JP3614617B2 - Image motion correction device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の手振れ補正等に用いる画像動き補正装置に係り、特にはその性能改善の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、民生用ビデオカメラ(以下、ビデオム−ビ−と称す)の小型化、軽量化、光学ズ−ムの高倍率化が進み、その使い勝手が格段に向上した結果、一般消費者にとってビデオム−ビ−はごく普通の家電製品の一つとなっている。
【0003】
しかし、その反面、小型化、軽量化、光学ズ−ムの高倍率化、および撮影に習熟していない消費者へのビデオム−ビ−の普及は、撮影時の手振れによる画面の不安定化という問題も発生させている。この問題を解決するため、現在では、画像動き補正装置を搭載したビデオム−ビ−が開発され、商品化されている。
【0004】
従来の画像動き補正装置としては、たとえば、次の(1)〜(3)の各技術が提案されいている。
【0005】
(1) 撮像光学系および固体撮像素子を備えた撮像ユニットをジンバル機構によって支持し、これを角速度センサから得られる撮像装置自体の動き情報に基づき駆動制御することで画像の動きを補正する方式がある(たとえば、”ビデオカメラの画振れ防止技術の開発”テレビジョン学会技術報告Vol.11,No.28,pp19〜24(1987)参照)。
【0006】
具体的には、上記の撮像ユニットの重心点においてジンバル機構によって回動自在に支持し、角速度センサから得られる撮像装置のピッチング、ヨ−イング2方向の動き情報に基づき、コイルとマグネットにより構成されたアクチエ−タによって撮像ユニットの姿勢制御を行うことで、撮影画像を安定化させるものである。
【0007】
(2) 撮像光学系の前部に可変頂角プリズムを設け、これを同じく角速度センサからの情報により駆動制御することで画像の動きを補正する方式がある(たとえば、”光学式手振れ補正システム”テレビジョン学会技術報告Vol.17,No.5,pp15〜20(1993)参照)。
【0008】
具体的には、2枚のガラス板を特殊なフィルムで作られた蛇腹のようなもので接続し、中を高屈折率の液体で満たした可変頂角プリズムを固体撮像素子の前段に設け、角速度センサから得られるピッチング、ヨ−イング2方向の撮像装置の動きの情報に基づき、この可変頂角プリズムの2枚のガラス板を水平・垂直方向に各々傾けることにより、入射光の光軸を曲げ、撮影画像の動きを安定化させるものである。
【0009】
(3) 固体撮像素子上の画像に対し、その一部分のみを出力画像として読み出すための枠を設け、固体撮像素子の駆動タイミングを変えることにより、この枠を移動させて画像の動きを補正する方式がある。
【0010】
具体的には、放送方式に合致した標準の固体撮像素子よりも画素数の多い固体撮像素子を用い、角速度センサから得られるピッチング、ヨ−イング2方向の撮像装置の動きの情報を撮影レンズの焦点距離に基づいて固体撮像素子上の画像の移動量に換算し、この換算結果によって固体撮像素子の駆動タイミングを制御し、撮影画像の動きに応じて固体撮像素子からの画像の読み出し位置(枠)を変更することで、撮影画像の動きを安定化させるものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の(1)〜(3)の各画像動き補正装置では、次の問題がある。
【0012】
つまり、動きの検出に角速度センサ等の外部センサを用いた場合、特にその通電開始時や電源リセット時に角速度センサの出力が安定するまでに、ある程度の時間がかかり(具体的には、ドリフトのようなゆっくりとした出力の変動が生じる場合が多い)、そのため、通電開始時や電源リセット時直後は、正確な動きの検出が困難である。このため、適切な動き補正動作を実行できず、却って不正確な動きの情報から誤動作を行い撮影画像を見苦しくしてしまうおそれがある。
【0013】
また、撮像光学系の焦点距離が長いほど、上記動き補正の誤動作による影響は撮影画面により大きく反映されるため、焦点距離の長い撮像光学系をもつ撮像装置ほど、角速度センサの出力の不安定さの問題が大きいといえる。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像動き補正装置は、撮像装置自体の動きを検出する動き検出手段と、撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を制御するための制御信号を発生する制御信号発生手段とを有する。
【0015】
これにより、撮像装置の通電開始直後もしくは電源リセット直後からの所定期間内とその他の動作期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することで動き補正性能を制限し、上記誤動作により撮影画像を見苦しくしてしまうことがない。
【0016】
また、本発明の画像動き補正装置は、撮像装置自体の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を制御するための信号を発生する制御信号発生手段とを有する。
【0017】
これにより、撮像装置の通電開始直後もしくは電源リセット直後からの所定期間内とその他の動作期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を、前記焦点距離検出手段により検出した前記撮像光学系の焦点距離に応じて変更することで、特に撮像光学系の焦点距離が長い場合には、更に動き補正性能を制限し、上記誤動作により撮影画像を見苦しくすることがない。
【0026】
【発明の実施の形態】
請求項記載の発明は、撮像装置自体の動きの角速度を検出する角速度検出手段と、撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記角速度検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を制御するための制御信号を発生する制御信号発生手段と、を有し、前記制御信号発生手段は、その内部で発生する前記動き補正手段を制御するための前記制御信号の信号幅を制限するクリップ手段を備え、前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内での前記信号幅を、その他の期間内での前記信号幅に比べて小さく制限することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更するとしたものである。
【0027】
これにより、前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内は、前記動き補正手段による動き補正性能を制限し、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減するという作用を有する。
【0028】
請求項記載の発明は、撮像装置自体の動きの角速度を検出する角速度検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記角速度検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を制御するための信号を発生する制御信号発生手段と、を有し、前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内と、その他の期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を、前記焦点距離検出手段により検出した前記撮像光学系の焦点距離に応じて変更するとしたものである。
【0029】
これにより、角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内は正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減するという作用を有する。
【0030】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0031】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における画像動き補正装置のブロック図を示すものである。
【0032】
同図において、光学的振れ補正系1は、撮像装置の揺れにより生じる画像の動きを光学的に補正するための手段であって、ここでは一例として、可変頂角プリズム(以下、VAPと略記する)1が適用される。
【0033】
光学的振れ補正系駆動制御手段2は、後述の角速度センサ10の検出出力に基づいてVAP1を駆動および制御するための手段であり、具体的には後述する撮像光学系4の光軸に直交する平面内で互いに直交する2軸を回転軸としてVAP1の平行平面板を回転駆動する。
【0034】
角度検出手段3は、VAP1の平行平面板の実際の回転角を検出して、その検出信号を出力するもので、光学的振れ補正系駆動制御手段2と共にVAP1を駆動制御するための帰還制御ル−プを形成している。
【0035】
撮像光学系4は、光学的ズ−ム動作、合焦動作が可能なレンズ系からなり、また、撮像光学系駆動制御手段5は、撮像光学系4を駆動制御して光学的ズ−ム動作や合焦動作を行わせるものである。
【0036】
固体撮像素子6は、VAP1および撮像光学系4を介して入射する映像を電気信号に変換するものであり、固体撮像素子駆動制御手段16によって駆動および制御される。
【0037】
アナログ信号処理手段7は、固体撮像素子6により得られた画像信号に対して、ガンマ処理等のアナログ信号処理を施すものである。また、A/D変換手段8は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものであって、このA/D変換手段8によってデジタル信号に変換された画像信号は、ノイズ除去、輪郭強調等のデジタル信号処理が次段のデジタル信号処理手段9により施される。
【0038】
角速度センサ10は、撮像装置自体の動きの角速度を検出するものであり、撮像装置が静止している状態での出力を基準にして、撮像装置の動きの方向によって正負両方向の信号をそれぞれ出力する。この角速度センサ10は、本来、ヨ−イング、ピッチングの2方向の動きを検出するため2個必要となるが、図1には1方向分のみ図示す。
【0039】
フィルタ11は、角速度センサ10の出力に含まれる不要帯域成分、例えばセンサの共振周波数成分などを除去するためのものである。アンプ12は、角速度センサ10の出力の信号レベルの調整を行うものであり、A/D変換手段13は角速度センサ10の出力をデジタル信号に変換するものである。
【0040】
マイクロコンピュ−タ(以下、マイコンと略記する)14は、A/D変換手段13を介して取り込んだ角速度センサ10の出力、つまり撮像装置の動きの角速度に対し、フィルタリング、積分処理、ゲイン調整、クリップ処理等を施し、動き補正に必要なVAP1の駆動制御量(以下、これを制御信号と称する)を求め、これをD/A変換手段15を介して光学的振れ補正系駆動制御手段2に送るようになっている。そして、光学的振れ補正系駆動制御手段2は、マイコン14からの制御信号に基づいてVAP1を駆動することで、画像の動きを補正する。
【0041】
次に、以上のように構成されたこの実施の形態1の画像動き補正装置の動作について、マイコン14に格納された処理プログラムに従って説明する。なお、角速度センサ10による角速度検出やVAP1の駆動制御などの一連の動作は、現実には水平、垂直両方向に対してそれぞれ行われるが、水平、垂直両方向ともその制御内容は同一であるため、ここでは説明を簡略化するために、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分のみについて説明する。
【0042】
図2は、マイコン14に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【0043】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、角速度センサ10に電源が投入されてからの時間を計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ101)。
【0044】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を判別し(ステップ102)、撮影者が動き補正の実行を指示するために同SWをONにして角速度センサ10の電源が投入されたときには、次のステップ104に進み、同SWがOFFならばこの状態で待機する。
【0045】
ステップ104においては、角速度センサ10の電源投入後の時間を計測するため、1処理サイクル毎にカウンタをインクリメントして保持する。
【0046】
次に、カウンタのカウント値に応じて、マイコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高域通過フィルタ(以下、HPFと称する)を用いて帯域制限を行うためのカットオフ周波数を決定する(ステップ105)。
【0047】
このカットオフ周波数の決定の仕方としては、たとえば、マイコン14内部にカウント値からカットオフ周波数を計算する関数、もしくはカウント値とカットオフ周波数の関係を規定するテ−ブルを設けておき、この関数またはテ−ブルを用いてカウント値に対応したカットオフ周波数を決定する。このようにカットオフ周波数をカウント値に応じて変更する理由についは、後で詳述する。
【0048】
続いて、マイコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対し、HPFによって帯域制限を行う(ステップ106)。すなわち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z−1)/(1−a・Z−1)のフィルタ特性を有しており、この係数aを変更することで、フィルタの通過帯域(カットオフ周波数)が変更される。
【0049】
続いて、HPFを通過した角速度センサ10からの信号を積分処理して、角速度から角度を求める(ステップ107)。そして、この角度の信号のゲインの調整を行った後(ステップ108)、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補正系1の補正範囲を超える補正量を指示することがないようにクリップ処理を施し(ステップ109)、D/A変換手段15に出力される。
【0050】
図3は、図2のステップ105におけるカットオフ周波数の決定方法の一例である。
【0051】
同図に示した例では、角速度センサ10の電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づいて予め決定しておいた時刻tまでは、HPFのカットオフ周波数をfconに設定し、時刻t以降はfc(<fcon)に設定する。つまり、電源投入直後から一定時間(ここでは0〜tの期間)内だけHPFのカットオフ周波数をfcon(>fc)と一時的高く設定する。これにより、電源投入直後に角速度センサ10の出力に生じるドリフトのような低周波の変動が生じても、その影響を除去することができ、電源投入直後において、正確な動きの検出が困難であるために生じる誤動作を低減することができる。
【0052】
なお、ステップ106でHPFのカットオフ周波数fconを高く設定した場合、撮像装置が低周波で動いた場合の動き補正性能が劣化することになるため、tは極力短期間に設定することが望ましい。このようにすれば、HPFのカットオフ周波数を一時的に高く設定したことによる補正性能の劣化を使用者が意識することがないので、実使用上は特に問題が生じない。
【0053】
図4は、図2のステップ105におけるカットオフ周波数の決定方法の他の一例である。
【0054】
図3に示したカットオフ周波数の決定方法では、カットオフ周波数がfconとfcの2段階しか切り換えられないために、切り換え時に動き補正の性能が急激に変化して違和感が生じるおそれがある。
【0055】
