JP4011723B2 - 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ための制御プログラムを格納した記憶媒体に関する。
【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：自動露出）、ＡＦ（オートフォーカス：自動焦点）等のあらゆる点で自動化及び多機能化が図られ、良好な撮影が容易に行えるようになっている。
【０００３】
また、近年ビデオカメラ等の撮像装置の小型化や光学系の高倍率化に伴い、撮像装置本体の揺れ（振れ）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、この撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正機能付き撮像装置が種々提案されている。
【０００４】
図５に従来の揺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、撮像部の構成として、５０１はレンズ、５０２は光電変換手段であるＣＣＤ等の撮像素子、５０３は信号処理回路で、撮像素子５０２から出力された電信号を、例えばＮＴＳＣ方式等の標準ビデオ信号に変換するものである。５０４はビデオ出力端子で、信号処理回路５０３からの出力がビデオ出力端子５０４より標準ビデオ信号出力として得られる。
【０００６】
次に手振れ補正部の構成として、５０５は揺れ検出手段である例えば角速度センサとしてのジャイロで、撮像装置本体に取り付けられている。５０６はＤＣ（直流）カットフィルタで、ジャイロ５０５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５０６は、所定の帯域で信号を遮断するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いても良い。５０７はアンプで、ＤＣカットフィルタ５０６から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。
【０００７】
５０８は振れ補正量を演算するコンピュータ等の演算手段で、Ａ／Ｄ変換器５０８ａ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５０８ｂ、積分器５０８ｃ、パン・チルト判定回路５０８ｄ及びＤ／Ａ変換器５０８ｅを有している。
【０００８】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａは、アンプ５０７から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。ＨＰＦ５０８ｂは、Ａ／Ｄ変換器５０８ａのデジタル出力の低周波成分を遮断するものである。積分器５０８ｃは、ＨＰＦ５０８ｂ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、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。パン・チルト判定回路５０８ｄは、角速度信号及び積分器５０８ｃから出力された角変位信号から、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５０８ｄ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。そして、得られた角変位信号は、後の制御において揺れ補正目標値となる。Ｄ／Ａ変換器５０８ｅは、積分器５０８ｃから出力される角変位信号をアナログ信号に変換するものである。
【０００９】
５０９は読み出し制御手段で、撮像素子５０２の読み出し開始位置を前記揺れ補正目標値信号に基づき移動制御する。５１０はタイミングジェネレータで、読み出し制御手段５０９の制御情報に基づき撮像素子５０２に対して駆動パルスを発生させるものであり、撮像素子５０２の蓄積や読み出しに応じた駆動パルスを生成する。
【００１０】
次に演算手段５０８内のパン・チルト判定回路５０８ｄの動作について詳述する。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａから出力された角速度信号及び積分器５０８ｃから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、ＨＰＦ５０８ｂ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揺れ補正系が応答しないように特性を変更し、更にパンニング或いはチルティングが検出された場合には、揺れ補正手段の補正位置を徐々に移動範囲中心へとセンタリングするために、積分器５０８ｃの積分特性の時定数を短くなる方向に変移させ、積分器５０８ｃに蓄積された値が基準値（揺れを検出していない状態において取り得る値）とする制御（以下、パンニング制御と記述する）を行う。
【００１２】
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、パンニング或いは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揺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。
【００１３】
このパンニング判定動作を図６のフローチャートに基づき説明する。
【００１４】
まず、ステップＳ６０１でアンプ５０７により増幅された角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりアナログ量から揺れ補正量演算手段５０８内で扱えるデジタル値に変換する。次にステップＳ６０２で前回用意されたカットオフ周波数の値を用いてＨＰＦ５０８ｂの演算を行う。次にステップＳ６０３で前回用意された時定数の値を用いて積分器５０８ｃにより積分演算を行う。次にステップＳ６０４で前記ステップＳ６０３において行なわれた積分演算の結果、即ち角変位信号をＤ／Ａ変換器５０８ｅによりアナログ量に変換して読み出し制御手段５０９へ出力する。
【００１５】
次にステップＳ６０５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、次のステップＳ６０６でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ高く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより大きくする。次にステップＳ６０７で積分器５０８ｃでの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設定し、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。
【００１６】
一方、前記ステップＳ６０５で角速度信号が所定のしきい値以下の場合は、ステップＳ６０８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Ｓ６０６へ進み、また、積分値が所定のしきい値に満たない場合は、ステップＳ６０９でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ低く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより小さくする。次にステップＳ６１０で積分器５０８ｃでの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設定して積分効果を上げた後、本処理動作を終了する。
【００１７】
以上の制御により、積分値＝揺れ補正目標値の飽和を防ぐことにより、揺れ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。
【００１８】
次に上述した従来例における揺れ補正手段の概要を図７を用いて説明する。
【００１９】
図７（ａ）において、７００はＣＣＤ等の撮像素子の全撮像領域、７０１は撮像素子の全撮像領域７００の内の実際に映像信号として標準ビデオ信号に変換して出力する切り出し枠である。７０２は撮影者が撮影している主被写体である。
このときの標準ビデオ信号を映し出すとすると、図７（ｃ）に示す映像となる。図７（ｃ）において、７０３はビデオ信号を再現するモニタ上の映像領域、７０２’はモニタ上の映像領域７０３に再現された主被写体である。後述する撮影画の切り出しにより撮像素子の全撮像領域７００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７０３が再現できる。
【００２０】
次に図７（ｂ）について説明する。図７（ｂ）は主被写体７０２を撮影する撮影者が矢印７０４、７０４’、７０４”で示す左下方向に撮像装置を揺らしてしまったときの変化を示したもので、撮像素子の全撮像領域７００面上で主被写体７０２は矢印７０５で示す右上方向に移動してしまう。
【００２１】
この状態で前記図７（ａ）の説明のように切り出し枠７０１と同位置の切り出し枠７０１’を用いて切り出した場合、矢印７０６で示すベクトル量だけ主被写体７０２が移動したビデオ信号を発生させてしまう。
【００２２】
ここで、撮像装置の揺れ量より求めた画像の変位量（ベクトル量）７０６、即ち揺れ補正目標値を用いて切り出し枠７０１’より破線枠位置７０１”に移動して切り出せば、図７（ｃ）に示す映像を得ることが可能である。この原理を用いて画像の揺れ補正を実現する。
【００２３】
