JP4612900B2

JP4612900B2 - 撮像装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP4612900B2
Application number: JP2006042930A
Authority: JP
Inventors: 義和石川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: US7675547B2; US20070196086A1; JP2007221704A

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に、手ぶれ補正機能を有するビデオカメラ等の撮像装置及びその制御方法に関する。

手ぶれ補正機能を有する撮像装置を三脚に取り付けて撮影する場合には、振れ検出手段の振れ検出信号が小さくなる。従来、このことに着目して、撮像装置が三脚に取り付けられたことを検出した場合に振れ検出信号の増幅率や分解能を変更することにより、微小な振れでも精度よく補正が可能となるようにする技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、十分な振れ補正効果を得るために、撮像装置が三脚に取り付けらたことを検出し、振れ検出信号の補正帯域を変更をする技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２０００−２８４３３７号公報特開平２−１７３６２５号公報

しかしながら、上記従来の技術は、撮像装置の機器本体が三脚に固定されたことを検出した場合に、振れ検出信号の増幅率を大きくしたり、振れ補正を行う周波数帯域を低域まで拡大したりして振れ補正の制御特性を変更すことで精度よく振れ補正を行うようにするものであるが、以下に示すような問題点がある。

近年、撮像装置の備える記録装置にはＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ハードディスク等の記憶媒体が使用されるようになっており、このような記録装置は、従来、一般的に用いられていたテープ方式の記録装置よりも記録中に発生する駆動振動が大きい。このため、撮像装置本体を三脚に固定して撮影する場合に、記録装置の駆動振動が撮像装置本体を振動させてしまうことがある。

例えば、ＤＶＤを記憶媒体とするビデオカメラが搭載する２倍速書き込みのＤＶＤドライブの回転速度が約２８〜４６［Ｈｚ］である場合は、ＤＶＤドライブの駆動振動と振れ補正しなければならない周波数帯域（１〜２０［Ｈｚ］）とが近い。

機器本体内において、このような振動がレンズ部位や記録装置の機構、ジャイロセンサ等を伝播する周波数及び振幅等は異なるため、前述の従来の方法を適用した場合は、ＤＶＤドライブの記録中に生ずる回転振動をジャイロセンサが手ぶれ振動として誤検出してしまう場合がある。

従って、実際には撮像装置本体が静止しているにも拘らず光学的若しくは電子的振れ補正手段が振れ補正動作をしてしまうことで出力画像が揺らいだり、加振したりしてしまう問題がある。このように、従来の撮像装置においては、適切に振れ補正を行うことができず振れ補正の精度が低かった。

本発明の目的は、振れ補正の精度を向上させることができる撮像装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による撮像装置は、画像を記憶する記録部を有する撮像装置であって、前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段の出力をカットオフ周波数が可変であるフィルタを通過させて得られた出力に基づいて、前記振れによる画像の動きを補正する補正手段と、前記振れ検出手段の出力のうち手ぶれに起因する手ぶれ成分を抽出して該手ぶれ成分に応じて前記撮像装置の静止状態を判定する静止判定手段と、前記振れ検出手段の出力のうち前記記録部の振動に起因する振動成分を抽出して該振動成分に応じて前記記録部の振動状態を判定する記録部振動判定手段と、前記静止判定手段によって前記撮像装置が静止していると判定され、かつ、前記記録部振動判定手段によって前記記録部が振動状態と判定された場合には、前記フィルタのカットオフ周波数を、前記手ぶれ成分を補正するために用いる前記フィルタのカットオフ周波数よりも高い第１のカットオフ周波数に変更する変更手段を有することを特徴とする。

本発明による撮像装置の制御方法は、画像を記憶する記録部を有する撮像装置の制御方法であって、前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出ステップと、前記振れ検出ステップにおける出力をカットオフ周波数が可変であるフィルタを通過させて得られた出力に基づいて、前記振れによる画像の動きを補正する補正ステップと、前記振れ検出ステップにおける出力のうち手ぶれに起因する手ぶれ成分を抽出して該手ぶれ成分に応じて前記撮像装置の静止状態を判定する静止判定ステップと、前記振れ検出ステップにおける出力のうち前記記録部の振動に起因する振動成分を抽出して該振動成分に応じて前記記録部の振動状態を判定する記録部振動判定ステップと、前記静止判定ステップにおいて前記撮像装置が静止していると判定され、かつ、前記記録部振動判定ステップにおいて前記記録部が振動状態と判定された場合には、前記フィルタのカットオフ周波数を、前記手ぶれ成分を補正するために用いる前記フィルタのカットオフ周波数よりも高い第１のカットオフ周波数に変更する変更ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の静止状態の判定結果及び記録部の振動による撮像装置の振動状態の判定結果に基づいて、カットオフ周波数が可変であるフィルタのカットオフ周波数を変更する。従って、撮像装置が静止状態であるか否か、及び記録部が駆動状態であるか否かに応じて、即ち撮像装置の使用状態及び内部駆動状態に応じてフィルタのカットオフ周波数を変更することができる。これにより、撮像装置が三脚等に固定された場合に撮像装置が静止状態と判定され、且つ記録部の回転振動周波数から記録部のメカドライブが駆動状態と判定された場合に、記録部の駆動振動による撮像装置の振動で発生するブレ画像を補正することができ、撮影画像のブレ量を低減することができる。従って、振れ補正の精度を向上させることができる。