そこで、図4では、fconからfcになるまでを連続的に変化させるようにしている。このようにすれば、カットオフ周波数の切り替えが徐々に行われるため、切り替え時の違和感が大幅に緩和される。
【0056】
なお、図4では、カットオフ周波数を直線的に変化するようにしているが、これに限るものではなく、例えば図5に示すように、非線型に変化するようにし もよい。また、図4および図5では、時刻t以降からカットオフ周波数の低下が開始するようにしているが、t=0、つまり、角速度センサ10への電源投入直後からカットオフ周波数が次第に低下するようにしてもよい。
【0057】
また、図4および図5のように、カットオフ周波数が連続的に変化する例の他に、多段階でカットオフ周波数が変化するようにしてもよいのは勿論である。
【0058】
以上のように、この実施の形態1では、マイコン14は、角速度センサ10の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタを有し、角速度センサ10への通電開始直後の所定期間内、もしくは電源リセット直後の所定期間内で高域通過フィルタのカットオフ周波数を、その他の期間内に比べ一時的に高く設定することで、光学的振れ補正系1による動き補正性能が制限される。このため、従来、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じていた誤動作を低減することが可能となる。
【0059】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2にける画像動き補正装置は、その基本的な構成については実施の形態1の場合と同じであり、マイコン14内での処理プログラムの内容のみが異なる。
【0060】
よって、この実施の形態2の画像動き補正装置の構成についての説明は省略し、同装置の動作について、以下、マイコン14に格納された処理プログラムに従って説明する。なお、この実施の形態2においても、角速度センサ10により角速度検出やVAP1の駆動制御などの一連の動作は、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分のみについて説明する。
【0061】
図6は、マイコン14に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【0062】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、角速度センサに電源が投入されてからの時間を計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ201)。
【0063】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を判別し(ステップ202)、撮影者が動き補正の実行を指示するために同SWをONにして角速度センサ10の電源が投入されたときには、次のステップ204に進み、同SWがOFFならばこの状態で待機する。
【0064】
ステップ204においては、マイコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高域通過フィルタ(HPF)を用いて帯域制限を行う。すなわち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z−1)/(1−b・Z−1)のフィルタ特性を有しており、角速度センサ10の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の変動による影響を除去する。
【0065】
次のステップ205においては、角速度センサ10の電源投入後の時間を計測するため、1処理サイクル毎にカウンタをインクリメントして保持する。
【0066】
次に、マイコン14は、取り込んだ角速度センサ10からの信号(角速度情報)から角度を求めるための積分処理(積分フィルタ)の周波数特性を規定する係数K(但し、0<K<1)を決定する(ステップ206)。
【0067】
この係数Kの決定の仕方としては、たとえば、マイコン14内部にカウント値から係数Kを計算する関数、もしくはカウント値と係数Kの関係を規定するテ−ブルを予め設けておき、この関数またはテ−ブルを用いてカウント値に対応した係数Kを決定する。このように係数Kをカウント値に応じて変更する理由についは、後で詳述する。
【0068】
続いて、マイコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対し、積分処理を行い角速度から角度を求める(ステップ207)。すなわち、この場合の積分フィルタは、例えば伝達関数が、1/(1−K・Z−1)のフィルタ特性を有している。
【0069】
なお、この係数Kは、前段のステップ206で決定されたものであって、この係数Kが小さいほど、積分処理(積分フィルタ)の低域成分に対するゲインは小さくなる。このことは、例えばK=0.9の場合は、直流成分に対するフィルタゲインは1/0.1=10であるが、K=0.8の場合は、直流成分に対するフィルタゲインは1/0.2=5となることからも明らかである。
【0070】
こうして、ステップ207による積分結果により得られた角度の信号のゲインの調整を行った後(ステップ208)、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補正系1の補正範囲を超える補正量を指示することがないようにクリップ処理を施し(ステップ209)、D/A変換手段15に出力される。
【0071】
図7は、図6のステップ206における係数Kの決定方法の一例である。
【0072】
同図に示した例では、角速度センサ10の電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づいて予め決定しておいた時刻tまでは積分処理の係数KをKonに設定し、時刻t以降はKs(>Kon)に設定する。つまり、電源投入直後からの一定時間(ここでは、0〜tの期間)内だけ係数KをKon(<Ks)と一時的に小さく設定する。
【0073】
上述のように、係数Kが小さいほど、積分処理(積分フィルタ)の低域成分に対するゲインは小さくなるため、電源投入直後、角速度センサ出力に生じるドリフトのような低周波の変動が生じても、その影響を受けにくくすることができ、電源投入直後において、正確な動きの検出が困難であるために生じる誤動作を低減することができる。
【0074】
なお、ステップ206で係数Kを小さく設定した場合、撮像装置が低周波で動いた場合の動き補正性能が劣化することになるため、tは極力短期間に設定することが望ましい。このようにすれば、積分処理(積分フィルタ)の低域ゲインを低く設定したことによる補正性能の劣化を使用者が意識することがないので、実使用上は特に問題が生じない。
【0075】
なお、図7に示した係数Kの決定方法では、係数KがKonとKsの2段階しか切り換えられないために、切り換え時に動き補正性能が急激に変化して違和感が生じるおそれがある。この問題を解消するためには、実施の形態1と同様に、係数Kを連続的に変える方法や、多段階で変える方法を採用することができる。
【0076】
以上のように、この実施の形態2では、マイコン14は、角速度センサ10の出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手段を有し、角速度センサ10への通電開始直後の所定期間内、もしくは電源リセット直後の所定期間内での積分手段の低域のゲインを、その他の期間内に比べ一時的に低く設定することで、光学的振れ補正系1による動き補正性能が制限される。このため、従来、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じていた誤動作を低減することが可能となる。
【0077】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3にける画像動き補正装置は、その基本的な構成については実施の形態1の場合と同じであり、マイコン14内での処理プログラムの内容のみが異なる。
【0078】
よって、この実施の形態3の画像動き補正装置の構成についての説明は省略し、同装置の動作について、以下、マイコン14に格納された処理プログラムに従って説明する。なお、この実施の形態3においても、角速度センサ10により角速度検出やVAP1の駆動制御などの一連の動作は、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分のみについて説明する。
【0079】
図8は、マイコン14に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【0080】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、角速度センサ10に電源が投入されてからの時間を計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ301)。
【0081】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を判別し(ステップ302)、撮影者が動き補正の実行を指示するために同SWをONして角速度センサ10の電源が投入されているときには、次のステップ304に進み、同SWがOFFならばこの状態で待機する。
【0082】
ステップ304においては、マイコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高域通過フィルタ(HPF)を用いて帯域制限を行う。すなわち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z−1)/(1−b・Z−1)のフィルタ特性を有しており、角速度センサ10の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の変動による影響を除去する。
【0083】
次のステップ305においては、積分処理により、角速度センサ10で検出した撮像装置の動きの角速度を角度に変換する。
【0084】
ステップ306においては、角速度センサの電源投入後の時間を計測するため、1処理サイクル毎にカウンタをインクリメントし保持する。
【0085】
次に、マイコン14は、ステップ305により求められた撮像装置の動きの角度情報に対するゲイン調整を行うためのゲインGを決定する(ステップ307)。このゲインGの決定の仕方としては、マイコン14内部にカウント値からゲインGを計算する関数、もしくはカウンタ値とゲインGの関係を規定するテ−ブルを予め設けておき、この関数またはテ−ブルを用いてカウント値に対応したゲインGを決定する。このように、ゲインGをカウント値に応じて変更する理由については、後で詳述する。
【0086】
続いて、ステップ307において決定されたゲインGをステップ305の出力(角度情報)に乗算する(ステップ308)。
【0087】
こうして、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補正系1の補正範囲を超える補正量を指示することがないようにクリップ処理を施し(ステップ309)、D/A変換手段15に出力される。
【0088】
図9は、図8に示したステップ307におけるゲインGの決定方法の一例である。
【0089】
同図に示した例では、角速度センサ10の電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づいて予め決定しておいた時刻tまではゲインGをGonに設定し、時刻t以降はGs(>Gon)に設定する。つまり、電源投入直後からの一定時間(ここでは、0〜tの期間)内だけゲインGをGon(<Gs)というように、一時的に小さく設定する。こうして、ゲインGが小さく設定されると、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号自体も小さくなるため、電源投入直後、角速度センサ10出力に生じるドリフトのような低周波の変動が生じても、その影響を受けにくくすることができる。これにより、電源投入直後において、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減することができる。
【0090】
なお、ステップ307でゲインGを小さく設定した場合、撮像装置の動き補正性能が全ての周波数帯域において劣化することとなるため、tは極力短期間に設定することが望ましい。このようにすれば、制御信号のゲインGを低く設定したことによる補正性能劣化を使用者が意識することがないので、実使用上は特に問題が生じない。
【0091】
なお、図9に示したゲインGの決定方法では、ゲインGがGonとGsの2段階しか切り換えられないために、切り換え時に動き補正性能が急激に変化し違和感が生じるおそれがある。この問題を解消するためには、実施の形態1と同様に、ゲインGを連続的に変える方法や、多段階で変える方法を採用することができる。
【0092】
以上のように、この実施の形態3では、マイコン14は、光学的振れ補正系1を制御するための制御信号のゲインを調整するゲイン調整手段を有し、角速度センサ10への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内でこのゲインを、その他の期間内に比べ一時的に低く設定することで、光学的振れ補正系1による動き補正性能が制限される。このため、従来、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じていた誤動作を低減することが可能となる。
【0093】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4における画像動き補正装置は、その基本的な構成については実施の形態1の場合と同じであり、マイコン14内での処理内容のみが異なる。
【0094】
よって、この実施の形態4の画像動き補正装置の構成についての説明は省略し、同装置の動作について、以下、マイコン14に格納された処理プログラムに従って説明する。なお、この実施の形態4においても、角速度センサ10により角速度検出やVAP1の駆動制御などの一連の動作は、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分のみについて説明する。
【0095】
図10は、マイコン14に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【0096】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、角速度センサ10に電源が投入されてからの時間を計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ401)。
【0097】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を判別し(ステップ402)、撮影者が動き補正の実行を指示するために同SWをONにして角速度センサの電源が投入されたときには、次のステップ402に進み、同SWがOFFならばこの状態で待機する。
【0098】
ステップ404においては、マイコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高域通過フィルタ(HPF)を用いて帯域制限を行う。すなわち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z−1)/(1−b・Z−1)のフィルタ特性を有しており、角速度センサ10の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の変動による影響を除去する。
【0099】
次に、積分処理により、角速度センサ10で検出した撮像装置の動きの角速度を角度に変換し(ステップ405)、続いて、ステップ405の出力に対してゲインの調整を行う(ステップ406)。
【0100】
次のステップ407においては、角速度センサ10の電源投入後の時間を計測するため、1処理サイクル毎にカウンタをインクリメントして保持する。
【0101】
