JPH11164188A - 撮像装置及び交換レンズ式撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像中より動きを検出して光学的に補正する
光学式ブレ補正装置における制御の安定性を向上するこ
とにある。 【解決手段】 画像信号中より動き情報を検出するとと
もに、その動き情報の大きさに応じてその出力レベルを
減衰させるフィルタ特性を有する動き信号処理回路を設
け、前記動き信号処理回路の出力にもとづいて光学式ブ
レ補正装置を制御する制御目標生成装置を設けた撮像装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカメラシステムに関
するもので、特に光学的にカメラの揺れを補正する揺れ
補正手段を含む撮像装置において、円滑な揺れ補正制御
を実現させる物である。

【０００２】

【従来の技術】従来よりビデオカメラはＡＥ（オートエ
クスポージャ）、ＡＦ（オートフォーカス）等あらゆる
点で自動化、多機能化が図られ、良好な撮影が容易に行
えるようになっている。

【０００３】また、近年ビデオカメラの小型化や、光学
系の高倍率化に伴い、カメラの振れが撮影画像の品位を
低下させる大きな原因となっていることに着目し、この
カメラぶれを補正する振れ補正機能を備えた振れ補正撮
像装置が種々提案されている。

【０００４】図６に従来より実用化されている振れ補正
撮像装置の構成の一例を示す。同図において、１は例え
ばジャイロセンサ等の角速度センサからなる角速度検出
手段であり、カメラ等の振れ補正撮像装置に取り付けら
れている。２は角速度検出器１から出力される角速度信
号の直流成分を遮断して交流成分すなわち振動成分のみ
を通過させるＤＣカットフィルタである。このＤＣカッ
トフィルタは、所定の帯域で信号を遮断するハイパスフ
ィルタ（以下ＨＰＦと示す）を用いても良い。

【０００５】３はＤＣカットフィルタより出力された角
速度信号を適当な感度に増幅するアンプである。

【０００６】４はアンプ３より出力された角速度信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５はＡ／Ｄ変換
器４にてデジタル信号に置き換えられた振動成分の低周
波成分を遮断するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）であり、
任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。６はＨＰ
Ｆ５の出力（角速度信号）を積分して角変位信号を出力
する積分器であり、任意の帯域で特性を可変し得る機能
を有する。７は角速度信号及び積分器回路６より出力さ
れた角速度信号の積分信号すなわち角変位信号からパン
ニング・チルティングの判定を行うパン・チルト判定回
路であり、角速度信号及び角変位信号のレベルにより後
述するパンニング制御を行う、８は角速度信号の出力を
アナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換器である。
そしてＡ／Ｄ変換器４、ＨＰＦ５、積分器６、パン・チ
ルト判定回路７、Ｄ／Ａ変換器８は、例えばマイクロコ
ンピュータ（以下マイコンと称す）ＣＯＭによって構成
される。９はマイコンより出力された変位信号に基づい
て、後段の画像補正手段を振れを抑制するように駆動す
る駆動回路、１０は画像補正手段であり、光学的光軸を
変移させて振れを相殺する光学的補正手段が用いられて
いる。

【０００７】ここでパン・チルト判定回路７の動作につ
いて詳しく述べると、Ａ／Ｄ変換器より出力された角速
度信号及び積分回路５より出力された角変位信号を入力
し、角速度が所定のしきい値以上、あるいは角速度が所
定のしきい値以内であっても、角速度信号を積分した角
変位信号が所定のしきい値以上の場合に、パンニングあ
るいはチルティングであると判定し、このようなときに
は、ＨＰＦ５の低域カットオフ周波数を高域側へと変移
させ、低域の周波数に対して振れ補正系が応答しないよ
うに特性を変更し、更にパンニング、チルティングが検
出された場合には、画像補正手段の補正位置を徐々に移
動範囲中心へとセンタリングするために、積分器６の積
分特性の時定数を短くなる方向に変移させ、積分器に蓄
積された値が基準値（揺れを検出していない状態におい
てとりうる値）とする制御（以下パンニング制御）を行
う。

【０００８】なお、この間も角速度信号及び角変位信号
の検出は行われており、パンニング、チルティングが終
了した場合には、再び低域のカットオフ周波数を低下し
て振れ補正範囲を拡張する動作が行われパンニング制御
から抜ける。

【０００９】この動作を図７のフローチャートを用いて
説明すると、 ＃０１ このフローの始まりであり、所定のタイミング
で繰り返し開始される。 ＃０２ 増幅された角速度信号をアナログ量からマイコ
ン内で扱えるデジタル値に変換する。 ＃０３ 前回用意されたカットオフ周波数（ｆｃ）の値
を用いＨＰＦの演算をおこなう。 ＃０４ 前回用意された時定数の値を用い積分演算をお
こなう。 ＃０５ 積分結果、すなわち角変位信号をアナログ量に
変換して出力する。 ＃０６ 角速度信号が所定のしきい値以上であるかを判
断する。 ＃０７ 積分値が所定のしきい値以上であるかを判断す
る。 ここで、角速度信号が所定のしきい値以上、あるいは角
速度信号が所定のしきい値に満たなくとも、積分値が所
定のしきい値以上ならばパンニング・チルティング状態
と判断し＃０８へ、角速度信号と積分値が共に所定のし
きい値に満たない場合は通常制御状態、あるいはパンニ
ング・チルティングの終了状態と判断し＃１０へ進む。 ＃０８ ＨＰＦ演算に用いるカットオフ周波数の値を現
在の値より所定の値だけ高くし、低周波信号の減衰率を
現在のそれより大きくする。 ＃０９ 積分演算に用いる時定数の値を現在の値より所
定の値だけ短くし、角変位出力が基準値に近づくように
する。 ＃１０ ＨＰＦ演算に用いるカットオフ周波数の値を現
在の値より所定の値だけ低くし、低周波信号の減衰率を
現在のそれより小さくする。 ＃１１ 積分演算に用いる時定数の値を現在の値より所
定の値だけ長くし、積分効果を上げる。 ＃１２ 処理の終了。

