JP2012015641A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像装置が画角変更を伴わない撮影を行っているかどうかを自動判別し、最適な制御を行うことにより、固定点撮影時の防振性能向上を実現する。
【解決手段】撮像装置に加わる振れを検出する角速度センサ102と、撮像信号から画像の動きを検出する動きベクトル検出回路121と、パンニング状態であるかどうかを判定するパンニング制御部123と、固定点撮影かどうかを判定する固定点撮影判定部125とを備え、固定点撮影判定部125は、固定点撮影であると判定を行ったときに、パンニング状態であるかどうかを判定するための閾値を広げ、動きベクトル検出回路121の出力に基づく振れ補正量演算に用いるゲインを大きくする。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、手振れ等による撮像画像の振れを光学的に補正する機能を備えた撮像装置並びにその制御方法に関するものである。

近年、撮像装置の小型化や光学系の高倍率化に伴い、撮像装置の振れ等が撮影画像の品位を低下させる大きな原因となっていることに着目し、このような装置の振れ等により生じた撮像画像の振れを補正する振れ補正機能が種々提案されている。

また、パンニング時の振れ補正系の制御は、例えば特許文献1等に開示されており、低域の周波数の振れ補正を抑制しつつ、高域の周波数の振れ補正を行うことができ、パンニング状態の振れ補正制御として有効である。

特開平11−187308号公報

しかしながら、特許文献1に示すような従来の振れ補正機能においては、次のような問題があった。

従来のパンニング制御では、振れを表す信号が所定の閾値以上であるならば、パンニング状態であると判定し、パンニング制御を行っていた。しかしこの方法においては、手振れが大きい撮影者の場合に、パンニングを行っていない撮影状態でも、振れを表す信号が所定の閾値を超え、パンニング状態であると判定されてしまうことがあった。これによって固定点撮影(パンニングを行わない、固定被写体の撮影)においてもパンニング状態であると判定され、振れ残りが大きくなる状態が継続してしまう可能性があるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、撮影者が固定点撮影を行っているかどうかを自動判別し、固定点撮影に最適な制御を行うことにより、固定点撮影時の低周波数帯域の振れ残りを小さくすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮像画像の振れを補正する機能を有する撮像装置であって、前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、撮像画像信号から画像の動きを示す動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、前記振れ検出手段の出力に基づいて第1の振れ補正量を算出する第1の算出手段と、前記動きベクトル検出手段の出力に基づいて第2の振れ補正量を算出する第2の算出手段と、前記第1及び第2の振れ補正量に基づいて、撮像画像の振れを光学的に補正する振れ補正手段と、前記振れ検出手段の出力に基づいて得られた信号が第1の閾値より大きいとき、前記撮像装置がパンニング動作を行っていると判定するパンニング判定手段と、一定の位置を撮影する定点撮影状態か否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって定点撮影状態と判定されたときは、前記第1の閾値を、第1の閾値よりも大きい第2の閾値に変更し、かつ第2の振れ補正量を増幅する制御変更手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、固定点撮影時にパンニング状態であると誤って判定される可能性を減らすことで手振れ補正性能の向上を実現した撮像装置を提供することができる。

本発明に適用可能な撮像装置の一例の構成を示すブロック図。 動きベクトル処理部122の動作を説明するためのブロック図。 パンニング制御部123が行う処理を説明するためのグラフ。 固定点撮影判定部125が行う処理を説明するためのフローチャート。 本発明の第1の実施例における、図4のフローチャートの、ステップS108の詳細な処理を説明するためのフローチャート。 図4のフローチャートの、ステップS101及びステップS102の処理を説明するためのグラフ。 図5のフローチャートの、ステップS201及びステップS202の処理を説明するためのグラフ。 本発明の第2の実施例における、図4のフローチャートの、ステップS108の詳細な処理を説明するためのフローチャート。 本発明の第3の実施例における、図4のフローチャートの、ステップS108の詳細な処理を説明するためのフローチャート。 図8及び図9のフローチャートの、ステップS403及びステップS404の処理を説明するためのフローチャート。

以下、本発明を実施するための好適な一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、例えば本発明の一実施形態に係る撮像装置としてのビデオカメラの構成を示すブロック図である。

図1の撮像装置100の各構成部とその一例の動作について具体的に説明する。角速度センサ102は撮像装置100に加わる振れを角速度信号として検出し、その角速度信号をDCカットフィルタ103に供給する。DCカットフィルタ103は、角速度センサ102からの角速度信号に含まれる直流(DC)成分を遮断して、該角速度信号の交流成分、すなわち振動成分のみをアンプ104に供給する。アンプ104は、DCカットフィルタ103からの角速度信号を、最適な感度に増幅して、A/D変換器105に供給する。A/D変換器105は、アンプ104からの角速度信号をデジタル化して、角速度データとしてuCOM101内部のHPF106に供給する。

