JP2006259567A - 像振れ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パン／チルト操作の判断を正確に行う。
【解決手段】 カメラの撮影光学系により結像された像の像振れを検出して像振れ信号を出力する像振れ検出手段と、前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号に基づいて前記撮影光学系の補正レンズを変位させることによって前記像振れを補正する像振れ補正手段と、前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号のばらつきを調整する像振れ信号調整手段と、前記像振れ信号調整手段により調整された前記像振れ信号に基づいて前記カメラのパン又はチルト動作の判断を行い、前記カメラがパン又はチルト動作していると判断した場合に前記像振れ補正手段による像振れの補正を停止すると共に、前記像振れ補正手段によって変位した前記撮影光学系の補正レンズを基準位置に戻す像振れ補正停止手段と、を備えた像振れ補正装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は像振れ補正装置に係り、特に振動によるカメラの像振れを補正（防止）する像振れ補正装置に関する。

テレビカメラの像振れ補正装置として、例えば、撮影光学系に防振レンズを光軸と直交する面内で移動自在に配置し、カメラ（カメラの撮影光学系）に振動が加わると、その振動を打ち消す方向に防振レンズをアクチュエータで駆動して像振れを補正するようにしたものが知られている。このような像振れ補正装置では、カメラに加わった振動を振れ検出センサ（角速度センサや加速度センサ等）によって検出し、その振れ検出センサから出力される振れ信号に基づいて像振れを補正するための防振レンズの変位量が求められるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、振れ検出センサから出力される振れ信号には、手ぶれのような補正すべき振動に起因する信号の他に、パン操作やチルト操作のような撮影者の意図的なカメラ操作に起因する信号等も含まれている。従って、単に振れ信号に基づいて防振レンズを駆動すると、パン／チルト操作時にも像振れ補正が行われる。しかしながら、パン／チルト操作時に像振れ補正が行われると、パン／チルト動作終了後に像振れが生じ、カメラ操作や映像に違和感が生じるため好ましくない。そこで、従来、振れ検出センサから出力された振れ信号がパン／チルト操作によるものか否かを自動で判断し、パン／チルト操作によるものと判断した場合には像振れ補正を停止し、防振レンズを可動範囲の中心（変位量０とする基準位置）に戻して停止させておくようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−２６１２２４号公報 特開２００４−１４４８２４号公報

しかしながら、上述した像振れ補正装置では、振れ検出センサ、アクチュエータなどの像振れ補正装置を構成する各機器（部品）の個体間のばらつきを考慮してゲイン調整を行い、像振れ補正装置毎に像振れ補正が異ならないようにしているが、パン／チルト操作の判断を行う際には個体間のばらつきが考慮されていない。そのため、パン／チルト操作の判断が正確に行われず、像振れ補正装置による像振れ補正の精度が良くないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、パン／チルト操作の判断を正確に行うことのできる像振れ補正装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、カメラの撮影光学系により結像された像の像振れを検出して像振れ信号を出力する像振れ検出手段と、前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号に基づいて前記撮影光学系の補正レンズを変位させることによって前記像振れを補正する像振れ補正手段と、前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号のばらつきを調整する像振れ信号調整手段と、前記像振れ信号調整手段により調整された前記像振れ信号に基づいて前記カメラのパン又はチルト動作の判断を行い、前記カメラがパン又はチルト動作していると判断した場合に前記像振れ補正手段による像振れの補正を停止すると共に、前記像振れ補正手段によって変位した前記撮影光学系の補正レンズを基準位置に戻す像振れ補正停止手段と、を備えたことを特徴とする像振れ補正装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の像振れ補正装置であって、前記像振れ信号調整手段は、基準となる像振れ信号に前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号が一致するように調整することを特徴とする。

本発明によれば、像振れ補正装置を構成する各機器の個体間のばらつきを考慮して、カメラのパン又はチルト動作の判断が行われるので、パン／チルト動作の判断が正確となり、像振れ補正装置による像振れ補正の精度が向上する。

本発明によれば、像振れ補正装置を構成する各機器の個体間のばらつきを考慮して、カメラのパン又はチルト動作の判断が行われるので、パン／チルト動作の判断が正確となり、像振れ補正装置による像振れ補正の精度が向上する。

