JP2010054883A - Vibration-proofing control device and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像の振れを補正する振れ補正手段を有する防振制御装置および撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image stabilization control apparatus and an imaging apparatus having a shake correction unit that corrects image shake.
現在のカメラは露出決定やピント合わせ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化され、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。また、最近では、手振れによる像振れを防ぐシステムを備えたカメラも製品化されてきており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。 With the current camera, all the important tasks for shooting such as determining exposure and focusing are automated, and it is very unlikely that people who are unskilled in camera operation will fail to shoot. Recently, cameras equipped with a system that prevents image shake due to camera shake have been commercialized, and there are almost no factors that cause a photographer to take a picture.
ここで、像振れを防ぐシステムについて簡単に説明する。撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常1Hzないし10Hzの振動である。そして、シャッタのレリーズ時点においてこのような手振れを起こしていても像振れの無い写真を撮影可能とする為には、上記手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて補正光学系を具備する振れ補正手段を変位させなければならない。 Here, a system for preventing image blur will be briefly described. The camera shake at the time of shooting is usually a vibration of 1 Hz to 10 Hz as a frequency. In order to be able to take a picture without image blur even when such a camera shake occurs at the shutter release time, the camera shake due to the camera shake is detected, and a correction optical system is set according to the detected value. The shake correction means provided must be displaced.
従って、カメラ振れが生じても像振れが生じない写真を撮影するためには、第1に、カメラの振動を正確に検出し、第2に、手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。振動(カメラ振れ)の検出は、原理的にいえば、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出し、その出力を適宜演算処理する演算部をカメラに搭載することによって行うことができる。そして、この検出情報に基づき、撮影光軸を偏心させる振れ補正手段を駆動させて像振れ補正を行う。 Therefore, in order to take a photograph in which image shake does not occur even when camera shake occurs, first, it is necessary to accurately detect camera vibration, and secondly, to correct optical axis changes due to camera shake. Become. In principle, the vibration (camera shake) can be detected by detecting an acceleration, angular acceleration, angular velocity, angular displacement, and the like, and mounting a calculation unit that appropriately calculates the output on the camera. Based on this detection information, image blur correction is performed by driving a shake correction unit that decenters the photographic optical axis.
図10(a)は一眼レフカメラの平面図であり、図10(b)はその側面図である。この一眼レフカメラに装着される交換レンズ90に搭載される防振システムは、光軸91に対して矢印92p,92yで示すカメラ縦振れ及び横振れに対し、振れ補正を行う。尚、カメラ本体93の中で、93aはレリーズ部材、93bはモードダイアル(メインスイッチを含む)、93cはリトラクタブルストロボ、93dはカメラCPUである。
FIG. 10A is a plan view of a single-lens reflex camera, and FIG. 10B is a side view thereof. The image stabilization system mounted on the
また、94は撮像素子、95は補正光学系である補正レンズ95aを矢印95p,95y方向に自在に駆動して、矢印92p,92y方向の振れ補正を行う振れ補正手段としての振れ補正ユニットである。96p,96yは各々矢印92p,92y周りの振れを検出する角速度計であり、矢印96pa,96yaは各々の検出感度方向である。
角速度計96p,96yの出力は、レンズCPU97でその信号を演算されて振れ補正ユニット95の振れ補正目標値に変換される。カメラ本体93に設けられたレリーズ部材93aの半押しでオンするスイッチ(以下、スイッチS1:撮影準備の為に測光、ピント合わせを指令する操作スイッチ)に同期して駆動目標値が駆動部98を介して振れ補正ユニット95のコイルに入力される。これにより、像振れ補正が始まる。
The outputs of the
図10を用いて説明した防振システムでは、手振れ検出用に角速度計96p,96yを用いている。カメラ本体93には矢印92p,92y周り(撮影光軸周り)の角度振ればかりではなく、矢印11pb,11ybに示した平行振れ(撮影光軸に直交する平面内の平行振れ)も加わる。しかし、一般的な撮影条件では矢印92p,92y回りの角度振れが支配的であり、矢印11pb、11ybに示した平行振れによる像劣化は少ない。そのため、手振れ検出用には角速度計96p,96yだけを設ければよい。
In the image stabilization system described with reference to FIG. 10, the
ところが、至近距離での撮影(撮影倍率の高い撮影条件)では、矢印11pb,11ybに示した平行振れによる像劣化も無視できなくなってくる。例えば、マクロ撮影のように被写体に20cm程度まで接近して撮影する条件や、被写体が1m程度に位置していても撮影光学系の焦点距離が非常に大きい場合(例えば400mm)を考える。このような場合では、積極的に平行振れを検出して振れ補正ユニット95を駆動する必要がでてくる。特許文献1では、加速度を検出する加速度計を設け、加速度計で平行振れを検出して、別に設けた角速度計の出力と共に振れ補正ユニット95を駆動する技術が開示されている。
However, in close-up shooting (shooting conditions with a high shooting magnification), image degradation due to parallel shake indicated by arrows 11pb and 11yb cannot be ignored. For example, let us consider a condition in which a subject is photographed as close as 20 cm as in macro photographing, or a case where the focal length of the photographing optical system is very large (for example, 400 mm) even if the subject is located at about 1 m. In such a case, it is necessary to positively detect the parallel shake and drive the
ここで、平行振れの検出に用いる加速度計は温度などの環境変化でその信号が変化する恐れがある。その為、平行振れの高精度な補正が難しい。また、平行振れの補正には加速度計ばかりではなく、被写体距離(或いは被写体倍率)を検出し、その信号に応じて平行振れの補正の量を決める必要がある。これは前述した様に被写体が近いときに平行振れによる像劣化の影響が現れる為である。しかしながら、被写体の距離を高精度に検出する事は難しく、これも平行振れの補正精度を劣化させる原因になっていた。 Here, there is a possibility that the signal of the accelerometer used for detecting the parallel shake may change due to an environmental change such as temperature. Therefore, it is difficult to correct the parallel shake with high accuracy. Further, in order to correct the parallel shake, it is necessary to detect not only the accelerometer but also the subject distance (or subject magnification) and determine the amount of correction of the parallel shake according to the signal. This is because the influence of image deterioration due to parallel shake appears when the subject is close as described above. However, it is difficult to detect the distance of the subject with high accuracy, and this also causes deterioration of the parallel shake correction accuracy.
特許文献2では、カメラに搭載される撮像素子により撮影画像の動き情報を取り込み、 それにより角速度計の較正を行う開示がある。しかしながら、この特許文献2においては、単に撮像素子の動き情報により角速度計の較正を行うのみであり、加速度計の較正はできない。何故ならば動き情報には角度振れ及び平行振れが含まれており、その分離が出来ない為である。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228620 discloses that the motion information of a captured image is captured by an image sensor mounted on a camera, thereby calibrating the angular velocity meter. However, in Patent Document 2, the angular velocity meter is simply calibrated based on the motion information of the image sensor, and the accelerometer cannot be calibrated. This is because the motion information includes angular shake and parallel shake and cannot be separated.
また、特許文献3に示す様に、平行振れが生じる撮影条件では動き情報による角速度計の較正を行わない提案もなされている。
上記のように、従来においては、加速度計の較正を行う事はできず、高精度な平行振れの補正をすることができなかった。 As described above, conventionally, the accelerometer cannot be calibrated, and the parallel shake cannot be corrected with high accuracy.
(発明の目的)
本発明の目的は、防振対象の撮像装置に加わる並進振動による撮影画像の平行振れを高精度に補正することのできる防振制御装置および撮像装置を提供しようとするものである。
(Object of invention)
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image stabilization control device and an image pickup apparatus that can highly accurately correct a parallel shake of a captured image caused by translational vibration applied to an image pickup apparatus subject to image stabilization.
上記目的を達成するために、本発明は、防振対象の撮像装置に加わる並進振動を検出する加速度検出手段と、前記撮像装置の画面での画像振れによる劣化を緩和する振れ補正手段と、前記撮像装置の画像信号から撮影画像の動き成分を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段の出力信号により、並進振動を抽出する並進振動抽出手段と、前記並進振動抽出手段の出力信号に基づいて前記加速度検出手段からの信号を較正する較正手段とを有し、前記較正手段によって較正された前記加速度検出手段からの信号に基づいて前記振れ補正手段を作動させる防振制御装置とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an acceleration detection means for detecting translational vibration applied to an image pickup apparatus subject to image stabilization, a shake correction means for reducing deterioration due to image shake on the screen of the image pickup apparatus, Based on the motion detection means for detecting the motion component of the captured image from the image signal of the imaging device, the translational vibration extraction means for extracting the translational vibration by the output signal of the motion detection means, and the output signal of the translational vibration extraction means And a calibration unit that calibrates the signal from the acceleration detection unit, and the image stabilization control device operates the shake correction unit based on the signal from the acceleration detection unit calibrated by the calibration unit. .
