JPH1127573A - 画像動き補正装置 - Google Patents
画像動き補正装置Info
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- JPH1127573A JPH1127573A JP9176806A JP17680697A JPH1127573A JP H1127573 A JPH1127573 A JP H1127573A JP 9176806 A JP9176806 A JP 9176806A JP 17680697 A JP17680697 A JP 17680697A JP H1127573 A JPH1127573 A JP H1127573A
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Abstract
るまでの期間、動き補正性能を制限し、誤動作を回避す
る。 【構成】 光学的振れ補正手段1とカメラの振れを検出
する角速度センサ10と補正制御信号を出力する制御信
号発生手段14とを備え、電源ON直後は、HPFのカ
ットオフ周波数を高く設定したり、積分手段のゲインを
低く設定したり、あるいは制御系全体のゲインを低く設
定したり、さらには補正範囲を狭く設定したりするなど
して、補正性能を制限し、センサ10出力のドリフトに
よる誤動作を回避する。
Description
補正等に用いる画像動き補正装置に係り、特にはその性
能改善の技術に関するものである。
オム−ビ−と称す)の小型化、軽量化、光学ズ−ムの高
倍率化が進み、その使い勝手が格段に向上した結果、一
般消費者にとってビデオム−ビ−はごく普通の家電製品
の一つとなっている。
ズ−ムの高倍率化、および撮影に習熟していない消費者
へのビデオム−ビ−の普及は、撮影時の手振れによる画
面の不安定化という問題も発生させている。この問題を
解決するため、現在では、画像動き補正装置を搭載した
ビデオム−ビ−が開発され、商品化されている。
ば、次の(1)〜(3)の各技術が提案されいている。
えた撮像ユニットをジンバル機構によって支持し、これ
を角速度センサから得られる撮像装置自体の動き情報に
基づき駆動制御することで画像の動きを補正する方式が
ある(たとえば、”ビデオカメラの画振れ防止技術の開
発”テレビジョン学会技術報告Vol.11,No.28,pp19〜24
(1987)参照)。
においてジンバル機構によって回動自在に支持し、角速
度センサから得られる撮像装置のピッチング、ヨ−イン
グ2方向の動き情報に基づき、コイルとマグネットによ
り構成されたアクチエ−タによって撮像ユニットの姿勢
制御を行うことで、撮影画像を安定化させるものであ
る。
ムを設け、これを同じく角速度センサからの情報により
駆動制御することで画像の動きを補正する方式がある
(たとえば、”光学式手振れ補正システム”テレビジョ
ン学会技術報告Vol.17,No.5,pp15〜20(1993)参照)。
ルムで作られた蛇腹のようなもので接続し、中を高屈折
率の液体で満たした可変頂角プリズムを固体撮像素子の
前段に設け、角速度センサから得られるピッチング、ヨ
−イング2方向の撮像装置の動きの情報に基づき、この
可変頂角プリズムの2枚のガラス板を水平・垂直方向に
各々傾けることにより、入射光の光軸を曲げ、撮影画像
の動きを安定化させるものである。
一部分のみを出力画像として読み出すための枠を設け、
固体撮像素子の駆動タイミングを変えることにより、こ
の枠を移動させて画像の動きを補正する方式がある。
体撮像素子よりも画素数の多い固体撮像素子を用い、角
速度センサから得られるピッチング、ヨ−イング2方向
の撮像装置の動きの情報を撮影レンズの焦点距離に基づ
いて固体撮像素子上の画像の移動量に換算し、この換算
結果によって固体撮像素子の駆動タイミングを制御し、
撮影画像の動きに応じて固体撮像素子からの画像の読み
出し位置(枠)を変更することで、撮影画像の動きを安定
化させるものである。
(3)の各画像動き補正装置では、次の問題がある。
部センサを用いた場合、特にその通電開始時や電源リセ
ット時に角速度センサの出力が安定するまでに、ある程
度の時間がかかり(具体的には、ドリフトのようなゆっ
くりとした出力の変動が生じる場合が多い)、そのた
め、通電開始時や電源リセット時直後は、正確な動きの
検出が困難である。このため、適切な動き補正動作を実
行できず、却って不正確な動きの情報から誤動作を行い
撮影画像を見苦しくしてしまうおそれがある。
上記動き補正の誤動作による影響は撮影画面により大き
く反映されるため、焦点距離の長い撮像光学系をもつ撮
像装置ほど、角速度センサの出力の不安定さの問題が大
きいといえる。
置は、撮像装置自体の動きを検出する動き検出手段と、
撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動き
を補正する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に
基づき前記動き補正手段を制御するための制御信号を発
生する制御信号発生手段とを有する。
くは電源リセット直後からの所定期間内とその他の動作
期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更す
ることで動き補正性能を制限し、上記誤動作により撮影
画像を見苦しくしてしまうことがない。
装置自体の動きを検出する動き検出手段と、複数のレン
ズ群から構成され焦点距離が可変な撮像光学系と、前記
撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動き
を補正する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に
基づき前記動き補正手段を制御するための信号を発生す
る制御信号発生手段とを有する。
くは電源リセット直後からの所定期間内とその他の動作
期間内とで、前記制御信号発生手段の応答特性を、前記
焦点距離検出手段により検出した前記撮像光学系の焦点
距離に応じて変更することで、特に撮像光学系の焦点距
離が長い場合には、更に動き補正性能を制限し、上記誤
動作により撮影画像を見苦しくすることがない。
自体の動きの角速度を検出する角速度検出手段と、撮像
装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補
正する動き補正手段と、前記角速度検出手段の出力に基
