JP3951177B2

JP3951177B2 - 像振れ補正装置

Info

Publication number: JP3951177B2
Application number: JP2002306958A
Authority: JP
Inventors: 愛子日暮; 兼次菱沼
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP2004144824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は像振れ補正装置に係り、特に振動によるカメラの像振れを補正（防止）する像振れ補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、テレビカメラの像振れ補正装置として、撮影光学系に防振レンズを光軸と直交する面内で移動自在に配置し、カメラ（カメラの撮影光学系）に振動が加わると、その振動を打ち消す方向に防振レンズをアクチュエータで駆動して像振れを補正するようにしたものが知られている。このような像振れ補正装置では、カメラに加わった振動を振れ検出センサ（角速度センサや加速度センサ等）によって検出し、その振れ検出センサから出力される振れ信号に基づいて像振れを補正するための防振レンズの変位量が求められるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、振れ検出センサから出力される振れ信号には、手ぶれのような補正すべき振動に起因する信号の他に、パン操作やチルト操作のような撮影者の意図的なカメラ操作に起因する信号等も含まれている。従って、単に振れ信号に基づいて防振レンズを駆動すると、パン／チルト操作時にも像振れ補正が行われる。しかしながら、パン／チルト操作時に像振れ補正が行われると、パン／チルト動作終了後に像振れが生じ、カメラ操作や映像に違和感が生じるため好ましくない。
【０００４】
そこで、従来、振れ検出センサから出力された振れ信号がパン／チルト操作によるものか否かを自動で判断し、パン／チルト操作によるものと判断した場合には像振れ補正を停止し、防振レンズを可動範囲の中心（変位量０とする基準位置）に戻して停止させておくようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２９０８９
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−１４２６２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにパン／チルト操作時に像振れ補正を停止させる場合であっても、防振レンズを変位量０の位置に戻す動作によってパン／チルト操作の速度があたかも瞬間的に変化したように像がゆれる現象（ゆれ戻し）が生じるという不具合があった。ゆれ戻しは、ズームをテレ側に設定してパン／チルト操作している時には、画像の移り変わりが速いためにあまり違和感を生じさせない。しかしながら、ズームをワイド側に設定している場合には、ズームをテレ側に設定している時と同じ速度でパン／チルト操作しても映像としてゆれ戻しが顕著に現れカメラ操作や映像に違和感が生じるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、パン／チルト操作時にゆれ戻しによる違和感が生じる不具合を解消する像振れ補正装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、焦点距離の変更が可能なカメラの撮影光学系と、該撮影光学系により結像された像の像振れを検出する像振れ検出手段と、該像振れ検出手段により検出された像振れに基づいて前記撮影光学系の撮影範囲を変位させ、像振れを補正する像振れ補正手段と、カメラがパン又はチルト動作していると判断した場合に前記像振れ補正手段による像振れの補正を停止すると共に、前記像振れ補正手段によって変位した前記撮影光学系の撮影範囲を基準位置に戻す像振れ補正停止手段と、を備えた像振れ補正装置において、前記像振れ補正停止手段は、前記撮影光学系の焦点距離に基づいて前記撮影光学系の撮影範囲を基準位置に戻す速さを変更すると共に、前記撮影光学系の焦点距離が短い場合には、焦点距離が長い場合に比べて、前記撮影範囲を基準位置に戻す速さを遅くすることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記像振れ補正手