JP3962480B2 - 撮像方法及び装置並びに記憶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像方法及び装置並びにこの撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりビデオカメラ等の撮像装置においては、ＡＥ（オートエクスポージャ）、ＡＦ（オートフォーカス）等、あらゆる点で自動化、多機能化が図られ、良好な撮影が容易に行えるようになっている。
【０００３】
また、近年ビデオカメラの小型化や、光学系の高倍率化に伴い、撮像装置の振れ（揺れ）が撮影画像の品位を低下させる大きな原因となっていることに着目し、このカメラ振れを補正する振れ補正機能付き撮像装置が種々提案されている。
【０００４】
図９に従来の振れ補正機能付き撮像装置の構成の一例を示す。
【０００５】
同図において、撮像部は、レンズ９０１、撮像素子９０２及び信号処理回路９０３とを有している。撮像素子９０２は光電変換手段であるＣＣＤ等よりなり、光信号を電気信号に変換するものである。信号処理回路９０３は、撮像素子９０２より出力された電気信号を、例えばＮＴＳＣ等の標準ビデオ信号に変換処理するもので、ビデオ出力端子９０４を有し、このビデオ出力端子９０４より標準ビデオ出力が得られる。
【０００６】
また、同図において、手振れ補正部は、振れ検出手段９０５、ＤＣカットフィルタ９０６、アンプ９０７、補正量演算手段（ＣＯＭ）９０８、ＡＥ制御手段９０９、読み出し制御手段９１０及びタイミング・ジェネレータ９１１を有している。
【０００７】
振れ検出手段９０５は、撮像装置本体に取り付けられている例えば振動ジャイロ等の角速度センサからなるもので、撮像装置本体の振れを検出するものである。ＤＣカットフィルタ９０６は、振れ検出手段９０５から出力される角速度信号の直流成分を遮断して交流成分、即ち振動成分のみを通過させるものである。このＤＣカットフィルタ９０６は、所定の帯域で信号を遮断するハイパスフィルタ（以下ＨＰＦと示す）を用いても良い。アンプ９０７は、ＤＣカットフィルタ９０６より出力された角速度信号を適当な感度に増幅するものである。
【０００８】
補正量演算手段（ＣＯＭ）９０８は、マイクロコンピュータよりなるもので、Ａ／Ｄ変換器９０８ａ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９０８ｂ、積分回路９０８ｃ、Ｄ／Ａ変換器９０８ｄ及びパン・チルト判定回路９０８ｅを有している。
【０００９】
Ａ／Ｄ変換器９０８ａは、アンプ９０７より出力された角速度信号をデジタル信号に変換するものである。ＨＰＦ９０８ｂは、Ａ／Ｄ変換器９０８ａのデジタル出力の低周波成分を遮断するものであり、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。積分回路９０８ｃは、ＨＰＦ９０８ｂの出力（角速度信号）を積分して角変位信号を出力するものであり、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。Ｄ／Ａ変換器９０８ｄは、積分回路９０８ｃより出力された積分信号、即ち角変位信号をアナログ信号に変換するものである。パン・チルト判定回路９０８ｅは、角速度信号及び積分回路９０８ｃより出力された角速度信号と、角速度信号に積分処理を施した積分信号、即ち角変位信号からパンニング・チルティングの判定を行うものである。このパン・チルト判定回路９０８ｅは、角速度信号及び角変位信号のレベルにより後述するパンニング制御を行う。これらの構成により得られた角変位信号は、後の制御において振れ補正目標値となる。
【００１０】
ＡＥ制御手段９０９は、本実施の形態では、特に撮像素子９０２の蓄積時間を制御するように設けられている。図示しないが、撮像素子９０２の露出の状態或いはユーザーからの操作によりＡＥ制御手段９０９は動作するものである。
【００１１】
読み出し制御手段９１０は、撮像素子９０２の読み出し開始位置を前記補正目標値信号に基づき移動させると同時に、ＡＥ制御手段９０９による撮像素子９０２の蓄積時間の変更をも制御する。
【００１２】
タイミング・ジェネレータ９１１は、読み出し制御手段９１０の制御情報に基づき撮像素子９０２に対して駆動パルスを発生させるものであり、撮像素子９０２の蓄積や読み出しに応じた駆動パルスを生成する。
【００１３】
ここで、補正量演算手段９０８内にあるパン・チルト判定回路９０８ｅの動作について詳しく述べる。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器９０８ａより出力された角速度信号及び積分回路９０８ｃより出力された角変位信号を入力し、角速度が所定のしきい値以上或いは角速度が所定のしきい値以内であっても、角速度信号を積分した角変位信号が所定のしきい値以上の場合に、パンニング或いはチルティングであると判定し、このようなときには、ＨＰＦ９０８ｂの低域カットオフ周波数を高域側へと変移させ、低域の周波数に対して振れ補正系が応答しないように特性を変更し、更にパンニング、チルティングが検出された場合には、画像補正手段の補正位置を序々に移動範囲中心へとセンタリングするために、積分回路９０８ｃの積分特性の時定数を短くなる方向に変移させ、積分回路９０８ｃに蓄積された値が基準値（振れを検出していない状態においてとり得る値）とする制御（以下、パンニング制御と記述する））を行う。
【００１５】
なお、この間も角速度信号及び角変位信号の検出は行われており、パンニング、チルティングが終了した場合には、再び低域のカットオフ周波数を低下して、振れ補正範囲を拡張する動作が行われ、パンニング制御から抜ける。
【００１６】
このパンニング判定動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
このフローチャートに示す処理は、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００１８】
まず、ステップＳ１００１でアンプ９０７により増幅された角速度信号をアナログ量からマイコンよりなる補正量演算手段９０８内で扱えるデジタル値に変換する。次にステップＳ１００２で前回用意されたカットオフ周波数の値を用いてＨＰＦ９０８ｂの演算を行う。次にステップＳ１００３で前回用意された時定数の値を用いて積分回路９０８ｃにより積分演算を行う。次にステップＳ１００４で前記ステップＳ１００３における積分結果、即ち角変位信号をＤ／Ａ変換器９０８ｄによりアナログ量に変換して出力する。
【００１９】
次にステップＳ１００５で角速度信号が所定のしきい値以上であるか否かを判断する。そして、角速度信号が所定のしきい値以上である場合は、ステップＳ１００６でＨＰＦ演算に用いるカットオフ周波数の値を現在の値より所定の値だけ高くし、低周波信号の減衰率ｆｃを現在のそれより大きくする。次にステップＳ１００７で積分演算に用いる時定数の値を現在の値より所定の値だけ短くし、角変位出力が基準値に近づくようにした後、本処理動作を終了する。
【００２０】
一方、前記ステップＳ１００５において角速度信号が所定のしきい値以上でない場合は、ステップＳ１００８で積分値が所定のしきい値以上であるか否かを判断する。そして、積分値が所定のしきい値以上である場合は前記ステップＳ１００６へ進み、また、積分値が所定のしきい値以上でない場合はステップＳ１００９へ進む。このステップＳ１００９では、ＨＰＦ演算に用いるカットオフ周波数の値を現在の値より所定の値だけ低くし、低周波信号の減衰率ｆｃを現在のそれより小さくする。次にステップＳ１０１０で積分演算に用いる時定数の値を現在の値より所定の値だけ長くし、積分効果を上げた後、本処理動作を終了する。
【００２１】
以上の制御により、積分値＝補正目標値の飽和を防ぐことにより、補正目標値を定常状態とし、安定した防振制御が可能となる。
【００２２】
次に、本従来例における補正手段の概要を図１１を用いて説明する。
【００２３】
同図１１（ａ）において、１１００はＣＣＤ等の撮像素子９０２の全撮像領域である。１１０１は撮像素子９０２の全撮像領域のうち、実際に映像信号として標準ビデオ信号へ変換して出力する切り出し枠である。１１０６は撮影者が撮影している被写体である。
【００２４】
このときの標準ビデオ信号を映し出すとすると、同図（ｃ）で示される映像となる。
【００２５】
図４（ｃ）において、１１０５はビデオ信号を再現するモニタの映像領域、１１０６’はモニタの映像領域１１０５上に再現された被写体（主被写体）である。後に説明する撮像画の切り出しにより撮像素子９０２の全撮像領域１１００よりその周辺を除いた一部分を標準ビデオ信号として出力することにより、モニタ上の映像領域１１０５が再現できる。
【００２６】
次に図１１（ｂ）について説明する。同図は被写体１１０６を撮影する撮影者が、矢印１１０２、１１０２’、１１０２”で示す左下方向に撮像装置を振ってしまった時の画像の変化を示したもので、撮像素子９０２の全撮影領域１１００面上で被写体１１０６は矢印１１０４で示す右上方向に移動してしまう。
【００２７】
この状態で前記図１１（ａ）で説明したように、切り出し枠１１０１と同位置の切り出し枠１１０１’を用いて切り出した場合、矢印１１０４で示すベクトル量だけ被写体１１０６が移動したビデオ信号を発生させてしまう。
【００２８】
ここで、撮像装置の振れ量より求めた画像の変位量１１０３、即ち振れ補正目標値を用いて切り出し枠を１１０１’より１１０１”で示す波線枠位置に移動して切り出せば、図１１（ｃ）で示される映像を得ることが可能である。この原理を用いて画像の振れ補正を実現する。
【００２９】
次に撮像領域の切り出しについて図１２を用いて説明する。
【００３０】
同図において、１２００は撮像素子全体を示す。１２０１は撮像素子全体１２００を構成する画素単位であり、一つの光電変換素子でる。不図示のタイミングジェネレータより発せられる電気的な駆動パルスに基づき、画素単位で蓄積及び読み出しの制御が行われる。
【００３１】
１２０２、１２０３は、前記図１１の切り出し枠１１０１と同様な切り出し枠であり、例えば図１２の１２０２で示す切り出し枠でビデオ信号を切り出す場合において説明する。
【００３２】
まず、初めに「Ｓ」で示す画素より矢印１２０５で示す方向に順番に光電変換された電荷量の読み出しが行われていく。この読み出しを出力ビデオ信号の同期期間内に合わせてスタートし、この同期期間終了前に図１２において「Ａ」で示される画素の１画素手前まで、通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出しを終了する。
【００３３】
同期期間の終了後の実映像期間に、図１２において「Ａ」で示す画素より「Ｆ」で示す画素までの電荷を、通常の読み出し速度によりビデオ信号の１ライン分の画像情報として、読み出しが開始される。
【００３４】
更に、次の１ラインまでの水平同期期間中に図１２において「Ｆ」で示す画素より「Ｇ」で示す画素の手前までの画素を通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出し、次の映像期間の読み出しに備える。前記画素「Ａ」から画素「Ｆ」までの読み出しと同様に、図１２において「Ｇ」で示す画素からの読み出しを開始する。
【００３５】
以上のように読み出しタイミングを制御することにより、撮像素子９０２の全撮像領域１１００から、例えば撮像素子９０２の中央部分を選択的に抜き出してビデオ信号とすることが可能である。
【００３６】
更に、図１１を用いて説明したように、撮像装置の移動による撮像画の移動が生じた場合における切り出し位置の移動について説明する。図１２の矢印１２４で示す分だけ撮像素子９０２の面上での被写体の移動（＝撮像装置の振れ）が生じたことを検出した場合、切り出し枠１２０２より切り出し枠１２０３に変更すれば、被写体の移動が伴わない切り出し後の映像が得られる。
【００３７】
切り出し位置を変更するために先の読み出し開始位置を画素「Ａ」より画素「Ｂ」に移動することにより、前記画素「Ａ」からの読み出しと同様に撮像素子９０２の全撮像領域１１００から画像の一部を選択的に抜き出してビデオ信号とすることができる。
【００３８】
実際には先の切り出し枠１２０２を読み出すときと同様に画素「Ｓ」より矢印１２０５で示す方向に順番に光電変換された電荷量の読み出しを行う。この読み出しを出力ビデオ信号の同期期間内に合わせてスタートし、この同期期間終了前に画素「Ｂ」の１画素手前まで、通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出しを終了しておき、映像期間に画素「Ｂ」から上記と同様に読み出しを開始すればよい。
【００３９】
このように撮像素子９０２の周辺の一部の撮像領域を実映像期間に現れない同期信号期間中に振れ補正情報に応じた量だけ予め読み出し、撮像素子９０２の一部を撮像装置の振れ情報を基に選択的に読み出すことにより、撮像装置の振れに伴う画像の振れを取り除いたビデオ信号を得ることができる。
【００４０】
図１３は、時間の流れに対する撮像素子９０２の蓄積画像の動きの状態及び切り出しのタイミングを示すタイミング・チャートである。
【００４１】
同図において、１３０１は撮像装置の振れに伴う撮像素子９０２の面上での画像の動き量であり、言い換えれば撮像装置そのものの振れの状態を示している。１３１４は撮像装置内で発生している垂直同期信号である。１３１５より１３１８はＡ／Ｄ変換器９８ａのサンプリング・タイミングを示し、１３１９より１３２２は補正量演算手段９０８の振れ補正目標値演算結果を出力するタイミングを示している。更に１３２３より１３２６は補正量演算手段９０８により得られた補正目標値を先に述べた撮像素子９０２の読み出し制御に用いる補正データとして反映するタイミングであり、同期期間の補正データに基づいて画像の切り出し制御を開始している。
【００４２】
１３０６は前記画像の動き量１３０１のうちの垂直同期期間に挟まれた１フィールド間の動き量の変化を示した単位時間当たりの変位量であり、１フィールド間の映像となる。また、ここで垂直同期期間に挟まれた期間は撮像素子９０２の蓄積時間でもある。従って、同図の１３０６は１フィールド間の蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位にあたる。