【００１０】次に、本従来例における画像補正手段１０
の一例を図８に示す。

【００１１】同図は特に可変頂角プリズム１００を用い
るとともに駆動系にはボイス・コイル１１０を使用し、
角変位をエンコーダ１２０で検出して駆動系にフィード
バックして駆動量を制御するような閉ループを構成する
制御系としたものである。

【００１２】可変頂角プリズム１００について詳しく述
べると、同図に示す１０１、１０１′は対向して配置さ
れている平面ガラスであり、１０２は透明な高屈折率
（屈折率ｎ）の弾性体または不活性液体、１０３は高屈
折液体１０２を外周より樹脂フィルム等にて弾力的に封
止するための封止材、１０４は平面ガラス１０１に直角
に入射し、１０１′及び高屈折液体１０２を透過した光
の光路を示したものである。

【００１３】同図ａは平面ガラス１０１及び１０１′が
平行に保持されている状態であり、光路１０４は平面ガ
ラス１０１に直角に入射し、高屈折率液体１０２を通
り、平面ガラス１０１′より直角に射出する。

【００１４】同図ｂはボイス・コイル型駆動装置によ
り、平面ガラス１０１′を傾けた状態であり、光学的光
軸を変移させた状態にあたる。

【００１５】この状態は平面ガラス１０１、１０１′及
び高屈折率液体１０２とで光学的なプリズムを形成し、
したがって平面ガラス１０１に直角に入射した光は平面
ガラス１０１′より射出されるときに同図に示すように
光路１０４を変化させられる。

【００１６】同図ｂにおいて、可変頂角プリズム１００
の一方の平面ガラス１０１′を平面ガラス１０１対し角
度σだけ回動させたときの入射光束１０４′の通過状態
を更に説明してくと、同図に示すように、平面ガラス１
０１に直角に入射してきた光束１０４′は楔形プリズム
と同じ原理により、角度φ＝（ｎ−１）σだけ偏向され
て出射する。即ち、光軸１０４′は角度分だけ偏心（偏
向）される。

【００１７】この可変頂角プリズムを用いた場合の光軸
の補正方法を図９を用いて説明する。

【００１８】同図において１０１′−Ａ及び１０１′−
Ｂは先に説明した平面ガラス、１０４及び１０４′は光
路、１５０は撮像光学系、１６１は結像した光を光電変
換し電気信号として出力する撮像素子、１６２は撮像素
子１６１の電気信号を例えばＮＴＳＣ等のビデオ信号に
変換する信号処理回路、１３はビデオ信号を記録する記
録装置である。

【００１９】平面ガラス１０１′−Ａが同図に示すよう
に前記平行にある場合、光路１０４は直線的に結像面に
結ばれるが、１０１′−Ｂに示すように傾きを生じた場
合光路は１０４′のように変化し撮像装置の揺れなどに
よる被写体の移動を光学的に補正することが可能とな
る。

【００２０】次に図８に戻り、駆動アクチュエータ１１
０について説明すると、１１１はヨーク、１１２はマグ
ネット、１１３はコイル、１１４は駆動トルクを伝達す
るアームであり、コイル１１３に電流を流すことにより
可変頂角プリズム１００の頂角を可変し得るボイスコイ
ル型のアクチュエータが構成されている。

【００２１】更に可変頂角プリズムの傾きを検出するた
めに角変位エンコーダ１２０を設けており、１２１は可
変頂角プリズムの角変位検出用のスリットであり、可変
頂角プリズム１００の平面ガラス１０１′とともにアー
ム１１４を通じ回動してその位置を変移する。１２２は
スリット１２１の位置を検出する発光ダイオード、１２
３はＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅ
ｔｅｃｔｏｒ）であり、発光ダイオード１２２とともに
スリット１２１の変位を検出することにより、可変頂角
プリズム頂角の角変位を検出するエンコーダを構成して
いる。

【００２２】そして可変頂角プリズム１００によって入
射角度が変えられた光束は図９に示す撮影レンズ１５０
を通じ撮像素子１６１等の撮像面上に結像され信号処理
され記録装置１３にて記録される。

【００２３】なお、図８及び図９には説明の便宜上不図
示であるが、前記可変頂角プリズムの駆動方向と直角に
同様の機能をもつ駆動装置、エンコーダ及び制御装置が
存在し、光軸に対し上下左右の補正を可能にするもので
ある。

【００２４】次に可変頂角プリズムを駆動制御する制御
回路の基本的な構成及び動作について図１０のブロック
図を用いて説明する。

【００２５】同図において、１００は可変頂角プリズ
ム、１３１はアンプ、１３２はアクチュエータを駆動す
るドライバー、１１０は上述した可変頂角プリズム駆動
用のボイス・コイル型アクチュエータ、１２０は可変頂
角プリズムの頂角変位を検出するエンコーダ、１３４は
マイクロコンピュータＣＯＭから出力される振れ補正用
の制御信号１３３と角変位エンコーダ１２０の出力信号
とを逆極性で加算する加算器であり、マイクロコンピュ
ータＣＯＭから出力される振れ補正用の制御信号１３３
と角変位エンコーダ１２０の出力信号とが等しくなるよ
うに制御系が動作するので、結果として制御信号１３３
がエンコーダ１２０の出力と一致するように可変頂角プ
リズム１００が駆動されることにより、マイクロコンピ
ュータＣＯＭの指示された位置（頂角）に可変頂角プリ
ズムが制御されるものである。

【００２６】以上のように前記角速度検出手段の情報を
基にカメラの揺れを検出し、信号処理により揺れ補正信
号を求め、光学的揺れ補正手段により手振れを補正する
ものである。

