JP5720556B2 - 撮像装置及び画像ぶれ補正方法 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置及び画像ぶれ補正方法に関し、より詳細には、撮像の際のシャッタ速度及び画像ぶれ量の少なくとも何れかに基づいて、光学式ぶれ補正と電子式ぶれ補正との併用を行う撮像装置及び画像ぶれ補正方法に関する。
CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を用いた撮像装置において、撮像の際のユーザの手ぶれ等に起因する画像ぶれを補正する技術が一般的になっている。
この画像ぶれを補正する技術の方式としては、いわゆる光学式ぶれ補正と電子式ぶれ補正とが良く知られている。光学式ぶれ補正は、撮像素子への入射光の光軸角を変更することにより撮像画像のぶれを光学的に補正する方式であり、電子式ぶれ補正は、メモリに一次記憶された撮像画像データから出力される(切り出される)画像データの出力領域を変更することにより撮像画像のぶれを電子的に補正する方式である。
近年、これらの光学式ぶれ補正と電子式ぶれ補正とを併用して、撮像画像のぶれ補正を行う撮像装置が開発されている。例えば、特許文献1には、レンズユニット等の撮像光学系の光学ズーム倍率に応じて、光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正それぞれによる補正の割合を変更して両方式を併用することで、画質の低下を抑えつつ、画像ぶれの補正可能範囲を拡大することができる撮像装置等が記載されている。
特開2011−145604号公報
ところで、光学式ぶれ補正と電子式ぶれ補正にはそれぞれに利点がある。例えば、電子式ぶれ補正は、動画像の撮像の際の撮像素子における電子シャッタのシャッタ速度が遅くなると撮像画像に露光ぼけが発生しやすくなる場合もある。一方で、光学式ぶれ補正では、電子シャッタのシャッタ速度にかかわらず撮像画像の露光ぼけは発生しにくいという利点がある。
また、撮像の際のユーザの手ぶれ等による画像ぶれが大きくなると、電子式ぶれ補正では、撮像画像に露光ぼけが発生しやすくなる場合もある。これに対し、光学式触れ補正では、画像ぶれの大きさにかかわらず撮像画像の露光ぼけは発生しにくいという利点がある。
一方で、電力消費量に関して比較すると、撮像素子、プリズム、又はシフトレンズ等の部材を物理的に移動や回動させる駆動制御を伴うため、光学式ぶれ補正の方が電子式ぶれ補正よりも消費電力が大きくなってしまう。逆に言うと、撮像装置の搭載するバッテリの消費電力を低く抑えるという観点からは、電子式ぶれ補正の方に利点がある。
従って、光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正それぞれの利点を生かしつつ、両方式を切り換えて、又は併用して画像ぶれ補正を行うことが望まれる。
本発明はこのような要請に鑑みてなされたものであり、撮像の際のシャッタ速度及び画像ぶれ量の少なくとも何れかに基づいて、光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正によるぶれ補正の量を制御することで、それぞれの利点を生かしつつ適切な画像ぶれ補正を行うことができる撮像装置又は画像ぶれ補正方法を提供することを目的とする。
本発明は、動画像を撮像する撮像部(104)と、前記撮像部(104)が撮像した前記動画像を一時記憶する記憶部(109)とを本体部に備えた撮像装置(1、2、又は3)であって、前記動画像の撮像における前記本体部のぶれに基づいて、前記動画像の画像ぶれ量を算出する画像ぶれ量算出部(31)と、前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記撮像部(104)への入射光を補正することで光学的に補正する光学補正部(105、500、又は600)と、前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記記憶部(109)に一時記憶された前記動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正する電子補正部(34)と、前記撮像部(109)のシャッタ速度を算出するシャッタ速度算出部(32)と、上記シャッタ速度算出部(32)により算出されたシャッタ速度が閾値以上であった場合は、上記電子補正部(34)のみによって上記画像ぶれの補正を行う制御を行う画像ぶれ補正制御部(33)とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。
また本発明は、動画像を撮像する撮像部(104)と、前記撮像部(104)が撮像した前記動画像を一時記憶する記憶部(109)とを本体部に備えた撮像装置(1、2、又は3)であって、前記動画像の撮像における前記本体部のぶれに基づいて、前記動画像の画像ぶれ量を算出する画像ぶれ量算出部(31)と、前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記撮像部(104)への入射光を補正することで光学的に補正する光学補正部(105、500、又は600)と、前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記記憶部(109)に一時記憶された前記動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正する電子補正部(34)と、上記画像ぶれ量算出部(32)により算出された画像ぶれ量が閾値未満であった場合は、上記光学補正部(105、500、又は600)のみによって上記画像ぶれの補正を行う画像ぶれ補正制御部(33)とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。
また本発明は、動画像を撮像する撮像部(104)と、前記撮像部(104)が撮像した前記動画像を一時記憶する記憶部(109)とを本体部に備えた撮像装置(1、2、又は3)であって、前記動画像の撮像における前記本体部のぶれに基づいて、前記動画像の画像ぶれ量を算出する画像ぶれ量算出部(31)と、前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記撮像部(104)への入射光を補正することで光学的に補正する光学補正部(105、500、又は600)と、前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記記憶部(109)に一時記憶された前記動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正する電子補正部(34)と、上記画像ぶれ量算出部(31)により算出された画像ぶれ量が第2の閾値以上であった場合は、上記電子補正部(34)のみによって上記画像ぶれの補正を行う画像ぶれ補正制御部(33)とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。