HPF106は、任意の周波数帯域でその特性を可変し得る機能を有しており、A/D変換器105からの角速度データに含まれる低周波数成分を遮断して高周波数帯域の信号を出力する。積分器107は、任意の周波数帯域でその特性を可変し得る機能を有しており、HPF106から出力された角速度データを積分し、その積分結果を角変位データとして出力する。

撮像光学系115は、ズーミング、フォーカシング等の動作を行い、被写体像を撮像素子119に結像する。ズームエンコーダ118は、撮像光学系115のズーム位置を検出し、uCOM101内部の焦点距離補正部108に出力する。焦点距離補正部108では、ズームエンコーダ118の出力より、撮像光学系115の焦点距離を算出し、該焦点距離と積分器107の出力とから、補正光学系114の駆動量(ジャイロ系補正データ)を算出する。撮像素子119は、撮像光学系115によって結像された被写体像を撮像画像信号としての電気信号に変換し、信号処理回路120に供給する。信号処理回路120は、撮像素子119により得られた信号から、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号(映像信号)を生成して動きベクトル検出回路121に供給する。

動きベクトル検出回路121は、信号処理回路120からの映像信号に含まれる輝度信号を基に、動きベクトルを検出する。具体的には、まず、動きベクトル検出法としては、相関法やブロックマッチング法等がある。ここでは、その一例として、ブロックマッチング法を動きベクトル検出回路121に採用するものとする。このブロックマッチング法とは、まず入力画像信号を複数の適当な大きさのブロック(例えば、8×8画素)に分割し、ブロック単位に前のフィールド又はフレームの一定範囲の画素との差を計算する。そして、この差の絶対値の和が最小となる前のフィールド又はフレームのブロックを検索し、当該ブロックの相対的なずれをそのブロックの動きベクトルとして検出する方法である。尚、ブロックマッチング法でのマッチング演算については、尾上守男氏等による”情報処理Vo 1.17 No.7 p634 〜640 July 1976 ”等で詳しく論じられているため、その詳細な説明は省略する。

動きベクトル処理部122は、動きベクトル検出回路121から出力された動きベクトルのデータに対して後述するフィルタ演算などを行い、その結果を動きベクトルの変位データとして算出する。その結果が補正光学系114の駆動量(ベクトル系補正データ)となる。

加減算器109は、焦点距離補正部108(第1の算出手段)から出力された角速度センサ102側の補正量(第1の振れ補正量)であるジャイロ系補正データと、動きベクトル処理部122(第2の算出手段)から出力された動きベクトル検出回路121側の補正量(第2の振れ補正量)とを加算して、最終補正データとする。そして最終補正データを、補正光学系114の駆動量として算出する。また、加減算器109は、補正光学系114の位置を検出する位置検出センサ116の出力をA/D変換器117にてA/D変換し、デジタル化したデータを上記最終補正データから減算し、その結果である偏差データを制御フィルタ110に供給する。制御フィルタ110は、入力データを所定のゲインで増幅する増幅器、及び位相補償フィルタで構成されている。

加減算器109から供給された偏差データは、制御フィルタ110に供給され、上記増幅器及び位相補償フィルタによる信号処理が行われた後、パルス幅変調回路111に出力される。パルス幅変調回路111は、制御フィルタ110を通過して供給されたデータを、パルス波のデューティー比を変化させる波形(即ちPWM波形)に変調して、モータ駆動回路112に供給する。モータ113は、補正光学系114の駆動用のボイス・コイル型モータであり、モータ駆動回路112から駆動されることにより、補正光学系114が光軸と垂直な方向に移動される。位置検出センサ116は、磁石とそれに対向する位置に備えられたホール・センサとからなり、補正光学系114の光軸と垂直な方向への移動量を検出し、その検出結果をA/D変換器117を介して、上述した加減算器109に供給する。これによって、上述した最終補正データに対して、補正光学系114の光軸と垂直な方向への移動量を追従させる、フィードバック制御系を構成している。

補正光学系114(補正部材)は、例えばシフトレンズであり、光軸と垂直な方向に移動されることにより光軸の向きを偏向する、光学的に振れ補正可能な補正系である。その結果、装置の振れ等により生じる撮像面上の被写体の移動が補正された像が、撮像素子119に結像される。撮像素子119の出力は、信号処理回路120で所定の信号処理が行われ、動きベクトル検出回路121に供給されることになる。

ここで動きベクトル処理部122の処理の詳細について、図2のブロック図を用いて説明する。図2のブロック図は、図1のブロック図から動きベクトル処理部122に関連するブロックのみを抽出し、更に動きベクトル処理部122の内部構成を示したものである。図1と同一のブロックには、同一の符合を付しており、説明は省略する。