【００２７】近年においてはビデオカメラの小型化を背
景に前記角速度センサを用いるかわりに、画像情報を基
にカメラの揺れを検出する画像ベクトル検出手段を用い
たビデオカメラが提案されている。画像ベクトル検出手
段はＩＣチップに納めることが可能であるため容易に小
型化が可能である。

【００２８】上記の従来技術に於いても角速度センサの
かわりに画像ベクトル検出手段を用いたビデオカメラの
構成が可能といえる。

【００２９】また他の提案として、前記角速度センサと
画像ベクトル検出手段を併用したシステムの検討も行わ
れている。

【００３０】実際のカメラの揺れとジャイロセンサの検
出信号との間に誤差があると、揺れの補正に誤差を生じ
てしまう。この補正誤差はレンズの倍率が大きくなる
（望遠になる）につれて撮像画上で拡大され、撮像画の
品位を損ねてしまう要因となる。この補正誤差を軽減す
る目的で画像ベクトル検出手段を用い補正誤差を検出し
補正信号とし前記光学補正手段にて補正誤差を軽減する
ものである。

【００３１】ここで言う撮像画の補正誤差とは撮像装置
の振れ量に対する補正系の補正残り、あるいは補正過多
であり、撮像装置の光学系の焦点距離が長くなり像の拡
大倍率が大きくなるにつれ、撮像面上での補正誤差量も
増加する。

【００３２】他方、ビデオカメラの分野でも撮影領域を
広げるために銀塩カメラ同様の交換レンズ方式のビデオ
カメラが提案されている。

【００３３】交換レンズシステムは高倍率のレンズやエ
クステンダー等の装置が着脱可能であるため、高倍率レ
ンズを組み合わせることが容易であり、前記の補正誤差
がカメラ・レンズ一体型のビデオカメラに比べ大きくな
ることがいえる。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記揺
れ補正システムに於いて幾つかの問題が生じている。

【００３５】まず初めに、画像ベクトル検出手段を用い
てカメラの揺れを検出する場合、一般に１フィールド
（あるいは１フレーム）以上前の画像と比較しその代表
点の移動量をもって画像の動き量、すなわちカメラの動
き量としているが、この画像ベクトルは算出されるまで
に少なくとも１フィールド分の時間遅れを伴う。これは
画像の蓄積時間及び読み出し時間、画像のマッチング時
間などによる影響である。

【００３６】この時間遅れは光学補正手段を介し一つの
フィードバックループを形成しているため、時間遅れ分
と制御周波数によっては系の不安定を生じ、最悪発振状
態に至ってしまう。

【００３７】また、交換レンズシステムの様に撮像素子
側に構成される動きベクトル検出手段とレンズ側に配置
される光学補正手段が電気的な通信手段を介して結合さ
れているとすれば、補正情報を何らかの定められた伝送
信号に変換し、伝送し、また補正信号に変換するという
行程をカメラユニット及びレンズユニットの内で行わな
ければならず先ほどのフィードバックループ内の制御の
遅れ要因を増す大きな原因ともなる。

【００３８】これらの発振状態を軽減するために、系の
発振マージンを導きだし、そのマージンに見合うローパ
スフィルタを系の中に挿入する等の対応も検討されては
いるものの、単に低次数のローパスフィルタを挿入する
ことにより対策を図ると、ローパスフィルタの位相特性
の影響を受け補正系の遅れが生じてしまう。また高次の
フィルタを用いた場合、構成が複雑になる、あるいはソ
フトウエアで実現するフィルタの場合、処理時間が長く
なる等の問題が生じてしまう。

【００３９】例えば、撮像方式がＮＴＳＣ等の映像フォ
ーマットを想定すると、抽出できるベクトル情報は１／
６０毎であり、すなわちこの時間間隔がサンプリングタ
イミングとなってしまうために、先に述べた高次のフィ
ルターリングを行ってしまうと、フィルターリング処理
による時間遅れの影響が顕著に現れてしまい制御系が成
り立たなくなってしまう。

【００４０】さらに、カメラユニットとレンズユニット
に分離できる交換レンズシステムを想定した場合にはカ
メラ−レンズユニット間の通信による時間遅れも無視で
きなくなる。

【００４１】また、複数の種類の揺れ検出センサを搭載
したシステムが提案されているが、前記従来例で示した
パンニング、チルティング制御をどのように確立するか
も課題である。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本願における請求項１に記載の発明によれば、連
続する複数の撮像画面より画像の動き情報を検出する動
き検出手段と、動き量による画像の動きを光学的に補正
する光学的揺れ補正手段と、前記動き検出手段より得ら
れた動き情報を、検出した動き量に応じてその出力信号
のレベルを制御して動き情報を出力する動き信号処理手
段と、前記動き信号処理手段より得られた動き情報にも
とづいて前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を演算す
る制御目標値生成手段と、を備えたことを特徴とする。

【００４３】また本願における請求項２に記載の発明に
よれば、請求項１に記載の発明において、前記動き信号
処理手段が、検出した動き量に応じて、その出力信号を
減衰する特性を有することを特徴とする。

【００４４】また本願における請求項３に記載の発明に
よれば、請求項１に記載の発明において、前記動き信号
処理手段を、検出した動き量の大きさに応じてその出力
信号を“０”とするように構成した撮像装置を特徴とす
る。

【００４５】また本願における請求項４に記載の発明に
よれば、請求項１に記載の発明において、前記動き信号
処理手段を、検出した動き量の履歴に応じてその出力を
そのまま、あるいは保持、あるいは“０”とするように
構成した撮像装置を特徴とする。

【００４６】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、請求項１乃至４に記載の発明において、前記制
御目標値生成手段を、前記動き信号処理手段より出力さ
れた動き情報に積分処理を施すことにより、前記制御目
標値を演算するように構成した撮像装置を特徴とする。

【００４７】また本願における請求項６に記載の発明に
よれば、請求項４に記載の発明において、前記履歴が、
前記動き量を表す動きベクトルの極性の持続時間または
連続回数に関する情報である撮像装置を特徴とする。

