JP2022516481A - Imaging device, image stabilization device, imaging method and image stabilization method - Google Patents

Imaging device, image stabilization device, imaging method and image stabilization method Download PDF

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Abstract

Figure 2022516481000001

各周波数帯域に対するハイブリッド手ぶれ補正システムにおいて、光学式手ぶれ補正及び電子式手ぶれ補正を効果的に適用することができる撮像デバイスを提供する。撮像デバイス(1)は、撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力する振動検出ユニットと、ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を含み、振動検出ユニットから出力される検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離する信号プロセッサと、信号プロセッサによって分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行う第1の補正ユニットと、信号プロセッサによって分離された低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う第2の補正ユニットと、を含む撮像ユニット(2)と、第1の補正ユニット及び/又は第2の補正ユニットによって補正された画像を処理する画像プロセッサ(3)と、を含む。

Figure 2022516481000001

Provided is an image pickup device capable of effectively applying optical image stabilization and electronic image stabilization in a hybrid image stabilization system for each frequency band. The image pickup device (1) includes a vibration detection unit that detects the vibration of the image pickup device and outputs a detection signal, and a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF), and outputs a detection signal output from the vibration detection unit at a high frequency. A signal processor that separates the vibration signal and a low-frequency vibration signal, a first correction unit that performs optical camera shake correction based on the high-frequency vibration signal separated by the signal processor, and a low-frequency vibration signal separated by the signal processor. An image pickup unit (2) including a second correction unit that performs electronic camera shake correction based on the above, and an image processor (3) that processes an image corrected by the first correction unit and / or the second correction unit. And, including.

Description

本発明は、ハンドシェイク等の振動による画像のぼけを補正する機構を有する撮像デバイス、手ぶれ補正デバイス、撮像方法、及び手ぶれ補正方法に関する。 The present invention relates to an image pickup device, a camera shake correction device, an image pickup method, and a camera shake correction method having a mechanism for correcting image blur due to vibration such as a handshake.

光学式手ぶれ補正(OIS)と電子式手ぶれ補正(EIS)が、画像のぼけを補正するのための手ぶれ補正(IS)技術として知られている。光学式手ぶれ補正は、ジャイロセンサによってカメラ等の撮像デバイスの振動を検出することによって画像のぼけを補正し、手ぶれ補正は、振動によって引き起こされる動きをキャンセルするようにレンズを移動することによって行われる。一方、電子式手ぶれ補正(EIS)は、ジャイロセンサによって検出された動きの量をキャンセルするように、画像センサの画像キャプチャ範囲をシフトすることによって画像のぼけを補正する。 Optical image stabilization (OIS) and electronic image stabilization (EIS) are known as image stabilization (IS) techniques for correcting image blur. Optical image stabilization corrects image blur by detecting the vibration of an imaging device such as a camera with a gyro sensor, and image stabilization is performed by moving the lens to cancel the movement caused by the vibration. .. Electronic image stabilization (EIS), on the other hand, corrects image blur by shifting the image capture range of the image sensor so as to cancel the amount of motion detected by the gyro sensor.

上記の光学式手ぶれ補正と電子式手ぶれ補正の両方を使用するハイブリッド手ぶれ補正システムの一形態は、OIS側で振動補正を行い、その移動量をEIS側に渡し、残渣をEISで処理するシステムである。 One form of the hybrid image stabilization system that uses both the above optical image stabilization and electronic image stabilization is a system that performs vibration correction on the OIS side, passes the amount of movement to the EIS side, and processes the residue with EIS. be.

本発明の目的は、各周波数帯域に対するハイブリッド手ぶれ補正システムにおいて、光学式手ぶれ補正及び電子式手ぶれ補正を効果的に適用することができる、撮像デバイス、手ぶれ補正デバイス、撮像方法及び手ぶれ補正方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image pickup device, an image stabilization device, an image pickup method, and an image stabilization method capable of effectively applying optical image stabilization and electronic image stabilization in a hybrid image stabilization system for each frequency band. It is to be.

第1の態様は、撮像デバイスであって、
撮像ユニットであって、
撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力する振動検出ユニットと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を含み、振動検出ユニットから出力される検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離する信号プロセッサと、
信号プロセッサによって分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行う第1の補正ユニットと、
信号プロセッサによって分離された低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う第2の補正ユニットと、を含む撮像ユニットと、
第1の補正ユニット及び/又は第2の補正ユニットによって補正された画像を処理する画像プロセッサと、を含み、
信号プロセッサは、周波数帯域において、HPF及びLPFのカットオフ周波数を可変的に設定するカットオフ周波数コントローラを含む、撮像デバイスを提供する。
The first aspect is an imaging device, wherein the image pickup device is used.
It ’s an imaging unit,
A vibration detection unit that detects the vibration of the imaging device and outputs the detection signal,
A signal processor that includes a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) and separates the detection signal output from the vibration detection unit into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal.
A first correction unit that performs optical image stabilization based on the high-frequency vibration signal separated by the signal processor, and
An imaging unit including a second correction unit that performs electronic image stabilization based on a low frequency vibration signal separated by a signal processor.
Includes a first correction unit and / or an image processor that processes the image corrected by the second correction unit.
The signal processor provides an imaging device including a cutoff frequency controller that variably sets the cutoff frequencies of the HPF and LPF in the frequency band.

第1の態様は、光学式手ぶれ補正及び電子式手ぶれ補正を効果的に適用する撮像デバイスを提供することができる。 The first aspect can provide an imaging device that effectively applies optical image stabilization and electronic image stabilization.

第1の態様の第1の可能な実施態様によれば、HPF及びLPFのカットオフ周波数は、互いに同一である。 According to the first possible embodiment of the first aspect, the cutoff frequencies of the HPF and LPF are the same as each other.

第1の態様又は第1の態様の第1の可能な実施態様において、第1の態様の第2の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数は、検出信号の制御帯域に含まれる。 In the first possible embodiment of the first aspect or the first aspect, according to the second possible embodiment of the first aspect, the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal.

第1の態様又は第1の態様の第1若しくは第2の可能な実施態様において、第1の態様の第3の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、周囲の明るさに従ってカットオフ周波数を変更する。 In the first or second possible embodiment of the first aspect or the first aspect, according to the third possible embodiment of the first aspect, the cutoff frequency controller cuts according to the ambient brightness. Change the off frequency.

第1の態様又は第1の態様の第1~第3の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第1の態様の第4の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、露光時間に従ってカットオフ周波数を変更する。 In any one of the first to third possible embodiments of the first aspect or the first aspect, according to the fourth possible embodiment of the first aspect, the cutoff frequency controller is exposed. Change the cutoff frequency over time.

第1の態様又は第1の態様の第1~第4の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第1の態様の第5の可能な実施態様によれば、撮像デバイスは、撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかを判定し、判定の結果に基づいて、第1の補正ユニット及び第2の補正ユニットを動作させるパンチルト信号プロセッサをさらに含む。 In any one of the first to fourth possible embodiments of the first aspect or the first aspect, according to the fifth possible embodiment of the first aspect, the imaging device is an imaging device. It further includes a pan-tilt signal processor that determines whether or not it is in a pan-tilt state and operates a first correction unit and a second correction unit based on the result of the determination.

第2の態様は、手ぶれ補正デバイスであって、
撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力する振動検出ユニットと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を含み、振動検出ユニットから出力された検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離する信号プロセッサと、
信号プロセッサによって分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行う第1の補正ユニットと、
信号プロセッサによって分離された低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う第2の補正ユニットと、を含み、
信号プロセッサは、周波数帯域において、HPF及びLPFのカットオフ周波数を可変的に設定するカットオフ周波数コントローラを含む、手ぶれ補正デバイスを提供する。
The second aspect is an image stabilization device, which is a camera shake correction device.
A vibration detection unit that detects the vibration of the imaging device and outputs the detection signal,
A signal processor that includes a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) and separates the detection signal output from the vibration detection unit into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal.
A first correction unit that performs optical image stabilization based on the high-frequency vibration signal separated by the signal processor, and
It includes a second correction unit that performs electronic image stabilization based on the low frequency vibration signal separated by the signal processor.
The signal processor provides a camera shake correction device including a cutoff frequency controller that variably sets the cutoff frequencies of the HPF and LPF in the frequency band.

第2の態様は、光学式手ぶれ補正及び電子式手ぶれ補正を効果的に適用する手ぶれ補正デバイスを提供することができる。 A second aspect can provide an image stabilization device that effectively applies optical image stabilization and electronic image stabilization.