次に撮像領域の切り出しについて図８を用いて説明する。同図において、８００は撮像素子全体、８０１は撮像素子全体８００を構成する画素単位であり、１つの光電変換素子である。図８において不図示のタイミングジェネレータから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なわれる。８０２，８０３は図７の切り出し枠７０１と同様の切り出し枠であり、例えば切り出し枠８０２でビデオ信号を切り出す場合において説明する。
【００２４】
まず、初めに「Ｓ」で示す画素より矢印８０５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なわれていく。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「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早い転送レートで読み出しを終了する。同期期間の読み出し終了後の実映像期間に「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。
【００２５】
更に。次の１ライン分までの水平同期期間中に「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早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「Ａ」で示す画素から「Ｆ」で示す画素までの読み出しと同様に「Ｇ」で示す画素からの読み出しを開始する。
【００２６】
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、撮像素子の全撮像領域７００から、例えば撮像素子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。
【００２７】
次に前記図７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、図８を用いて説明する。
【００２８】
図８の矢印８０４で示す分だけ撮像素子面上での主被写体７０２の移動（＝撮像装置の揺れ）が生じたことを検出した場合、切り出し枠８０２から切り出し枠８０３に変更すれば、主被写体７０２の移動が伴わない切り出し後の揺れのない映像が得られる。
【００２９】
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「Ａ」で示す画素から「Ｂ」で示す画素に移動することにより、「Ａ」で示す画素からの読み出しと同様に撮像素子の全撮像領域７００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。
【００３０】
実際には、先の切り出し枠８０２を読み出すときと同様に「Ｓ」で示す画素より矢印８０５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「Ｂ」で示す画素の１画素手前まで通常の読み出し速度より早い転送レートで読み出しを終了しておき、映像期間に「Ｂ」で示す画素から上記と同様に読み出しを開始すれば良い。
【００３１】
この様に撮像素子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揺れ補正情報に応じた量だけ予め読み出し、撮像素子の一部を撮像装置の揺れ情報を基に選択的に読み出すことにより、撮像装置の揺れに伴う画像の揺れを取り除いたビデオ信号を得ることができる。
【００３２】
図９に従来の撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートを示す。
【００３３】
同図は揺れ情報のサンプリング・タイミングより、補正量演算タイミングと、補正タイミングとを説明するためのタイミングチャートである。
【００３４】
図９において、９０１乃至９０３は垂直同期信号、１００１乃至１００８はサンプリング・タイミングで、角速度センサである図５のジャイロ５０５から得られた角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりデジタル量に変換する変換タイミングを示している。このサンプリング間隔は、図９に示すように、垂直同期信号９０１より垂直同期信号９０３との位相関係が適当で且つ均等なタイミングである。なお、説明の便宜上、ここでは４回のサンプリングとしているが、このサンプリング回数は４回に限られるものではなく、複数回であれば良い。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａによりサンプリングされた角速度情報は、サンプリング毎に演算手段５０８内において、上述した演算処理により角速度情報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。演算手段５０８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なわれ、図９の補正量演算タイミング１１０１乃至１１０８により演算結果が得られる。
【００３６】
ここで、それぞれの時間的なつながりを説明すると、補正量演算タイミング１００１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補正量演算タイミング１１０２と、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演算出力が演算手段５０８より得られる。
【００３７】
なお、演算手段５０８内の積分器５０８ｃにより積分演算された演算結果は、次の積分演算に反映される。例えばサンプリング・タイミング１００１のサンプリング・データに対する補正量演算タイミングは１１０１であるが、この演算による積分値は補正量演算タイミング１１０２の演算で反映される。
【００３８】
そして、図５の読み出し制御手段５０９は、演算手段５０８のＤ／Ａ変換器５０８ｅから出力される映像期間最後の補正量演算タイミング１１０４及び１１０８の演算出力を揺れ補正目標値１３０１，１３０２として用い、同期期間より撮像素子の読み出し制御を行うことにより、手振れ補正が行なわれる。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、上記の制御タイミングで連続的に揺れ補正制御を行った場合、揺れ補正目標値の演算タイミングが時間的に均等な固定タイミングであるため、演算手段５０８の使用効率が良くないという問題点があった。
【００４０】
具体的には、図９に示す揺れ情報のサンプリング・タイミング１００１に対して補正量演算タイミング１１０１で補正目標値の演算を開始する。その演算結果が得られた後、次のサンプリング・タイミング１００２が終了するまでの間の時間、演算手段５０８の動作は行なわれない。
【００４１】
同様に、先のサンプリング・タイミング１００２に対して補正量演算タイミング１１０２で揺れ補正目標値の演算を開始するが、その演算結果が得られた後、次のサンプリング・タイミング１００３が終了するまでの間の時間、演算手段５０８の動作は行なわれないこととなる。
【００４２】
これは本処理の全ての処理過程の中で同じサイクルで繰り返されるため、同じサイクルで演算手段５０８の演算が行なわれないタイミングが離散的に発生する。
【００４３】
図９において、この状態を説明すると、サンプリング・タイミング１００１よりサンプリング・タイミング１００８により揺れ情報のサンプリングが行なわれ、その都度補正量演算タイミング１１０１より補正量演算タイミング１１０８での演算が開始される。この演算時間を演算手段５０８内の処理タイミング１２０１乃至１２０８として示す。また、同期期間に補正データを決定した後、撮像素子からの切り出しポイントを演算する演算時間を１４０１，１４０２として示す。
【００４４】
なお、揺れ情報のサンプリング処理は、演算手段５０８内のタイマーによる割り込み処理を垂直同期を基準に行えば良く、また、これらのサンプリングに要する時間は他の演算等に比べて非常に短いものである。
【００４５】
図９における演算手段５０８内の演算タイミングからも分かるように、演算処理は揺れ情報のサンプリング・タイミングに同期して行なわれているために離散的に行なわれ、演算手段５０８自体の使用効率も良くない。この演算手段５０８が処理を行わない状態は予め決定されている揺れ情報のサンプリング回数により変わるが、揺れ情報のサンプリング回数を多く設定すると、演算手段５０８が処理を行わない状態が短く多数発生することとなる。
【００４６】
上述した従来例の構成では、揺れ情報のサンプリング回数は補正する周波数帯域にもよるが、ＮＴＳＣ方式等の標準ビデオ信号の場合等は、１フィールド毎に５乃至１０回程度のサンプリングを必要とする。
【００４７】
例えば、上記の例において毎フィールド１０回ずつ揺れ信号のサンプリングを行った場合、１フィールド時間である約１６．７ｍｓを均等に１０分割すると、約１．６７ｍｓのサンプリング周期となる。また、演算手段５０８内で行なわれる演算処理に要する時間は、演算装置の仕様にも大きく左右されるが、０．３乃至０．８ｍｓ程度の処理時間となる。従って、サンプリング・タイミング周期間の１．６７ｍｓに占める割合は、約１８％乃至４８％であり、残りの５０％以上の時間を非演算期間としてしまう。
【００４８】
この非演算期間を他の用途に用いようとしても、先に述べたように１フィールド内で複数のエリアに分割されてしまっているために、連続的な処理に用いることができない。従って、効率の良い演算手段５０８の利用ができない状態にある。
【００４９】
また、もしもこの演算タイミングにおいて、例えばオートフォーカス制御等の連続的な時間を占有し且つ優先度の高い演算処理を行ってしまうと、その演算の影響により、補正量演算タイミングが次のサンプリング・タイミングまでに間に合わず、結果的に１つのサンプリング・テータを取りこぼしてしまい、有効な補正データを得ることができなくなってしまうという問題点があった。
【００５０】
