JP4200767B2

JP4200767B2 - ブレ補正装置及びカメラ

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Publication number: JP4200767B2
Application number: JP2003010826A
Authority: JP
Inventors: 豪松本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2004228644A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画撮影と動画撮影を電子的に撮影する撮影装置において、像のブレを補正するブレ補正装置及びカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学系およびＣＣＤを有する撮像装置において、振動ジャイロにより手振れを検出し、光学系の一部を変位させることにより、手振れ等による像ブレを補正するブレ補正装置を搭載した静止画及び動画が記録できるカメラ等が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２２２０５号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７８５８８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２１８１０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のブレ補正装置では、静止画記録時には、像ブレを良好に補正できるものの、動画記録時には、振動ジャイロの出力のドリフトにより補正光学系が移動し、記録画像が流れてしまう（移動してしまう）問題があった。例えば、カメラを三脚に固定して動画を撮影する場合に、振動ジャイロの出力がドリフトして出力される信号が変化することにより、本来静止している被写体がゆっくりと移動して撮影されてしまっていた。
【０００５】
本発明の課題は、静止画撮影及び動画撮影のいずれにおいても、像ブレを良好に補正することができるブレ補正装置及びカメラを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、撮像光学系（１，２）と、振れを検出し、振れに応じた第１の振れ検出信号を出力する第１の振れ検出部（７）と、前記第１の振れ検出部とは別の手法により振れを検出し、振れに応じた第２の振れ検出信号を出力する第２の振れ検出部（９ａ）と、前記撮像光学系により得られた画像を電子的に撮像する撮像手段（４）と、前記第１の振れ検出部からの前記第１の振れ検出信号に基づき前記撮像光学系及び前記撮像手段を含む撮像系の少なくとも一部を動かすことにより像ブレを補正する光学式ブレ補正部（２，３，５）と、を備え、静止画撮像時には、前記第１の振れ検出信号に基づき前記光学式ブレ補正部により像ブレを補正（Ｓ２１０，Ｓ２２０）し、動画撮像時には、前記第１の振れ検出信号に基づいてブレ補正動作を行い（Ｓ３４０，Ｓ３５０）ながら前記第２の振れ検出信号の監視（Ｓ３６０）を行い、前記第２の振れ検出信号からドリフト成分が検出された場合には、前記ドリフト成分を補正するように前記ブレ補正動作（Ｓ３８０）を行うこと、を特徴とするブレ補正装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のブレ補正装置において、前記光学式ブレ補正部（２，３，５）は、前記撮像光学系（１，２）の少なくとも一部を形成するブレ補正光学系（２）を動かすことによりブレ補正動作を行うこと、を特徴とするブレ補正装置である。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正光学系（２）は、光軸に略直交する方向に移動することにより像ブレを補正するシフト光学系であること、を特徴とするブレ補正装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、前記第１の振れ検出部（７）は、振動ジャイロセンサを有しており、前記第２の振れ検出部（９ａ）は、前記撮像手段により撮像された画像を画像処理することにより振れを検出すること、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のブレ補正装置と、前記撮像光学系により得られた画像を撮像する撮像手段（４）とを有することを特徴とするカメラである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明によるブレ補正装置の第１実施形態を示すブロック図である。本実施形態におけるブレ補正装置は、主光学系１，補正光学系２，補正光学系移動用アクチュエータ３，ＣＣＤ４，アクチュエータ駆動回路５，ＣＣＤ駆動回路６，ブレ検出手段７，増幅器８，ＣＰＵ９，ＡＤ変換器１０，モード切替スイッチ（ＳＷ）１１，フィールドメモリ１２，画像切り出し回路１３，メモリ１４等を備えている。