第2の態様の第1の可能な実施態様によれば、HPF及びLPFのカットオフ周波数は互いに同一である。 According to the first possible embodiment of the second aspect, the cutoff frequencies of the HPF and the LPF are the same as each other.

第2の態様又は第2の態様の第1の可能な実施態様において、第2の態様の第2の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数は、検出信号の制御帯域に含まれる。 In the first possible embodiment of the second aspect or the second aspect, according to the second possible embodiment of the second aspect, the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal.

第2の態様又は第2の態様の第1若しくは第2の可能な実施態様において、第2の態様の第3の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、周囲の明るさに従ってカットオフ周波数を変更する。 In the first or second possible embodiment of the second aspect or the second aspect, according to the third possible embodiment of the second aspect, the cutoff frequency controller cuts according to the ambient brightness. Change the off frequency.

第2の態様又は第2の態様の第1~第3の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第2の態様の第4の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、露光時間に従ってカットオフ周波数を変更する。 In any one of the first to third possible embodiments of the second aspect or the second aspect, according to the fourth possible embodiment of the second aspect, the cutoff frequency controller is exposed. Change the cutoff frequency over time.

第2の態様又は第2の態様の第1~第4の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第2の態様の第5の可能な実施態様によれば、撮像デバイスは、撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかを判定し、判定の結果に基づいて、第1の補正ユニット及び第2の補正ユニットを動作させるパンチルト信号プロセッサをさらに含む。 In any one of the second aspect or the first to fourth possible embodiments of the second aspect, according to the fifth possible embodiment of the second aspect, the image pickup device is an image pickup device. It further includes a pan-tilt signal processor that determines whether or not it is in a pan-tilt state and operates a first correction unit and a second correction unit based on the result of the determination.

第3の態様は、撮像デバイスにおける撮像方法であって、
撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力することと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を使用して、出力された検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離することと、
低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことと、
光学式手ぶれ補正及び/又は電子式手ぶれ補正により補正された画像を処理することと、を含み、
HPF及びLPFのカットオフ周波数は、周波数帯域において可変的に設定可能である、撮像方法を提供する。
The third aspect is an image pickup method in an image pickup device, wherein the image pickup method is used.
Detecting the vibration of the imaging device and outputting the detection signal,
Using a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) to separate the output detection signal into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal,
While electronic image stabilization is performed based on the low-frequency vibration signal, optical image stabilization is performed based on the separated high-frequency vibration signal.
Includes processing images corrected by optical image stabilization and / or electronic image stabilization.
The cutoff frequencies of the HPF and LPF are variably configurable in the frequency band to provide an imaging method.

第3の態様は、光学式手ぶれ補正及び電子式手ぶれ補正を効果的に適用する撮像方法を提供することができる。 A third aspect can provide an imaging method that effectively applies optical image stabilization and electronic image stabilization.

第3の態様の第1の可能な実施態様によれば、HPF及びLPFのカットオフ周波数は、互いに同一である。 According to the first possible embodiment of the third aspect, the cutoff frequencies of the HPF and LPF are the same as each other.

第3の態様又は第3の態様の第1の可能な実施態様において、第3の態様の第2の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数は、検出信号の制御帯域に含まれる。 In the first possible embodiment of the third aspect or the third aspect, according to the second possible embodiment of the third aspect, the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal.

第3の態様又は第3の態様の第1若しくは第2の可能な実施態様において、第3の態様の第3の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、周囲の明るさに従ってカットオフ周波数を変更する。 In the first or second possible embodiment of the third aspect or the third aspect, according to the third possible embodiment of the third aspect, the cutoff frequency controller cuts according to the ambient brightness. Change the off frequency.

第3の態様又は第3の態様の第1~第3の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第3の態様の第4の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、露光時間に従ってカットオフ周波数を変更する。 According to the fourth possible embodiment of the third aspect in any one of the third aspect or the first to third possible embodiments of the third aspect, the cutoff frequency controller is exposed. Change the cutoff frequency over time.

第3の態様又第3の態様の第1~第4の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第3の態様の第5の可能な実施態様によれば、低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことは、撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかの判定の結果に応じて実行される。 According to the fifth possible embodiment of the third aspect, in any one of the first to fourth possible embodiments of the third aspect or the third aspect, based on the low frequency vibration signal. While performing electronic image stabilization, performing optical image stabilization based on the separated high-frequency vibration signal is performed according to the result of determination of whether the imaging device is in the pan-tilt state.

第4の態様は、手ぶれ補正方法であって、
撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力することと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を使用して、出力された検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離することと、
低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことと、を含み、
HPF及びLPFのカットオフ周波数は、周波数帯域において可変的に設定可能である、手ぶれ補正方法を提供する。
The fourth aspect is a camera shake correction method.
Detecting the vibration of the imaging device and outputting the detection signal,
Using a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) to separate the output detection signal into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal,
Includes electronic image stabilization based on low-frequency vibration signals, while optical image stabilization based on separated high-frequency vibration signals.
The cutoff frequencies of the HPF and LPF provide a camera shake correction method that can be variably set in the frequency band.

第4の態様は、光学式手ぶれ補正と電子式手ぶれ補正を効果的に適用する手ぶれ補正方法を提供することができる。 A fourth aspect can provide an image stabilization method that effectively applies optical image stabilization and electronic image stabilization.

第4の態様の第1の可能な実施態様によれば、HPF及びLPFのカットオフ周波数は、互いに同一である。 According to the first possible embodiment of the fourth aspect, the cutoff frequencies of the HPF and LPF are the same as each other.

第4の態様又は第4の態様の第1の可能な実施態様において、第4の態様の第2の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数は、検出信号の制御帯域に含まれる。 In the first possible embodiment of the fourth aspect or the fourth aspect, according to the second possible embodiment of the fourth aspect, the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal.

第4の態様又は第4の態様の第1若しくは第2の可能な実施態様において、第4の態様の第3の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、周囲の明るさに従ってカットオフ周波数を変更する。 In the first or second possible embodiment of the fourth aspect or the fourth aspect, according to the third possible embodiment of the fourth aspect, the cutoff frequency controller cuts according to the ambient brightness. Change the off frequency.

第4の態様又は第4の態様の第1~第3の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第4の態様の第4の態様の可能な実施態様によれば、カットオフ周波数コントローラは、露光時間に従ってカットオフ周波数を変更する。 In any one of the fourth aspect or the first to third possible embodiments of the fourth aspect, according to the possible embodiment of the fourth aspect of the fourth aspect, the cutoff frequency controller. , Change the cutoff frequency according to the exposure time.

第4の態様又は第4の態様の第1~第4の可能な実施態様のいずれか1つにおいて、第4の態様の第5の可能な実施態様によれば、低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことは、撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかの判定の結果に応じて実行される。 According to the fifth possible embodiment of the fourth aspect in any one of the fourth aspect or the first to fourth possible embodiments of the fourth aspect, based on the low frequency vibration signal. While performing electronic image stabilization, performing optical image stabilization based on the separated high-frequency vibration signal is performed according to the result of determination of whether the imaging device is in the pan-tilt state.

実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下、実施形態を説明するために必要な添付の図面を簡単に説明する。明らかに、以下の説明における添付の図面は、可能な実施形態の一部のみを示しており、当業者であれば、これら添付の図面から、創造的努力なしに、他の図面を依然として導出することがある。 In order to more clearly explain the technical solution in the embodiment, the accompanying drawings necessary for explaining the embodiment will be briefly described below. Obviously, the attached drawings in the following description show only some of the possible embodiments, and one of ordinary skill in the art will still derive other drawings from these attached drawings without creative effort. Sometimes.

本開示の一実施形態による撮像デバイスの機能構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the image pickup device by one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態による手ぶれ補正ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the camera shake correction unit by one Embodiment of this disclosure. 光学式手ぶれ補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating optical image stabilization. 電子式手ぶれ補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating electronic image stabilization. 手ぶれ補正デバイスの動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation procedure of the image stabilization device. 本開示の一実施形態によるカットオフ周波数の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the cutoff frequency by one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態によるカットオフ周波数の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the cutoff frequency by one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態による手ぶれ補正ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the camera shake correction unit by one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態による撮像デバイスが実施されるスマートフォンの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the smartphone which carries out the image pickup device by one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態による手ぶれ補正ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the camera shake correction unit by one Embodiment of this disclosure.