本発明は上述した従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、揺れ補正を実現することができると共に、演算手段の補正量を求める演算処理を行わない時間を連続的にすることが可能で、前記演算手段を複数の目的で効率良く利用することができるようにした撮像方法及び装置並びに記憶媒体を提供しようとするものである。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の撮像方法は、揺れを検出する揺れ検出工程と、前記揺れ検出工程により検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングで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によりサンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行う揺れ補正量演算工程と、前記揺れ補正量演算工程の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正工程とを有することを特徴とする。
【００５３】
また、上記目的を達成するために請求項２記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方法において、前記揺れ補正工程は、前記揺れ補正量演算工程の演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程を有することを特徴とする。
【００５４】
また、上記目的を達成するために請求項３記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方法において、前記揺れ検出工程に用いるセンサは、角速度センサであることを特徴とする。
【００５５】
また、上記目的を達成するために請求項４記載の撮像装置は、揺れを検出する揺れ検出手段と、前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングで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によりサンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行う揺れ補正量演算手段と、前記揺れ補正量演算手段の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正手段とを有することを特徴とする。
【００５６】
また、上記目的を達成するために請求項５記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、前記揺れ補正手段は、前記揺れ補正量演算手段の演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段を有することを特徴とする。
【００５７】
また、上記目的を達成するために請求項６記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、前記揺れ検出手段は、角速度センサであることを特徴とする。
【００５８】
また、上記目的を達成するために請求項７記載の記憶媒体は、撮像装置を制御するための制御プログラムを格納する記憶媒体であって、撮像装置本体の揺れを検出し、該検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングでサンプリングし、該サンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行い、前記揺れ補正量の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れ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。
【００５９】
また、上記目的を達成するために請求項８記載の記憶媒体は、請求項７記載の記憶媒体において、前記制御プログラムは、揺れ補正量演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御するステップの制御モジュールを有することを特徴とする。
【００６０】
また、上記目的を達成するために請求項９記載の記憶媒体は、請求項７記載の記憶媒体において、前記揺れ検出は、角速度センサにより行うことを特徴とする。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１乃至図４に基づき説明する。
【００６２】
（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に基づき説明する。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り、同図において上述した従来例の図５と同一部分には同一符号が付してある。
【００６３】
図１において図５と異なる点は、図５の演算手段５０８内にメモリ５０８ｆとＡＦ（オートフォーカス）制御回路５０８ｇとを付加したことである。
【００６４】
メモリ５０８ｆは演算手段５０８を構成するマイコン内のＲＡＭ等のメモリで、Ａ／Ｄ変換器５０８ａとＨＰＦ５０８ｂとの間に介装されており、図３の４０１〜４０４で示す角速度のサンプリングデータを記憶する。また、ＡＦ制御回路５０８ｇは、信号処理回路５０３とレンズ５０１とに接続されている。そして、演算手段５０８の非演算時間にレンズ５０１を制御することにより、オートフォーカス処理を行うことができるようになっている。
【００６５】
なお、図１におけるその他の構成及び動作は図５と同一であるから、その説明は省略する。
【００６６】
次に本実施の形態に係る撮像装置におけるパン／チルト判定回路のパンニング判定動作を図２のフローチャートに基づき説明する。
【００６７】
このフローは割り込み周期により、所定のタイミングで繰り返し実行されるものであるが、この割り込み要求が生じていない場合は演算手段５０８にてＡＦ制御回路５０８ｇによるオートフォーカス制御等の他の制御が行なわれている。
【００６８】
割り込み要求が生じると、まず、ステップＳ２０１でアンプ５０７により増幅された角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりサンプリングし、アナログ量から演算手段５０８内で扱えるデジタル値に変換すると同時に演算手段５０８内のメモリ５０８ｆに記憶する。すなわち図３の４０１〜４０４のサンプリングデータを記憶する。次にステップＳ２０２で所定回数のサンプリングが終了したか否かを判断する。そして、所定回数のサンプリングが終了しないと判断された場合は、何も処理せずに本割り込み処理動作を終了し、所定回数のサンプリングが終了したと判断された場合は、次のステップＳ２０３へ進む。
【００６９】
このステップＳ２０３では前記ステップＳ２０１においてメモリ５０８ｆに記憶した揺れ信号のサンプル・データを読み出す。次にステップＳ２０４で前回用意されたカットオフ周波数の値を用いてＨＰＦ５０８ｂの演算を、前記ステップＳ２０３において読み出したサンプル・データ分行う。次にステップＳ２０５で前回用意された時定数の値を用いて積分器５０８ｃにより積分演算を、前記ステップＳ２０３において読み出したサンプル・データ分行う。次にステップＳ２０６で前記ステップＳ２０５において行なわれた積分演算の結果、即ち角変位信号をＤ／Ａ変換器５０８ｅによりアナログ量に変換して読み出し制御手段５０９へ出力する。
【００７０】
次にステップＳ２０７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、次のステップＳ２０８でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ高く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより大きくする。次にステップＳ２０９で積分器５０８ｃでの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設定し、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。
【００７１】
一方、前記ステップＳ２０７で角速度信号が所定のしきい値以下の場合は、ステップＳ２１０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、パンニング・チルティング状態と判断して前記ステップＳ２０８へ進み、また、ステップＳ２１０で積分値が所定のしきい値に満たない場合は、通常制御状態あるいはパンニング・チルティングの終了状態と判断してステップＳ２１１でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ低く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより小さくする。次にステップＳ２１２で積分器５０８ｃでの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設定して積分効果を上げた後、本処理動作を終了する。
【００７２】
本割り込み処理動作の終了後はオートフォーカス制御に戻る。
【００７３】
以上の制御により、演算手段５０８は上述した従来例と同様の演算処理を行うと共に、演算手段５０８をオートフォーカス制御等の処理に利用することが可能である。
【００７４】
図３に本実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートを示す。
【００７５】