づき前記動き補正手段を制御するための制御信号を発生
する制御信号発生手段と、を有し、前記角速度検出手段
への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直
後の所定期間内と、その他の期間内とで、前記制御信号
発生手段の応答特性を変更するとしたものである。
直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間
内は正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動
作を低減するという作用を有する。
に記載の発明において、制御信号発生手段は、角速度検
出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過
フィルタを有し、前記角速度検出手段への通電開始直後
の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間内で
は前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を、その他
の期間内での前記高域通過フィルタのカットオフ周波数
に比べ高く設定することで前記制御信号発生手段の応答
特性を変更するとしたものである。
開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定
期間内は、前記動き補正手段による動き補正性能を制限
し、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動
作を低減するという作用を有する。
に記載の発明において、制御信号発生手段は、角速度検
出手段の出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手
段を有し、前記積分手段は、その伝達関数が、1/(1
ーK・Z-1)で表され(但し、0<K<1)、前記角速度
検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リ
セット直後の所定期間内でのKの値を、その他の期間内
のKの値に比べ小さく設定することで、前記制御信号発
生手段の応答特性を変更するとしたものである。
開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定
期間内は、前記動き補正手段による動き補正性能を制限
し、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動
作を低減するという作用を有する。
に記載の発明において、制御信号発生手段は、その内部
で発生する動き補正手段を制御するための制御信号のゲ
インを調整するゲイン調整手段を有し、前記角速度検出
手段への通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセッ
ト直後の所定期間内での前記制御信号のゲインを、その
他の期間内での前記制御信号のゲインに比べ小さく設定
することで前記制御信号発生手段の応答特性を変更する
としたものである。
開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定
期間内は、前記動き補正手段による動き補正性能を制限
し、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動
作を低減するという作用を有する。
に記載の発明において、制御信号発生手段は、その内部
で発生する動き補正手段を制御するための制御信号の信
号幅を制限するクリップ手段を有し、角速度検出手段へ
の通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後
の所定期間内での前記信号幅を、その他の期間内での前
記信号幅に比べ小さく制限することで前記制御信号発生
手段の応答特性を変更するとしたものである。
開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定
期間内は、前記動き補正手段による動き補正性能を制限
し、正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動
作を低減するという作用を有する。
きの角速度を検出する角速度検出手段と、複数のレンズ
群から構成され焦点距離が可変な撮像光学系と、前記撮
像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮
像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動きを
補正する動き補正手段と、前記角速度検出手段の出力に
基づき前記動き補正手段を制御するための信号を発生す
る制御信号発生手段と、を有し、前記角速度検出手段へ
の通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後
の所定期間内と、その他の期間内とで、前記制御信号発
生手段の応答特性を、前記焦点距離検出手段により検出
した前記撮像光学系の焦点距離に応じて変更するとした
ものである。
直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定期間
内は正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動
作を低減するという作用を有する。
を用いて説明する。
態1における画像動き補正装置のブロック図を示すもの
である。
像装置の揺れにより生じる画像の動きを光学的に補正す
るための手段であって、ここでは一例として、可変頂角
プリズム(以下、VAPと略記する)1が適用される。
の角速度センサ10の検出出力に基づいてVAP1を駆
動および制御するための手段であり、具体的には後述す
る撮像光学系4の光軸に直交する平面内で互いに直交す
る2軸を回転軸としてVAP1の平行平面板を回転駆動
する。
の実際の回転角を検出して、その検出信号を出力するも
ので、光学的振れ補正系駆動制御手段2と共にVAP1
を駆動制御するための帰還制御ル−プを形成している。
動作が可能なレンズ系からなり、また、撮像光学系駆動
制御手段5は、撮像光学系4を駆動制御して光学的ズ−
ム動作や合焦動作を行わせるものである。
学系4を介して入射する映像を電気信号に変換するもの
であり、固体撮像素子駆動制御手段16によって駆動お