また、本発明によれば、撮像装置の静止状態の判定結果、記録部の振動による撮像装置の振動状態の判定結果、及び焦点距離の判定結果に基づいて、カットオフ周波数が可変であるフィルタのカットオフ周波数を変更する。従って、撮像装置が静止状態であるか否か、記録部が駆動状態であるか否か、及び焦点距離に応じて、即ち撮像装置の使用状態及び内部構成要素状態に応じてフィルタのカットオフ周波数を変更することができる。これにより、撮像装置が三脚等に固定された場合に静止状態と判定され、且つ記録部の回転振動周波数から記録部のメカドライブが駆動状態と判定され、且つ焦点距離が所定値以上と判定された場合に、テレ端寄りの焦点距離で撮影中であっても、記録部の振動による撮像装置の振動で発生するブレ画像のブレ量を低減することが可能となる。また、撮像装置が静止状態且つ焦点距離が所定値より小さい場合、または、撮像装置が静止状態且つ記録装置のメカドライブが停止中の場合は、振れ補正位置を補正中心値に固定することで画像の解像感の劣化を低減することが可能となる。従って、振れ補正の精度を向上させることができる。また、撮像装置のフレーム構造、及び外装のデザインの自由度を損なうことなく、各機構や外装設計の複雑化の解消、小型・軽量化にも効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としてのビデオカメラ１００の概略構成を示すブロック図である。

図１において、１０１は被写体を撮影するためのレンズユニット、１０２はレンズユニット１０１により結像された被写体像を光電変換するＣＣＤ、１０３はＣＣＤ１０２で得られた信号に所定の処理を施し記録可能な映像信号を生成するカメラ信号処理回路である。また、１０４はカメラ信号処理回路１０３で生成された映像信号を記録メディアに記録する記録装置であり、ＤＶＤドライブ１０４ａを含んでいる。１０５はビデオカメラ１００の機器本体の振れを検出するための振れ検出センサであり、本実施の形態においては角速度センサを使用している。１０６は振れ検出センサ１０５の出力信号（角速度信号）から直流成分を除去するハイパスフィルタ（以下ＨＰＦと称する）、１０７はシステム制御マイコン（以下マイクロコンピュータと称する）であり、振れ補正信号をカメラ信号処理回路１０３へと出力する。

次に、マイクロコンピュータ１０７内の処理ブロック構成について説明する。

図１において、１０８はＨＰＦ１０６からの出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器、１０９はＡ／Ｄ変換器１０８における処理によって生じた直流成分を除去するＨＰＦである。また、１１０はＨＰＦ１０９によって直流成分が除去された信号の通過周波数帯域を制限する（遮断周波数を可変する）可変ＨＰＦ、１１１は可変ＨＰＦ１１０の出力に積分処理を施す積分器であり、積分器１１１において角速度信号が角変位信号へと変換される。

また、図１において、１１２はＡ／Ｄ変換器１０８の出力から手ぶれ周波数帯を抽出した後に手ぶれ周波数を検出し、機器本体の振れを判定する静止判定装置である。静止判定装置１１２は、手ぶれ周波数帯を抽出するＬＰＦ１１２ａと、ブレ周波数を検出する周波数検出部１１２ｂと、機器本体の振れを判定する静止判定部１１２ｃとを備える。１１３はＡ／Ｄ変換器１０８の出力から記録装置１０４の振動周波数帯を抽出して振動周波数を検出し、記録装置１０４の振動の有無を判定する記録装置振動判定装置である。記録装置振動判定装置１１３は、記録装置１０４の振動周波数帯を抽出するＨＰＦ１１３ａと、振動周波数を検出する周波数検出部１１３ｂと、記録装置１０４の振動の有無を判定する記録装置振動判定部１１３ｃとを備える。１１４は静止判定装置１１２と記録装置振動判定装置１１３との判定結果に基づいて可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数の設定を行うカットオフ周波数設定装置である。

本実施の形態に係るビデオカメラ１００が備える振れ補正機能は、少なくとも縦方向と横方向の２方向の振れ補正を行うものである。これら２方向の振れ補正は同様の補正制御及び動作を行うものである。このため、説明を分かりやすくするために、以下の説明においては１方向の補正制御及び動作のみ説明する。

次いで、図１を用いてビデオカメラ１００の動作について説明する。

ビデオカメラ１００において、レンズユニット１０１を通過した入射光はＣＣＤ１０２の撮像面上で光学像として結像され、ＣＣＤ１０２によって光電変換される。カメラ信号処理回路１０３は、ＣＣＤ１０２の出力をＡ／Ｄ変換した後、ガンマ補正、ホワイトバランス等の所定の信号処理を行って規格化された映像信号として出力する。また、カメラ信号処理回路１０３は、電子式振れ補正を行う。具体的には、カメラ信号処理回路１０３は、ＣＣＤ１０２の出力をＨＰＦ１０９のメモリ（不図示）に取り込む。次いで、カメラ信号処理回路１０３は、マイクロコンピュータ１０７から出力される振れ補正信号に基づいて、撮像画素数よりも少ない画素数で切り出したエリアを上記メモリに取り込んだ撮影画像において水平方向や垂直方向へと移動させる処理を行う。そして、振れ補正信号に基づいて移動された切り出しエリアによって抽出される映像信号が出力される。カメラ信号処理回路１０３から出力される映像信号は、記録装置１０４へと出力され、ＤＶＤの記録メディアに記録される。

次に、振れ補正信号の演算処理について説明する。

振れ検出センサ１０５である角速度センサにより検出されたビデオカメラ１００本体の振れ量を示す角速度信号はＨＰＦ１０６にて直流成分が除去され、マイクロコンピュータ１０７に取り込まれ、マイクロコンピュータ１０７内において処理される。