また、本発明は、撮像装置(1、2、又は3)の備える撮像部(104))が撮像した前記動画像を記憶部(109)に一時記憶するステップと、前記動画像の撮像における前記撮像装置(1、2、又は3)のぶれに基づき、前記動画像の画像ぶれ量を算出するステップと、前記動画像の撮像におけるシャッタ速度を算出するステップと、 前記算出されたシャッタ速度が閾値以上であった場合は、前記撮像部への入射光への光学的な補正を停止し、前記撮像におけるぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを、前記記憶部(109)に一時記憶された動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正するステップとからなる画像ぶれ補正方法を提供する。
また、本発明は、撮像装置(1、2、又は3)の備える撮像部(104))が撮像した前記動画像を記憶部(109)に一時記憶するステップと、前記動画像の撮像における前記撮像装置(1、2、又は3)のぶれに基づき、前記動画像の画像ぶれ量を算出するステップと、前記算出された画像ぶれ量が閾値未満であった場合は、前記記憶部(109)に一時記憶された動画像から所定の領域の画像を切り出す電子的な補正を停止し、前記撮像におけるぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを、前記撮像部への入射光を補正することで光学的に補正するステップとからなる画像ぶれ補正方法を提供する。
また、本発明は、撮像装置(1、2、又は3)の備える撮像部(104))が撮像した前記動画像を記憶部(109)に一時記憶するステップと、前記動画像の撮像における前記撮像装置(1、2、又は3)のぶれに基づき、前記動画像の画像ぶれ量を算出するステップと、前記動画像の撮像におけるシャッタ速度を算出するステップと、前記算出された画像ぶれ量が閾値未満であった場合は、前記記憶部(109)に一時記憶された動画像から所定の領域の画像を切り出す電子的な補正を停止し、前記撮像におけるぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを、前記撮像部への入射光を補正することで光学的に補正するステップとからなる画像ぶれ補正方法を提供する。
本発明に係る撮像装置及び画像ぶれ補正方法によれば、撮像の際のシャッタ速度及び画像ぶれ量の少なくとも何れかに基づいて、光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正によるぶれ補正の量を制御することで、それぞれの利点を生かしつつ適切な画像ぶれ補正を行うことができる。
本発明の実施形態に係る撮像装置(デジタルビデオカメラ)1の概略的な内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置1の外観の例を示すである。 本発明の実施形態に係る撮像装置1の光学式ぶれ補正ユニット105による光学式ぶれ補正の動作を説明する概念図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置1による電子式ぶれ補正を説明する概念図である。 本発明の実施形態におけるシャッタ速度と光学式補正率との関係を示す図である。 本発明の実施形態における画像ぶれ量を光学式補正率との関係を示す図である。 本発明の実施形態におけるシャッタ速度並びに光学式ぶれ補正量及び電子式ぶれ補正量の関係を示す図である。 本発明の実施形態の第1の変形例に係る撮像装置2の内部構成の例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第2の変形例に係る撮像装置3の内部構成の例を示すブロック図である。
以下に図面を参照しながら、本発明に係る撮像装置及び画像ぶれ補正方法の好適な実施形態を説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
本実施形態の撮像装置(デジタルビデオカメラ)1は、動画像の撮像の際に、シャッタ速度及び補正の必要な画像ぶれ量に応じて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は両方式による画像ぶれ補正量を変更することで、それぞれの利点を生かしつつ適切な画像ぶれ補正を行うことができる。以下、このような撮像装置1について詳述する。
なお、本発明は、動画像を撮像できるものであれば、いわゆるコンパクトデジタルカメラやデジタル一眼レフカメラ等の各種デジタルカメラをはじめ、携帯電話、PHS(Personal Handyphone System)又はPDA(Personal Digital Assistant)等の各種携帯端末、その他の電子機器においても採用することができる。
(撮像装置1)
図1は、撮像装置1の本体部の概略的な内部構成を示すブロック図であり、図2は、撮像装置1の外観の例を示す図である。以下に図1及び図2を参照し、撮像装置1について説明する。
中央制御部30はCPU(Central Processing Unit)、各種プログラムが格納されたROM(Read Only Memory)、及びワークエリアとしてのRAM(Random Access Memory)等を含む半導体集積回路により構成され、撮像処理、各種画像の表示処理や記録処理、及び後述する光学式ぶれ補正処理並びに電子式ぶれ補正処理等の撮像装置1が実施する各種処理を統括的に制御する。
中央制御部30はまた、後述する撮像装置1による光学式ぶれ補正処理及び電子式ぶれ補正処理において、画像ぶれ量算出部31、シャッタ速度算出部32、画像ぶれ補正制御部33、又は読み出し制御部34としての機能を有する。
撮像装置1は、ズームレンズ101、絞り102、及びフォーカスレンズ103で構成される光学ユニット100を備える。ズームレンズ101は図示しないズームアクチュエータによって光軸LAに沿って移動する。同様に、フォーカスレンズ103は、図示しないフォーカスアクチュエータによって光軸LAに沿って移動する。絞り102は、図示しない絞りアクチュエータに駆動されて露光調整を行う。