【００１５】
主光学系１は、後述の補正光学系２によるブレ補正動作によっては移動しないレンズ群である。
補正光学系２は、主光学系１と共に撮影光学系を形成するレンズ群であり、光軸に略直交する面内で移動可能に保持されている。補正光学系２は、後述する補正光学系移動用アクチュエータ３により駆動され、その位置は、不図示の位置検出装置により検出される。
【００１６】
補正光学系移動用アクチュエータ３は、補正光学系２を駆動する光学式ブレ補正部であり、ボイスコイルモータにより形成されている。補正光学系移動用アクチュエータ３は、アクチュエータ駆動回路５を介してＣＰＵ９に接続されており、ＣＰＵ９からの指示に従い駆動される。なお、補正光学系移動用アクチュエータ３は、光軸を交点として直交する２方向に補正光学系２を移動するように、上述の位置検出装置及び後述のブレ検出手段７も含めて直交する２方向に２組が設けられているが、ここでは、簡単のため、１方向についてのみ示している。
【００１７】
ＣＣＤ４は、主光学系１，補正光学系２からなる撮影光学系により得られた画像を電子的に撮像する撮像手段である。ＣＣＤ４は、ＣＣＤ駆動回路６を介してＣＰＵ９に接続されており、ＣＰＵ９からの指示に従い撮像を行う。
【００１８】
ブレ検出手段７は、カメラの振れを検出し、振れに応じた第１の振れ検出信号を出力する第１の振れ検出部である。ブレ検出手段７は、振動ジャイロセンサにより振れを検出し、ブレ検出手段７から出力された第１の振れ検出信号は、増幅器８，ＡＤ変換器１０を介してＣＰＵ９に送られる。
【００１９】
ＣＰＵ９は、カメラの各種動作を制御する制御部であり、本発明に関係する部分として、動きベクトル検出部９ａが設けられている。動きベクトル検出部９ａは、ＣＣＤ４から得られたフィールド間での振れ量に相当する動きベクトルを画像処理により検出する第２の振れ検出装置である。動きベクトル検出部９ａは、振れに応じた動きベクトルを第２の振れ検出信号として画像切り出し回路１３に出力する。
【００２０】
モード切替ＳＷ１１は、静止画撮影であるか、動画撮影であるかを撮影者自身が任意に切り替えるスイッチである。モード切替ＳＷ１１の切替結果は、ＣＰＵ９へ伝えられる。
【００２１】
フィールドメモリ１２は、ＣＣＤ４により得られたフィールド単位の画像を一時的に保存する記憶部である。
【００２２】
画像切り出し回路１３は、動きベクトル検出部９ａにより得られた動きベクトルに応じてフィールドメモリ１２に記憶されている画像から、必要な範囲を切り出すことにより像ブレを補正する動画ブレ補正部である。連続するフィールド間において、この切り出し位置を動きベクトルに応じて変更することにより、像ブレを補正することができる。
【００２３】
メモリ１４は、撮像された画像を保存する記憶部であり、本実施形態では、カメラに対して着脱自在な、いわゆるメモリーカードなどの外部記憶部となっている。
【００２４】
次に、本実施形態におけるカメラのブレ補正動作について説明する。
図２は、第１実施形態におけるブレ補正動作の流れを示すフローチャートである。
本実施形態におけるカメラは、静止画と動画を撮影することが可能であるので、撮影者は、いずれを撮影するのかを、モード切替ＳＷ１１を切り替えることにより指定する。
ステップ（以下、Ｓとする）１００では、ＣＰＵ９は、モード切替ＳＷ１１により静止画モードが選択されているか動画モードが選択されているかを判断する。静止画モードが選択されている場合にはＳ１１０へ進み、動画モードが選択されている場合にはＳ１４０へ進む。
【００２５】
Ｓ１１０では、静止画モードが選択されているので、ブレ検出手段７からの信号に基づき、ブレ量及びブレ量に対するブレ補正量を算出する。
