JP2006259568A

JP2006259568A - 像振れ補正装置

Info

Publication number: JP2006259568A
Application number: JP2005080039A
Authority: JP
Inventors: Aiko Higure; 愛子日暮
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】アイリスの状態を考慮して一定の解像度を確保する。
【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補正する像振れ補正装置であって、前記撮影光学系のズーム位置及びアイリス位置に基づいて前記撮影光学系の補正レンズの変位量を所定の範囲に制限する制限手段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。

ところで、テレビカメラの撮影レンズのズーム位置がワイド側であるときに、防振レンズを大きく変位させてしまうと解像度が低下してしまう場合がある。そこで、撮影レンズのズーム位置がワイド側である場合には防振レンズの変位できる範囲を制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１９９２６３号公報

しかしながら、上述のように撮影レンズのズーム位置がワイド側である場合に防振レンズの変位できる範囲を制限しても、撮影レンズのアイリスの状態によって解像度に影響が生じる場合がある。即ち、アイリスが開放側の場合には解像度が低下してしまうという問題がある。特に、撮影レンズのＨＤ化に伴って解像度に対する評価が厳しくなり、このような解像度に対する影響を無視できなくなってきている。

また、一方では、像振れを補正できる範囲をより広くすることが望まれているが、従来の像振れ補正装置では、アイリスが開放側の場合に解像度に影響が生じないように防振レンズの変位できる範囲をアイリスの状態によらず一律に制限しなければならなかった。即ち、アイリスが絞り側の場合には解像度に影響が生じないにもかかわらず、上記のように防振レンズの変位できる範囲が一律に制限されていたため、結果的に絞り側での像振れを補正できる範囲を狭くすることになっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アイリスの状態を考慮して一定の解像度を確保することが可能な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補正する像振れ補正装置であって、前記撮影光学系のズーム位置及びアイリス位置に基づいて前記撮影光学系の補正レンズの変位量を所定の範囲に制限する制限手段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、前記所定の範囲は、前記撮影光学系のズーム位置がテレ側よりもワイド側の方が広いことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の像振れ補正装置であって、前記所定の範囲は、前記撮影光学系のアイリス位置が絞り側よりも開放側の方が広いことを特徴とする。

本発明によれば、撮影光学系のズーム位置だけでなくアイリス位置に基づいて撮影光学系の変位量が所定の範囲に制限されるので、アイリスの状態を考慮して一定の解像度を確保することが可能となる。即ち、撮影光学系の変位量が解像度に影響ある場合にはその変位量は解像度に影響がない所定の範囲に制限される一方、撮影光学系の変位量が解像度に影響ない場合にはその変位量は制限されず広範囲での像振れ補正が可能となる。

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実施の形態を示した構成図である。像振れ補正装置は、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１０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１０は、モータ１２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１２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１０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１０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１４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１４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１４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１４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）１６によって低周波ノイズが除去され、増幅回路１８により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２０によってデジタル信号に変換される。そして、ＣＰＵ２２に与えられる。他方は、角速度センサ１４から出力された角速度信号は、増幅回路２４により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２６によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ２２に与えられる。

また、本実施の形態における撮影レンズは、ズーム倍率（焦点距離）の変更が可能であり、その設定位置（ズーム位置）に対応する電圧の検出信号がズーム位置検出器２８から出力され、Ａ／Ｄ変換器３０によってデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２２に与えられる。同様に、撮影レンズのアイリスの絞り位置（アイリス位置）に対応する電圧の検出信号がアイリス位置検出器３２から出力され、Ａ／Ｄ変換器３４によってデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２２に与えられる。

ＣＰＵ２２の処理内容については後述するが、ＣＰＵ２２は、角速度センサ１４から取得した角速度信号に基づいて防振レンズ１０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３６に出力する。ここで、防振レンズ１０の位置は、例えば、防振レンズ１０の基準位置に対する変位量により表され、防振レンズ１０の基準位置は、例えば防振レンズ１０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３６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３８に入力される。サーボアンプ３８には、防振レンズ１０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４０からの電圧信号が与えられており、サーボアンプ３８は、ＣＰＵ２２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４０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１２をサーボ駆動する。これによって、防振レンズ１０がＣＰＵ２２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、ＣＰＵ２２の処理について説明する。図１のＣＰＵ２２のブロックにはＣＰＵ２２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、ＣＰＵ２２の処理を各機能ブロックの処理として説明する。

ＣＰＵ２２において、上記Ａ／Ｄ変換器２０から与えられた角速度信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２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４２によって抽出された信号は、ゲイン部４４によって所定のゲインで増幅され、位置データ補正部４６で後述する補正が行われた後、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ＣＰＵ２２における処理により、Ａ／Ｄ変換器２０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１０の位置、即ち、防振レンズ１０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３６に出力される。

一方、上記Ａ／Ｄ変換器２６から与えられた角速度信号は、パン／チルト判定部４８に読み取られ、角速度センサ１４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／チルト判定部４８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４２のフィルタ特性を変更して、防振レンズ１０を基準位置（振れ中心）に戻して停止させる。

