JP4802423B2 - 画揺れ補正装置および方法、並びに撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば手振れ補正に使用される画揺れ補正装置および方法、並びに撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の例えばカメラ一体型ビデオカメラのようなハンディタイプの撮像装置では、手振れ等による画揺れを補正するようになされていた。その１つの方法として、撮像装置の撮像面の余剰エリアを利用し、手振れによる動きベクトルを検出し、手振れを補正するように、撮像装置からの画像の読み出しを制御する画揺れ補正装置が提案されている。この画揺れ補正装置では、フィールドまたはフレーム毎に動きベクトルが検出され、検出された動きベクトルに基づく補正値が積分される。補正可能な量は、余剰エリアの大きさによって決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画揺れ補正では、手ぶれの検出量に応じてのみ非線形積分を行い補正していたため、レンズの有効像円径よりも大きな補正量が発生した場合に生じる画隅のケラレが問題となっていた。図１は、レンズの有効像円を説明するもので、参照符号１１が撮像面であり、参照符号１２が有効像円である。すなわち、撮像面１１においてレンズのケラレにより生じる四隅の無効領域１３を除いた領域が有効像円１２である。無効領域１３には、撮像面の撮像素子例えばＣＣＤが存在するが、撮像画像では、黒い部分となる。
【０００４】
有効像円１２の径は、図２に示すように、ズーム位置によって変化する。ズーム位置Ａとズーム位置Ｂとでは、有効像円の径が相違したものとなる。図２において、参照符号１４は、有効像円内で実際に撮像画像として出力される出力画像領域を示している。ズーム位置Ａは、ズーム位置Ｂよりも広角（wide）側である。出力画像領域１４には、四隅の無効領域が入らないように調整されている。しかしながら、出力画像領域が画揺れ補正によって撮像面１１内で移動すると、画像中に無効領域が表示されるケラレが発生する。
【０００５】
従来では、このケラレを防止するために、有効像円径が小さいズーム位置（最も広角側の位置）を基準に積分係数を固定値として持っていた。この場合では、余剰エリアを有効に利用できず、画揺れの補正範囲が最も狭くなる。すなわち、各ズーム位置における最適な積分係数を算出していなかった。したがって、補正領域に余裕のあるズーム位置でも、補正量を抑圧する積分係数を使用していたので、十分な補正を行うことができなかった。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、上述した問題点を解決するために、ズームの位置によって変化する有効像円径に応じた積分係数を補正に用いて、補正量に応じた非線形積分を行うようにした画揺れ補正装置および方法、並びに撮像装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、撮像された画像の揺れを補正する画揺れ補正装置において、
画揺れに対応する揺れ量を検出する揺れ検出手段と、
レンズ系のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、
検出されたズーム位置によって変化する有効像円の径に応じた積分係数であって、補正量が最小の時に略１となり、補正量が大きくなるにしたがって小さくなり、補正量が有効像円を超えないように最小とされた積分係数を生成する積分係数生成手段と、
積分係数を以前のフィールドまたはフレームの補正値出力に乗算し、乗算結果を現在のフィールドまたはフレームで検出された揺れ量に対応する積分入力に加算し、加算によって補正値出力を生成する積分手段と、
生成された補正値出力に基づいて画揺れを補正する補正手段と
からなる画揺れ補正装置である。
請求項３の発明は、補正量が最小の時に略１となり、補正量が大きくなるにしたがって小さくなり、補正量が有効像円を超えないように最小とされた積分係数を生成する画揺れ補正方法である。
【０００８】
請求項５の発明は、撮像された画像の揺れを補正する画揺れ補正装置を備える撮像装置において、
画揺れ補正装置は、
画揺れに対応する揺れ量を検出する揺れ検出手段と、