当業者に本開示の技術的解決策をより良く理解させるために、以下、本開示の実施形態において添付図面を参照して、本開示の実施形態における技術的解決策を明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本開示の実施形態の全部ではなく、一部のみである。創造的努力なしに、本開示の実施形態に基づいて当業者が取得する他の実施形態はすべて、本発明の保護範囲に含まれるものとする。 In order for those skilled in the art to better understand the technical solutions of the present disclosure, the technical solutions of the embodiments of the present disclosure will be described clearly and completely with reference to the accompanying drawings in the embodiments of the present disclosure. .. Obviously, the embodiments described are only a portion, but not all, of the embodiments of the present disclosure. All other embodiments acquired by one of ordinary skill in the art based on the embodiments of the present disclosure without creative effort shall be within the scope of protection of the invention.

(第1の実施形態)
図1は、本開示の一実施形態による撮像デバイス1の機能構成を示す図である。図1に示すように、撮像デバイス1は、撮像ユニット2と、画像のぼけ補正を通じて補正された画像を処理する画像プロセッサ3と、を含む。撮像ユニット2は、画像のぼけを補正するための手ぶれ補正ユニット100を含む。この手ぶれ補正ユニット100の構成は、図2等を参照して後ほど詳細に説明する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of an image pickup device 1 according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the image pickup device 1 includes an image pickup unit 2 and an image processor 3 that processes an image corrected through image blur correction. The image pickup unit 2 includes a camera shake correction unit 100 for correcting image blur. The configuration of the image stabilization unit 100 will be described in detail later with reference to FIG. 2 and the like.

さらに、撮像デバイス1は、表示ユニット4と、記憶ユニット5と、入力ユニット6とを含み、これらの構成要素が互いに通信できるように構成されている。撮像デバイス1は、スマートフォン、デジタルカメラ、パーソナルデジタルアシスタント、ゲームデバイス等の電子デバイスとして構成されていてもよい。 Further, the image pickup device 1 includes a display unit 4, a storage unit 5, and an input unit 6, and is configured so that these components can communicate with each other. The image pickup device 1 may be configured as an electronic device such as a smartphone, a digital camera, a personal digital assistant, or a game device.

撮像ユニット2は、レンズと、オートフォーカス(AF)機構と、手ぶれ補正機構と、を有するレンズユニットを含むように構成されており、レンズを通じて画像センサ上に形成された光学像に従って電荷を蓄積する。撮像ユニット2は、蓄積された電荷を電圧に変換し、変換された電圧に対して所定の信号処理を行い、信号処理を通じて得られた信号を画像プロセッサ3に出力する。ここで行われる信号処理は、光学式手ぶれ補正又は電子式手ぶれ補正に基づく手ぶれ補正、自動ホワイトバランス処理、自動露光処理、ノイズ低減等の様々な種類の信号処理を含んでもよい。手ぶれ補正ユニット100は、例えば、中央処理ユニット(CPU)のようなプロセッサによって構成されていてもよい。 The image pickup unit 2 is configured to include a lens unit having a lens, an autofocus (AF) mechanism, and an image stabilization mechanism, and accumulates electric charges according to an optical image formed on an image sensor through the lens. .. The image pickup unit 2 converts the accumulated charge into a voltage, performs predetermined signal processing on the converted voltage, and outputs the signal obtained through the signal processing to the image processor 3. The signal processing performed here may include various types of signal processing such as optical image stabilization or image stabilization based on electronic image stabilization, automatic white balance processing, automatic exposure processing, noise reduction, and the like. The image stabilization unit 100 may be configured by a processor such as a central processing unit (CPU), for example.

画像プロセッサ3は、撮像ユニット2から出力された信号を使用して画像処理を実行する。画像プロセッサ3によって実行される画像処理は、例えば、撮像ユニット2から出力された信号に対するデモザイク処理、表示ユニット4への画像データの表示制御、記憶ユニット5への画像データの記憶を含んでもよい。画像プロセッサ3は、例えば、画像信号プロセッサ(ISP)として構成されていてもよい。 The image processor 3 executes image processing using the signal output from the image pickup unit 2. The image processing executed by the image processor 3 may include, for example, demographic processing on the signal output from the image pickup unit 2, control of displaying the image data on the display unit 4, and storage of the image data on the storage unit 5. The image processor 3 may be configured as, for example, an image signal processor (ISP).

表示ユニット4は、画像プロセッサ3の制御下で画像を表示する表示デバイスである。表示ユニット4は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ディスプレイ(OECD)等で構成されていてもよい。 The display unit 4 is a display device that displays an image under the control of the image processor 3. The display unit 4 may be composed of, for example, a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting display (OECD), or the like.

記憶ユニット5は、撮像ユニット2によってキャプチャされ、画像プロセッサ3による画像処理を受けた画像を記憶する。記憶ユニット5によって記憶された画像は、撮像デバイス1に対するユーザの操作に従って表示ユニット4に表示されてもよい。記憶ユニット5は、揮発性メモリ、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)及び/又は不揮発性メモリ、例えばフラッシュ・メモリ等のコンピュータ可読記憶媒体の形態を含んでもよい。 The storage unit 5 stores an image captured by the image pickup unit 2 and processed by the image processor 3. The image stored by the storage unit 5 may be displayed on the display unit 4 according to the user's operation on the image pickup device 1. The storage unit 5 may include the form of a computer-readable storage medium such as volatile memory, random access memory (RAM) and / or non-volatile memory, such as flash memory.

コンピュータ可読記憶媒体は、任意の方法又は技術を使用して情報を記憶してもよい揮発性又は不揮発性のタイプ、取り外し可能又は非取り外し可能の媒体を含んでもよい。情報は、コンピュータ読取可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータを含んでもよい。 Computer-readable storage media may include volatile or non-volatile types, removable or non-removable media that may store information using any method or technique. The information may include computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data.

入力ユニット6は、撮像デバイス1にユーザ命令や画像データを入力するように構成されている。具体的には、入力ユニット6は、タッチパネル、スイッチ、及びボタン等で構成されている。ユーザ命令は、像のキャプチャ、画像データの編集、記録、削除等を含む。入力ユニット6は、パーソナルコンピュータ等の別の電子デバイスとデータをやり取りするための通信インタフェースとして構成されていてもよい。この場合、別の電子デバイスからのユーザ命令及びデータの入力が実行される。 The input unit 6 is configured to input user commands and image data to the image pickup device 1. Specifically, the input unit 6 is composed of a touch panel, a switch, a button, and the like. User instructions include image capture, image data editing, recording, deletion, and the like. The input unit 6 may be configured as a communication interface for exchanging data with another electronic device such as a personal computer. In this case, user commands and data input from another electronic device are executed.

次に、図2を参照して、本実施形態による手ぶれ補正ユニット100の構成を説明する。 Next, the configuration of the image stabilization unit 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2.

手ぶれ補正ユニット100は、
撮像デバイス1の振動を検出し、検出信号を出力する振動検出ユニットとしてのジャイロセンサ102と、
ローパスフィルタ(LPF)106及びハイパスフィルタ(HPF)108を含み、ジャイロセンサ102から出力された検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離する信号プロセッサ104と、
信号プロセッサ104によって分離された高周波振動信号に基づいて、光学式手ぶれ補正を行う第1の補正ユニットとしての光学式手ぶれ補正(OIS)信号プロセッサ110と、
信号プロセッサ104によって分離された低周波振動信号に基づいて、電子式手ぶれ補正を行う第2の補正ユニットとしての電子式手ぶれ補正(EIS)信号プロセッサ112、とを含むように構成されている。
The image stabilization unit 100 is
A gyro sensor 102 as a vibration detection unit that detects the vibration of the image pickup device 1 and outputs a detection signal,
A signal processor 104 that includes a low-pass filter (LPF) 106 and a high-pass filter (HPF) 108 and separates the detection signal output from the gyro sensor 102 into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal.
An optical image stabilization (OIS) signal processor 110 as a first correction unit that performs optical image stabilization based on a high frequency vibration signal separated by the signal processor 104, and
It is configured to include an electronic image stabilization (EIS) signal processor 112 as a second image stabilization unit that performs electronic image stabilization based on the low frequency vibration signal separated by the signal processor 104.

手ぶれ補正ユニット100は、ドライバ(DRV)114、レンズユニット115、アクチュエータ116、及び画像センサ117を含むようにさらに構成されている。以下、これらの構成要素の各々について説明する。 The image stabilization unit 100 is further configured to include a driver (DRV) 114, a lens unit 115, an actuator 116, and an image sensor 117. Hereinafter, each of these components will be described.