段は、前記撮影光学系に配置された補正レンズを光軸に対して直交する面内で変位させることにより前記撮影範囲を変位させることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、カメラがパン又はチルト動作していると判断し、像振れ補正によって変位した撮影範囲を基準位置に戻す場合に、その速度を焦点距離に応じて変更し、特にワイド側に設定されている場合には遅くするようにしたため、パン／チルト操作時においてゆれ戻しによって違和感が生じる不具合が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る像振れ補正装置の好ましい実施の形態について詳述する。
【００１４】
図１は、本発明に係る像振れ補正装置の実施の形態を示した構成図である。像振れ補正装置は、例えば、テレビカメラ用のレンズ装置（撮影レンズ）、ムービカメラ、又は、スチルカメラ等に搭載され、同図に示す防振レンズ１０は、本装置が搭載されるレンズ装置又はカメラの撮影光学系において、光軸に対して垂直な面内で上下（鉛直方向）、左右（水平方向）に移動自在に配置される。また、防振レンズ１０は、モータ１２により上下、又は、左右に駆動されるようになっており、カメラ（撮影光学系）に振動が生じた場合には、このモータ１２により像振れを防止する位置（振動を打ち消す位置）に移動するようになっている。尚、防振レンズ１０が上下、左右に移動すると撮影光学系の撮影範囲が上下、左右に変位する。また、防振レンズ１０は上下方向と左右方向のいずれの方向についても各方向に生じた振動に基づいて同様に駆動されるため、本実施の形態では、一方向（以下、上下方向）に対する像振れ補正を行う構成についてのみ説明し、他方向に対して同様に構成されるものとする。
【００１５】
同図に示す角速度センサ１４は、例えばジャイロセンサであり、カメラの振動を検出するための振れ検出センサとして用いられる。この角速度センサ１４は、例えばレンズ鏡胴の上面に設置され、レンズ鏡胴の上下方向の振動の角速度を検出し、検出した角速度に応じた電圧の電気信号を出力する。尚、角速度センサ１４から出力される信号を以下、角速度信号という。
【００１６】
角速度センサ１４から出力された角速度信号は、２つの線路に分岐され、一方は、ハイパスフィルタ１５によって低周波ノイズが除去された後、Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号に変換される。そして、ＣＰＵ２４に与えられる。他方は、角速度センサ１４から出力された角速度信号がそのままＡ／Ｄ変換器１８によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ２４に与えられる。
【００１７】
また、本実施の形態における撮影レンズは、ズーム倍率（焦点距離）の変更が可能であり、その設定位置（ズーム位置）に対応する電圧の検出信号がズーム位置検出器２０から出力され、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２４に与えられるようになっている。
【００１８】
ＣＰＵ２４の処理内容については後述するが、ＣＰＵ２４からは、目標とする防振レンズ１０の位置、即ち、防振レンズ１０の基準位置に対する変位量を示す位置指令信号がＤ／Ａ変換器２６に出力されるようになっている。Ｄ／Ａ変換器２６に出力された位置指令信号は、アナログの電圧信号に変換された後、加算器３０に入力される。尚、防振レンズ１０の基準位置は、例えば可動範囲の中心（振れ中心）とし、そのときの位置を示す信号値を零とする。ただし、基準位置は振れ中心でなくてもよい。
【００１９】
加算器３０には、防振レンズ１０の現在位置を示す位置信号としてモータ１２の回転位置を検出するポテンショメータ２８からの電圧信号が与えられており、ＣＰＵ２４からの位置指令信号とポテンショメータ２８からの位置信号との差を示す電圧信号が生成される。そして、その電圧信号がアンプ（サーボアンプ）３２に与えられる。
【００２０】
アンプ３２は、加算器３０から与えられた電圧信号を所定のゲインで増幅してモータ１２に印加する。これにより加算器３０から与えられる電圧信号が零となるようにモータ１２が駆動され、ＣＰＵ２４からの位置指令信号により指令された位置に防振レンズ１０が移動する。
【００２１】
続いて、ＣＰＵ２４の処理について説明する。図１のＣＰＵ２４のブロックにはＣＰＵ２４で行われる各処理に対応する機能ブロックで示されており、ＣＰＵ２４の処理を各機能ブロックの処理として説明する。