動きベクトル検出回路121は、補正光学系114による振れ補正の結果生じた補正残りを、動きベクトルとして検出している。補正光学系114の補正残りを示す動きベクトル信号は、動きベクトル処理部122によるフィルタ演算などの処理を行った後、加減算器109に供給される。この加減算器109に供給される信号によって、補正光学系114は補正残りを軽減する方向に駆動される。そしてその結果軽減された補正残りは、更に動きベクトル検出回路121によって動きベクトルとして検出され、また補正光学系114が補正残りを軽減する方向に駆動される。つまり、図2のブロック図は、補正光学系114の補正残りを動きベクトルとして検出し、この補正残りを軽減するように補正光学系114を駆動するフィードバックループを構成している。

動きベクトル処理部122は、図2に示すようにベクトルゲイン乗算部130とベクトルフィルタ131とから構成される。ベクトルゲイン乗算部130は、動きベクトル検出回路121から供給される信号に対して、所定のゲインを乗算し、ベクトルフィルタ131に供給する。ベクトルフィルタ131は、ベクトルゲイン乗算部130から出力されたデータに対して、微分演算や積分演算などを行い加減算器109に供給する。

ベクトルゲイン乗算部130とベクトルフィルタ131は、図2のフィードバックループにおいて、補正残りを軽減する際の応答性や、発振マージンなどを決める役割を担っている。発振マージンが確保されている状態で、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを大きくすれば、補正残りは小さくなり、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを小さくすれば、補正残りは大きくなる。言い換えると、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを大きくすると、振れ補正の効果が大きくなり、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを小さくすると、振れ補正の効果は小さくなる。ベクトルゲイン乗算部130のゲインの大きさは、固定点撮影判定部125やパンニング制御部123の判定状態によって決定される。

なお、動きベクトル検出回路121は、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号(映像信号)では、動きベクトル検出は60Hz周期で行われる。フィードバック制御は一般的に、制御したい信号周波数よりも十分高いサンプリング周波数で処理を行う必要があり、60Hz周期では、DC〜数Hz程度の低い周波数帯域の制御しか行うことができない。そこで、上述したジャイロ系補正データによって、高周波数帯域の振れ補正を行い、ジャイロ系補正データでは検出精度が落ちるDC〜数Hz程度の低周波数成分の振れ補正を、動きベクトル処理部122の出力であるベクトル系補正データによって行う。これにより、振れ補正性能向上を実現することができる。

図1に戻って、パンニング制御部123は、撮影者が例えば撮像装置に対してパンニング動作を行ったときに、その撮像装置がパンニングされている状態であるか否かの判定(パンニング判定)を行う。A/D変換器105から出力された角速度データ、積分器107から出力された角変位データに基づいて、撮像装置がパンニング状態であるか否かの判定を行う。そして、パンニング制御部123によって撮像装置がパンニング状態であると判断されるとパンニング制御を行う。

パンニング状態であるか否かの判定及びパンニング制御について、図3(a)及び図3(b)のグラフを用いて説明する。図3(a)は、横軸は角速度データあるいは角変位データの大きさを示し、縦軸はHPF106のカットオフ周波数を示している。図3(b)は、横軸は角速度データあるいは角変位データの大きさを示し、縦軸は積分器107の時定数を示している。

図3(a)に示すように、角速度データあるいは角変位データの絶対値が、閾値Pan_hpf_th0(第1の閾値)より大きくなったとき、パンニング制御部123では撮像装置がパンニング状態であるという判定が行われる。パンニング状態であるという判定が行われると、パンニング制御部123は角速度データあるいは角変位データの大きさに応じて、HPF106(高域通過フィルタ)のカットオフ周波数(遮断周波数)を、パンニング状態でないときのカットオフ周波数Hpf_fc0よりも大きい値に設定する。

図3(b)に示すように、角速度データあるいは角変位データの絶対値が、閾値Pan_int_th0より大きくなったとき、パンニング制御部123では撮像装置がパンニング状態であるという判定が行われる。パンニング状態であるという判定が行われると、パンニング制御部123は角速度データあるいは角変位データの大きさに応じて、積分器107の時定数をパンニング状態でないときの時定数Int_th0よりも小さい値に設定する。

また、上記パンニング状態であるという判定が行われたときは、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを小さい値、もしくはゼロに変更し、低周波数帯域の振れ補正効果を小さくする。