同じく上記目的を達成するために、本発明は、上記本発明の防振制御装置を具備する撮像装置とするものである。 Similarly, in order to achieve the above object, the present invention is an imaging apparatus including the image stabilization control apparatus of the present invention.
本発明によれば、防振対象の撮像装置に加わる並進振動による撮影画像の平行振れを高精度に補正することのできる防振制御装置または撮像装置を提供できるものである。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the anti-shake control apparatus or imaging device which can correct | amend the parallel shake of the picked-up image by the translational vibration added to the imaging device of anti-shake object with high precision can be provided.
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例1ないし3に示す通りである。 The best mode for carrying out the present invention is as shown in Examples 1 to 3 below.
図1(a),(b)は本発明の実施例1に係わる撮像装置の一例であるデジタルカメラの上面図及び側面図である。図10(a),(b)の従来例と異なるのは、加速度計11p,11yが設けられている点であり、加速度計11p,11y各々の加速度検出軸は矢印11pa,11yaである。
1A and 1B are a top view and a side view of a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to
図2は、平行振れ検出器(以下、加速度計)11p,11yにより検出される並進振動の平行振れおよび角度振れ検出器(以下、角速度計)96p,96yにより検出される回転振動の角度振れの信号を処理するブロック図である。これら検出器は主にレンズCPU97内で処理される。尚、図2においては、カメラの縦振れ(図1(b)の角度振れ92pおよび平行振れ11pb)による像振れを補正する信号処理のみを図示している。しかし、実際にはカメラの横振れ(図1(a)の角度振れ92yおよび平行振れ11yb)による像振れの補正も同様に信号処理されている。
FIG. 2 shows the translational vibration detected by the parallel shake detectors (hereinafter referred to as accelerometers) 11p and 11y and the angular vibration of the rotational vibration detected by the angular shake detectors (hereinafter referred to as angular velocity meters) 96p and 96y. It is a block diagram which processes a signal. These detectors are mainly processed in the
図2において、角速度計96pの角速度信号は増幅部12pに入力される。増幅部12pでは角速度計96pの出力を単純に増幅するだけではなく、角速度計96pに重畳するDC成分を除去するDC除去回路および高周波ノイズ成分を除去する高域減衰回路も具備する。増幅部12pの出力はA/D変換されてレンズCPU97に取り込まれる。取り込まれた信号はレンズCPU97内で数値処理されてゆくのであるが、ここでは説明の為に処理を各ブロックに分けて図示している。
In FIG. 2, the angular velocity signal of the
角度振れ演算部(以下、角速度積分部)13pは増幅部12pから入力された手振れ角速度信号を1階積分して角度振れ補正目標値(以下、角度振れ角度)に変換する。角速度積分部13pは手振れ角速度信号の中で通常約0.1Hz以上の高周波数成分を積分して角度振れ角度に変換する。しかし、角速度積分を開始する時点においては積分帯域を狭めて(例えば、2Hz以下の信号は減衰させる)信号処理の起動を早めている(これを時定数切換と呼ぶ)。得られた角度振れ角度信号は加算部14pに入力され、後述する平行振れ変位信号と加算され、振れ総合信号に変換される。尚、加算部14pはレリーズ部材93a及び合焦検出部27からの信号に基づいて角度振れ角度信号と後述する平行振れ変位信号を加算している。加算部14pはレリーズ部材93aの半押しでオンするスイッチS1に応答して角度振れ角度信号を受け、合焦検出部27の信号入力(ピント合わせが完了)に基づいて平行振れ変位信号を角度振れ角度信号に加算する。
An angular shake calculation unit (hereinafter referred to as an angular velocity integration unit) 13p integrates the camera shake angular velocity signal input from the
振れ総合信号は周波数特性変更部15pに入力されて、周波数特性を変更される。周波数特性変更部15pは主に振れ総合信号の低周波成分の減衰を行っており、どの周波数(例えば0.1Hz、或いは5Hz)より低い周波数を減衰させるかを決め、その信号成分を減衰させる。これはカメラのフレーミング変更などのように振れに大きな変化が生じた時に振れ総合信号の減衰を大きくして(例えば、5Hz以下の信号は減衰)、振れ補正を行わないようにするためである。この周波数特性変更部15pがないとカメラのフレーミング成分までも振れ補正してしまうので、カメラの良好なフレーミングができなくなる。
The total shake signal is input to the frequency
周波数特性変更部15pの出力は敏感度変更部16pに入力される。敏感度変更部16pはレンズCPU97に入力される焦点距離検出部18および撮影距離検出部19の信号を受けて周波数特性変更部15pの信号の増幅率を変える。
The output of the frequency
一般にズームレンズに内包される振れ補正ユニット95の光学系はズーム状態やフォーカス状態により、その振れ補正敏感度が変わる。例えばズームワイドで振れ補正ユニット95を1mm駆動すると像面でも1mm像がずれるとする。この場合、ズームテレで振れ補正ユニット95を1mm駆動すると、像面では3mm像がずれてしまう。同様に、被写体が至近にあるときと無限にあるときでは、振れ補正ユニット95の駆動量と像振れ量の関係が変わってくる。そのため、その敏感度を補正する(例えばテレでは増幅率を3分の1にする)ために周波数特性変更部15pの信号の増幅率をズームやフォーカスで変更している。尚、焦点距離検出部18はレンズ内に設けられ、ズーミングで移動するレンズの位置を検出するエンコーダなどであり、そのエンコーダの出力により焦点距離を検出している。又、撮影距離検出部19もレンズ内に設けられ、フォーカシングで移動するレンズの位置を検出するエンコーダなどであり、そのエンコーダの出力により撮影距離を検出している。
In general, the shake correction sensitivity of the optical system of the
このようにして敏感度変更部16pからは、角度振れ角度信号(角度振れ補正目標値)と平行振れ変位信号(平行振れ補正目標値)が加算、周波数やゲイン処理がなされた総合振れ補正目標値が出力される。 In this way, the sensitivity changer 16p adds the angle shake angle signal (angle shake correction target value) and the parallel shake displacement signal (parallel shake correction target value), and performs the frequency and gain processing to obtain a total shake correction target value. Is output.