撮像装置1は、光学式ぶれ補正ユニット105に搭載された撮像素子104を備える。撮像素子104は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)又はCCD(Charge Coupled Device)等からなる。光学式ぶれ補正ユニット105の駆動による光学式ぶれ補正処理については、後に詳述する。
撮像装置1を用いた動画像の撮像は以下の手順で行われる。撮像素子104はズームレンズ101、絞り102、及びフォーカスレンズ103を通過した光を光電変換して、被写体画像のアナログ画像信号を生成する。
アナログ画像信号処理部106が、このアナログ画像信号を増幅した後、A/D変換部107が、その増幅された信号をデジタル画像信号に変換する。A/D変換部107から出力されたデジタル画像信号は、デジタル信号処理部108によって所定の信号処理を施され輝度信号と色差信号とからなる撮像画像データに変換される。デジタル信号処理部108はまた、オフセット処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、RGB補完処理、ノイズ低減処理、輪郭補正処理、色調補正処理、光源種別判定処理等の各種デジタル処理を行う。
デジタル信号処理部108は、バス150を介して中央制御部30からの指令に基づき、撮像画像データをメインメモリ109に格納する。
圧縮・伸長処理部110は、バス150を介して中央制御部30からの指示に従い、メインメモリ109に格納された各種データに所定の圧縮処理を施し、圧縮データを生成する。また、中央制御部30からの指令に従い、カード型記録媒体42等に格納された圧縮データに所定形式の伸張処理を施し、非圧縮データを生成する。なお、本実施の形態の撮像装置1では、静止画像に対してはJPEG規格に準拠した圧縮方式が、動画像に対してはMPEG2規格やAVC/H.264規格に準拠した圧縮方式が採用される。
メインメモリ109に格納された撮像画像データは、後述する電子式ぶれ補正処理や、圧縮・伸長処理部110による圧縮処理等の各種処理を施されたのち、中央制御部30からの指示に応じて、カードI/F41を介してカード型記録媒体42等に出力される。
カード型記録媒体42としては、撮像装置1に着脱可能なSD(Secure Digital)メモリカード等が使用される。但し、カード型記録媒体の替りに、DVD、BD(Blu-ray Disc)、若しくはフラッシュメモリ等の他の記録媒体を使用する、又は撮像装置1に内蔵されたHDD(Hard Disc Drive)等で構成することができることはいうまでもない。
液晶モニタ44、操作部45及び入出力端子46は入出力I/F43に接続されている。
液晶モニタ44は、例えばメインメモリ109から出力される画像データや各種メニュー画像データ等を表示する。
操作部45は、図示しないリレーズ・スイッチや電源スイッチを含む操作キー、十字キー、ジョイスティック、又は液晶モニタ44上に重畳されたタッチパネル等から構成されており、ユーザの撮像装置1への操作入力を受け付ける。
入出力端子46は、図示しないテレビモニタやPC(Personal Computer)等に接続される。入出力端子307は、HDMI(High-Definition Multimedia Interface)端子、USB(Universal Serial Bus)端子、IEEE 1394規格に準拠した各種出力端子等で構成することができる。
次に、撮像装置1の画像ぶれ補正処理に係る各ブロックについて説明する。
角速度センサ111は、撮像装置1による動画像の撮像の際のユーザの手ぶれ等によって生じる撮像装置1の角速度を検出する。角速度センサ111によって検出された角速度に係る信号はA/D変換部112によってデジタル信号に変換された後、バス150を介して中央制御部30に送られる。
中央制御部30の画像ぶれ量算出部31は、送られてきた角速度に係るデジタル信号から画像ぶれ量Sを算出する。画像ぶれ量Sは、角速度センサ111が検出した角速度の積分により算出されるぶれ角θに基づいて算出される。なお、角速度センサ111の代わりに撮像装置1の角加速度を検出するセンサを使用しても構わない。
中央制御部30のシャッタ速度算出部32は、撮像装置1による動画像の撮像の際の撮像素子104における電子シャッタのシャッタ速度(露光時間)Eを算出する。
画像ぶれ補正制御部33は、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量S、及びシャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eに基づき、光学式ぶれ補正処理に係る光学式ぶれ補正ユニット105、位置検出部201、サーボ202、並びにCISドライバ203、及び/又は電子式ぶれ補正処理に係るメインメモリ109及び読み出し制御部34の制御を行う。
まず、光学式ぶれ補正処理に係る光学式ぶれ補正ユニット105、位置検出部201、サーボ202、並びにCISドライバ203の各機能について以下に説明する。
位置検出部201は、光学式ぶれ補正ユニット105に設けられた撮像素子104の位置を検出する。位置検出部201により検出された撮像装置104の位置に係る情報は、サーボ202に送られる。
画像ぶれ補正制御部33は、光学式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量をサーボ202に送り、サーボ202は上記撮像素子104の位置に係る情報と光学式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量とから、CISドライバ203を駆動する量を決定する。
光学式ぶれ補正ユニット105は、CISドライバ203によって駆動され、その結果撮像装置104への入射光の光軸角が変更されて、画像ぶれの補正が行われる。
次に、電子式ぶれ補正処理に係るメインメモリ109及び読み出し制御部34の各機能について以下に説明する。
画像ぶれ補正制御部33は、電子式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量を読み出し制御部34に送る。読み出し制御部34は、送られてきた電子式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量に基づき、メインメモリ109に格納されている撮像データの出力(切出し)領域の座標が決定され、画像ぶれの補正が行われる。
(光学式ぶれ補正処理)
撮像装置1の光学式ぶれ補正処理について、光学式ぶれ補正ユニット105の動作に基づいて以下に詳述する。図3は、光学式ぶれ補正ユニット105による光学式ぶれ補正の動作を概念的に説明する側面図である。図3では撮像装置1による撮像の際の光軸と平行な軸をx軸とする。そして、x軸と直行する撮像装置1の上下方向(鉛直方向)をy軸とし、x軸及びこのy軸と直行する撮像装置1の左右方向(横方向)をz軸とする。