レンズ系のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、
検出されたズーム位置によって変化する有効像円の径に応じた積分係数であって、補正量が最小の時に略１となり、補正量が大きくなるにしたがって小さくなり、補正量が有効像円を超えないように最小とされた積分係数を生成する積分係数生成手段と、
積分係数を以前のフィールドまたはフレームの補正値出力に乗算し、乗算結果を現在のフィールドまたはフレームで検出された揺れ量に対応する積分入力に加算し、加算によって補正値出力を生成する積分手段と、
生成された補正値出力に基づいて画揺れを補正する補正手段と
からなる撮像装置である。
【０００９】
この発明では、検出した揺れ量を補正する際に、ズーム位置毎に有効像円の径が異なっても、ズーム位置毎に補正量に対する積分係数を算出する。それによって、有効像円の径よりも大きな補正量によってケラレが発生することを防止し、また、各ズーム位置において、補正量が有効像円の径を超えない範囲で、適切な積分係数で補正することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施形態について説明する。図３は、撮像装置の構成を示す。参照符号１が例えばＣＣＤを撮像素子とする撮像部である。撮像部１には、レンズ等の光学系（図示しない）を介された被写体光が入射され、撮像信号がＣＣＤから出力され、撮像信号がカメラ信号処理部にて処理され、映像信号が出力される。光学系には、光学ズーム機構およびその駆動系、フォーカスを行なうためのフォーカス機構およびその駆動系、アイリス機構およびその駆動系等が含まれている。
【００１１】
ＣＣＤの撮像面の大きさは、出力画像枠よりも余剰エリアを水平方向および垂直方向に有している。この余剰エリアを使用して画揺れを補正する。すなわち、検出された動きベクトルによって画揺れを補正するように画像枠を動かすことによって、画揺れを補正することができる。
【００１２】
映像信号がＡ／Ｄ変換器２でアナログ信号からディジタル信号へ変換され、ディジタル映像信号が動きベクトル検出回路３と補正回路４に入力される。動きベクトル検出回路３では、撮像装置の揺れ成分に対応する動きベクトルを検出し、動きベクトルがマイクロコンピュータ５に供給される。マイクロコンピュータ５では、動きベクトル検出回路３からの動きベクトルを積分したものを補正量として補正回路４に出力する。
【００１３】
補正回路４は、補正信号を生成し、補正信号を出力端子６に対して出力する。画揺れ補正の整数部の処理は、垂直方向および水平方向において、撮像部１のＣＣＤから読み出される画像枠の位置を制御することで行なわれる。小数部の処理は、線形補間処理によって行なわれる。なお、ＣＣＤの撮像面の出力映像信号を一旦画像メモリに取り込み、画像メモリの書き込みまたは読み出しアドレスを制御することによって画揺れの補正を行うようにしても良い。
【００１４】
上述したように、レンズには、有効像円２があるため、有効像円２の外に出力画像領域が含まれるとケラレが発生することになり、ＣＣＤの余剰エリアを全て画揺れ補正のために使用することができない。しかも、ズーム位置Ａと、それよりも望遠（tele) 側のズーム位置Ｂでは、有効像円の径が異なったものとなる。したがって、ズーム位置に応じて非線形積分を行い、補正量を抑圧する必要がある。
【００１５】
図４は、ズーム位置と有効像円の径の関係を示している。図４において、レンズのケラレがない場合では、参照符号２１で示すように、ワイド側から望遠側になるにしたがって有効像円の径が単調に増加する。レンズのケラレがある場合では、図４において、参照符号２２で示すように、有効像円の径の変化が単調増加しない。例えば途中で有効像円の径が小さくなる場合がある。本来ならば、ズーム位置が望遠側になるにつれて有効像円の径が単調増加することが手振れ補正の領域を確保するために望ましい条件である。
【００１６】
図５は、マイクロコンピュータ５においてなされる積分処理をブロック図として示すものである。入力端子３１に対して積分入力が供給され、積分入力と乗算器３６の出力が加算器３２に供給される。加算器３２の出力が補正値出力として出力端子３３に取り出される。この補正値出力が遅延回路３４によって遅延され、遅延回路３４からの補正値出力に基づき積分係数算出回路３５において積分係数が算出される。遅延回路３４は、動きベクトルの検出の周期例えば１フィールドに対応した遅延量を有している。