レリーズ部材93aの半押し操作によりスイッチS1がオンされると、敏感度変更部16pからの総合振れ補正目標信号はPWM信号に変換されて振れ補正駆動部98pに入力される。振れ補正駆動部98pでは入力されたPWM信号に応じて振れ補正ユニット95を駆動し、像振れ補正を行う。
When the switch S1 is turned on by half-pressing the
スイッチS1がオンした当初では、加算部14pには角度振れ角度信号しか入力されていないので角度振れの補正のみ行っている。また、スイッチS1のオンに応じてカメラCPU93d内の合焦検出部27はカメラ本体93内のピントセンサ32を駆動して、撮影被写体のピント状態を検出する。そして、ピントセンサ32の検出結果に基づいて合焦検出部27がレンズマイコン97内のレンズ駆動演算部33にピントずれ量を送る。レンズ駆動演算部33はその信号に基づいてフォーカス駆動部34を駆動してフォーカスレンズ99を動かす。ここで、上述した合焦動作を行っている間も角度振れの補正が行われているので、高精度の合焦動作が可能になっている。
When the switch S1 is turned on, only the angle shake angle signal is input to the
フォーカスレンズ99の駆動後、再度ピントセンサ32は被写体のピント状態を検出し、十分なピント状態の場合は合焦表示を行う(不十分なピント状態の場合は再度レンズを移動させる)。又、十分なピント状態になると撮影距離検出部19は撮影距離対応部36pを介して加算部14pで平行振れ変位信号を角度振れ角度信号に加算させる。フォーカスレンズ99の繰出し量は絶えず敏感度変更部16pに入力しているが、敏感度変更部16pは合焦検出部27が合焦した時点におけるフォーカスレンズ99の繰出し量(撮影距離検出部19の信号)を防振敏感度値としている。
After the
ここで、撮影距離対応部36pは撮影距離検出部19の出力を受ける。すると、その信号(被写体距離)が平行振れ変位信号を角度振れ角度信号に加算して振れ補正するか否か(被写体距離が近いときには平行振れ変位を加算)、又、後述する平行振れ目標値初期化部35pに初期化が必要か否かの信号を出力する。
Here, the shooting
後述するが、フォーカスレンズ99の繰出し量とズームレンズの位置の関係から撮影倍率を演算するのである。しかし、その撮影倍率も合焦検出部27の合焦検出をトリガとして焦点距離検出部18と撮影距離検出部19の信号に基づいて演算を開始する。即ち、ズームが決まり、撮影被写体にピントがあってフォーカスレンズ99の繰出し量がわかった時点で振れ補正の為の敏感度がわかり、総合振れ補正目標値が計算される。なお、ズームは撮影者がレリーズ部材93aの半押し操作をする前に決定しているものとする。像倍率も撮影被写体にピントがあった時点で求まる。
As will be described later, the photographing magnification is calculated from the relationship between the feed amount of the
以上の様にして得られた角度振れ角度信号と平行振れ変位信号が加算された総合振れ補正目標信号は、PWM信号に変換されて振れ補正駆動部98pに入力される。振れ補正駆動部98pは入力されたPWM信号に応じて振れ補正ユニット95を駆動し、像振れ補正を行う。即ち、ピント合わせが終了した時点で平行振れの補正も行う構成になっている。
The total shake correction target signal obtained by adding the angle shake angle signal and the parallel shake displacement signal obtained as described above is converted into a PWM signal and input to the shake
次に、加速度計11pの信号処理について説明する。加速度計11pの加速度信号は増幅部20pに入力される。増幅部20pでは加速度計11pの出力を単純に増幅するだけではなく、加速度計11pに重畳するDC成分を除去するDC除去回路および高周波ノイズ成分を除去する高域減衰回路も設けられている。増幅部20pの出力はA/D変換されてレンズCPU97に取り込まれる。取り込まれた加速度信号もレンズCPU97内で数値処理されてゆくのであるが、ここでも説明の為に処理を各ブロックに分けて図示している。
Next, signal processing of the
先ず、加速度信号は加速度重力補正部21pに入力され、重力成分の補正が行われる。ここで重力成分の補正の意味を説明する。図1(b)に示したカメラの撮影位置においては、カメラは水平なので加速度計11pの感度方向11paは重力の方向28(図3(a)参照)と同じ方向になっている。このとき、加速度計11pは常に重力成分に見合う信号が出力されており、それに重畳して平行振れ成分の検出を行っている。ここで重力成分の信号出力はDC成分なので、増幅部20pにおけるDC除去回路などで除去できる。
First, the acceleration signal is input to the acceleration
しかしながら、カメラを構えているときに発生する手振れの回転角度の変化により、図3(a)の破線で示すように、加速度計11pの位置は変化するので、加速度計11pから見ると重力の方向が変わることになる。そのため、手振れ角度の変化により加速度計11pの出力は変化する。
However, since the position of the
図3(c)は加速度計11pの姿勢に対する加速度計11pの出力の変化を示しており、横軸は加速度計11pの姿勢変化(手振れ回転角度θ)、縦軸は加速度計11pの出力である。波形30pは加速度計11pの出力を示しており、加速度計11pの姿勢角度がゼロ(図3(a)のように1Gが加わっている状態)から±θ姿勢が変化すると、加速度計11pの出力はそれにつれて変化(減少)する。
FIG. 3C shows changes in the output of the
図4(a),(b)は加速度計11pの重力変化による出力を、横軸をカメラを構えてからの経過時間、縦軸を手振れ回転角度θおよび加速度計の出力に代えてそれぞれ示している。
4A and 4B show the output due to the gravity change of the
今、全く平行振れが発生していないと仮定しても、手振れ回転角度29pによる重力成分変化の影響で加速度計11pは誤差信号30pを出力する。近接撮影の場合にはカメラを下向きにして撮影する場合も多い。図3(b)はそのような場合の例であり、加速度計11pの感度方向11paに対して重力方向28は直交している。この場合の誤差信号は図3(c)、図4(b)における破線31pとなる。
Even if it is assumed that no parallel shake has occurred at this time, the
ここで、図3(a)の加速度計11pの配置と図3(b)の加速度計11pの配置で、誤差信号30p,31pの大きさに違いがある。これは、図3(a)の配置では手振れ回転角度の変化に対しコサインで重力の影響が生じ、図3(b)の配置ではサインで重力の影響が生ずる為であり、姿勢の変化角度が小さい時にはサインの方が変化が大きい為である。そのため、この重力の影響を補正するためには手振れ回転角度を検出すること、および、加速度計11pの姿勢(図3(a)と図3(b)の違いの様に重力に対して感度軸がどの角度であるか)を知る必要がある。
Here, there is a difference in the magnitudes of the error signals 30p and 31p between the arrangement of the
図2に戻って、レンズCPU97にはカメラCPU93dを介してレリーズ部材93aからその半押し操作に伴うスイッチS1のオン信号が入力される。レリーズ部材93aの半押しは、撮影準備の為にカメラを撮影被写体に向けて構図を決めてからの操作であり、これにより被写体に対して測光、合焦動作が開始される。図2においては上記動作は直接発明とは関係ないので省いており、スイッチS1のオン信号は初期姿勢方向検出部23pに入力される。初期姿勢方向検出部23pには増幅部20pからの加速度増幅信号も入力されており、スイッチS1のオン信号が入力された時の加速度増幅信号の大きさにより加速度計11pの姿勢を判定している。
Returning to FIG. 2, the
レリーズ部材93aの半押しは撮影者が構図を決めた後で操作するものであるのでその後の大きな姿勢の変化がない。そのため、その操作に伴うスイッチS1のオン信号に基づいて加速度計11pの姿勢を判定するのが効果的である。勿論、スイッチS1のオン後、カメラが被写体へのピント合わせを行ってから姿勢を検出してもよいが、その場合にはスイッチS1のオンからピント合わせまでの時間を利用して加速度計11pの出力を積分(後述する)することができなくなる。時間の節約の為にもスイッチS1のオン時に加速度計11pの姿勢を検出するのが望ましい。加速度計11pの姿勢判定は、具体的にはスイッチS1のオン信号時に加速度の大きさが1Gの時は、加速度計11pは図3(a)の姿勢、0Gの時は図3(b)の姿勢、その間の加速度の時は、それに応じた姿勢と判定している。
The half-pressing of the
角速度積分部13pからの角度振れ角度信号は前述した加算部14pばかりでなく、重力影響算出部25pにも入力されている。重力影響算出部24pは入力される角度振れ角度の変化に基づいて加速度計11pに加わる重力の変化を求める計算を行うわけである。しかし、前述したように加速度計11pの重力に対する姿勢により計算方法(サインで計算するかコサインで計算するか)が異なってくる。そのため、初期姿勢方向検出部23pの信号も重力影響算出部24pに入力されており、図3(a)の姿勢と図3(b)の姿勢で計算の係数を変更している。具体的には、図3(a)のように1Gが加わっている時の姿勢φをゼロ度とし、姿勢の変化をθ(手振れ回転角度θにほぼ等しいので同じくθとしている)とすると、加速度計11pの出力変化はG(COSφ−COS(φ+θ))で求められる。そのため、初期姿勢方向検出部23pでφを求め、手振れ角度でθを求めて重力影響算出に用いる。
The angular deflection angle signal from the angular velocity integrating unit 13p is input not only to the adding
増幅部20pからの加速度増幅信号は加速度重力補正部21pに入力され、重力影響算出部24pで求められた重力変化に伴う加速度計11pの信号変化との差分が計算される。そして、重力の影響による加速度計11pの出力誤差が除去される。誤差成分が除去された加速度出力は平行振れ演算部(以下、加速度積分部)22pに入力される。加速度積分部22pは加速度重力補正部21pから入力された重力の影響を補正された加速度信号を2階積分して、平行振れ補正目標値(以下、平行振れ変位)に変換する。加速度積分部22pは角速度積分部13pと同様に加速度信号の中で通常約0.4Hz以上の高周波数成分を2階積分して平行振れ変位に変換する。この加速度積分部22pは加速度信号を、積分を開始する時点においては積分帯域を狭めて(例えば1Hz以上の成分のみ積分)信号処理の起動を早めている(時定数切換え)。
The acceleration amplification signal from the amplifying
加速度積分部22pの平行振れ変位信号は像倍率補正部25pに入力される。撮影倍率演算部26pは焦点距離検出部18による焦点距離情報と撮影距離検出部19による撮影距離情報に基づいて撮影倍率を計算する。前述した様に焦点距離検出部18はレンズ内に設けられ、ズーミングで移動するレンズの位置を検出するエンコーダなどであり、そのエンコーダの出力により焦点距離を検出している。又、撮影距離検出部19もレンズ内に設けられている。この撮影距離検出部19はフォーカシングで移動するレンズの位置を検出するエンコーダなどであり、そのエンコーダの出力により撮影距離を検出している。
The parallel shake displacement signal of the
前述した様にフォーカス駆動部34によりフォーカスレンズ99の繰出しが行われ、繰出し完了後、合焦検出部27が合焦を確認した時点で撮影倍率演算部26pは焦点距離検出部18、撮影距離検出部19の出力に基づいて撮影倍率の演算を行う。平行振れ11pb,11yb(図1参照)は被写体が近く、撮影焦点距離が大きい時(撮影倍率が高い時)に画面への影響が大きくなり、被写体が遠い時(撮影倍率が低い時)には画面への影響は殆どない。その為、加速度計11p,11yで検出し、演算した平行振れ変位を撮影倍率に応じて増幅する必要がある。
As described above, the
像倍率補正部25pは撮影倍率演算部26pの演算値(焦点距離が長く、被写体距離が近いときは撮影倍率が高いと演算する)に基づいて加速度積分部22pの平行振れ変位の増幅を行っている。但し、フォーカスレンズ99の繰出しにより求まる撮影倍率はそれほど正確ではない。これは、撮影倍率演算部26pは焦点距離検出部18、撮影距離検出部19の出力に基づいて撮影倍率の演算を行う訳であるが、フォーカスレンズ99、ズームレンズの位置検出を行うエンコーダの出力精度がそれほど高くない為である。
The image
そこで、この時点では所定の精度内で平行振れ変位の増幅を行うに留め、後述する較正方法により最終的に加速度計出力の精度の良い増幅を行うことにしている。 Therefore, at this time, the translational shake displacement is only amplified within a predetermined accuracy, and finally the accelerometer output is amplified with high accuracy by the calibration method described later.