【００４８】また本願における請求項７に記載の発明に
よれば、カメラユニットとカメラユニットに着脱可能な
レンズユニットとからなり、前記レンズユニットには、
振れ量による画像の動きを光学的に補正する前記光学的
揺れ補正手段を備え、前記カメラユニットには、連続す
る複数の撮像画面より画像の動き情報を検出する動き検
出手段と、前記動き検出手段より得られた動き情報を、
検出した動き量に応じてその出力信号のレベルを制御し
て動き情報を出力する動き信号処理手段とを備え、前記
カメラユニットあるいはレンズユニット側に設けられ、
前記動き信号処理手段より得られた動き情報にもとづい
て、前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を演算する制
御目標値生成手段とを備え、前記カメラユニット及びレ
ンズユニット間には動き信号処理手段により得られた動
き情報あるいは前記制御目標値生成手段より出力された
制御目標値を所定のタイミングで通信する通信手段を備
えた交換レンズ式撮像装置を特徴とする。

【００４９】また本願における請求項８に記載の発明に
よれば、カメラユニットとカメラユニットに着脱可能な
レンズユニットとからなり、前記レンズユニットには、
振れ量を検出する第１の動き検出手段と、画像の動きを
光学的に補正する前記光学的揺れ補正手段と、前記第１
の動き検出手段より得られた動き情報にもとづいて前記
光学的揺れ補正手段の制御目標値を出力する第１の制御
目標値生成手段とを備え、前記カメラユニットには、連
続する複数の撮像画面より画像に動き量を検出する第２
の動き検出手段と、前記第２の動き検出手段より得られ
た動き情報に対して、その動き量に応じてその出力信号
のレベルを制御して動き情報を出力する動き信号処理手
段と、前記動き信号処理手段より得られた動き情報にも
とづいて前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を演算す
る第２の制御目標値生成手段とを備え、前記カメラユニ
ット及びレンズユニット間には前記動き信号処理手段に
より得られた動き情報あるいは前記制御目標値生成手段
より出力された前記制御目標値を所定のタイミングで通
信する通信手段と、前記第１の動き検出手段より得られ
た前記第１の制御目標値と、前記第２の動き検出手段に
より得られた前記第２の制御目標値とを所定の演算によ
り処理して１つの制御目標値とする演算手段とを備えた
交換レンズ式撮像装置を特徴とする。

【００５０】また本願における請求項９に記載の発明に
よれば、請求項７または８において、前記レンズユニッ
トにパン・チルト判定回路を含み、判定されたパン・チ
ルト判定信号を前記カメラユニットに転送する手段を備
えた撮像装置を特徴とする。

【００５１】また本願における請求項１０に記載の発明
によれば、請求項１乃至６において、前記光学的揺れ補
正手段が、撮像光学系に直角に配置された頂角の傾きが
可変のプリズムである撮像装置を特徴とする。

【００５２】また本願における請求項１１に記載の発明
によれば、請求項１乃至６において、前記光学的揺れ補
正手段が、撮像光学系の光軸に対して直角方向に移動可
能な一群のレンズを備えたものである撮像装置を特徴と
する。

【００５３】また本願における請求項１２に記載の発明
によれば、請求項７乃至９において、前記光学的揺れ補
正手段が、撮像光学系に直角に配置された頂角の傾きが
可変のプリズムである撮像装置を特徴とする。

【００５４】また本願における請求項１３に記載の発明
によれば、請求項７乃至９において、前記光学的揺れ補
正手段が、撮像光学系の光軸に対して直角方向に移動可
能な一群のレンズを備えた撮像装置であることを特徴と
する。

【００５５】また本願における請求項１４に記載の発明
によれば、請求項７乃至９において、前記交換レンズ式
撮像装置に用いられるレンズユニットを特徴とする。

【００５６】また本願における請求項１５に記載の発明
によれば、請求項７乃至９において、前記交換レンズ式
撮像装置に用いられるカメラユニットを特徴とする。

【００５７】

【発明の実施の形態】（第一の実施形態）以下本発明に
おける撮像装置を各図を参照しながらその実施形態につ
いて詳述する。

【００５８】図１は本発明における撮像装置のぶれ補正
システムの基本構成を示すブロック図である。

【００５９】同図において、上述の図６に示す先行例と
同一構成部分については同一の符号を付し、詳細な説明
は省略する。

【００６０】同図において、ＣＣＤ等の撮像素子１６１
より得られる映像信号出力から、画像の動きベクトル抽
出手段２０１により撮像面上の動きベクトル量を検出
し、動き信号処理手段２０２により所定の周波数成分の
動き成分のみを抽出し、制御手段としてのコンピュータ
ＣＯＭにより補正目標すなわち制御目標値１３３′を算
出し、前記可変頂角プリズム１００を駆動すべく加算器
１３４に供給する。

【００６１】一方、加算器１３４には、可変頂角プリズ
ム１００の頂角変位がエンコーダ１２０によって検出さ
れて加算されており、制御目標値１３３′との差分がア
ンプ１３１で増幅されてドライバー１３２へと供給され
てアクチュエータ１１０が駆動され、可変頂角プリズム
１００の頂角が変位される。このフィードバックループ
によって制御目標値１３３′とエンコーダ１３４の出力
が等しくなるように可変頂角プリズム１００が駆動制御
される。

【００６２】ここで動きベクトル抽出手段２０１につい
て詳しく説明する。

【００６３】現在、画像の符号化装置や画像振れ検出装
置に必要な動きベクトル検出法として、相関法やブロッ
クマッチング法などがある。

【００６４】マッチング演算自体については、尾上守男
氏等により、情報処理Ｖοｌ．１７Ｎｏ．７ｐ６３４〜
６４０Ｊｕｌｙ１９７６等で詳しく論じられている。ブ
ロックマッチング法は入力画像信号を複数の適当な大き
さのブロック（たとえば８×８画素等）に分割し、ブロ
ック単位に前のフィールド（またはフレーム）の一定範
囲の画素との差を計算し、この差の絶対値の和が最小と
なる前のフィールド（またはフレーム）のブロックを研
削する。当該ブロックの相対的なずれがそのブロックの
動きベクトルを示している。

