JP5442159B2 - IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD - Google Patents
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本発明は、振れ補正装置、撮像装置、及び振れ補正装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a shake correction apparatus, an imaging apparatus, and a control method for the shake correction apparatus.
撮像素子の中心の、撮像光学系の光軸からのずれ(光軸ズレ)を、振れ補正用のレンズを移動させることにより補正する撮像装置が知られている(特許文献1)。 There is known an imaging apparatus that corrects a shift (optical axis deviation) of the center of an imaging element from an optical axis of an imaging optical system by moving a lens for shake correction (Patent Document 1).
振れ補正用のレンズが移動してその中心が撮像光学系の光軸からずれると、撮像光学系の光学性能(MTF:Modulation Transfer Function)が低下する。しかしながら、特許文献1では光学性能の低下が考慮されていないため、大きな光軸ズレが補正されると光学性能が大きく低下する可能性があった。 If the lens for shake correction moves and the center thereof deviates from the optical axis of the imaging optical system, the optical performance (MTF: Modulation Transfer Function) of the imaging optical system deteriorates. However, since Patent Document 1 does not consider a decrease in optical performance, there is a possibility that the optical performance may be greatly deteriorated when a large optical axis shift is corrected.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光軸ズレを補正する際の光学性能の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique for suppressing a decrease in optical performance when correcting an optical axis shift.
上記課題を解決するために、第1の本発明は、撮影光学系を通過した被写体像を検出する撮像素子と、振れを検出する検出手段と、前記振れによって生じる画像振れを減少させる補正手段の基準位置を決定する決定手段と、前記検出手段が検出した振れによって生じる画像振れを補正するように前記基準位置を前記補正手段の駆動範囲の制御中心位置として前記補正手段を駆動する駆動手段と、を有する撮像装置であって、前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする撮像装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention is an imaging device that detects a subject image that has passed through a photographing optical system, a detection unit that detects shake, and a correction unit that reduces image shake caused by the shake. Determining means for determining a reference position; driving means for driving the correcting means with the reference position as a control center position of a driving range of the correcting means so as to correct image shake caused by shake detected by the detecting means; The center of the imaging device is shifted from the optical axis of the photographing optical system, and the determining means corrects the optical characteristic of the photographing optical system within a range that satisfies a predetermined condition. There is provided an imaging apparatus characterized in that the reference position is determined so that means corrects a deviation of the optical axis of the imaging optical system from the center of the imaging element .
なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。 Other features of the present invention will become more apparent from the accompanying drawings and the following description of the preferred embodiments.