像倍率補正部25pの出力は平行振れ補正目標値初期化部35pに入力されている。平行振れ補正目標値初期化部35pは、レリーズ部材93aの全押しによるスイッチS2のオン信号発生、つまり撮影開始指示がなされた時に同期して平行振れ補正目標値を初期化する。即ち、平行振れ補正目標値初期化部35pの出力はレリーズ部材93aの全押しの時点でゼロになり、その後連続的に出力を始める。或いは、平行振れ補正目標値初期化部35pはレリーズ部材93aの全押し時点で平行振れ補正目標値を所定値(例えば平行振れ補正目標値全レンジの9割)に制限し、その後連続的に出力させてもよい。
The output of the image
尚、平行振れ補正目標値初期化部35pには撮影距離対応部36pの信号も入力されており、撮影距離が設定値よりも近い時(例えば撮影距離が30cm)のみ平行振れ補正目標値初期化部35pを動作させるようにしている。この動作は被写体距離で制御するばかりでなく、撮影倍率で制御し、撮影倍率が等倍以上になった時のみ平行振れ補正目標値初期化部35pを動作させるようにしても良い。
The parallel shake correction target value initialization unit 35p also receives a signal from the shooting
加算部14pは角速度積分部13pの信号と平行振れ補正目標値初期化部35pの信号を加算しているが、上述した様に被写体が遠く、撮影焦点距離が短い時には殆ど角速度積分部13pの出力のみになる。加算部14p以降の動作は前述した通りであり、カメラのフレーミング変更を行い易くするための周波数特性変更部15p、光学系の敏感度に併せて像振れ補正の効きを調節する敏感度変更部16pを介して総合振れ補正目標値となる。そして、振れ補正ユニット95を駆動する。
The adding
図5は、以上の構成における主要部分の動作を示すフローチャートであり、このフローはカメラの主電源オンでスタートする。尚、本発明の主要な構成を分かり易く説明する為に、カメラに設けられる多様な制御ステップ(例えば、バッテリーチェックや測光、測距、AFの為のレンズ駆動、ストロボ充電、そして撮影の為の操作、動作など)は省いている。また、以下のフローにおいては、カメラの角度振れ92p、平行振れ11pbを角速度計96p、加速度計11pで検出する事を例にして説明を進める。しかし、カメラの角度振れ92y、平行振れ11ybを角速度計96y、加速度計11yで検出する場合も同様のフローになるものである。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the main part in the above configuration, and this flow starts when the main power supply of the camera is turned on. In order to explain the main configuration of the present invention in an easy-to-understand manner, various control steps (for example, battery check, photometry, distance measurement, lens driving for AF, strobe charging, and photographing are provided in the camera. Operation, movement, etc.) are omitted. Further, in the following flow, the explanation will be made with an example in which the
図5において、ステップ#1001では、レリーズ部材93aの半押し操作によりスイッチS1がオンするのを待機しており、スイッチS1がオンするとステップ#1002へ進む。ステップ#1002では、初期姿勢方向検出部23pが加速度計11pの信号よりカメラの姿勢を検出する。これは加速度計11p,11yに加わる重力加速度を検出しており、例えば図1(a),(b)のように、カメラを水平に構えている場合には加速度計11pは1Gを出力し、加速度計11yは0Gを出力する。この状態でカメラを縦(水平状態ではあるが、構図を縦にした場合)に構えると加速度計11pは0Gを出力し、加速度計11yは1Gを出力する。又、カメラを下或いは上に向けている場合には加速度計11p,11yとも0Gを出力する。
In FIG. 5, in
レリーズ部材93aの半押しのタイミングで姿勢を検出するのは、撮影者がカメラを構えてフレーミングを決め、安定してからレリーズ部材93aの半押し操作を行うので、その後は姿勢の変更が少ない為である。加速度計11p,11yの信号により図1(a)の姿勢と判定した場合には、加速度計11pの出力に対しては重力補正を行う。しかし、加速度計11yの出力は重力補正を行わないように重力影響算出部24yが判定し、加速度重力補正部21yの補正量をゼロにする。これは、もともと角度振れによる重力加速度変化が無い為である。即ち、加速度重力補正部21y(不図示であるが加速度重力補正部21pと同様な構成で、加速度計11yの重力影響を補正するために設けられている)は加速度計11yの増幅信号に対して重力成分の補正を行わない。
The reason why the posture is detected when the
また、カメラを縦に構えている場合(加速度計11p=0G、加速度計11y=1G)には、反対に角速度計96yの信号に基づいて加速度計11yの重力補正を行う。しかし、角速度計96pの信号に基づく加速度計11pの重力補正は行わない。即ち、重力影響算出部21pは加速度重力補正部21pの補正量をゼロにする。カメラを下向き、或いは上向きに構えている(加速度計11p=±1、加速度計11y=±1G)場合には、角速度計96pの信号に基づいて加速度計11pの重力補正を行い、角速度計96yの信号に基づいて加速度計11yの重力補正を行う。
On the other hand, when the camera is held vertically (
以上のように姿勢に応じて重力補正を行うか否かを判定している。尚、加速度計11p,11yの信号には重力加速度だけではなく、それに平行振れによる加速度も重畳している。そのため、加速度計11p,11yの信号を所定時間(例えば1秒)平均化して重力成分だけを取り出している。
As described above, it is determined whether or not to perform gravity correction according to the posture. Note that not only gravitational acceleration but also acceleration due to parallel shake is superimposed on the signals of the
以上の様にして姿勢検出が終了すると、ステップ#1003へ進み、手振れ角度信号に対してレンズの状態に合わせた敏感度補正および振れ状態(パンニングなど)に合わせた周波数補正を行う。そして、次のステップ#1004にて、角度振れ角度信号に基づいた角度振れ補正を開始する。続くステップ#1005では、初期姿勢方向検出部23pによるカメラの姿勢と角速度積分部13pからの角度振れ角度情報に基づいて、重力影響算出部24pが加速度計11pに重畳する重力加速度を算出し、加速度重力補正部21pがその誤差出力を補正する。即ち、この時点で加速度計11pを駆動して平行振れの検出を始める。但し、平行振れの補正はこの時点では行わない。
When posture detection is completed as described above, the process proceeds to step # 1003, and sensitivity correction according to the lens state and frequency correction according to the shake state (panning, etc.) are performed on the camera shake angle signal. Then, in the
次のステップ#1006では、合焦動作を始める。そして、次のステップ#1007にて、ピント合わせの為のレンズの繰出しが完了するまで待機する。即ち、合焦検出部27がピントセンサ32により被写体のピント状態を検出し、レンズ駆動演算部33がフォーカスレンズ繰出し量を演算する。その後、フォーカスレンズ99をフォーカス駆動部34で駆動した後に再度ピントセンサ32が被写体にピントが合った事を確認する時点まで待機する。また、フォーカスレンズ99の繰出しが完了した時点で、該フォーカスレンズ99の繰出し量を撮影距離検出部19で読んで撮影距離(被写体距離)を検出する。
In the
次のステップ#1008では、加速度計11p,11yの出力較正を行うが、このステップの詳細については図7を用いて後述する。続くステップ#1009では、レリーズ部材93aの全押し操作によりスイッチ2がオンしたか否かを判定し、スイッチ2がオンしている場合はステップ#1010へ進み、オンしていない場合はステップ#1013へ進む。
In the
先ず、スイッチ2がオンしてステップ#1010へ進んだ場合について説明する。ステップ#1010では、上記ステップ#1004で振れ補正ユニット95が角度振れ補正を行っているのに加えて、加速度計11p,11yからの信号に基づいて振れ補正ユニット95を駆動する。即ち、角度振れ及び平行振れによる像面の劣化を緩和するように総合振れ補正を行う。次のステップ#1011では、撮影を行い、撮影が終了するとステップ#1012へ進み、レリーズ部材93aの全押しが解除されてスイッチS2がオフしたか否かを判定する。ここで、スイッチS2がオフしていなければオフするまでステップ#1012で待機し、その後スイッチS2がオフするとステップ#1013へ進む。
First, the case where the switch 2 is turned on and the process proceeds to step # 1010 will be described. In
上記ステップ#1009もしくはステップ#1012にてスイッチS2がオフすると上記のようにステップ#1013へ進み、ここではスイッチS1の状態を検出する。ここで、スイッチS1もオフしていればステップ#1014へ進み、振れ補正ユニット95の駆動を停止、つまり振れ補正動作を停止してステップ#1001に戻り、再度スイッチS1がオンするのを待機する。また、上記ステップ#1013でスイッチS1がオンのままである場合はステップ#1006へ戻り、同様の動作を継続する。