ジャイロセンサ102は、角速度を測定することによって撮像デバイス1の姿勢を検出し、検出した信号を出力する、すなわち、振動検出ユニットとして機能する。 The gyro sensor 102 detects the posture of the image pickup device 1 by measuring the angular velocity and outputs the detected signal, that is, functions as a vibration detection unit.

信号プロセッサ104は、ローパスフィルタ106と、ハイパスフィルタ108と、カットオフ周波数(fc)コントローラ109と、を含む。ローパスフィルタ106は、検出信号における低周波振動信号を通過させるフィルタ処理プロセスを行う。ハイパスフィルタ108は、検出信号における高周波振動信号を通過させるフィルタ処理プロセスを行う。カットオフ周波数(fc)コントローラ109は、ローパスフィルタ106及びハイパスフィルタ108のカットオフ周波数を設定及び変更するための制御を行う。 The signal processor 104 includes a low-pass filter 106, a high-pass filter 108, and a cutoff frequency (fc) controller 109. The low-pass filter 106 performs a filtering process for passing a low-frequency vibration signal in the detection signal. The high-pass filter 108 performs a filtering process for passing a high-frequency vibration signal in the detection signal. The cutoff frequency (fc) controller 109 controls to set and change the cutoff frequency of the low-pass filter 106 and the high-pass filter 108.

OIS信号プロセッサ110は、アクチュエータ116を制御するための駆動信号をドライバ114に出力する。ドライバ114は、OIS信号プロセッサ110からの駆動信号に従ってアクチュエータ116を駆動する。EIS信号プロセッサ112は、キャプチャされた画像のぼけを補正する。レンズユニット115は、ドライバ114の制御下で動作し、画像センサ117上に光学像を形成する。 The OIS signal processor 110 outputs a drive signal for controlling the actuator 116 to the driver 114. The driver 114 drives the actuator 116 according to a drive signal from the OIS signal processor 110. The EIS signal processor 112 corrects the blur of the captured image. The lens unit 115 operates under the control of the driver 114 and forms an optical image on the image sensor 117.

次に、図3を参照して、OIS信号プロセッサ110によって行われる光学式手ぶれ補正を説明する。図において、レンズユニット115は、焦点レンズ115-1と、補正レンズ115-2と、別のレンズ115-3と、を含む。被写体が配置された図の左側から入射する光線は、実線で示された軸301に沿って焦点レンズ115-1、補正レンズ115-2、及び別のレンズ115-3を通過し、画像センサ117上に光学像を形成する。撮像デバイス1の姿勢が傾斜し、光線が破線で示された軸301´に沿って進入し、光線の到達点は、光線が到達するはずの画像センサ117上の点Pから点P´にシフトされるときに、このシフトはハンドシェイクとなる。このシフトは、ドライバ114に、矢印Aによって示される上下方向、又は矢印Bによって示されるシートの表面に対する垂直方向に補正レンズ115-2を移動させることによって相殺される。 Next, with reference to FIG. 3, the optical image stabilization performed by the OIS signal processor 110 will be described. In the figure, the lens unit 115 includes a focal lens 115-1, a correction lens 115-2, and another lens 115-3. The light beam incident from the left side of the figure in which the subject is placed passes through the focal lens 115-1, the correction lens 115-2, and another lens 115-3 along the axis 301 shown by the solid line, and passes through the image sensor 117. Form an optical image on top. The posture of the image pickup device 1 is tilted, the light ray enters along the axis 301'indicated by the broken line, and the arrival point of the light ray shifts from the point P on the image sensor 117 to which the light ray should reach to the point P'. When done, this shift becomes a handshake. This shift is offset by moving the correction lens 115-2 to the driver 114 in the vertical direction indicated by arrow A or in the direction perpendicular to the surface of the sheet indicated by arrow B.

次に、図4を参照して、EIS信号プロセッサ112によって行われる電子式手ぶれ補正について説明する。EISは、ジャイロセンサ102によって検出された撮像デバイス1の姿勢情報に基づいて、フレーム間画像処理を通じて実行される手ぶれ補正であり、フレーム単位で動画等における連続する画像データをシフトさせることによって補正を行う。図4に示すように、画像センサ117からフレーム402、404、406の順に画像が出力されるときに、EIS信号プロセッサ112は、画像408のぼけを補正するために、姿勢情報に基づいて、フレーム402に対するフレーム404とフレーム406の相対位置をシフトする。OISのようなEISは、スマートフォン等に搭載されたカメラに実施される技術である。 Next, with reference to FIG. 4, the electronic image stabilization performed by the EIS signal processor 112 will be described. EIS is camera shake correction executed through inter-frame image processing based on the posture information of the image pickup device 1 detected by the gyro sensor 102, and correction is performed by shifting continuous image data in a moving image or the like on a frame-by-frame basis. conduct. As shown in FIG. 4, when an image is output from the image sensor 117 in the order of frames 402, 404, 406, the EIS signal processor 112 uses the frame based on the attitude information to correct the blur of the image 408. Shift the relative positions of frame 404 and frame 406 with respect to 402. EIS, such as OIS, is a technology implemented in cameras mounted on smartphones and the like.

前述のOIS及びEISに関して、第一に、ハンドシェイク振動は、一般に、低周波において大きな振幅を有し、高周波において小さな振幅を有する傾向がある。 With respect to the aforementioned OIS and EIS, firstly, handshake oscillations generally tend to have large amplitudes at low frequencies and small amplitudes at high frequencies.

OISは撮像時に手ぶれ補正を行うための技術であるため、露光時間に依存することなく、本質的に手ぶれ補正を効果的に行うことができる。しかし、OISはレンズを物理的に移動させる機構を使用するため、レンズの可動範囲はこの機構の大きさによって制限される。したがって、OISが比較的大きなハンドシェイクに対処することを可能にするための機構を実施することは実用的ではない。一方、OISとは異なり、EISは物理的なメカニズムによる制約を受けないため、EISは低周波領域における大きなハンドシェイクに対処するために手ぶれ補正を行うことができるようになっている。しかし、CMOSセンサを画像センサとして使用する撮像デバイスの場合、被写体のハンドシェイクや速い動きによって、キャプチャされた画像が変形するローリングシャッタと呼ばれる現象が発生することがある。この現象は、画像化されるべきライン毎の露光開始タイミングが異なるために、画像の1フレーム内でぼけが発生することに起因する。このように、画像の1フレーム内でぼけが発生するときに、EISがそれ自体で手ぶれ補正を行うことは容易ではない。被写体のハンドシェイクや速い動きは、高周波帯で起こりやすい。したがって、EISは、本質的に、高周波領域において性能が悪くなりやすい。 Since OIS is a technique for performing image stabilization at the time of imaging, it is possible to effectively perform image stabilization essentially without depending on the exposure time. However, since OIS uses a mechanism for physically moving the lens, the movable range of the lens is limited by the size of this mechanism. Therefore, it is impractical to implement a mechanism that allows the OIS to deal with relatively large handshakes. On the other hand, unlike OIS, EIS is not restricted by a physical mechanism, so that EIS can perform image stabilization to cope with a large handshake in the low frequency region. However, in the case of an imaging device that uses a CMOS sensor as an image sensor, a phenomenon called a rolling shutter may occur in which the captured image is deformed by a handshake or a fast movement of the subject. This phenomenon is caused by the fact that blurring occurs in one frame of the image because the exposure start timing is different for each line to be imaged. As described above, it is not easy for EIS to perform image stabilization by itself when blurring occurs within one frame of an image. Subject handshakes and fast movements are more likely to occur in the high frequency band. Therefore, EIS is inherently prone to poor performance in the high frequency range.

以上から、本実施形態によれば、ジャイロセンサ102によるハンドシェイクの検出信号を高周波信号と低周波信号に分離し、低周波信号に基づく手ぶれ補正をEISで実行しながら、高周波信号に基づく手ぶれ補正をOISで実行する。 From the above, according to the present embodiment, the handshake detection signal by the gyro sensor 102 is separated into a high frequency signal and a low frequency signal, and the image stabilization based on the high frequency signal is performed by EIS while the image stabilization is performed based on the high frequency signal. Is executed by OIS.

次に、図5のフローチャートを参照して、手ぶれ補正ユニット100における動作手順を説明する。 Next, the operation procedure in the image stabilization unit 100 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS502では、撮像デバイス1の振動が検出され、検出信号が出力される。撮像デバイス1の姿勢におけるハンドシェイクに起因する変化に基づく振動に関する情報は、ジャイロセンサ102によって検出される。ジャイロセンサ102からの検出信号は、信号プロセッサ104に出力される。 In step S502, the vibration of the image pickup device 1 is detected, and the detection signal is output. Information about vibration due to changes caused by the handshake in the posture of the image pickup device 1 is detected by the gyro sensor 102. The detection signal from the gyro sensor 102 is output to the signal processor 104.