以上の構成により、本発明によれば、光軸ズレを補正する際の光学性能の低下を抑制することが可能となる。 With the above configuration, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in optical performance when correcting the optical axis deviation.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施例によって限定されるわけではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The technical scope of the present invention is determined by the scope of the claims, and is not limited by the following individual embodiments. In addition, all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the present invention.
図1は、本発明に係る振れ補正装置を備える撮像装置100の構成を示すブロック図である。図1において、撮像光学系10は、撮像レンズ1と、撮像装置100に加わる振れを補正するための補正レンズ2とを含む。補正レンズ2は、撮像光学系10の光軸に直交する方向に移動可能である。撮像素子3は、撮像光学系10からの入射光を光電変換する。信号処理回路4は、撮像素子3における光電変換により得られた電気信号を処理して、例えば標準ビデオ信号などに変換する。出力端子5は、信号処理回路4から得られた標準ビデオ信号を出力する。上記の構成により、撮像装置100は、撮像された画像を標準ビデオ信号として出力する。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
ジャイロY11及びジャイロP12は、撮像装置100に加わる振れのうち、それぞれヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出する角速度センサである。本実施例においては、ジャイロY11及びジャイロP12は、撮像光学系10の光軸に直交する一平面上に互いに直交した回転軸における振れの回転成分の角速度を検出するように配置される。
The gyro Y11 and the gyro P12 are angular velocity sensors that detect angular velocities in the yaw direction and the pitch direction, respectively, among shakes applied to the
目標位置算出回路21は、ジャイロY11及びジャイロP12が検出した角速度と、撮像光学系10の光軸からの撮像素子3の中心のずれ(光軸ズレ)とに基づき、補正レンズ2の目標位置を算出する(詳細は図2を参照して後述)。駆動回路Y31及び駆動回路P32は、目標位置算出回路21により算出された目標位置に移動するように補正レンズ2を駆動する。
The target
振れ補正制御回路6は、振れ補正を実行するか否かに関するユーザの指示に従い、目標位置算出回路21を制御する(詳細は図2を参照して後述)。ユーザは、不図示のスイッチやメニュー画面を介して、振れ補正を実行するか否かを指示することができる。
The shake correction control circuit 6 controls the target
なお、撮像装置100はコンピュータを備え、上述した各ブロックの機能は、コンピュータがプログラムを実行することにより実現可能である。
The
次に、図2を参照して、目標位置算出回路21による目標位置の算出処理の詳細について説明する。増幅器Y22及び増幅器P23はそれぞれ、ジャイロY11及びジャイロP12が検出した角速度信号を増幅する。HPF_Y24及びHPF_P25は、周波数特性が可変のハイパスフィルタであり、増幅器Y22及び増幅器P23にて増幅された角速度信号に含まれる低周波成分を遮断して残りの成分を出力する。積分器Y26及び積分器P27はそれぞれ、HPF_Y24及びHPF_P25から出力された角速度信号を積分することにより角変位量を得る。角変位量は、撮像装置100の振れを補正するための補正量であり、補正レンズ2の目標位置に対応する。
Next, with reference to FIG. 2, the details of the target position calculation processing by the target
パン・チルト判定回路28は、積分器Y26及び積分器P27より出力された角変位量に基づいてパンニング及びチルティングの判定を行う。そして、パンニング及びチルティングの判定に応じてHPF_Y24及びHPF_P25の周波数特性を変更することによりパンニング制御及びチルティング制御を行う。
The pan /
中心位置演算回路29は、振れ補正制御回路6からの振れ補正を実行するか否かを示す情報に基づいて、補正レンズ2の制御中心位置を演算する。制御中心位置とは、光軸中心のズレを解消する方向に補正レンズ2を補正し、振れ補正実行時に補正レンズ制御上の駆動範囲の中心位置として振れの補正量がゼロであるときに補正レンズ2が固定される位置のことである。中心位置演算回路29の演算結果は、積分器Y26及び積分器P27から出力される角変位量と加算され、最終的な目標位置を示す駆動信号が生成される。
The center
なお、図示しないが、振れ補正制御回路6に対するユーザの指示により振れ補正が停止され、補正量がゼロである場合、中心位置演算回路29の演算結果がそのまま駆動信号になる(即ち、積分器Y26及び積分器P27から出力される角変位量は使用されない)。
Although not shown, when the shake correction is stopped by a user instruction to the shake correction control circuit 6 and the correction amount is zero, the calculation result of the center
こうして得られた駆動信号は、駆動回路Y31及び駆動回路P32に入力される。そして、駆動回路Y31及び駆動回路P32は、駆動信号に従って、制御中心位置を中心に補正レンズ2を駆動する。振れ補正制御回路6に対するユーザの指示により振れ補正が停止している場合は、補正量はゼロとなり、補正レンズ2は制御中心位置まで駆動されるが、その位置で固定される。
The drive signal thus obtained is input to the drive circuit Y31 and the drive circuit P32. Then, the drive circuit Y31 and the drive circuit P32 drive the
目標位置算出回路21は、自動振れ検出回路30を更に備えてもよい。この場合、自動振れ検出回路30は、増幅器Y22及び増幅器P23からの出力、並びに積分器Y26及び積分器P27からの出力に基づいて、撮像装置100において振れが発生しているか否かを判定する。自動振れ検出回路30は、判定結果を中心位置演算回路29に通知する。中心位置演算回路29は、振れ補正制御回路6からの振れ補正を実行するか否かを示す情報と自動振れ検出回路30からの振れ発生の判定結果に基づいて、制御中心位置を演算する(詳細は図4を参照して後述)。