When the switch S2 is turned off in
以上の様に、本実施例1においては、初めに角度振れだけを補正し、合焦後に平行振れの補正を行う構成にしている。このように合焦動作前に角度振れの補正を行っているので、合焦精度を高くできると共に、平行振れを行う為の情報(撮影倍率)を正確に得ることができる。 As described above, in the first embodiment, only the angular shake is corrected first, and the parallel shake is corrected after focusing. As described above, since the angle shake is corrected before the focusing operation, it is possible to improve the focusing accuracy and accurately obtain information (shooting magnification) for performing the parallel shake.
以下、本発明の実施例1における特徴について説明する。 Hereinafter, features of the first embodiment of the present invention will be described.
図1(b)において、カメラCPU93dの信号はカメラ本体93とレンズ鏡筒90を着脱可能に保持するマウントの接点を介してレンズCPU97に入力される。図1(b)ではわかりやすいように、カメラCPU93dよりレンズCPU97に直接矢印を図示している。カメラCPU93dには撮像素子94の画像情報が入力されており、カメラCPU93dは時間差を設けた複数の画像情報から画像内の動き成分を検出し、その信号をレンズCPU97に送る。
In FIG. 1B, a signal from the
ここで、撮像素子94からの信号にて検出される動き成分の中には、カメラの角度振れによる像の動きと平行振れによる像の動き、および、被写体自身の動きによる像の動きが含まれる。しかし、一般に静止画撮影では被写体は静止している為に撮像素子94の検出する動き成分の中にはカメラの角度振れによる像の動きと平行振れによる像の動きが多くを占めている。
Here, the motion components detected by the signal from the
本実施例1においては、上記動き成分を用いて加速度計11pの出力較正を行う。
In the first embodiment, the output calibration of the
図6は、加速度計11pの出力較正に関係する回路構成を示すブロック図である。角速度計96pからの角速度信号は積分器51により角度振れ角度に変換されて振れ補正駆動部98pに入力され、該振れ補正駆動部98pが振れ補正ユニット95を駆動して振れ補正を行う。これにより角度振れの補正が行われる。
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration related to output calibration of the
一方、加速度計11pの信号は積分器54により平行振れ速度に変換され、その信号は角速度計96pの信号に加算された後に積分器51で平行振れ変位に積分されて振れ補正駆動部98pに入力される。そして、振れ補正駆動部98pが振れ補正ユニット95を駆動して振れ補正を行う。これにより平行振れの補正も行われる。
On the other hand, the signal from the
また、前述した様に加速度計11pの出力から重力影響を除去する為に、角速度計96pの出力が積分器52で平行振れ角度に変換される。そして、初期姿勢ゲイン設定部53により加速度計11pの初期の姿勢に合わせた重力除去量を設定し、加速度計11pの信号より重力成分を差し引いている。
Further, as described above, the output of the
ここで、加速度計11pの積分器54を介する出力である平行振れ速度信号はバンドパスフィルタ(BPF)56により手振れ周波数帯域中の所定の周波数帯域(例えば2Hz近辺)の信号が抽出される。このバンドパスフィルタ56は例えば2Hz近辺の信号のみ抽出する構成になっており、平行振れ速度信号の中で、この周波数帯域だけを取り出している。この周波数帯域の速度信号は平行振れの中でも大きく、且つ頻度の高い信号であり、実際の動き速度と比較するのに適している。
Here, a parallel vibration velocity signal, which is an output through the
一方、撮像素子94よりの画像信号から前述した様にカメラCPU93dにて動き成分が抽出される。この動き成分は変位の信号になるので微分器58にて動き速度に変換され、バンドパスフィルタ59(バンドパスフィルタ56と同じ特性)により2Hz近辺の信号のみ抽出される。比較器57はバンドパスフィルタ56の出力信号とバンドパスフィルタ59の出力信号の比較を行う。この時、バンドパスフィルタ56の出力信号(振幅)とバンドパスフィルタ59の出力信号(振幅)が同量になるように、積分器54の出力である平行振れ速度信号のゲインを像倍率ゲイン設定部55により調整する。
On the other hand, a motion component is extracted from the image signal from the
例えば、所定期間におけるバンドパスフィルタ56の出力信号(振幅)とバンドパスフィルタ59の出力信号(振幅)の各々の最大値と最小値の差を比較器57で比較する。そして、バンドパスフィルタ56の出力信号(振幅)における最大値と最小値の差をバンドパスフィルタ59の出力信号(振幅)の最大値と最小値の差と同じになるように、像倍率ゲイン設定部55により積分器54の出力ゲインを調整する。或いは、バンドパスフィルタ56の出力信号(振幅)の整流値(絶対値の平均値)とバンドパスフィルタ59の出力信号(振幅)の整流値(絶対値の平均値)が同じになるように、像倍率ゲイン設定部55により積分器54の出力ゲインを調整する。
For example, the
上記調整により積分器54の出力ゲインが調整され、バンドパスフィルタ56の出力振幅はバンドパスフィルタ59の出力振幅に次第に近づいてゆき、最後には互いの振幅が同量になってゲイン調整が終了する。
As a result of the above adjustment, the output gain of the
これにより、平行振れのゲインは撮像素子94が検出する動き成分により調整され、像面での平行振れが精度良く検出されることになる。
Thereby, the gain of the parallel shake is adjusted by the motion component detected by the
尚、ここまでの処理において、撮像素子94における動き信号(成分)の微分値と加速度信号の積分により、共に速度の信号として比較を行っているが、これは加速度信号の2階積分値と動き成分の変位を比較しても良い。但し、加速度信号の2階積分値はその出力が安定するまでの期間が長くなる事、そして加速度計11pの低周波ノイズを増幅してしまう事、から好ましくない。
In the processing so far, both the differential value of the motion signal (component) in the
また、撮像素子94における動き信号を2階微分して動き加速度に変換し、その信号を加速度計11pの信号と比較しても良いが、その場合には2階微分によるノイズが大きくなり、互いの信号の正確な比較が出来なくなってくる。
Further, the motion signal in the
上記の問題を考えて、撮像素子94の動き信号の微分値と加速度計11pの積分値を比較している。ゲイン調整の終了後に、加速度計11pの積分器54を介する出力である平行振れ速度信号はローパスフィルタ(LPF)510により特定の信号として抽出される。このローパスフィルタ510は例えば0.4Hz以下の周波数信号のみ抽出する構成になっており、平行振れ速度信号の中で、この周波数帯域だけを取り出している。この周波数帯域の速度信号は実際には平行振れでは無く、加速度計11pに重畳する信号オフセット成分である。
Considering the above problem, the differential value of the motion signal of the
撮像素子94の画像信号は前述した様にカメラCPU93dで動き成分を抽出されている。この動きは変位の信号になるので微分器58で動き速度に変換され、ローパスフィルタ512(ローパスフィルタ510と同じ特性)により0.4Hz以下の周波数信号のみ抽出される。比較器511はローパスフィルタ510の出力信号とローパスフィルタ512の出力信号の比較を行う。この時、ローパスフィルタ510の出力信号(オフセット)とローパスフィルタ512の出力信号が同量になるように、積分器54の出力である速度信号よりオフセット成分を差し引く。
As described above, the motion signal is extracted from the image signal of the
上記調整により積分器54のオフセット成分が調整され、ローパスフィルタ510のオフセットはローパスフィルタ512の直流成分に次第に近づいてゆき、最後には互いの直流成分が同量になってオフセット調整が終了する。これにより、加速度計11pに重畳するオフセット成分が除去され、像面での平行振れが精度良く検出されることになる。
The offset component of the
ここで、前述した様に撮像素子94が検出する動きにはカメラの角度振れによる像の動きと平行振れによる像の動きが含まれており、この中から平行振れの成分のみを抽出しないと加速度計11pの高精度な出力較正は出来ない。
Here, as described above, the motion detected by the
以下に、平行振れの成分のみを抽出する技術について述べる。 A technique for extracting only the component of parallel shake will be described below.
