JP3402770B2 - 像安定化装置及び撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、例えばカメラに搭載
され、手振れ等による像変動を補正する像安定化装置及
び該像安定化装置を具備した撮影装置の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、手振れ補正機能を備えた撮影装置
としては、特公平１−５３９５７号に記載されているよ
うに、振動ジャイロを用いて手振れを検出し、ＣＣＤを
含むレンズ鏡筒やその光学系の一部をこの検出信号に基
づいて駆動することにより、ＣＣＤ撮像面に入射する像
を安定化する光学補正方式のものや（図７参照）、ＣＣ
Ｄがとらえた映像信号より被写体の移動を検出し、これ
に基づいて映像信号自身を電子的に補正する電子補正方
式のもの（図８参照）が知られている。なお、各回路の
説明はここでは省略する。

【０００３】また、本願出願人による特願平４−１７０
７５１号に記載されているように、被写体の特徴に着目
した追尾機能を利用して補正量を検出し、可変頂角プリ
ズム（以下、ＶＡＰと記す）をこの検出信号に基づいて
駆動することにより、画像を安定化させるものも知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例における光学補正方式の場合は、振動ジャイロ等の
角速度センサが発生する角速度信号を積分して補正量を
求めるため、必ずセンサの直流オフセット成分をキャン
セルする手段が必要となり、低域の補正特性を十分達成
するのに困難を伴う。また、被写体側に不規則な位置変
化があった場合は原理的にこれに対する画像の安定化は
不可能である。

【０００５】一方、電子補正方式の場合は、サンプリン
グレートが画像信号のフレーム周波数で決定されるた
め、高い周波数成分の変化に対しては十分に反応しきれ
ないという問題点が有る。

【０００６】 （発明の目的） 本発明の目的は、高域
から低域までの広範囲に渡って、かつ、像が不規則な位
置変化をしていても、良好に像振れ補正を行うことので
きる像安定化装置及び撮影装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ために、請求項１又は１０記載の本発明は、装置の挙動
を検出する挙動検出手段の出力を受けて、その高域周波
数成分を選択的に出力する高域通過フィルタと、撮影に
よって得られる像信号から画面中の像の移動を検出しそ
の像の移動情報を出力する像移動検出手段の出力を受け
て、その低域周波数成分を選択的に出力する低域通過フ
ィルタと、前記高域通過フィルタと低域通過フィルタの
出力を合成して像振れ信号を生成する信号生成手段と、
該信号生成手段による信号の合成の仕方を変化させる可
変手段と、前記信号生成手段の出力に応じて作動して像
を安定させる補正手段とを備えた像安定装置又は撮影装
置とするものである。

【０００８】

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例に係る撮影装
置の要部構成を示すブロック図である。

【００１１】 図１において、１は挙動検出手段で、撮
影装置の挙動、即ち撮影者の手振れや撮影者が乗ってい
る乗り物の振動に起因する大小の位置変動を検出するも
のである。この挙動検出手段１としては、コリオリ力を
検出する角速度センサ（振動ジャイロが望ましい）、加
速度検出センサ、角変位センサ、更には地磁気や静止衛
星を利用した方位センサ等を用いる事が出来る。この出
力はＨＰＦ（高域通過フィルタ）２に加えられ、外部操
作によって（撮影者の手８によって）設定されたカット
オフ周波数より高域の成分が選択され、次段に出力され
る。

【００１２】３は像移動検出手段（詳細は後述）で、撮
影装置がとらえた映像が画面内で移動する移動量を検出
するものであり、この出力は、撮影装置と映像の相対位
置関係の変化量であるから、上述した撮影装置の位置変
動量と映像内での被写体の移動量とが混在した値である
ということが出来る。この出力はＬＨＦ（低域通過フィ
ルタ）に加えられ、外部から設定されたカットオフ周波
数より低域の成分が選択され、次段に出力される。

【００１３】５は前記ＨＰＦ２の出力とＬＰＦ４の出力
が加えられる加算回路である。６は前記加算回路５の出
力信号が加えられる補正手段であり、この出力信号に基
づいて撮影装置の最終出力の映像の位置を補正する。本
実施例では、ＶＡＰを用いるものとする。

【００１４】さて、本実施例においては、ＨＰＦ２とＬ
ＰＦ４のカットオフ周波数の設定を、外部から調節出来
るように成されている。各々の設定周波数は独立してい
ても構わないが、一つの調整機構によって連動している
と、より撮影者にとって便利である。

【００１５】この実施例では、この設定を手動によって
外部から出来るように成しているので、撮影者はこの調
節機構によって自分の好みの混合状態を設定することが
出来る。