The target
次に、図3を参照して、補正レンズ2の制御中心位置と光学性能(MTF)との関係について説明する。なお、ここでの光学性能(MTF)とは、コントラストと解像度の両方を示す特性である。補正レンズ2の駆動範囲は、光軸に直行する平面上であるが、図3においては、説明を簡易化するために駆動範囲の平面上の1軸のみに限定して説明する。図3の横軸が、撮像光学系10の光軸中心を通る駆動平面上の1軸を取り出した軸であり、補正レンズ2の中心位置の座標位置を示す。横軸の真中が設計光学中心331である。
Next, the relationship between the control center position of the
図3下部のModulation Transfer Function(MTF)の変化を参照すると、撮像素子の中心位置におけるMTF341は、補正レンズ2が設計光学中心331から離れるほど低下する。MTFによる光学性能補償の閾値を342とすると、補正レンズ2が光学性能(MTF)補償点343の間の範囲304内に位置すればMTFは閾値以上であるが、範囲304の外に出るとMTFが閾値未満となり、画質劣化が大きくなる。
Referring to the change in Modulation Transfer Function (MTF) at the bottom of FIG. 3, the MTF 341 at the center position of the image sensor decreases as the
図3の左右両端の縦に示した実線は、画面全体を有効像円内に維持できる補正レンズ2の中心位置の限界位置333である。補正レンズ2の中心位置がこの限界位置の範囲内であれば、画面全体を光学像円内に収めることができるが、この限界を超えると、有効像円を超えた範囲が画像に撮像されることになり、画面のケラレなどが発生することになる。
3 are the
光軸ズレが生じていない場合(光軸中心が設計光学中心に一致している場合)、補正レンズ2の制御中心位置は位置301であり、駆動範囲は範囲311である。
When there is no optical axis deviation (when the optical axis center coincides with the design optical center), the control center position of the
図3最下部に光量落ちの変化を示す。光軸ズレが生じていなければ、補正レンズ2の駆動軸の左端の画面光量が実線321となり、補正レンズ2の駆動軸の右端の画面光量が実線322となる。実線321、322に示すように設計光学中心331を中心に左右対称にして光量落ちが生じる。しかし、光軸ズレが生じていると、補正レンズ2の駆動軸の左端の画面光量が点線323となり、補正レンズ2の駆動軸の右端の画面光量が点線324となる。このとき、点線323、324に示すように、設計光学中心331とはずれた位置を中心として光量落ちが発生する。従って、範囲311に示したように設計光学中心331に合わせて補正レンズ2を駆動すると、駆動範囲の右端と左端とで光量の落ち方が異なり周辺光量のアンバランスが発生する。そこで、光軸ズレを補正するために、補正レンズ2の制御中心位置と駆動範囲を補正する(光軸ズレに合わせて位置をずらす)必要がある。
The change in the light amount drop is shown at the bottom of FIG. If there is no optical axis deviation, the screen light amount at the left end of the drive shaft of the
点線323、324に合わせて光軸ズレを補正すると、補正レンズ2の制御中心位置は位置302となり、駆動範囲は範囲312となる。これにより、点線323、324が示す光量落ち変化に対して駆動範囲とのバランスが取れることになる。
When the optical axis deviation is corrected in accordance with the dotted
しかし、位置302は範囲304の外にあり、MTFは閾値未満である。振れ補正が実行され補正レンズ2が範囲312内で駆動されている場合は、MTFの低下が生じても動解像度の観点から見た目の画像劣化は認識されにくい。しかしながら、撮像装置100が静止しており補正レンズ2が位置302に静止している場合、MTFの低下による画像劣化が目立つ。
However,
そこで、振れ補正が実行されていない場合、光学性能を優先させて、補正レンズ2の制御中心位置を決定する。具体的には、光学性能(MTF)が閾値以上であるという条件が満たされる範囲の限界である位置303を補正レンズ2の制御中心位置とし、範囲313を駆動範囲とする。これにより、光軸ズレを補正する際の光学特性の低下が抑制され、画質劣化が抑制される。
Therefore, when shake correction is not executed, the control center position of the
次に、図4を参照して、制御中心位置の基準位置の決定処理について説明する。ここで、「基準位置」とは、制御中心位置の最終的な目標位置である。通常、制御中心位置と基準位置とは一致するが、制御中心位置が急に変化すると、画質が劣化する場合がある。そこで、中心位置演算回路29は、先に基準位置を決定し、その後、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。従って、基準位置が変化した場合(即ち、中心位置演算回路29が新たな基準位置を決定した場合)、中心位置演算回路29は、制御中心位置を元の基準位置から新たな基準位置へと段階的に変化させる。しかしながら、補正レンズ2の急な移動による画質劣化を許容する場合は、中心位置演算回路29は、制御中心位置を直ちに基準位置へ移動させてもよい。
Next, with reference to FIG. 4, the process for determining the reference position of the control center position will be described. Here, the “reference position” is the final target position of the control center position. Normally, the control center position matches the reference position, but if the control center position changes suddenly, the image quality may deteriorate. Therefore, the center
