(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺れを検出する揺れ検出手段と、
前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた揺れ情報を揺れ補正量へ変換する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段を備える撮像装置において、
前記揺れ検出手段より得られた揺れ情報より周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段により検出された周波数に応じて前記サンプリング手段のサンプリング・タイミングを可変するサンプリング・タイミング制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記サンプリング・タイミング制御手段は、前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを、前記揺れ検出手段の周波数応答特性を補正する時間分だけ可変するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記揺れ検出手段は、角速度検出手段であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記サンプリング・タイミング制御手段は、前記周波数検出手段の出力にしたがって前記揺れ検出手段の周波数応答性の遅れを補正するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
揺れを検出する揺れ検出手段と、
前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた揺れ情報を揺れ補正量へ変換する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段の演算結果に基づき画像の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段と、
前記揺れ検出手段より得られた揺れ情報より周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段により得られた周波数に応じて前記サンプリング手段のサンプリング・タイミングを可変するサンプリング・タイミング制御手段と、
を備えたことを特徴とする揺れ補正装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記サンプリング・タイミング制御手段は、前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを、前記揺れ検出手段の周波数応答特性を補正する時間分だけ可変するように構成されていることを特徴とする揺れ補正装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記揺れ検出手段は、角速度検出手段であることを特徴とする揺れ補正装置。
【請求項８】
揺れ検出手段によって揺れを検出するステップと、
前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするステップと、
サンプリングされた揺れ情報を揺れ補正量へ変換するステップと、
前記揺れ情報より揺れの周波数を検出するステップと、
変換された前記揺れ補正量に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御するとともに、前記揺れの周波数に応じて前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを可変するステップと、
からなる揺れ補正方法。
【請求項９】
揺れ検出手段により揺れを検出するステップと、
前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするステップと、
サンプリングされた前記揺れ情報を揺れ補正量へ変換するステップと、
前記揺れ情報より揺れの周波数を検出するステップと、
変換された前記揺れ補正量に基づき画像の読み出し範囲を制御するとともに、前記揺れの周波数に応じて前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを可変するステップと、
からなる揺れ補正方法。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記サンプリング・タイミングを可変するステップは、前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを、前記揺れ検出手段の周波数応答特性を補正する時間分だけ可変することを特徴とする揺れ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの揺れ情報に基づき、撮像した撮像画を電気的に切り出し揺れ補正をおこなう、いわゆる電子防振システムを備える撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりビデオカメラなどの撮像装置においてはＡＥ（オートエクスポージャ）、ＡＦ（オートフォーカス）など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、撮像装置の揺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撮像装置が種々提案されている。