【００６５】ブロックマッチング法を用いた場合の検出
法の一例を図２を用いて説明する。同図は前記動きベク
トル抽出手段２０１のプロセスを説明する概略図でもあ
る。

【００６６】同図において、動きベクトルの検出対象と
なる画像信号がフィールド（またはフレーム）単位の記
憶手段２１０及び空間周波数フィルタ２１２にそれぞれ
与えられる。記憶手段２１０は画像信号を一時的に記憶
するメモリから構成されている。フィルタ１２は画像信
号から動きベクトル検出に有用な空間周波数成分を抽出
するもので、画像信号の高域空間周波数成分等を除去す
る目的をもつものである。

【００６７】フィルタ２１２を通過した画像信号は２値
化手段２１３により画像信号を所定のレベルを境に２値
化する。２値化された画像信号は相関演算手段２１４及
び１フィールド期間遅延手段としての記憶手段２１６に
与えられる。相関演算手段２１４には更にメモリ２１６
より前のフィールドの画像信号が供給されている。相関
演算手段２１４はブロックマッチング法に従いブロック
単位に現フィールドと前フィールドの相関演算を行い、
その結果を次段の動きベクトル検出手段２１８に与え
る。動きベクトル検出手段２１８は相関値よりブロック
単位の動きベクトルを検出する。具体的には相関値が最
小となる前フィールドのブロックを探索しその相対的な
ずれを動きベクトルとしている。

【００６８】ブロック単位の動きベクトルは動きベクト
ル決定手段２２４に加えられる。動きベクトル決定手段
２２４はブロック単位の動きベクトルより全体の動きベ
クトルを決定する。例えば、ブロック単位の動きベクト
ルの中央値または平均値を全体の動きベクトルとしてい
るものである。

【００６９】以上の手法により画素単位での垂直方向及
び水平方向それぞれの移動量（＝動きベクトル）を求め
ることができる。

【００７０】この動きベクトルは連続した撮像画の単位
時間当たりの移動量を示すものであり、連続した撮像画
の移動量に比例した値が得られる。

【００７１】更に図１にもどり、抽出されるベクトルに
ついて考えると、本構成においては画像補正手段である
可変頂角プリズム１００を通過した撮像画より動きベク
トルを抽出しており、求められたベクトルは「撮像画の
単位時間当たりの補正残り量」となる。

【００７２】したがって、上記「撮像画の単位時間当た
りの補正残り量」より画像補正手段である可変頂角プリ
ズム１００の補正目標値である変位量を求めるために
は、積分処理を複数回行うことにより導き出せる。

【００７３】しかし、先の「発明が解決しようとしてい
る課題」で述べたとおり、撮像画より動き量を抽出し光
学的な補正を行う本発明のような帰還制御系には、撮像
素子１６１の蓄積時間やベクトル抽出手段２０１の処理
時間が無視できなくなり、ＮＴＳＣ等のテレビジョン方
式に準拠したフォーマット（秒間６０フィールドの動
画）で手ブレ周波数の補正を行おうとすると帰還ループ
系の発振マージンが十分確保できずに補正光学系の発振
状態に陥ってしまうこともあり得る。

【００７４】この問題を解決するために動き信号処理手
段２０２により上記発振につながる周波数帯域を減衰さ
せ発振マージンを稼いでいる。

【００７５】例えば図３に示すような波形３１０、３２
０について考えてみる。

【００７６】同図は撮像系に同一振幅で異なった周波数
（３１０＞３２０）の揺れを加えた映像を入力したこと
を想定して作図されている。この波形３１０、及び３２
０は撮像系に加えた正弦波であり、それらから抽出した
単位時間当たりのベクトルを例えば３１１、３２１で示
す矢印で表現している。この図において時間軸を等間隔
に分割している目盛り３０２の間隔が単位時間を示して
おり、例えばＮＴＳＣの規格に準拠したタイミングで処
理が行われるとすると単位時間は１／６０秒となる。

【００７７】同図よりわかるように波形３１０と波形３
２０では例えば３１１、３２１の矢印で示される単位時
間当たりのベクトル量が異なり、サンプリングのタイミ
ングにもよるが、おおむね、 波形３１０のベクトル量 ＞ 波形３２０のベクトル量 という関係が成り立つ。

【００７８】例えば起点３０１で示される時点より最初
のサンプリングポイントまでの１単位時間のベクトル量
の差について考えてみると、高い周波数波形３１０より
得られるベクトル量３１１は低い周波数波形３２０より
得られるベクトル量３２１に比較し、同図３１２と３２
２でも示されるようにベクトル量３１１を含む波形３１
０の方が大きいということがいえる。

【００７９】このことから、撮像画の揺れが同一振幅で
あるならば、おおむね周波数の高い信号の方が単位時間
当たりの変化量（＝動きベクトル量）が大きく、反対に
周波数の低い信号の方が単位時間当たりの変化量が小さ
いということがいえる。

【００８０】この特性を利用して、図４ａあるいは図４
ｂに示すような入出力特性をもつ演算器を、前記の撮像
画より動き量を抽出し光学的な補正を行う本発明のよう
な帰還制御系に挿入することにより、高い周波数の除去
を行い発振マージンを稼ぐことが可能となる。

【００８１】具体的には同図ａで示される入出力特性を
もつ演算器の場合、入力信号（単位時間当たりのベクト
ル量）を所定値４１１の入力レベルまでは何の演算もせ
ずに出力し４１２の入出力特性とし、所定値４１１を越
える入力においては４１３で示すように例えば出力が
“０”を維持するという特性を備える。