図２は、ＣＰＵ２２における防振レンズ１０の目標位置を算出する手順を示したフローチャート図である。

まず、ＣＰＵ２２は、角速度センサ１４からＡ／Ｄ変換器２０を介して与えられる角速度信号を取得する（ステップＳ１０）。続いて、ズーム位置検出器２８及びアイリス位置検出器３２からそれぞれＡ／Ｄ変換器３０、３４を介してズーム位置及びアイリス位置を取得する（ステップＳ１２）。そして、角速度信号に基づいて防振レンズ１０の目標位置を求める（ステップＳ１４）。

次に、ズーム位置及びアイリス位置に基づいて、防振レンズ１０の許容可動範囲を求める（ステップＳ１６）。許容可動範囲は、防振レンズ１０の可動範囲のうち防振レンズ１０を変位させても所定の解像度を確保することが可能な範囲をいう。即ち、許容可動範囲内で防振レンズ１０が変位させられる場合には、撮影レンズの解像度の低下は防止される。

本実施の形態では、ズーム位置及びアイリス位置に応じた許容可動範囲がデータテーブルとして不図示の記憶手段に記憶されている。尚、許容可動範囲を演算によって求めるようにしてもよい。

図３は、防振レンズ１０の許容可動範囲のデータテーブルの設定例である。同図に示すように、許容可動範囲Ｘi,j （i,j=0,1,…, n ）は、ズーム位置がテレ側よりもワイド側の方が狭く、アイリス位置が絞り側よりも開放側の方が狭い。即ち、ズーム位置がワイド側の場合には解像度に影響があるため、許容可動範囲Ｘi,j は狭くなっている。また、アイリス位置が開放側の場合にも解像度に影響があるため、許容可動範囲Ｘi,j は狭くなっている。このようにズーム位置及びアイリス位置がそれぞれ解像度に影響があるワイド側及び開放側で許容可動範囲Ｘi,j を狭くして、この許容可動範囲Ｘi,j 内で防振レンズ１０を変位させるようにすることによって、一定の解像度の確保が可能となる。

次に、ステップＳ１４で求めた防振レンズ１０の目標位置がステップＳ１４で求めた許容可動範囲内であるか否か判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８においてＮｏ、即ち、防振レンズ１０の目標位置が許容可動範囲内でないと判定した場合、その目標位置を許容可動範囲内に制限する補正を行い（ステップＳ２０）、補正した目標位置をＤ／Ａ変換器３６に出力する位置データの値として、その位置データをＤ／Ａ変換器３６に出力する（ステップＳ２２）。

これにより、防振レンズ１０の目標位置が解像度に影響のある許容可動範囲外である場合にも、その目標位置が解像度に影響のない許容可動範囲内に制限される。特に、本実施の形態では、ズーム位置だけでなくアイリス位置に基づいて許容可動範囲が求められるため、アイリスの状態を考慮して一定の解像度を確保することができる。

一方、ステップＳ１８においてＹｅｓ、即ち、目標位置が許容可動範囲内であると判定した場合には、ステップＳ１４で求めた目標位置をＤ／Ａ変換器３６に出力する位置データの値として、その位置データをＤ／Ａ変換器３６に出力する（ステップＳ２２）。

これにより、防振レンズ１０の目標位置が解像度に影響のない許容可動範囲内である場合には、その目標位置は制限されず、より広範囲での像振れ補正が可能となる。

尚、本フローチャートでは示していないが、ＣＰＵ２２は、角速度センサ１４からＡ／Ｄ変換器２６を介して与えられる角速度信号がパン／チルト動作によるものか否か判定を行い、パン／チルト動作によるものと判断した場合には防振レンズ１０の基準位置を示す０をＤ／Ａ変換器３６に出力する。

以上、上記実施の形態では、撮影光学系の光軸に垂直な面内で変位する防振レンズ１０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１０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実施の形態を示した構成図である。ＣＰＵにおける防振レンズの目標位置を算出する手順を示したフローチャート図である。防振レンズの許容可動範囲のデータテーブルの設定例である。

符号の説明

１０…防振レンズ、１２…モータ、１４…角速度センサ、１６…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、１８…増幅回路、２０…Ａ／Ｄ変換器、２２…ＣＰＵ、２４…増幅回路、２６…Ａ／Ｄ変換器、２８…ズーム位置検出器、３０…Ａ／Ｄ変換器、３２…アイリス位置検出器、３４…Ａ／Ｄ変換器、３６…Ｄ／Ａ変換器、３８…サーボアンプ、４０…位置検出センサ、４２…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、４４…ゲイン部、４６…位置データ補正部、４８…パン／チルト判定部

Claims

カメラの撮影光学系により結像された像の像振れを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補正する像振れ補正装置であって、
前記撮影光学系のズーム位置及びアイリス位置に基づいて前記撮影光学系の補正レンズの変位量を所定の範囲に制限する制限手段を備えたことを特徴とする像振れ補正装置。
前記所定の範囲は、前記撮影光学系のズーム位置がテレ側よりもワイド側の方が広いことを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
前記所定の範囲は、前記撮影光学系のアイリス位置が絞り側よりも開放側の方が広いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像振れ補正装置。