【００２２】
ＣＰＵ２４において、上記Ａ／Ｄ変換器１６から与えられた角速度信号は、ローパスフィルタ３４によって低周波成分のみが抽出される。尚、この処理は角速度信号を積分する処理に相当する。そして、ローパスフィルタ３４によって抽出された信号は、ゲイン部３６によって所定のゲインで増幅され、その信号が上記位置指令信号としてＤ／Ａ変換器２６に出力される。尚、ゲイン部３６におけるゲインはズーム位置検出器２０から得られるズーム位置に応じた値に設定される。このようなＣＰＵ２４における処理により、Ａ／Ｄ変換器１６から与えられた角速度信号に基づいて、カメラに加わった振動に対して像振れを補正（防止）するための防振レンズ１０の位置、即ち、防振レンズ１０の振れ中心に対する変位量を示す位置指令信号が求められ、Ｄ／Ａ変換器２６に出力される。
【００２３】
一方、上記Ａ／Ｄ変換器１８から与えられた角速度信号は、パン／チルト検出部３８に読み取られ、角速度センサ１４から出力された角速度信号が、パン／チルト動作によるものか否かが判断される。例えば、角速度センサ１４によって図２に示すような角速度信号が得られるとする。このとき、角速度信号の値が閾値Ｖ_Sより大きくなったことを検出すると、その角速度信号がパン／チルト動作によるものと判断される。尚、角速度信号の値が閾値―Ｖ_Sより値が小さくなった場合も同様である。
【００２４】
パン／チルト検出部３８によりパン／チルト動作が検出された場合には、像振れ補正を停止する処理が実行される。即ち、ローパスフィルタ３４のフィルタ特性が変更される。ここで、ローパスフィルタ３４はパラメータの変更によりフィルタ特性の変更が可能なフィルタで、パン／チルト動作が検出されると、防振レンズ１０を基準位置（振れ中心）に戻して停止させるようなフィルタ特性に変更される。即ち、位置指令信号の値が徐々に０に近づくようなフィルタ特性に変更される。尚、像振れ補正を実行している間のフィルタ特性をノーマルの特性とする。
【００２５】
また、フィルタ特性をノーマルの特性から防振レンズ１０を基準位置に戻す特性に変更する場合、ズーム位置検出器２０から与えられるズーム位置信号の値が考慮される。ローパスフィルタ３４の出力信号の例を図３に示すと、図中Ａ点でパン／チルト動作と判断されてフィルタ特性がノーマルの特性から防振レンズ１０を基準位置に戻す特性に変更されるものとする。このとき、ズーム位置に応じて▲１▼から▲３▼まで出力特性を有するいずれか３つのフィルタ特性に設定される。
【００２６】
図４に示すようにズーム位置（ズーム位置信号の値）がテレ側閾値ＺＴよりも大きい（テレ側）場合には▲１▼のフィルタ特性に設定され、ズーム位置がワイド側閾値ＺＷよりも小さい（ワイド側）場合には▲２▼のフィルタ特性に設定される。これら以外の場合には▲３▼のフィルタ特性に設定される。
【００２７】
従って、ズーム位置がワイド側よりに設定されている場合に、パン／チルト動作が検出されると、防振レンズ１０は、テレ側よりに設定されている場合に比べて遅い速度で基準位置に戻される。即ち、焦点距離が短いほど、像振れ補正により変位していた撮影範囲が遅い速度で基準位置に戻される。このため、ワイド側で顕著となるゆれ戻しの現象が防止される。
【００２８】
尚、本実施の形態ではズーム位置に応じてフィルタ特性を３つの特性で変更するようにしているが、２つの特性でもよいし、更に多数の特性に細分化してフィルタ特性を変更するようにしてもよい。
【００２９】
図５は、ＣＰＵ２４におけるローパスフィルタ３４のフィルタ特性を設定する手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ２４は角速度センサ１４からＡ／Ｄ変換器１８を介して与えられる角速度信号を取得する（ステップＳ１０）。そして、その角速度信号に基づいてパン／チルト動作が行われているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＮＯと判定した場合には、ステップＳ１０とステップＳ１２の処理を繰り返す。尚、本フローチャートには示していないが、この間にもＣＰＵ２４は像振れを補正するための処理を実行している。
【００３０】
ステップＳ１２においてＹＥＳ、即ち、パン／チルト動作が行われていると判定した場合、ＣＰＵ２４はズーム位置検出器２０からズーム位置（ズーム位置信号の値）を読み込む（ステップＳ１４）。そして、ズーム位置がテレ側閾値ＺＴより大きい（テレ側）か否かを判定する（ステップＳ１６）。ここでＹＥＳと判定した場合には、フィルタ特性を▲１▼の特性に設定する（ステップＳ１８）。