加速度計11pの出力較正は、図5のステップ#1008にて行っており、このステップでの詳細な処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。
The output calibration of the
図7において、ステップ#2001では、ズームエンコーダ(焦点距離検出部18)やフォーカスエンコーダ(撮影距離検出部19)によりズームレンズ、フォーカスレンズ99の位置を読み取り、焦点距離、被写体距離を求め、それより撮影倍率の概算をする。次のステップ#2002では、求めた撮影倍率より加速度計11pの出力の増幅を行う。加速度計11pの出力の増幅は、図6における像倍率ゲイン設定部55にて積分器54のゲインを変更する事で行う。尚、ここで求めた撮影倍率の精度はさほど高くない(各エンコーダの精度による)ために増幅ゲインの精度も高くない。
In FIG. 7, in
また、撮像素子94の動き信号により最終的には加速度計11pの増幅ゲインは設定されるので、この時点で加速度計11pのゲインを設定する必要はないとも思われる。しかし、撮影倍率が非常に小さく、平行振れが像面への影響を受けない場合には較正の必要も無いので、較正を省いて撮影動作を優先させる為、及び平行振れが像面に影響する場合でも加速度計11pの増幅ゲインを概略決定しておく。この事で、その後の較正のスピードアップも図れる為に、撮影倍率情報を得て、加速度計11pの増幅ゲインの設定を行っている。
In addition, since the amplification gain of the
次のステップ#2003では、撮像素子94の出力より動き検出を行い、微分して動き速度に変換した後にバンドパスフィルタ59により2Hz近辺の信号だけを取り出す。ここで、図5のステップ#1005にて既に角度振れの補正を行っているので、撮像素子94の撮像面に残っている振れは平行振れによる動きと角度振れの中でも除去できなかった極低周波の振れによる動きである。その為、この微分後の動き信号に、図6のバンドパスフィルタ59を通すと極低周波の振れは排除されて、平行振れによる動き成分のみが抽出される。即ち、撮像素子94の出力から動き成分を取得する時に、既に角度振れの補正を行ってゆく事、そして得られた動き成分に対してバンドパスフィルタ59をかける事で、平行振れの抽出(並進振動抽出)を行っている。
In the
次のステップ#2004では、加速度計11pから求めた速度信号(バンドパスフィルタ56で2Hz近辺の信号のみ取り出している)と上記ステップ#2003で求めた信号の比較を行う。そして、加速度計11pから求めた速度信号(バンドパスフィルタ56で2Hz近辺の信号のみ取り出している)が上記ステップ#2003で求めた信号の振幅と同じになるように加速度計11pのゲインを調整する。つまり、図6における像倍率ゲイン設定部55にて積分器54のゲインを変更することで調整する。
In the
次のステップ#2005では、上記ステップ#2004の比較結果(加速度計11pの積分値のバンドパスフィルタ処理信号の振幅と撮像素子94の求める動き情報微分値のバンドパスフィルタ処理信号の振幅比)が所定以内かどうかを求める。その結果、その比が所定以内、例えば0.8倍から1.2倍の場合にはステップ#2006へ進み、そうでない時はステップ#2004へ戻り、再び比較、増幅調整を行う。この様にして加速度計信号の積分値の増幅ゲインを追い込んでゆく。
In the
次のステップ#2006では、加速度計11pから求めた速度信号(ローパスフィルタ510で0.4Hz近辺の信号のみ取り出している)とステップ#2003で求めた信号(ローパスフィルタ512で0.4Hz近辺の信号のみ取り出している)の比較を行う。そして、加速度計11pから求めた速度信号(ローパスフィルタ510で0.4Hz近辺の信号のみ取り出している)がステップ#2003で求めた信号と同じになる様に加速度計11pのDC成分の調整を行う。この時、撮像素子94の動き情報は微分後にローパスフィルタ512を通しているので、平行振れによる像の動きの中でDC成分のみ抽出される。
In the
そして、加速度計11pを積分して速度信号に変換した後にローパスフィルタ510を通した信号と撮像素子94より求めた動き信号を微分して動き速度に変換した後にローパスフィルタ512を通した信号との差を求める。これにより、加速度計積分値に重畳しているDC成分を抽出する。そして、抽出されたDC成分を加速度計積分値より差し引く。実際には、動き信号を微分して動き速度に変換した後にローパスフィルタ512を通した信号には角度振れ補正の残りである極低周波の角度振れの影響による動き成分も含まれているが、その誤差よりも加速度計積分値に重畳するDC成分の方が大きい。その為、この動作により加速度計積分値に重畳するDC成分の除去を行う事の効果が大きい。
Then, the
次のステップ#2007では、上記ステップ#2006のDC成分残り(加速度計11pの積分値のローパスフィルタ処理信号と撮像素子94より求める動き情報微分値のローパスフィルタ処理信号の差)が所定以内かどうかを求める。そして、その差が所定以内、例えば0.1mm/sから0.3mm/sの場合には、図5のステップ#1009へ進み、そうでない時はステップ#2006に戻り、再び比較、DC成分の調整を行う。この様にして加速度計の出力信号の積分値(加速度計積分値とも記す)のDC成分を追い込んでゆく。
In the
以上の様にして、加速度計積分値である平行振れ速度信号のゲイン合わせ及びDCオフセット成分の除去を行う。 As described above, the gain of the translational shake speed signal, which is the accelerometer integral value, is adjusted and the DC offset component is removed.