【００１７】
つまり、現フィールドの補正量に基づき次のフィールドの補正量を抑圧するために、非線形な積分係数を算出する。遅延回路３より出力された補正値に対して積分係数を算出する。有効像円径に応じて積分係数を変えるようになされる。図６に示すように、あるズーム位置において、補正量が微小の時は積分係数を１にし、補正量が大きくなるにつれて積分係数を小さく変化させる。さらに、補正量が有効像円径に達した時は積分係数を最も小さいものにする。補正量の最大時の積分係数を０とし、補正量の最小時を１とし、これらを線形補間することでを補正量の抑圧を行う。
【００１８】
このように求められた積分係数であるが、有効像円径は、図２を参照して説明したように、レンズのズーム位置により異なるため、全てのズーム位置においても有効像円を超えないような積分係数を決定するのが難しい。
【００１９】
そこで、この発明の一実施形態では、全てのズーム位置においても有効像円を超えないで、且つ撮像面の余剰エリアを有効に利用するできるような積分係数を算出するために、図７に示すように、レンズ位置を計測するためのズーム位置センサー８を配置する。参照符号７で示す光学系におけるズーム機構と関連してズーム位置センサー８が設けられている。このズーム位置センサー８の出力がマイクロコンピュータ５に供給される。なお、図７において、図１と対応する構成部分については、同一の参照符号を付して示す。
【００２０】
マイクロコンピュータ５では、図８に示ように、ズーム位置センサー８によって検出されたズーム位置入力と、遅延回路３４からの補正値に基づき積分係数を算出する。ズーム位置を固定と仮定すると、図９に示すように、補正量（振れ量）が大きくなるにしたがって積分係数が小さくなるようにしている。さらに、補正量が有効像円径に達した時には、積分係数を最も小さく例えば０とする。図９で矢印で示すように、有効像円径に応じて積分係数の変化特性が平行移動される。すなわち、有効像円径が大きい場合には、積分係数の変化特性が右側にシフトし、有効像円径が小さい場合には、積分係数の変化特性が左側にシフトする。変化特性の勾配は、例えばＲＯＭテーブルとして備えられており、補正量に応じて線形補間することによって、非線形な積分係数が算出される。このように、積分係数は、補正量（振れ量）と有効像円径の両者の関数として定まる。
【００２１】
このようにして算出された積分係数が乗算器３６に供給され、遅延回路３４からの出力値と乗算される。乗算器３６の出力が加算器３２によって、入力端子３１からの積分入力と加算される。それによって、各ズーム位置において有効像円を超えるような補正量を出力することを防ぐことが可能となる。
【００２２】
図１０は、ズーム位置の変化に対する有効像円径の変化と積分係数の変化とを示す。これらの変化は、異なるディメンジョンであるが、略同一の変化を呈する。また、図１０では、主なズーム位置における撮像面と有効像円径の関係が示されている。各ズーム位置における有効像円径は、ＲＯＭテーブルとして備えられている。図１０の例では、積分係数の最小値が０．２０であり、その最大値が１．００である。そして、図１１に示すように、全てのズーム位置のそれぞれにおいて、非線形な積分係数が算出される。
【００２３】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば手振れ等による揺れ量を検出するために、角速度センサーを使用しても良い。また、この発明は、動画および静止画の何れの撮像画像を得る場合に対しても適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明では、検出した揺れ量に対して補正する際に、ズームの位置によって変化する有効像円径に応じた積分係数を補正に用いる。この積分係数を用いて非線形積分を行うことで、各ズーム位置において十分に余剰エリアを画揺れ補正に使用することを可能としながらも、有効像円を超えるような補正量が発生した場合でも、画隅のケラレを発生させることなく、手振れを補正することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンズの有効像円の説明に用いる略線図である。