パンニング制御とは、HPF106のカットオフ周波数を、パンニング状態でないときのカットオフ周波数Hpf_fc0よりも大きい値に設定する制御、及び積分器107の時定数をパンニング状態でないときの時定数Int_th0よりも小さい値に設定する制御、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを小さい値に変更する制御のことを示すこととする。このパンニング制御を行うことによって、低周波数帯域の振れ補正効果を小さくし、撮影者のパンニング動作を妨げないようにしている。

三脚撮影判定部126は、A/D変換器105の出力である角速度データから、撮像装置100が三脚に設置されているかどうかの判定を行う。三脚撮影判定部126によって撮像装置100が三脚に設置されていると判定されたときは、振れ補正制御を停止し、補正光学系114を可動範囲の中心に保持する。三脚設置判定には、角速度データが所定値以下の状態が所定時間以上続いたときに、三脚に設置されていると判定する等の公知の方法を用いればよい。

動きベクトル積分器124は、動きベクトル検出回路121から出力された動きベクトルのデータを積分し、そのベクトル積分データを固定点撮影判定部125に出力する。上記積分の方法としては、ローパスフィルタ(LPF)を用いる方法、単位時間毎に動きベクトル検出回路121の出力を加算していく方法等種々の方法があるが、いずれの方法を採用してもよい。固定点撮影判定部125の動作は本発明の特徴となる処理であり、動作の詳細を以下に述べる。

(第1の実施例)
本発明の一例である図1の撮像装置100における、固定点撮影判定部125が実行する処理の第1の方法について、以下に図面を用いて詳細な説明を行う。

図4は、固定点撮影判定部125の処理の流れを示したフローチャートである。図4のフローチャートの処理は、例えば60分の1秒等の間隔で繰り返し行われる。ステップS100においては、パンニング制御部123によってパンニング状態であるという判定が行われているかどうか、あるいは三脚撮影判定部126によって三脚に設置されているという判定が行われているかどうかの判定を行う。パンニング状態ではなく、かつ三脚に設置されていないと判定されたときは、ステップS101の処理へ移行する。

ステップS101においては、A/D変換器105の出力である角速度データが閾値Fix_gyro_thより小さいかどうかの判定を行う。角速度データが閾値Fix_gyro_thより小さい場合はステップS102の処理へ移行する。

ステップS102においては、動きベクトル積分器124の出力であるベクトル積分データが閾値Fix_vector_thより小さいかどうかの判定を行う。ベクトル積分データが閾値Fix_vector_thより小さい場合はステップS103の処理へ移行する。

ステップS103においては、変数Fix_countが閾値Fix_judge_thを超えたかどうかの判定を行う。ステップS103において、変数Fix_countが閾値Fix_judge_thを超えていない場合は、ステップS104へと進み、Fix_countをカウントアップする。ステップS104の処理を行った後はステップS107へと移行し、固定点撮影(定点撮影状態)ではないという判定が行われる。

ステップS100において、パンニング状態であるまたは三脚に設置されていると判定されたとき、ステップS101において、角速度データが閾値Fix_gyro_th以上であると判定されたとき、ステップS102において、ベクトル積分データが閾値Fix_vector_th以上であると判定されたときは、ステップS105の処理へ移行する。ステップS105では変数Fix_countをゼロクリアし、ステップS107へと移行する。ステップS107では、上述したように固定点撮影ではないという判定が行われる。

ステップS103において、変数Fix_countが閾値Fix_judge_thを超えている場合は、ステップS106の処理へ移行する。ステップS106では、固定点撮影であるという判定が行われる。

ここで、図4のフローチャートのステップS100〜ステップS107の処理について、図6(a)及び図6(b)のグラフを用いて更に詳細を説明する。図6(a)は、縦軸を角速度データ、横軸を時間として、角速度データの時系列変化を示したグラフである。図6(b)は、縦軸をベクトル積分データ、横軸を時間として、ベクトル積分データの時系列変化を示したグラフである。

図6(a)及び図6(b)において、時間T0〜T1の間では、補正光学系114で補正しきれない大きな振れが撮像装置に生じたときの角速度データおよびベクトル積分データの変化の様子を示している。このとき、図6(a)に示すように角速度データが閾値Fix_gyro_thを超え、あるいは図6(b)に示すようにベクトル積分データも閾値Fix_vector_thを超える。そのため、図4のフローチャートにおいて、ステップS101もしくはステップS102で“NO”の判定が行われる。その後、ステップS105で変数Fix_countをゼロクリアし、ステップS107で固定点撮影でないという判定が行われる。つまり、角速度データが大きいとき、またはベクトル積分データが大きいときは、撮像装置の動きが大きいと推測し、固定点を撮影していないという判定を行っている。