よび制御される。
6により得られた画像信号に対して、ガンマ処理等のア
ナログ信号処理を施すものである。また、A/D変換手
段8は、アナログ信号をデジタル信号に変換するもので
あって、このA/D変換手段8によってデジタル信号に
変換された画像信号は、ノイズ除去、輪郭強調等のデジ
タル信号処理が次段のデジタル信号処理手段9により施
される。
の角速度を検出するものであり、撮像装置が静止してい
る状態での出力を基準にして、撮像装置の動きの方向に
よって正負両方向の信号をそれぞれ出力する。この角速
度センサ10は、本来、ヨ−イング、ピッチングの2方
向の動きを検出するため2個必要となるが、図1には1
方向分のみ図示す。
に含まれる不要帯域成分、例えばセンサの共振周波数成
分などを除去するためのものである。アンプ12は、角
速度センサ10の出力の信号レベルの調整を行うもので
あり、A/D変換手段13は角速度センサ10の出力を
デジタル信号に変換するものである。
略記する)14は、A/D変換手段13を介して取り込
んだ角速度センサ10の出力、つまり撮像装置の動きの
角速度に対し、フィルタリング、積分処理、ゲイン調
整、クリップ処理等を施し、動き補正に必要なVAP1
の駆動制御量(以下、これを制御信号と称する)を求め、
これをD/A変換手段15を介して光学的振れ補正系駆
動制御手段2に送るようになっている。そして、光学的
振れ補正系駆動制御手段2は、マイコン14からの制御
信号に基づいてVAP1を駆動することで、画像の動き
を補正する。
形態1の画像動き補正装置の動作について、マイコン1
4に格納された処理プログラムに従って説明する。な
お、角速度センサ10による角速度検出やVAP1の駆
動制御などの一連の動作は、現実には水平、垂直両方向
に対してそれぞれ行われるが、水平、垂直両方向ともそ
の制御内容は同一であるため、ここでは説明を簡略化す
るために、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分の
みについて説明する。
ログラムのフロ−チャ−トの一例である。
ず、角速度センサ10に電源が投入されてからの時間を
計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ1
01)。
示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を
判別し(ステップ102)、撮影者が動き補正の実行を指
示するために同SWをONにして角速度センサ10の電
源が投入されたときには、次のステップ104に進み、
同SWがOFFならばこの状態で待機する。
10の電源投入後の時間を計測するため、1処理サイク
ル毎にカウンタをインクリメントして保持する。
イコン14に取り込んだ角速度センサ10からの信号に
対して、高域通過フィルタ(以下、HPFと称する)を用
いて帯域制限を行うためのカットオフ周波数を決定する
(ステップ105)。
は、たとえば、マイコン14内部にカウント値からカッ
トオフ周波数を計算する関数、もしくはカウント値とカ
ットオフ周波数の関係を規定するテ−ブルを設けてお
き、この関数またはテ−ブルを用いてカウント値に対応
したカットオフ周波数を決定する。このようにカットオ
フ周波数をカウント値に応じて変更する理由についは、
後で詳述する。
センサ10からの信号に対し、HPFによって帯域制限
を行う(ステップ106)。すなわち、HPFは、例えば
伝達関数が、(1−Z-1)/(1−a・Z-1)のフィルタ特
性を有しており、この係数aを変更することで、フィル
タの通過帯域(カットオフ周波数)が変更される。
0からの信号を積分処理して、角速度から角度を求める
(ステップ107)。そして、この角度の信号のゲインの
調整を行った後(ステップ108)、マイコン14から光
学的振れ補正系駆動制御手段2に送られる制御信号が光
学的振れ補正系1の補正範囲を超える補正量を指示する
ことがないようにクリップ処理を施し(ステップ10
9)、D/A変換手段15に出力される。
ットオフ周波数の決定方法の一例である。
電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づ
いて予め決定しておいた時刻t1までは、HPFのカット
オフ周波数をfconに設定し、時刻t1以降はfc(<fcon)に
設定する。つまり、電源投入直後から一定時間(ここで
は0〜t1の期間)内だけHPFのカットオフ周波数をfco
n(>fc)と一時的高く設定する。これにより、電源投入
直後に角速度センサ10の出力に生じるドリフトのよう
な低周波の変動が生じても、その影響を除去することが
でき、電源投入直後において、正確な動きの検出が困難
であるために生じる誤動作を低減することができる。
フ周波数fconを高く設定した場合、撮像装置が低周波で
動いた場合の動き補正性能が劣化することになるため、
t1は極力短期間に設定することが望ましい。このように
すれば、HPFのカットオフ周波数を一時的に高く設定
したことによる補正性能の劣化を使用者が意識すること
がないので、実使用上は特に問題が生じない。
ットオフ周波数の決定方法の他の一例である。
では、カットオフ周波数がfconとfcの2段階しか切り換
えられないために、切り換え時に動き補正の性能が急激
に変化して違和感が生じるおそれがある。
を連続的に変化させるようにしている。このようにすれ
ば、カットオフ周波数の切り替えが徐々に行われるた
め、切り替え時の違和感が大幅に緩和される。
的に変化するようにしているが、これに限るものではな
く、例えば図5に示すように、非線型に変化するように
しもよい。また、図4および図5では、時刻t2以降から
カットオフ周波数の低下が開始するようにしているが、
t2=0、つまり、角速度センサ10への電源投入直後か
らカットオフ周波数が次第に低下するようにしてもよ
い。
フ周波数が連続的に変化する例の他に、多段階でカット
オフ周波数が変化するようにしてもよいのは勿論であ
る。
イコン14は、角速度センサ10の出力に含まれる低周
波成分を除去する高域通過フィルタを有し、角速度セン
サ10への通電開始直後の所定期間内、もしくは電源リ
セット直後の所定期間内で高域通過フィルタのカットオ
フ周波数を、その他の期間内に比べ一時的に高く設定す
ることで、光学的振れ補正系1による動き補正性能が制
限される。このため、従来、通電開始直後もしくは電源
リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがために
生じていた誤動作を低減することが可能となる。
る画像動き補正装置は、その基本的な構成については実
施の形態1の場合と同じであり、マイコン14内での処
理プログラムの内容のみが異なる。
装置の構成についての説明は省略し、同装置の動作につ
いて、以下、マイコン14に格納された処理プログラム
に従って説明する。なお、この実施の形態2において
も、角速度センサ10により角速度検出やVAP1の駆
動制御などの一連の動作は、水平、垂直方向の別は区別
せず、一方向分のみについて説明する。
ログラムのフロ−チャ−トの一例である。
ず、角速度センサに電源が投入されてからの時間を計測
するためのカウンタがリセットされる(ステップ20
1)。
示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を
判別し(ステップ202)、撮影者が動き補正の実行を指
示するために同SWをONにして角速度センサ10の電
源が投入されたときには、次のステップ204に進み、
同SWがOFFならばこの状態で待機する。
に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高
域通過フィルタ(HPF)を用いて帯域制限を行う。すな
わち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z-1)/(1
−b・Z-1)のフィルタ特性を有しており、角速度センサ
10の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の変
動による影響を除去する。
ンサ10の電源投入後の時間を計測するため、1処理サ
イクル毎にカウンタをインクリメントして保持する。
センサ10からの信号(角速度情報)から角度を求めるた
めの積分処理(積分フィルタ)の周波数特性を規定する係
数K(但し、0<K<1)を決定する(ステップ206)。
ば、マイコン14内部にカウント値から係数Kを計算す
る関数、もしくはカウント値と係数Kの関係を規定する
テ−ブルを予め設けておき、この関数またはテ−ブルを
用いてカウント値に対応した係数Kを決定する。このよ
うに係数Kをカウント値に応じて変更する理由につい
は、後で詳述する。
センサ10からの信号に対し、積分処理を行い角速度か
ら角度を求める(ステップ207)。すなわち、この場合
の積分フィルタは、例えば伝達関数が、1/(1−K・
Z-1)のフィルタ特性を有している。
6で決定されたものであって、この係数Kが小さいほ
ど、積分処理(積分フィルタ)の低域成分に対するゲイン
は小さくなる。このことは、例えばK=0.9の場合
は、直流成分に対するフィルタゲインは1/0.1=1
0であるが、K=0.8の場合は、直流成分に対するフ
ィルタゲインは1/0.2=5となることからも明らか
である。
により得られた角度の信号のゲインの調整を行った後
(ステップ208)、マイコン14から光学的振れ補正系
駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補正系
1の補正範囲を超える補正量を指示することがないよう
にクリップ処理を施し(ステップ209)、D/A変換手
段15に出力される。
数Kの決定方法の一例である。
電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づ
いて予め決定しておいた時刻t1までは積分処理の係数K
をKonに設定し、時刻t1以降はKs(>Kon)に設定す
る。つまり、電源投入直後からの一定時間(ここでは、
0〜t1の期間)内だけ係数KをKon(<Ks)と一時的に小
さく設定する。
処理(積分フィルタ)の低域成分に対するゲインは小さく
なるため、電源投入直後、角速度センサ出力に生じるド
リフトのような低周波の変動が生じても、その影響を受
けにくくすることができ、電源投入直後において、正確
な動きの検出が困難であるために生じる誤動作を低減す
ることができる。
定した場合、撮像装置が低周波で動いた場合の動き補正
性能が劣化することになるため、t1は極力短期間に設定
することが望ましい。このようにすれば、積分処理(積
分フィルタ)の低域ゲインを低く設定したことによる補
正性能の劣化を使用者が意識することがないので、実使
用上は特に問題が生じない。
は、係数KがKonとKsの2段階しか切り換えられない
ために、切り換え時に動き補正性能が急激に変化して違
和感が生じるおそれがある。この問題を解消するために
は、実施の形態1と同様に、係数Kを連続的に変える方
法や、多段階で変える方法を採用することができる。
イコン14は、角速度センサ10の出力を積分し、角速
度を角度に変換する積分手段を有し、角速度センサ10
への通電開始直後の所定期間内、もしくは電源リセット
直後の所定期間内での積分手段の低域のゲインを、その
他の期間内に比べ一時的に低く設定することで、光学的
振れ補正系1による動き補正性能が制限される。このた
め、従来、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正
確な動きの検出が困難であるがために生じていた誤動作
を低減することが可能となる。
る画像動き補正装置は、その基本的な構成については実
施の形態1の場合と同じであり、マイコン14内での処
理プログラムの内容のみが異なる。
装置の構成についての説明は省略し、同装置の動作につ
いて、以下、マイコン14に格納された処理プログラム
に従って説明する。なお、この実施の形態3において
も、角速度センサ10により角速度検出やVAP1の駆
動制御などの一連の動作は、水平、垂直方向の別は区別
せず、一方向分のみについて説明する。
ログラムのフロ−チャ−トの一例である。
ず、角速度センサ10に電源が投入されてからの時間を
計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ3
01)。
示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を
判別し(ステップ302)、撮影者が動き補正の実行を指
示するために同SWをONして角速度センサ10の電源
が投入されているときには、次のステップ304に進
み、同SWがOFFならばこの状態で待機する。
に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高