【００１６】図２は、図１の各回路を持つ撮影装置の構
成を示すブロック図であり、図１と同じ部分は同一符号
を付してある。

【００１７】撮影光束１０はＶＡＰ１１（図１の補正手
段５に相当する）と撮影レンズ１３を透過し、ＣＣＤ１
４の撮像面上に結像する。ＣＣＤ１４の出力はカメラ信
号処理回路１５に加えられ、ここで通常の撮像信号とし
て外部に出力される。また、前記ＣＣＤ１４の出力は像
移動検出回路３にも加えられ、ここで像の移動量が検出
される。この検出信号はＬＰＦ２によって低域周波数成
分が抽出され、加算回路５に加えられる。

【００１８】振動ジャイロ２１の出力である角速度信号
は、ＨＰＦ２２を通して積分回路２２に加えられ、積分
される。この積分回路２３の出力は制御回路２４に加え
られ、上記のＨＰＦ２２の特性が制御される。また、前
記積分回路５の出力はＨＰＦ２にも加えられ、ここで高
域周波数が抽出され、加算回路５に加えられる。

【００１９】加算回路５ではＨＰＦ２とＬＰＦ４の出力
が混合され、その出力信号がＶＡＰドライバ１２に加え
られ、これによりＶＡＰ１１が駆動する。

【００２０】ＨＰＦ２及びＬＰＦ４の各々のカットオフ
周波数は、撮影者の操作（４３）によって変更すること
が可能であり、略一致する設定にした場合に一番大きな
補正効果が得られるが、パンニング等のカメラワークに
対応しようとした場合には、ＨＰＦ２のカットオフ周波
数を高めに、ＬＰＦ４のカットオフ周波数を低めに設定
するのが望ましい。

【００２１】なお、一つの操作部材（不図示）によって
両方のカットオフ周波数が連動するように構成し、略一
致の設定からＨＰＦのカットオフ周波数が上昇、ＬＰＦ
のカットオフ周波数が下降の方向に変化するように連動
させるようにしてもよい。

【００２２】図３は上記像移動検出回路３の構成を示す
ブロック図であり、以下この回路における動作について
説明する。

【００２３】ＣＣＤ１４からの映像信号はＡ／Ｄ変換回
路３１１によってディジタル値に変換され、次段の第１
のフレームメモリ３１２に記憶され、同時にそのメモリ
の旧データは第２のフレームメモリ３１３に記憶され
る。即ち、第１のフレームメモリ３１２は今回の、第２
のフレームメモリ３１３は前回の、それぞれ画像データ
を保持しているということになり、これらの信号を比較
回路３１４によって比較することにより、両画面の相関
を検出可能となる。

【００２４】アドレスロジック回路３２１は、前記第１
のフレームメモリ３１２と前記第２のフレームメモリ３
１３のフレームメモリに供給するアドレス情報を発生す
るものである。このアドレス情報は撮像情報を記憶する
ときは同一で、単純なカウントアップの値であるが、相
関を検出する場合は次のような処理を行う。

【００２５】即ち、第２のフレームメモリ３１３の記憶
データ（前回の画面）のアドレス（Ｘ，Ｙ）を基準とし
て、第１のフレームメモリ３１２の記憶データ（今回の
画面）のアドレスのＸ軸，Ｙ軸にそれぞれのシフト値
ｘ，ｙを加算して（Ｘ＋ｘ，Ｙ＋ｙ）とし、参照画面に
設定された所定領域の対応画素毎の差分値合計を求め、
その合計が最小となる（ｘ，ｙ）の値を求める。この
（ｘ，ｙ）をＤ／Ａ変換したものが像移動検出手段３の
出力信号である。

【００２６】ここで、この像移動検出手段３の機能をま
とめると、撮影で得られる画像信号から画面中の像の移
動を検出するものであり、該像移動検出手段３が出力す
る情報は、即ち像を画面の所定位置付近に固定しておく
ための補正方向と補正量に対応した値を持つものであ
る。そして、該像移動検出手段３は像情報を記憶するメ
モリを有し、このメモリに記憶された情報を参照値とし
て、撮影によって得られた画像信号を評価して、その評
価値に基づいて前記情報を出力する。尚、前記像情報を
取り込むためのセンサはエリアセンサ（２次元）であっ
てもラインセンサ（１次元）であっても構わない。

【００２７】前述の参照画面の設定の仕方によって、振
れ補正の効果を最大限に出すようにも出来るし、被写体
が画面の所定位置に常に居るようにする追尾の効果を出
すようにも出来る。即ち、参照画面を比較的背景となり
易い四隅にとると、被写体の移動にあまり影響されず、
撮影者側の振れのみを補正するように動作するし、参照
画面を中央にとると、被写体の移動に反応し、撮影者側
の振れ補正に加え、被写体の追いかける追尾機能の効果
も出てくる。