以下に、マイクロコンピュータ１０７における処理について説明する。

マイクロコンピュータ１０７内に取り込まれた角速度信号は、Ａ／Ｄ変換器１０８によってデジタル信号に変換され、ＨＰＦ１０９によってデジタル化された角速度信号の直流成分の除去が行われる。また、Ａ／Ｄ変換器１０８の出力は静止判定装置１１２及び記録装置振動判定装置１１３にも同時に供給される。静止判定装置１１２、記録装置振動判定装置１１３における処理ついては後述する。

ＨＰＦ１０９において直流成分が除去された角速度信号は、さらに、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数に応じて通過帯域制限が施されて出力される。可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数は、後述するカットオフ周波数設定装置１１４において角速度信号から算出可能な周波数や振幅等に基づいて設定される。具体的には、設定したい遮断周波数に対応するインデックスデータが計算され、この計算されたインデックスデータに対応する遮断周波数が実際に使用する遮断周波数に設定される。図６は、遮断周波数とインデックスデータとの関係を示す図であり、図６（Ａ）は、インデックスデータに対応する遮断周波数を設定するテーブルデータを示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のテーブルデータに示す遮断周波数とインデックスデータとの関係を示す図である。可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数として、図６に示すインデックスデータを求めることにより、対応する遮断周波数が設定されることになる。このようにして、可変ＨＰＦ１１０は、入力された角速度信号から設定された遮断周波数帯を遮断して、角速度信号から所定の手ぶれ周波数を抽出し、積分器１１１に出力する。

次いで、積分器１１１が、可変ＨＰＦ１１０において抽出した所定の手ぶれ周波数を積分し、積分して得た角変位信号を振れ補正信号としてカメラ信号処理回路１０３に出力する。

カメラ信号処理回路１０３は、積分器１１１から出力された振れ補正信号に基づいて、前述したとおり、ＨＰＦ１０９の図示しないメモリにおいて、切り出したエリアを撮影画像の全撮像画素内で上下左右に移動させる。これにより、ビデオカメラ１００本体のブレ（振れ）により発生する像ブレ（像ぶれ）の電子的な補正が可能となる。このように、ビデオカメラ１００においては、手ぶれ補正処理が行われる。

上述のように、ビデオカメラ１００はカメラ信号処理回路１０３により電子式手ぶれ補正を行うものとしたが、ビデオカメラ１００は光学式手ぶれ補正を行うものであってもよい。この場合、ビデオカメラ１００の撮像光学系としてのレンズユニット１００に光軸と垂直に移動可能であって通過光束を偏向するシフトレンズと、これを移動させる駆動装置とを設ける。そして、上述のようにマイクロコンピュータ１０７内で生成された振れ補正信号に基づいて駆動装置がシフトレンズを移動させることにより、ビデオカメラ１００本体のブレにより発生する像ブレの光学的な補正が可能になる。

次に、Ａ／Ｄ変換器１０８の出力が供給される静止判定装置１１２、記録装置振動判定装置１１３の動作について説明する。

静止判定装置１１２は、主に撮影時に生じる手ぶれの周波数を検出し、検出された周波数に応じてビデオカメラ１００が静止状態であるか否かを判定する。振れ検出センサ１０５から出力される角速度信号（振れ信号）には、撮影者の手ぶれに起因する周波数帯と、記録装置１０４の回転振動に起因する周波数帯が含まれる。このため、静止判定装置１１２は、具体的には、振れ検出センサ１０５からの角速度信号から手ぶれの周波数帯と記録装置１０４の回転振動周波数帯とを分離し、手ぶれ周波数を検出して、ビデオカメラ１００の本体が静止状態にあるか否かを判定する。

記録装置振動判定装置１１３は、記録装置１０４が動作しているときの振動周波数を検出し、検出した周波数に応じて記録装置１０４が駆動状態であるか否かを判定する。具体的には、記録装置振動判定装置１１３は、振れ検出センサ１０５からの角速度信号から手ぶれの周波数帯と記録装置１０４の回転振動周波数帯とを分離し、回転振動周波数を検出して、ビデオカメラ１００に内蔵されている記録装置１０４が駆動状態にあるか否かを判定する。

次いで、マイクロコンピュータ１０７が実行する処理について説明する。図２は、マイクロコンピュータ１０７が実行する処理のフローチャートである。

本処理においては、まず、Ａ／Ｄ変換器１０８においてＡ／Ｄ変換処理を実行し、ＨＰＦ１０６を介して入力された振れ検出センサ１０５からの角速度信号（アナログ振れ信号）をデジタルブレ信号に変換する（ステップＳ２０１）。次いで、ＨＰＦ１０９においてＨＰＦ処理を実行し、Ａ／Ｄ変換されたブレ信号からＡ／Ｄ変換処理によって生じた直流成分を除去する（ステップＳ２０２）。

次いで、静止判定装置１１２において静止状態判定処理を実行し、ビデオカメラ１００本体が静止状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。静止状態判定処理の詳細については後述する。そして、記録装置振動判定装置１１３において記録装置振動判定処理を実行し、ビデオカメラ１００本体に内蔵する記録装置１０４が駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。記録装置振動判定処理の詳細については後述する。

次いで、カットオフ周波数設定装置１１４においてカットオフ周波数設定処理を実行し、ステップＳ２０３による静止状態判定処理の判定結果、及びステップＳ２０４による記録装置振動判定処理の判定結果に基づいて可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を設定する（ステップＳ２０５）。