【００４３】
ここで、同期信号１３１４の同期期間のうちの時間的中心、即ち映像期間の中心時間１３０２を振れ補正に用いる角変位信号のサンプリング・タイミング１３１５とすると、単位時間当たりの変位量１３０６の時間的中心位置と、画像切り出し時の補正中心とが略同じタイミングとなる。このタイミングに基づいて上述した撮像素子９０２の読み出し制御を行うことにより、サンプリング・タイミング１３１５の時点の蓄積画像が読み出し時に中心となるような振れ補正制御を行う。
【００４４】
なお、１フィールド間の蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位量１３０６の期間に蓄積された映像は、次のフィールドを蓄積中に撮像素子９０２より出力されることとなる。この読み出し時に、先に決定した補正目標値のデータを用いれば、蓄積中の振れと補正目標値を得るまでの時間的な矛盾はない。
【００４５】
更に、図１３において１３０２は補正時の基準位置（＝補正時のセンター、補正中心）を示し、上記のように振れ情報のサンプリング点１３１５のタイミングで蓄積された蓄積画像がこの基準位置１３０２上になるように制御が行われる。
【００４６】
１３１０で示すラインは、単位時間当たりの変位量１３０６の積分値、即ち単位蓄積期間中の画像の重心位置を示している。この画像の重心位置１３１０は、単位時間当たりの画像の変位量１３０６の傾きや湾曲の度合いによって異なるが、変位量１３０１の傾きの最大値がある程度小さければ、前記基準位置１３０２と重心位置１３１０との差は小さくなる。
【００４７】
図１３において１３０７より１３０９に示される単位時間当たりの蓄積画像の変位も同様であり、従って、１３１１から１３１３に示す重心位置についても上記と同様のことが言える。
【００４８】
このように、振れ情報のサンプリング・ポイントを同期期間の中心とすることにより、撮像素子９０２の蓄積時間中の画像の振れ中心に略近いポイントとなり、切り出しによる振れ補正動作が成り立っていた。
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例で示す画像の振れ補正系においては、振れの補正情報に基づく振れ補正量の決定及び補正のタイミングが、撮像素子９０２の一度の読み出し時期において一度であることから、振れ補正に用いる振れ情報の検出及び補正目標値の算出も一度の読み出しに対して一度となる。
【００５０】
具体的には図１３を用いて説明したように、一つの同期期間中にサンプリングする振れ情報は１３１５から１３１８に示されるように同期期間に挟まれた中央時間に一度であり、、そのサンプリングデータに基づき出力される補正目標値も１３１９から１３２２に示すように１フィールドの同期期間中に一度である。勿論、撮像素子９０２の読み出しタイミングの制御も垂直同期期間の始まりに決定され、次の同タイミングまで変更は行われない。
【００５１】
しかしながら、この撮像装置に振れ量の検出及び目標値の算出は、上述したように同期期間の略中央時間としているが、撮像素子９０２の蓄積時間中に電荷を一時掃き出し、０としたした上で再度蓄積を開始することにより、撮像素子９０２の蓄積時間を短くする、いわゆる電子シャッター動作を行った場合、実蓄積時間中の画像の重心位置と補正時の基準位置とが前記通常蓄積状態の場合と異なり、ずれが大きくなる場合を生じる。
【００５２】
次に、図１４に示すタイミング・チャートで上記の現象を説明する。
【００５３】
同図は図１３と同様に時間の流れに対する撮像素子９０２の蓄積画像の動きの状態及び切り出しのタイミングを示している。
【００５４】
同図において、１３０１は前記図１３と同様に撮像素子９０２の面上での画像の動き量であり、言い換えれば撮像装置そのものの振れを示している。１３４０より１３４３は撮像素子９０２の電荷の蓄積を掃き出し、電荷のリフレッシュを行う時間的なポイントを示した点であり、同図の場合、１フィールド内の略中央時にこの動作を行っている。従って、このタイミングで電荷の掃き出し動作が行われている場合の電子シャッター速度は、通常蓄積時の半分の値を取ることとなる。このとき、１３４４より１３４７の実線で示される時間帯が撮像素子９０２に撮像画として有効に蓄積される画像の動き量となる。
【００５５】
１３１４は前記図１３と同様に撮像装置内に発生する垂直同期信号である。１３２８は前記撮像画として有効に蓄積される画像の動き量の１フィールド間の変化を示した単位時間当たりの変位量でもある。１３２８は１フィールド間の有効蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位であり、先に図１３で説明した１フィールド間の有効蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位量１３６の約半分の蓄積時間及び変位となっている。
【００５６】
ここで、前記従来例の説明と同様に同期信号１３１４の同期期間に挟まれた中心時間１３０２より１３０５を振れ補正に用いる角変位信号のサンプリング・タイミング１３１５より１３１８とすると、単位時間当たりの変位量１３２８より１３３１の蓄積開始時間を画像切り出し時の補正ポイントとし、そのタイミングの変位量に基づいて上述した撮像素子９０２の読み出しタイミングにより、サンプリング・タイミングの蓄積画像が読み出しと時に補正中心となるような振れ補正制御を行う。
【００５７】
１３２７は補正時の基準位置を示し、上記のようにサンプリング点である１３０２のタイミングの蓄積画像がこの基準位置１３２７上になるように制御が行われる。１３２９から１３３１までの単位時間当たりの変位量に伴う切り出し制御も同様に行われる。
【００５８】
また、１３３２で示すラインは、前記と同様に単位時間当たりの変位量１３２８の積分値、即ち単位蓄積時間中の画像の重心位置を示している。この画像の重心位置１３３２からもわかるように、前記図１３にて説明した従来例とは補正時の基準位置１３２７との差が大きくなっていると言える。１３３３より１３３５に示す重心位置についても同様のことが言える。
【００５９】
このような、電子シャッター動作による撮像素子９０２の蓄積及び読み出し制御を行った場合には、振れ補正時に目標とする補正基準位置と実際の画像重心位置とが互いに離れてしまい、十分な防振効果が得られない映像となってしまう。
【００６０】
更に電子シャターによる蓄積時間が短くなればなるほどこの差は大きくなる。
【００６１】
本発明は、このような従来の技術の有する問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、撮像素子の蓄積時間によらず、常に最良の振れ補正を実現することが可能な撮像方法及び装置並びに記憶媒体を提供することである。
【００６３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の撮像方法は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング工程と、前記サンプリング工程のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出工程と、前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正する第１の位相補正工程と、前記補正量演算工程の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程と、前記補正量演算工程により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御工程に導く補正データ決定工程と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する第２の位相補正工程とを有することを特徴とする。
【００６５】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項２記載の撮像方法は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング工程と、前記サンプリング工程のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算工程と、前記補正量演算工程の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程と、前記補正量演算工程により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御工程に導く補正データ決定工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出工程と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する位相補正工程とを有することを特徴とする。
【００６８】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項３記載の撮像方法は、請求項１または２記載の撮像方法において、前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする。
【００６９】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項４記載の撮像方法は、請求項１または２記載の撮像方法において、前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする。
【００７２】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項５記載の撮像装置は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出手段と、前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正する第１の位相補正手段と、前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、前記補正量演算手段により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御手段に導く補正データ決定手段と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する第２の位相補正手段とを有することを特徴とする。
【００７３】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項６記載の撮像装置は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算手段と、前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、前記補正量演算手段により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御手段に導く補正データ決定手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出手段と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する位相補正手段とを有することを特徴とする。
【００７７】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項７記載の撮像装置は、請求項５または６記載の撮像装置において、前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする。
【００７８】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項８記載の撮像装置は、請求項５または６記載の撮像装置において、前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする。
【００８１】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項９記載の記憶媒体は、撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、角速度センサにより振れを検出し、前記検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングし、そのサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換し、前記検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出し、前記検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正し、前記補正量演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御し、前記補正量演算処理により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出しタイミング制御に導き、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正するように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする。
【００８２】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項１０記載の記憶媒体は、撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、角速度センサにより振れを検出し、前記検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングし、そのサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換し、前記補正量演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御し、前記補正量演算処理により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出しタイミング制御に導き、前記振れ情報を元に振れ周波数を検出し、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正するように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする。