Ｓ１２０では、ＣＣＤ４に結像する像のブレが止まるようにＳ１１０において演算したブレ補正量にしたがいアクチュエータ３を駆動し、補正光学系２を移動させることにより、ブレ補正を行う。なお、この場合、画像切り出し回路１３は、働かせないか、常に一定の位置からの切り出しを行うようにする。
Ｓ１３０では、撮影を終了するか否かの判断を行い、終了する場合にはＥＮＤとなり、撮影を継続する場合にはＳ１１０へ戻る。
以上に説明した静止画モードにおけるブレ補正動作では、手振れの周波数（たとえば、３０Ｈｚ）程度を良好に補正することが可能であり、静止画時に良好なブレ補正効果が得られる。静止画撮影では、シャッタースピードが短いので、ブレ検出手段７に用いられている振動ジャイロセンサのドリフトの影響はない。
【００２６】
また、動画モードが選択されている場合には、Ｓ１４０において、動きベクトル検出部９ａから得られた動きベクトルに応じて、画像切り出しによるブレ補正量を演算する。
Ｓ１５０では、Ｓ１４０において演算したブレ補正量にしたがい画像切り出し回路１３がフィールドメモリ１２に記憶されている画像から必要な範囲を切り出す。このとき、切り出し位置を動きベクトルに応じて変更することにより、連続したコマ（フィールド）間の像ブレを補正する。動画モードの場合には、ブレ検出手段７を使用していないので、振動ジャイロセンサのドリフトの悪影響を受けることなく、撮影を行うことができる。
Ｓ１６０では、撮影を終了するか否かの判断を行い、終了する場合にはＥＮＤとなり、撮影を継続する場合にはＳ１４０へ戻る。
【００２７】
本実施形態によれば、静止画撮影時には、振動ジャイロセンサを用いたブレ検出手段７により振れを検出して補正光学系２を駆動することによりブレ補正動作を行い、動画撮影時には、動きベクトル検出部９ａにより振れを検出して画像切り出し回路１３により切り出し位置を動きベクトルに応じて変更してブレ補正を行うので、ドリフトの影響を受けることなく静止画撮影及び動画撮影のいずれにおいても、像ブレを良好に補正することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
第２実施形態及び後述する第３実施形態は、ブレ補正動作の具体的形態が異なる以外は、第１実施形態と同様な形態であるので、第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図３は、第２実施形態におけるブレ補正動作の流れを示すフローチャートである。
Ｓ２００では、ＣＰＵ９は、モード切替ＳＷ１１により、静止画モードが選択されているか動画モードが選択されているかを判断する。静止画モードが選択されている場合にはＳ２１０へ進み、動画モードが選択されている場合にはＳ２４０へ進む。
Ｓ２１０〜Ｓ２３０については、第１実施形態におけるＳ１１０〜Ｓ１３０と同様なので説明を省略する。
【００２９】
Ｓ２４０では、カメラに加わっている振れの内、０．１Ｈｚ以上の周波数の振れをブレ検出手段７により検出するとともに、０．１Ｈｚ未満の周波数の振れを動きベクトル検出部９ａにより検出する。
ブレ検出手段７に用いられている振動ジャイロセンサのドリフトにより発生する信号は、非常に低周波の信号となる。したがって、本実施形態では、ドリフトが発生しているか否かに関わらず、ブレ検出手段７から得られた低周波の信号（０．１Ｈｚ未満の振れに相当する信号）を使用せず、この低周波成分については、動きベクトル検出部９ａにより検出することとして、ブレ検出手段７のドリフトによる影響を排除している。
なお、本実施形態では、０．１Ｈｚを閾値として設定して、高周波成分と低周波成分とを分けているが、この閾値は、本実施形態におけるブレ検出手段７のドリフト成分の周波数特性を考慮して決定した値であり、この閾値は、使用するセンサのドリフト成分の周波数特性に応じて、最適な値を設定することが必要である。
【００３０】
Ｓ２５０では、ブレ検出手段７により検出された０．１Ｈｚ以上の振れ成分に基づいて補正光学系２の駆動によるブレ補正量を演算する。
Ｓ２６０では、補正光学系２を駆動してブレ補正を実行する。
Ｓ２７０では、動きベクトル検出部９ａにより検出された０．１Ｈｚ未満の振れ成分に基づいて画像切り出しによるブレ補正量を演算する。
Ｓ２８０では、画像切り出し回路１３により画像切り出しを行い、低周波成分のブレ補正を行う。
Ｓ２９０では、撮影を終了するか否かの判断を行い、終了する場合にはＥＮＤとなり、撮影を継続する場合にはＳ２４０へ戻る。
【００３１】
本実施形態によれば、ドリフト成分が含まれるおそれのある低周波成分については、ブレ検出手段７を用いずに動きベクトル検出部９ａにより検出することとしたので、ドリフト成分が検出信号に含まれることなく、常に正確なブレ補正動作を行うことができる。