域通過フィルタ(HPF)を用いて帯域制限を行う。すな
わち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z-1)/(1
−b・Z-1)のフィルタ特性を有しており、角速度センサ
10の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の変
動による影響を除去する。
により、角速度センサ10で検出した撮像装置の動きの
角速度を角度に変換する。
の電源投入後の時間を計測するため、1処理サイクル毎
にカウンタをインクリメントし保持する。
より求められた撮像装置の動きの角度情報に対するゲイ
ン調整を行うためのゲインGを決定する(ステップ30
7)。このゲインGの決定の仕方としては、マイコン1
4内部にカウント値からゲインGを計算する関数、もし
くはカウンタ値とゲインGの関係を規定するテ−ブルを
予め設けておき、この関数またはテ−ブルを用いてカウ
ント値に対応したゲインGを決定する。このように、ゲ
インGをカウント値に応じて変更する理由については、
後で詳述する。
たゲインGをステップ305の出力(角度情報)に乗算す
る(ステップ308)。
正系駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補
正系1の補正範囲を超える補正量を指示することがない
ようにクリップ処理を施し(ステップ309)、D/A変
換手段15に出力される。
けるゲインGの決定方法の一例である。
電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づ
いて予め決定しておいた時刻t1まではゲインGをGonに
設定し、時刻t1以降はGs(>Gon)に設定する。つま
り、電源投入直後からの一定時間(ここでは、0〜t1の
期間)内だけゲインGをGon(<Gs)というように、一時
的に小さく設定する。こうして、ゲインGが小さく設定
されると、マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御
手段2に送られる制御信号自体も小さくなるため、電源
投入直後、角速度センサ10出力に生じるドリフトのよ
うな低周波の変動が生じても、その影響を受けにくくす
ることができる。これにより、電源投入直後において、
正確な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を
低減することができる。
設定した場合、撮像装置の動き補正性能が全ての周波数
帯域において劣化することとなるため、t1は極力短期間
に設定することが望ましい。このようにすれば、制御信
号のゲインGを低く設定したことによる補正性能劣化を
使用者が意識することがないので、実使用上は特に問題
が生じない。
は、ゲインGがGonとGsの2段階しか切り換えられな
いために、切り換え時に動き補正性能が急激に変化し違
和感が生じるおそれがある。この問題を解消するために
は、実施の形態1と同様に、ゲインGを連続的に変える
方法や、多段階で変える方法を採用することができる。
イコン14は、光学的振れ補正系1を制御するための制
御信号のゲインを調整するゲイン調整手段を有し、角速
度センサ10への通電開始直後の所定期間内もしくは電
源リセット直後の所定期間内でこのゲインを、その他の
期間内に比べ一時的に低く設定することで、光学的振れ
補正系1による動き補正性能が制限される。このため、
従来、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確な
動きの検出が困難であるがために生じていた誤動作を低
減することが可能となる。
ける画像動き補正装置は、その基本的な構成については
実施の形態1の場合と同じであり、マイコン14内での
処理内容のみが異なる。
装置の構成についての説明は省略し、同装置の動作につ
いて、以下、マイコン14に格納された処理プログラム
に従って説明する。なお、この実施の形態4において
も、角速度センサ10により角速度検出やVAP1の駆
動制御などの一連の動作は、水平、垂直方向の別は区別
せず、一方向分のみについて説明する。
プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
ず、角速度センサ10に電源が投入されてからの時間を
計測するためのカウンタがリセットされる(ステップ4
01)。
示しない動き補正スイッチ(以下、SWと称す)の状態を
判別し(ステップ402)、撮影者が動き補正の実行を指
示するために同SWをONにして角速度センサの電源が
投入されたときには、次のステップ402に進み、同S
WがOFFならばこの状態で待機する。
に取り込んだ角速度センサ10からの信号に対して、高
域通過フィルタ(HPF)を用いて帯域制限を行う。すな
わち、HPFは、例えば伝達関数が、(1−Z-1)/(1
−b・Z-1)のフィルタ特性を有しており、角速度センサ
10の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の変
動による影響を除去する。
で検出した撮像装置の動きの角速度を角度に変換し(ス
テップ405)、続いて、ステップ405の出力に対し
てゲインの調整を行う(ステップ406)。
ンサ10の電源投入後の時間を計測するため、1処理サ
イクル毎にカウンタをインクリメントして保持する。
系駆動制御手段2に送られる制御信号が光学的振れ補正
系1の補正範囲を超える補正量を指示することがないよ
うにクリップ処理を行うためのクリップ値Cを決定する
(ステップ408)。
たとえば、マイコン14内部にカウント値からクリップ
値Cを計算する関数、もしくはカウント値とクリップ値
Cの関係を規定するテ−ブルを設けておき、この関数ま
たはテ−ブルを用いてカウント値に対応したクリップ値
Cを決定する。
ップ408で決定されたクリップ値Cに基づいて制御信
号に対してクリップ処理を施し、D/A変換手段15に
出力する。
るクリップ値Cの決定方法の一例である。
電源投入時(t=0)から角速度センサ10の特性に基づ
いて予め決定しておいた時刻t1まではクリップ値CをC
onに設定し、時刻t1以降はCs(>Con)に設定する。つ
まり、電源投入直後からの一定時間(ここでは、0〜t1
の期間)内だけクリップ値CをCon(<Cs)と小さく設定
する。これにより、電源投入直後、角速度センサ10出
力に生じるドリフトのような低周波の変動が生じても、