続いて、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補正系1の補正範囲を超える補正量を指示することがないようにクリップ処理を行うためのクリップ値Cを決定する(ステップ408)。
【0102】
このクリップ値Cの決定の仕方としては、たとえば、マイコン14内部にカウント値からクリップ値Cを計算する関数、もしくはカウント値とクリップ値Cの関係を規定するテ−ブルを設けておき、この関数またはテ−ブルを用いてカウント値に対応したクリップ値Cを決定する。
【0103】
そして、ステップ409では、上記のステップ408で決定されたクリップ値Cに基づいて制御信号に対してクリップ処理を施し、D/A変換手段15に出力する。
【0104】
図11は、図10のステップ408におけるクリップ値Cの決定方法の一例である。
【0105】
同図に示した例では、角速度センサ10の電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づいて予め決定しておいた時刻tまではクリップ値CをConに設定し、時刻t以降はCs(>Con)に設定する。つまり、電源投入直後からの一定時間(ここでは、0〜tの期間)内だけクリップ値CをCon(<Cs)と小さく設定する。これにより、電源投入直後、角速度センサ10出力に生じるドリフトのような低周波の変動が生じても、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号の信号幅が小さく制限される。このため、電源投入直後において、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減することができる。
【0106】
なお、ステップ408でクリップ値Cを小さく設定した場合、動き補正の補正範囲が狭くなって動き補正性能が劣化することとなるため、tは極力短期間に設定することが望ましい。このようにすれば、制御信号のクリップ値を小さく設定したことによる補正性能劣化を使用者が意識することがないので、実使用上は特に問題が生じない。
【0107】
なお、図11では、センタ値(ゼロ)を中心に片方向のクリップ値の決定方法のみを図示したが、反対方向のクリップ値は図示したクリップ値の符号を反転して−Con,−Csとして用いればよい。
【0108】
なお、図11に示したクリップ値Cの決定方法では、クリップ値CがConとCsの2段階しか切り換えられないために、切り換え時に動き補正性能が急激に変化し違和感が生じるおそれがある。この問題を解消するためには、実施の形態1と同様に、クリップ値Cを連続的に変える方法や、多段階で変える方法を採用することができる。
【0109】
以上のように、この実施の形態4では、マイコン14は、光学的振れ補正系1を制御するための制御信号の最大値、最小値を制限、つまり制御信号幅を制限するクリップ手段を有し、角速度センサ10への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内でこの制御信号幅を、その他の期間内に比べ一時的に小さく設定することで、光学的振れ補正系1による動き補正性能が制限される。このため、従来、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じていた誤動作を低減することが可能となる。
【0110】
(実施の形態5)
図12は、本発明の実施の形態5における画像動き補正装置のブロック図を示すものでり、図1に示した実施の形態1と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【0111】
この実施の形態5の特徴は、撮像光学系駆動制御手段5が撮像光学系4を駆動制御し光学的ズ−ム動作、合焦動作を行わせ、かつ、撮像光学系4の焦点距離をA/D変換手段22を経て、マイクロコンピュ−タ14に送る一方、マイクロコンピュ−タ(以下、マイコンと称する)23は、A/D変換手段13を介して取り込んだ角速度センサ10の出力とA/D変換手段22を介して取り込んだ撮像光学系4の焦点距離の情報に基づいて、動き補正に必要なVAP1の駆動制御量(以下、これを制御信号と称す)を求るように構成されていることである。
【0112】
その他の構成は、図1に示した実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【0113】
次に、以上のように構成されたこの実施の形態5の画像動き補正装置の動作について、マイコン14に格納された処理プログラムに従って説明する。なお、角速度センサ10による角速度検出やVAP1の駆動制御などの一連の動作は、現実には水平、垂直両方向に対してそれぞれ行われるが、水平、垂直両方向ともその制御内容は同一であるため、ここでは説明を簡略化するために、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分のみについて説明する。
【0114】
図13は、マイコン14に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【0115】
図13におけるステップ501〜505、およびステップ509〜511は、図2に示した実施の形態1のステップ101〜105、およびステップ107〜109にそれぞれ対応して、同様の処理を行うため、ここでは説明は省略する。マイコン14は、ステップ506において、A/D変換手段22を介して取り込まれる撮像光学系4の焦点距離の情報に基づいて、この焦点距離に対応した数値D(≧1)を決定する。
【0116】
この焦点距離に対応した数値Dの決定の仕方としては、たとえば、マイコン14内部に、焦点距離から数値Dを計算する関数、もしくは焦点距離と数Dの関係を規定するテ−ブルを設けておき、この関数またはテ−ブルを用いて焦点距離に対応した数値Dを決定する。ただし、この場合、ステップ505で求められたHPFのカットオフ周波数が、角速度センサ手段10の出力が安定した状態である通常の補正動作時のカットオフ周波数に設定されている場合には、D=1とする。このように、焦点距離に応じて数値Dを変更する理由については、後で詳述する。
【0117】
ステップ506で得られた数値Dと、ステップ505で得られたHPFのカットオフ周波数との乗算を行って、最終的にHPFのカットオフ周波数を決定する(ステップ507)。
【0118】
図14は、図13のステップ506における数値Dの決定方法の一例である。
【0119】
同図に示した例では、撮像光学系4の焦点距離に応じてDの値を決定し、例えば撮像光学系4の焦点距離がとり得る最小値であればD=1に設定し、焦点距離が長くなるほど数値Dが大きくないるように設定する。
【0120】
このように、焦点距離に応じて数値Dを変更するのは、次の理由による。
【0121】
電源投入直後、角速度センサ10の出力にドリフトのような比較的ゆっくりとした出力の変動が生じる場合、特に、撮像光学系4が望遠側に設定されていればいるほど、この角速度センサ10の出力に基づく画像の動きは大きくなる。
【0122】
そこで、この実施の形態5では、焦点距離に応じてD(≧1)を求め、ステップ505で求めたHPFのカットオフ周波数にDを乗算し、焦点距離が長い場合には、HPFのカットオフ周波数を高く設定することで、電源投入直後、角速度センサ10の出力に生じるドリフトのような低周波の変動による影響をより一層低減することができる。
【0123】
なお、図14では、数値Dが焦点距離に応じて直線的に変化するようにしているが、これに限るものではなく、たとえば、図15に示すように、非線形に変化するようにしてもよい。また、図14、図15のように連続的に数値Dが変化する例の他に、多段階で数値Dが変化するようにしてもよい。
【0124】
以上のように、この実施の形態5では、マイコン14は、角速度センサ10の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタを有し、角速度センサ10への通電開始直後の所定期間もしくは電源リセット直後の所定期間内でこの高域通過フィルタのカットオフ周波数を、その他の期間内に比べ一時的に高く設定し、かつ、その場合のカットオフ周波数を焦点距離に応じて変化するようにしたことで、光学的振れ補正系1による動き補正性能が制限され、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減することが可能となる。
【0125】
なお、この実施の形態5において説明した、ステップ506およびステップ507の処理を、実施の形態2〜4の処理に組み込むようにすることも可能である。
【0126】
その場合、一例として図16および図17に示すような方法で、ステップ506により数値D(≦1)を決定し(但し、通常の補正動作時はD=1を出力する)、例えば実施の形態2ならば係数Kと数値Dを、実施の形態3ならばゲインGと数値Dを、実施の形態4ならばクリップ値Cと数値Dを、各々乗算することで、本実施の形態5と同様に補正性能を制限することができ、各々、実施の形態2〜4に示した効果以上の効果を実現することができる。
【0127】
なお、図16、図17に示した以外にも、例えば焦点距離を最小値と最大値との間でリニアに数値Dを決定する方法や、多段階で数値Dを決定することもできる。
【0128】
また、上記の各実施の形態1〜5において、光学的振れ補正系1は、可変頂角プリズムとして説明を行ったが、これに限るものではなく、撮像光学系4に対し相対的に駆動されることにより光軸補正を実現する手段、例えば複数のレンズからなりそのレンズの一部または全てを光軸に直行する方向にシフトさせることで光軸を移動させる手段(例えば、特願昭63−201622号公報参照)であれば、光学的振れ補正系1として使用することができる。
【0129】
また、上記の各実施の形態1〜5において、光学的振れ補正系1として、撮像光学系4および固体撮像素子6等を撮像装置の筐体に対して回動自在に支持および駆動することで動きを補正する構成(例えば、”ビデオカメラの画振れ防止技術の開発”テレビジョン学会技術報告Vol.11,No.28,pp19〜24(1987)参照)も考えられる。
【0130】
また、上記の各実施の形態1〜5において、画像の動きを補正する手段として光学的に振れを補正するものを例にとって説明したが、これに限るものではなく、例えば固体撮像素子の駆動制御や、画像メモリの駆動制御により動きを補正する方式でも、動きの検出に角速度センサ等の外部センサを用いる場合は、本発明の効果を実現することができる。
【0131】
また、上記の各実施の形態1〜5において、マイクロコンピュータによるプログラム処理による例を示したが、これに限るものではなく、マイクロコンピュータによるプログラム処理を電子回路等のハードウエアにより実現することが可能であることは言うまでもない。
【0132】
また、上記の各実施の形態1〜5においては、撮像装置の固体撮像素子数に関しては特に言及しなかったが、単板式撮像装置、2板式撮像装置、3板式撮像装置のいずれの撮像装置においても、本発明が有効であることは明かである。また、固体撮像素子ではなく撮像管を用いた撮像装置においても同様に本発明が有効であることは明かである。
【0133】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【0134】
(1) 本発明では、動き検出手段への通電開始直後もしくは電源リセット直後からの所定期間内と、その他の期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することで動き補正性能を制限するようにしたので、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減することができる。
【0135】
(2) また、本発明では、動き検出手段への通電開始直後もしくは電源リセット直後からの所定期間内と、その他の期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を、前記焦点距離検出手段により検出した前記撮像光学系の焦点距離に応じて変更するようにしたので、特に、撮像光学系の焦点距離が長い場合には、更に動き補正性能が制限されるため、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作をさらに一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像動き補正装置を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1に係るマイコン14による処理内容を説明するためのフローチャート
【図3】本発明の実施の形態1に係るカットオフ周波数決定方法の一例を示すグラフ
【図4】本発明の実施の形態1に係るカットオフ周波数決定方法の一例を示すグラフ
【図5】本発明の実施の形態1に係るカットオフ周波数決定方法の一例を示すグラフ
【図6】本発明の実施の形態2に係るマイコン14による処理内容を説明するためのフローチャート
【図7】本発明の実施の形態2に係る係数Kの決定方法の一例を示すグラフ
【図8】本発明の実施の形態3に係るマイコン14による処理内容を説明するためのフローチャート
【図9】本発明の実施の形態3に係るゲインGの決定方法の一例を示すグラフ
【図10】本発明の実施の形態4に係るマイコン14による処理内容を説明するためのフローチャート
【図11】本発明の実施の形態4に係るクリップ値Cの決定方法の一例を示すグラフ
【図12】本発明の実施の形態5に係る画像動き補正装置を示すブロック図
【図13】本発明の実施の形態5に係るマイコン23による処理内容を説明するためのフローチャート
【図14】本発明の実施の形態5に係る数値Dの決定方法の一例を示すグラフ
【図15】本発明の実施の形態5に係る数値Dの決定方法の一例を示すグラフ
【図16】本発明の実施の形態5に係る数値Dの決定方法の一例を示すグラフ
【図17】本発明の実施の形態5に係る数値Dの決定方法の一例を示すグラフ
【符号の説明】
1…光学的振れ補正系、2…光学的振れ補正系駆動制御手段、3…角度検出手段、4…撮像光学系、5…撮像光学系駆動制御手段、6…固体撮像素子、7…アナログ信号処理手段、8…A/D変換手段、9…デジタル信号処理手段、10…角速度センサ、11…フィルタ、12…アンプ、13…A/D変換手段、14…マイクロコンピュータ、15…D/A変換手段、16…固体撮像素子駆動制御手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image motion correction apparatus used for camera shake correction or the like of an imaging apparatus, and more particularly to a technique for improving its performance.
[0002]
[Prior art]
In recent years, consumer video cameras (hereinafter referred to as “video movies”) have become smaller, lighter, and optical zooms have become higher in magnification. -Is one of the ordinary home appliances.
[0003]
However, on the other hand, downsizing, weight reduction, high zooming of optical zoom, and the spread of video movies to consumers who are not proficient in shooting are the instability of the screen due to camera shake during shooting. There is also a problem. In order to solve this problem, video movies equipped with an image motion correction device have been developed and commercialized.