この様に撮影倍率の検出精度が低くても、既に角度振れの補正が行われている撮像素子94の動き信号を用いる事で平行振れの補正ゲインが設定でき、撮影時には加速度計11pの信号を用いて精度良い平行振れ補正が行われる。
In this way, even if the detection accuracy of the shooting magnification is low, the correction gain of the parallel shake can be set by using the motion signal of the
また、用いる加速度計11pの精度が温度、環境で変化する場合でも、撮像素子94の信号で較正される為に、撮影時には加速度計11pの信号を用いて精度良い平行振れ補正が可能となる。
Even when the accuracy of the
また、加速度計積分値に重畳するオフセット成分が除去される為に、図6に示す加速度計11pに対しては2階目の積分器51はオフセットの影響を受けず、積分開始から精度良い平行振れ変位を求める事が出来る。
Further, since the offset component superimposed on the accelerometer integral value is removed, the second-
この様に、本実施例1においては、画像信号よりカメラに加わる振れの中で平行振れ成分のみを抽出するには、角度振れの補正後の画像信号を利用する事及びバンドパスフィルタで周波数帯域を限定する事で可能になる事に着目している。そして、抽出した平行振れ成分に基づいて加速度計11pの出力較正を行い、高精度な平行振れ補正を可能にしている。
As described above, in the first embodiment, in order to extract only the parallel shake component from the shake applied to the camera from the image signal, the image signal after the correction of the angular shake is used and the frequency band is obtained by the band pass filter. We focus on what can be done by limiting. Then, output calibration of the
詳しくは、本実施例1のカメラは、以下の構成を有する。カメラ(カメラ本体93、交換レンズ90)に加わる並進振動を検出する加速度検出手段(加速度計11p,11y)と、撮影画面での画像振れによる劣化を緩和する振れ補正手段(振れ補正ユニット95)とを有する。さらに、撮像素子94からの画像信号より撮影画像の動き成分を検出する動き検出手段(カメラCPU93d)を有する。さらに、動き検出手段の出力信号により、並進振動を抽出する並進振動抽出手段(カメラCPU93d、微分器58、バンドパスフィルタ59、図5のステップ#1005の動作を実行する部分)を有する。さらに、前記並進振動抽出手段の出力信号に基づいて加速度検出手段からの信号を較正する較正手段(比較器57、像倍率ゲイン設定部55、図5のステップ#1008の動作を実行する部分)を有する。そして、加速度検出手段からの信号に基づいて振れ補正手段を作動させるようにしている。
Specifically, the camera according to the first embodiment has the following configuration. Acceleration detection means (
また、カメラに加わる角度振動を検出する角速度検出手段(角速度計96p,96y)を有し、較正手段で較正された加速度信号と角速度検出手段からの信号に基づいて振れ補正手段を作動させるようにしている。
Further, it has angular velocity detection means (
なお、動き検出手段は、撮影準備中に角速度検出手段の出力信号に基づいて振れ補正手段を作動させて角度振れ成分を緩和した状態での撮影画像の動き成分を検出するものである。 The motion detection means detects the motion component of the photographed image in a state where the shake correction means is actuated based on the output signal of the angular velocity detection means during preparation for photographing, and the angular shake component is relaxed.
上記構成により、カメラに加わる並進振動に起因する撮影画像の平行振れによる劣化を精度よく緩和することができた。 With the above-described configuration, it was possible to accurately alleviate deterioration due to parallel shake of a captured image caused by translational vibration applied to the camera.
次に、本発明の実施例2に係わるデジタルカメラについて説明する。なお、カメラの構成は実施例1と同様であるものとする。 Next, a digital camera according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Note that the configuration of the camera is the same as in the first embodiment.
上記実施例1では、角度振れの補正を行い、残った平行振れを撮像素子94により動き成分を検出し、その結果で加速度計11pの較正を行っていた。これに対し、本発明の実施例2では、動き成分の検出時に角度振れの補正は行わず、撮像素子94の画像情報から平行振れ成分のみを取り出して加速度計11pの較正を行う。
In the first embodiment, the angular shake is corrected, the motion component of the remaining parallel shake is detected by the
図8は撮像素子94が捉える画像情報を示しており、画面71は複数の領域71aから領域71tに分割されている。
FIG. 8 shows image information captured by the
カメラにおけるピント合わせの手法として、フォーカスレンズを繰出して、その繰出し量毎に画面各領域のぼけを評価し、最もぼけが少ない(画像が鮮鋭な)レンズ繰出し位置にフォーカスレンズを設定するTV−AF方式が普及している。この手法の場合には、ピント合わせ時にフォーカスレンズを走査して画面各領域71a〜71tのぼけ評価を行っている。例えば主被写体(図8では人物72a)の合焦後には、背景(図8では建物73a、74a)は主被写体に対してカメラより遠いか、又、どの程度離れているかの概略を掴む事が出来る。
As a focusing method in the camera, the focus lens is extended, the blur of each area of the screen is evaluated for each extension amount, and the focus lens is set at the lens extension position with the least blur (sharp image). The method is widespread. In the case of this method, the focus lens is scanned at the time of focusing to evaluate the blur of the screen areas 71a to 71t. For example, after focusing on the main subject (
即ち、図8において、主被写体72aにピントを合わせる。すると、画像領域71b,71c,71d,71h,71i,71m,71nは主被写体領域、画像領域71a,71e,71f,71g,71j,71k,71l,71o,71p,71q,71r,71s,71tは従被写体領域とされる。
That is, in FIG. 8, the
ここで、各領域で画像信号から検出する動き成分(動きベクトル)を各領域の中央に矢印で示す。動きベクトルは撮像信号の時系列的な変化を読む事で取得している訳であるが、被写体がカメラに近いときには撮影倍率が高くなり、角度振れ、平行振れによる画像のずれが動きベクトルとして現れる。 Here, the motion component (motion vector) detected from the image signal in each region is indicated by an arrow at the center of each region. The motion vector is obtained by reading time-series changes in the imaging signal. However, when the subject is close to the camera, the shooting magnification increases, and image shift due to angular shake and parallel shake appears as a motion vector. .
一方、従被写体がカメラから遠い場合には撮影倍率が低くなり、角度振れのみよる画像のずれが動きベクトルとして現れる。 On the other hand, when the slave subject is far from the camera, the photographing magnification is low, and an image shift due to only the angle shake appears as a motion vector.
図8においては、主被写体領域71b,71c,71d,71h,71i,71m,71nでは平行振れの影響で大きな動きベクトルが現れる。また、従被写体領域71a71e,71f,71g,71j,71k,71l,71o,71p,71tは平行振れの影響を受けないので動きベクトルが小さい。尚、領域71q,71r,71sに関しては画像情報がない為に動きベクトルは取得できず、この領域は以降の処理には使用しない。
In FIG. 8, large motion vectors appear in the main
そして、主被写体領域71b,71c,71d,71h,71i,71m,71nにおける動きベクトルと、従被写体領域71a,71e,71f,71g,71j,71k,71l,71o,71p,71tの動きベクトルの差をとる。そして、この差を平行振れによる動きベクトルとして求めている。
The difference between the motion vectors in the main
即ち、撮像画面上に2次元的に得られる画像信号の複数領域毎の被写体距離及びその領域に対応する撮影画像の動きを検出する。そして、被写体距離が近い領域における撮影画像の動きと被写体距離が遠い領域における撮影画像の動きの差より並進振動成分を抽出している。そして、その様にして求めた平行振れの動き信号に基づいて加速度計11pの較正を行う。
That is, the object distance for each of a plurality of areas of the image signal obtained two-dimensionally on the imaging screen and the movement of the captured image corresponding to the area are detected. Then, the translational vibration component is extracted from the difference between the motion of the captured image in the region where the subject distance is close and the motion of the captured image in the region where the subject distance is far. Then, the
図9は、本発明の実施例2に係わる主要部分の動作を示すフローチャートであり、このフローはカメラの主電源オンでスタートする。尚、本発明の主要な構成を分かり易く説明する為に、カメラに設けられる多様な制御ステップ(例えば、バッテリーチェックや測光、測距、AFの為のレンズ駆動、ストロボ充電、そして撮影の為の操作、動作など)は省いている。また、実施例1と同じ動作を行うステップは同じステップ番号で示し、その説明は簡略化する。 FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the main part according to the second embodiment of the present invention. This flow starts when the main power of the camera is turned on. In order to explain the main configuration of the present invention in an easy-to-understand manner, various control steps (for example, battery check, photometry, distance measurement, lens driving for AF, strobe charging, and photographing are provided in the camera. Operation, movement, etc.) are omitted. In addition, steps that perform the same operations as those in the first embodiment are denoted by the same step numbers, and the description thereof is simplified.