ステップS504では、ハイパスフィルタ108及びローパスフィルタ106を使用して、出力検出信号が高周波信号及び低周波信号に分離される。ジャイロセンサ102からの検出信号は、ローパスフィルタ106によって処理され、低周波振動信号を生成する。この処理と並列に、信号プロセッサ104への信号入力は、ハイパスフィルタ108によって処理され、高周波振動信号を生成する。カットオフ周波数(fc)コントローラ109によって設定されるハイパスフィルタ108及びローパスフィルタ106のカットオフ周波数は、周波数帯域において可変的に設定可能である。 In step S504, the high-pass filter 108 and the low-pass filter 106 are used to separate the output detection signal into a high-frequency signal and a low-frequency signal. The detection signal from the gyro sensor 102 is processed by the low-pass filter 106 to generate a low frequency vibration signal. In parallel with this processing, the signal input to the signal processor 104 is processed by the high-pass filter 108 to generate a high frequency vibration signal. The cutoff frequency of the high-pass filter 108 and the low-pass filter 106 set by the cutoff frequency (fc) controller 109 can be variably set in the frequency band.

ステップS506では、EISによる手ぶれ補正が、分離された低周波振動信号に基づいて行わる一方で、OISによる手ぶれ補正が、分離された高周波振動信号に基づいて行われる。ハイパスフィルタ108から出力される高周波振動信号は、OIS信号プロセッサ110によって処理される。この信号は、ドライバ114に入力され、ドライバ114は、アクチュエータ116を駆動するための信号にその入力信号を変換する。レンズユニット115は、アクチュエータ116によって動かされるように制御され、高周波振動によって生成された画像のぼけを相殺する。 In step S506, the EIS image stabilization is performed based on the separated low frequency vibration signal, while the OIS image stabilization is performed based on the separated high frequency vibration signal. The high frequency vibration signal output from the high-pass filter 108 is processed by the OIS signal processor 110. This signal is input to the driver 114, which converts the input signal into a signal for driving the actuator 116. The lens unit 115 is controlled to be moved by the actuator 116 and cancels out the blur of the image generated by the high frequency vibration.

一方、ローパスフィルタ106から出力される低周波振動信号は、EIS信号プロセッサ112に入力される。EIS信号プロセッサ112は、入力信号に基づいて画像センサ117から提供された動画データの複数のフレームを処理して、画像を補正する。次に、EIS信号プロセッサ112によって行われた手ぶれ補正を受けた動画データが、画像プロセッサ3に出力される。 On the other hand, the low frequency vibration signal output from the low-pass filter 106 is input to the EIS signal processor 112. The EIS signal processor 112 processes a plurality of frames of the moving image data provided by the image sensor 117 based on the input signal to correct the image. Next, the moving image data that has undergone image stabilization performed by the EIS signal processor 112 is output to the image processor 3.

次に、ステップS508では、OIS及び/又はEISによって補正された画像が処理される。画像プロセッサ3は、入力信号に対するデモザイク処理、表示ユニット4への画像データの表示制御、記憶ユニット5への画像データの記憶等の様々な種類の処理を行う。 Next, in step S508, the image corrected by OIS and / or EIS is processed. The image processor 3 performs various types of processing such as demosaic processing for an input signal, display control of image data in a display unit 4, and storage of image data in a storage unit 5.

前述の動作によれば、ジャイロセンサ102から出力された信号は、ハイパスフィルタ108によって処理されて、制御帯域内の高周波領域における信号を生成し、この信号は、OIS信号処理に使用される。 According to the above-mentioned operation, the signal output from the gyro sensor 102 is processed by the high-pass filter 108 to generate a signal in the high frequency region in the control band, and this signal is used for OIS signal processing.

さらに、ジャイロセンサ102から出力された信号は、ローパスフィルタ106によって処理されて、制御帯域の低周波領域における信号を生成し、この信号は、EIS信号処理に使用される。 Further, the signal output from the gyro sensor 102 is processed by the low-pass filter 106 to generate a signal in the low frequency region of the control band, and this signal is used for EIS signal processing.

次に、図6、図7を参照して、本実施形態によるカットオフ周波数(fc)の設定を説明する。 Next, the setting of the cutoff frequency (fc) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6は、ローパスフィルタ106及びハイパスフィルタ108のカットオフ周波数の一例を示す図である。図6において、ローパスフィルタ106のカットオフ周波数は、ハイパスフィルタ108のカットオフ周波数と一致する。これにより、手ぶれ補正処理の周波数特性を完全にフラット化することができます。すなわち、手ぶれ補正は、検出信号の全制御帯域にわたってシームレスに行うことができる。図7は、カットオフ周波数の設定位置の別の例を示す。図7において、ローパスフィルタ106のカットオフ周波数はハイパスフィルタ108のカットオフ周波数と一致する。図6及び図7に示すように、カットオフ周波数は望ましくは制御帯域内に設定されるべきである。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the cutoff frequency of the low-pass filter 106 and the high-pass filter 108. In FIG. 6, the cutoff frequency of the low-pass filter 106 coincides with the cutoff frequency of the high-pass filter 108. This makes it possible to completely flatten the frequency characteristics of the image stabilization process. That is, the image stabilization can be seamlessly performed over the entire control band of the detection signal. FIG. 7 shows another example of the cutoff frequency setting position. In FIG. 7, the cutoff frequency of the low-pass filter 106 coincides with the cutoff frequency of the high-pass filter 108. As shown in FIGS. 6 and 7, the cutoff frequency should preferably be set within the control band.

本実施形態では、高周波振動信号及び低周波振動信号のカットオフ周波数を周波数帯域において可変的に設定され得る。信号プロセッサ104は、撮像デバイスの周囲の明るさやハンドシェイク振動の振幅を検出し、検出結果に従ってカットオフ周波数fcの値を設定する。この制御は、カットオフ周波数(fc)コントローラ109において以下の動作を実行するためのアルゴリズムの実施を介して実行される。 In the present embodiment, the cutoff frequencies of the high frequency vibration signal and the low frequency vibration signal can be variably set in the frequency band. The signal processor 104 detects the ambient brightness of the image pickup device and the amplitude of the handshake vibration, and sets the value of the cutoff frequency fc according to the detection result. This control is performed in the cutoff frequency (fc) controller 109 through the implementation of an algorithm for performing the following operations.

ジャイロセンサ102からの検出信号に基づいて判定において、ハンドシェイク振動の振幅が特定の値未満であるときに、カットオフ周波数(fc)コントローラ109は、OISベースの手ぶれ補正が実施可能であると判定し、カットオフ周波数を制御帯域の下限付近まで低減する。このような制御の実行は、露光時間に依存することなく、OISベースの手ぶれ補正を実施することができる。 In the determination based on the detection signal from the gyro sensor 102, the cutoff frequency (fc) controller 109 determines that OIS-based camera shake correction is possible when the amplitude of the handshake vibration is less than a specific value. However, the cutoff frequency is reduced to near the lower limit of the control band. Execution of such control can perform OIS-based image stabilization without depending on the exposure time.

一方、ジャイロセンサ102からの検出信号に基づいた判定において、ハンドシェイク振動の振幅がその特定の値以上であるときに、カットオフ周波数(fc)コントローラ109は、OISベースの手振れ補正が実施可能である範囲から状態が外れていると判定する。次に、カットオフ周波数(fc)コントローラ109は、カットオフ周波数fcを制御帯域内の高周波側にシフトさせる。すなわち、カットオフ周波数(fc)コントローラ109はカットオフ周波数fcを設定し、OISが特定の値未満の振幅を有する周波数帯域に適用されるようにする。このような制御の実行は、OISが比較的小さな振幅を有する高周波数のみを補正することを可能にし、EISが大きな振幅と低周波ハンドシェイク振動に対処することを可能にする。 On the other hand, in the determination based on the detection signal from the gyro sensor 102, when the amplitude of the handshake vibration is equal to or more than the specific value, the cutoff frequency (fc) controller 109 can perform OIS-based image stabilization. It is determined that the state is out of a certain range. Next, the cutoff frequency (fc) controller 109 shifts the cutoff frequency fc to the high frequency side in the control band. That is, the cutoff frequency (fc) controller 109 sets the cutoff frequency fc so that the OIS is applied to a frequency band having an amplitude less than a specific value. Execution of such control allows the OIS to compensate only for high frequencies with relatively small amplitudes and allows the EIS to cope with large amplitudes and low frequency handshake vibrations.