そして、可変ＨＰＦ１１０において可変ＨＰＦ処理を実行して、ステップＳ２０２においてＨＰＦ１０９から出力されたブレ信号に対して、ステップＳ２０５のカットオフ周波数設定処理において設定された遮断周波数によって所定の周波数帯域制限を施す（ステップＳ２０６）。

次いで、積分器１１１において積分処理を実行して、ステップＳ２０６において周波数帯域制限が施されたブレ信号を積分し、角変位信号を算出する（ステップＳ２０７）。そして、ステップＳ２０７において算出された角変位信号を振れ補正目標値（振れ補正信号）としてマイクロコンピュータ１０７から出力し（ステップＳ２０８）、本処理を終了する。

本処理によって出力された振れ補正目標値はカメラ信号処理回路１０３に供給され、前述したとおりＨＰＦ１０９の図示しないメモリにおいて切り出したエリアを全撮像画素内で上下左右に移動させることを可能にし、ビデオカメラ１００本体のブレにより発生する像ブレの電子的な補正を可能にする。

次いで、図２の処理のステップＳ２０３において実行される静止状態判定処理について図３を参照して説明する。図３は、図２の処理のステップＳ２０３において実行される静止状態判定処理のフローチャートである。

本処理においては、まず、図２のステップＳ２０１においてＡ／Ｄ変換器１０８から出力されたデジタルブレ信号を取り込み（ステップＳ３０１）、ＬＰＦ１１２ａにおいてデジタル化された角速度信号であるデジタルブレ信号に対してＬＰＦ処理を実行する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２によるＬＰＦ処理においては、取り込んだブレ信号をＬＰＦ１１２ａに通過させて、手ぶれ周波数帯のみを通過させて手ぶれの周波数帯として抽出する。

ここで、ＬＰＦ１１２ａについて具体的に説明する。例えば、ＤＶＤを記憶媒体とするＤＶＤドライブ１０４ａの回転駆動周波数が２８〜４６［Ｈｚ］であるとする。ビデオカメラ１００においてブレとして補正すべき周波数帯域は上述のように１〜２０［Ｈｚ］であり、この補正すべき帯域はＤＶＤドライブ１０４ａの回転駆動周波数と近接しているためＤＶＤドライブ１０４ａの回転駆動周波数による振動を補正すべき振動であると誤検出してしまう。ＬＰＦ１１２ａは、この誤検出を防止するために記録装置１０４のＤＶＤドライブ１０４ａの回転駆動に起因する振動成分の周波数を除去するためのフィルタであり、高次のＬＰＦである。具体的には、高次ＬＰＦの遮断周波数を２５［Ｈｚ］とした２次ＬＰＦを３段設定すれば、２５［Ｈｚ］付近でのゲイン特性は、補正すべき帯域でもっとも回転駆動周波数に近接した周波数（２０［Ｈｚ］）に比べて約０．１倍の利得となり、回転駆動周波数帯と手ぶれ周波数帯との分離ができる。

次いで、ステップＳ３０２において機器本体内のメカニズムによる振動が除去された手ぶれ周波数帯のブレ信号から周波数検出部１１２ｂによってブレ周波数を検出し（ステップＳ３０３）、検出されたブレ周波数と予め設定された所定の周波数とを比較して検出されたブレ周波数がこの所定の周波数以下であるか否かを静止判定部１１２ｃにより判定する（ステップＳ３０４）。

ブレ周波数が上記所定の周波数以下であれば、ビデオカメラ１００本体が静止状態であると判定してこの判定結果をカットオフ周波数設定装置１１４に出力して（ステップＳ３０５）、本処理を終了する。一方、ブレ周波数が上記所定周波数より大きければ、ビデオカメラ１００本体が静止状態でないと判定してこの判定結果をカットオフ周波数設定装置１１４に出力して（ステップＳ３０６）、本処理を終了する。

尚、上記予め設定された所定の周波数は、ビデオカメラ１００本体が静止状態であると判断することができる周波数に設定されている。また、この所定の周波数は、例えば、静止判定部１１２ｃに設定されている。

上述のように、静止判定装置１１２は、記録装置１０４（ＤＶＤドライブ１０４ａ）の回転駆動帯域の振動を手ぶれによる振動であると誤検出することなく、実際のビデオカメラ１００本体のブレ周波数を検出し、この検出した実際のビデオカメラ１００のブレ周波数に基づいてビデオカメラ１００本体が静止状態であるか否かを判定することができる。

次いで、図２の処理のステップＳ２０４において実行される記録装置振動判定処理について図４を参照して説明する。図４は、図２の処理のステップＳ２０４において実行される記録装置振動判定処理のフローチャートである。

本処理においては、まず、図２のステップＳ２０１においてＡ／Ｄ変換器１０８から出力されたデジタルブレ信号を取り込み（ステップＳ４０１）、ＨＰＦ処理を実行して、取り込まれたブレ信号から記録装置１０４の回転駆動周波数帯を抽出する（ステップＳ４０２）。記録装置振動判定装置１１３の備えるＨＰＦ１１３ａは、記録装置１０４の回転駆動によって発生する振動の回転駆動周波数帯を通過させるように構成されており、ステップＳ４０２のＨＰＦ処理は、ステップＳ４０１において取り込まれたブレ信号をこのＨＰＦ１１３ａに通過させることにより実行される。