【００８５】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項１１記載の記憶媒体は、請求項９または１０記載の記憶媒体において、前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする。
【００８６】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項１２記載の記憶媒体は、請求項９または１０記載の記憶媒体において、前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする。
【００８８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図１乃至図８を用いて説明する。
【００８９】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図３を用いて説明する。
【００９０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同図において、上述した従来例の図９と同一構成部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１において図９と異なる点は、図９の構成に補正データ決定手段１０１と位相補償手段１０２とを付加したことである。補正データ決定手段１０１は、Ｄ／Ａ変換器９０８ｄとＡＥ制御手段９０９と読み出し制御手段９１０とに接続されている。位相補償手段１０２は、積分回路９０８ｃとＤ／Ａ変換器９０８ｄとの間に接続介装されている。位相補償手段１０２はＡＥ制御手段９０９に接続されている。
【００９２】
また、前記図９においては、Ａ／Ｄ変換器９０８ａの動作は１フィールドに１度の角速度信号のサンプリングであり、それに伴い補正量演算手段９０８内の演算処理も１フィールドに１度であったが、本実施の形態の場合は１フィールドに複数回の角速度信号のサンプリング及び振れ補正目標値の演算処理を行うものとする。
【００９３】
まず、初めに、補正データ決定手段１０１の動作を図２のタイミング・チャートを用いて説明する。
【００９４】
同図において１３１４は前記図１３と同様に垂直同期信号である。２０１から２０４までは振れ検出手段９０５により得られた角速度信号をＡ／Ｄ変換器９０８ａにてデジタル量に変換する変換タイミング（＝サンプリング・タイミング）を示している。説明の便宜上、本実施の形態では、等間隔なタイミングで且つ同期期間に４回のサンプリングとしているが、回数は複数回であれば良く、間隔も同期信号１３１４との位相関係が適当であれば等間隔である必要はない。
【００９５】
Ａ／Ｄ変換器９０８ａによりサンプリングされた角速度情報は、サンプリング毎に補正量演算手段９０８内で前記従来例と同様に角速度から角変位情報への変換演算を行うと共に、パンニング制御を行う。補正量演算手段９０８内での演算も、先のＡ／Ｄ変換タイミングと同様に同期したタイミングで行われ、図２において１３１５より１３１８で示されるタイミングで、振れ補正に用いられる制御目標値である補正演算出力が得られる。
【００９６】
ここで図２において２０１に示す角速度のサンプリング値を反映させた演算出力は１３１５であり、更に２０２に示す角速度のサンプリング値を反映させた演算出力は１３１６のタイミングでそれぞれ１サンプリング毎にその取り込みデータを反映させた振れ補正目標演算出力が得られる。
【００９７】
また、位相補償手段１０２により、連続的に得られる振れ補正演算出力より、信号の位相を所定量可変して位相補償を施した振れ補正演算出力２０５より２０８を得る。
【００９８】
なお、位相補償手段１０２による位相補償については、位相の進み量或いは遅れ量を補償するために、位相進みフィルターや、位相遅れフィルター等を組み合わせて用いるものであればよく、これらを補正量演算手段９０８内にソフトウェアで構成すれば、位相の進み／遅れの補償が可能となる。
【００９９】
具体的にはローパス・フィルタやハイパス・フィルタ等を組み合わせたフィルター構成やシフト・レジスタ等の遅延手段を用いて位相の補償を行うものであり、位相の進み量、遅れ量をＡＥ制御手段９０９の制御モードに基づき制御可変とする。
【０１００】
以上の演算処理を行い、Ａ／Ｄ変換器９０８ａにてサンプリングされた角速度信号は、位相補償を施した補正目標演算出力として補正量演算手段９０８より出力される。
【０１０１】
次に、補正データ決定手段１０１について説明する。
【０１０２】
補正量演算手段９０８より出力されるそれぞれの位相補償処理を施した演算出力２０５より２０８の中で、切り出し目標値として最適なポイントを選択する。この選択を行う条件はＡＥ制御手段９０９の制御モードであり、具体的にはＡＥ制御手段９０９により制御されている撮像素子９０２が通常蓄積時間の何分の１にて蓄積動作を行っているかによって、選択する演算出力タイミングが自ずと決定される。例えば図２の場合、実線の矢印で示される演算結果２０６の値を選択して補正データ１３１９として決定し、直後の同期期間より撮像素子９０２の読み出しを制御を行う。
【０１０３】
次に、この振れ補正目標値演算出力のタイミング及び位相補償量と撮像素子９０２の蓄積時間、即ち電子シャッター速度との関係を図３を用いて説明する。
【０１０４】
同図は先に説明した図１４と同様に時間の流れに対する撮像素子９０２の蓄積画像の動きの状態及び切り出しのタイミングを示したタイミング・チャートであり、撮像素子９０２の蓄積制御動作については、先の説明と同様の蓄積動作を行っているものである。
【０１０５】
図３が図１４と異なる点は、切り出しに用いるデータを撮像素子９０２の蓄積時間の略中央時間を選択し、そのサンプリング・タイミングと実蓄積時間の中央時間との誤差分については、位相補償手段１０２により補正していることである。
【０１０６】
この特徴を図３を用いて説明する。
【０１０７】
まず、１フィールド内のサンプリング・タイミングを３０１より３０５にて示す。更にサンプリングされた振れ情報より補正目標値を演算して、先に述べたような演算にて位相補償を行った演算結果も３０６より３１０に示すタイミングで出力される。
【０１０８】
ここで、撮像素子９０２の実蓄積時間１３４４の中央時間を１３３６で示すと、本実施の形態では、このタイミングに近いサンプリングポイント３０４にてサンプリングされた振れデータを、後段の補正データ決定手段１０１にて選択することとなるが、更に実蓄積時間１３４４の中央時間１３３６とサンプリング・タイミング３０４の時間的な遅れ分であるサンプリング遅れ量３１９を補正すべく、位相補償手段１０２による位相補償演算を行い、位相補償を施した補正演算出力３０６より３１０を得て、このうちサンプリング・タイミング３０４にてサンプリングされたデータより求められた位相補償演算を行い、位相補償を施した補正演算出力３０９が補正データとして選択される。
【０１０９】
従って、振れ信号のサンプリング・ポイント３０４と撮像素子９０２の実蓄積時間１３４４の中央時間１３３６との時間的な差分を位相補償手段１０２の位相の進み量補正により補い、撮像素子９０２の実蓄積時間１３４４の中央時間を補正時の基準位置１３２７とすることができる。
【０１１０】
先に図１４で説明した撮像素子９０２の実蓄積時間中の変位重心位置である１３３２より１３３５に比較し、本実施の形態の図３における３１５より３１８に示す撮像素子９０２の実蓄積時間中の変位重心位置の方が補正基準位置１３２７に近くなる。
【０１１１】
よって、従来より用いられてきた同期期間の略中央時間にサンプリング・タイミングを固定せずに、補正データ決定手段１０１により選択するデータを、撮像素子９０２の実蓄積時間の略中央時間を選択的に選び、サンプリング・タイミングと撮像素子９０２の実蓄積時間との誤差時間を位相補償手段１０２にて補正することにより、良好な防振性能が得られることとなる。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては、補正データ決定手段１０１により選択、決定される補正目標値の演算結果及び位相補償手段１０２の位相の進み量／遅れ量の補償分は、ＡＥ制御手段９０９により選択されるシャッター速度に依存するため、シャッター速度に応じた一意的な選択データを持てばよい。
【０１１３】
また、電子シャッター動作のみによらず、撮像装置自体の同期間隔等を変化させた場合においても同様なことが言える。
【０１１４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図４乃至図７に基づき説明する。
【０１１５】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の基本構成を示すブロック図である。
【０１１６】
同図において、上述した第１の実施の形態の図１と同一構成部分については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
図４において図１と異なる点は、図１の位相補償手段１０２と同等な動作を第二の位相補償手段１０２ｂで行うと共に、図１の構成に、周波数に応じて振れ検出手段９０５の位相補償を行う第一の位相補償手段１０２ａ及び周波数検出手段１０３を付加したことである。
【０１１８】
第一の位相補償手段１０２ａはＡ／Ｄ変換器９０８ａとＨＰＦ９０８ｂとの間に接続介装され、第二の位相補償手段１０２ｂは積分回路９０８ｃとＤ／Ａ変換器９０８ｄとの間に接続介装されている。周波数検出手段１０３は、第一の位相補償手段１０２ａとＡ／Ｄ変換器９０８ａの接続ライン及び第二の位相補償手段１０２ｂと積分回路９０８ｃの接続ラインにそれぞれ接続されている。また、周波数検出手段１０３は、第一の位相補償手段１０２ａと第二の位相補償手段１０２ｂにそれぞれ接続されている。また、パン・チルト判定回路９０８ｅは、第一の位相補償手段１０２ａとＨＰＦ９０８ｂの接続ライン及び第二の位相補償手段１０２ｂと積分回路９０８ｃの接続ラインにそれぞれ接続されている。 周波数に応じて振れ検出手段９０５の位相補償を行う第一の位相補償手段１０２ａ及び周波数検出手段１０３を備えるのは、振れ周波数に対する振れ検出手段９０５の応答特性の誤差により振れ補正動作の誤補正が生じることによる影響を軽減するためである。
【０１１９】
具体的には、振れ検出手段９０５として用いられるジャイロセンサ等の角速度センサの周波数に対する応答性が、周波数が高くなるに従って悪化することによる問題である。
【０１２０】
この角速度センサの代表的な周波数応答特性を図５に示す。同図において、横軸は周波数を示しており、特に撮像装置の手振れ周波数とされている１Ｈｚより２０Ｈｚ程度までが示されている。また、縦軸は位相特性を示しており、実際の振れに対して角速度センサにより得られる角速度信号出力の遅れを示す。
【０１２１】
図５において、５０１は振れ検出手段９０５であるジャイロセンサの応答特性（位相特性）であり、ジャイロセンサに加わる振れ周波数が低い場合には５０２に示す位相０ｄｅｇのライン上であり、応答に遅れはないが、過振周波数が高くなるに従い、応答特性は位相０ｄｅｇのライン５０２より下方に振れる、即ち位相は遅れる。
【０１２２】
現在、一般的に用いられているジャイロセンサの具体的な位相遅れ量は、例えば振動ジャイロセンサでは２０Ｈｚにて１０ｄｅｇ程度である。
【０１２３】
この揺れ検出手段９０５の出力の遅れ量は、最終的に振れ補正時における補正誤差として現れてくるため、振れ検出手段９０５の応答特性の遅れ量が増すと、振れ補正の補正率（防振率）が悪化してしまうからである。
【０１２４】
次に、第一の位相補償手段１０２ａ及び周波数検出手段１０３の動作を説明する。
【０１２５】
周波数検出手段１０３は、例えばＦＦＴ等の演算処理を行い、そのピーク周波数或いは所定レベル以上の検出周波数を平均化した情報を振れ周波数として用いても良いが、簡易的な検出方法として、単位時間当たりの信号の増減の折り返しをカウントした値を周波数情報として用いても良い。なお、周波数検出手段１０３に入力されるデータを、Ａ／Ｄ変換器９０８ａによりサンプリングされた振れ情報と、積分回路９０８ｃにより積分処理が施された目標値信号としている理由は、角速度センサの検出特性が同じ振幅に対して高い周波数は出力レベルが大きく、低い周波数は出力レベルが小さいため、低い周波数を精度よく検出するために積分処理により見かけ上、信号レベルが増幅した目標値信号を利用した方が有利であるからである。
【０１２６】
周波数検出手段１０３により検出された振れ周波数情報は、第一の位相補償手段１０２ａにより検出された周波数に応じた所定の位相遅れ分だけ位相の進み補償を行う。
【０１２７】
具体的には周波数検出手段１０３により検出された周波数に応じて、図５に示した応答特性を補正する分だけ位相を進める動作を行う。例えば１０Ｈｚの時には１０ｄｅｇ分の応答遅れがあるとすると、周波数検出手段１０３が１０Ｈｚを検出した場合には、１０ｄｅｇ分の位相を進ませる制御を第一の位相補償手段１０２ａにて行う。
【０１２８】
この第一の位相補償手段１０２ａの構成については、例えばハイパス・フィルタ等の構成を用い、検出された周波数に基づいて補正周波数を決定して特性を可変するものであればよく、後述する第二の位相補償手段１０２ｂのＨＰＦ等を備えればよい。
【０１２９】
次に、第二の位相補償手段１０２ｂの動作について説明する。
【０１３０】