[0004]
For example, the following technologies (1) to (3) have been proposed as conventional image motion correction devices.
[0005]
(1) An image pickup unit including an image pickup optical system and a solid-state image pickup device is supported by a gimbal mechanism, and this is driven and controlled based on movement information of the image pickup apparatus itself obtained from an angular velocity sensor, thereby correcting the image movement. (For example, refer to “Development of image blur prevention technology for video camera” Television Society Technical Report Vol. 11, No. 28, pp 19-24 (1987)).
[0006]
Specifically, it is rotatably supported by a gimbal mechanism at the center of gravity of the imaging unit described above, and is composed of a coil and a magnet based on movement information in the two directions of pitching and yawing obtained from the angular velocity sensor. The captured image is stabilized by controlling the posture of the image pickup unit by the actuator.
[0007]
(2) There is a method of correcting the movement of an image by providing a variable apex prism in the front part of the imaging optical system and controlling the drive according to the information from the angular velocity sensor (for example, “optical image stabilization system”). Television Society Technical Report Vol. 17, No. 5, pp 15-20 (1993)).
[0008]
Specifically, two glass plates are connected with something like a bellows made of a special film, and a variable apex prism filled with a liquid with a high refractive index is provided in the front stage of the solid-state imaging device, By tilting the two glass plates of the variable apex prism in the horizontal and vertical directions based on the information on the movement of the imaging device in the pitching and yawing directions obtained from the angular velocity sensor, the optical axis of the incident light is adjusted. Bending and stabilizing the movement of the photographed image.
[0009]
(3) A method for correcting a motion of an image by moving a frame by changing a driving timing of the solid-state image sensor by providing a frame for reading only a part of the image on the solid-state image sensor as an output image. There is.
[0010]
Specifically, using a solid-state image sensor having a larger number of pixels than a standard solid-state image sensor conforming to the broadcasting system, information on the movement of the imaging device in the pitching and yawing two directions obtained from the angular velocity sensor is obtained. The amount of movement of the image on the solid-state image sensor is converted based on the focal length, the drive timing of the solid-state image sensor is controlled based on the conversion result, and the position of reading the image from the solid-state image sensor (frame) according to the movement of the captured image ) To stabilize the movement of the captured image.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional image motion correction apparatuses (1) to (3) have the following problems.
[0012]
In other words, when an external sensor such as an angular velocity sensor is used for motion detection, it takes a certain amount of time for the output of the angular velocity sensor to stabilize, particularly when power is turned on or when the power is reset (specifically, drift Therefore, it is difficult to accurately detect movement immediately after energization is started or immediately after power is reset. For this reason, an appropriate motion correction operation cannot be performed, and on the contrary, there is a possibility that a malfunction may be caused from inaccurate motion information and the captured image may be difficult to see.
[0013]
In addition, the longer the focal length of the imaging optical system, the greater the effect of the motion correction malfunction is reflected on the shooting screen. Therefore, the more unstable the imaging device having the imaging optical system with the longer focal length, the more unstable the output of the angular velocity sensor. It can be said that there is a big problem.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An image motion correction device according to the present invention includes a motion detection unit that detects a motion of the imaging device itself, a motion correction unit that corrects a motion of a captured image caused by the motion of the imaging device itself, and the motion detection unit. Control signal generating means for generating a control signal for controlling the motion correcting means based on the output.
[0015]
As a result, the motion correction performance is limited by changing the response characteristics of the control signal generation means within a predetermined period immediately after the start of energization of the imaging device or immediately after power reset and within other operation periods, The photographed image will not be unsightly.
[0016]
The image motion correction apparatus according to the present invention includes a motion detection unit that detects a motion of the imaging apparatus itself, an imaging optical system that includes a plurality of lens groups and has a variable focal length, and a focal length of the imaging optical system. Generating a focal length detecting means, a motion correcting means for correcting the motion of the captured image caused by the motion of the imaging device itself, and a signal for controlling the motion correcting means based on the output of the motion detecting means Control signal generating means.
[0017]
Thereby, the response characteristic of the control signal generating means is detected by the focal length detecting means within a predetermined period immediately after the start of energization of the imaging apparatus or immediately after resetting the power supply and within another operation period. By changing according to the focal length, particularly when the focal length of the imaging optical system is long, the motion correction performance is further limited, and the captured image is not made difficult to see due to the malfunction.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Claim1The described inventionAngular velocity detection means for detecting the angular velocity of the movement of the imaging device itself, motion correction means for correcting the movement of the captured image caused by the movement of the imaging device itself, and the motion correction means based on the output of the angular velocity detection means Control signal generating means for generating a control signal for controllingThe control signal generating means is generated insideSaidFor controlling the motion compensation meansAboveClip means to limit the signal width of the control signalComprisingBy limiting the signal width within a predetermined period immediately after the start of energization to the angular velocity detecting means or within a predetermined period immediately after power reset, the control signal generating means is limited to be smaller than the signal width within other periods. The response characteristic is changed.