同図は揺れ情報のサンプリング・タイミングより、補正量演算タイミングと、補正タイミングとを説明するためのタイミングチャートであり、上述した図９と同様に各タイミングの関係を表現している。
【００７６】
図３において、３０１乃至３０３は垂直同期信号、４０１乃至４０８はサンプリング・タイミングで、角速度センサである図１のジャイロ５０５から得られた角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりデジタル量に変換する変換タイミングを示している。このサンプリング間隔は、図３に示すように、垂直同期信号３０１より垂直同期信号３０３との位相関係が適当で且つ均等なタイミングである。なお、本実施の形態においても上述した従来例と同様に、垂直同期期間に挟まれる１フィールド間のサンプリング回数を４回としているが、このサンプリング回数は４回に限られるものではなく、複数回であれば良いものとする。
【００７７】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａによりサンプリングされた角速度情報は、デジタル量として演算手段５０８内のメモリ５０８ｆにその都度記憶される。そして、所定の回数のサンプリングが終了した時点或いは所定のタイミングとなった時点で、初めて角速度より角変位情報への変換がサンプリングした全てのデータについて行なわれる。図３には１フィールド間の最終サンプリング・タイミング４０４でサンプリングが実行された後、メモリ５０８ｆに記憶されたサンプリング・タイミング４０１からサンプリング・タイミング４０４までの角速度のサンプリングデータを補正量演算タイミング５０１より補正量演算タイミング５０４の期間に演算処理を行う。
【００７８】
また、同様に次の１フィールド間のサンプリングタイミング４０５〜４０８についても、最終サンプリングポイントであるサンプリング・タイミング４０８のサンプリングが実行された後、メモリ５０８ｆに記憶されたサンプリング・タイミング４０５からサンプリング・タイミング４０８までの角速度のサンプリングデータを補正量演算タイミング５０５より補正量演算タイミング５０８の期間に演算処理を行う。
【００７９】
なお、本実施の形態においても、演算手段５０８内の積分器５０８ｃにより積分演算された値は、次の前記従来例と同様に積分演算に反映される。
【００８０】
更に、読み出し制御手段５０９は演算手段５０８より出力される映像期間最後の補正量演算タイミング５０４及び補正量演算タイミング５０８の演算出力を揺れ補正目標値６０１，６０２として用い、前記従来例で述べた処理と同様に同期期間より撮像素子の読み出し制御を行う。
【００８１】
従って、図３に示すタイミングを取った場合、１フィールド前の補正タイミングを決定した時点より、次の補正量演算タイミングまでの期間は揺れ情報のサンプリングだけを行えばよいため、演算手段５０８内の処理も僅かで済む。
【００８２】
更に、演算タイミングの状態を図３を用いて説明すると、上記補正量演算タイミング５０１より補正量演算タイミング５０８に対応する演算処理は、演算手段５０８内の処理タイミング７０１乃至７０８となる。また、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算は、演算手段５０８内の処理タイミング７０９，７０１０となる。図３からも明らかなようにＡ／Ｄ変換に要する時間を除けば、演算手段５０８の使用時間は１フィールドの中で連続した時間となるため、演算手段５０８の非演算時間７１１，７１２を他の演算処理に利用することができる。
【００８３】
演算手段５０８のその他の利用に関しては、例えば撮像装置に付随するオートフォーカス制御やオートエクスポージャ制御等の処理に利用することが可能である。尚、上述の説明では、揺れ補正手段を撮像画の一部を切り出すことにより行ういわゆる切り出し補正について述べたが、他の揺れ補正手段である例えば光学補正手段によるものでもよい。
【００８４】
（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に基づき説明する。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る撮像装置の基本的な構成は、上述した第１の実施の形態における図１と同一であるから、同図を流用して説明する。
【００８６】
図４に本実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートを示す。
【００８７】
同図は揺れ情報のサンプリング・タイミングより、補正量演算タイミングと、補正タイミングとを説明するためのタイミングチャートであり、上述した図３と同様に各タイミングの関係を表現している。
【００８８】
図４において図３と異なる点は、演算手段５０８の演算タイミングが異なることである。
【００８９】
具体的には角速度のサンプリング・タイミングの内、４０１乃至４０４に対応する演算開始タイミングを補正量演算タイミング５０１’より５０４’と、演算手段５０８内の処理タイミング７０１’より７０４’及び７０９’の位相が前記第１の実施の形態において示した図３のタイミングチャートと比べて早まっていることである。これは演算手段５０８内の処理タイミングに異なる演算処理が入った場合の処理タイミング７１３である。
このような制御は、例えばフォーカスモータの駆動や撮像素子の読み出し制御を一時的に変更した場合等の処理であり、予め演算手段５０８内の処理タイミング７０１’より７０４’及び７０９’の処理を予め先に済ませておき、空いた時間に他の処理を行うこともできる。
【００９０】
この演算のタイミングは、本実施の形態においては、フィールド間の最後のサンプリングポイントであるサンプリング・タイミング４０４以降、補正量演算タイミング５０１’の間に完了すれば問題はない。
【００９１】
また、前期演算に要する処理時間は予め分かっているので、サンプリングポイントであるサンプリング・タイミング４０４以降、補正量演算タイミング５０１’の間に他の処理を実行できるか否かは容易に判断できる。
【００９２】
更に、本実施の形態では１フィールド間の揺れ情報のサンプリング・タイミングを演算し補正データとしているが、サンプリング・タイミングは同フィールドにある必要はない。例えば、サンプリング・タイミング４０３より４０６までのサンプリングにより補正タイミング６０１に相当する補正データを、また、サンプリング・タイミング４０７以降の４つのサンプリングデータにより次の補正データを算出することも可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、演算手段を他の連続した処理にも用いることが可能となるため、揺れ補正制御を行いながらも、他の目的にも効率よく利用する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。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置のパンニング判定動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートである。
【図５】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の撮像装置のパンニング判定動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の撮像装置における揺れ補正手段の概要を説明するための図である。
【図８】従来の撮像装置における揺れ補正手段の蓄積画像の切り出し処理を説明するための図である。
【図９】従来の撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートである。
【符号の説明】
５０１ レンズ
５０２ ＣＣＤ（撮像素子）
５０３ 信号処理回路
５０４ ビデオ信号出力端子
５０５ 角速度検出手段（角速度センサー：ジャイロ）
５０６ ＣＤＳカットフィルタ
５０７ アンプ
５０８ 演算手段
５０８ａ Ａ／Ｄ変換器
５０８ｂ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
５０８ｃ 積分器
５０８ｄ パン・チルト判定回路
５０８ｅ Ｄ／Ａ変換器
５０８ｆ メモリ
５０９ 読み出し制御手段
５１０ 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ための制御プログラムを格納した記憶媒体に関する。
【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：自動露出）、ＡＦ（オートフォーカス：自動焦点）等のあらゆる点で自動化及び多機能化が図られ、良好な撮影が容易に行えるようになっている。
【０００３】
また、近年ビデオカメラ等の撮像装置の小型化や光学系の高倍率化に伴い、撮像装置本体の揺れ（振れ）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、この撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正機能付き撮像装置が種々提案されている。
【０００４】
図５に従来の揺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、撮像部の構成として、５０１はレンズ、５０２は光電変換手段であるＣＣＤ等の撮像素子、５０３は信号処理回路で、撮像素子５０２から出力された電信号を、例えばＮＴＳＣ方式等の標準ビデオ信号に変換するものである。５０４はビデオ出力端子で、信号処理回路５０３からの出力がビデオ出力端子５０４より標準ビデオ信号出力として得られる。
【０００６】