本実施の形態における第二の位相補償手段１０２ｂについても、先の第１の実施の形態で示した位相補償手段１０２と同様に位相の進み量と遅れ量の制御動作を実現する回路である。このような動作が可能な構成を考えると、例えば時定数が可変なローパス・フィルタ（ＬＰＦ））とハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）とから構成することが考えられる。このようなフィルタは位相の進み或いは遅れ特性が通過する周波数帯に依存するということが言える。従って、本実施の形態では、この周波数応答を軽減する目的で、ＡＥ制御手段９０９の制御モードと周波数検出手段１０３の検出周波数の２つのパラメータに基づき、第二の周波数検出手段１０２ｂの位相の進み／遅れ制御を行うものである。
【０１３１】
具体的な各フィルタの特性例を図６に示し、周波数に対する位相の進み／遅れ制御について説明する。
【０１３２】
図６（ａ）に示す特性は、一次のＬＰＦ（ローパスフィルタ）の代表的な特性である。図６（ａ）において、６０１は周波数に対する利得の特性であり、６０２は同条件における位相の変化を示している。
【０１３３】
この特性を持つＬＰＦの時定数を変化させていくと、利得特性と位相特性が図６（ａ）のグラフ上、左右にシフトするように変化する。ここで注目すべき特性は位相特性であるので、その変化に注目して述べていくと、時定数を変化させることによる位相特性の変化は６０３から６０４に示すような方向に変化する。更に、この特性を位相遅れ補償とする場合は、利得の変化の少ない特性の一部を使うことにより、利得を大きく変化させずに位相の遅らし量を可変することが可能となる。
【０１３４】
従って、ＬＰＦを用いた場合、位相を遅れ補償したい周波数帯及びその遅らし量より一意的に時定数が求まることとなる。
【０１３５】
次に図６（ｂ）に示す一次のＨＰＦの代表的な特性を用いて位相の進み補償について説明する。
【０１３６】
図６（ｂ）において、６０５は周波数に対する利得の特性であり、６０６は同条件における位相の変化を示している。
【０１３７】
この特性を持つＨＰＦの時定数を変化させていくと、利得特性と位相特性がシフトするように変化する。ここで注目すべき特性は、先のＬＰＦと同様に位相特性であるので、その変化に注目して述べると、時定数を変化させることによる位相特性の変化は６０７から６０８に示すように変化する。更に、この特性を位相の進み補償とする場合は、利得の変化の少ない特性の一部を使うことにより、利得を大きく変化させずに位相を進ませることが可能となる。
【０１３８】
従って、ＨＰＦを用いた場合は、位相を進み補償したい周波数帯及びその進み量より一意的にＨＰＦの時定数が求まることとなる。
【０１３９】
なお、位相の進み補償と遅れ補償とを同時に行う制御系においては、上記のＬＰＦ、ＨＰＦを共に備え、条件に応じて互いの時定数を設定すれば、位相の進み補償及び遅れ補償が可能となる。
【０１４０】
しかし、上記特性からも分かるように、位相の進み補償及び遅れ補償を行う場合は、周波数が一つの大きなパラメータとなり、位相の進み補償或いは遅れ補償を行った場合にも、異なった周波数であると、進み時間或いは遅れ時間が異なり、適切な補正が行われない。 従って、これらの位相の進み補償及び遅れ補償に関しても、検出した周波数に基づき補正することが重要である。
【０１４１】
本実施の形態では、先の第１の実施の形態における進み補償及び遅れ補償に、周波数検出手段１０３の情報を含めて位相補償周波数を決定し、その周波数が最適になるように調整するものである。
【０１４２】
この動作を実施するにあたっては、例えばＡＥ制御手段９０９の制御モードと、現在の振れ周波数を検出する周波数検出手段１０３の周波数情報のマトリクスにより、定数を一意的に決定できるマトリクス表を予め備えておき、現在のＡＥ制御モードに基づいて補正データ決定手段１０１により決定された補正データ・タイミングと振れ周波数とより一意的に決定される。
【０１４３】
このマトリクスの構成例を図７に示す。
【０１４４】
同図に示す表は、振れ周波数とＡＥ制御モードを因数としたサンプリング・ポイント・データと、位相の補償データとを記述した例であり、表の上段は手振れの代表的な振れ周波数［Ｈｚ］の代表ポイントを示しており、左列はＡＥの動作モードであるシャッター速度［ｓ］の代表的な値を示している。なお、サンプリング・タイミングは１フィールド中に等間隔に１０回行うものとし、位相補償は１サンプリング間隔を１０分割し、更に０.１刻みで行えるものとする。
【０１４５】
図７において、例えば９／−２．２は、９番目のサンプリング・ポイントを選択し、位相補償を進み側に２．２／１０移動することを意味する。また、図７において、−の値が大きくなるほどＨＰＦのカットオフ周波数を下げ、＋の値が大きくなるほどＬＰＦカットオフ周波数を下げる。また、サンプリング回数は、１フィールドに１０回均等間隔で行われるものとする。また、位相の進み／遅れを示す値は、サンプリング間隔を更に１０等分した時間のうち、どれだけ移動するかを示す。
【０１４６】
例えば、ＡＥの動作モードが「１／１０００［ｓ］」が選択されており、現在の振れ周波数のピーク周波数が「１［Ｈｚ］」であることを検出した場合、１フレーム中の１０サンプリング・ポイントのうち９番目のサンプリング・ポイントを、補正目標値を決定するデーターとして補正データ決定手段１０１により選択し、更に位相補償として選択した９番目のサンプリング・ポイントより時間軸方向に進み、２.２/１０の比率分だけ進ませる補償を、予め第二の位相補償手段１０２ｂにより施せばよい。
【０１４７】
よって、従来より用いられてきた同期期間の略中央時間にサンプリング・タイミングを固定せずに、補正データ決定手段１０１により選択するデータを撮像素子９０２の実蓄積時間の略中央時間を選択し、サンプリング・タイミングと撮像素子９０２の実蓄積時間との誤差時間を第二の位相補償手段１０２ｂに振れ周波数情報を加味して補正することにより、良好な防振性能が得られることとなる。
【０１４８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図８に基づき説明する。
【０１４９】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【０１５０】
本実施の形態は、第２の実施の形態における第一の位相補償手段１０２ａと第二の位相補償手段１０２ｂとを１つの位相補償手段８０１としてまとめたことを特徴とする。
【０１５１】
位相補償手段８０１は、Ａ／Ｄ変換器９０８ａとＨＰＦ９０８ｂとの間に接続介装されている。位相補償手段８０１には、周波数検出手段１０３及びＡＥ制御手段９０９が接続されている。
【０１５２】
上記第２の実施の形態の説明からも分かるように、図４における第一の位相補償手段１０２ａはＨＰＦを用いた位相進み補償手段であり、また周波数検出手段１０３の振れ周波数情報に基づき、その進み量を制御していた。また図４における第二の位相補償手段１０２ｂは、ＨＰＦとＬＰＦとを組み合わせた位相遅れ進み補償手段であり、周波数検出手段１０３により得られる振れ周波数の情報とＡＥ制御手段９０９の動作モードにより一意的に決定される位相補償量を制御していた。
【０１５３】
よって、本実施の形態では、周波数検出手段１０３より出力される振れ情報に基づき位相補償を行うという共通の作用があるため、これを統合することにより、構成の簡略化を図ったものである。なお、位相の補正量に関しては、上記第２の実施の形態において図７を用いて説明した「サンプリング・ポイント−位相補償量マトリックス」に対して、振れ検出手段９０５の応答特性を考慮した補償値を重畳することにより、位相補償手段の一本化が図れる。
【０１５４】
また、本実施の形態のように、位相補償手段８０１は振れ検出手段９０５と読み出し制御手段９１０との間であれば、どこに配置しても問題はない。
【０１５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、撮像素子の蓄積時間に基づき、振れ信号或いは振れ補正信号の位相を補正することにより、電子シャッター動作による撮像素子の蓄積及び読み出し制御を行った場合にも、振れ周波数によらず十分な防振効果を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における撮像装置の補正データ決定手段の動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態における撮像装置の電子シャッター動作時の撮像素子の蓄積より補正までの動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【図４】本発明第２の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明第２の実施の形態における撮像装置の振れ検出手段を構成する角速度センサの応答特性を示す図である。
【図６】本発明第２の実施の形態における撮像装置の位相補償に用いるＤＣカットフィルタの特性を示す図である。
【図７】本発明第２の実施の形態における撮像装置の振れ周波数とシャッター速度とによりサンプリング・ポイント及び位相補償量を求めるためのルックアップ・テーブルを示す図である。
【図８】本発明第３の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の撮像装置における振れ補正手段のパンニング判定動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】従来の撮像装置における振れ補正手段の概要を説明するための図である。
【図１２】従来の撮像装置における振れ補正手段の蓄積画像の切り出しを説明するための図である。
【図１３】従来の撮像装置における撮像素子の蓄積から補正までの動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【図１４】従来の撮像装置における電子シャッター動作時の撮像素子の蓄積から補正までの動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【符号の説明】
１０１ 補正データ決定手段
１０２ 位相補償手段
１０２ａ 第一の位相補償手段
１０２ｂ 第二の位相補償手段
８０１ 位相補償手段
９０１ レンズ
９０２ 撮像素子（ＣＣＤ）
９０３ 信号処理回路
９０４ ビデオ出力端子
９０５ 振れ検出手段
９０６ ＤＣカットフィルタ
９０７ アンプ
９０８ 補正量演算手段
９０８ａ Ａ／Ｄ変換器
９０８ｂ ＨＰＦ（ハイパスフィルター）
９０８ｃ 積分回路
９０８ｄ Ｄ／Ａ変換器
９０８ｅ パン・チルト判定回路
９０９ ＡＥ制御手段
９１０ 読み出し制御手段
９１１ タイミング・ジェネレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像方法及び装置並びにこの撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりビデオカメラ等の撮像装置においては、ＡＥ（オートエクスポージャ）、ＡＦ（オートフォーカス）等、あらゆる点で自動化、多機能化が図られ、良好な撮影が容易に行えるようになっている。
【０００３】
また、近年ビデオカメラの小型化や、光学系の高倍率化に伴い、撮像装置の振れ（揺れ）が撮影画像の品位を低下させる大きな原因となっていることに着目し、このカメラ振れを補正する振れ補正機能付き撮像装置が種々提案されている。
【０００４】
図９に従来の振れ補正機能付き撮像装置の構成の一例を示す。
【０００５】
同図において、撮像部は、レンズ９０１、撮像素子９０２及び信号処理回路９０３とを有している。撮像素子９０２は光電変換手段であるＣＣＤ等よりなり、光信号を電気信号に変換するものである。信号処理回路９０３は、撮像素子９０２より出力された電気信号を、例えばＮＴＳＣ等の標準ビデオ信号に変換処理するもので、ビデオ出力端子９０４を有し、このビデオ出力端子９０４より標準ビデオ出力が得られる。
【０００６】
また、同図において、手振れ補正部は、振れ検出手段９０５、ＤＣカットフィルタ９０６、アンプ９０７、補正量演算手段（ＣＯＭ）９０８、ＡＥ制御手段９０９、読み出し制御手段９１０及びタイミング・ジェネレータ９１１を有している。
【０００７】
振れ検出手段９０５は、撮像装置本体に取り付けられている例えば振動ジャイロ等の角速度センサからなるもので、撮像装置本体の振れを検出するものである。ＤＣカットフィルタ９０６は、振れ検出手段９０５から出力される角速度信号の直流成分を遮断して交流成分、即ち振動成分のみを通過させるものである。このＤＣカットフィルタ９０６は、所定の帯域で信号を遮断するハイパスフィルタ（以下ＨＰＦと示す）を用いても良い。アンプ９０７は、ＤＣカットフィルタ９０６より出力された角速度信号を適当な感度に増幅するものである。
【０００８】
補正量演算手段（ＣＯＭ）９０８は、マイクロコンピュータよりなるもので、Ａ／Ｄ変換器９０８ａ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９０８ｂ、積分回路９０８ｃ、Ｄ／Ａ変換器９０８ｄ及びパン・チルト判定回路９０８ｅを有している。
【０００９】
Ａ／Ｄ変換器９０８ａは、アンプ９０７より出力された角速度信号をデジタル信号に変換するものである。ＨＰＦ９０８ｂは、Ａ／Ｄ変換器９０８ａのデジタル出力の低周波成分を遮断するものであり、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。積分回路９０８ｃは、ＨＰＦ９０８ｂの出力（角速度信号）を積分して角変位信号を出力するものであり、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。Ｄ／Ａ変換器９０８ｄは、積分回路９０８ｃより出力された積分信号、即ち角変位信号をアナログ信号に変換するものである。パン・チルト判定回路９０８ｅは、角速度信号及び積分回路９０８ｃより出力された角速度信号と、角速度信号に積分処理を施した積分信号、即ち角変位信号からパンニング・チルティングの判定を行うものである。このパン・チルト判定回路９０８ｅは、角速度信号及び角変位信号のレベルにより後述するパンニング制御を行う。これらの構成により得られた角変位信号は、後の制御において振れ補正目標値となる。
【００１０】
ＡＥ制御手段９０９は、本実施の形態では、特に撮像素子９０２の蓄積時間を制御するように設けられている。図示しないが、撮像素子９０２の露出の状態或いはユーザーからの操作によりＡＥ制御手段９０９は動作するものである。
【００１１】