【００３１】
一方、ステップＳ１６においてＮＯと判定した場合には、続いてズーム位置がワイド側閾値ＺＷより小さい（ワイド側）か否かを判定する（ステップＳ２０）。ここでＹＥＳと判定した場合には、フィルタ特性を▲２▼の特性に設定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２０においてＮＯと判定した場合には、フィルタ特性を▲３▼の特性に設定する（ステップＳ２４）。
【００３２】
ステップＳ１８、ステップＳ２２、ステップＳ２４のいずれかにおいてフィルタ特性を設定すると、次にＣＰＵ２４は、パン／チルト動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ２６）。パン／チルト動作が終了したか否かは、例えば、角速度センサ１４からＡ／Ｄ変換器１８を介して与えられる格速度信号の絶対値が所定の閾値より小さくなったか否かで判断される。このステップＳ２６の処理でＮＯと判定している間、本処理の判定を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合には、フィルタ特性を像振れ補正を実行する際のノーマルの特性に設定する（ステップＳ２８）。
【００３３】
以上、上記実施の形態では、撮影光学系の光軸に垂直な面内で変位する防振レンズによって像振れを防止する場合について説明したが、本発明は他の方式による像振れ補正装置にも適用できる。例えば、撮像素子から映像信号を切り出す範囲をシフトさせて像振れを補正するような電子的方法を用いた像振れ補正装置においても本発明を適用することができる。
【００３４】
また、上記実施の形態ではパン／チルト動作か否かを角速度信号が所定値を超えたか否かにより判断するようにしたが、他の方法で判断してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る像振れ補正装置によれば、カメラがパン又はチルト動作していると判断し、像振れ補正によって変位した撮影範囲を基準位置に戻す場合に、その速度を焦点距離に応じて変更し、特にワイド側に設定されている場合には遅くするようにしたため、パン／チルト操作時においてゆれ戻しによって違和感が生じる不具合が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る像振れ補正装置の実施の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、角速度センサから出力される角速度信号の例を示した図である。
【図３】図３は、ローパスフィルタから出力される信号の例を示した図である。
【図４】図４は、フィルタ特性の設定についての説明に用いた説明図である。
【図５】図５は、ＣＰＵにおけるローパスフィルタのフィルタ特性を設定する手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…防振レンズ、１２…モータ、１４…角速度センサ、１５…ハイパスフィルタ、１６、１８、２２…Ａ／Ｄ変換器、２０…ズーム位置検出器、２４…ＣＰＵ、２６…Ｄ／Ａ変換器、２８…ポテンショメータ、３０…加算器、３２…アンプ、３４…ローパスフィルタ、３６…ゲイン部、３８…パン／チルト検出部

Claims

焦点距離の変更が可能なカメラの撮影光学系と、該撮影光学系により結像された像の像振れを検出する像振れ検出手段と、該像振れ検出手段により検出された像振れに基づいて前記撮影光学系の撮影範囲を変位させ、像振れを補正する像振れ補正手段と、カメラがパン又はチルト動作していると判断した場合に前記像振れ補正手段による像振れの補正を停止すると共に、前記像振れ補正手段によって変位した前記撮影光学系の撮影範囲を基準位置に戻す像振れ補正停止手段と、を備えた像振れ補正装置において、
前記像振れ補正停止手段は、前記撮影光学系の焦点距離に基づいて前記撮影光学系の撮影範囲を基準位置に戻す速さを変更すると共に、前記撮影光学系の焦点距離が短い場合には、焦点距離が長い場合に比べて、前記撮影範囲を基準位置に戻す速さを遅くすることを特徴とする像振れ補正装置。
前記像振れ補正手段は、前記撮影光学系に配置された補正レンズを光軸に対して直交する面内で変位させることにより前記撮影範囲を変位させることを特徴とする請求項１の像振れ補正装置。