【００８２】したがって、前記の所定値４１１の入力信
号レベルのポイントを適当に調製することにより、前記
図３で示した正弦波３１０より検出した３１１を代表と
するベクトル量の所定の値以上を“０”とすることが可
能となり実質的に時間遅れを生じさせずに所定以上の周
波数について減衰させることができる。

【００８３】また、同図ｂで示される入出力特性をもつ
演算器の場合、入力信号（単位時間当たりのベクトル
量）を所定値４０１の入力レベルまでは何の演算もせず
に出力し４０２の入出力特性とし、所定値４０１を越え
る入力においては４０３で示すように例えば傾きを負に
変えて出力し出力が“０”となった時点より更に入力信
号が増加しても４０４で示すように“０”を維持すると
いう特性を備える。

【００８４】これは、同図ａに示される演算器の入力レ
ベルの増減に伴う連続性を考慮した特性であり、本特性
においても前記同様に所定の入力信号の減衰が可能であ
る。

【００８５】また、本実施例においては図４ａ及び、図
４ｂに示される２つのタイプの演算器のみ示したが、基
本的な考え方は入力レベルが所定の値以上に達した場合
にのみ、出力の増加を制限し、あるいは“０”とする事
であり、他の特性でも上記条件に当てはまれば同様の効
果を得ることが可能である。

【００８６】さらに、以下に説明する第２の演算器は図
３に矢印で示したベクトルで表されるように、高い周波
数波形３１０はベクトルの正負（増加、減少）の繰り返
しの回数が、低い周波数波形３２０のそれに比べて大き
いことに着目し、図５に示したフローにより、前記同様
に高い周波数成分を除去するものである。

【００８７】同図において、入出力の流れを追っていく
と、 ＃５０１ このフローの始まりを示す。 ＃５０２ 抽出されたベクトル量を入力として取り込
む。 ＃５０３ 入力されたベクトル量の符号を確認する。正
ならば＃５０４へ、負ならば＃５０８へ。 ＃５０４ 入力されたベクトル量が負の時カウントする
カウンタをクリアする。 ＃５０５ 入力されたベクトル量が正の時カウントする
カウンタをインクリメントする。 ＃５０６ 前記正のベクトル量をカウントしたカウンタ
が所定値以上ならば＃５０７へ、所定値に満たない場合
は＃５０２へ。 ＃５０７ 入力された値を出力し、＃５０２へ。 ＃５０８ 入力されたベクトル量が正の時カウントする
カウンタをクリアする。 ＃５０９ 入力されたベクトル量が負の時カウントする
カウンタをインクリメントする。 ＃５１０ 前記正のベクトル量をカウントしたカウンタ
が所定値以上ならば＃５１１へ、所定値に満たない場合
は＃５０２へ。 ＃５１１ 入力された値を出力し、＃５０２へ。

【００８８】以上のように同一符号方向に複数回連続で
繰り返しベクトル量が検出された場合のみ、そのベクト
ル量を有効とすることにより、所定以下の周波数成分が
含まれたベクトル量のみ抽出することが可能となる。

【００８９】＃及び＃５１０におけるカウンタの比較値
はサンプリング周波数及び通過させたい周波数成分によ
り適当に設定すればよい。

【００９０】また、本実施例においては所定回数にカウ
ンタ値が満たない場合は値の出力を行わないとしている
が、回数の条件により出力する値を徐々に減衰させるこ
とも可能である。さらに符号が変化した場合、本実施例
では反対の符号のカウンタをすぐにクリアしてしまう
が、サンプリング周波数と通過させたい周波数成分を設
定しうる値によっては複数回続いた時点で行うことも有
効である。

【００９１】以上の２つの演算器を含む動き信号処理手
段２０２により動きベクトル抽出手段２０１より検出さ
れたベクトルを加工し、前記従来例で述べたマイコンＣ
ＯＭに相当する演算を行い光学補正系１００を駆動する
ものである。ただし、本実施例におけるＣＯＭ′は先に
述べたように積分処理を複数回行う以外は図６のＣＯＭ
と同等の処理を行う物であり、場合によってはＡ／Ｄ変
換器は必要がない。

【００９２】なお、本実施例では前記第２の演算器を第
１の演算器の直後としているが、不図示の２段目の積分
器の直前までならばどの位置にレイアウトしても問題は
ない。

【００９３】（第２の実施形態）図１１に本発明を交換
レンズタイプのビデオカメラに用い、さらに、動きベク
トルの検出を角速度センサと併用をした時の実施形態を
示す。

【００９４】同図において、上述の図１に示す第１の実
施例と同一構成部分については同一の符号を付し、詳細
な説明は省略する。

【００９５】同図において、特に前記第１の実施形態と
異なるのは、破線で示す領域でカメラユニット（ＣＵ）
及びレンズユニット（ＬＵ）に分離できる構造を取って
いることにある。

【００９６】具体的には現在有る一眼レフカメラやビデ
オカメラ等で用いられているバヨネットマウントと称さ
れる結合方式などである。

【００９７】１８１、１８２はそれぞれＣＵ、ＬＵにあ
る電気的な接点を示し、バヨネットマウントで両ユニッ
トが結合されると電気的に結線される構造となってい
る。

【００９８】また、前記第１の実施形態と異なる部分
は、本発明である画像ベクトル検出手段２０１より得ら
れたベクトルを動き信号処理手段２０２により周波数除
去をおこない、さらに従来より手ブレ補正に用いられて
いる角速度センサ１のより得られる揺れ信号と加算する
ことにある。

【００９９】同図を順を追って説明していくと、撮像光
学系を含むＬＵより得られた光はＣＵに設けられたＤＤ
Ｃ等の撮像素子１６１に結像されて映像信号に変換さ
れ、カメラ信号処理回路１６４を経て記録装置１６５に
入力され記録される。また、同時にカメラ信号処理回路
１６４より得られた輝度信号は動きベクトル検出手段２
０１に供給され、動きベクトルが抽出され、さらに動き
信号処理手段２０２により帰還信号周波数のより分けが
行われる。