読み出し制御手段９１０は、撮像素子９０２の読み出し開始位置を前記補正目標値信号に基づき移動させると同時に、ＡＥ制御手段９０９による撮像素子９０２の蓄積時間の変更をも制御する。
【００１２】
タイミング・ジェネレータ９１１は、読み出し制御手段９１０の制御情報に基づき撮像素子９０２に対して駆動パルスを発生させるものであり、撮像素子９０２の蓄積や読み出しに応じた駆動パルスを生成する。
【００１３】
ここで、補正量演算手段９０８内にあるパン・チルト判定回路９０８ｅの動作について詳しく述べる。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器９０８ａより出力された角速度信号及び積分回路９０８ｃより出力された角変位信号を入力し、角速度が所定のしきい値以上或いは角速度が所定のしきい値以内であっても、角速度信号を積分した角変位信号が所定のしきい値以上の場合に、パンニング或いはチルティングであると判定し、このようなときには、ＨＰＦ９０８ｂの低域カットオフ周波数を高域側へと変移させ、低域の周波数に対して振れ補正系が応答しないように特性を変更し、更にパンニング、チルティングが検出された場合には、画像補正手段の補正位置を序々に移動範囲中心へとセンタリングするために、積分回路９０８ｃの積分特性の時定数を短くなる方向に変移させ、積分回路９０８ｃに蓄積された値が基準値（振れを検出していない状態においてとり得る値）とする制御（以下、パンニング制御と記述する））を行う。
【００１５】
なお、この間も角速度信号及び角変位信号の検出は行われており、パンニング、チルティングが終了した場合には、再び低域のカットオフ周波数を低下して、振れ補正範囲を拡張する動作が行われ、パンニング制御から抜ける。
【００１６】
このパンニング判定動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
このフローチャートに示す処理は、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００１８】
まず、ステップＳ１００１でアンプ９０７により増幅された角速度信号をアナログ量からマイコンよりなる補正量演算手段９０８内で扱えるデジタル値に変換する。次にステップＳ１００２で前回用意されたカットオフ周波数の値を用いてＨＰＦ９０８ｂの演算を行う。次にステップＳ１００３で前回用意された時定数の値を用いて積分回路９０８ｃにより積分演算を行う。次にステップＳ１００４で前記ステップＳ１００３における積分結果、即ち角変位信号をＤ／Ａ変換器９０８ｄによりアナログ量に変換して出力する。
【００１９】
次にステップＳ１００５で角速度信号が所定のしきい値以上であるか否かを判断する。そして、角速度信号が所定のしきい値以上である場合は、ステップＳ１００６でＨＰＦ演算に用いるカットオフ周波数の値を現在の値より所定の値だけ高くし、低周波信号の減衰率ｆｃを現在のそれより大きくする。次にステップＳ１００７で積分演算に用いる時定数の値を現在の値より所定の値だけ短くし、角変位出力が基準値に近づくようにした後、本処理動作を終了する。
【００２０】
一方、前記ステップＳ１００５において角速度信号が所定のしきい値以上でない場合は、ステップＳ１００８で積分値が所定のしきい値以上であるか否かを判断する。そして、積分値が所定のしきい値以上である場合は前記ステップＳ１００６へ進み、また、積分値が所定のしきい値以上でない場合はステップＳ１００９へ進む。このステップＳ１００９では、ＨＰＦ演算に用いるカットオフ周波数の値を現在の値より所定の値だけ低くし、低周波信号の減衰率ｆｃを現在のそれより小さくする。次にステップＳ１０１０で積分演算に用いる時定数の値を現在の値より所定の値だけ長くし、積分効果を上げた後、本処理動作を終了する。
【００２１】
以上の制御により、積分値＝補正目標値の飽和を防ぐことにより、補正目標値を定常状態とし、安定した防振制御が可能となる。
【００２２】
次に、本従来例における補正手段の概要を図１１を用いて説明する。
【００２３】
同図１１（ａ）において、１１００はＣＣＤ等の撮像素子９０２の全撮像領域である。１１０１は撮像素子９０２の全撮像領域のうち、実際に映像信号として標準ビデオ信号へ変換して出力する切り出し枠である。１１０６は撮影者が撮影している被写体である。
【００２４】
このときの標準ビデオ信号を映し出すとすると、同図（ｃ）で示される映像となる。
【００２５】
図４（ｃ）において、１１０５はビデオ信号を再現するモニタの映像領域、１１０６’はモニタの映像領域１１０５上に再現された被写体（主被写体）である。後に説明する撮像画の切り出しにより撮像素子９０２の全撮像領域１１００よりその周辺を除いた一部分を標準ビデオ信号として出力することにより、モニタ上の映像領域１１０５が再現できる。
【００２６】
次に図１１（ｂ）について説明する。同図は被写体１１０６を撮影する撮影者が、矢印１１０２、１１０２’、１１０２”で示す左下方向に撮像装置を振ってしまった時の画像の変化を示したもので、撮像素子９０２の全撮影領域１１００面上で被写体１１０６は矢印１１０４で示す右上方向に移動してしまう。
【００２７】
この状態で前記図１１（ａ）で説明したように、切り出し枠１１０１と同位置の切り出し枠１１０１’を用いて切り出した場合、矢印１１０４で示すベクトル量だけ被写体１１０６が移動したビデオ信号を発生させてしまう。
【００２８】
ここで、撮像装置の振れ量より求めた画像の変位量１１０３、即ち振れ補正目標値を用いて切り出し枠を１１０１’より１１０１”で示す波線枠位置に移動して切り出せば、図１１（ｃ）で示される映像を得ることが可能である。この原理を用いて画像の振れ補正を実現する。
【００２９】
次に撮像領域の切り出しについて図１２を用いて説明する。
【００３０】
同図において、１２００は撮像素子全体を示す。１２０１は撮像素子全体１２００を構成する画素単位であり、一つの光電変換素子でる。不図示のタイミングジェネレータより発せられる電気的な駆動パルスに基づき、画素単位で蓄積及び読み出しの制御が行われる。
【００３１】
１２０２、１２０３は、前記図１１の切り出し枠１１０１と同様な切り出し枠であり、例えば図１２の１２０２で示す切り出し枠でビデオ信号を切り出す場合において説明する。
【００３２】
まず、初めに「Ｓ」で示す画素より矢印１２０５で示す方向に順番に光電変換された電荷量の読み出しが行われていく。この読み出しを出力ビデオ信号の同期期間内に合わせてスタートし、この同期期間終了前に図１２において「Ａ」で示される画素の１画素手前まで、通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出しを終了する。
【００３３】
同期期間の終了後の実映像期間に、図１２において「Ａ」で示す画素より「Ｆ」で示す画素までの電荷を、通常の読み出し速度によりビデオ信号の１ライン分の画像情報として、読み出しが開始される。
【００３４】
更に、次の１ラインまでの水平同期期間中に図１２において「Ｆ」で示す画素より「Ｇ」で示す画素の手前までの画素を通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出し、次の映像期間の読み出しに備える。前記画素「Ａ」から画素「Ｆ」までの読み出しと同様に、図１２において「Ｇ」で示す画素からの読み出しを開始する。
【００３５】
以上のように読み出しタイミングを制御することにより、撮像素子９０２の全撮像領域１１００から、例えば撮像素子９０２の中央部分を選択的に抜き出してビデオ信号とすることが可能である。
【００３６】
更に、図１１を用いて説明したように、撮像装置の移動による撮像画の移動が生じた場合における切り出し位置の移動について説明する。図１２の矢印１２４で示す分だけ撮像素子９０２の面上での被写体の移動（＝撮像装置の振れ）が生じたことを検出した場合、切り出し枠１２０２より切り出し枠１２０３に変更すれば、被写体の移動が伴わない切り出し後の映像が得られる。
【００３７】
切り出し位置を変更するために先の読み出し開始位置を画素「Ａ」より画素「Ｂ」に移動することにより、前記画素「Ａ」からの読み出しと同様に撮像素子９０２の全撮像領域１１００から画像の一部を選択的に抜き出してビデオ信号とすることができる。
【００３８】
実際には先の切り出し枠１２０２を読み出すときと同様に画素「Ｓ」より矢印１２０５で示す方向に順番に光電変換された電荷量の読み出しを行う。この読み出しを出力ビデオ信号の同期期間内に合わせてスタートし、この同期期間終了前に画素「Ｂ」の１画素手前まで、通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出しを終了しておき、映像期間に画素「Ｂ」から上記と同様に読み出しを開始すればよい。
【００３９】
このように撮像素子９０２の周辺の一部の撮像領域を実映像期間に現れない同期信号期間中に振れ補正情報に応じた量だけ予め読み出し、撮像素子９０２の一部を撮像装置の振れ情報を基に選択的に読み出すことにより、撮像装置の振れに伴う画像の振れを取り除いたビデオ信号を得ることができる。
【００４０】
図１３は、時間の流れに対する撮像素子９０２の蓄積画像の動きの状態及び切り出しのタイミングを示すタイミング・チャートである。
【００４１】
同図において、１３０１は撮像装置の振れに伴う撮像素子９０２の面上での画像の動き量であり、言い換えれば撮像装置そのものの振れの状態を示している。１３１４は撮像装置内で発生している垂直同期信号である。１３１５より１３１８はＡ／Ｄ変換器９８ａのサンプリング・タイミングを示し、１３１９より１３２２は補正量演算手段９０８の振れ補正目標値演算結果を出力するタイミングを示している。更に１３２３より１３２６は補正量演算手段９０８により得られた補正目標値を先に述べた撮像素子９０２の読み出し制御に用いる補正データとして反映するタイミングであり、同期期間の補正データに基づいて画像の切り出し制御を開始している。
【００４２】
１３０６は前記画像の動き量１３０１のうちの垂直同期期間に挟まれた１フィールド間の動き量の変化を示した単位時間当たりの変位量であり、１フィールド間の映像となる。また、ここで垂直同期期間に挟まれた期間は撮像素子９０２の蓄積時間でもある。従って、同図の１３０６は１フィールド間の蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位にあたる。
【００４３】
ここで、同期信号１３１４の同期期間のうちの時間的中心、即ち映像期間の中心時間１３０２を振れ補正に用いる角変位信号のサンプリング・タイミング１３１５とすると、単位時間当たりの変位量１３０６の時間的中心位置と、画像切り出し時の補正中心とが略同じタイミングとなる。このタイミングに基づいて上述した撮像素子９０２の読み出し制御を行うことにより、サンプリング・タイミング１３１５の時点の蓄積画像が読み出し時に中心となるような振れ補正制御を行う。
【００４４】
なお、１フィールド間の蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位量１３０６の期間に蓄積された映像は、次のフィールドを蓄積中に撮像素子９０２より出力されることとなる。この読み出し時に、先に決定した補正目標値のデータを用いれば、蓄積中の振れと補正目標値を得るまでの時間的な矛盾はない。
【００４５】
更に、図１３において１３０２は補正時の基準位置（＝補正時のセンター、補正中心）を示し、上記のように振れ情報のサンプリング点１３１５のタイミングで蓄積された蓄積画像がこの基準位置１３０２上になるように制御が行われる。
【００４６】
１３１０で示すラインは、単位時間当たりの変位量１３０６の積分値、即ち単位蓄積期間中の画像の重心位置を示している。この画像の重心位置１３１０は、単位時間当たりの画像の変位量１３０６の傾きや湾曲の度合いによって異なるが、変位量１３０１の傾きの最大値がある程度小さければ、前記基準位置１３０２と重心位置１３１０との差は小さくなる。
【００４７】
図１３において１３０７より１３０９に示される単位時間当たりの蓄積画像の変位も同様であり、従って、１３１１から１３１３に示す重心位置についても上記と同様のことが言える。
【００４８】
このように、振れ情報のサンプリング・ポイントを同期期間の中心とすることにより、撮像素子９０２の蓄積時間中の画像の振れ中心に略近いポイントとなり、切り出しによる振れ補正動作が成り立っていた。
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例で示す画像の振れ補正系においては、振れの補正情報に基づく振れ補正量の決定及び補正のタイミングが、撮像素子９０２の一度の読み出し時期において一度であることから、振れ補正に用いる振れ情報の検出及び補正目標値の算出も一度の読み出しに対して一度となる。
【００５０】
具体的には図１３を用いて説明したように、一つの同期期間中にサンプリングする振れ情報は１３１５から１３１８に示されるように同期期間に挟まれた中央時間に一度であり、、そのサンプリングデータに基づき出力される補正目標値も１３１９から１３２２に示すように１フィールドの同期期間中に一度である。勿論、撮像素子９０２の読み出しタイミングの制御も垂直同期期間の始まりに決定され、次の同タイミングまで変更は行われない。
【００５１】
しかしながら、この撮像装置に振れ量の検出及び目標値の算出は、上述したように同期期間の略中央時間としているが、撮像素子９０２の蓄積時間中に電荷を一時掃き出し、０としたした上で再度蓄積を開始することにより、撮像素子９０２の蓄積時間を短くする、いわゆる電子シャッター動作を行った場合、実蓄積時間中の画像の重心位置と補正時の基準位置とが前記通常蓄積状態の場合と異なり、ずれが大きくなる場合を生じる。
【００５２】
次に、図１４に示すタイミング・チャートで上記の現象を説明する。
【００５３】
同図は図１３と同様に時間の流れに対する撮像素子９０２の蓄積画像の動きの状態及び切り出しのタイミングを示している。
【００５４】