また、暗い環境下での撮像により露光時間が長くなり、露光時間中にハンドシェイク振動が発生するときに、カットオフ周波数fcを制御周波数帯域の下限付近に設定し、振幅の大きさに関係なくOISベースの手ぶれ補正を実施するようにする。OISベースの手ぶれ補正を行うためのカットオフ周波数fcは、露光時間が特定の値より長いかどうかに関する判定に従って設定されてもよい。代替的には、撮像デバイスに、周辺環境の明るさを測定する測定ユニットが設けられて、測定ユニットで測定された明るさが特定の値未満であるかどうかに応じて、カットオフ周波数fcが設定されてもよい。 In addition, when the exposure time becomes long due to imaging in a dark environment and handshake vibration occurs during the exposure time, the cutoff frequency fc is set near the lower limit of the control frequency band, regardless of the magnitude of the amplitude. Make sure to implement OIS-based camera shake correction. The cutoff frequency fc for performing OIS-based image stabilization may be set according to the determination as to whether the exposure time is longer than a specific value. Alternatively, the imaging device is provided with a measuring unit that measures the brightness of the surrounding environment, with a cutoff frequency fc depending on whether the brightness measured by the measuring unit is less than a certain value. It may be set.

(第2の実施形態)
次に、図8を参照して本開示の第2の実施形態を説明する。図8は、本実施形態による手ぶれ補正ユニット700の機能構成を示す。手ぶれ補正ユニット700は、図2に示す構成に加速度計118が追加された点で手ぶれ補正ユニット100と異なる。図8に示す他の構成要素は、それぞれ同じ参照符号を有する図2における構成要素と同じ機能を有するため、構成要素の詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the functional configuration of the image stabilization unit 700 according to the present embodiment. The image stabilization unit 700 differs from the image stabilization unit 100 in that an accelerometer 118 is added to the configuration shown in FIG. Since the other components shown in FIG. 8 have the same functions as the components in FIG. 2 having the same reference numerals, detailed description of the components will be omitted.

加速度計118は、信号プロセッサ104に接続され、撮像デバイス1の振動を検出し、検出信号を信号プロセッサ104に出力する。本実施形態では、ジャイロセンサ102及び加速度計118が振動検出ユニットとして機能する。信号プロセッサ104は、ジャイロセンサ102及び加速度計118から出力された検出信号を処理する。 The accelerometer 118 is connected to the signal processor 104, detects the vibration of the image pickup device 1, and outputs the detected signal to the signal processor 104. In this embodiment, the gyro sensor 102 and the accelerometer 118 function as a vibration detection unit. The signal processor 104 processes the detection signal output from the gyro sensor 102 and the accelerometer 118.

図9は、本実施形態による撮像デバイスが実施されるスマートフォン800の概略構成を示す図である。ジャイロセンサ102が二軸角速度センサとして構成されているときに、ジャイロセンサ102は、矢印801によって示されるX軸(ピッチ)を中心とした回転、及び矢印802によって示されるY軸(ヨー)を中心とした回転を検出する。ジャイロセンサ102が三軸角速度センサとして構成されているときに、ジャイロセンサ102は、矢印805によって示されるZ軸(ロール)を中心とした回転をさらに検出する。本実施形態では、加速度計118を使用することにより、撮像デバイスの平行移動の検出をさらに保証する。したがって、図9の矢印803によって示されるX軸方向の移動、及び矢印804によって示されるY軸方向の移動も検出することができる。 FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a smartphone 800 on which the imaging device according to the present embodiment is implemented. When the gyro sensor 102 is configured as a biaxial angular velocity sensor, the gyro sensor 102 is centered on rotation about the X-axis (pitch) indicated by arrow 801 and centered on the Y-axis (yaw) indicated by arrow 802. Detects the rotation. When the gyro sensor 102 is configured as a triaxial angular velocity sensor, the gyro sensor 102 further detects rotation about the Z axis (roll) indicated by arrow 805. In this embodiment, the accelerometer 118 is used to further ensure the detection of translation of the imaging device. Therefore, the movement in the X-axis direction indicated by the arrow 803 in FIG. 9 and the movement in the Y-axis direction indicated by the arrow 804 can also be detected.

本実施形態による手ぶれ補正ユニット700の動作は、図5を参照して説明され得る。ステップS502では、ハンドシェイク振動に関する情報がジャイロセンサ102及び加速度計118によって検出される。ジャイロセンサ102及び加速度計118からの検出信号は、信号プロセッサ104に出力される。これらの信号は、信号プロセッサ104において結合及び処理されてもよく、又は別々に処理されてもよい。ステップS504の後の処理は、前述の実施形態の処理と同様である。 The operation of the image stabilization unit 700 according to the present embodiment can be described with reference to FIG. In step S502, information about the handshake vibration is detected by the gyro sensor 102 and the accelerometer 118. The detection signal from the gyro sensor 102 and the accelerometer 118 is output to the signal processor 104. These signals may be coupled and processed in the signal processor 104 or may be processed separately. The processing after step S504 is the same as the processing of the above-described embodiment.

(第3の実施形態)
次に、図10を参照して本開示の第3の実施形態を説明する。図10は、本実施形態による手ぶれ補正ユニット900を示す。手ぶれ補正ユニット900は、図8に示す構成にパンチルト信号プロセッサ120が追加された点で手ぶれ補正ユニット700と異なる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the image stabilization unit 900 according to the present embodiment. The image stabilization unit 900 differs from the image stabilization unit 700 in that the pan-tilt signal processor 120 is added to the configuration shown in FIG.

ユーザが、カメラの方向を著しく変化させながら、又はカメラを任意の方向に移動させながら撮像(パンチルト)を行うときに、撮像デバイスは、パンチルトをハンドシェイクとして誤って認識する可能性がある。この場合、手ぶれ補正デバイスは、ハンドシェイクとしてパンチルトを考慮して手ぶれ補正を行う。その結果、手ぶれ補正は、画面が一時的に安定した状態で静止しようとするが、安定化動作が制御可能な移動範囲を超えたときに、急に不安定な状態に戻るようなビデオ画像を提供する。したがって、撮像デバイス1の振動が検出されると、パンチルト信号プロセッサ120は、振動がハンドシェイクであるかパンチルトであるかを判定する。以下、パンチルト撮像中の撮像デバイスの状態をパンチルト状態と呼ぶ。 When the user performs an image pickup (pan-tilt) while significantly changing the direction of the camera or moving the camera in an arbitrary direction, the image pickup device may mistakenly recognize the pan-tilt as a handshake. In this case, the image stabilization device performs image stabilization in consideration of pan-tilt as a handshake. As a result, image stabilization attempts to make the screen stand still in a temporarily stable state, but when the stabilization operation exceeds the controllable range of movement, it suddenly returns to an unstable state. offer. Therefore, when the vibration of the image pickup device 1 is detected, the pan-tilt signal processor 120 determines whether the vibration is a handshake or a pan-tilt. Hereinafter, the state of the imaging device during pan-tilt imaging is referred to as a pan-tilt state.

パンチルト信号プロセッサ120は、信号プロセッサ104から検出信号を受信するように構成されている。ここで受信される信号は、フィルタ処理されていない検出信号であってもよいし、ローパスフィルタ106又はハイパスフィルタ108においてフィルタ処理を受けた検出信号であってもよい。例えば、ユーザの右側の景観を撮影しているユーザが、ユーザの左側の人物を撮影しようとしたときに、ユーザは、撮像デバイス1の方向を水平方向に著しく変化させることがある。この場合、パンチルト信号プロセッサ120は、撮像デバイスの状態がパンチルト状態であると判定する。代替的には、パノラマ撮影のためにカメラの方向を180°又は360°の範囲に回転させてもよく、その場合、パンチルト信号プロセッサ120は、撮像デバイスの状態がパンチルト状態であることも判定する。 The pan-tilt signal processor 120 is configured to receive a detection signal from the signal processor 104. The signal received here may be a detection signal that has not been filtered, or may be a detection signal that has been filtered by the low-pass filter 106 or the high-pass filter 108. For example, when a user who is photographing a landscape on the right side of the user tries to photograph a person on the left side of the user, the user may significantly change the direction of the image pickup device 1 in the horizontal direction. In this case, the pan-tilt signal processor 120 determines that the state of the image pickup device is the pan-tilt state. Alternatively, the direction of the camera may be rotated to a range of 180 ° or 360 ° for panoramic photography, in which case the pan-tilt signal processor 120 also determines that the state of the imaging device is in the pan-tilt state. ..