次に手振れ補正部の構成として、５０５は揺れ検出手段である例えば角速度センサとしてのジャイロで、撮像装置本体に取り付けられている。５０６はＤＣ（直流）カットフィルタで、ジャイロ５０５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５０６は、所定の帯域で信号を遮断するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いても良い。５０７はアンプで、ＤＣカットフィルタ５０６から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。
【０００７】
５０８は振れ補正量を演算するコンピュータ等の演算手段で、Ａ／Ｄ変換器５０８ａ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５０８ｂ、積分器５０８ｃ、パン・チルト判定回路５０８ｄ及びＤ／Ａ変換器５０８ｅを有している。
【０００８】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａは、アンプ５０７から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。ＨＰＦ５０８ｂは、Ａ／Ｄ変換器５０８ａのデジタル出力の低周波成分を遮断するものである。積分器５０８ｃは、ＨＰＦ５０８ｂ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、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。パン・チルト判定回路５０８ｄは、角速度信号及び積分器５０８ｃから出力された角変位信号から、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５０８ｄ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。そして、得られた角変位信号は、後の制御において揺れ補正目標値となる。Ｄ／Ａ変換器５０８ｅは、積分器５０８ｃから出力される角変位信号をアナログ信号に変換するものである。
【０００９】
５０９は読み出し制御手段で、撮像素子５０２の読み出し開始位置を前記揺れ補正目標値信号に基づき移動制御する。５１０はタイミングジェネレータで、読み出し制御手段５０９の制御情報に基づき撮像素子５０２に対して駆動パルスを発生させるものであり、撮像素子５０２の蓄積や読み出しに応じた駆動パルスを生成する。
【００１０】
次に演算手段５０８内のパン・チルト判定回路５０８ｄの動作について詳述する。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａから出力された角速度信号及び積分器５０８ｃから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、ＨＰＦ５０８ｂ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揺れ補正系が応答しないように特性を変更し、更にパンニング或いはチルティングが検出された場合には、揺れ補正手段の補正位置を徐々に移動範囲中心へとセンタリングするために、積分器５０８ｃの積分特性の時定数を短くなる方向に変移させ、積分器５０８ｃに蓄積された値が基準値（揺れを検出していない状態において取り得る値）とする制御（以下、パンニング制御と記述する）を行う。
【００１２】
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、パンニング或いは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揺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。
【００１３】
このパンニング判定動作を図６のフローチャートに基づき説明する。
【００１４】
まず、ステップＳ６０１でアンプ５０７により増幅された角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりアナログ量から揺れ補正量演算手段５０８内で扱えるデジタル値に変換する。次にステップＳ６０２で前回用意されたカットオフ周波数の値を用いてＨＰＦ５０８ｂの演算を行う。次にステップＳ６０３で前回用意された時定数の値を用いて積分器５０８ｃにより積分演算を行う。次にステップＳ６０４で前記ステップＳ６０３において行なわれた積分演算の結果、即ち角変位信号をＤ／Ａ変換器５０８ｅによりアナログ量に変換して読み出し制御手段５０９へ出力する。
【００１５】
次にステップＳ６０５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、次のステップＳ６０６でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ高く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより大きくする。次にステップＳ６０７で積分器５０８ｃでの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設定し、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。
【００１６】
一方、前記ステップＳ６０５で角速度信号が所定のしきい値以下の場合は、ステップＳ６０８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Ｓ６０６へ進み、また、積分値が所定のしきい値に満たない場合は、ステップＳ６０９でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ低く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより小さくする。次にステップＳ６１０で積分器５０８ｃでの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設定して積分効果を上げた後、本処理動作を終了する。
【００１７】
以上の制御により、積分値＝揺れ補正目標値の飽和を防ぐことにより、揺れ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。
【００１８】
次に上述した従来例における揺れ補正手段の概要を図７を用いて説明する。
【００１９】
図７（ａ）において、７００はＣＣＤ等の撮像素子の全撮像領域、７０１は撮像素子の全撮像領域７００の内の実際に映像信号として標準ビデオ信号に変換して出力する切り出し枠である。７０２は撮影者が撮影している主被写体である。
このときの標準ビデオ信号を映し出すとすると、図７（ｃ）に示す映像となる。図７（ｃ）において、７０３はビデオ信号を再現するモニタ上の映像領域、７０２’はモニタ上の映像領域７０３に再現された主被写体である。後述する撮影画の切り出しにより撮像素子の全撮像領域７００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７０３が再現できる。
【００２０】
次に図７（ｂ）について説明する。図７（ｂ）は主被写体７０２を撮影する撮影者が矢印７０４、７０４’、７０４”で示す左下方向に撮像装置を揺らしてしまったときの変化を示したもので、撮像素子の全撮像領域７００面上で主被写体７０２は矢印７０５で示す右上方向に移動してしまう。
【００２１】
この状態で前記図７（ａ）の説明のように切り出し枠７０１と同位置の切り出し枠７０１’を用いて切り出した場合、矢印７０６で示すベクトル量だけ主被写体７０２が移動したビデオ信号を発生させてしまう。
【００２２】
ここで、撮像装置の揺れ量より求めた画像の変位量（ベクトル量）７０６、即ち揺れ補正目標値を用いて切り出し枠７０１’より破線枠位置７０１”に移動して切り出せば、図７（ｃ）に示す映像を得ることが可能である。この原理を用いて画像の揺れ補正を実現する。
【００２３】
次に撮像領域の切り出しについて図８を用いて説明する。同図において、８００は撮像素子全体、８０１は撮像素子全体８００を構成する画素単位であり、１つの光電変換素子である。図８において不図示のタイミングジェネレータから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なわれる。８０２，８０３は図７の切り出し枠７０１と同様の切り出し枠であり、例えば切り出し枠８０２でビデオ信号を切り出す場合において説明する。
【００２４】
まず、初めに「Ｓ」で示す画素より矢印８０５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なわれていく。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「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早い転送レートで読み出しを終了する。同期期間の読み出し終了後の実映像期間に「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。
【００２５】
更に。次の１ライン分までの水平同期期間中に「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早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「Ａ」で示す画素から「Ｆ」で示す画素までの読み出しと同様に「Ｇ」で示す画素からの読み出しを開始する。
【００２６】
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、撮像素子の全撮像領域７００から、例えば撮像素子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。