同図において、１３０１は前記図１３と同様に撮像素子９０２の面上での画像の動き量であり、言い換えれば撮像装置そのものの振れを示している。１３４０より１３４３は撮像素子９０２の電荷の蓄積を掃き出し、電荷のリフレッシュを行う時間的なポイントを示した点であり、同図の場合、１フィールド内の略中央時にこの動作を行っている。従って、このタイミングで電荷の掃き出し動作が行われている場合の電子シャッター速度は、通常蓄積時の半分の値を取ることとなる。このとき、１３４４より１３４７の実線で示される時間帯が撮像素子９０２に撮像画として有効に蓄積される画像の動き量となる。
【００５５】
１３１４は前記図１３と同様に撮像装置内に発生する垂直同期信号である。１３２８は前記撮像画として有効に蓄積される画像の動き量の１フィールド間の変化を示した単位時間当たりの変位量でもある。１３２８は１フィールド間の有効蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位であり、先に図１３で説明した１フィールド間の有効蓄積時間中における撮像素子９０２の面上の画像の変位量１３６の約半分の蓄積時間及び変位となっている。
【００５６】
ここで、前記従来例の説明と同様に同期信号１３１４の同期期間に挟まれた中心時間１３０２より１３０５を振れ補正に用いる角変位信号のサンプリング・タイミング１３１５より１３１８とすると、単位時間当たりの変位量１３２８より１３３１の蓄積開始時間を画像切り出し時の補正ポイントとし、そのタイミングの変位量に基づいて上述した撮像素子９０２の読み出しタイミングにより、サンプリング・タイミングの蓄積画像が読み出しと時に補正中心となるような振れ補正制御を行う。
【００５７】
１３２７は補正時の基準位置を示し、上記のようにサンプリング点である１３０２のタイミングの蓄積画像がこの基準位置１３２７上になるように制御が行われる。１３２９から１３３１までの単位時間当たりの変位量に伴う切り出し制御も同様に行われる。
【００５８】
また、１３３２で示すラインは、前記と同様に単位時間当たりの変位量１３２８の積分値、即ち単位蓄積時間中の画像の重心位置を示している。この画像の重心位置１３３２からもわかるように、前記図１３にて説明した従来例とは補正時の基準位置１３２７との差が大きくなっていると言える。１３３３より１３３５に示す重心位置についても同様のことが言える。
【００５９】
このような、電子シャッター動作による撮像素子９０２の蓄積及び読み出し制御を行った場合には、振れ補正時に目標とする補正基準位置と実際の画像重心位置とが互いに離れてしまい、十分な防振効果が得られない映像となってしまう。
【００６０】
更に電子シャターによる蓄積時間が短くなればなるほどこの差は大きくなる。
【００６１】
本発明は、このような従来の技術の有する問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、撮像素子の蓄積時間によらず、常に最良の振れ補正を実現することが可能な撮像方法及び装置並びに記憶媒体を提供することである。
【００６３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の撮像方法は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング工程と、前記サンプリング工程のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出工程と、前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正する第１の位相補正工程と、前記補正量演算工程の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程と、前記補正量演算工程により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御工程に導く補正データ決定工程と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する第２の位相補正工程とを有することを特徴とする。
【００６５】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項２記載の撮像方法は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング工程と、前記サンプリング工程のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算工程と、前記補正量演算工程の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程と、前記補正量演算工程により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御工程に導く補正データ決定工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出工程と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する位相補正工程とを有することを特徴とする。
【００６８】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項３記載の撮像方法は、請求項１または２記載の撮像方法において、前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする。
【００６９】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項４記載の撮像方法は、請求項１または２記載の撮像方法において、前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする。
【００７２】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項５記載の撮像装置は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出手段と、前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正する第１の位相補正手段と、前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、前記補正量演算手段により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御手段に導く補正データ決定手段と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する第２の位相補正手段とを有することを特徴とする。
【００７３】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項６記載の撮像装置は、角速度センサにより振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算手段と、前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、前記補正量演算手段により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御手段に導く補正データ決定手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出手段と、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する位相補正手段とを有することを特徴とする。
【００７７】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項７記載の撮像装置は、請求項５または６記載の撮像装置において、前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする。
【００７８】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項８記載の撮像装置は、請求項５または６記載の撮像装置において、前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする。
【００８１】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項９記載の記憶媒体は、撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、角速度センサにより振れを検出し、前記検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングし、そのサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換し、前記検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出し、前記検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正し、前記補正量演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御し、前記補正量演算処理により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出しタイミング制御に導き、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正するように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする。
【００８２】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項１０記載の記憶媒体は、撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、角速度センサにより振れを検出し、前記検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングし、そのサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換し、前記補正量演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御し、前記補正量演算処理により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出しタイミング制御に導き、前記振れ情報を元に振れ周波数を検出し、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正するように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする。
【００８５】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項１１記載の記憶媒体は、請求項９または１０記載の記憶媒体において、前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする。
【００８６】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項１２記載の記憶媒体は、請求項９または１０記載の記憶媒体において、前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする。
【００８８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図１乃至図８を用いて説明する。
【００８９】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図３を用いて説明する。
【００９０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同図において、上述した従来例の図９と同一構成部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１において図９と異なる点は、図９の構成に補正データ決定手段１０１と位相補償手段１０２とを付加したことである。補正データ決定手段１０１は、Ｄ／Ａ変換器９０８ｄとＡＥ制御手段９０９と読み出し制御手段９１０とに接続されている。位相補償手段１０２は、積分回路９０８ｃとＤ／Ａ変換器９０８ｄとの間に接続介装されている。位相補償手段１０２はＡＥ制御手段９０９に接続されている。
【００９２】
また、前記図９においては、Ａ／Ｄ変換器９０８ａの動作は１フィールドに１度の角速度信号のサンプリングであり、それに伴い補正量演算手段９０８内の演算処理も１フィールドに１度であったが、本実施の形態の場合は１フィールドに複数回の角速度信号のサンプリング及び振れ補正目標値の演算処理を行うものとする。
【００９３】
まず、初めに、補正データ決定手段１０１の動作を図２のタイミング・チャートを用いて説明する。
【００９４】
同図において１３１４は前記図１３と同様に垂直同期信号である。２０１から２０４までは振れ検出手段９０５により得られた角速度信号をＡ／Ｄ変換器９０８ａにてデジタル量に変換する変換タイミング（＝サンプリング・タイミング）を示している。説明の便宜上、本実施の形態では、等間隔なタイミングで且つ同期期間に４回のサンプリングとしているが、回数は複数回であれば良く、間隔も同期信号１３１４との位相関係が適当であれば等間隔である必要はない。
【００９５】
Ａ／Ｄ変換器９０８ａによりサンプリングされた角速度情報は、サンプリング毎に補正量演算手段９０８内で前記従来例と同様に角速度から角変位情報への変換演算を行うと共に、パンニング制御を行う。補正量演算手段９０８内での演算も、先のＡ／Ｄ変換タイミングと同様に同期したタイミングで行われ、図２において１３１５より１３１８で示されるタイミングで、振れ補正に用いられる制御目標値である補正演算出力が得られる。
【００９６】
ここで図２において２０１に示す角速度のサンプリング値を反映させた演算出力は１３１５であり、更に２０２に示す角速度のサンプリング値を反映させた演算出力は１３１６のタイミングでそれぞれ１サンプリング毎にその取り込みデータを反映させた振れ補正目標演算出力が得られる。