図9において、ステップ#1001では、レリーズ部材93aの半押し操作によりスイッチS1がオンするのを待機しており、スイッチS1がオンするとステップ#1006へ進む。次のステップ#1006では、合焦動作を始める。そして、次のステップ#1007にて、ピント合わせの為のレンズの繰出しが完了するまで待機する。ここで、ピント合わせは上述したTV−AF方式であり、先ずはフォーカスレンズ99を無限から至近まで走査し、各フォーカスレンズ位置における画像信号のぼけを評価する。そして、主被写体と判定される画面領域における最も画像が鮮鋭なフォーカス位置を捜し、フォーカスレンズ99をその位置に移動させてピント合わせを終了する。この時、従被写体の領域におけるピント状態もフォーカスレンズ走査時における画像のぼけ評価値より求めており、従被写体の主被写体に対するピント状態を知る。
In FIG. 9, in
次のステップ#1002では、初期姿勢方向検出部23pが加速度計11pの信号よりカメラの姿勢を検出する。続くステップ#1003では、角度振れ角度信号に対してレンズの状態に合わせた敏感度補正および振れ状態(パンニングなど)に合わせた周波数補正を行う。この時点で角速度計96pによる角度振れの検出が行われる。次のステップ#1005では、初期姿勢方向検出部23pによるカメラの姿勢と角速度積分部13pからの角度振れ角度情報に基づいて、重力影響算出部24pが加速度計11pに重畳する重力加速度を算出し、加速度重力補正部21pがその誤差出力を補正する。即ち、この時点で加速度計11pを駆動して平行振れの検出を始める。ステップ#1015では平行振れの抽出を始める。これは、上述したようにステップ#1007で合焦動作を行った時に主被写体領域と従被写体領域の各々の動きベクトルの差により平行振れによる動き成分のみを抽出する事である。
In the
次のステップ#1008では、加速度計11p,11yの出力較正を行うが、このステップの詳細については図7を用いて説明した通りである。続くステップ#1009では、レリーズ部材93aの全押し操作によりスイッチ2がオンしたか否かを判定し、スイッチ2がオンしている場合はステップ#1010へ進み、オンしていない場合はステップ#1013へ進む。
In the
先ず、スイッチ2がオンしてステップ#1010へ進んだ場合について説明する。ステップ#1010では、角速度計96pからの角度振れ信号及び加速度計11p,11yからの信号に基づいて振れ補正ユニット95を駆動する。次のステップ#1011では、撮影を行い、撮影が終了するとステップ#1012へ進み、レリーズ部材93aの全押しが解除されてスイッチS2がオフしたか否かを判定する。ここで、スイッチS2がオフしていなければオフするまでステップ#1012で待機し、その後スイッチS2がオフするとステップ#1013へ進む。
First, the case where the switch 2 is turned on and the process proceeds to step # 1010 will be described. In
上記ステップ#1009もしくはステップ#1012にてスイッチS2がオフすると上記のようにステップ#1013へ進み、ここではスイッチS1の状態を検出する。ここで、スイッチS1もオフしていればステップ#1014へ進み、振れ補正ユニット95の駆動を停止、つまり振れ補正動作を停止してステップ#1001に戻り、再度スイッチS1がオンするのを待機する。また、上記ステップ#1013でスイッチS1がオンのままである場合はステップ#1006へ戻り、同様の動作を継続する。
When the switch S2 is turned off in
上記実施例2では、画像信号よりカメラに加わる振れの中で平行振れ成分のみを抽出するには、被写体距離毎の動き情報の違いを用いることで可能になる事に着目している。そして、抽出した平行振れ成分に基づいて加速度計11pの較正を行い、高精度な平行振れ補正を可能にしている。
In the second embodiment, attention is paid to the fact that it is possible to extract only the parallel shake component from the shake applied to the camera from the image signal by using the difference in motion information for each subject distance. Then, the
詳しくは、本実施例2のカメラは、上記実施例1と同様、以下の構成を有する。カメラ(カメラ本体93、交換レンズ90)に加わる並進振動を検出する加速度検出手段(加速度計11p,11y)と、撮影画面での画像振れによる劣化を緩和する振れ補正手段(振れ補正ユニット95)とを有する。さらに、撮像素子94からの画像信号より撮影画像の動き成分を検出する動き検出手段(カメラCPU93d)を有する。さらに、動き検出手段の出力信号により、並進振動を抽出する並進振動抽出手段(カメラCPU93d、図9のステップ#1015の動作を実行する部分)を有する。さらに、並進振動抽出手段の出力信号に基づいて加速度検出手段からの信号を較正する較正手段(図9のステップ#1008の動作を実行する部分)を有する。そして、加速度検出手段からの信号に基づいて振れ補正手段を作動させるようにしている。
Specifically, the camera of the second embodiment has the following configuration as in the first embodiment. Acceleration detection means (
なお、動き検出手段は、2次元的に得られる画像信号の複数領域毎の被写体距離及びその領域に対応する撮影画像の関係から撮影画像の動き成分を検出するものである。また、並進振動抽出手段は、被写体距離が近い領域における撮影画像の動きと被写体距離が遠い領域における撮影画像の動きの差より、平行振れ成分を抽出するものである。 The motion detection means detects a motion component of the captured image from the relationship between the subject distance for each of a plurality of regions of the image signal obtained two-dimensionally and the captured image corresponding to the region. Further, the translational vibration extracting means extracts a parallel shake component from the difference between the motion of the captured image in the region where the subject distance is close and the motion of the captured image in the region where the subject distance is far.
上記構成により、カメラに加わる並進振動に起因する撮影画像の平行振れによる劣化を精度よく緩和することができた。 With the above-described configuration, it was possible to accurately alleviate deterioration due to parallel shake of a captured image caused by translational vibration applied to the camera.
以上の各実施例では、デジタルカメラの防振制御システムを例にして、平行振れ対策の説明を続けてきた。しかし、本発明の装置は小型で高安定な機構にまとめることができるので、デジタルカメラに限らず、デジタルビデオカメラの静止画撮影や、監視カメラ、Webカメラ、撮影機能を有する光学機器の一例である携帯電話などの静止画撮影にも展開できる。 In each of the embodiments described above, the explanation of the parallel shake countermeasure has been continued by taking the image stabilization control system of the digital camera as an example. However, since the device of the present invention can be combined into a small and highly stable mechanism, it is not limited to a digital camera, but is an example of an optical device having a shooting function for a still picture of a digital video camera, a surveillance camera, a Web camera, and a shooting function It can also be used to shoot still images on a mobile phone.
11p 加速度計
11y 加速度計
13p 角速度積分部
13y 角速度積分部
19 撮影距離検出部
21p 加速度重力補正部
21y 加速度重力補正部
22p 加速度積分部
22y 加速度積分部
24p 重力影響算出部
24y 重力影響算出部
25p 像倍率補正部
25y 像倍率補正部
26p 撮影倍率演算部
26y 撮影倍率演算部
35p 平行振れ目標値初期化部
36p 撮影距離対応部
51,52 積分器
55 増倍率ゲイン設定部
56,59 バンドパスフィルタ
57 比較器
58 微分器
96p 角速度計
96y 角速度計
97 レンズCPU
510 ローパスフィルタ
511 比較器
512 ローパスフィルタ
11p Accelerometer 11y Accelerometer 13p Angular velocity integration unit 13y Angular
510 Low-
Claims (7)
前記撮像装置の画面での画像振れによる劣化を緩和する振れ補正手段と、
前記撮像装置の画像信号から撮影画像の動き成分を検出する動き検出手段と、
前記動き検出手段の出力信号により、並進振動を抽出する並進振動抽出手段と、
前記並進振動抽出手段の出力信号に基づいて前記加速度検出手段からの信号を較正する較正手段とを有し、
前記較正手段によって較正された前記加速度検出手段からの信号に基づいて前記振れ補正手段を作動させることを特徴とする防振制御装置。 Acceleration detecting means for detecting translational vibration applied to the image pickup apparatus to be image-blind,
Shake correction means for reducing deterioration due to image shake on the screen of the imaging device;
Motion detection means for detecting a motion component of a captured image from an image signal of the imaging device;
A translational vibration extracting means for extracting a translational vibration based on an output signal of the motion detecting means;
Calibration means for calibrating a signal from the acceleration detection means based on an output signal of the translational vibration extraction means;
An image stabilization control apparatus that operates the shake correction unit based on a signal from the acceleration detection unit calibrated by the calibration unit.
前記較正手段で較正された信号と前記角速度検出手段からの信号に基づいて前記振れ補正手段を作動させることを特徴とする請求項1に記載の防振制御装置。 Angular velocity detection means for detecting angular vibration applied to the imaging device;
2. The image stabilization control apparatus according to claim 1, wherein the shake correction unit is operated based on a signal calibrated by the calibration unit and a signal from the angular velocity detection unit.
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