本フローチャートの処理は、予め決められた周期(例えば、垂直同期信号の発生周期)で繰り返し実行される。また、本フローチャートの処理に先立ち、中心位置演算回路29は、「仮の基準位置」を決定する。「仮の基準位置」は、MTFの低下を考慮せずに光軸ズレを補正する場合の補正レンズ2の制御中心位置であり、図3の例では位置302に対応する。
The processing of this flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, the generation cycle of the vertical synchronization signal). Prior to the processing of this flowchart, the center
S401で、中心位置演算回路29は、仮の基準位置のMTFが閾値以上であるか否か(即ち、仮の基準位置が範囲304内であるか否か)を判定する。判定結果が「Yes」であればS402に進み、「No」であればS403に進む。
In S401, the center
S402で、中心位置演算回路29は、仮の基準位置を基準位置として決定する。そして、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。
In S402, the center
S403で、中心位置演算回路29は、振れ補正制御回路6からの入力に従い、振れ補正の実行が指示されているか否かを判定する。判定結果が「Yes」であればS404に進み、「No」であればS406に進む。なお、S404の処理はオプションであり、S403で「Yes」と判定された場合はS405へ進んでもよい。
In step S <b> 403, the center
S404で、中心位置演算回路29は、自動振れ検出回路30からの入力に基づき、撮像装置100において振れが発生しているか否かを判定する。判定結果が「Yes」であればS405に進み、「No」であればS406に進む。
In step S <b> 404, the center
S405で、中心位置演算回路29は、仮の基準位置(図3の例では、位置302)を基準位置として決定する。そして、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。一方、S406では、中心位置演算回路29は、MTFが閾値の位置(図3の例では、位置303)を基準位置として決定する。そして、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。
In S405, the center
S405の処理は、光学性能よりも光軸ズレの補正及び周辺光量のアンバランス解消を優先させることを意味する。具体的には、振れ補正が実行される場合(S403で「Yes」)、光学性能の低下に起因する画質劣化はユーザにそれほど認識されないので、図3の例では、制御中心位置は位置302のままであり、位置303へ移動しない。但し、振れ補正の実行が指示されていても、撮像装置100が振れていないために実際には振れ補正が実行されない場合(S404で「No」)は、S404からS406へ遷移することにより、光学性能の低下が抑制される。
The process of S405 means that correction of the optical axis deviation and cancellation of the imbalance of the peripheral light amount are prioritized over the optical performance. Specifically, when shake correction is performed (“Yes” in S403), the image quality deterioration due to the reduction in optical performance is not recognized by the user so much, and in the example of FIG. It does not move to the
また、上記フローにおいて、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させるのは、中心位置を急激に移動することによって、振れ補正位置も急激に変化して検出した振れとは別に撮像装置が動いた映像になってしまうのを防ぐためである。従って、制御中心位置をゆっくりと変化させる場合の補正方法は、補正レンズ2の動きがこの補正動作に伴って視覚的に認識できないレベルであればよい。例えば、垂直同期信号に対して、1周期あたり1画素以下の変化量として設定すればよい。
Also, in the above flow, the control center position is moved stepwise to the reference position because the image pickup apparatus moves separately from the detected shake by changing the shake correction position rapidly by moving the center position suddenly. This is to prevent moving images. Therefore, the correction method for slowly changing the control center position may be a level at which the movement of the
以上説明したように、本実施例によれば、中心位置演算回路29は、光学特性(MTF)が閾値以上であるという条件が満たされる範囲で、光軸ズレを補正するように補正レンズ2の制御中心位置の基準位置を決定する。これにより、光軸ズレを補正する際の光学性能の低下が抑制される。
As described above, according to the present embodiment, the center
[その他の実施例]
以上の各実施例で説明した構成要素及び処理は、ハードウェアで実装してもよいし、ソフトウェアで実装してもよいし、その組み合わせで実装してもよい。これらの構成要素及び処理の一部又は全部を実装するソフトウェア(プログラム)、及びこれを格納した記憶媒体も、本発明の範囲に含まれる。
[Other Examples]
The components and processes described in each of the above embodiments may be implemented by hardware, software, or a combination thereof. Software (program) that implements some or all of these components and processes, and a storage medium storing the software are also included in the scope of the present invention.