図6(a)及び図6(b)において、時間T1以降は、固定点撮影が行われているときの、角速度データおよびベクトル積分データの変化の様子を示している。固定点撮影時は、図6(a)に示すように、角速度データは閾値Fix_gyro_thを常に下回るような安定した出力となる。また、ベクトル積分データも閾値Fix_vector_thを常に下回るような安定した出力となる。そのため、図4のフローチャートにおいて、ステップS101とステップS102では、“YES”の判定が行われる。ステップS103では、角速度データ及びベクトル積分データが閾値を連続して下回った時間が、変数Fix_countに対する閾値Fix_judge_thで決まる所定時間を超えたかどうかの判定を行っている。所定時間を超えていない場合は、ステップS104において、所定時間を超えるまで変数Fix_countをカウントアップしている。ステップS103において、角速度データ及びベクトル積分データが閾値を連続して下回った時間が上記所定時間を超えた(所定時間以上継続した)場合は、ステップS106で固定点撮影であるという判定が行われる。つまり、角速度データ、ベクトル積分データが小さい時間が連続して続いたときは、撮影者が固定被写体の撮影を行っている可能性が高いため、固定点を撮影しているという判定を行っている。

図6(a)及び図6(b)において、変数Fix_countに対する閾値Fix_judge_thで決まる所定時間がT2−T1であるとすると、時間T2より前は固定点撮影でないという判定が行われ、時間T2以降では固定点撮影であるという判定が行われる。

ステップS106、ステップS107で固定点撮影判定が行われた後は、ステップS108に移行し、固定点撮影であるときと固定点撮影でないとき、それぞれに応じた制御(固定点撮影制御)を行う。

ステップS108の固定点撮影制御のフローチャートを図5に示す。図5のフローチャートにおいて、ステップS200では固定点撮影であるという判定が行われているかどうかの判定を行う。ステップS106で固定点撮影であるという判定が行われているときは、ステップS201の処理へ移行する。

ステップS201の処理では、パンニング制御部123において、撮像装置がパンニングされている状態であるか否かの判定に用いる閾値を大きくする。ステップS201の処理について、図7(a)及び図7(b)のグラフを用いて説明する。

図7(a)は、図3(a)と同様に、横軸は角速度データあるいは角変位データの大きさを示し、縦軸はHPF106のカットオフ周波数を示している。図7(b)は、図3(b)と同様に、横軸は角速度データあるいは角変位データの大きさを示し、縦軸は積分器107の時定数を示している。

図7(a)の実線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われているときの、角速度データあるいは角変位データに対する、HPF106のカットオフ周波数の変化を示している。図7(a)の点線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われていないときの、角速度データあるいは角変位データに対する、HPF106のカットオフ周波数の変化を示しており、図3(a)と同様のグラフとなっている。

固定点撮影であるという判定が行われていないときは、パンニング制御部123は、角速度データあるいは角変位データの絶対値が、閾値Pan_hpf_th0より大きくなったとき、撮像装置がパンニング状態であるという判定を行う。一方、固定点撮影であるという判定が行われているときは、上記閾値をPan_hpf_th0(第1の閾値)よりも大きい値Pan_hpf_th1(第2の閾値)に変更し(制御変更)、パンニング状態であるという判定が行われ難いようにする。

図7(b)の実線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われているときの、角速度データあるいは角変位データに対する、積分器107の時定数の変化を示している。図7(b)の点線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われていないときの、角速度データあるいは角変位データに対する、積分器107の時定数の変化を示しており、図3(b)と同様のグラフとなっている。

固定点撮影であるという判定が行われていないときは、パンニング制御部123は、角速度データあるいは角変位データの絶対値が、閾値Pan_int_th0より大きくなったとき、撮像装置がパンニング状態であるという判定を行う。一方、固定点撮影であるという判定が行われているときは、上記閾値をPan_int_th0よりも大きい値Pan_int_th1に変更し、パンニング状態であるという判定が行われ難いようにする。

これによって固定点撮影において、パンニングをしていないのにもかかわらず、パンニング状態であるという判定が行われ、低周波数帯域の振れ残りが大きくなってしまう現象を軽減することができる。

ステップS201の処理を行った後は、ステップS203の処理へ移行する。ステップS203では、図2のブロック図を用いて説明した、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを、固定点撮影であるという判定が行われていないときのゲインよりも、大きい値に変更する。これによって、固定点撮影において、低周波数帯域の振れ補正効果を大きくし、更に振れの少ない品位の高い映像を撮影することができるようになる。ステップS203の処理を行った後、図4及び図5のフローチャートの処理は終了となる。

ステップS200において、ステップS107で固定点撮影でないという判定が行われているときは、ステップS202の処理へ移行する。ステップS202では、ステップS201で、パンニング状態の判定に用いる閾値を大きくしていた場合に、それを元の閾値に戻す処理を行う。すなわち、図7(a)及び図7(b)において、実線のグラフを各々点線のグラフへと変更する。また、ステップS202の後はステップS204の処理へ移行し、ステップS203で、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを大きくしていた場合に、それを元の閾値に戻す処理を行う。