ここで、ＨＰＦ１１３ａについて具体的に説明する。上述のように、ＤＶＤを記憶媒体とするＤＶＤドライブ１０４ａの回転駆動周波数が２８〜４６［Ｈｚ］であるとする。ＤＶＤドライブ１０４ａの回転駆動周波数帯を抽出できればＤＶＤドライブ１０４ａの駆動状態は判定可能であるので、ＨＰＦフィルタ１１３ａのカットオフは例えば２５Ｈｚ以上とすればよい。また、本実施の形態においては、記録装置振動判定装置１１３は記録装置１０４の回転駆動周波数の抽出にＨＰＦ１１３ａを用いているが、記録装置振動判定装置１１３は、ＨＰＦ１１３ａに代えてＢＰＦを備えるものであってもよい。

次いで、ステップＳ４０２において機器本体内のメカニズム振動による回転駆動周波数帯を抽出したブレ信号から周波数検出部１１３ｂによって記録装置１０４の回転駆動周波数（振動周波数）を検出する（ステップＳ４０３）。そして、ステップＳ４０３において検出された振動周波数と予め設定された所定の周波数とを記録装置振動判定部１１３ｃによって比較して、検出された振動周波数が上記所定の周波数以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０３において検出した振動周波数が上記所定周波数以上であれば、記録装置１０４が駆動状態であると判定して、この判定結果をカットオフ周波数設定装置１１４に出力して（ステップＳ４０５）、本処理を終了する。一方、検出した振動周波数が上記所定周波数より小さければ、記録装置１０４が駆動状態でないと判定し、つまり停止状態と判定して（ステップＳ４０６）、本処理を終了する。

尚、上記予め設定された所定の周波数は、記録装置１０４が停止状態であると判断することができる周波数に設定されている。また、この所定の周波数は、例えば、記録装置振動判定部１１３ｃに設定されている。

このように記録装置振動判定装置１１３は、記録装置１０４の回転駆動帯域の振動を検出して、この検出した記録装置１０４の回転駆動帯域の振動に基づいて記録装置１０４が駆動状態か否かを判定することができる。

次いで、図２の処理のステップＳ２０５において実行されるカットオフ周波数設定処理について図５を参照して説明する。図５は、図２の処理のステップＳ２０５において実行されるカットオフ周波数設定処理のフローチャートである。

カットオフ周波数設定装置１１４では、静止判定装置１１２の判定結果（ステップＳ３０５、Ｓ３０６）と記録装置振動判定装置１１３の判定結果（ステップＳ４０５，Ｓ４０６）とに基づいて可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数の設定を行う。

本処理においては、まず、静止判定装置１１２においてビデオカメラ１００本体が静止状態であると判定されたか否かの判定を行う（ステップＳ５０１）。ビデオカメラ１００本体が静止状態でない場合は、ビデオカメラ１００を手持ちにして撮影している状態であるため、手ぶれ補正を可能とするためにステップＳ５０４の処理に進む。ステップＳ５０４においては、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を手ぶれ補正制御時の通常の遮断周波数に設定し、本処理を終了する。一方、ステップＳ５０１において、ビデオカメラ１００本体のブレがなく静止状態の場合は、ステップＳ５０２の処理に進む。

ステップＳ５０２においては、記録装置振動判定装置１１３において記録装置１０４が駆動状態であると判定されたか否かの判定を行う。記録装置１０４が回転しておらず駆動されていない場合は、ビデオカメラ１００本体が振動のないところに置かれた状態であり且つ記録動作も行われていない状態であるため、ステップＳ５０５の処理へ進み静止時の遮断周波数を設定し、本処理を終了する。ビデオカメラ１００本体が振動のないところに置かれた状態であり且つ記録動作も行われていない状態では、振れ補正を行う必要がないので、ステップＳ５０５においては、例えば、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を２００［Ｈｚ］等の高域の遮断周波数に設定にしても問題ない。高域の遮断周波数に設定することで振れ補正を行う信号が通過しなくなり、カメラ信号処理回路１０３がＨＰＦ１０９の図示しないメモリにおいて上記切り出しエリアを移動させる動作をする必要がなくなる。

一方、ステップＳ５０２において、記録装置１０４が回転駆動されていると判定された場合は、ビデオカメラ１００本体が振動のないところに置かれた状態であり且つ記録装置１０４による記録動作が行われている状態であるため、ステップＳ５０３において、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を記録装置１０４駆動時の遮断周波数に設定し、本処理を終了する。ステップＳ５０３においては、具体的には、振れ検出センサ１０５の低域周波数による揺らぎ等が除去された状態で、且つ記録装置１０４の回転駆動による振動によって引き起こされる画像のブレを補正可能とする。例えば、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を１３０［Ｈｚ］程度の遮断周波数に設定する。従って、低域の周波数成分は除去しながらも記録装置１０４の回転駆動振動による周波数成分に起因するブレを補正することとなり、ビデオカメラ１００本体が固定された状態で記録装置１０４の回転駆動振動によって引き起こされる撮影画像のブレの量を低減することが可能となる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るビデオカメラ１００によれば、ビデオカメラ１００本体が三脚等に固定された状態であって静止状態と判定されている間、且つ記録装置１０４の回転駆動周波数から記録装置１０４が駆動状態と判定されている間は、記録装置１０４の回転駆動振動によるブレが補正される。このため、記録装置１０４の振動によってビデオカメラ１００本体が振動することによって生ずるブレ画像のブレ量を低減することが可能となる。このように、本発明の実施の形態に係るビデオカメラ１００によれば、振れ補正の精度を向上させることができる。