まず、CISドライバ203の駆動に基づき、光学式ぶれ補正ユニット105が撮像素子104を移動させる原理について説明する。光学式ぶれ補正ユニット105は、ベースプレート301、上ホルダ302、下ホルダ303、zシャフト304、zプレート305、回転球306、磁石307、コイル308、yシャフト309、yプレート310、回転球311、磁石312、コイル313、固定ユニット314、磁石315、磁石316、ホール素子317、ホール素子318、吸引ヨーク319、及び吸引ヨーク320から構成されている。
光学ユニット100には、ベースプレート301が固定されている。ベースプレート301には、上ホルダ302と下ホルダ303とが取り付けられている。ベースプレート301は、z軸方向に設けられたシャフトであるzシャフト304を介してzプレート305と連結されている。ベースプレート301とzプレート305との間には、回転球306が設置されている。
下ホルダ303に設けられた磁石307は、Zプレート305に設けられたコイル308と対向して配置されている。これにより、磁石307とコイル308とでzプレート305を移動させるアクチュエータが構成される。つまり、コイル308に供給する電圧を制御すると、zプレート305をz軸方向にスライドさせることができ、下ホルダ303の磁石307とコイル308が、zプレート305をz軸方向に直動させるアクチュエータとして機能することになる。
このとき、zプレート305は、zシャフト304に沿って直動することとなる。ここで、zシャフト304を用いているため、ベースプレート301に対してzプレート305はy軸方向にはほぼ変位しないことになる。これにより、直進性よく、zプレート305をz軸方向にスライド移動させることができる。
また、上記zプレート305の直動によって、回転球306がベースプレート301及びzプレート305に設けられた図示しない球受け内で回転することになる。これにより、zプレート305のz軸方向のスライドの摩擦を軽減することができ、速やかなスライドを実現することができる。
zプレート305は、yシャフト309を介してyプレート310と連結されている。yプレート310とzプレート305との間には、回転球311が設置されている。
上ホルダ302に設けられた磁石312は、yプレート310に設けられたコイル313と対向して配置されている。これにより、磁石312とコイル313とでyプレート310を移動させるアクチュエータが構成される。つまり、コイル313に供給する電圧を制御すると、yプレート310をy軸方向にスライドさせることができ、上ホルダ302の磁石312とコイル313が、yプレート310をy軸方向に直動させるアクチュエータとして機能することになる。
このとき、yプレート310は、yシャフト309に沿って直動することとなる。ここで、yシャフト309を用いているため、ベースプレート301に対してyプレート310はz軸方向にほぼ変位しないことになる。これにより、直進性よく、yプレートをy軸方向にスライド移動させることができる。
また、上記yプレート310の直動によって、回転球311がzプレート305及びyプレート310に設けられた図示しない球受け内で回転することになる。これにより、yプレート310のy軸方向のスライドの摩擦を軽減することができ、速やかなスライドを実現することができる。
以上のように、光学ユニット100に固定されたベースプレート301に対して、zプレート305がz軸方向に移動し、yプレート310がy軸方向に移動する。また、zプレート305とyプレート310とが移動可能に連結されているため、zプレート305のz方向の直動に応じて、yプレート310もz方向に移動することになる。そして、yプレート310には、固定ユニット314が設けられており、撮像素子104とYプレート310とがこの固定ユニット314を介して固定されている。
光学式ぶれ補正ユニット105を上記のように構成することで、固定ユニット314上の撮像素子104は、Y軸方向及びZ軸方向に移動することになる。
次に、図1に示した位置検出部201による撮像素子104の位置検出について説明する。
位置検出部201による撮像素子104の位置検出には、図3に記載した磁石315及び磁石316が利用される。磁石315は、ホール素子317と対向するように上ホルダ302に固定されている。ここで、磁石315は、yz平面視した場合に、ホール素子317と重複するように上ホルダ302に固定されて配置されている。ホール素子317は、吸引ヨーク319を介してyプレート310に固定されて配置されている。
ホール素子317は、磁石315が発生させる磁界を検出する。磁石315とホール素子317との相対位置が変化すると、ホール素子の検出結果が変化する。この検出結果の変化に基づき、ホール素子317から出力される信号によって、ベースプレート301に対するyプレート310の位置の変化量が検出される。そして、このyプレートの位置の変化量は、換言すれば撮像素子104の位置の変化量となる。
同様に、磁石316は、ホール素子318と対向するように下ホルダ303に固定されている。ここで、磁石316は、yz平面視した場合に、ホール素子318と重複するように下ホルダ303に固定されて配置されている。ホール素子318は吸引ヨーク320を介してyプレート310に固定されて配置されている。
ホール素子318は、磁石316が発生させる磁界を検出する。磁石316とホール素子318の相対位置が変化すると、ホール素子の検出結果が変化する。この検出結果の変化に基づき、ホール素子318から出力される信号によって、ベースプレート301に対するyプレート310の位置の変化量が検出される。そして、このyプレートの位置の変化量は、換言すれば撮像素子104の位置の変化量となる。
以上の通り、ホール素子317及ホール素子318は、yプレート310に固定された撮像素子104の、ベースプレート301に対する相対位置を検出する。これによって、例えば、ホール素子317及びホール素子318のいずれか一方で、yプレート310(撮像素子104)のy軸方向の変位を、他方でyプレート(撮像素子104)のz軸方向の変位を検出することができる。すなわち、ホール素子317及びホール素子318をリニア位置センサとして用いることができる。