【００３２】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態におけるブレ補正動作の流れを示すフローチャートである。
Ｓ３００では、ＣＰＵ９は、モード切替ＳＷ１１により、静止画モードが選択されているか動画モードが選択されているかを判断する。静止画モードが選択されている場合にはＳ３１０へ進み、動画モードが選択されている場合にはＳ３４０へ進む。
Ｓ３１０〜Ｓ３３０については、第１実施形態におけるＳ１１０〜Ｓ１３０と同様なので説明を省略する。
【００３３】
Ｓ３４０では、ブレ検出手段７からの信号に基づき、ブレ量及びブレ量に対するブレ補正量を算出する。
Ｓ３５０では、ＣＣＤ４に結像する像のブレが止まるようにＳ３４０において演算したブレ補正量にしたがいアクチュエータ３を駆動し、補正光学系２を移動させることにより、ブレ補正を行う。
Ｓ３６０では、動きベクトル検出部９ａにより像の動きを監視する。ここで、ブレ検出手段７からの信号にドリフト成分が含まれていると、Ｓ３５０における光学式ブレ補正を実行しているにもかかわらず、例えば、像が全体にゆっくりと移動するといった現象として動きベクトル検出部９ａにより検出される。この場合、ドリフト成分が含まれていることになる。
【００３４】
Ｓ３７０では、Ｓ３６０においてドリフト成分が検出されたか否かを判断し、ドリフト成分が検出されている場合には、Ｓ３８０に進み、ドリフト成分が検出されていない場合には、Ｓ３９０へ進む。
Ｓ３８０では、Ｓ３６０において検出されたドリフト成分による像の動きを補正するように画像切り出しを行い、ドリフト成分による像の動き（像ブレ）を補正する。
Ｓ３９０では、撮影を終了するか否かの判断を行い、終了する場合にはＥＮＤとなり、撮影を継続する場合にはＳ３４０へ戻る。
【００３５】
本実施形態によれば、動画撮影時に、ブレ検出手段７による振れの検出とともに動きベクトル検出部９ａにより像の動きを監視するので、ブレ検出手段７にドリフトが発生した場合には、動きベクトル検出部９ａによりドリフト成分を検出することができ、このドリフト成分をうち消す補正を加えることができる。したがって、常に高画質な像を得ることができる。
【００３６】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）第１実施形態において、動画モード時には、ブレ検出手段７を利用しない例を示したが、これに限らず、例えば、動画モード時に動きベクトル検出部９ａとブレ検出手段７の両方を利用して、ブレ量を演算するようにしてもよい。
【００３７】
（２）第１実施形態において、動画モード時には、動きベクトル検出部９ａを用いてブレ量を求める例を示したが、これに限らず、例えば、動画モード時にもブレ検出手段７のみを用いてブレ量を求め、その結果に応じて、画像切り出し回路１３によりブレ補正を行うようにしてもよい。
【００３８】
（３）第２実施形態において、高周波成分（０．１Ｈｚ以上の成分）を補正光学系２による光学式ブレ補正により補正し、低周波成分（０．１Ｈｚ未満の成分）を画像切り出しにより補正する例を示したが、これに限らず、例えば、高周波成分と低周波成分を分けて検出した後は、高周波成分と低周波成分のいずれも光学式ブレ補正により補正してもよいし、高周波成分と低周波成分のいずれも画像切り出しにより補正してもよい。
【００３９】
（４）第３実施形態において、ブレ補正は、光学式ブレ補正と画像切り出しによるブレ補正とを組み合わせて用いる例を示したが、これに限らず、例えば、ドリフト成分の補正もその後の光学式ブレ補正により行うようにしてもよいし、通常の振れとドリフト成分とのいずれも画像切り出しによるブレ補正により行うようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）第１の振れ検出部からの第１の振れ検出信号に基づき撮像光学系及び撮像手段を含む撮像系の少なくとも一部を動かすことにより像ブレを補正する光学式ブレ補正部と、動画撮像時に、第２の振れ検出部からの第２の振れ検出信号に基づき撮像手段により撮像された画像からの切り出し位置を変更することにより像ブレを補正する動画ブレ補正部とを備えるので、静止画及び動画共に像ブレを精度よく補正することができる。
【００４１】