尚、ＨＰＦ１０９、可変ＨＰＦ１１０、積分器１１１は、補正精度を上げるためにサンプリング周波数を比較的高く（例えば１［ｋＨｚ］）しなければならない。一方、静止判定装置１１２、記録装置振動判定装置１１３、カットオフ周波数設定装置１１４は比較的遅い周期（例えば１００［Ｈｚ］）の処理でよく、特に高次ＬＰＦ処理を含む静止判定装置１１２はマイクロコンピュータ１０７の処理負荷が大きいので、処理負荷を軽減する目的でサンプリング周波数を低く設定しても良い。

次いで、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置について説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのビデオカメラ７００の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上述の第１の実施の形態と発明の意図する内容は同一であり、回路構成が異なるものである。以下、上記第１の実施の形態と同一の構成部材には同一の符号を付して重複した説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図７において、７０１は焦点距離を変更可能とする変倍レンズ（以下ズームレンズと称する）、７０２はズームレンズ７０１の位置を検出するエンコーダ、７０３はエンコーダ７０２の出力から焦点距離を判定する焦点距離判定装置、７０４はカメラ信号処理装置１０３への出力を積分器１１１からの出力と後述するブレ補正中心値との間で切り替る補正信号スイッチである。また、７０５は、静止判定装置１１２、記録装置振動判定装置１１３、及び焦点距離判定装置７０３の出力に応じて、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を設定すると共に補正信号スイッチ７０４の設定を変更をする補正制御装置である。

図７に示すように、ビデオカメラ７００は、図１のビデオカメラ１００に対して、レンズユニット６０１がズームレンズ７０１を備える点でレンズユニット１０１と異なる。また、ビデオカメラ７００は、図１のビデオカメラ１００に対して、マイクロコンピュータ６０２が焦点距離判定装置７０３、補正信号スイッチ７０４、及び補正制御装置７０５を備え、カットオフ周波数設定装置１１４を備えない点が異なる。

次に、ビデオカメラ７００の動作について図８及び図９を参照して説明する。図８は、マイクロコンピュータ６０２が実行する処理のフローチャートであり、図９は、図８の処理のステップＳ８０６において実行される補正制御設定処理のフローチャートである。

最初にマイクロコンピュータ６０２において実行される処理について図８のフローチャートを参照して説明する。

本処理においては、まず、Ａ／Ｄ変換器１０８においてＡ／Ｄ変換処理を実行し、ＨＰＦ１０６を介して入力された振れ検出センサ１０５からの角速度信号（アナログ振れ信号）をデジタルブレ信号に変換する（ステップＳ８０１）。次いで、ＨＰＦ１０９においてＨＰＦ処理を実行し、Ａ／Ｄ変換されたブレ信号からＡ／Ｄ変換処理によって生じた直流成分を除去する（ステップＳ８０２）。

次いで、静止判定装置１１２において静止状態判定処理を実行し、ビデオカメラ７００本体が静止状態であるか否かを判定する（ステップＳ８０３）。ステップＳ８０３における静止状態判定処理は、上記第１の実施の形態と同様に行われる（図３参照）。

次いで、記録装置振動判定装置１１３において記録装置振動判定処理を実行し、ビデオカメラ７００本体に内蔵する記録装置１０４が駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ８０４）。ステップＳ８０４における記録装置振動判定処理は、上記第１の実施の形態と同様に行われる（図４参照）。

次いで、焦点距離判定装置７０３において焦点距離読み込み処理を実行し、エンコーダ７０２の出力信号が示すズームレンズ７０１の位置情報から焦点距離情報を読み込む（ステップＳ８０５）。

そして、補正制御装置７０５において補正制御設定処理を実行し、ステップＳ８０３の静止状態判定処理の判定結果、ステップＳ８０４の記録装置振動判定処理の判定結果、及びステップＳ８０５の焦点距離読み込み処理の読み込み焦点距離情報から、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を設定する（ステップＳ８０６）。ステップＳ８０６における補正制御設定処理の詳細については後述する。

次いで、可変ＨＰＦ１１０において可変ＨＰＦ処理を実行し、ステップＳ８０２においてＨＰＦ１０９から出力されたブレ信号に対して、ステップＳ８０６の補正制御設定処理において設定された遮断周波数によって所定の周波数帯域制限を施す（ステップＳ８０７）。

そして、積分器１１１において積分処理を実行し、ステップＳ８０７において周波数帯域制限が施されたブレ信号を積分し、角変位信号を算出する（ステップＳ８０８）。

次いで、補正制御装置７０５及び補正信号スイッチ７０５によって、設定された補正量出力処理を実行し（ステップＳ８０９）、本処理を終了する。ステップＳ８０９の設定された補正量出力処理においては、補正制御装置７０５が補正信号スイッチ７０４を切り替えて、ステップＳ８０８の積分処理で算出した角変位信号、又はブレ補正ＯＦＦ時に設定されるブレ補正中心値をマイクロコンピュータ１０７からブレ補正目標値として出力する。補正制御装置７０５は、補正信号スイッチ７０４の切り替えを、ステップＳ８０３の静止状態判定処理の判定結果、ステップＳ８０４の記録装置振動判定処理の判定結果、及びステップＳ８０５の焦点距離読み込み処理における読み込み焦点距離情報に基づいて行う。尚、ブレ補正目標値としてブレ補正中心値を出力した場合は、ブレ補正ＯＦＦと同じ状態となる。