Claims (6)
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする撮像装置。 An imaging device for detecting an object image passed through the photographic optical system, detection means for detecting a shake, and determining means for determining a reference position of the correction means of reducing the image blur caused by the shake, before Symbol detection means detects an imaging apparatus having a driving means for driving said correcting means as the control center position of the driving range of the correction means before Symbol reference position so as to correct the image blur caused by the shake,
The center of the image sensor and the optical axis of the photographing optical system are shifted,
It said determining means, to the extent that the optical characteristics of the imaging optical system a predetermined condition is satisfied, so that the correction means to correct the deviation from the center of the image sensor of the optical axis of the photographing optical system, the reference position the image pickup apparatus, wherein the benzalkonium be determined.
前記駆動手段による画像振れの補正を行っている場合、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件を満たすことを考慮せずに、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 When the image blur correction is performed by the driving unit, the determining unit does not consider that the optical characteristic of the photographing optical system satisfies a predetermined condition, and the correcting unit is configured to use the optical axis of the photographing optical system. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the reference position is determined so as to correct a deviation from a center of the imaging element.
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする撮像装置。 An imaging device for detecting an object image having passed through the photographing optical system having a correcting lens to move in a direction different from the optical axis in order to reduce the image blur caused by the shake, and detecting means for detecting the deflection, pre SL correction determining means for determining a reference position of the lens, the front Symbol control center position and to pre SL correction lens driving range of the correction lens in front Symbol reference position so that the detection means to correct image blur caused by the shake detected An imaging device having driving means for driving,
The center of the image sensor and the optical axis of the photographing optical system are shifted,
The determination unit is configured to correct the deviation of the optical axis of the imaging optical system from the center of the imaging element so that the optical characteristics of the imaging optical system satisfy a predetermined condition. position the image pickup apparatus, wherein the benzalkonium be determined.
前記駆動手段による画像振れの補正を行っている場合、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件を満たすことを考慮せずに、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 When the image blur correction is performed by the driving unit, the determining unit does not consider that the optical characteristics of the photographing optical system satisfy a predetermined condition, and the correction lens is configured so that the optical axis of the photographing optical system is The imaging apparatus according to claim 3, wherein the reference position is determined so as to correct a deviation from a center of the imaging element.
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段が、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定する工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 An imaging device for detecting an object image passed through the photographic optical system, detection means for detecting a shake, and determining means for determining a reference position of the correction means of reducing the image blur caused by the shake, before Symbol detection means detects a method for controlling an imaging apparatus having a driving means for driving said correcting means as the control center position of the driving range of the correction means before Symbol reference position so as to correct the image blur caused by the shake,
The center of the image sensor and the optical axis of the photographing optical system are shifted,
It said determining means, to the extent that the optical characteristics of the imaging optical system a predetermined condition is satisfied, so that the correction means to correct the deviation from the center of the image sensor of the optical axis of the photographing optical system, the reference A method for controlling an imaging apparatus , comprising a step of determining a position.
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段が、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定する工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 An image sensor that detects a subject image that has passed through a photographing optical system that includes a correction lens that moves in a direction different from the optical axis in order to reduce image blur caused by the shake, a detection unit that detects the shake, and the correction lens driving determining means for determining a reference position, a pre-SL control center position and to pre SL correction lens driving range of the correction lens in front Symbol reference position so that the detection means to correct image blur caused by the shake detected in And a driving means for controlling the imaging device ,
The center of the image sensor and the optical axis of the photographing optical system are shifted,
The reference means so that the correction lens corrects a deviation of the optical axis of the photographing optical system from the center of the imaging element in a range where the optical characteristic of the photographing optical system satisfies a predetermined condition. A method for controlling an imaging apparatus , comprising a step of determining a position.
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