以下添付図面に従って本発明に係る像振れ補正装置の好ましい実施の形態について詳述する。

図１は、本発明に係る像振れ補正装置の第１の実施の形態を示した構成図である。像振れ補正装置１０は、例えば、テレビカメラ用のレンズ装置（撮影レンズ）、ムービカメラ、又は、スチルカメラ等に搭載され、同図に示す防振レンズ１２は、本装置が搭載されるレンズ装置又はカメラの撮影光学系において、光軸に対して垂直な面内で上下（鉛直方向）、左右（水平方向）に移動自在に配置される。また、防振レンズ１２は、モータ１４により上下、又は、左右に駆動されるようになっており、カメラ（撮影光学系）に振動が生じた場合には、このモータ１４により像振れを防止する位置（振動を打ち消す位置）に移動するようになっている。尚、防振レンズ１２が上下、左右に移動すると撮影光学系の撮影範囲が上下、左右に変位する。また、防振レンズ１２は上下方向と左右方向のいずれの方向についても各方向に生じた振動に基づいて同様に駆動されるため、本実施の形態では、一方向（以下、上下方向）に対する像振れ補正を行う構成についてのみ説明し、他方向に対して同様に構成されるものとする。

同図に示す角速度センサ１６は、例えばジャイロセンサであり、カメラの振動を検出するための振れ検出センサとして用いられる。この角速度センサ１６は、例えばレンズ鏡胴の上面に設置され、レンズ鏡胴の上下方向の振動の角速度を検出し、検出した角速度に応じた電圧の電気信号を出力する。尚、角速度センサ１６から出力される信号を以下、角速度信号という。

角速度センサ１６から出力された角速度信号は、２つの線路に分岐され、一方は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１８によって低周波ノイズが除去され、増幅回路２０により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換される。そして、ＣＰＵ２４に与えられる。他方は、角速度センサ１６から出力された角速度信号は、増幅回路２５により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２７によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ２４に与えられる。

ＣＰＵ２４の処理内容については後述するが、ＣＰＵ２４は、角速度センサ１６から取得した角速度信号に基づいて防振レンズ１２を移動させるべき目標位置を示す位置データを算出する。そして、その位置データを位置指令信号としてＤ／Ａ変換器２６に出力する。ここで、防振レンズ１２の位置は、例えば、防振レンズ１２の基準位置に対する変位量により表され、防振レンズ１２の基準位置は、例えば防振レンズ１２の可動範囲の中心（振れ中心）とする。また、本実施の形態では基準位置を示す位置データを０とする。ただし、基準位置は振れ中心でなくてもよい。

Ｄ／Ａ変換器２６に出力された位置指令信号（位置データ）は、アナログの電圧信号に変換された後、サーボアンプ２８に入力される。サーボアンプ２８には、防振レンズ１２の現在位置を示す位置データとしてモータ１２の回転位置を検出する位置検出センサ３０からの電圧信号が与えられており、サーボアンプ２８は、ＣＰＵ２４からの目標位置を示す位置データの値と位置検出センサ３０からの現在位置を示す位置データの値とが一致するようにモータ１４をサーボ駆動する。これによって、防振レンズ１２がＣＰＵ２４から与えられた位置データに対応する位置に移動する。

続いて、ＣＰＵ２４の処理について説明する。図１のＣＰＵ２４のブロックにはＣＰＵ２４で行われる各処理に対応する機能ブロックで示されており、ＣＰＵ２４の処理を各機能ブロックの処理として説明する。

ＣＰＵ２４において、上記Ａ／Ｄ変換器２２から与えられた角速度信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２によって低周波成分のみが抽出される。尚、この処理は角速度信号を積分する処理に相当する。そして、ローパスフィルタ３２によって抽出された信号は、ゲイン部３４によって所定のゲインで増幅され、その信号が上記位置指令信号としてＤ／Ａ変換器２６に出力される。このようなＣＰＵ２４における処理により、Ａ／Ｄ変換器２２から与えられた角速度信号に基づいて、カメラに加わった振動に対して像振れを補正（防止）するための防振レンズ１２の位置、即ち、防振レンズ１２の振れ中心に対する変位量を示す位置指令信号が求められ、Ｄ／Ａ変換器２６に出力される。

尚、ゲイン部３６におけるゲインは、ゲイン調整手段３６により像振れ補正の効き具合を確認しながら調整される。これにより、角速度センサ１６からモータ１４までの各機器（角速度センサ１６、ハイパスフィルタ１８、増幅回路２０、Ａ／Ｄ変換器２２、ローパスフィルタ３２、Ｄ／Ａ変換器２６、サーボアンプ２８、位置検出センサ３０、モータ１４）の個体間のばらつきが調整され、像振れ補正装置１０間で像振れ補正にばらつきがないようになっている。