【００２７】
次に前記図７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、図８を用いて説明する。
【００２８】
図８の矢印８０４で示す分だけ撮像素子面上での主被写体７０２の移動（＝撮像装置の揺れ）が生じたことを検出した場合、切り出し枠８０２から切り出し枠８０３に変更すれば、主被写体７０２の移動が伴わない切り出し後の揺れのない映像が得られる。
【００２９】
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「Ａ」で示す画素から「Ｂ」で示す画素に移動することにより、「Ａ」で示す画素からの読み出しと同様に撮像素子の全撮像領域７００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。
【００３０】
実際には、先の切り出し枠８０２を読み出すときと同様に「Ｓ」で示す画素より矢印８０５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「Ｂ」で示す画素の１画素手前まで通常の読み出し速度より早い転送レートで読み出しを終了しておき、映像期間に「Ｂ」で示す画素から上記と同様に読み出しを開始すれば良い。
【００３１】
この様に撮像素子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揺れ補正情報に応じた量だけ予め読み出し、撮像素子の一部を撮像装置の揺れ情報を基に選択的に読み出すことにより、撮像装置の揺れに伴う画像の揺れを取り除いたビデオ信号を得ることができる。
【００３２】
図９に従来の撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートを示す。
【００３３】
同図は揺れ情報のサンプリング・タイミングより、補正量演算タイミングと、補正タイミングとを説明するためのタイミングチャートである。
【００３４】
図９において、９０１乃至９０３は垂直同期信号、１００１乃至１００８はサンプリング・タイミングで、角速度センサである図５のジャイロ５０５から得られた角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりデジタル量に変換する変換タイミングを示している。このサンプリング間隔は、図９に示すように、垂直同期信号９０１より垂直同期信号９０３との位相関係が適当で且つ均等なタイミングである。なお、説明の便宜上、ここでは４回のサンプリングとしているが、このサンプリング回数は４回に限られるものではなく、複数回であれば良い。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａによりサンプリングされた角速度情報は、サンプリング毎に演算手段５０８内において、上述した演算処理により角速度情報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。演算手段５０８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なわれ、図９の補正量演算タイミング１１０１乃至１１０８により演算結果が得られる。
【００３６】
ここで、それぞれの時間的なつながりを説明すると、補正量演算タイミング１００１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補正量演算タイミング１１０２と、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演算出力が演算手段５０８より得られる。
【００３７】
なお、演算手段５０８内の積分器５０８ｃにより積分演算された演算結果は、次の積分演算に反映される。例えばサンプリング・タイミング１００１のサンプリング・データに対する補正量演算タイミングは１１０１であるが、この演算による積分値は補正量演算タイミング１１０２の演算で反映される。
【００３８】
そして、図５の読み出し制御手段５０９は、演算手段５０８のＤ／Ａ変換器５０８ｅから出力される映像期間最後の補正量演算タイミング１１０４及び１１０８の演算出力を揺れ補正目標値１３０１，１３０２として用い、同期期間より撮像素子の読み出し制御を行うことにより、手振れ補正が行なわれる。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、上記の制御タイミングで連続的に揺れ補正制御を行った場合、揺れ補正目標値の演算タイミングが時間的に均等な固定タイミングであるため、演算手段５０８の使用効率が良くないという問題点があった。
【００４０】
具体的には、図９に示す揺れ情報のサンプリング・タイミング１００１に対して補正量演算タイミング１１０１で補正目標値の演算を開始する。その演算結果が得られた後、次のサンプリング・タイミング１００２が終了するまでの間の時間、演算手段５０８の動作は行なわれない。
【００４１】
同様に、先のサンプリング・タイミング１００２に対して補正量演算タイミング１１０２で揺れ補正目標値の演算を開始するが、その演算結果が得られた後、次のサンプリング・タイミング１００３が終了するまでの間の時間、演算手段５０８の動作は行なわれないこととなる。
【００４２】
これは本処理の全ての処理過程の中で同じサイクルで繰り返されるため、同じサイクルで演算手段５０８の演算が行なわれないタイミングが離散的に発生する。
【００４３】
図９において、この状態を説明すると、サンプリング・タイミング１００１よりサンプリング・タイミング１００８により揺れ情報のサンプリングが行なわれ、その都度補正量演算タイミング１１０１より補正量演算タイミング１１０８での演算が開始される。この演算時間を演算手段５０８内の処理タイミング１２０１乃至１２０８として示す。また、同期期間に補正データを決定した後、撮像素子からの切り出しポイントを演算する演算時間を１４０１，１４０２として示す。
【００４４】
なお、揺れ情報のサンプリング処理は、演算手段５０８内のタイマーによる割り込み処理を垂直同期を基準に行えば良く、また、これらのサンプリングに要する時間は他の演算等に比べて非常に短いものである。
【００４５】
図９における演算手段５０８内の演算タイミングからも分かるように、演算処理は揺れ情報のサンプリング・タイミングに同期して行なわれているために離散的に行なわれ、演算手段５０８自体の使用効率も良くない。この演算手段５０８が処理を行わない状態は予め決定されている揺れ情報のサンプリング回数により変わるが、揺れ情報のサンプリング回数を多く設定すると、演算手段５０８が処理を行わない状態が短く多数発生することとなる。
【００４６】
上述した従来例の構成では、揺れ情報のサンプリング回数は補正する周波数帯域にもよるが、ＮＴＳＣ方式等の標準ビデオ信号の場合等は、１フィールド毎に５乃至１０回程度のサンプリングを必要とする。
【００４７】
例えば、上記の例において毎フィールド１０回ずつ揺れ信号のサンプリングを行った場合、１フィールド時間である約１６．７ｍｓを均等に１０分割すると、約１．６７ｍｓのサンプリング周期となる。また、演算手段５０８内で行なわれる演算処理に要する時間は、演算装置の仕様にも大きく左右されるが、０．３乃至０．８ｍｓ程度の処理時間となる。従って、サンプリング・タイミング周期間の１．６７ｍｓに占める割合は、約１８％乃至４８％であり、残りの５０％以上の時間を非演算期間としてしまう。
【００４８】
この非演算期間を他の用途に用いようとしても、先に述べたように１フィールド内で複数のエリアに分割されてしまっているために、連続的な処理に用いることができない。従って、効率の良い演算手段５０８の利用ができない状態にある。
【００４９】
また、もしもこの演算タイミングにおいて、例えばオートフォーカス制御等の連続的な時間を占有し且つ優先度の高い演算処理を行ってしまうと、その演算の影響により、補正量演算タイミングが次のサンプリング・タイミングまでに間に合わず、結果的に１つのサンプリング・テータを取りこぼしてしまい、有効な補正データを得ることができなくなってしまうという問題点があった。
【００５０】
本発明は上述した従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、揺れ補正を実現することができると共に、演算手段の補正量を求める演算処理を行わない時間を連続的にすることが可能で、前記演算手段を複数の目的で効率良く利用することができるようにした撮像方法及び装置並びに記憶媒体を提供しようとするものである。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の撮像方法は、揺れを検出する揺れ検出工程と、前記揺れ検出工程により検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングで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によりサンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行う揺れ補正量演算工程と、前記揺れ補正量演算工程の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正工程とを有することを特徴とする。
【００５３】
また、上記目的を達成するために請求項２記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方法において、前記揺れ補正工程は、前記揺れ補正量演算工程の演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程を有することを特徴とする。
【００５４】