ステップS201及びステップS203の処理において、パンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を広げ、ベクトルゲイン乗算部130のゲインを大きくすることは、固定点撮影においては非常に有効である。しかし、パンニングが頻繁に行われるような撮影においては、次に示すような不具合を生じる。すなわち、低周波数帯域の振れ補正効果が大きいことと、パンニング判定が遅れることにより、補正光学系114が可動範囲の端に当たって、振れ補正ができなくなる頻度が大きくなってしまう。上述したステップS202及びステップS204の処理は、この不具合を回避するために行うものである。ステップS204の処理を行った後、図4及び図5のフローチャートの処理は終了となる。

以上本発明の第1の実施例によれば、撮像装置が固定点撮影か否かの判定を行い、固定点撮影時には固定点撮影専用の制御を行うことにより、特に低周波数帯域の振れ補正効果を大きくし、振れ補正性能の向上を実現することができる。

(第2の実施例)
本発明の一例である図1の撮像装置100における、固定点撮影判定部125が実行する処理の第2の方法について、以下に図面を用いて詳細な説明を行う。

本実施例の処理における、第1の実施例との差は、図4のステップS108の固定点撮影制御の動作が、図5から図8に変更になった点である。よって、図4のフローチャートの説明は省略し、図8のフローチャートの説明を行う。また、図8のフローチャートにおいて、ステップS300〜S302の処理は、図5のステップS200〜S202の処理と同様であるため、説明は省略する。

図8のフローチャートにおいて、ステップS300で固定点撮影であるという判定が行われているときは、ステップS301の処理へ移行する。そして、ステップS301で撮像装置がパンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を大きくし、ステップS303の処理へ移行する。

ステップS303の処理では、HPF106のカットオフ周波数を、固定点撮影であるという判定が行われていないときよりも小さい値に変更する。ステップS301、S303の処理について、図10(a)のグラフを用いて説明する。

図10(a)は、図3(a)と同様に、横軸は角速度データあるいは角変位データの大きさを示し、縦軸はHPF106のカットオフ周波数を示している。図10(a)の実線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われているときの、角速度データあるいは角変位データに対する、HPF106のカットオフ周波数の変化を示している。図10(a)の点線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われていないときの、角速度データあるいは角変位データに対する、HPF106のカットオフ周波数の変化を示しており、図3(a)と同様のグラフとなっている。

ステップS301の処理では、パンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を、Pan_hpf_th0からPan_hpf_th1に広げる処理を行う。ステップS303の処理では更に、図10(a)に示すように、HPF106のカットオフ周波数を、撮像装置がパンニング状態でない時の値Hpf_fc0から、Hpf_fc0よりも小さい値Hpf_fc1へと変更する(低域側に変移させる)。これによって、固定点撮影において、低周波数帯域の振れ補正効果を大きくし、更に振れの少ない品位の高い映像を撮影することができるようになる。ステップS303の処理を行った後、図4及び図8のフローチャートの処理は終了となる。

図8のフローチャートにおいて、ステップS300で固定点撮影であるという判定が行われていないときは、ステップS302の処理へ移行する。ステップS302では、ステップS301で、パンニング状態の判定に用いる閾値を大きくしていた場合に、それを元の閾値に戻す処理を行い、ステップS304の処理へ移行する。ステップS304では、ステップS303の処理で、撮像装置がパンニング状態でない時のHPF106のカットオフ周波数を小さい値に変更していた場合に、それを元の値に戻す処理を行う。すなわち、図10(a)において、HPF106のカットオフ周波数を、Hpf_fc1からHpf_fc0へと変更する。

ステップS301及びステップS303の処理において、パンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を広げ、HPF106のカットオフ周波数を小さくすることは、固定点撮影においては非常に有効である。しかし、パンニングが頻繁に行われるような撮影においては、次に示すような不具合を生じる。すなわち、低周波数帯域の振れ補正効果が大きいことと、パンニング判定が遅れることにより、補正光学系114が可動範囲の端に当たって、振れ補正ができなくなる頻度が大きくなってしまう。上述したステップS302及びステップS304の処理は、この不具合を回避するために行うものである。ステップS304の処理を行った後、図4及び図8のフローチャートの処理は終了となる。

以上本発明の第2の実施例によれば、撮像装置が固定点撮影か否かの判定を行い、固定点撮影時には固定点撮影専用の制御を行うことにより、特に低周波数帯域の振れ補正効果を大きくし、振れ補正性能の向上を実現することができる。