[0027]
As a result, the motion correction performance by the motion correction means is limited within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detection means or within a predetermined period immediately after power reset, and accurate motion detection is difficult. It has the effect of reducing the malfunctions that occur.
[0028]
Claim2The described invention includes an angular velocity detection unit that detects an angular velocity of a movement of the imaging apparatus itself, an imaging optical system that includes a plurality of lens groups and has a variable focal length, and a focal length detection that detects a focal length of the imaging optical system. A control signal generator for generating a signal for controlling the motion correction means based on an output of the angular velocity detection means; A response characteristic of the control signal generating means in a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detecting means or in a predetermined period immediately after power reset and in other periods, This is changed according to the focal length of the imaging optical system detected by the detecting means.
[0029]
This has the effect of reducing malfunctions that occur because it is difficult to accurately detect motion within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detection means or within a predetermined period immediately after power reset.
[0030]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an image motion correction apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0032]
In the figure, an optical shake correction system 1 is a means for optically correcting the movement of an image caused by shaking of an image pickup apparatus, and here, as an example, a variable apex angle prism (hereinafter abbreviated as VAP). ) 1 applies.
[0033]
The optical shake correction system drive control means 2 is a means for driving and controlling the VAP 1 based on a detection output of an angular velocity sensor 10 described later, specifically, orthogonal to the optical axis of the imaging optical system 4 described later. The parallel plane plate of VAP1 is rotationally driven about two axes orthogonal to each other in the plane.
[0034]
The angle detection means 3 detects the actual rotation angle of the plane parallel plate of the VAP 1 and outputs a detection signal. The angle detection means 3 and the optical shake correction system drive control means 2 together with the optical shake correction system drive control means 2 control the feedback control. -Forming a loop.
[0035]
The imaging optical system 4 includes a lens system that can perform an optical zoom operation and a focusing operation, and the imaging optical system drive control means 5 drives and controls the imaging optical system 4 to perform an optical zoom operation. Or a focusing operation.
[0036]
The solid-state imaging device 6 converts an image incident via the VAP 1 and the imaging optical system 4 into an electrical signal, and is driven and controlled by the solid-state imaging device drive control means 16.
[0037]
The analog signal processing means 7 performs analog signal processing such as gamma processing on the image signal obtained by the solid-state imaging device 6. The A / D conversion means 8 converts an analog signal into a digital signal. The image signal converted into the digital signal by the A / D conversion means 8 is a digital signal for noise removal, contour enhancement, etc. The processing is performed by the digital signal processing means 9 at the next stage.
[0038]
The angular velocity sensor 10 detects the angular velocity of the movement of the imaging apparatus itself, and outputs signals in both positive and negative directions depending on the direction of movement of the imaging apparatus with reference to the output when the imaging apparatus is stationary. . Two angular velocity sensors 10 are originally required to detect movement in two directions of yawing and pitching, but FIG. 1 shows only one direction.
[0039]
The filter 11 is for removing an unnecessary band component included in the output of the angular velocity sensor 10, for example, a resonance frequency component of the sensor. The amplifier 12 adjusts the signal level of the output of the angular velocity sensor 10, and the A / D conversion means 13 converts the output of the angular velocity sensor 10 into a digital signal.
[0040]
A microcomputer (hereinafter abbreviated as “microcomputer”) 14 performs filtering, integration processing, gain adjustment on the output of the angular velocity sensor 10 taken in via the A / D conversion means 13, that is, the angular velocity of the movement of the imaging device. Clip processing or the like is performed to obtain a drive control amount (hereinafter referred to as a control signal) of the VAP 1 necessary for motion correction, and this is supplied to the optical shake correction system drive control means 2 via the D / A conversion means 15. To send. Then, the optical shake correction system drive control means 2 drives the VAP 1 based on the control signal from the microcomputer 14 to correct the motion of the image.
[0041]
Next, the operation of the image motion correction apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described in accordance with a processing program stored in the microcomputer 14. Although a series of operations such as angular velocity detection by the angular velocity sensor 10 and drive control of the VAP 1 are actually performed in both the horizontal and vertical directions, the control contents are the same in both the horizontal and vertical directions. In order to simplify the description, the horizontal and vertical directions are not distinguished, and only one direction is described.
[0042]
FIG. 2 is an example of a flowchart of a processing program stored in the microcomputer 14.
[0043]
When power is turned on to the imaging apparatus main body, first, a counter for measuring the time after the power is turned on to the angular velocity sensor 10 is reset (step 101).
[0044]
Next, the state of a motion correction switch (not shown) for instructing whether or not to perform motion correction (hereinafter referred to as SW) is determined (step 102), and the SW is turned on to instruct the photographer to execute motion correction. When the angular velocity sensor 10 is powered on, the process proceeds to the next step 104. If the SW is OFF, the process waits in this state.
[0045]
In step 104, the counter is incremented and held every processing cycle in order to measure the time after the angular velocity sensor 10 is turned on.
[0046]
Next, according to the count value of the counter, a cut-off frequency for performing band limitation using a high-pass filter (hereinafter referred to as HPF) is applied to the signal from the angular velocity sensor 10 taken into the microcomputer 14. Determine (step 105).
[0047]
As a method for determining the cut-off frequency, for example, a function for calculating the cut-off frequency from the count value or a table for defining the relationship between the count value and the cut-off frequency is provided in the microcomputer 14. Alternatively, a cutoff frequency corresponding to the count value is determined using a table. The reason for changing the cut-off frequency according to the count value is as follows.TheWill be described in detail later.
[0048]
Subsequently, band limitation is performed on the signal from the angular velocity sensor 10 taken into the microcomputer 14 by HPF (step 106). That is, the HPF has a transfer function of (1-Z-1) / (1-a · Z-1The filter passband (cutoff frequency) is changed by changing the coefficient a.
[0049]
Subsequently, the signal from the angular velocity sensor 10 that has passed through the HPF is integrated to obtain an angle from the angular velocity (step 107). Then, after adjusting the gain of the signal of this angle (step 108), the correction amount that the control signal sent from the microcomputer 14 to the optical shake correction system drive control means 2 exceeds the correction range of the optical shake correction system 1 Is clipped (step 109) and output to the D / A conversion means 15.
[0050]
FIG. 3 is an example of a cut-off frequency determination method in step 105 of FIG.
[0051]
In the example shown in the figure, the time t determined in advance based on the characteristics of the angular velocity sensor 10 from when the angular velocity sensor 10 is turned on (t = 0).1Until, the cutoff frequency of the HPF is set to fcon and the time t1Thereafter, fc (<fcon) is set. In other words, a certain period of time immediately after the power is turned on (here, 0 to t1The cut-off frequency of the HPF is temporarily set high as fcon (> fc) only during the period of (1). As a result, even if a low-frequency fluctuation such as a drift that occurs in the output of the angular velocity sensor 10 occurs immediately after the power is turned on, the influence can be removed, and it is difficult to accurately detect the movement immediately after the power is turned on. Therefore, malfunctions that occur can be reduced.
[0052]
Note that if the cutoff frequency fcon of the HPF is set high in step 106, the motion correction performance when the imaging apparatus moves at a low frequency will deteriorate.1It is desirable to set as short as possible. In this way, since the user is not aware of the deterioration of the correction performance due to the temporarily set high cutoff frequency of the HPF, there is no particular problem in actual use.
[0053]
FIG. 4 is another example of the method for determining the cut-off frequency in step 105 of FIG.
[0054]
In the method for determining the cut-off frequency shown in FIG. 3, since the cut-off frequency can be switched only in two stages, fcon and fc, there is a possibility that the motion correction performance will change drastically at the time of switching, resulting in a sense of incongruity.
[0055]
Therefore, in FIG. 4, the period from fcon to fc is continuously changed. In this way, since the cut-off frequency is gradually switched, the sense of incongruity at the time of switching is greatly relieved.
[0056]
In FIG. 4, the cut-off frequency is linearly changed. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, it may be changed non-linearly. 4 and 5, the time t2After that, the cutoff frequency starts to decrease, but t2= 0, that is, the cut-off frequency may be gradually decreased immediately after the angular velocity sensor 10 is turned on.
[0057]
In addition to the example in which the cutoff frequency continuously changes as shown in FIGS. 4 and 5, it is needless to say that the cutoff frequency may be changed in multiple stages.
[0058]
As described above, in the first embodiment, the microcomputer 14 has a high-pass filter that removes a low-frequency component included in the output of the angular velocity sensor 10, and within a predetermined period immediately after the energization of the angular velocity sensor 10 is started. Alternatively, the motion correction performance of the optical shake correction system 1 is limited by setting the cutoff frequency of the high-pass filter temporarily higher than in other periods within a predetermined period immediately after the power reset. For this reason, it is possible to reduce malfunctions that have conventionally occurred because it is difficult to detect accurate movement immediately after the start of energization or immediately after power reset.
[0059]
(Embodiment 2)
The basic configuration of the image motion correction apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, and only the contents of the processing program in the microcomputer 14 are different.
[0060]
Therefore, the description of the configuration of the image motion correction apparatus according to the second embodiment is omitted, and the operation of the apparatus will be described below according to the processing program stored in the microcomputer 14. In the second embodiment as well, a series of operations such as angular velocity detection by the angular velocity sensor 10 and drive control of the VAP 1 is not distinguished between horizontal and vertical directions, and only one direction will be described.
[0061]
FIG. 6 is an example of a flowchart of the processing program stored in the microcomputer 14.
[0062]
When power is turned on to the imaging apparatus main body, first, a counter for measuring the time after power is turned on to the angular velocity sensor is reset (step 201).