そして、位置検出部201は、ホール素子317及びホール素子318の出力から、撮像素子104の位置を検出する。この位置検出部201の検出結果はサーボに送られ、サーボ202は上記撮像素子104の位置に係る情報と光学式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量とに基づき、CISドライバ203を駆動する。CISドライバ203がコイル308及びコイル313に電圧を供給してzプレート305及びyプレート310を駆動する。
ここで、ベースプレート301、zプレート305、及びyプレート310を貫通している開口部315が光学ユニット100を構成する各レンズの後方に設けられている。従って、各レンズを通過した光は、この開口部315を通過して、yz平面上を移動する撮像素子104に入射する。
以上のようにすることで、撮像装置1の光学式ぶれ補正処理が実施されることになる。
なお、上記光学式ぶれ補正ユニット105の各構成及び動作は一例であり、撮像素子の位置を制御できる構成であれば、既知の技術に基づく他の構成を採用することができるのは言うまでもない。
(電子式ぶれ補正処理)
次に撮像装置1の電子式ぶれ補正処理について、メインメモリ109及び読み出し制御部305の動作に基づいて以下に詳述する。
光学ユニット100及び撮像素子104等を介して取得され、メインメモリ109に格納された撮像画像データは、カードI/F41や入出力I/F43に出力される画像領域である標準撮像領域と、その標準撮像領域の周辺に設けられた電子式ぶれ補正用領域とに分けられる。
図4に、メインメモリ109に格納された撮像画像データに係る画像領域401、有効撮像領域402、及び電子式ぶれ補正用領域403をそれぞれ概念的に示す。
光学ユニット100及び撮像素子104等を介して取得された、撮像素子104を使用して撮像できる最大の画素領域に相当する撮像画像データ401がメインメモリ109に格納される。中央制御部30の読み出し制御部34は、画像ぶれ補正制御部33が決定する電子式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量に基づき、撮像画像データ401の中から切り出す有効撮像領域402の座標を決定する。そして、撮像画像データ401から有効撮像領域402を除いた領域が、電子ぶれ補正用領域403(図4中でハッチングで示した領域)として切り捨てられる。
以上のようにすることで、撮像装置1の電子式ぶれ補正に係る制御が実施されることになる。
ここで、上記の撮像装置1によるものに限らず既知のものも含め一般的に、光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正の両方式には、光学式ぶれ補正と電子式ぶれ補正にはそれぞれに利点がある。
例えば、電子式ぶれ補正は、動画像の撮像の際の撮像素子における電子シャッタのシャッタ速度が遅くなると撮像画像に露光ぼけが発生しやすくなる場合がある。一方で、光学式ぶれ補正では、電子シャッタのシャッタ速度にかかわらず撮像画像の露光ぼけは発生しにくいという利点がある。
また、撮像の際のユーザの手ぶれ等による画像ぶれが大きくなると、電子式ぶれ補正では、撮像画像に露光ぼけが発生しやすくなる場合がある。これに対し、光学式触れ補正では、画像ぶれの大きさにかかわらず撮像画像の露光ぼけは発生しにくいという利点がある。
一方で、電力消費量に関して比較すると、撮像素子を物理的に移動させる駆動制御を伴うため、光学式ぶれ補正の方が電子式ぶれ補正よりも消費電力が大きくなってしまう。逆に言うと、撮像装置の搭載するバッテリの消費電力を低く抑えるという観点からは、電子式ぶれ補正の方に利点がある。
そこで、本発明の実施形態に係る撮像装置1では、撮像の際のシャッタ速度及び画像ぶれ量の少なくとも何れかに基づいて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は両方式による画像ぶれ補正量を変更して(割合を変更して)併用する。これにより光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正の両方式それぞれの利点を生かしつつ適切な画像ぶれ補正を行うことができる。
(シャッタ速度に基づく切り換え又は併用)
図5は、シャッタ速度算出部301が算出したシャッタ速度Eと、撮像装置1が画像ぶれ補正を行う全画像ぶれ補正量に占める光学式ぶれ補正によるぶれ補正量の比率(以下、単に「光学式補正率」という。)R1の関係を示す図である。
画像ぶれ補正制御部33は、シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが所定の値SE1よりも小さいと判断した場合は、光学式補正率を100%として、上述した光学式ぶれ補正ユニット105、位置検出201、サーボ202、及びCISドライバ203による光学式ぶれ補正により、必要な全ての画像ぶれ補正を行う。図5に示した例では、撮像装置1による動画像の撮像が1/80sのシャッタ速度以下であった場合は、必要な画像ぶれ補正の全てを光学式ぶれ補正により行う。なお、上述の所定の値SE1は、ユーザの好み等によって都度、設定変更できるようにしてもよい。
次に、画像ぶれ補正制御部33は、シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが、上記の所定の値SE1以上であって、所定の値SE2(図5では1/250s)よりも小さいと判断した場合は、光学補正率を漸減させるとともに電子式ぶれ補正による補正を行う比率(以下、単に「電子式補正率」という。)を漸減させ、各比率に基づき両方式を使用して画像ぶれ補正を行う。なお、上述の所定の値SE1は、ユーザの好み等によって都度、設定変更できるようにしてもよい。
また、上記ではシャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度EがSE1以上でありSE2より小さい場合は、光学式補正率を線形的に漸減させたが、これを指数関数的ないし幾何級数的に漸減させても構わない。
そして、画像ぶれ補正制御部33は、シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが所定の値SE2以上であると判断した場合は、光学式補正率を0%として、メインメモリ109及び読み出し制御部34の制御による電子式ぶれ補正のみによって、必要な画像ぶれ補正の全てを光学式ぶれ補正により行う。
以上のように、撮像装置1によれば、シャッタ速度に応じて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は各方式によるぶれ補正の量を変更することで、撮像画像における露光ぼけの発生や消費電力を抑えつつ適切な画像ぶれの補正を行うことができる。
(画像ぶれ量に基づく切り換え又は併用)