【０１００】更に、前記第１の実施形態ではＣＯＭ′内
にあったＨＰＦ２１０及び積分回路２２０により光学補
正系の制御目標値に変換され、ＣＵ通信手段１９１を経
てＬＵ通信手段に伝送される。

【０１０１】ここで積分回路２２０について補足してお
くと、先に述べたように動きベクトル検出手段２０１よ
り得られたベクトル信号は単位時間当たりの補正残り量
であるため、光学補正量に変換するためには複数回の積
分処理を行う必要があり、本積分回路２２０もそのよう
な処理をするものである。

【０１０２】次にＬＵ通信手段を経て、ＬＵに伝送され
た制御目標値は加算器１３４にて、前記従来例で得られ
た振れ補正用の制御信号１３３と加算器１３９で加算さ
れ、最終的な振れ補正制御信号１３８として前記同様の
駆動回路に加えられ光軸の補正が行われる。

【０１０３】ただし、本第２の実施形態では補正光学系
にレンズシフト光学補正系を用いているが、前記第１の
実施例と構成自体に大きな差はなくいずれの補正系でも
実施することが可能である。

【０１０４】ここで、ＣＯＭ″は図６で示した従来例と
パン・チルトの判定信号が一部異なり、最終的な振れ補
正制御信号１３８を再度Ａ／Ｄ変換しＣＯＭ″内に取り
込みパン・チルト判定回路７に入力され、パンニング及
びチルティングの制御に用いている。

【０１０５】このパン・チルト判定回路７より得られた
パン・チルト制御信号は先に述べたＬＵ通信手段１９２
及び、ＣＵ通信手段１９１を経てＣＵに設けられたＨＰ
Ｆ２１０及び積分器２２０の時定数を前記従来例ＣＯＭ
内のＨＰＦ５及び積分器６の動作と同様に可変しＬＵ
と、ＣＵのパンニングの同期を行う物である。

【０１０６】次に上記の信号の伝送について簡単に説明
しておくと、伝送される信号はＣＵ通信手段１９１およ
びＬＵ通信手段１９２を通じ例えばビデオ信号の垂直同
期信号に同期した所定のタイミングで互いデータの転送
が行われる。

【０１０７】この通信手段についてはシリアル通信など
の電気的なデータ伝達手段を備える構成のもので有れば
よい。

【０１０８】このような構成はＣＵ、ＬＵ各々にワンチ
ップマイクロコンピュータを利用したものが一般的であ
り、情報伝達項目の一つとして振れ補正情報を伝達する
ものである。

【０１０９】図１２にデータ転送の動作を説明するフロ
ーチャートを示す。

【０１１０】本フローは特にＣＵよりＬＵに動きベクト
ル情報を振れ補正の補助情報として転送することのみを
主眼において説明するが、実際には他にオートフォーカ
ス（ＡＦ）情報やオートエックスポージャＡＥ情報等を
同時に転送することも可能である。

【０１１１】まずカメラユニット（ＣＵ）の処理とし
て、 ＃２１ このフローの始まりであり、所定のタイミング
で繰り返し開始される。 ＃２２ 動きベクトル情報の抽出演算が終了したことを
確認する。動きベクトル情報の抽出演算が終了したらな
らば＃２３へ。 ＃２３ ＬＵとの通信データをセットする。 ＃２４ カメラの垂直同期信号が発生したのを確認す
る。同期信号が発生したならば＃２５へ。 ＃２５ Ｖ同期を確認したならばデータの通信を開始す
る。 ＃２６ 処理の終了。

【０１１２】次にレンズユニット（ＬＵ）の処理とし
て、 ＃３１ このフローの始まりであり、所定のタイミング
で繰り返し開始される。 ＃３２ ＣＵより通信開始の信号が発生したのを確認す
る。通信開始の信号が発生したならば＃３３へ。 ＃３３ ＣＵとのデータ通信を開始する。 ＃３４ ＣＵより通信されたデータを加算器１５４に入
力加算する。 ＃３５ 処理の終了。

【０１１３】以上のようなフローによりＣＵよりＬＵへ
のデータ転送を行うものである。

【０１１４】尚、本実施形態において不図示ではある
が、本実施形態においても、補正軸および光軸にそれぞ
れ直交する方向に同様の機能を配し、全体として光軸に
対し上下左右の補正を可能にするものである。

【０１１５】なお、本実施例においては角速度検出手段
であるジャイロセンサ１の角速度検出軸と画像ベクトル
検出軸との関係は必ず直交となる方向に配置されている
ものとし、加算器１３４による加算についても前記各々
の検出方向のみの加算を行うものである。

【０１１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における撮像
装置によれば、画像より得られる補正残り情報のうち所
定周波数帯域以下のみを含む情報を基に光学的な揺れ補
正手段にフィードバックすることにより、検出した補正
残り情報の位相特性に影響を与えることなく、時間遅れ
による発振などの問題を解消し、安定した手ブレ補正が
可能となる。

【０１１７】したがって、カメラユニットとレンズユニ
ットに分離できる交換レンズシステムに応用した場合に
ついても、カメラ−レンズユニット間の通信による時間
遅れによる帰還制御の不安定要因も解決できる。

【０１１８】さらに角速度センサとの併用をすることに
より、前記補正残り情報に含まれる周波数成分が、ジャ
イロの角速度検出信号によりジャイロの検出可能周波数
帯域内で補正されている場合は、検出周波数帯域以下の
成分のみとなり、より良好な手ブレの補正が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一の実施例における振れ補正装置の実
施例を示すブロック図である。