具体的には、パンチルト信号プロセッサ120は、手ぶれ補正により補正可能な回転範囲を示す値を第1の指定値として保持する。パンチルト信号プロセッサ120は、パンチルト状態を終了し、手ぶれ補正を再開するための値を第2の指定値としてさらに保持する。X軸又はY軸を中心とした回転を示すジャイロセンサ102から出力された検出信号における検出信号が第1の指定値以上になるときに、パンチルト信号プロセッサ120は、撮像デバイスの状態がパンチルト状態であると判定する。パンチルト信号プロセッサ120は、OIS信号プロセッサ110及びEIS信号プロセッサ112に手ぶれ補正の停止を命令する信号を出力する。その結果、OIS信号プロセッサ110及びEIS信号プロセッサ112による手ぶれ補正が停止され、レンズユニット115の補正レンズ115-2が元の位置(中央)に戻るようにする。このようにして、OIS及びEISは、撮像デバイス1がパンチルト状態である場合を除いて実行される。 Specifically, the pan-tilt signal processor 120 holds as a first designated value a value indicating a rotation range that can be corrected by camera shake correction. The pan-tilt signal processor 120 further holds a value for ending the pan-tilt state and restarting the image stabilization as a second designated value. When the detection signal in the detection signal output from the gyro sensor 102 indicating rotation about the X-axis or the Y-axis becomes equal to or higher than the first specified value, the pan-tilt signal processor 120 states that the image pickup device is in the pan-tilt state. Judge that there is. The pan-tilt signal processor 120 outputs a signal instructing the OIS signal processor 110 and the EIS signal processor 112 to stop the image stabilization. As a result, the image stabilization by the OIS signal processor 110 and the EIS signal processor 112 is stopped, and the correction lens 115-2 of the lens unit 115 returns to the original position (center). In this way, OIS and EIS are executed except when the image pickup device 1 is in the pan-tilt state.

また、手ぶれ補正が停止された時点で、パンチルト信号プロセッサ120は、信号プロセッサ104に対し、ローパスフィルタ106及びハイパスフィルタ108によるフィルタ処理を行わないように命令してもよい。 Further, when the image stabilization is stopped, the pan-tilt signal processor 120 may instruct the signal processor 104 not to perform the filter processing by the low-pass filter 106 and the high-pass filter 108.

X軸又はY軸を中心とした回転を示す検出信号が、第2の指定値以下になるときに、パンチルト信号プロセッサ120は、パンチルト状態が終了したと判定する。パンチルト信号プロセッサ120は、OIS信号プロセッサ110及びEIS信号プロセッサ112に手ぶれ補正の開始を命令する信号を出力する。その結果、OIS信号プロセッサ110及びEIS信号プロセッサ112による手ぶれ補正が再開する。 When the detection signal indicating rotation about the X-axis or the Y-axis becomes equal to or less than the second designated value, the pan-tilt signal processor 120 determines that the pan-tilt state has ended. The pan-tilt signal processor 120 outputs a signal instructing the OIS signal processor 110 and the EIS signal processor 112 to start image stabilization. As a result, the image stabilization by the OIS signal processor 110 and the EIS signal processor 112 is restarted.

第2の指定値は、第1の指定値より大きい値に設定されてもよい。 The second designated value may be set to a value larger than the first designated value.

手ぶれ補正が再開される時点で、パンチルト信号プロセッサ120は、信号プロセッサ104に対して、ローパスフィルタ106及びハイパスフィルタ108によって停止されているフィルタ処理を再開するように命令してもよい。 When the image stabilization is resumed, the pan-tilt signal processor 120 may instruct the signal processor 104 to resume the filtering process stopped by the low-pass filter 106 and the high-pass filter 108.

本実施形態では、ローパスフィルタ106及びハイパスフィルタ108のカットオフ周波数は、パンチルト信号プロセッサ120から出力された信号又はこの信号に基づいて判定される状況に基づいて、周波数帯域内で可変的に設定され得る。 In the present embodiment, the cutoff frequencies of the low-pass filter 106 and the high-pass filter 108 are variably set within the frequency band based on the signal output from the pan-tilt signal processor 120 or the situation determined based on this signal. obtain.

例えば、OIS又はEISが現在可動範囲の限界にどれだけ近づいているかの状況の判定に基づいて、カットオフ周波数がパンチルト信号プロセッサ120によって設定又は変更される。撮像デバイスの状態がジャイロセンサ102からの検出信号に基づく判定においてパンチルト状態であるときに、パンチルト信号プロセッサ120は、カットオフ周波数(fc)コントローラ109に対してカットオフ周波数fcを制御帯域内の高周波側にシフトさせるように命令する。すなわち、カットオフ周波数fcは、指定値未満の振幅を有する周波数帯域にOISを適用するように設定される。このような制御は、OISが比較的小さな振幅を有する高周波数のみを補正することを可能にし、EISが大きい振幅及び低周波ハンドシェイク振動に対処することを可能にする。 For example, the cutoff frequency is set or changed by the pan-tilt signal processor 120 based on determining how close the OIS or EIS is currently to the limit of the range of motion. When the state of the image pickup device is the pan-tilt state in the determination based on the detection signal from the gyro sensor 102, the pan-tilt signal processor 120 controls the cutoff frequency fc with respect to the cutoff frequency (fc) controller 109 at a high frequency within the control band. Order to shift to the side. That is, the cutoff frequency fc is set to apply OIS to a frequency band having an amplitude less than a specified value. Such control allows the OIS to compensate only for high frequencies with relatively small amplitudes and allows the EIS to cope with large amplitudes and low frequency handshake vibrations.

EISは、例として、前述の実施形態では電子式手ぶれ補正として説明されてきたが、デジタル手ぶれ補正(DIS)が、EISの代わりに、又はEISと共に使用されてもよい。DISの場合には、画像センサからのビデオ画像のキャプチャ範囲をシフトさせて、連続的に撮影された複数の画像を互いに比較して、撮影された画像の振動に起因する偏差を判定し、判定された偏差に基づいて複数の画像データの領域をシフトさせることにより、手ぶれ補正を実施する。 EIS has been described, for example, as electronic image stabilization in the aforementioned embodiments, but digital image stabilization (DIS) may be used in place of or in conjunction with EIS. In the case of DIS, the capture range of the video image from the image sensor is shifted, and a plurality of continuously captured images are compared with each other to determine the deviation caused by the vibration of the captured image, and the determination is made. Camera shake correction is performed by shifting the area of a plurality of image data based on the deviation.

前述の説明は、単に本発明の具体的な実施方法に過ぎないが、本発明の保護範囲を限定することを意図したものではない。開示された技術的範囲内の当業者によって容易に解明された変更又は代替は、本発明の保護範囲に含まれる。したがって、本発明の保護範囲は、請求項の保護範囲に従うものとする。 The above description is merely a specific method of carrying out the present invention, but is not intended to limit the scope of protection of the present invention. Modifications or alternatives readily apparent by one of ordinary skill in the art within the disclosed technical scope are within the scope of protection of the invention. Therefore, the scope of protection of the present invention shall be in accordance with the scope of protection of the claims.