【０００４】
図４に本発明以前の振れ補正撮影装置の構成の一例を示す。同図において、撮像部の構成として、１５０はレンズ、１６１は光電変換手段であるＣＣＤなどの撮像素子、１６２は撮像素子より出力された電気信号を例えばＮＴＳＣなどの標準ビデオ信号に変換する信号処理回路であり、１６９に示すビデオ出力端子より標準ビデオ出力がえられる。
【０００５】
次に手振れ補正部の構成として、１は例えば振動ジャイロなどの角速度センサからなる揺れ検出手段であり、カメラなど撮像装置の振れ補正撮影装置に取り付けられている。２は角速度センサ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。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。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ずるＡ／Ｄ変換器、５は  Ａ／Ｄ変換器４のデジタル出力の低周波成分を遮断するハイパスフイルタ（ＨＰＦ）であり、任意の帯域で特性を可変し得る機能を有する。
【０００６】
６はＨＰＦ５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と、角速度信号に積分処理を施した積分信号、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る。このパン・チルト判定回路７は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。そしてＡ／Ｄ変換器４、ＨＰＦ５、積分器６、パン・チルト判定回路７は例えばマイクロコンピュータなどの演算装置ＣＯＭによって構成される補正量演算手段となる。これらの構成より得られた角変位信号は後の制御において揺れ補正目標値となる。
【０００７】
８１はＡＥ制御手段であり、本実施例では特に撮像素子の蓄積時間を制御すべく設けられている。同図では図示してはいないが撮像素子の露出の状態、あるいはユーザーからの操作によりＡＥ制御手段８１は動作するものである。
【０００８】
８３は読み出し制御手段であり撮像素子１６１の読み出し開始位置を前記補正目標値信号に基づき移動させると同時に、ＡＥ制御手段８１による撮像素子の蓄積時間の変更をも制御する。
【０００９】
８４は読み出し制御手段８３の制御情報に基づき撮像素子１６１に対し、駆動パルスを発生させるタイミング・ジェネレータであり、撮像素子１６１の蓄積や読み出しに応じた駆動パルスを生成する。
【００１０】
ここで先の補正量演算手段ＣＯＭ内にあるパン・チルト判定回路７の動作について詳しく述べる。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器４よりデジタル変換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イングであると判定し、このような条件においては、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フィルタの特性を変更し、更にパンニング、チルテイングが検出された場合には、画像補正手段の補正位置を序々に移動範囲中心へとセンタ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。
【００１２】
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、チルテイングが終了した場合には、再ぴ低域のカツ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。
【００１３】
この処理動作を図５のフローチャートを用いて説明する。
＃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の値を用いて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  ＃０４の処理による積分結果、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域側にシフトし、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。すなわち角変位量が小さく、補正量が小さくなる方向に移行する。
＃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。すなわち角変位量が大きく、補正量が大きくなる方向に移行する。
＃１２  処理の終了。
【００１４】
以上の制御により、積分値＝補正目標値 の飽和を防ぐことにより補正目標値を定常状態とし、安定した防振制御が可能となる。
【００１５】
次に、上述の構成における補正手段の概要を図６を用いて説明する。
【００１６】
同図（Ａ）において、２６０で示す領域はＣＣＤなどの撮像素子の全撮像領域を示す。２６１で示した波線内の領域は撮像素子の全撮像領域のうち実際に映像信号として標準ビデオ信号へ変換して出力する切り出し枠である。２６９は撮影者が撮影している主被写体である。
【００１７】