次に図6は、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sと、光学式補正率R2の関係を示す図である。
画像ぶれ補正制御部33は、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sが所定の値SS1よりも小さいと判断した場合は、光学式補正率R2を0%として、メインメモリ109及び読み出し制御部34の制御による電子式ぶれ補正のみによって、必要な画像ぶれ補正の全てを光学式ぶれ補正により行う。
次に、画像ぶれ補正制御部33は、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sが、上記の所定の値SS1以上であって、所定の値SS2よりも小さいと判断した場合は、光学補正率R2を漸増させるとともに電子式補正率を漸減させ、各比率に基づき両方式を使用して画像ぶれ補正を行う。
ここで、光学式補正率は線形的に漸増させるだけでなく、指数関数的ないし幾何級数的に漸増させても構わない。
そして、画像ぶれ補正制御部33は、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sが所定の値SS2以上であると判断した場合は、光学式補正率R2を100%として、上述した光学式ぶれ補正ユニット105、位置検出201、サーボ202、及びCISドライバ203による光学式ぶれ補正により、必要な全ての画像ぶれ補正を行う。
なお、上述の所定の値SS1及びSS2は、ユーザの好み等によって都度、設定変更できるようにしてもよい。
以上のように、撮像装置1によれば、画像ぶれ量に応じて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は各方式によるぶれ補正の量を変更することで、撮像画像における露光ぼけの発生や消費電力を抑えつつ適切な画像ぶれの補正を行うことができる。
(シャッタ速度及び画像ぶれ量に基づく切り換え又は併用)
上記では、撮像装置1が、シャッタ速度及び画像ぶれ量の何れかに応じて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は両方式によるぶれ補正の量を変更して(割合を変更して)併用する処理について説明した。一方で、撮像装置1は、シャッタ速度及び画像ぶれ量の両方に基づいて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は両方式によるぶれ補正の量を変更して併用することもできる。以下にその処理について説明する。
図7は、撮像装置1のシャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eと、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sとの関係を示す図である。画像ぶれ補正制御部33は、シャッタ速度E及び画像ぶれ量Sに基づいて、光学式ぶれ補正による画像ぶれ補正量及び電子式ぶれ補正による画像ぶれ補正量を決定する。
以下、図7を参照し、画像ぶれ補正制御部33が決定する光学式ぶれ補正及び電子式ぶれ補正に基づく画像ぶれ補正量について説明する。
シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが1/80sより小さく、かつ画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量が所定の値SS1より小さい場合、画像ぶれ補正制御部33は、算出された画像ぶれ量の補正を全て電子式ぶれ補正によって行う。例えば、シャッタ速度が1/30sで画像ぶれ量がSS1より小さいs1の場合(図7でプロットP1)、画像ぶれ量s1は全て電子式ぶれ補正によって補正される。
シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが1/80sより小さく、かつ画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sが所定の値SS1より大きい場合、画像ぶれ補正制御部33は、算出された画像ぶれ量のうちSS1を電子式ぶれ補正により、残りの画像ぶれ量を光学式ぶれ補正により補正する。例えば、シャッタ速度が1/60sで画像ぶれ量がSS1より大きいS2の場合(図7でプロットP2)、SS1に相当する画像ぶれ量p1を電子式ぶれ補正により、s2とSS1の差分に相当する画像ぶれ量p2を光学式ぶれ補正により補正する。
シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが1/80s以上であり1/250sより小さい場合は、画像ぶれ補正制御部33は、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sのうち、電子式ぶれ補正により補正する量を上記所定の値SS1からそのSS1よりも大きい次の所定の値SS2まで漸増させる。
例えば、シャッタ速度が1/160sであり、算出された画像ぶれ量Sが、このシャッタ速度の場合に画像ぶれ補正制御部33が電子式ぶれ補正により補正を行う最大量であるs3よりも小さいs2であった場合(図7でプロットP3)、画像ぶれ量s2は全て電子式ぶれ補正によって補正される。
一方で、例えばシャッタ速度が1/200sであり、算出された画像ぶれ量Sが、このシャッタ速度の場合に画像ぶれ補正制御部33が電子式ぶれ補正により補正を行う最大量であるs4よりも大きいs5であった場合(図7でプロットP4)、S4に相当する画像ぶれ量p3を電子式ぶれ補正により、s5とs4の差分に相当する画像ぶれ量p4を光学式ぶれ補正により補正する。
図7に示した例では、シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが1/80s以上であり1/250sより小さい場合の、電子式ぶれ補正により補正される画像ぶれ量を線形的に漸増させたが、これを指数関数的ないし幾何級数的に漸増させても構わない。
シャッタ速度算出部32が算出したシャッタ速度Eが1/250sより大きく、かつ画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量が所定の値SS2より小さい場合、画像ぶれ補正制御部33は、算出された画像ぶれ量の補正を全て電子式ぶれ補正によって行う。例えば、シャッタ速度が1/500sで画像ぶれ量がSS2より小さいs5の場合(図7でP5)、画像ぶれ量s5は全て電子式ぶれ補正によって補正される。