【００２８】（第２の実施例）図４は本発明の第２の実
施例に係る撮影装置の要部構成を示すブロック図であ
り、図１と同じ部分は同一符号を付してある。

【００２９】この第２の実施例において、前記第１の実
施例と異なる点は、第１の実施例では手動でフィルタの
カットオフ周波数を設定していたところを、自動的に行
うようにした点である。

【００３０】ＨＰＦ２の出力は加算回路５に加えられる
のと同時に、制御回路７にも加えられる。すると、制御
回路７はＨＰＦ２の出力振幅に応じてその出力信号を変
化させ、ＨＰＦ２とＬＰＦ４のそれぞれの特性を変え
る。

【００３１】具体的には、図５（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、入力信号の振幅が大きくなるにつれ、ＨＰＦ２の
カットオフ周波数を上昇させて出力の振幅の増加を制限
し、一方ではＬＰＦ４のカットオフ周波数を下降させて
像移動検出手段３の信号の通過制限を強める。

【００３２】以上の動作は、いわゆるパンニング制御で
あり、撮影者が自分の意志に基づいて撮影装置をパンニ
ングした時に、挙動検出手段１にも像移動検出手段３に
も検出信号が表われ、しかもその程度によっては補正手
段６の補正範囲を簡単にオーバしてしまう値であること
が多い。従って、この信号を速やかに検出して補正手段
６の駆動に制限をかけてやらなければならない。

【００３３】パンニングの周波数成分は１Ｈｚ前後が多
く、この当たりの帯域に制限を加えてやれば効果的であ
るが、本実施例では、ＨＰＦ２に於ては従来技術通りに
カットオフ周波数を上昇させる事に加えて、ＬＰＦ４に
於てはカットオフ周波数を下降させて、パンニング制御
としている。ＬＰＦ４のこのような特性変化は直流成分
が全く失われないため、被写体の絶対位置情報が保持さ
れ、良好な追尾の効果が同時に得られる。

【００３４】図６は、図５の特性を持つ各回路を具備し
た撮影装置の構成を示すブロック図であり、図５及び図
２と同じ部分は同一符号を付してある。

【００３５】振動ジャイロ２１の出力である角速度信号
はＨＰＦ２を通して積分回路２３に加えられ、積分され
る。この積分回路の出力は制御回路２４に加えられ、該
制御回路２４はＨＰＦ２の特性を制御する。また、前記
制御回路２４は他方ではＬＰＦ４の特性も制御する。

【００３６】前記積分回路２３の出力とＬＰＦ４の出力
は加算回路５により混合され、その出力信号は１２のＶ
ＡＰドライバに加えられ、これにより１１のＶＡＰが駆
動する。

【００３７】前記ＨＰＦ２及びＬＰＦ４の各々のカット
オフ周波数は、撮影者のパンニング等のカメラワークに
応じて、制御回路２４により、ＨＰＦ２のカットオフ周
波数は上昇させられ、又ＬＰＦ４のカットオフ周波数は
下降させられて、大きな変化に対して制限が加えられ
る。

【００３８】尚、パンニングを検出する手段について
は、本実施例では詳細には述べないが、角速度信号の振
幅を直接評価する方法、角速度信号の積分値の振幅（即
ち角変位量）を評価する方法等が用いられる。

【００３９】以上の各実施例によれば、手振れの主な成
分である高い周波数成分は振動ジャイロ等のセンサで検
出するため、高域の周波数成分まで良好な手振れ補正効
果が得られ、一方被写体自身の不規則な動きは画素信号
から得られる像移動情報に基づく補正信号によって良好
に補正される。

【００４０】さらに、パンニング等の撮影者によるカメ
ラワークによって生じる画面内の像の大きな揺れに対し
ては、ＨＰＦやＬＰＦの特性を内部の制御回路が適切に
調節し補正手段の補正範囲を有効に且つ飽和することな
く制限駆動して、振れ補正と被写体追尾の両方の機能の
能力を十分に発揮するようになる。

【００４１】更に、本実施例では補正手段にＶＡＰを用
いているため、特に撮影光学系に長焦点距離のものを使
用した場合、電子補正方式と比較して補正領域を非常に
大きく取れるので、十分な補正効果が得られる。

【００４２】 （発明と実施例の対応） 本実施例にお
いて、挙動検出手段１が本発明の挙動検出手段に相当
し、像移動検出手段３が本発明の像移動検出手段に相当
する。

【００４３】 また、加算回路５が本発明の信号生成手
段に相当する。

【００４４】また、不図示の操作部材や制御回路７，２
４が本発明の可変手段に相当し、ＨＰＦ２が本発明の高
域通過フィルタに相当し、ＬＰＦ４が低域通過フィルタ
に相当する。