[0063]
Next, the state of a motion correction switch (not shown) for instructing whether or not to execute motion correction (hereinafter referred to as SW) is determined (step 202), and the SW is turned on to instruct the photographer to execute motion correction. When the angular velocity sensor 10 is turned on, the process proceeds to the next step 204. If the SW is OFF, the process waits in this state.
[0064]
In step 204, the signal from the angular velocity sensor 10 taken into the microcomputer 14 is band-limited using a high-pass filter (HPF). That is, the HPF has a transfer function of (1-Z-1) / (1-b · Z-1) And the influence of low frequency fluctuations such as temperature drift included in the output of the angular velocity sensor 10 is removed.
[0065]
In the next step 205, in order to measure the time after the angular velocity sensor 10 is turned on, the counter is incremented and held every processing cycle.
[0066]
Next, the microcomputer 14 determines a coefficient K (where 0 <K <1) that defines the frequency characteristics of the integration process (integration filter) for obtaining the angle from the signal (angular velocity information) from the acquired angular velocity sensor 10. (Step 206).
[0067]
As a method of determining the coefficient K, for example, a function for calculating the coefficient K from the count value or a table for defining the relationship between the count value and the coefficient K is provided in advance in the microcomputer 14, and this function or Determine the coefficient K corresponding to the count value using the bull. The reason why the coefficient K is changed in accordance with the count value will be described in detail later.
[0068]
Subsequently, an integration process is performed on the signal from the angular velocity sensor 10 taken into the microcomputer 14 to obtain an angle from the angular velocity (step 207). That is, the integration filter in this case has, for example, a transfer function of 1 / (1-K · Z-1) Filter characteristics.
[0069]
The coefficient K is determined in the previous step 206. The smaller the coefficient K, the smaller the gain for the low frequency component of the integration process (integration filter). For example, when K = 0.9, the filter gain for the DC component is 1 / 0.1 = 10, but when K = 0.8, the filter gain for the DC component is 1/0. It is clear from 2 = 5.
[0070]
Thus, after adjusting the gain of the angle signal obtained from the integration result in step 207 (step 208), the control signal sent from the microcomputer 14 to the optical shake correction system drive control means 2 is transmitted to the optical shake correction system. Clip processing is performed so that a correction amount exceeding the correction range of 1 is not instructed (step 209), and the result is output to the D / A conversion means 15.
[0071]
FIG. 7 is an example of a method for determining the coefficient K in step 206 of FIG.
[0072]
In the example shown in the figure, the time t determined in advance based on the characteristics of the angular velocity sensor 10 from when the angular velocity sensor 10 is turned on (t = 0).1Until the integration coefficient K is set to Kon and time t1Thereafter, Ks (> Kon) is set. That is, a certain time immediately after the power is turned on (here, 0 to t1The coefficient K is temporarily set small as Kon (<Ks) only during the period of (1).
[0073]
As described above, the smaller the coefficient K, the smaller the gain for the low frequency component of the integration process (integration filter). Therefore, even if a low frequency fluctuation such as a drift occurring in the angular velocity sensor output occurs immediately after the power is turned on, It can be made less susceptible to this, and it is possible to reduce malfunctions that occur because it is difficult to detect accurate movements immediately after power-on.
[0074]
Note that when the coefficient K is set to be small in step 206, the motion correction performance when the image pickup apparatus moves at a low frequency is deteriorated.1It is desirable to set as short as possible. In this way, since the user is not aware of the deterioration of the correction performance due to the low-frequency gain of the integration process (integration filter) being set low, there is no particular problem in actual use.
[0075]
In the method for determining the coefficient K shown in FIG. 7, since the coefficient K can be switched only in two stages, Kon and Ks, the motion correction performance may change suddenly at the time of switching, which may cause a sense of discomfort. In order to solve this problem, as in the first embodiment, a method of changing the coefficient K continuously or a method of changing in multiple steps can be employed.
[0076]
As described above, in the second embodiment, the microcomputer 14 has an integration unit that integrates the output of the angular velocity sensor 10 and converts the angular velocity into an angle, and within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity sensor 10, Alternatively, the motion correction performance of the optical shake correction system 1 is limited by temporarily setting the low-frequency gain of the integrating means within a predetermined period immediately after the power reset to a lower value than during other periods. For this reason, it is possible to reduce malfunctions that have conventionally occurred because it is difficult to detect accurate movement immediately after the start of energization or immediately after power reset.
[0077]
(Embodiment 3)
The basic configuration of the image motion correction apparatus according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, and only the contents of the processing program in the microcomputer 14 are different.
[0078]
Therefore, the description of the configuration of the image motion correction apparatus according to the third embodiment is omitted, and the operation of the apparatus will be described below according to the processing program stored in the microcomputer 14. In the third embodiment as well, a series of operations such as angular velocity detection by the angular velocity sensor 10 and drive control of the VAP 1 are not distinguished between horizontal and vertical directions, and only one direction will be described.
[0079]
FIG. 8 is an example of a flowchart of a processing program stored in the microcomputer 14.
[0080]
When power is turned on to the imaging apparatus main body, first, a counter for measuring the time after the power is turned on to the angular velocity sensor 10 is reset (step 301).
[0081]
Next, the state of a motion correction switch (not shown) that indicates whether or not motion correction is to be executed (hereinafter referred to as SW) is determined (step 302), and the SW is turned on to instruct the photographer to execute motion correction. When the angular velocity sensor 10 is powered on, the process proceeds to the next step 304. If the SW is OFF, the process waits in this state.
[0082]
In step 304, the signal from the angular velocity sensor 10 taken into the microcomputer 14 is band-limited using a high-pass filter (HPF). That is, the HPF has a transfer function of (1-Z-1) / (1-b · Z-1) And the influence of low frequency fluctuations such as temperature drift included in the output of the angular velocity sensor 10 is removed.
[0083]
In the next step 305, the angular velocity of the movement of the imaging device detected by the angular velocity sensor 10 is converted into an angle by integration processing.
[0084]
In step 306, the counter is incremented and held every processing cycle in order to measure the time after the angular velocity sensor is turned on.
[0085]
Next, the microcomputer 14 determines a gain G for performing gain adjustment with respect to the angle information of the movement of the imaging apparatus obtained in step 305 (step 307). As a method of determining the gain G, a function for calculating the gain G from the count value or a table for defining the relationship between the counter value and the gain G is provided in advance in the microcomputer 14, and this function or table Is used to determine the gain G corresponding to the count value. The reason why the gain G is changed according to the count value will be described in detail later.
[0086]
Subsequently, the gain G determined in step 307 is multiplied by the output (angle information) of step 305 (step 308).
[0087]
Thus, clip processing is performed so that the control signal sent from the microcomputer 14 to the optical shake correction system drive control means 2 does not indicate a correction amount exceeding the correction range of the optical shake correction system 1 (step 309). It is output to the D / A conversion means 15.
[0088]
FIG. 9 is an example of a method for determining the gain G in step 307 shown in FIG.
[0089]
In the example shown in the figure, the time t determined in advance based on the characteristics of the angular velocity sensor 10 from when the angular velocity sensor 10 is turned on (t = 0).1Until the gain G is set to Gon and the time t1Thereafter, it is set to Gs (> Gon). That is, a certain time immediately after power-on (here, 0 to t1The gain G is temporarily set to a small value such as Gon (<Gs) only during this period. Thus, when the gain G is set to a small value, the control signal itself sent from the microcomputer 14 to the optical shake correction system drive control means 2 also becomes small. Even if the fluctuation occurs, it can be made less susceptible to the influence. As a result, it is possible to reduce malfunctions that occur because it is difficult to accurately detect movement immediately after power is turned on.
[0090]
Note that when the gain G is set to a small value in step 307, the motion correction performance of the image pickup apparatus deteriorates in all frequency bands.1It is desirable to set as short as possible. In this way, since the user is not aware of the correction performance deterioration caused by setting the gain G of the control signal low, there is no particular problem in actual use.
[0091]
In the method for determining the gain G shown in FIG. 9, since the gain G can be switched only in two stages, Gon and Gs, the motion correction performance may change drastically at the time of switching, which may cause a sense of incongruity. In order to solve this problem, a method of changing the gain G continuously or a method of changing the gain G in multiple stages can be adopted as in the first embodiment.
[0092]
As described above, in the third embodiment, the microcomputer 14 has the gain adjustment means for adjusting the gain of the control signal for controlling the optical shake correction system 1 and immediately after the start of energization of the angular velocity sensor 10. By setting this gain temporarily lower in a predetermined period or in a predetermined period immediately after power reset, the motion correction performance by the optical shake correction system 1 is limited. For this reason, it is possible to reduce malfunctions that have conventionally occurred because it is difficult to detect accurate movement immediately after the start of energization or immediately after power reset.
[0093]
(Embodiment 4)
The basic configuration of the image motion correction apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, and only the processing content in the microcomputer 14 is different.
[0094]
Therefore, the description of the configuration of the image motion correction apparatus according to the fourth embodiment will be omitted, and the operation of the apparatus will be described below according to the processing program stored in the microcomputer 14. In the fourth embodiment as well, a series of operations such as angular velocity detection by the angular velocity sensor 10 and drive control of the VAP 1 is not distinguished between horizontal and vertical directions, and only one direction will be described.
[0095]
FIG. 10 is an example of a flowchart of a processing program stored in the microcomputer 14.
[0096]
When power is turned on to the imaging apparatus main body, first, a counter for measuring the time after the power is turned on to the angular velocity sensor 10 is reset (step 401).
[0097]
Next, the state of a motion correction switch (not shown) that indicates whether or not motion correction is executed (hereinafter referred to as SW) is determined (step 402), and the SW is turned on to instruct the photographer to execute motion correction. When the angular velocity sensor is turned on, the process proceeds to the next step 402. If the SW is OFF, the process waits in this state.
[0098]
In step 404, band limitation is performed on the signal from the angular velocity sensor 10 taken into the microcomputer 14 using a high-pass filter (HPF). That is, the HPF has a transfer function of (1-Z-1) / (1-b · Z-1) And the influence of low frequency fluctuations such as temperature drift included in the output of the angular velocity sensor 10 is removed.