一方、上記Ａ／Ｄ変換器２７から与えられた角速度信号は、ゲイン部３６において所定のゲインで増幅された後、パン／チルト判定部３８に読み取られ、角速度センサ１６から出力された角速度信号がパン／チルト動作によるものか否かが判断される。

パン／チルト検出部３８によりパン／チルト動作が検出された場合には、像振れ補正を停止する処理が実行される。即ち、パン／チルト動作が検出されると、ローパスフィルタ３２のフィルタ特性を変更して、防振レンズ１２を基準位置（振れ中心）に戻して停止させる。

次に、ゲイン部３６のゲインを調整する方法について詳説する。本実施の形態では、基準となる角速度信号（基準角速度信号）を生成する基準回路４０を用いて、ゲイン部３６のゲインを調整する。

まず、像振れ補正装置１０と基準回路４０に不図示の加振台で同じ振動を与える。加振台は公知のものを用いればよいため、ここでは説明を省略する。

基準回路４０には、像振れ補正装置１０のパン／チルト判定部３８に入力される信号（角速度信号）の生成ルートに存在する角速度センサ１６、増幅回路２５、Ａ／Ｄ変換器２７、ゲイン部３６に対応して、角速度センサ４２、増幅回路４４、Ａ／Ｄ変換器４６、ゲイン部５０が設けられ、さらに、比較回路５２が設けられている。尚、ゲイン部５０と比較回路５２はＣＰＵ４８内に設けられている。

加振台によって基準回路４０に振動が与えられると、角速度センサ４２から出力される角速度信号は、増幅回路４４により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４６によってデジタル信号に変換され、ゲイン部５０において所定のゲインで増幅され、比較回路５２に出力される。このときゲイン部５０から比較回路５２に出力される信号が基準角速度信号である。尚、ゲイン部５０のゲインはあらかじめ最適値に調整されているものとする。

また、加振台によって基準回路４０と同じ振動が像振れ補正装置１０に与えられると、前述したように、角速度センサ１６から出力される角速度信号は、増幅回路２５により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２７によってデジタル信号に変換されて、ゲイン部３６において所定のゲインで増幅される。ゲイン部３６で増幅された角速度信号は、２つの線路に分岐され、一方はパン／チルト判定部３８に出力され、他方は基準回路４０の比較回路５２に出力される。

比較回路５２では、ゲイン部３６から出力される角速度信号とゲイン部５０から出力される基準角速度信号との比較が比較回路５２で行われ、その比較結果はゲイン部３６に対して出力される。

ゲイン部３６では、比較回路３６から出力される比較結果に基づいて、基準角速度信号にゲイン部３６から出力される角速度信号が一致するようにゲインの調整を行う。ゲインの調整は、例えば、オシロスコープなどを用いて行われる。

このように加振台で像振れ補正装置１０と基準回路４０に同じ振動を与えた場合に、基準回路４０で生成される基準角速度信号にゲイン部３６から出力される角速度信号が一致するようにゲイン部３６のゲインを調整することにより、パン／チルト判定部３８に入力される角速度信号のばらつきをなくすことができる。すなわち、パン／チルト判定部３８に入力される角速度信号の生成ルートに存在する角速度センサ１６、増幅回路２５、Ａ／Ｄ変換器２７の機器間（個体間）のばらつきを考慮して、パン／チルト判定部３８でより正確にパン／チルト動作の判定を行うことができる。これにより、像振れ補正装置１０による像振れ補正の精度が向上する。

図２は、本発明に係る像振れ補正装置の第２の実施の形態を示した構成図である。

第２の実施の形態では、角速度センサ１６から出力される角速度信号は、分岐されずに、ハイパスフィルタ１８で低周波ノイズが除去され、増幅回路２０により増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換された後に分岐されて、一方は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２に入力され、他方は、ゲイン部３６を介して、パン／チルト判定部３８に入力されている。これにより、パン／チルト判定部３８におけるパン／チルト動作の判定は、角速度センサ１６から出力された角速度信号から低周波ノイズを除去した信号に基づいて行われるため、低周波ノイズの影響を受けずに、パン／チルト動作の正確な判定を行うことができる。