【００９７】
また、位相補償手段１０２により、連続的に得られる振れ補正演算出力より、信号の位相を所定量可変して位相補償を施した振れ補正演算出力２０５より２０８を得る。
【００９８】
なお、位相補償手段１０２による位相補償については、位相の進み量或いは遅れ量を補償するために、位相進みフィルターや、位相遅れフィルター等を組み合わせて用いるものであればよく、これらを補正量演算手段９０８内にソフトウェアで構成すれば、位相の進み／遅れの補償が可能となる。
【００９９】
具体的にはローパス・フィルタやハイパス・フィルタ等を組み合わせたフィルター構成やシフト・レジスタ等の遅延手段を用いて位相の補償を行うものであり、位相の進み量、遅れ量をＡＥ制御手段９０９の制御モードに基づき制御可変とする。
【０１００】
以上の演算処理を行い、Ａ／Ｄ変換器９０８ａにてサンプリングされた角速度信号は、位相補償を施した補正目標演算出力として補正量演算手段９０８より出力される。
【０１０１】
次に、補正データ決定手段１０１について説明する。
【０１０２】
補正量演算手段９０８より出力されるそれぞれの位相補償処理を施した演算出力２０５より２０８の中で、切り出し目標値として最適なポイントを選択する。この選択を行う条件はＡＥ制御手段９０９の制御モードであり、具体的にはＡＥ制御手段９０９により制御されている撮像素子９０２が通常蓄積時間の何分の１にて蓄積動作を行っているかによって、選択する演算出力タイミングが自ずと決定される。例えば図２の場合、実線の矢印で示される演算結果２０６の値を選択して補正データ１３１９として決定し、直後の同期期間より撮像素子９０２の読み出しを制御を行う。
【０１０３】
次に、この振れ補正目標値演算出力のタイミング及び位相補償量と撮像素子９０２の蓄積時間、即ち電子シャッター速度との関係を図３を用いて説明する。
【０１０４】
同図は先に説明した図１４と同様に時間の流れに対する撮像素子９０２の蓄積画像の動きの状態及び切り出しのタイミングを示したタイミング・チャートであり、撮像素子９０２の蓄積制御動作については、先の説明と同様の蓄積動作を行っているものである。
【０１０５】
図３が図１４と異なる点は、切り出しに用いるデータを撮像素子９０２の蓄積時間の略中央時間を選択し、そのサンプリング・タイミングと実蓄積時間の中央時間との誤差分については、位相補償手段１０２により補正していることである。
【０１０６】
この特徴を図３を用いて説明する。
【０１０７】
まず、１フィールド内のサンプリング・タイミングを３０１より３０５にて示す。更にサンプリングされた振れ情報より補正目標値を演算して、先に述べたような演算にて位相補償を行った演算結果も３０６より３１０に示すタイミングで出力される。
【０１０８】
ここで、撮像素子９０２の実蓄積時間１３４４の中央時間を１３３６で示すと、本実施の形態では、このタイミングに近いサンプリングポイント３０４にてサンプリングされた振れデータを、後段の補正データ決定手段１０１にて選択することとなるが、更に実蓄積時間１３４４の中央時間１３３６とサンプリング・タイミング３０４の時間的な遅れ分であるサンプリング遅れ量３１９を補正すべく、位相補償手段１０２による位相補償演算を行い、位相補償を施した補正演算出力３０６より３１０を得て、このうちサンプリング・タイミング３０４にてサンプリングされたデータより求められた位相補償演算を行い、位相補償を施した補正演算出力３０９が補正データとして選択される。
【０１０９】
従って、振れ信号のサンプリング・ポイント３０４と撮像素子９０２の実蓄積時間１３４４の中央時間１３３６との時間的な差分を位相補償手段１０２の位相の進み量補正により補い、撮像素子９０２の実蓄積時間１３４４の中央時間を補正時の基準位置１３２７とすることができる。
【０１１０】
先に図１４で説明した撮像素子９０２の実蓄積時間中の変位重心位置である１３３２より１３３５に比較し、本実施の形態の図３における３１５より３１８に示す撮像素子９０２の実蓄積時間中の変位重心位置の方が補正基準位置１３２７に近くなる。
【０１１１】
よって、従来より用いられてきた同期期間の略中央時間にサンプリング・タイミングを固定せずに、補正データ決定手段１０１により選択するデータを、撮像素子９０２の実蓄積時間の略中央時間を選択的に選び、サンプリング・タイミングと撮像素子９０２の実蓄積時間との誤差時間を位相補償手段１０２にて補正することにより、良好な防振性能が得られることとなる。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては、補正データ決定手段１０１により選択、決定される補正目標値の演算結果及び位相補償手段１０２の位相の進み量／遅れ量の補償分は、ＡＥ制御手段９０９により選択されるシャッター速度に依存するため、シャッター速度に応じた一意的な選択データを持てばよい。
【０１１３】
また、電子シャッター動作のみによらず、撮像装置自体の同期間隔等を変化させた場合においても同様なことが言える。
【０１１４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図４乃至図７に基づき説明する。
【０１１５】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の基本構成を示すブロック図である。
【０１１６】
同図において、上述した第１の実施の形態の図１と同一構成部分については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
図４において図１と異なる点は、図１の位相補償手段１０２と同等な動作を第二の位相補償手段１０２ｂで行うと共に、図１の構成に、周波数に応じて振れ検出手段９０５の位相補償を行う第一の位相補償手段１０２ａ及び周波数検出手段１０３を付加したことである。
【０１１８】
第一の位相補償手段１０２ａはＡ／Ｄ変換器９０８ａとＨＰＦ９０８ｂとの間に接続介装され、第二の位相補償手段１０２ｂは積分回路９０８ｃとＤ／Ａ変換器９０８ｄとの間に接続介装されている。周波数検出手段１０３は、第一の位相補償手段１０２ａとＡ／Ｄ変換器９０８ａの接続ライン及び第二の位相補償手段１０２ｂと積分回路９０８ｃの接続ラインにそれぞれ接続されている。また、周波数検出手段１０３は、第一の位相補償手段１０２ａと第二の位相補償手段１０２ｂにそれぞれ接続されている。また、パン・チルト判定回路９０８ｅは、第一の位相補償手段１０２ａとＨＰＦ９０８ｂの接続ライン及び第二の位相補償手段１０２ｂと積分回路９０８ｃの接続ラインにそれぞれ接続されている。 周波数に応じて振れ検出手段９０５の位相補償を行う第一の位相補償手段１０２ａ及び周波数検出手段１０３を備えるのは、振れ周波数に対する振れ検出手段９０５の応答特性の誤差により振れ補正動作の誤補正が生じることによる影響を軽減するためである。
【０１１９】
具体的には、振れ検出手段９０５として用いられるジャイロセンサ等の角速度センサの周波数に対する応答性が、周波数が高くなるに従って悪化することによる問題である。
【０１２０】
この角速度センサの代表的な周波数応答特性を図５に示す。同図において、横軸は周波数を示しており、特に撮像装置の手振れ周波数とされている１Ｈｚより２０Ｈｚ程度までが示されている。また、縦軸は位相特性を示しており、実際の振れに対して角速度センサにより得られる角速度信号出力の遅れを示す。
【０１２１】
図５において、５０１は振れ検出手段９０５であるジャイロセンサの応答特性（位相特性）であり、ジャイロセンサに加わる振れ周波数が低い場合には５０２に示す位相０ｄｅｇのライン上であり、応答に遅れはないが、過振周波数が高くなるに従い、応答特性は位相０ｄｅｇのライン５０２より下方に振れる、即ち位相は遅れる。
【０１２２】
現在、一般的に用いられているジャイロセンサの具体的な位相遅れ量は、例えば振動ジャイロセンサでは２０Ｈｚにて１０ｄｅｇ程度である。
【０１２３】
この揺れ検出手段９０５の出力の遅れ量は、最終的に振れ補正時における補正誤差として現れてくるため、振れ検出手段９０５の応答特性の遅れ量が増すと、振れ補正の補正率（防振率）が悪化してしまうからである。
【０１２４】
次に、第一の位相補償手段１０２ａ及び周波数検出手段１０３の動作を説明する。
【０１２５】
周波数検出手段１０３は、例えばＦＦＴ等の演算処理を行い、そのピーク周波数或いは所定レベル以上の検出周波数を平均化した情報を振れ周波数として用いても良いが、簡易的な検出方法として、単位時間当たりの信号の増減の折り返しをカウントした値を周波数情報として用いても良い。なお、周波数検出手段１０３に入力されるデータを、Ａ／Ｄ変換器９０８ａによりサンプリングされた振れ情報と、積分回路９０８ｃにより積分処理が施された目標値信号としている理由は、角速度センサの検出特性が同じ振幅に対して高い周波数は出力レベルが大きく、低い周波数は出力レベルが小さいため、低い周波数を精度よく検出するために積分処理により見かけ上、信号レベルが増幅した目標値信号を利用した方が有利であるからである。
【０１２６】
周波数検出手段１０３により検出された振れ周波数情報は、第一の位相補償手段１０２ａにより検出された周波数に応じた所定の位相遅れ分だけ位相の進み補償を行う。
【０１２７】
具体的には周波数検出手段１０３により検出された周波数に応じて、図５に示した応答特性を補正する分だけ位相を進める動作を行う。例えば１０Ｈｚの時には１０ｄｅｇ分の応答遅れがあるとすると、周波数検出手段１０３が１０Ｈｚを検出した場合には、１０ｄｅｇ分の位相を進ませる制御を第一の位相補償手段１０２ａにて行う。
【０１２８】
この第一の位相補償手段１０２ａの構成については、例えばハイパス・フィルタ等の構成を用い、検出された周波数に基づいて補正周波数を決定して特性を可変するものであればよく、後述する第二の位相補償手段１０２ｂのＨＰＦ等を備えればよい。
【０１２９】
次に、第二の位相補償手段１０２ｂの動作について説明する。
【０１３０】
本実施の形態における第二の位相補償手段１０２ｂについても、先の第１の実施の形態で示した位相補償手段１０２と同様に位相の進み量と遅れ量の制御動作を実現する回路である。このような動作が可能な構成を考えると、例えば時定数が可変なローパス・フィルタ（ＬＰＦ））とハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）とから構成することが考えられる。このようなフィルタは位相の進み或いは遅れ特性が通過する周波数帯に依存するということが言える。従って、本実施の形態では、この周波数応答を軽減する目的で、ＡＥ制御手段９０９の制御モードと周波数検出手段１０３の検出周波数の２つのパラメータに基づき、第二の周波数検出手段１０２ｂの位相の進み／遅れ制御を行うものである。
【０１３１】
具体的な各フィルタの特性例を図６に示し、周波数に対する位相の進み／遅れ制御について説明する。
【０１３２】
図６（ａ）に示す特性は、一次のＬＰＦ（ローパスフィルタ）の代表的な特性である。図６（ａ）において、６０１は周波数に対する利得の特性であり、６０２は同条件における位相の変化を示している。
【０１３３】
この特性を持つＬＰＦの時定数を変化させていくと、利得特性と位相特性が図６（ａ）のグラフ上、左右にシフトするように変化する。ここで注目すべき特性は位相特性であるので、その変化に注目して述べていくと、時定数を変化させることによる位相特性の変化は６０３から６０４に示すような方向に変化する。更に、この特性を位相遅れ補償とする場合は、利得の変化の少ない特性の一部を使うことにより、利得を大きく変化させずに位相の遅らし量を可変することが可能となる。
【０１３４】
従って、ＬＰＦを用いた場合、位相を遅れ補償したい周波数帯及びその遅らし量より一意的に時定数が求まることとなる。
【０１３５】
次に図６（ｂ）に示す一次のＨＰＦの代表的な特性を用いて位相の進み補償について説明する。
【０１３６】
図６（ｂ）において、６０５は周波数に対する利得の特性であり、６０６は同条件における位相の変化を示している。
【０１３７】
この特性を持つＨＰＦの時定数を変化させていくと、利得特性と位相特性がシフトするように変化する。ここで注目すべき特性は、先のＬＰＦと同様に位相特性であるので、その変化に注目して述べると、時定数を変化させることによる位相特性の変化は６０７から６０８に示すように変化する。更に、この特性を位相の進み補償とする場合は、利得の変化の少ない特性の一部を使うことにより、利得を大きく変化させずに位相を進ませることが可能となる。
【０１３８】
従って、ＨＰＦを用いた場合は、位相を進み補償したい周波数帯及びその進み量より一意的にＨＰＦの時定数が求まることとなる。
【０１３９】
なお、位相の進み補償と遅れ補償とを同時に行う制御系においては、上記のＬＰＦ、ＨＰＦを共に備え、条件に応じて互いの時定数を設定すれば、位相の進み補償及び遅れ補償が可能となる。
【０１４０】
しかし、上記特性からも分かるように、位相の進み補償及び遅れ補償を行う場合は、周波数が一つの大きなパラメータとなり、位相の進み補償或いは遅れ補償を行った場合にも、異なった周波数であると、進み時間或いは遅れ時間が異なり、適切な補正が行われない。 従って、これらの位相の進み補償及び遅れ補償に関しても、検出した周波数に基づき補正することが重要である。
【０１４１】
本実施の形態では、先の第１の実施の形態における進み補償及び遅れ補償に、周波数検出手段１０３の情報を含めて位相補償周波数を決定し、その周波数が最適になるように調整するものである。
【０１４２】
この動作を実施するにあたっては、例えばＡＥ制御手段９０９の制御モードと、現在の振れ周波数を検出する周波数検出手段１０３の周波数情報のマトリクスにより、定数を一意的に決定できるマトリクス表を予め備えておき、現在のＡＥ制御モードに基づいて補正データ決定手段１０１により決定された補正データ・タイミングと振れ周波数とより一意的に決定される。
【０１４３】
このマトリクスの構成例を図７に示す。
【０１４４】
同図に示す表は、振れ周波数とＡＥ制御モードを因数としたサンプリング・ポイント・データと、位相の補償データとを記述した例であり、表の上段は手振れの代表的な振れ周波数［Ｈｚ］の代表ポイントを示しており、左列はＡＥの動作モードであるシャッター速度［ｓ］の代表的な値を示している。なお、サンプリング・タイミングは１フィールド中に等間隔に１０回行うものとし、位相補償は１サンプリング間隔を１０分割し、更に０.１刻みで行えるものとする。