【図２】レンズの有効像円の径がズーム位置によって変化することを説明に用いる略線図である。
【図３】撮像装置における画揺れ補正のための補正値の生成の構成を示すブロック図である。
【図４】ズーム位置に対する有効像円の径の変化を示す略線図である。
【図５】補正出力を積分係数を用いて積分するための構成を示すブロック図である。
【図６】積分係数の一例を示す略線図である。
【図７】この発明による画揺れ補正装置の一実施形態のブロック図である。
【図８】この発明の一実施形態において各ズーム位置における補正出力を非線形積分するための構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の一実施形態において有効像円径に応じた積分係数の変化の一例を示す略線図である。
【図１０】この発明の一実施形態においてズーム位置に応じた有効像円径および積分係数の変化の一例を示す略線図である。
【図１１】この発明の一実施形態においてズーム位置および補正量に応じた積分係数の変化の一例を示す略線図である。
【符号の説明】
１・・・撮像部、３・・・動きベクトル検出回路、４・・・補正回路、５・・・マイクロコンピュータ、１１・・・撮像面、１２・・・有効像円、１３・・・無効領域、１４・・・出力画像領域、３４・・・遅延回路、３５・・・積分係数算出回路

Claims (3)

1. 撮像された画像の揺れを補正する画揺れ補正装置において、
   画揺れに対応する揺れ量を検出する揺れ検出手段と、
   レンズ系のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、
   検出された上記ズーム位置によって変化する有効像円の径に応じた積分係数であって、補正量が最小の時に略１となり、補正量が大きくなるにしたがって小さくなり、補正量が上記有効像円を超えないように最小とされた積分係数を生成する積分係数生成手段と、
   上記積分係数を以前のフィールドまたはフレームの補正値出力に乗算し、乗算結果を現在のフィールドまたはフレームで検出された上記揺れ量に対応する積分入力に加算し、加算によって上記補正値出力を生成する積分手段と、
   生成された上記補正値出力に基づいて画揺れを補正する補正手段と
   からなる画揺れ補正装置。
2. 撮像された画像の揺れを補正する画揺れ補正方法において、
   画揺れに対応する揺れ量を検出する揺れ検出ステップと、
   レンズ系のズーム位置を検出するズーム位置検出ステップと、
   検出された上記ズーム位置によって変化する有効像円の径に応じた積分係数であって、補正量が最小の時に略１となり、補正量が大きくなるにしたがって小さくなり、補正量が上記有効像円を超えないように最小とされた積分係数を生成する積分係数生成ステップと、
   上記積分係数を以前のフィールドまたはフレームの補正値出力に乗算し、乗算結果を現在のフィールドまたはフレームで検出された上記揺れ量に対応する積分入力に加算し、加算によって上記補正値出力を生成する積分ステップと、
   生成された上記補正値出力に基づいて画揺れを補正する補正ステップと
   からなる画揺れ補正方法。
3. 撮像された画像の揺れを補正する画揺れ補正装置を備える撮像装置において、
   画揺れ補正装置は、
   画揺れに対応する揺れ量を検出する揺れ検出手段と、
   レンズ系のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、
   検出された上記ズーム位置によって変化する有効像円の径に応じた積分係数であって、補正量が最小の時に略１となり、補正量が大きくなるにしたがって小さくなり、補正量が上記有効像円を超えないように最小とされた積分係数を生成する積分係数生成手段と、
   上記積分係数を以前のフィールドまたはフレームの補正値出力に乗算し、乗算結果を現在のフィールドまたはフレームで検出された上記揺れ量に対応する積分入力に加算し、加算によって上記補正値出力を生成する積分手段と、
   生成された上記補正値出力に基づいて画揺れを補正する補正手段と
   からなる撮像装置。

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