[0099]
Next, the angular velocity of the movement of the imaging device detected by the angular velocity sensor 10 is converted into an angle by integration processing (step 405), and then gain adjustment is performed on the output of step 405 (step 406).
[0100]
In the next step 407, in order to measure the time after the angular velocity sensor 10 is turned on, the counter is incremented and held every processing cycle.
[0101]
Subsequently, a clip value for performing clip processing so that the control signal sent from the microcomputer 14 to the optical shake correction system drive control means 2 does not indicate a correction amount exceeding the correction range of the optical shake correction system 1. C is determined (step 408).
[0102]
As a method of determining the clip value C, for example, a function for calculating the clip value C from the count value or a table for defining the relationship between the count value and the clip value C is provided in the microcomputer 14. Alternatively, the clip value C corresponding to the count value is determined using a table.
[0103]
In step 409, the control signal is clipped based on the clip value C determined in step 408 and output to the D / A converter 15.
[0104]
FIG. 11 is an example of a method for determining the clip value C in step 408 of FIG.
[0105]
In the example shown in the figure, the time t determined in advance based on the characteristics of the angular velocity sensor 10 from when the angular velocity sensor 10 is turned on (t = 0).1Until the clip value C is set to Con and the time t1Thereafter, Cs (> Con) is set. That is, a certain time immediately after power-on (here, 0 to t1The clip value C is set as small as Con (<Cs) only during the period of (1). As a result, even if a low-frequency fluctuation such as a drift occurring in the output of the angular velocity sensor 10 occurs immediately after the power is turned on, the signal width of the control signal sent from the microcomputer 14 to the optical shake correction system drive control means 2 is limited to be small. The For this reason, it is possible to reduce malfunctions that occur because it is difficult to detect accurate movements immediately after the power is turned on.
[0106]
Note that when the clip value C is set to be small in step 408, the correction range for motion correction becomes narrow and the motion correction performance deteriorates.1It is desirable to set as short as possible. In this way, since the user is not aware of the correction performance deterioration caused by setting the clip value of the control signal to be small, there is no particular problem in actual use.
[0107]
In FIG. 11, only the determination method of the clip value in one direction centering on the center value (zero) is shown, but the clip value in the opposite direction is inverted as the clip value shown in the figure as -Con, -Cs. Use it.
[0108]
In the method of determining the clip value C shown in FIG. 11, since the clip value C can be switched only in two stages, Con and Cs, the motion correction performance may change drastically at the time of switching, and there is a possibility that an uncomfortable feeling may occur. In order to solve this problem, as in the first embodiment, a method of changing the clip value C continuously or a method of changing in multiple stages can be employed.
[0109]
As described above, in the fourth embodiment, the microcomputer 14 has clip means for limiting the maximum value and the minimum value of the control signal for controlling the optical shake correction system 1, that is, limiting the control signal width. By setting the control signal width temporarily within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity sensor 10 or within a predetermined period immediately after resetting the power supply, the optical shake correction system 1 can be used. Motion compensation performance is limited. For this reason, it is possible to reduce malfunctions that have conventionally occurred because it is difficult to detect accurate movement immediately after the start of energization or immediately after power reset.
[0110]
(Embodiment 5)
FIG. 12 shows a block diagram of an image motion correction apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. Components corresponding to those in Embodiment 1 shown in FIG.
[0111]
The fifth embodiment is characterized in that the imaging optical system drive control means 5 drives and controls the imaging optical system 4 to perform an optical zoom operation and a focusing operation, and the focal length of the imaging optical system 4 is set to A. The data is sent to the microcomputer 14 via the / D conversion means 22, while the microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer).23Is based on the output of the angular velocity sensor 10 taken in via the A / D conversion means 13 and the focal length information of the imaging optical system 4 taken in via the A / D conversion means 22, and the VAP 1 necessary for motion correction. This is configured so as to obtain a drive control amount (hereinafter referred to as a control signal).
[0112]
Since the other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, detailed description is omitted here.
[0113]
Next, the operation of the image motion correction apparatus according to the fifth embodiment configured as described above will be described in accordance with a processing program stored in the microcomputer 14. Although a series of operations such as angular velocity detection by the angular velocity sensor 10 and drive control of the VAP 1 are actually performed in both the horizontal and vertical directions, the control contents are the same in both the horizontal and vertical directions. In order to simplify the description, the horizontal and vertical directions are not distinguished, and only one direction is described.
[0114]
FIG. 13 is an example of a flowchart of a processing program stored in the microcomputer 14.
[0115]
Steps 501 to 505 and steps 509 to 511 in FIG. 13 correspond to steps 101 to 105 and steps 107 to 109 in the first embodiment shown in FIG. Description is omitted. In step 506, the microcomputer 14 determines a numerical value D (≧ 1) corresponding to this focal length based on the focal length information of the imaging optical system 4 captured via the A / D conversion means 22.
[0116]
As a method of determining the numerical value D corresponding to the focal length, for example, a function for calculating the numerical value D from the focal length or a table for defining the relationship between the focal length and the number D is provided in the microcomputer 14. The numerical value D corresponding to the focal length is determined using this function or table. However, in this case, when the cutoff frequency of the HPF obtained in step 505 is set to the cutoff frequency during the normal correction operation in which the output of the angular velocity sensor means 10 is stable, D = Set to 1. The reason for changing the numerical value D in accordance with the focal length will be described in detail later.
[0117]
Multiplication of the numerical value D obtained in step 506 and the cutoff frequency of HPF obtained in step 505 is performed to finally determine the cutoff frequency of HPF (step 507).
[0118]
FIG. 14 is an example of a method for determining the numerical value D in step 506 of FIG.
[0119]
In the example shown in the figure, the value of D is determined in accordance with the focal length of the imaging optical system 4, and for example, if the focal length of the imaging optical system 4 is the minimum value, D = 1 is set. The numerical value D is set not to increase as the value of becomes longer.
[0120]
Thus, the reason why the numerical value D is changed according to the focal length is as follows.
[0121]
Immediately after the power is turned on, when the output of the angular velocity sensor 10 undergoes a relatively slow fluctuation in output such as a drift, the output of the angular velocity sensor 10 is particularly increased as the imaging optical system 4 is set to the telephoto side. The motion of the image based on is increased.
[0122]
Therefore, in the fifth embodiment, D (≧ 1) is obtained according to the focal length, the cutoff frequency of HPF obtained in step 505 is multiplied by D, and when the focal length is long, the cutoff of HPF. By setting the frequency high, it is possible to further reduce the influence of low frequency fluctuations such as drift that occurs in the output of the angular velocity sensor 10 immediately after the power is turned on.
[0123]
In FIG. 14, the numerical value D changes linearly according to the focal length. However, the present invention is not limited to this. For example, the numerical value D may change nonlinearly as shown in FIG. . In addition to the example in which the numerical value D changes continuously as shown in FIGS. 14 and 15, the numerical value D may change in multiple stages.
[0124]
As described above, in the fifth embodiment, the microcomputer 14 has a high-pass filter that removes a low-frequency component included in the output of the angular velocity sensor 10, and a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity sensor 10 or The cut-off frequency of the high-pass filter is temporarily set higher than that in other periods within a predetermined period immediately after the power reset, and the cut-off frequency in that case is changed according to the focal length. As a result, the motion correction performance of the optical shake correction system 1 is limited, and it is possible to reduce malfunctions that occur because it is difficult to detect accurate motion immediately after the start of energization or immediately after power reset.
[0125]
It should be noted that the processing in step 506 and step 507 described in the fifth embodiment can be incorporated into the processing in the second to fourth embodiments.
[0126]
In this case, as an example, a numerical value D (≦ 1) is determined in step 506 by the method shown in FIGS. 16 and 17 (however, D = 1 is output during normal correction operation). As in the fifth embodiment, the coefficient K and the numerical value D are multiplied by 2, the gain G and the numerical value D are multiplied in the third embodiment, and the clip value C and the numerical value D are multiplied in the fourth embodiment, respectively. The correction performance can be limited to the above-described effects, and effects greater than those shown in the second to fourth embodiments can be realized.
[0127]
In addition to those shown in FIGS. 16 and 17, for example, the numerical value D can be determined linearly between the minimum value and the maximum value of the focal distance, or the numerical value D can be determined in multiple stages.
[0128]
In each of the first to fifth embodiments, the optical shake correction system 1 has been described as a variable apex angle prism. However, the present invention is not limited to this and is driven relatively to the imaging optical system 4. Means for realizing optical axis correction, for example, means for moving the optical axis by shifting a part or all of the lenses in a direction perpendicular to the optical axis (for example, Japanese Patent Application No. Sho 63- (See Japanese Patent Publication No. 2016622), the optical shake correction system 1 can be used.
[0129]
In each of the first to fifth embodiments, as the optical shake correction system 1, the imaging optical system 4, the solid-state imaging device 6 and the like are supported and driven so as to be rotatable with respect to the housing of the imaging apparatus. A configuration for correcting the motion (for example, see “Development of Video Camera Image Stabilization Technology” Television Society Technical Report Vol. 11, No. 28, pp 19-24 (1987)) is also conceivable.
[0130]
Further, in each of the first to fifth embodiments, the description has been given by taking, as an example, the one that optically corrects the shake as the means for correcting the motion of the image. However, the present invention is not limited to this. Even when the motion is corrected by driving control of the image memory, the effect of the present invention can be realized when an external sensor such as an angular velocity sensor is used for motion detection.
[0131]
In each of the first to fifth embodiments described above, the example of the program processing by the microcomputer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the program processing by the microcomputer can be realized by hardware such as an electronic circuit. Needless to say.
[0132]
In each of the first to fifth embodiments, the number of solid-state imaging elements of the imaging device is not particularly mentioned. However, in any imaging device of a single-plate imaging device, a two-plate imaging device, and a three-plate imaging device. However, it is clear that the present invention is effective. Further, it is apparent that the present invention is also effective in an image pickup apparatus using an image pickup tube instead of a solid-state image pickup element.