【０１４５】
図７において、例えば９／−２．２は、９番目のサンプリング・ポイントを選択し、位相補償を進み側に２．２／１０移動することを意味する。また、図７において、−の値が大きくなるほどＨＰＦのカットオフ周波数を下げ、＋の値が大きくなるほどＬＰＦカットオフ周波数を下げる。また、サンプリング回数は、１フィールドに１０回均等間隔で行われるものとする。また、位相の進み／遅れを示す値は、サンプリング間隔を更に１０等分した時間のうち、どれだけ移動するかを示す。
【０１４６】
例えば、ＡＥの動作モードが「１／１０００［ｓ］」が選択されており、現在の振れ周波数のピーク周波数が「１［Ｈｚ］」であることを検出した場合、１フレーム中の１０サンプリング・ポイントのうち９番目のサンプリング・ポイントを、補正目標値を決定するデーターとして補正データ決定手段１０１により選択し、更に位相補償として選択した９番目のサンプリング・ポイントより時間軸方向に進み、２.２/１０の比率分だけ進ませる補償を、予め第二の位相補償手段１０２ｂにより施せばよい。
【０１４７】
よって、従来より用いられてきた同期期間の略中央時間にサンプリング・タイミングを固定せずに、補正データ決定手段１０１により選択するデータを撮像素子９０２の実蓄積時間の略中央時間を選択し、サンプリング・タイミングと撮像素子９０２の実蓄積時間との誤差時間を第二の位相補償手段１０２ｂに振れ周波数情報を加味して補正することにより、良好な防振性能が得られることとなる。
【０１４８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図８に基づき説明する。
【０１４９】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【０１５０】
本実施の形態は、第２の実施の形態における第一の位相補償手段１０２ａと第二の位相補償手段１０２ｂとを１つの位相補償手段８０１としてまとめたことを特徴とする。
【０１５１】
位相補償手段８０１は、Ａ／Ｄ変換器９０８ａとＨＰＦ９０８ｂとの間に接続介装されている。位相補償手段８０１には、周波数検出手段１０３及びＡＥ制御手段９０９が接続されている。
【０１５２】
上記第２の実施の形態の説明からも分かるように、図４における第一の位相補償手段１０２ａはＨＰＦを用いた位相進み補償手段であり、また周波数検出手段１０３の振れ周波数情報に基づき、その進み量を制御していた。また図４における第二の位相補償手段１０２ｂは、ＨＰＦとＬＰＦとを組み合わせた位相遅れ進み補償手段であり、周波数検出手段１０３により得られる振れ周波数の情報とＡＥ制御手段９０９の動作モードにより一意的に決定される位相補償量を制御していた。
【０１５３】
よって、本実施の形態では、周波数検出手段１０３より出力される振れ情報に基づき位相補償を行うという共通の作用があるため、これを統合することにより、構成の簡略化を図ったものである。なお、位相の補正量に関しては、上記第２の実施の形態において図７を用いて説明した「サンプリング・ポイント−位相補償量マトリックス」に対して、振れ検出手段９０５の応答特性を考慮した補償値を重畳することにより、位相補償手段の一本化が図れる。
【０１５４】
また、本実施の形態のように、位相補償手段８０１は振れ検出手段９０５と読み出し制御手段９１０との間であれば、どこに配置しても問題はない。
【０１５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、撮像素子の蓄積時間に基づき、振れ信号或いは振れ補正信号の位相を補正することにより、電子シャッター動作による撮像素子の蓄積及び読み出し制御を行った場合にも、振れ周波数によらず十分な防振効果を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における撮像装置の補正データ決定手段の動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態における撮像装置の電子シャッター動作時の撮像素子の蓄積より補正までの動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【図４】本発明第２の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明第２の実施の形態における撮像装置の振れ検出手段を構成する角速度センサの応答特性を示す図である。
【図６】本発明第２の実施の形態における撮像装置の位相補償に用いるＤＣカットフィルタの特性を示す図である。
【図７】本発明第２の実施の形態における撮像装置の振れ周波数とシャッター速度とによりサンプリング・ポイント及び位相補償量を求めるためのルックアップ・テーブルを示す図である。
【図８】本発明第３の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の撮像装置における振れ補正手段のパンニング判定動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】従来の撮像装置における振れ補正手段の概要を説明するための図である。
【図１２】従来の撮像装置における振れ補正手段の蓄積画像の切り出しを説明するための図である。
【図１３】従来の撮像装置における撮像素子の蓄積から補正までの動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【図１４】従来の撮像装置における電子シャッター動作時の撮像素子の蓄積から補正までの動作を説明するためのタイミング・チャートである。
【符号の説明】
１０１ 補正データ決定手段
１０２ 位相補償手段
１０２ａ 第一の位相補償手段
１０２ｂ 第二の位相補償手段
８０１ 位相補償手段
９０１ レンズ
９０２ 撮像素子（ＣＣＤ）
９０３ 信号処理回路
９０４ ビデオ出力端子
９０５ 振れ検出手段
９０６ ＤＣカットフィルタ
９０７ アンプ
９０８ 補正量演算手段
９０８ａ Ａ／Ｄ変換器
９０８ｂ ＨＰＦ（ハイパスフィルター）
９０８ｃ 積分回路
９０８ｄ Ｄ／Ａ変換器
９０８ｅ パン・チルト判定回路
９０９ ＡＥ制御手段
９１０ 読み出し制御手段
９１１ タイミング・ジェネレータ
Claims (12)
- 角速度センサにより振れを検出する振れ検出工程と、
前記振れ検出工程により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング工程と、
前記サンプリング工程のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算工程と、
前記振れ検出工程により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出工程と、
前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正する第１の位相補正工程と、
前記補正量演算工程の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程と、
前記補正量演算工程により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御工程に導く補正データ決定工程と、
前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する第２の位相補正工程とを有することを特徴とする撮像方法。 - 角速度センサにより振れを検出する振れ検出工程と、
前記振れ検出工程により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング工程と、
前記サンプリング工程のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算工程と、
前記補正量演算工程の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程と、
前記補正量演算工程により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御工程に導く補正データ決定工程と、
前記振れ検出工程により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出工程と、
前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出工程により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する位相補正工程とを有することを特徴とする撮像方法。 - 前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする請求項１または２記載の撮像方法。
- 前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする請求項１または２記載の撮像方法。
- 角速度センサにより振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出手段と、
前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正する第１の位相補正手段と、
前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、
前記補正量演算手段により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御手段に導く補正データ決定手段と、
前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する第２の位相補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。 - 角速度センサにより振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段のサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、
前記補正量演算手段により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出し制御手段に導く補正データ決定手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出する振れ周波数検出手段と、
前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数検出手段により検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正する位相補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。 - 前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする請求項５または６記載の撮像装置。
- 前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする請求項５または６記載の撮像装置。
- 撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、角速度センサにより振れを検出し、前記検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングし、そのサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換し、前記検出された振れ情報を元に振れ周波数を検出し、前記検出された振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき振れに関する信号の位相を補正し、前記補正量演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御し、前記補正量演算処理により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出しタイミング制御に導き、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数とに基づき撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正するように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
- 撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、角速度センサにより振れを検出し、前記検出された振れ情報を一映像期間に所定のタイミングで複数回サンプリングし、そのサンプリング動作に基づき前記振れ情報を振れ補正量へ変換し、前記補正量演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御し、前記補正量演算処理により求められた振れ補正量を前記撮像素子の蓄積時間により異なったタイミングで選択的に採用して前記読み出しタイミング制御に導き、前記振れ情報を元に振れ周波数を検出し、前記撮像素子の蓄積時間と前記振れ周波数と前記角速度センサの周波数特性とに基づき少なくとも撮像素子の実蓄積時間の中央時間とサンプリング・タイミングとの誤差時間を補正するため振れに関する信号の位相を補正するように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
- 前記振れに関する信号は、振れ補正時における補正信号であることを特徴とする請求項９または１０記載の記憶媒体。
- 前記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする請求項９または１０記載の記憶媒体。
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