Claims (24)

撮像デバイスであって、
撮像ユニットであって、
前記撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力する振動検出ユニットと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を含み、前記振動検出ユニットから出力される前記検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離する信号プロセッサと、
前記信号プロセッサによって分離された前記高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行う第1の補正ユニットと、
前記信号プロセッサによって分離された前記低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う第2の補正ユニットと、を含む撮像ユニットと、
前記第1の補正ユニット及び/又は前記第2の補正ユニットによって補正された画像を処理する画像プロセッサと、を含み、
前記信号プロセッサは、周波数帯域において、前記HPF及び前記LPFのカットオフ周波数を可変的に設定するカットオフ周波数コントローラを含む、撮像デバイス。
It ’s an imaging device,
It ’s an imaging unit,
A vibration detection unit that detects the vibration of the image pickup device and outputs a detection signal,
A signal processor including a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) that separates the detection signal output from the vibration detection unit into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal.
A first correction unit that performs optical image stabilization based on the high-frequency vibration signal separated by the signal processor, and a first correction unit.
An imaging unit including a second correction unit that performs electronic image stabilization based on the low-frequency vibration signal separated by the signal processor.
Including an image processor that processes an image corrected by the first correction unit and / or the second correction unit.
The signal processor is an imaging device including a cutoff frequency controller that variably sets the cutoff frequencies of the HPF and the LPF in a frequency band.
前記HPF及び前記LPFの前記カットオフ周波数は互いに同一である、請求項1に記載の撮像デバイス。 The imaging device according to claim 1, wherein the HPF and the LPF have the same cutoff frequency. 前記カットオフ周波数は、前記検出信号の制御帯域に含まれる、請求項1又は2に記載の撮像デバイス。 The imaging device according to claim 1 or 2, wherein the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal. 前記カットオフ周波数コントローラは、周囲の明るさに応じて前記カットオフ周波数を変更する、請求項1~3のいずれか一項に記載の撮像デバイス。 The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cutoff frequency controller changes the cutoff frequency according to the ambient brightness. 前記カットオフ周波数コントローラは、露光時間に応じて前記カットオフ周波数を変更する、請求項1~4のいずれか一項に記載の撮像デバイス。 The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the cutoff frequency controller changes the cutoff frequency according to an exposure time. 前記撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記第1の補正ユニット及び前記第2の補正ユニットを動作させるパンチルト信号プロセッサをさらに含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の撮像デバイス。 Claims 1 to 5 further include a pan-tilt signal processor that determines whether or not the image pickup device is in a pan-tilt state and operates the first correction unit and the second correction unit based on the result of the determination. The imaging device according to any one of the above. 手ぶれ補正デバイスであって、
前記撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力する振動検出ユニットと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を含み、前記振動検出ユニットから出力された前記検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離する信号プロセッサと、
前記信号プロセッサによって分離された前記高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行う第1の補正ユニットと、
前記信号プロセッサによって分離された前記低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う第2の補正ユニットと、を含み、
前記信号プロセッサは、周波数帯域において、前記HPF及び前記LPFのカットオフ周波数を可変的に設定するカットオフ周波数コントローラを含む、手ぶれ補正デバイス。
It ’s an image stabilization device,
A vibration detection unit that detects the vibration of the image pickup device and outputs a detection signal,
A signal processor including a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) that separates the detection signal output from the vibration detection unit into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal.
A first correction unit that performs optical image stabilization based on the high-frequency vibration signal separated by the signal processor, and a first correction unit.
Includes a second correction unit that performs electronic image stabilization based on the low frequency vibration signal separated by the signal processor.
The signal processor is a camera shake correction device including a cutoff frequency controller that variably sets the cutoff frequencies of the HPF and the LPF in a frequency band.
前記HPF及び前記LPFの前記カットオフ周波数は互いに同一である、請求項7に記載の手ぶれ補正デバイス。 The image stabilization device according to claim 7, wherein the HPF and the LPF have the same cutoff frequency. 前記カットオフ周波数は、前記検出信号の制御帯域に含まれる、請求項7又は8に記載の手ぶれ補正デバイス。 The image stabilization device according to claim 7, wherein the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal. 前記カットオフ周波数コントローラは、周囲の明るさに応じて前記カットオフ周波数を変更する、請求項7~9のいずれか一項に記載の手ぶれ補正デバイス。 The image stabilization device according to any one of claims 7 to 9, wherein the cutoff frequency controller changes the cutoff frequency according to the ambient brightness. 前記カットオフ周波数コントローラは、露光時間に応じて前記カットオフ周波数を変更する、請求項7~10のいずれか一項に記載の手ぶれ補正デバイス。 The image stabilization device according to any one of claims 7 to 10, wherein the cutoff frequency controller changes the cutoff frequency according to an exposure time. 前記撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記第1の補正ユニット及び前記第2の補正ユニットを動作させるパンチルト信号プロセッサをさらに含む、請求項7~11のいずれか一項に記載の手ぶれ補正デバイス。 Claims 7 to 11 further include a pan-tilt signal processor that determines whether or not the image pickup device is in a pan-tilt state and operates the first correction unit and the second correction unit based on the result of the determination. The image stabilization device according to any one of the above. 撮像デバイスにおける撮像方法であって、
前記撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力することと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を使用して、出力された前記検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離することと、
前記低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された前記高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことと、
前記光学式手ぶれ補正及び/又は前記電子式手ぶれ補正により補正された画像を処理することと、を含み、
前記HPF及び前記LPFのカットオフ周波数は、周波数帯域において可変的に設定可能である、撮像方法。
It is an imaging method in an imaging device.
To detect the vibration of the image pickup device and output the detection signal,
Using a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) to separate the output detection signal into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal,
While electronic image stabilization is performed based on the low-frequency vibration signal, optical image stabilization is performed based on the separated high-frequency vibration signal.
Including processing the image corrected by the optical image stabilization and / or the electronic image stabilization.
An imaging method in which the cutoff frequencies of the HPF and the LPF can be variably set in a frequency band.
前記HPF及び前記LPFの前記カットオフ周波数は互いに同一である、請求項13に記載の撮像方法。 13. The imaging method according to claim 13, wherein the HPF and the LPF have the same cutoff frequency. 前記カットオフ周波数は、前記検出信号の制御帯域に含まれる、請求項13又は14に記載の撮像方法。 The imaging method according to claim 13, wherein the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal. 前記カットオフ周波数は、周囲の明るさに応じて可変的に設定可能である、請求項13~15のいずれか一項に記載の撮像方法。 The imaging method according to any one of claims 13 to 15, wherein the cutoff frequency can be variably set according to the ambient brightness. 前記カットオフ周波数は、露光時間に応じて可変的に設定可能である、請求項13~16のいずれか一項に記載の撮像方法。 The imaging method according to any one of claims 13 to 16, wherein the cutoff frequency can be variably set according to the exposure time. 前記低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された前記高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことは、前記撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかの判定の結果に応じて実行される、請求項13~17のいずれか一項に記載の撮像方法。 Performing electronic image stabilization based on the low-frequency vibration signal while performing optical image stabilization based on the separated high-frequency vibration signal is the result of determining whether or not the image pickup device is in the pan-tilt state. The imaging method according to any one of claims 13 to 17, which is carried out according to the above. 手ぶれ補正方法であって、
撮像デバイスの振動を検出し、検出信号を出力することと、
ハイパスフィルタ(HPF)及びローパスフィルタ(LPF)を使用して、出力された前記検出信号を高周波振動信号と低周波振動信号に分離することと、
前記低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された前記高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことと、を含み、
前記HPF及び前記LPFのカットオフ周波数は、周波数帯域において可変的に設定可能である、手ぶれ補正方法。
It ’s an image stabilization method.
Detecting the vibration of the imaging device and outputting the detection signal,
Using a high-pass filter (HPF) and a low-pass filter (LPF) to separate the output detection signal into a high-frequency vibration signal and a low-frequency vibration signal,
It includes performing electronic image stabilization based on the low frequency vibration signal, while performing optical image stabilization based on the separated high frequency vibration signal.
A camera shake correction method in which the cutoff frequencies of the HPF and the LPF can be variably set in a frequency band.
前記HPF及び前記LPFの前記カットオフ周波数は互いに同一である、請求項19に記載の手ぶれ補正方法。 The image stabilization method according to claim 19, wherein the cutoff frequencies of the HPF and the LPF are the same as each other. 前記カットオフ周波数は、前記検出信号の制御帯域に含まれる、請求項19又は20に記載の手ぶれ補正方法。 The image stabilization method according to claim 19, wherein the cutoff frequency is included in the control band of the detection signal. 前記カットオフ周波数は、周囲の明るさに従って可変的に設定可能である、請求項19~21のいずれか一項に記載の手ぶれ補正方法。 The image stabilization method according to any one of claims 19 to 21, wherein the cutoff frequency can be variably set according to the ambient brightness. 前記カットオフ周波数は、露光時間に従って可変的に設定可能である、請求項19~22のいずれか一項に記載の手ぶれ補正方法。 The image stabilization method according to any one of claims 19 to 22, wherein the cutoff frequency can be variably set according to the exposure time. 前記低周波振動信号に基づいて電子式手ぶれ補正を行う一方で、分離された前記高周波振動信号に基づいて光学式手ぶれ補正を行うことは、前記撮像デバイスがパンチルト状態にあるかどうかの判定の結果に応じて実行される、請求項19~23のいずれか一項に記載の手ぶれ補正方法。 Performing electronic image stabilization based on the low-frequency vibration signal while performing optical image stabilization based on the separated high-frequency vibration signal is the result of determining whether or not the image pickup device is in the pan-tilt state. The image stabilization method according to any one of claims 19 to 23, which is executed according to the above.
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