【図２】本発明第一の実施例における動きベクトル検出
手段を説明するブロック図である。

【図３】本発明の実施例における動き信号処理手段を説
明するためのグラフ。

【図４】本発明の実施例における動き信号処理手段内の
演算器を説明するためのグラフ。

【図５】本発明の実施例における動き信号処理手段内の
第二の演算器を説明するためのフローチャート。

【図６】本発明以前における振れ補正装置の実施例を示
すブロック図である。

【図７】振れ補正装置のパンニング制御を説明するため
のフローチャート。

【図８】可変頂角プリズムの構成及び動作を説明するた
めの図である。

【図９】可変頂角プリズムの構成及び動作を説明するた
めの図である。

【図１０】可変頂角プリズムの構成及び動作を説明する
ための図である。

【図１１】本発明の第二の実施例における振れ補正装置
の実施例を示すブロック図である。

【図１２】ＣＵ、ＬＵ間の通信を説明するためのフロー
チャート。

【符号の説明】

１００ 可変頂角プリズム（光学的揺れ補正手段） ２０１ 動きベクトル抽出手段 ２０２ 動き信号処理手段 ＣＯＭ′ 制御目標値生成手段 ＣＵ カメラユニット ＬＵ レンズユニット １９１ レンズ側通信手段 １９２ カメラ側通信手段 ３００ 光学的揺れ補正手段 ＣＯＭ″ 制御目標値生成手段

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続する複数の撮像画面より画像の動き
   情報を検出する動き検出手段と、 動き量による画像の動きを光学的に補正する光学的揺れ
   補正手段と、 前記動き検出手段より得られた動き情報を、検出した動
   き量に応じてその出力信号のレベルを制御して動き情報
   を出力する動き信号処理手段と、 前記動き信号処理手段より得られた動き情報にもとづい
   て前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を演算する制御
   目標値生成手段と、を備えたことを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記動き信号処理手段は、検出した動き量に応じて、そ
   の出力信号を減衰する特性を有することを特徴とする撮
   像装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記動き信号処理手段は、検出した動き量の大きさに応
   じてその出力信号を“０”とするように構成されている
   ことを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 前記動き信号処理手段は、検出した動き量の履歴に応じ
   てその出力をそのまま、あるいは保持、あるいは“０”
   とするように構成されていることを特徴とする撮像装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４において、 前記制御目標値生成手段は、前記動き信号処理手段より
   出力された動き情報に積分処理を施すことにより、前記
   制御目標値を演算するように構成されていることを特徴
   とする撮像装置。
6. 【請求項６】 請求項４において、 前記履歴は、前記動き量を表す動きベクトルの極性の持
   続時間または連続回数に関する情報であることを特徴と
   する撮像装置。
7. 【請求項７】 カメラユニットとカメラユニットに着脱
   可能なレンズユニットとからなり、 前記レンズユニットには、振れ量による画像の動きを光
   学的に補正する前記光学的揺れ補正手段を備え、 前記カメラユニットには、連続する複数の撮像画面より
   画像の動き情報を検出する動き検出手段と、前記動き検
   出手段より得られた動き情報を、検出した動き量に応じ
   てその出力信号のレベルを制御して動き情報を出力する
   動き信号処理手段とを備え、 前記カメラユニットあるいはレンズユニット側に設けら
   れ、前記動き信号処理手段より得られた動き情報にもと
   づいて、前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を演算す
   る制御目標値生成手段と、 前記カメラユニット及びレンズユニット間に設けられ、
   前記動き信号処理手段により得られた動き情報あるいは
   前記制御目標値生成手段より出力された制御目標値を所
   定のタイミングで通信する通信手段と、備えたことを特
   徴とする交換レンズ式撮像装置。
8. 【請求項８】 カメラユニットとカメラユニットに着脱
   可能なレンズユニットとからなり、 前記レンズユニットには、振れ量を検出する第１の動き
   検出手段と、画像の動きを光学的に補正する前記光学的
   揺れ補正手段と、前記第１の動き検出手段より得られた
   動き情報にもとづいて前記光学的揺れ補正手段の制御目
   標値を出力する第１の制御目標値生成手段とを備え、 前記カメラユニットには、連続する複数の撮像画面より
   画像に動き量を検出する第２の動き検出手段と、前記第
   ２の動き検出手段より得られた動き情報に対して、その
   動き量に応じてその出力信号のレベルを制御して動き情
   報を出力する動き信号処理手段と、前記動き信号処理手
   段より得られた動き情報にもとづいて前記光学的揺れ補
   正手段の制御目標値を演算する第２の制御目標値生成手
   段とを備え、 前記カメラユニット及びレンズユニット間には前記動き
   信号処理手段により得られた動き情報あるいは前記制御
   目標値生成手段より出力された前記制御目標値を所定の
   タイミングで通信する通信手段と、前記第１の動き検出
   手段より得られた前記第１の制御目標値と、前記第２の
   動き検出手段により得られた前記第２の制御目標値とを
   所定の演算により処理して１つの制御目標値とする演算
   手段と、を備えたことを特徴とする交換レンズ式撮像装
   置。
9. 【請求項９】 請求項７または８において、 前記レンズユニットにパン・チルト判定回路を含み、判
   定されたパン・チルト判定信号を前記カメラユニットに
   転送する手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至６において、 前記光学的揺れ補正手段が、撮像光学系に直角に配置さ
    れた頂角の傾きが可変のプリズムであることを特徴とす
    る撮像装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至６において、 前記光学的揺れ補正手段が、撮像光学系の光軸に対して
    直角方向に移動可能な一群のレンズであることを特徴と
    する撮像装置。
12. 【請求項１２】 請求項７乃至９において、 前記光学的揺れ補正手段が、撮像光学系に直角に配置さ
    れた頂角の傾きが可変のプリズムであることを特徴とす
    る撮像装置。
13. 【請求項１３】 請求項７乃至９において、 前記光学的揺れ補正手段が、撮像光学系の光軸に対して
    直角方向に移動可能な一群のレンズを備えた撮像装置。
14. 【請求項１４】 請求項７乃至９において、 前記交換レンズ式撮像装置に用いられるレンズユニッ
    ト。
15. 【請求項１５】 請求項７乃至９において、 前記交換レンズ式撮像装置に用いられるカメラユニッ
    ト。