（２）動画ブレ補正部は、第２の振れ検出信号に加えて第１の振れ検出信号に基づき撮像手段により撮像された画像からの切り出し位置を変更するので、第２の振れ検出信号及び第１の振れ検出信号を互いに補うこととなり、より正確な振れ検出を行うことができ、より良好な撮影結果を得ることができる。
【００４２】
（３）静止画撮像時には、第１の振れ検出信号に基づき光学式ブレ補正部により像ブレを補正し、動画撮像時には、検出された振れの周波数を予め定められた閾値と比較し、閾値よりも高い周波数の振れ成分は第１の振れ検出部により振れを検出し、閾値よりも低い周波数の振れ成分は第２の振れ検出部により振れを検出するので、第１の振れ検出部による振れ検出に適さない周波数領域の振れについては、第２の振れ検出部を用いることができ、常に適切な振れ検出をすることができる。
ここで、閾値を、第１の振れ検出部が有するドリフト成分を検出できる周波数とすることにより、第１の振れ検出部に生じるドリフト成分が含まれる周波数の振れについては、第１の振れ検出部によらずに第２の振れ検出部を用いることができ、ドリフトの影響を受けることなく静止画及び動画のブレ補正を行うことができる。
【００４３】
（４）静止画撮像時には、第１の振れ検出信号に基づき光学式ブレ補正部により像ブレを補正し、動画撮像時には、第１の振れ検出信号に基づいてブレ補正動作を行いながら第２の振れ検出信号の監視を行い、第２の振れ検出信号からドリフト成分が検出された場合には、ドリフト成分を補正するようにブレ補正動作を行うので、ドリフトの影響を受けることなく静止画及び動画のブレ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブレ補正装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態におけるブレ補正動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態におけるブレ補正動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態におけるブレ補正動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１主光学系
２補正光学系
３補正光学系移動用アクチュエータ
４ＣＣＤ
５アクチュエータ駆動回路
６ＣＣＤ駆動回路
７ブレ検出手段
８増幅器
９ＣＰＵ
１０ＡＤ変換器
１１モード切替ＳＷ
１２フィールドメモリ
１３画像切り出し回路
１４メモリ

Claims

撮像光学系と、
振れを検出し、振れに応じた第１の振れ検出信号を出力する第１の振れ検出部と、
前記第１の振れ検出部とは別の手法により振れを検出し、振れに応じた第２の振れ検出信号を出力する第２の振れ検出部と、
前記撮像光学系により得られた画像を電子的に撮像する撮像手段と、
前記第１の振れ検出部からの前記第１の振れ検出信号に基づき前記撮像光学系及び前記撮像手段を含む撮像系の少なくとも一部を動かすことにより像ブレを補正する光学式ブレ補正部と、を備え、
静止画撮像時には、前記第１の振れ検出信号に基づき前記光学式ブレ補正部により像ブレを補正し、
動画撮像時には、前記第１の振れ検出信号に基づいてブレ補正動作を行いながら前記第２の振れ検出信号の監視を行い、前記第２の振れ検出信号からドリフト成分が検出された場合には、前記ドリフト成分を補正するように前記ブレ補正動作を行うこと、
を特徴とするブレ補正装置。
請求項１に記載のブレ補正装置において、
前記光学式ブレ補正部は、前記撮像光学系の少なくとも一部を形成するブレ補正光学系を動かすことによりブレ補正動作を行うこと、
を特徴とするブレ補正装置。
請求項２に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正光学系は、光軸に略直交する方向に移動することにより像ブレを補正するシフト光学系であること、
を特徴とするブレ補正装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、
前記第１の振れ検出部は、振動ジャイロセンサを有しており、
前記第２の振れ検出部は、前記撮像手段により撮像された画像を画像処理することにより振れを検出すること、
を特徴とするブレ補正装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正装置と、
前記撮像光学系により得られた画像を撮像する撮像手段とを有すること、
を特徴とするカメラ。