また、上記目的を達成するために請求項３記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方法において、前記揺れ検出工程に用いるセンサは、角速度センサであることを特徴とする。
【００５５】
また、上記目的を達成するために請求項４記載の撮像装置は、揺れを検出する揺れ検出手段と、前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングで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によりサンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行う揺れ補正量演算手段と、前記揺れ補正量演算手段の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正手段とを有することを特徴とする。
【００５６】
また、上記目的を達成するために請求項５記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、前記揺れ補正手段は、前記揺れ補正量演算手段の演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段を有することを特徴とする。
【００５７】
また、上記目的を達成するために請求項６記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、前記揺れ検出手段は、角速度センサであることを特徴とする。
【００５８】
また、上記目的を達成するために請求項７記載の記憶媒体は、撮像装置を制御するための制御プログラムを格納する記憶媒体であって、撮像装置本体の揺れを検出し、該検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングでサンプリングし、該サンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行い、前記揺れ補正量の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れ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。
【００５９】
また、上記目的を達成するために請求項８記載の記憶媒体は、請求項７記載の記憶媒体において、前記制御プログラムは、揺れ補正量演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御するステップの制御モジュールを有することを特徴とする。
【００６０】
また、上記目的を達成するために請求項９記載の記憶媒体は、請求項７記載の記憶媒体において、前記揺れ検出は、角速度センサにより行うことを特徴とする。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１乃至図４に基づき説明する。
【００６２】
（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に基づき説明する。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り、同図において上述した従来例の図５と同一部分には同一符号が付してある。
【００６３】
図１において図５と異なる点は、図５の演算手段５０８内にメモリ５０８ｆとＡＦ（オートフォーカス）制御回路５０８ｇとを付加したことである。
【００６４】
メモリ５０８ｆは演算手段５０８を構成するマイコン内のＲＡＭ等のメモリで、Ａ／Ｄ変換器５０８ａとＨＰＦ５０８ｂとの間に介装されており、図３の４０１〜４０４で示す角速度のサンプリングデータを記憶する。また、ＡＦ制御回路５０８ｇは、信号処理回路５０３とレンズ５０１とに接続されている。そして、演算手段５０８の非演算時間にレンズ５０１を制御することにより、オートフォーカス処理を行うことができるようになっている。
【００６５】
なお、図１におけるその他の構成及び動作は図５と同一であるから、その説明は省略する。
【００６６】
次に本実施の形態に係る撮像装置におけるパン／チルト判定回路のパンニング判定動作を図２のフローチャートに基づき説明する。
【００６７】
このフローは割り込み周期により、所定のタイミングで繰り返し実行されるものであるが、この割り込み要求が生じていない場合は演算手段５０８にてＡＦ制御回路５０８ｇによるオートフォーカス制御等の他の制御が行なわれている。
【００６８】
割り込み要求が生じると、まず、ステップＳ２０１でアンプ５０７により増幅された角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりサンプリングし、アナログ量から演算手段５０８内で扱えるデジタル値に変換すると同時に演算手段５０８内のメモリ５０８ｆに記憶する。すなわち図３の４０１〜４０４のサンプリングデータを記憶する。次にステップＳ２０２で所定回数のサンプリングが終了したか否かを判断する。そして、所定回数のサンプリングが終了しないと判断された場合は、何も処理せずに本割り込み処理動作を終了し、所定回数のサンプリングが終了したと判断された場合は、次のステップＳ２０３へ進む。
【００６９】
このステップＳ２０３では前記ステップＳ２０１においてメモリ５０８ｆに記憶した揺れ信号のサンプル・データを読み出す。次にステップＳ２０４で前回用意されたカットオフ周波数の値を用いてＨＰＦ５０８ｂの演算を、前記ステップＳ２０３において読み出したサンプル・データ分行う。次にステップＳ２０５で前回用意された時定数の値を用いて積分器５０８ｃにより積分演算を、前記ステップＳ２０３において読み出したサンプル・データ分行う。次にステップＳ２０６で前記ステップＳ２０５において行なわれた積分演算の結果、即ち角変位信号をＤ／Ａ変換器５０８ｅによりアナログ量に変換して読み出し制御手段５０９へ出力する。
【００７０】
次にステップＳ２０７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、次のステップＳ２０８でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ高く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより大きくする。次にステップＳ２０９で積分器５０８ｃでの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設定し、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。
【００７１】
一方、前記ステップＳ２０７で角速度信号が所定のしきい値以下の場合は、ステップＳ２１０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、パンニング・チルティング状態と判断して前記ステップＳ２０８へ進み、また、ステップＳ２１０で積分値が所定のしきい値に満たない場合は、通常制御状態あるいはパンニング・チルティングの終了状態と判断してステップＳ２１１でＨＰＦ５０８ｂの演算に用いるカットオフ周波数の値ｆｃを現在の値より所定の値だけ低く設定し、低周波信号の減衰率を現在のそれより小さくする。次にステップＳ２１２で積分器５０８ｃでの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設定して積分効果を上げた後、本処理動作を終了する。
【００７２】
本割り込み処理動作の終了後はオートフォーカス制御に戻る。
【００７３】
以上の制御により、演算手段５０８は上述した従来例と同様の演算処理を行うと共に、演算手段５０８をオートフォーカス制御等の処理に利用することが可能である。
【００７４】
図３に本実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートを示す。
【００７５】
同図は揺れ情報のサンプリング・タイミングより、補正量演算タイミングと、補正タイミングとを説明するためのタイミングチャートであり、上述した図９と同様に各タイミングの関係を表現している。
【００７６】
図３において、３０１乃至３０３は垂直同期信号、４０１乃至４０８はサンプリング・タイミングで、角速度センサである図１のジャイロ５０５から得られた角速度信号をＡ／Ｄ変換器５０８ａによりデジタル量に変換する変換タイミングを示している。このサンプリング間隔は、図３に示すように、垂直同期信号３０１より垂直同期信号３０３との位相関係が適当で且つ均等なタイミングである。なお、本実施の形態においても上述した従来例と同様に、垂直同期期間に挟まれる１フィールド間のサンプリング回数を４回としているが、このサンプリング回数は４回に限られるものではなく、複数回であれば良いものとする。
【００７７】
Ａ／Ｄ変換器５０８ａによりサンプリングされた角速度情報は、デジタル量として演算手段５０８内のメモリ５０８ｆにその都度記憶される。そして、所定の回数のサンプリングが終了した時点或いは所定のタイミングとなった時点で、初めて角速度より角変位情報への変換がサンプリングした全てのデータについて行なわれる。図３には１フィールド間の最終サンプリング・タイミング４０４でサンプリングが実行された後、メモリ５０８ｆに記憶されたサンプリング・タイミング４０１からサンプリング・タイミング４０４までの角速度のサンプリングデータを補正量演算タイミング５０１より補正量演算タイミング５０４の期間に演算処理を行う。
【００７８】
また、同様に次の１フィールド間のサンプリングタイミング４０５〜４０８についても、最終サンプリングポイントであるサンプリング・タイミング４０８のサンプリングが実行された後、メモリ５０８ｆに記憶されたサンプリング・タイミング４０５からサンプリング・タイミング４０８までの角速度のサンプリングデータを補正量演算タイミング５０５より補正量演算タイミング５０８の期間に演算処理を行う。