また、第２の実施の形態では、第１の実施の形態のようにパン／チルト判定用に増幅回路とＡ／Ｄ変換器を２重に設けなくてよいので、回路構成が簡単になり、像振れ補正装置１０の製造コストが低下する。

尚、基準回路４０には、パン／チルト判定部３８に入力される信号（角速度信号）の生成ルートに対応して、第１の実施の形態と同様に、角速度センサ４２、増幅回路４４、Ａ／Ｄ変換器４６、ゲイン部５０が設けられ、さらに、第２の実施形態では、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５４が設けられる。そして、第１の実施の形態と同様に、基準回路４０により生成される基準角速度信号にゲイン部３６から出力される角速度信号が一致するようにゲイン部３６のゲインが調整される。

図３は、本発明に係る像振れ補正装置の第３の実施の形態を示した構成図である。

第３の実施の形態では、角速度センサ１６から出力される角速度信号は、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル信号に変換された後に分岐されずに、ゲイン部３６によって所定のゲインで増幅された後に分岐されて、一方は、ローパスフィルタ３２（ＬＰＦ）を介してゲイン部３４に入力され、他方は、パン／チルト判定部３８に入力される。尚、ゲイン部３６のゲインを調整する方法は、第１、第２の実施の形態と同様である。

第１、第２の実施形態では、前述したように、ゲイン部３４で角速度センサ１６からモータ１４までの各機器の個体間のばらつきが調整されていたが、第３の実施形態では、ゲイン部３６で角速度センサ１６、ハイパスフィルタ１８、増幅回路２０、Ａ／Ｄ変換器２２の個体間のばらつきが調整されてから、ゲイン部３４でその他の機器（例えば、ローパスフィルタ３２、Ｄ／Ａ変換器２６、モータ１４など）のばらつきが調整されている。このように段階的に個体間のばらつきを調整することにより、各ゲイン部３４、３６でのゲインの調整が容易となる。

以上、上記各実施の形態では、撮影光学系の光軸に垂直な面内で変位する防振レンズ１２によって像振れを防止する場合について説明したが、本発明は他の方式による像振れ補正装置にも適用できる。例えば、撮像素子から映像信号を切り出す範囲をシフトさせて像振れを補正するような電子的方法を用いた像振れ補正装置においても本発明を適用することができる。

また、上記各実施の形態では像振れを補正する手段として、防振レンズ１２を用いて撮影光学系の撮影範囲を上下左右に変位させる場合について説明したが、本発明はこれ以外の手段によって像振れを補正する場合であっても適用できる。例えば、撮像素子全体のうち有効画素の範囲を上下左右に変位させることにより撮影光学系の撮影範囲を上下左右に変位させる効果を得るようにしてもよい。

本発明に係る像振れ補正装置の第１の実施の形態を示した構成図である。 本発明に係る像振れ補正装置の第２の実施の形態を示した構成図である。 本発明に係る像振れ補正装置の第３の実施の形態を示した構成図である。

符号の説明

１０…像振れ補正装置、１２…防振レンズ、１４…モータ、１６…角速度センサ、１８…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、２０…増幅回路、２２…Ａ／Ｄ変換器、２４…ＣＰＵ、２５…増幅回路、２６…Ｄ／Ａ変換器、２７…Ａ／Ｄ変換器、２８…サーボアンプ、３０…位置検出センサ、３２…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、３４、３６…ゲイン部、３８…パン／チルト判定部、４０…基準回路、４２…角速度センサ、４４…増幅回路、４６…Ａ／Ｄ変換器、４８…ＣＰＵ、５０…ゲイン部、５２…比較回路、５４…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）

Claims (2)

1. カメラの撮影光学系により結像された像の像振れを検出して像振れ信号を出力する像振れ検出手段と、
   前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号に基づいて前記撮影光学系の補正レンズを変位させることによって前記像振れを補正する像振れ補正手段と、
   前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号のばらつきを調整する像振れ信号調整手段と、
   前記像振れ信号調整手段により調整された前記像振れ信号に基づいて前記カメラのパン又はチルト動作の判断を行い、前記カメラがパン又はチルト動作していると判断した場合に前記像振れ補正手段による像振れの補正を停止すると共に、前記像振れ補正手段によって変位した前記撮影光学系の補正レンズを基準位置に戻す像振れ補正停止手段と、を備えたことを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記像振れ信号調整手段は、基準となる像振れ信号に前記像振れ検出手段から出力された前記像振れ信号が一致するように調整することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
   

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