マイコン14から光学的振れ補正系駆動制御手段2に送
られる制御信号の信号幅が小さく制限される。このた
め、電源投入直後において、正確な動きの検出が困難で
あるがために生じる誤動作を低減することができる。
さく設定した場合、動き補正の補正範囲が狭くなって動
き補正性能が劣化することとなるため、t1は極力短期間
に設定することが望ましい。このようにすれば、制御信
号のクリップ値を小さく設定したことによる補正性能劣
化を使用者が意識することがないので、実使用上は特に
問題が生じない。
に片方向のクリップ値の決定方法のみを図示したが、反
対方向のクリップ値は図示したクリップ値の符号を反転
して−Con,−Csとして用いればよい。
方法では、クリップ値CがConとCsの2段階しか切り
換えられないために、切り換え時に動き補正性能が急激
に変化し違和感が生じるおそれがある。この問題を解消
するためには、実施の形態1と同様に、クリップ値Cを
連続的に変える方法や、多段階で変える方法を採用する
ことができる。
イコン14は、光学的振れ補正系1を制御するための制
御信号の最大値、最小値を制限、つまり制御信号幅を制
限するクリップ手段を有し、角速度センサ10への通電
開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の所定
期間内でこの制御信号幅を、その他の期間内に比べ一時
的に小さく設定することで、光学的振れ補正系1による
動き補正性能が制限される。このため、従来、通電開始
直後もしくは電源リセット直後に正確な動きの検出が困
難であるがために生じていた誤動作を低減することが可
能となる。
形態5における画像動き補正装置のブロック図を示すも
のでり、図1に示した実施の形態1と対応する構成部分
には同一の符号を付す。
動制御手段5が撮像光学系4を駆動制御し光学的ズ−ム
動作、合焦動作を行わせ、かつ、撮像光学系4の焦点距
離をA/D変換手段22を経て、マイクロコンピュ−タ
14に送る一方、マイクロコンピュ−タ(以下、マイコ
ンと称する)14は、A/D変換手段13を介して取り
込んだ角速度センサ10の出力とA/D変換手段22を
介して取り込んだ撮像光学系4の焦点距離の情報に基づ
いて、動き補正に必要なVAP1の駆動制御量(以下、
これを制御信号と称す)を求るように構成されているこ
とである。
1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略
する。
形態5の画像動き補正装置の動作について、マイコン1
4に格納された処理プログラムに従って説明する。な
お、角速度センサ10による角速度検出やVAP1の駆
動制御などの一連の動作は、現実には水平、垂直両方向
に対してそれぞれ行われるが、水平、垂直両方向ともそ
の制御内容は同一であるため、ここでは説明を簡略化す
るために、水平、垂直方向の別は区別せず、一方向分の
みについて説明する。
プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
およびステップ509〜511は、図2に示した実施の
形態1のステップ101〜105、およびステップ10
7〜109にそれぞれ対応して、同様の処理を行うた
め、ここでは説明は省略する。マイコン14は、ステッ
プ506において、A/D変換手段22を介して取り込
まれる撮像光学系4の焦点距離の情報に基づいて、この
焦点距離に対応した数値D(≧1)を決定する。
方としては、たとえば、マイコン14内部に、焦点距離
から数値Dを計算する関数、もしくは焦点距離と数Dの
関係を規定するテ−ブルを設けておき、この関数または
テ−ブルを用いて焦点距離に対応した数値Dを決定す
る。ただし、この場合、ステップ505で求められたH
PFのカットオフ周波数が、角速度センサ手段10の出
力が安定した状態である通常の補正動作時のカットオフ
周波数に設定されている場合には、D=1とする。この
ように、焦点距離に応じて数値Dを変更する理由につい
ては、後で詳述する。
ップ505で得られたHPFのカットオフ周波数との乗
算を行って、最終的にHPFのカットオフ周波数を決定
する(ステップ507)。
る数値Dの決定方法の一例である。
距離に応じてDの値を決定し、例えば撮像光学系4の焦
点距離がとり得る最小値であればD=1に設定し、焦点
距離が長くなるほど数値Dが大きくないるように設定す
る。
更するのは、次の理由による。
ドリフトのような比較的ゆっくりとした出力の変動が生
じる場合、特に、撮像光学系4が望遠側に設定されてい
ればいるほど、この角速度センサ10の出力に基づく画
像の動きは大きくなる。
に応じてD(≧1)を求め、ステップ505で求めたHP
Fのカットオフ周波数にDを乗算し、焦点距離が長い場
合には、HPFのカットオフ周波数を高く設定すること
で、電源投入直後、角速度センサ10の出力に生じるド
リフトのような低周波の変動による影響をより一層低減
することができる。
じて直線的に変化するようにしているが、これに限るも
のではなく、たとえば、図15に示すように、非線形に
変化するようにしてもよい。また、図14、図15のよ
うに連続的に数値Dが変化する例の他に、多段階で数値
Dが変化するようにしてもよい。
イコン14は、角速度センサ10の出力に含まれる低周
波成分を除去する高域通過フィルタを有し、角速度セン
サ10への通電開始直後の所定期間もしくは電源リセッ
ト直後の所定期間内でこの高域通過フィルタのカットオ
フ周波数を、その他の期間内に比べ一時的に高く設定
し、かつ、その場合のカットオフ周波数を焦点距離に応
じて変化するようにしたことで、光学的振れ補正系1に
よる動き補正性能が制限され、通電開始直後もしくは電
源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがため
に生じる誤動作を低減することが可能となる。
た、ステップ506およびステップ507の処理を、実
施の形態2〜4の処理に組み込むようにすることも可能
である。
に示すような方法で、ステップ506により数値D(≦
1)を決定し(但し、通常の補正動作時はD=1を出力す
る)、例えば実施の形態2ならば係数Kと数値Dを、実
施の形態3ならばゲインGと数値Dを、実施の形態4な
らばクリップ値Cと数値Dを、各々乗算することで、本
実施の形態5と同様に補正性能を制限することができ、
各々、実施の形態2〜4に示した効果以上の効果を実現
することができる。
例えば焦点距離を最小値と最大値との間でリニアに数値