ステップＳ８０９において出力されたブレ補正目標値はカメラ信号処理回路１０３に供給される。そして、前述したとおりＨＰＦ１０９の図示しないメモリにおいて、切り出したエリアを全撮像画素内で上下左右に移動させる。これにより、ビデオカメラ７００本体のブレにより発生する像ブレの電子的な補正が可能なる。尚、ブレ補正目標値としてブレ補正中心値が出力され場合は、ブレ補正ＯＦＦと同じ状態になり、像ブレの補正動作は行われない。

ここで、出力するブレ補正目標値を切り替える補正信号スイッチ７０４について図１０を用いて説明する。図１０は、補正信号スイッチ７０４の概略構成を示す回路図である。

図１０に示すように、補正信号スイッチ７０４は、接点ａ、接点ｂ、及び接点ｃを有する切り替えスイッチ７０４ａを備える。切り替えスイッチの接点ａには積分器１１１の出力が入力され、切り替えスイッチの接点ｂには所定の目標値が入力される。切り替えスイッチの接点ｂに入力される上記所定の目標値としては、上記ブレ補正中心値が設定されている。また、接点ｃには補正制限装置７０５が接続されている。切り替えスイッチ７０４ａは、補正制御装置７０５からコントロール信号が接点ｃに供給されることによって、接点ａ及び接点ｂの入力のいずれかを選択可能に構成されている。切り替えスイッチ７０４ａによって選択された入力は振れ補正目標値として出力される。

次いで、図８の処理のステップＳ８０６において実行される補正制御設定処理について図９を用いて説明する。

本処理は、補正制御装置７０５が、静止判定装置１１２及び記録装置振動判定装置の１１３の各判定結果、並びに焦点距離判定装置７０３の読み込み焦点距離情報に基づき、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数の設定、及び補正信号スイッチ７０４の切り替えを行うものである。

まず、静止判定装置１１２の判定結果（図３参照）からビデオカメラ７００本体が静止状態であるか否かの判定を行う（ステップＳ９０１）。ビデオカメラ７００本体が静止状態でない場合は、ビデオカメラ７００を手持ちにして撮影している状態であるため、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を通常のブレ補正制御時の値に設定し（ステップＳ９０８）、ステップＳ９０６の処理へ進む。ステップＳ９０６においては、補正信号スイッチ７０４の入力切り替えを行う処理を実行する。ステップＳ９０６においては、ビデオカメラ７００本体が静止状態でない場合は、補正制御装置７０５は積分器１１１の出力を出力するように補正信号スイッチ７０４の入力を設定する（切り替える）。そして本処理を終了する。

ステップＳ９０１においてビデオカメラ７００本体が静止状態であると判定された場合、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数を静止時の値に設定する（ステップＳ９０２）。ステップＳ９０２においては、ビデオカメラ７００本体が静止状態であり振れ補正を行う必要がないため、可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数は２００［Ｈｚ］程度の高域側に設定し、振れ検出センサ１０５から出力される低域の周波数成分を通さなくする。

次いで、図８の処理のステップＳ８０５の焦点距離読み込み処理で読み込まれたレンズユニット１０１の焦点距離が予め設定された所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９０３）。焦点距離が上記所定値より小さい場合はステップＳ９０７の処理へ進む。ステップＳ９０７の処理は、補正信号スイッチ７０４の入力切り替えを行う処理であり、焦点距離が上記所定値より小さい場合は、補正信号スイッチ７０４の入力を積分器１１１の出力から上記所定の値（ブレ補正中心値）に切り替える。この場合は、振れ補正手段（例えば、上記ＨＰＦ１０９の図示しないメモリにおける切り出しエリアやシフトレンズ）が光軸中心となるように、補正信号スイッチ７０４の入力（振れ補正目標値）がブレ補正中心値に設定される。振れ補正手段を光軸中心に固定する理由は、電子的な振れ補正を行う機器では読み込まれた撮像素子内を移動する上記エリアの静止した位置が画素ピッチの画素間にあるよりも整数画素の位置に停止していた方が解像度が向上するためである。

ステップＳ９０３において、焦点距離が上記所定値以上であった場合は、ビデオカメラ７００本体に内蔵される記録装置１０４が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ９０４）。記録装置１０４が駆動中でないと判定された場合は、ステップＳ９０７に進み、振れ補正手段の停止位置をブレ補正中心値に設定する。

ステップＳ９０４において記録装置１０４が記録動作中であると判定された場合には、ビデオカメラ７００本体に内蔵する記録装置１０４の回転駆動による振動を補正可能な遮断周波数を可変ＨＰＦ１１０の遮断周波数に設定する（ステップＳ９０５）。具体的には、振れ検出センサ１０５から出力される低域の周波数成分を通さなくすることで、静止状態且つ焦点距離がテレ端寄り（上記所定の値以上）且つ記録装置１０４が駆動中に画像の揺らぎが発生することなく記録装置１０４の回転振動による画像のブレが補正されることになる。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、ビデオカメラ７００本体が三脚等に固定された状態で、且つ焦点距離がテレ端寄り（上記所定の値以上）、且つ記録装置１０４が駆動中である場合には、手ぶれ周波数帯域の振れ補正を行わず、記録装置１０４の回転振動によって発生する機器本体のブレによる像ブレを補正可能となる（ステップＳ９０５，９０６）。このように、記録装置１０４のＤＶＤドライブ１０４ａの振動によって生ずる機器本体の振動で発生するブレ画像のブレ量を、テレ端寄りの焦点距離で撮影中であっても低減することが可能となる。また、機器本体が静止状態、且つ焦点距離が上記所定値より小さい場合、または、機器本体が静止状態、且つ焦点距離が上記所定値以上、且つ記録装置１０４が駆動状態でない場合は、振れ補正信号をフレ補正中心値に切り替えるようにし（ステップＳ９０７）、撮影画像の解像度の劣化を防止することを可能にしている。このように、本発明の第２の実施の形態によれば、振れ補正の精度を向上させることができる。