【００７９】
なお、本実施の形態においても、演算手段５０８内の積分器５０８ｃにより積分演算された値は、次の前記従来例と同様に積分演算に反映される。
【００８０】
更に、読み出し制御手段５０９は演算手段５０８より出力される映像期間最後の補正量演算タイミング５０４及び補正量演算タイミング５０８の演算出力を揺れ補正目標値６０１，６０２として用い、前記従来例で述べた処理と同様に同期期間より撮像素子の読み出し制御を行う。
【００８１】
従って、図３に示すタイミングを取った場合、１フィールド前の補正タイミングを決定した時点より、次の補正量演算タイミングまでの期間は揺れ情報のサンプリングだけを行えばよいため、演算手段５０８内の処理も僅かで済む。
【００８２】
更に、演算タイミングの状態を図３を用いて説明すると、上記補正量演算タイミング５０１より補正量演算タイミング５０８に対応する演算処理は、演算手段５０８内の処理タイミング７０１乃至７０８となる。また、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算は、演算手段５０８内の処理タイミング７０９，７０１０となる。図３からも明らかなようにＡ／Ｄ変換に要する時間を除けば、演算手段５０８の使用時間は１フィールドの中で連続した時間となるため、演算手段５０８の非演算時間７１１，７１２を他の演算処理に利用することができる。
【００８３】
演算手段５０８のその他の利用に関しては、例えば撮像装置に付随するオートフォーカス制御やオートエクスポージャ制御等の処理に利用することが可能である。尚、上述の説明では、揺れ補正手段を撮像画の一部を切り出すことにより行ういわゆる切り出し補正について述べたが、他の揺れ補正手段である例えば光学補正手段によるものでもよい。
【００８４】
（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に基づき説明する。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る撮像装置の基本的な構成は、上述した第１の実施の形態における図１と同一であるから、同図を流用して説明する。
【００８６】
図４に本実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートを示す。
【００８７】
同図は揺れ情報のサンプリング・タイミングより、補正量演算タイミングと、補正タイミングとを説明するためのタイミングチャートであり、上述した図３と同様に各タイミングの関係を表現している。
【００８８】
図４において図３と異なる点は、演算手段５０８の演算タイミングが異なることである。
【００８９】
具体的には角速度のサンプリング・タイミングの内、４０１乃至４０４に対応する演算開始タイミングを補正量演算タイミング５０１’より５０４’と、演算手段５０８内の処理タイミング７０１’より７０４’及び７０９’の位相が前記第１の実施の形態において示した図３のタイミングチャートと比べて早まっていることである。これは演算手段５０８内の処理タイミングに異なる演算処理が入った場合の処理タイミング７１３である。
このような制御は、例えばフォーカスモータの駆動や撮像素子の読み出し制御を一時的に変更した場合等の処理であり、予め演算手段５０８内の処理タイミング７０１’より７０４’及び７０９’の処理を予め先に済ませておき、空いた時間に他の処理を行うこともできる。
【００９０】
この演算のタイミングは、本実施の形態においては、フィールド間の最後のサンプリングポイントであるサンプリング・タイミング４０４以降、補正量演算タイミング５０１’の間に完了すれば問題はない。
【００９１】
また、前期演算に要する処理時間は予め分かっているので、サンプリングポイントであるサンプリング・タイミング４０４以降、補正量演算タイミング５０１’の間に他の処理を実行できるか否かは容易に判断できる。
【００９２】
更に、本実施の形態では１フィールド間の揺れ情報のサンプリング・タイミングを演算し補正データとしているが、サンプリング・タイミングは同フィールドにある必要はない。例えば、サンプリング・タイミング４０３より４０６までのサンプリングにより補正タイミング６０１に相当する補正データを、また、サンプリング・タイミング４０７以降の４つのサンプリングデータにより次の補正データを算出することも可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、演算手段を他の連続した処理にも用いることが可能となるため、揺れ補正制御を行いながらも、他の目的にも効率よく利用する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。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置のパンニング判定動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートである。
【図５】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の撮像装置のパンニング判定動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の撮像装置における揺れ補正手段の概要を説明するための図である。
【図８】従来の撮像装置における揺れ補正手段の蓄積画像の切り出し処理を説明するための図である。
【図９】従来の撮像装置の処理タイミングのタイミングチャートである。
【符号の説明】
５０１ レンズ
５０２ ＣＣＤ（撮像素子）
５０３ 信号処理回路
５０４ ビデオ信号出力端子
５０５ 角速度検出手段（角速度センサー：ジャイロ）
５０６ ＣＤＳカットフィルタ
５０７ アンプ
５０８ 演算手段
５０８ａ Ａ／Ｄ変換器
５０８ｂ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
５０８ｃ 積分器
５０８ｄ パン・チルト判定回路
５０８ｅ Ｄ／Ａ変換器
５０８ｆ メモリ
５０９ 読み出し制御手段
５１０ タイミングジェネレータ
Claims (9)
- 揺れを検出する揺れ検出工程と、前記揺れ検出工程により検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングで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によりサンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行う揺れ補正量演算工程と、前記揺れ補正量演算工程の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正工程とを有することを特徴とする撮像方法。
- 前記揺れ補正工程は、前記揺れ補正量演算工程の演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御工程を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像方法。
- 前記揺れ検出工程に用いるセンサは、角速度センサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像方法。
- 揺れを検出する揺れ検出手段と、前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングで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によりサンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行う揺れ補正量演算手段と、前記揺れ補正量演算手段の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れを補正する揺れ補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
- 前記揺れ補正手段は、前記揺れ補正量演算手段の演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
- 前記揺れ検出手段は、角速度センサであることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
- 撮像装置を制御するための制御プログラムを格納する記憶媒体であって、撮像装置本体の揺れを検出し、該検出された揺れ情報を一映像期間に複数回所定の均等なタイミングでサンプリングし、該サンプリングされた揺れ情報ごとに当該揺れ情報を用いて行う演算処理を一映像期間に不均等なタイミングで前記サンプリング回数だけ行って揺れ補正目標値を算出し、その後、撮像素子の切り出し位置を決定するための演算を行い、前記揺れ補正量の演算結果に基づき撮像装置本体の揺れ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。
- 前記制御プログラムは、揺れ補正量演算結果に基づき撮像装置本体に設けられた撮像素子の読み出し範囲を制御するステップの制御モジュールを有することを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
- 前記揺れ検出は、角速度センサにより行うことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
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