[0133]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0134]
(1) In the present invention, the motion correction performance is improved by changing the response characteristics of the control signal generating means within a predetermined period immediately after the start of energization of the motion detecting means or immediately after power resetting, and within other periods. Since the restriction is made, it is possible to reduce malfunctions that occur because it is difficult to detect an accurate movement immediately after starting energization or immediately after resetting the power supply.
[0135]
(2) Further, in the present invention, the response characteristic of the control signal generation means is determined as the focal length detection means within a predetermined period immediately after the start of energization of the motion detection means or immediately after power reset, and within other periods. Since the motion compensation performance is further limited especially when the focal length of the imaging optical system is long, the power correction is performed immediately after the start of energization or power reset. It is possible to further reduce the malfunction that occurs because it is difficult to detect an accurate motion immediately after that.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an image motion correction apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining processing contents performed by the microcomputer 14 according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a graph showing an example of a cutoff frequency determination method according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing an example of a cutoff frequency determination method according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an example of a cutoff frequency determination method according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing contents by the microcomputer 14 according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a graph showing an example of a method for determining a coefficient K according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining processing contents performed by the microcomputer 14 according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a graph showing an example of a method for determining gain G according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing contents by the microcomputer 14 according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a graph showing an example of a clip value C determination method according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 12 is a block diagram showing an image motion correction apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the processing contents by the microcomputer 23 according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a graph showing an example of a method for determining a numerical value D according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing an example of a method for determining a numerical value D according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a graph showing an example of a method for determining a numerical value D according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a graph showing an example of a method for determining a numerical value D according to the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical shake correction system, 2 ... Optical shake correction system drive control means, 3 ... Angle detection means, 4 ... Imaging optical system, 5 ... Imaging optical system drive control means, 6 ... Solid-state image sensor, 7 ... Analog signal Processing means, 8 ... A / D conversion means, 9 ... Digital signal processing means, 10 ... Angular velocity sensor, 11 ... Filter, 12 ... Amplifier, 13 ... A / D conversion means, 14 ... Microcomputer, 15 ... D / A conversion Means, 16 ... Solid-state image sensor drive control means

Claims (14)

撮像装置自体の動きの角速度を検出する角速度検出手段と、
撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、
前記角速度検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を制御するための制御信号を発生する制御信号発生手段とを有し、
前記制御信号発生手段は、その内部で発生する前記動き補正手段を制御するための前記制御信号の信号幅を制限するクリップ手段を備え
前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内での前記信号幅を、その他の期間内での前記信号幅に比べて小さく制限することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを特徴とする画像動き補正装置。
Angular velocity detection means for detecting the angular velocity of movement of the imaging device itself;
Motion correction means for correcting the movement of the captured image caused by the movement of the imaging device itself;
Control signal generating means for generating a control signal for controlling the motion correcting means based on the output of the angular velocity detecting means,
It said control signal generating means includes a clip means for limiting the signal width of the control signal for controlling the motion compensation means for generating therein,
The control signal generation is performed by limiting the signal width within a predetermined period immediately after the start of energization to the angular velocity detection unit or within a predetermined period immediately after power resetting to be smaller than the signal width in other periods. An image motion correction apparatus characterized by changing a response characteristic of the means .
撮像装置自体の動きの角速度を検出する角速度検出手段と、
複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変な撮像光学系と、
前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、
前記角速度検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を制御するための信号を発生する制御信号発生手段とを有し、
前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内と、その他の期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を、前記焦点距離検出手段により検出した前記撮像光学系の焦点距離に応じて変更することを特徴とする画像動き補正装置。
Angular velocity detection means for detecting the angular velocity of movement of the imaging device itself;
An imaging optical system composed of a plurality of lens groups and having a variable focal length;
A focal length detection means for detecting a focal length of the imaging optical system;
Motion correction means for correcting the movement of a captured image caused by the movement of the imaging device itself;
Control signal generating means for generating a signal for controlling the motion correcting means based on the output of the angular velocity detecting means,
The imaging in which the response characteristic of the control signal generating means is detected by the focal length detecting means within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detecting means or within a predetermined period immediately after resetting the power supply and in other periods. An image motion correction device, wherein the image motion correction device is changed according to a focal length of an optical system.
制御信号発生手段は、角速度検出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタを有し、
前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内では前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を、その他の期間内での前記高域通過フィルタのカットオフ周波数に比べて高く設定し、かつ、撮像光学系の焦点距離が長いほど、前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を更に高く設定することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを特徴とする請求項2記載の画像動き補正装置。
The control signal generating means has a high-pass filter that removes a low-frequency component contained in the output of the angular velocity detecting means,
The cut-off frequency of the high-pass filter is compared with the cut-off frequency of the high-pass filter in other periods within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detecting means or within a predetermined period immediately after power reset. The response characteristic of the control signal generating means is changed by setting the cutoff frequency of the high-pass filter higher as the focal length of the imaging optical system is longer. The image motion correction apparatus according to claim 2 .
制御信号発生手段は、角速度検出手段の出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手段を有し、
前記積分手段は、その伝達関数が、1/(1ーK・Z-1)で表され(但し、0<K<1)、前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内でのKの値を、その他の期間内での前記Kの値に比べて小さく設定し、かつ、撮像光学系の焦点距離が長いほど、前記Kの値を更に小さく設定することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを特徴とする請求項2記載の画像動き補正装置。
The control signal generating means has integrating means for integrating the output of the angular velocity detecting means and converting the angular velocity into an angle,
The integration means has a transfer function represented by 1 / (1−K · Z −1 ) (where 0 <K <1), and within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detection means or power reset The value of K in a predetermined period immediately after is set smaller than the value of K in other periods, and the value of K is set smaller as the focal length of the imaging optical system is longer. The image motion correction apparatus according to claim 2 , wherein the response characteristic of the control signal generating means is changed.
制御信号発生手段は、その内部で発生する動き補正手段を制御するための制御信号のゲインを調整するゲイン調整手段を有し、
角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内での前記制御信号のゲインを、その他の期間内での前記制御信号のゲインに比べ小さく設定し、かつ、撮像光学系の焦点距離が長いほど、前記制御信号のゲインを更に小さく設定することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを特徴とする請求項2記載の画像動き補正装置。
The control signal generation means has a gain adjustment means for adjusting the gain of the control signal for controlling the motion correction means generated therein,
The gain of the control signal within a predetermined period immediately after the start of energization of the angular velocity detecting means or within a predetermined period immediately after the power reset is set smaller than the gain of the control signal within the other period, and the imaging optical 3. The image motion correcting apparatus according to claim 2 , wherein the response characteristic of the control signal generating means is changed by setting the gain of the control signal to be smaller as the focal length of the system is longer.
制御信号発生手段は、その内部で発生する動き補正手段を制御するための制御信号の信号幅を制限するクリップ手段を有し、
角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内での前記信号幅を、その他の期間内での前記信号幅に比べ小さく制限し、かつ、撮像光学系の焦点距離が長いほど、前記信号幅を更に小さく制限することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを特徴とする請求項2記載の画像動き補正装置。
The control signal generation means has clip means for limiting the signal width of the control signal for controlling the motion correction means generated inside,
The signal width in a predetermined period immediately after the start of energization to the angular velocity detection means or in a predetermined period immediately after power reset is limited to be smaller than the signal width in other periods, and the focal length of the imaging optical system 3. The image motion correction apparatus according to claim 2 , wherein the response characteristic of the control signal generating means is changed by limiting the signal width to be smaller as the length is longer.
制御信号発生手段の応答特性は、角速度検出手段への通電開始直後もしくは電源リセット直後と、その他の期間内との間で、所定時間内に段階的に変化させることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像動き補正装置。Response characteristic of the control signal generating means includes a right after energization start immediately or power reset to the angular velocity detecting means, between the other periods, claims 1, characterized in that is changed stepwise within a predetermined time The image motion correction apparatus according to claim 6 . 制御信号発生手段の応答特性は、角速度検出手段への通電開始直後もしくは電源リセット直後と、その他の期間内との間で、所定時間内に連続的に変化させることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像動き補正装置。Response characteristic of the control signal generating means includes a right after or power reset immediately after energization start to the angular velocity detecting means, between the other periods, claims 1, characterized in continuously changing within a predetermined time The image motion correction apparatus according to claim 6 . 動き補正手段は、可変頂角プリズムであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像動き補正装置。 3. The image motion correction apparatus according to claim 1 , wherein the motion correction means is a variable apex angle prism. 動き補正手段は、撮像光学系に対し相対的に駆動されることにより撮像光学系の光軸を偏心させることを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像動き補正装置。The image motion correction apparatus according to claim 1 , wherein the motion correction unit is driven relative to the imaging optical system to decenter the optical axis of the imaging optical system. 動き補正手段は、光軸に対し直交する方向に個々に駆動されることで撮像光学系の光軸を偏心させる1枚以上のレンズからなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像動き補正装置。Motion compensation means according to claim 1 or claim 2, wherein the consisting of one or more lenses to decenter the optical axis of the imaging optical system by being driven individually in a direction perpendicular to the optical axis Image motion correction device. 動き補正手段は、撮像光学系を光軸に直交する2軸を中心に回転駆動する構成とされることを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像動き補正装置。 3. The image motion correction apparatus according to claim 1 , wherein the motion correction unit is configured to rotationally drive the imaging optical system about two axes orthogonal to the optical axis. 動き補正手段は、固体撮像素子を駆動制御することにより、前記固体撮像素子により撮影された画像の一部分のみを読み出すことを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像動き補正装置。The image motion correction apparatus according to claim 1 , wherein the motion correction unit reads out only a part of an image photographed by the solid-state image sensor by drivingly controlling the solid-state image sensor. 動き補正手段は、画像メモリを駆動制御することにより、前記画像メモリ上に記録された画像の一部分のみを読み出すことを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像動き補正装置。 3. The image motion correction apparatus according to claim 1 , wherein the motion correction means reads out only a part of the image recorded on the image memory by driving and controlling the image memory.
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