また、上記本発明の実施の形態によれば、ビデオカメラのフレーム構造、及び外装のデザインの自由度を損なうことなく、各機構や外装設計の複雑化の解消、小型・軽量化にも効果がある。

また、本発明は、上述の本発明の第１及び第２の実施の形態に限定されるものではなく、その内容を逸脱しない範囲で様々な変更が可能なことは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としてのビデオカメラの概略構成を示すブロック図である。図１におけるマイクロコンピュータが実行する処理のフローチャートである。図２の処理において実行される静止状態判定処理のフローチャートである。図２の処理において実行される記録装置振動判定処理のフローチャートである。図２の処理において実行されるカットオフ周波数設定処理のフローチャートである。図１における可変ＨＰＦの遮断周波数とインデックスデータとの関係を示す図であり、図６（Ａ）は、インデックスデータに対応する遮断周波数を設定するテーブルデータを示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のテーブルデータに示す遮断周波数とインデックスデータとの関係を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのビデオカメラの概略構成を示すブロック図である。図７におけるマイクロコンピュータが実行する処理のフローチャートである。図８の処理のにおいて実行される補正制御設定処理のフローチャートである。図７における補正信号スイッチの概略構成を示す回路図である。

符号の説明

１００，７００ビデオカメラ
１０３カメラ信号処理装置
１０４記録装置
１０５振れ検出センサ
１０６ハイパスフィルタ（ＤＣカット）
１０７，６０２マイクロコンピュータ
１０８Ａ／Ｄ変換器
１０９ハイパスフィルタ
１１０可変ハイパスフィルタ
１１１積分器
１１２静止状態判定装置
１１３記録装置振動判定装置
１１４カットオフ周波数設定装置
７０１ズームレンズ
７０２エンコーダ
７０３焦点距離判定装置
７０４補正信号スイッチ
７０５補正制御装置

Claims

画像を記憶する記録部を有する撮像装置であって、
前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段の出力をカットオフ周波数が可変であるフィルタを通過させて得られた出力に基づいて、前記振れによる画像の動きを補正する補正手段と、
前記振れ検出手段の出力のうち手ぶれに起因する手ぶれ成分を抽出して該手ぶれ成分に応じて前記撮像装置の静止状態を判定する静止判定手段と、
前記振れ検出手段の出力のうち前記記録部の振動に起因する振動成分を抽出して該振動成分に応じて前記記録部の振動状態を判定する記録部振動判定手段と、
前記静止判定手段によって前記撮像装置が静止していると判定され、かつ、前記記録部振動判定手段によって前記記録部が振動状態と判定された場合には、前記フィルタのカットオフ周波数を、前記手ぶれ成分を補正するために用いる前記フィルタのカットオフ周波数よりも高い第１のカットオフ周波数に変更する変更手段を有することを特徴とする撮像装置。
前記変更手段は、前記静止判定手段によって前記撮像装置が静止していると判定され、かつ、前記記録部振動判定手段によって前記記録部が静止状態と判定された場合には、前記フィルタのカットオフ周波数を、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記静止判定手段は、前記振れ検出手段の出力に帯域制限を施す帯域制限手段と、前記帯域制限手段の出力に基づいて前記振れの周波数を検出する周波数検出手段とを有し、
前記周波数検出手段の出力に基づいて前記撮像装置の静止状態の判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
出力する撮像画像のイメージサイズよりも大きな撮像面を有する撮像素子を有し、
前記補正手段は、前記撮像素子の画素から画像読み出し範囲を選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記補正手段は、光学的に光軸を偏向することにより撮像面上における画像の動きを補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記振れ検出手段の出力に基づいて振れ量を演算する演算手段を更に有し、
前記静止判定手段は、前記振れ検出手段の出力及び前記演算手段とは異なる制御周期に基づいて、前記撮像装置の静止状態を判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記振れ検出手段の出力に基づいて振れ量を演算する演算手段を更に有し、
前記記録部振動判定手段は、前記振れ検出手段の出力及び前記演算手段とは異なる制御周期に基づいて、前記撮像装置の振動状態を判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
画像を記憶する記録部を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出ステップと、
前記振れ検出ステップにおける出力をカットオフ周波数が可変であるフィルタを通過させて得られた出力に基づいて、前記振れによる画像の動きを補正する補正ステップと、
前記振れ検出ステップにおける出力のうち手ぶれに起因する手ぶれ成分を抽出して該手ぶれ成分に応じて前記撮像装置の静止状態を判定する静止判定ステップと、
前記振れ検出ステップにおける出力のうち前記記録部の振動に起因する振動成分を抽出して該振動成分に応じて前記記録部の振動状態を判定する記録部振動判定ステップと、
前記静止判定ステップにおいて前記撮像装置が静止していると判定され、かつ、前記記録部振動判定ステップにおいて前記記録部が振動状態と判定された場合には、前記フィルタのカットオフ周波数を、前記手ぶれ成分を補正するために用いる前記フィルタのカットオフ周波数よりも高い第１のカットオフ周波数に変更する変更ステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。