(第3の実施例)
本発明の一例である図1の撮像装置100における、固定点撮影判定部125が実行する処理の第3の方法について、以下に図面を用いて詳細な説明を行う。

本実施例の処理における、第1の実施例との差は、図4のステップS108の固定点撮影制御の動作が、図5から図9に変更になった点である。よって、図4のフローチャートの説明は省略し、図9のフローチャートの説明を行う。また、図9のフローチャートにおいて、ステップS400〜S402の処理は、図5のステップS200〜S202の処理と同様であるため、説明は省略する。

図9のフローチャートにおいて、ステップS400で固定点撮影であるという判定が行われているときは、ステップS401の処理へ移行する。そして、ステップS401で撮像装置がパンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を大きくし、ステップS403の処理へ移行する。

ステップS403の処理では、積分器107の時定数を、固定点撮影であるという判定が行われていないときよりも大きい値に変更する。ステップS401、S403の処理について、図10(b)のグラフを用いて説明する。

図10(b)は、図3(b)と同様に、横軸は角速度データあるいは角変位データの大きさを示し、縦軸は積分器107の時定数を示している。図10(b)の実線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われているときの、角速度データあるいは角変位データに対する、積分器107の時定数の変化を示している。図10(b)の点線のグラフは、固定点撮影であるという判定が行われていないときの、角速度データあるいは角変位データに対する、積分器107の時定数の変化を示しており、図3(b)と同様のグラフとなっている。

ステップS401の処理では、パンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を、Pan_int_th0からPan_int_th1に広げる処理を行う。ステップS403の処理では更に、図10(b)に示すように、積分器107の時定数を、撮像装置がパンニング状態でない時の値Int_t0から、Int_t0よりも大きい値Int_t1へと変更する。これによって、固定点撮影において、低周波数帯域の振れ補正効果を大きくし、更に振れの少ない品位の高い映像を撮影することができるようになる。ステップS403の処理を行った後、図4及び図9のフローチャートの処理は終了となる。

図9のフローチャートにおいて、ステップS400で固定点撮影であるという判定が行われていないときは、ステップS402の処理へ移行する。ステップS402では、ステップS401で、パンニング状態の判定に用いる閾値を大きくしていた場合に、それを元の閾値に戻す処理を行い、ステップS404の処理へ移行する。ステップS404では、ステップS403の処理で、撮像装置がパンニング状態でない時の積分器107の時定数を大きい値に変更していた場合に、それを元の値に戻す処理を行う。すなわち、図10(b)において、積分器107の時定数を、Int_t1からInt_t0へと変更する。

ステップS401及びステップS403の処理において、パンニング状態であるかどうかの判定に用いる閾値を広げ、積分器107の時定数を大きくすることは、固定点撮影においては非常に有効である。しかし、パンニングが頻繁に行われるような撮影においては、次に示すような不具合を生じる。すなわち、低周波数帯域の振れ補正効果が大きいことと、パンニング判定が遅れることにより、補正光学系114が可動範囲の端に当たって、振れ補正ができなくなる頻度が大きくなってしまう。上述したステップS402及びステップS404の処理は、この不具合を回避するために行うものである。ステップS404の処理を行った後、図4及び図9のフローチャートの処理は終了となる。

以上本発明の第3の実施例によれば、撮像装置が固定点撮影か否かの判定を行い、固定点撮影時には固定点撮影専用の制御を行うことにより、特に低周波数帯域の振れ補正効果を大きくし、振れ補正性能の向上を実現することができる。

ここで、動きベクトル検出回路121、動きベクトル処理部122、動きベクトル積分器124は、本発明の第2、第3の実施例において必須ではなく、角速度センサ102の出力のみを用いて振れ補正動作を行う構成にしてもよい。その場合、図4においてステップS102の処理は省略する。

また、図4のステップS101とステップS102の処理は、必ずしも両方を行う必要はない。角速度データのみを用いて固定点撮影判定を行ってもよいし、ベクトル積分データのみを用いて固定点撮影判定を行ってもよい。

また、図4のステップS101の角速度データによる固定点撮影判定の動作については、一例でありこれに限定されるものではない。例えば、角速度データの代わりに、HPF106の出力、積分器107の出力、焦点距離補正部108の出力など、角速度センサ102の出力に基づいた値であれば、いずれを用いてもよい。また、角速度データの値を平均化するなど、固定点撮影判定専用の演算を行った値を用いてもよい。

また、本発明の3つの実施例は、互いに組み合わせて実施することにより、更に固定点撮影時の振れ補正効果を大きくし、振れ補正性能の向上を実現することができる。例えば図5のフローチャートにおいて、ステップS203の処理の後にステップS303及びステップS403の処理を行い、ステップS204の処理の後にステップS304及びステップS404の処理を行ってもよい。