ここで上記SS2として、画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量Sのうち、撮像装置1が補正可能な限界値を設定してもよい。この限界値は、例えば、標準撮像領域の周辺に設けられた電子式ぶれ補正用の領域の確保可能な最大の大きさ及び座標、並びに光学式ぶれ補正ユニット105によって撮像素子104を移動可能な位置から決定される。
以上のようにすることで、撮像装置1は、シャッタ速度及び画像ぶれ量の両方に基づいて、光学式ぶれ補正若しくは電子式ぶれ補正を切り換える、又は両方式によるぶれ補正の量を変更して(割合を変更して)併用することができる。従って、撮像画像における露光ぼけの発生や消費電力を抑えつつ画像ぶれの補正を行うことができる。
(本実施形態の変形例)
(第1の変形例)
上記の撮像装置1では、撮像素子104を光学式ぶれ補正ユニット105により移動させることで、撮像装置104への入射光の光軸角を変更し、光学式画像ぶれ補正を実施する場合について説明した。ここで、光学式画像ぶれ補正は、撮像素子104を移動させずに、光学ユニット100に対して光の入射側にプリズムを設けることで光軸角を変更させてもよい。
図8に、プリズムユニット500により光学式ぶれ補正を実施する撮像装置2の内部構成を示すブロック図を記載する。この撮像装置2の外観は、撮像装置1の外観として図2に示したものと同様である。また、撮像装置1の内部構成として図1を参照して説明した各ブロックと同様の機能を果たすブロックについては、図1と同じ番号を付すとともに、その詳述を省略する。
図8に示す通り、撮像装置2では、光学ユニット100の光の入射側にプリズムユニット500を備えている。プリズムユニット500は、光学ユニット100に入射する光の屈折方向を変化させる2つのプリズム501及び502からなる。プリズム501及びプリズム502は、それぞれ光軸LA回りに、予め設定された所定の可動範囲内で回動可能となっている。
プリズム501は、光軸LA回りに回動して光学ユニット100に入射する光の屈折方向を水平方向に変化させる。プリズム502は、光軸LA回りに回動して光学ユニット100に入射する光の屈折方向を垂直方向に変化させる。
画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量S及び/又はシャッタ速度算出手段302が算出したシャッタ速度Eに基づき、画像ぶれ補正制御部33は光学式ぶれ補正により補正を行う画像ぶれ量を決定する。この決定の処理は、撮像装置1の説明で述べたものと同様であるため、詳述を省略する。
プリズム位置検出部503は、プリズム501及びプリズム502の光軸LA回りの回動に係る位置情報を検出する。プリズム位置検出部503により検出されたプリズム501及びプリズム502の位置情報は、サーボ504に送られる。
画像ぶれ補正制御部33は、光学式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量をサーボ504に送り、サーボ504は上記プリズム501及びプリズム502の光軸LA回りの回動に係る位置情報と光学式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量とから、プリズムドライバ505を駆動する量を決定する。
プリズム501及びプリズム502は、それぞれプリズムドライバ505によって光軸LAを中心に時計回りないし反時計回りに回動駆動され、その結果、光学ユニット100を介して撮像素子104への入射光の光軸角が変更され、画像ぶれの補正が行われる。
本第1の変形例に係る撮像装置2によれば、プリズムユニット500による光学式画像ぶれ補正と、メインメモリ109に格納された撮像画像データから電子式ぶれ補正用領域を除いた標準撮像領域を切り出すことによる電子式画像ぶれ補正とを、シャッタ速度及び/又は画像ぶれ量に基づいて切り換えて使用する、又は併用することができる。
(第2の変形例)
上記では、光学ユニットに対して光の入射側にプリズムを設けることで光軸角を変更させて光学式画像ぶれ補正を行う撮像装置2を第1の変形例として説明した。さらに、光学式画像ぶれ補正は、光学ユニット内に設けたシフトレンズによって、光軸角を変更させてもよい。
図9に、シフトレンズユニット600により光学式画像ぶれ補正を実施する撮像装置3の内部構成を示すブロック図を記載する。撮像装置2の場合と同様に、この撮像装置3の外観は、撮像装置1の外観として図2に示したものと同様である。また、撮像装置1の内部構成として図1を参照して説明した各ブロックと同様の機能を果たすブロックについては、図1と同じ番号を付すとともに、その詳述を省略する。
図9に示す通り、撮像装置3では、光学ユニット100内にシフトレンズユニット600を備えている。シフトレンズユニット600は、シフトレンズ601を備え、シフトレンズ601は光軸LAに対して可動可能となっている。
シフトレンズ601は光軸LAに対して画像ぶれを打ち消す方向に可動可能となっており、撮像素子104への入射光の光軸角を変化させる。
画像ぶれ量算出部31が算出した画像ぶれ量S及び/又はシャッタ速度算出手段302が算出したシャッタ速度Eに基づき、画像ぶれ補正制御部33は光学式ぶれ補正により補正を行う画像ぶれ量を決定する。この決定の処理は、撮像装置2の場合と同様、撮像装置1の説明で述べたものと同様であるため、詳述を省略する。
シフトレンズ位置検出部602は、シフトレンズ601の位置情報を検出する。シフトレンズ位置検出部602により検出されたシフトレンズの位置情報はサーボ603に送られる。
画像ぶれ補正制御部33は、光学式ぶれ補正により補正する画像ぶれ補正量をサーボ603に送り、サーボ603は上記シフトレンズの位置情報と光学式ぶれ補正量とから、シフトレンズドライバ604を駆動する量を決定する。
シフトレンズ601は、シフトレンズドライバ604によって、駆動され、その結果、撮像素子104へ入射する光の光軸角が変更され、画像ぶれの補正が行われる。
本第2の変形例に係る撮像装置3によれば、シフトレンズユニット600による光学式画像ぶれ補正と、メインメモリ109に格納された撮像画像データから電子式ぶれ補正用の領域を除いた標準撮像領域を切り出すことによる電子式画像ぶれ補正とを、シャッタ速度及び/又は画像ぶれ量に基づいて切り換えて使用する、又は併用することができる。
上記の例では、光学式画像ぶれ補正ユニットにより撮像素子の位置を変化させる場合、プリズムユニットにより撮像素子に入射する光の光軸を変化させる場合、及びシフトレンズにより撮像素子に入射する光の光軸を変化させる場合を挙げて、光学式画像ぶれ補正の実施手段について説明したが、これらを組み合わせて光学式画像ぶれ補正を実施しても構わない。