【００４５】以上が実施例の各構成と本発明の各構成の
対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限
定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施
例がもつ機能が達成できる構成であればどのようなもの
であってもよいことは言うまでもない。

【００４６】（変形例）本発明は、像振れ検出手段、挙
動検出手段として、振動ジャイロを用いたが、角加速度
センサ、加速度センサ、速度センサ、角変位センサ、変
位センサ、更には上記の様に地磁気や静止衛生を利用し
た方位センサ等であっても良い。

【００４７】また、本発明における補正手段は、光学的
補正手段であっても、電子的補正方式であっても構わな
いが、現時点での技術では補正画角の広さといった点で
光学補正方式のＶＡＰを用いることが望ましい。また、
光学的補正手段としては、ＶＡＰ以外に、光軸に垂直な
面内で光学部材を動かすシフト光学系等の光束変更手段
や、光軸に垂直な面内で撮影面を動かすものであっても
良い。

【００４８】さらに、本発明は、一眼レフカメラ，レン
ズシャッタカメラ，ビデオカメラ等の撮影装置に適用し
た場合を述べているが、その他の光学機器や他の装置、
更には構成ユニットとしても適用することができるもの
である。

【００４９】更に、本発明は、以上の各実施例、又はそ
れらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】 以上説明したように、請求項１又は１
０記載の本発明によれば、高域から低域までの広範囲に
渡って、かつ、像が不規則な位置変化をしていても、良
好に像振れ補正を行うことができる像安定化装置又は撮
影装置を提供できるものである。

【００５１】

【００５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る撮影装置の要部構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の各回路を具備した撮影装置の構成を示す
ブロック図である。

【図３】図１の像移動検出回路の具体的な構成を示すブ
ロック図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る撮影装置の要部構
成を示すブロック図である。

【図５】図４の動作説明を助けるための図である。

【図６】図４の各回路を具備した撮影装置の構成を示す
ブロック図である。

【図７】従来の撮影装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図８】従来の撮影装置の他の例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 挙動検出手段 ２ ＨＰＦ ３ 像移動検出手段 ４ ＬＰＦ ５ 加算回路 ６ 補正手段 ７，２４ 制御回路 ８ 不図示の操作部材を操作する撮影者の手 １４ ＣＣＤ ２１ 振動ジャイロ

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置の挙動を検出する挙動検出手段と、
   該挙動検出手段の出力を受けてその高域周波数成分を選
   択的に出力する高域通過フィルタと、撮影によって得ら
   れる像信号から画面中の像の移動を検出しその像の移動
   情報を出力する像移動検出手段と、該像移動検出手段の
   出力を受けてその低域周波数成分を選択的に出力する低
   域通過フィルタと、前記高域通過フィルタと低域通過フ
   ィルタの出力を合成して像振れ信号を生成する信号生成
   手段と、該信号生成手段による信号の合成の仕方を変化
   させる可変手段と、前記信号生成手段の出力に応じて作
   動して像を安定させる補正手段とを備えた像安定化装
   置。
2. 【請求項２】 前記像移動検出手段は、像情報を記憶す
   る情報記憶手段を有し、該情報記憶手段に記憶された情
   報を参照値として、撮影によって得られた像信号を評価
   し、その評価値に基づいて前記移動情報を出力する手段
   であることを特徴とする請求項１記載の像安定化装置。
3. 【請求項３】 前記可変手段は、前記高域通過フィルタ
   のカットオフ周波数と前記低域通過フィルタのカットオ
   フ周波数を連動して変化させる手段であることを特徴と
   する請求項１又は２記載の像安定化装置。
4. 【請求項４】 前記可変手段は、前記の連動動作におい
   て、前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を上昇さ
   せると同時に、前記低域通過フィルタのカットオフ周波
   数を下降させる手段であることを特徴とする請求項３記
   載の像安定化装置。
5. 【請求項５】 前記可変手段は、前記高域通過フィルタ
   の出力振幅に基づいてカットオフ周波数を変化させる手
   段であることを特徴とする請求項３記載の像安定化装
   置。
6. 【請求項６】 前記可変手段は、外部操作によってカッ
   トオフ周波数を変化させる手段であることを特徴とする
   請求項３記載の像安定化装置。
7. 【請求項７】 前記挙動検出手段は、コリオリ力を検出
   する角速度センサを具備することを特徴とする請求項１
   記載の像安定化装置。
8. 【請求項８】 前記補正手段は、光学的補正手段である
   ことを特徴とする請求項１記載の像安定化装置。
9. 【請求項９】 前記光学的補正手段は、可変頂角プリズ
   ムであることを特徴とする請求項８記載の像安定化装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の像安定化装置を具備し
    たことを特徴とする撮影装置。