また、振れ補正を行う構成として、補正光学系114(例えばシフトレンズ)を例にとって説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、可変頂角プリズム(VAP)や、撮像素子を光軸に垂直な方向に駆動する方法等を用いてもよい。

Claims (9)

  1. 撮像画像の振れを補正する機能を有する撮像装置であって、
    前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
    撮像画像信号から画像の動きを示す動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
    前記振れ検出手段の出力に基づいて第1の振れ補正量を算出する第1の算出手段と、
    前記動きベクトル検出手段の出力に基づいて第2の振れ補正量を算出する第2の算出手段と、
    前記第1及び第2の振れ補正量に基づいて、撮像画像の振れを光学的に補正する振れ補正手段と、
    前記振れ検出手段の出力に基づいて得られた信号が第1の閾値より大きいとき、前記撮像装置がパンニング動作を行っていると判定するパンニング判定手段と、
    一定の位置を撮影する定点撮影状態か否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段によって定点撮影状態と判定されたときは、前記第1の閾値を、第1の閾値よりも大きい第2の閾値に変更し、かつ第2の振れ補正量を増幅する制御変更手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記第1の算出手段は、高域通過フィルタを含み、前記制御変更手段は、前記判定手段によって定点撮影状態と判定しているときには、更に前記高域通過フィルタの遮断周波数を低域側に変移させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記第1の算出手段は、積分手段を含み、前記制御変更手段は、前記判定手段によって定点撮影状態と判定しているときには、更に前記積分手段の時定数を大きくすることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
  4. 前記判定手段は、前記振れ検出手段の出力に基づいて得られた信号が所定の閾値より小さい状態が所定時間以上継続したとき、または前記動きベクトル検出手段の出力に基づいて得られた信号が所定の閾値より小さい時間が所定時間以上継続したとき、前記定点撮影状態であると判定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。
  5. 撮像画像の振れを補正する機能を有する撮像装置であって、
    前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
    前記振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段と、
    前記振れ補正量に基づいて、撮像画像の振れを光学的に補正する振れ補正手段と、
    前記振れ検出手段の出力に基づいて得られた信号が第1の閾値より大きいとき、前記撮像装置がパンニング動作を行っていると判定するパンニング判定手段と、
    一定の位置を撮影する定点撮影状態か否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段によって定点撮影状態と判定されたときは、前記第1の閾値を、第1の閾値よりも大きい第2の閾値に変更し、かつ前記算出手段が有する高域通過フィルタの遮断周波数を低域側に変移させる制御変更手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  6. 前記算出手段は、積分手段を含み、前記制御変更手段は、前記撮像装置の振れが安定していると判定しているときには、更に前記積分手段の時定数を大きくすることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  7. 撮像画像の振れを補正する機能を有する撮像装置であって、
    前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
    前記振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段と、
    前記振れ補正量に基づいて、撮像画像の振れを光学的に補正する振れ補正手段と、
    前記振れ検出手段の出力に基づいて得られた信号が第1の閾値より大きいとき、前記撮像装置がパンニング動作を行っていると判定するパンニング判定手段と、
    一定の位置を撮影する定点撮影状態か否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段によって定点撮影状態と判定されたときは、前記第1の閾値を、第1の閾値よりも大きい第2の閾値に変更し、かつ前記算出手段が有する積分手段の時定数を大きくする制御変更手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  8. 前記判定手段は、前記振れ検出手段の出力に基づいて得られた信号が所定の閾値より小さい状態が所定時間以上継続したとき前記定点撮影状態であると判定することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
  9. 撮像画像の振れを補正する機能を有する撮像装置の制御方法であって、
    振れ検出手段が、前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出工程と、
    動きベクトル検出手段が、撮像画像信号から画像の動きを示す動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、
    第1の算出手段が、前記振れ検出工程の出力に基づいて第1の振れ補正量を算出する第1の算出工程と、
    第2の算出手段が、前記動きベクトル検出工程の出力に基づいて第2の振れ補正量を算出する第2の算出工程と、
    振れ補正手段が、前記第1及び第2の振れ補正量に基づいて補正部材を駆動することで、撮像画像の振れを光学的に補正する振れ補正工程と、
    パンニング判定手段が、前記振れ検出工程の出力に基づいて得られた信号が第1の閾値より大きいとき、前記撮像装置がパンニング動作を行っていると判定するパンニング判定工程と、
    判定手段が、一定の位置を撮影する定点撮影状態か否かを判定する判定工程と、
    制御変更手段が、前記判定工程によって定点撮影状態と判定されたときは、前記第1の閾値を、第1の閾値よりも大きい第2の閾値に変更し、かつ第2の振れ補正量を増幅する制御変更工程と、
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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