また、上記の例で説明したシャッタ速度及び画像ぶれ量はあくまで例示であり、他の値を採用しても本発明の効果を得ることができ、またユーザの好みや撮像条件等に応じて可変としても構わない。
1、2、3 撮像装置(デジタルビデオカメラ)
100 光学ユニット
101 ズームレンズ
102 絞り
103 フォーカスレンズ
104 撮像素子
105 光学式ぶれ補正ユニット
109 メインメモリ
111 角速度センサ
201 位置検出部
202、504、603 サーボ
203 CISドライバ
30 中央制御部
31 画像ぶれ量算出部
32 シャッタ速度算出部
33 画像ぶれ補正制御部
34 読み出し制御部
41 カードI/F
42 カード型記録媒体
43 入出力I/F
44 液晶モニタ
45 操作部
46 入出力端子
500 プリズムユニット
501、502 プリズム
503 プリズム位置検出部
505 プリズムドライバ
600 シフトレンズユニット
601 シフトレンズ
602 シフトレンズ位置検出部
604 シフトレンズドライバ

Claims (6)

  1. 動画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記動画像を一時記憶する記憶部とを本体部に備えた撮像装置であって、
    前記動画像の撮像における前記本体部のぶれに基づいて、前記動画像の画像ぶれ量を算出する画像ぶれ量算出部と、
    前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記撮像部への入射光を補正することで光学的に補正する光学補正部と、
    前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記記憶部に一時記憶された前記動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正する電子補正部と、
    前記撮像部のシャッタ速度を算出するシャッタ速度算出部と、
    前記シャッタ速度算出部により算出されたシャッタ速度が閾値以上であった場合は、前記電子補正部のみによって前記画像ぶれの補正を行う制御を行う画像ぶれ補正制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 動画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記動画像を一時記憶する記憶部とを本体部に備えた撮像装置であって、
    前記動画像の撮像における前記本体部のぶれに基づいて、前記動画像の画像ぶれ量を算出する画像ぶれ量算出部と、
    前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記撮像部への入射光を補正することで光学的に補正する光学補正部と、
    前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記記憶部に一時記憶された前記動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正する電子補正部と、
    前記画像ぶれ量算出部により算出された画像ぶれ量が閾値未満であった場合は、前記光学補正部のみによって前記画像ぶれの補正を行う画像ぶれ補正制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
  3. 動画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記動画像を一時記憶する記憶部とを本体部に備えた撮像装置であって、
    前記動画像の撮像における前記本体部のぶれに基づいて、前記動画像の画像ぶれ量を算出する画像ぶれ量算出部と、
    前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記撮像部への入射光を補正することで光学的に補正する光学補正部と、
    前記本体部のぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを前記記憶部に一時記憶された前記動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正する電子補正部と、
    前記画像ぶれ量算出部により算出された画像ぶれ量が閾値以上であった場合は、前記電子補正部のみによって前記画像ぶれの補正を行う画像ぶれ補正制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
  4. 撮像装置の備える撮像部が撮像した動画像を記憶部に一時記憶するステップと、
    前記動画像の撮像における前記撮像装置のぶれに基づき、前記動画像の画像ぶれ量を算出するステップと、
    前記動画像の撮像におけるシャッタ速度を算出するステップと、
    前記算出されたシャッタ速度が閾値以上であった場合は、前記撮像部への入射光への光学的な補正を停止し、前記撮像におけるぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを、前記記憶部に一時記憶された動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正するステップとからなる画像ぶれ補正方法。
  5. 撮像装置の備える撮像部が撮像した動画像を記憶部に一時記憶するステップと、
    前記動画像の撮像における前記撮像装置のぶれに基づき、前記動画像の画像ぶれ量を算出するステップと、
    前記算出された画像ぶれ量が閾値未満であった場合は、前記記憶部に一時記憶された動画像から所定の領域の画像を切り出す電子的な補正を停止し、前記撮像におけるぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを、前記撮像部への入射光を補正することで光学的に補正するステップとからなる画像ぶれ補正方法。
  6. 撮像装置の備える撮像部が撮像した動画像を記憶部に一時記憶するステップと、
    前記動画像の撮像における前記撮像装置のぶれに基づき、前記動画像の画像ぶれ量を算出するステップと、
    前記算出された画像ぶれ量が閾値以上であった場合は、前記撮像部への入射光への光学的な補正を停止し、前記撮像におけるぶれに基づく前記動画像の画像ぶれを、前記記憶部に一時記憶された動画像から所定の領域の画像を切り出すことで電子的に補正するステップとからなる画像ぶれ補正方法。
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