Dを決定する方法や、多段階で数値Dを決定することも
できる。
て、光学的振れ補正系1は、可変頂角プリズムとして説
明を行ったが、これに限るものではなく、撮像光学系4
に対し相対的に駆動されることにより光軸補正を実現す
る手段、例えば複数のレンズからなりそのレンズの一部
または全てを光軸に直行する方向にシフトさせることで
光軸を移動させる手段(例えば、特願昭63−2016
22号公報参照)であれば、光学的振れ補正系1として
使用することができる。
て、光学的振れ補正系1として、撮像光学系4および固
体撮像素子6等を撮像装置の筐体に対して回動自在に支
持および駆動することで動きを補正する構成(例え
ば、”ビデオカメラの画振れ防止技術の開発”テレビジ
ョン学会技術報告Vol.11,No.28,pp19〜24(1987)参照)も
考えられる。
て、画像の動きを補正する手段として光学的に振れを補
正するものを例にとって説明したが、これに限るもので
はなく、例えば固体撮像素子の駆動制御や、画像メモリ
の駆動制御により動きを補正する方式でも、動きの検出
に角速度センサ等の外部センサを用いる場合は、本発明
の効果を実現することができる。
て、マイクロコンピュータによるプログラム処理による
例を示したが、これに限るものではなく、マイクロコン
ピュータによるプログラム処理を電子回路等のハードウ
エアにより実現することが可能であることは言うまでも
ない。
は、撮像装置の固体撮像素子数に関しては特に言及しな
かったが、単板式撮像装置、2板式撮像装置、3板式撮
像装置のいずれの撮像装置においても、本発明が有効で
あることは明かである。また、固体撮像素子ではなく撮
像管を用いた撮像装置においても同様に本発明が有効で
あることは明かである。
開始直後もしくは電源リセット直後からの所定期間内
と、その他の期間内とで、前記制御信号発生手段の応答
特性を変更することで動き補正性能を制限するようにし
たので、通電開始直後もしくは電源リセット直後に正確
な動きの検出が困難であるがために生じる誤動作を低減
することができる。
の通電開始直後もしくは電源リセット直後からの所定期
間内と、その他の期間内とで、前記制御信号発生手段の
応答特性を、前記焦点距離検出手段により検出した前記
撮像光学系の焦点距離に応じて変更するようにしたの
で、特に、撮像光学系の焦点距離が長い場合には、更に
動き補正性能が制限されるため、通電開始直後もしくは
電源リセット直後に正確な動きの検出が困難であるがた
めに生じる誤動作をさらに一層低減することができる。
を示すブロック図
る処理内容を説明するためのフローチャート
決定方法の一例を示すグラフ
決定方法の一例を示すグラフ
決定方法の一例を示すグラフ
る処理内容を説明するためのフローチャート
の一例を示すグラフ
る処理内容を説明するためのフローチャート
法の一例を示すグラフ
よる処理内容を説明するためのフローチャート
決定方法の一例を示すグラフ
置を示すブロック図
よる処理内容を説明するためのフローチャート
法の一例を示すグラフ
法の一例を示すグラフ
法の一例を示すグラフ
法の一例を示すグラフ
手段、3…角度検出手段、4…撮像光学系、5…撮像光
学系駆動制御手段、6…固体撮像素子、7…アナログ信
号処理手段、8…A/D変換手段、9…デジタル信号処
理手段、10…角速度センサ、11…フィルタ、12…
アンプ、13…A/D変換手段、14…マイクロコンピ
ュータ、15…D/A変換手段、16…固体撮像素子駆
動制御手段
Claims (18)
- 【請求項1】 撮像装置自体の動きの角速度を検出する
角速度検出手段と、 撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動き
を補正する動き補正手段と、 前記角速度検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を
制御するための制御信号を発生する制御信号発生手段と
を有し、 前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もし
くは電源リセット直後の所定期間内と、その他の期間内
とで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更すること
を特徴とする画像動き補正装置。 - 【請求項2】 制御信号発生手段は、角速度検出手段の
出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ
を有し、 前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もし
くは電源リセット直後の所定期間内では前記高域通過フ
ィルタのカットオフ周波数を、その他の期間内での前記
高域通過フィルタのカットオフ周波数に比べて高く設定
することで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更す
ることを特徴とする請求項1記載の画像動き補正装置。 - 【請求項3】 制御信号発生手段は、角速度検出手段の
出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手段を有
し、 前記積分手段は、その伝達関数が、1/(1ーK・Z-1)
で表され(但し、0<K<1)、前記角速度検出手段への
通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の
所定期間内でのKの値を、その他の期間内での前記Kの
値に比べて小さく設定することで、前記制御信号発生手
段の応答特性を変更することを特徴とする請求項1記載
の画像動き補正装置。 - 【請求項4】 制御信号発生手段は、その内部で発生す
る動き補正手段を制御するための制御信号のゲインを調
整するゲイン調整手段を有し、 前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もし
くは電源リセット直後の所定期間内での前記制御信号の
ゲインを、その他の期間内での前記制御信号のゲインに
比べ小さく設定することで、前記制御信号発生手段の応
答特性を変更することを特徴とする請求項1記載の画像
動き補正装置。 - 【請求項5】 制御信号発生手段は、その内部で発生す
る動き補正手段を制御するための制御信号の信号幅を制
限するクリップ手段を有し、 角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは
電源リセット直後の所定期間内での前記信号幅を、その
他の期間内での前記信号幅に比べて小さく制限すること
で、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを
特徴とする請求項1記載の画像動き補正装置。 - 【請求項6】 撮像装置自体の動きの角速度を検出する
角速度検出手段と、 複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変な撮像光学
系と、 前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段
と、 撮像装置自体の動きに起因して発生する撮影画像の動き
を補正する動き補正手段と、 前記角速度検出手段の出力に基づき前記動き補正手段を
制御するための信号を発生する制御信号発生手段とを有
し、 前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もし
くは電源リセット直後の所定期間内と、その他の期間内
とで、前記制御信号発生手段の応答特性を、前記焦点距
離検出手段により検出した前記撮像光学系の焦点距離に
応じて変更することを特徴とする画像動き補正装置。 - 【請求項7】 制御信号発生手段は、角速度検出手段の
出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ
を有し、 前記角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もし
くは電源リセット直後の所定期間内では前記高域通過フ
ィルタのカットオフ周波数を、その他の期間内での前記
高域通過フィルタのカットオフ周波数に比べて高く設定
し、かつ、撮像光学系の焦点距離が長いほど、前記高域
通過フィルタのカットオフ周波数を更に高く設定するこ
とで、前記制御信号発生手段の応答特性を変更すること
を特徴とする請求項6記載の画像動き補正装置。 - 【請求項8】 制御信号発生手段は、角速度検出手段の
出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手段を有
し、 前記積分手段は、その伝達関数が、1/(1ーK・Z-1)
で表され(但し、0<K<1)、前記角速度検出手段への
通電開始直後の所定期間内もしくは電源リセット直後の
所定期間内でのKの値を、その他の期間内での前記Kの
値に比べて小さく設定し、かつ、撮像光学系の焦点距離
が長いほど、前記Kの値を更に小さく設定することで、
前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを特徴
とする請求項6記載の画像動き補正装置。 - 【請求項9】 制御信号発生手段は、その内部で発生す
る動き補正手段を制御するための制御信号のゲインを調
整するゲイン調整手段を有し、 角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは
電源リセット直後の所定期間内での前記制御信号のゲイ
ンを、その他の期間内での前記制御信号のゲインに比べ
小さく設定し、かつ、撮像光学系の焦点距離が長いほ
ど、前記制御信号のゲインを更に小さく設定すること
で、前記制御信号発生手段の応答特性を変更することを
特徴とする請求項6記載の画像動き補正装置。 - 【請求項10】 制御信号発生手段は、その内部で発生
する動き補正手段を制御するための制御信号の信号幅を
制限するクリップ手段を有し、 角速度検出手段への通電開始直後の所定期間内もしくは
電源リセット直後の所定期間内での前記信号幅を、その
他の期間内での前記信号幅に比べ小さく制限し、かつ、
撮像光学系の焦点距離が長いほど、前記信号幅を更に小
さく制限することで、前記制御信号発生手段の応答特性
を変更することを特徴とする請求項6記載の画像動き補
正装置。 - 【請求項11】 制御信号発生手段の応答特性は、角速
度検出手段への通電開始直後もしくは電源リセット直後
と、その他の期間内との間で、所定時間内に段階的に変
化させることを特徴とする請求項1ないし請求項10の
いずれかに記載の画像動き補正装置。 - 【請求項12】 制御信号発生手段の応答特性は、角速
度検出手段への通電開始直後もしくは電源リセット直後
と、その他の期間内との間で、所定時間内に連続的に変
化させることを特徴とする請求項1ないし請求項10の
いずれかに記載の画像動き補正装置。 - 【請求項13】 動き補正手段は、可変頂角プリズムで
あることを特徴とする請求項1または請求項6記載の画
像動き補正装置。 - 【請求項14】 動き補正手段は、撮像光学系に対し相
対的に駆動されることにより撮像光学系の光軸を偏心さ
せることを特徴とする請求項1または請求項6記載の画
像動き補正装置。 - 【請求項15】 動き補正手段は、光軸に対し直交する
方向に個々に駆動されることで撮像光学系の光軸を偏心
させる1枚以上のレンズからなることを特徴とする請求
項1または請求項6記載の画像動き補正装置。 - 【請求項16】 動き補正手段は、撮像光学系を光軸に
直交する2軸を中心に回転駆動する構成とされることを
特徴とする請求項1または請求項6記載の画像動き補正
装置。 - 【請求項17】 動き補正手段は、固体撮像素子を駆動
制御することにより、前記固体撮像素子により撮影され
た画像の一部分のみを読み出すことを特徴とする請求項
1または請求項6記載の画像動き補正装置。 - 【請求項18】 動き補正手段は、画像メモリを駆動制
御することにより、前記画像メモリ上に記録された画像
の一部分のみを読み出すことを特徴とする請求項1また
は請求項6記載の画像動き補正装置。
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ID=16020174
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JP17680697A Expired - Lifetime JP3614617B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 画像動き補正装置 |
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JP (1) | JP3614617B2 (ja) |
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