このときの標準ビデオ信号を映し出すとすると同図（Ｃ）で示される映像となる。同図（Ｃ）において、２６５はビデオ信号を再現するモニタの映像領域を示し、２６９’はモニタ２６５上に再現された主被写体である。後に説明する撮像画の切り出しにより撮像素子の全撮像領域よりその周辺を除いた一部分を標準ビデオ信号として出力することによりモニタ上の映像領域２６５が再現できる。
【００１８】
次に同図（Ｂ）について説明する。同図は被写体２６９を撮影する撮影者が矢印２６２、２６２’、２６２”で示す左下方向に撮像装置を振ってしまった時の画像の変化を示したもので、撮像素子の全撮影領域２６０面上で被写体２６９は２６４で示す右上方向に移動してしまう。
【００１９】
この状態で前記図（Ａ）の説明のように切り出し枠２６１と同位置の２６１’で示す切り出し枠を用いて切り出した場合、矢印２６４で示すベクトル量だけ被写体が移動したビデオ信号を発生させてしまう。
【００２０】
ここで、撮像装置の揺れ量より求めた画像の変位量２６３、すなわち揺れ補正目標値を用いて切り出し枠を２６１’より２６１”で示す波線枠位置に移動して切り出せば同図（Ｃ）で示される映像を得ることが可能である。この原理を用いて画像の揺れ補正を実現する。
【００２１】
次に図７において、撮像領域の切り出しについて説明する。
【００２２】
３６０は撮像素子全体を示す。３６１は撮像素子全体３６０を構成する画素単位であり一つの光電変換素子である。不図示のタイミングジェネレータより発せられる電気的な駆動パルスに基づき、画素単位で蓄積及び読み出しの制御がなされる。
【００２３】
３６２、３６３で示す領域は、図６の２６１などで示したのと同様の切り出し枠であり、例えば図７の３６２で示す切り出し枠でビデオ信号を切り出す場合について説明する。
【００２４】
まず初めに「Ｓ」で示す画素より矢印３６５で示す方向に順番に光電変換された電荷量の読み出しが行われていく。この読み出しを出力ビデオ信号の同期期間内に合わせてスタートし、この同期期間終了前に「Ａ」で示される画素の１画素手前まで、通常の読み出し速度より早い転送レートで読み出しを終了する。
【００２５】
同期期間の終了後の実映像期間に、「Ａ」で示す画素より「Ｆ」の画素までの電荷を、通常の読み出し速度によりビデオ信号の１ライン分の画像情報として、読み出しが開始される。
【００２６】
さらに次の１ラインまでの水平同期期間中に「Ｆ」より「Ｇ」の手前までの画素を通常の読み出し速度より速い転送レートで読み出し、次の映像期間の読み出しに備える。
【００２７】
前記「Ａ」から「Ｆ」までの読み出しと同様に、「Ｇ」からの読み出しを開始する。
【００２８】
以上のように読み出しタイミングを制御することにより、撮像素子の全撮像領域から例えば撮像素子の中央部分を選択的に抜き出してビデオ信号とする事が可能である。
【００２９】
さらに同図で前記図６を用いて説明したように、撮像装置の移動による撮像画の移動が生じた場合における切り出し位置の移動について説明する。矢印３６４で示すシフト量分だけ撮像素子面上での被写体の移動（＝撮像装置の揺れ）が生じたことを検出した場合、切り出し枠を３６２で示したものから、３６３で示す切り出し枠に変更すれば、被写体の移動が伴わない切り出し後の映像が得られる。
【００３０】
切り出し位置を変更するために先の読み出し開始位置を「Ａ」より「Ｂ」に移動することにより、前記「Ａ」からの読み出しと同様に撮像素子の全撮像領域３６０から画像の一部を選択的に抜き出してビデオ信号とする事ができる。
【００３１】
具体的には先の切り出し枠３６２を読み出すときと同様に「Ｓ」で示す画素より矢印３６５で示す方向に順番に光電変換された電荷量の読み出しをおこなう。この読み出しを出力ビデオ信号の同期期間内に合わせてスタートし、この同期期間終了前に「Ｂ」で示される画素の１画素手前まで、通常の読み出し速度より早い転送レートで読み出しを終了しておき、映像期間に「Ｂ」から上記と同様に読み出しを開始すればよい。
【００３２】
このように撮像素子の周辺の一部の撮像領域を実映像期間に現れない同期信号期間中に揺れ補正情報に応じた量だけあらかじめ読み出し、撮像素子の一部を撮像装置の揺れ情報を基に選択的に読み出すことにより撮像装置の揺れに伴う画像の揺れを取り除いたビデオ信号を得ることができる。
【００３３】
図８のタイミング・チャートに時間の流れに対する撮像素子の蓄積画像の動き状態、及び切り出しのタイミングを示す。
【００３４】
同図において７０１は撮像装置の揺れに伴う撮像素子面上での画像の動き量であり、言い換えれば撮像装置そのものの揺れの状態を示している。３８１は撮像装置内で発生させている垂直同期信号である。
【００３５】
４０１〜４０４はＡ／Ｄ変換器４のサンプリング・タイミングを示し、４１１〜４１４は補正量演算手段ＣＯＭの揺れ補正目標値演算結果を出力するタイミングを示している。さらに４２１〜４２４は上記補正量演算手段により得られた補正目標値を先に述べた撮像素子の読み出し制御に用いる補正データとして反映させるタイミングであり、同期期間すなわち同期信号を基準として、補正データに基づいて画像の切り出し制御を開始している。
【００３６】
７１１は前記画像の動き量７０１のうちの垂直同期期間に挟まれた１フィールド間の動き量の変化を示した単位時間当たりの変位量であり、この垂直同期期間に挟まれた期間は撮像素子の蓄積時間でもある。従って、同図の７１１は１フィールド間の蓄積時間中における撮像素子面上の画像の変位にあたる。
【００３７】
ここで、同期信号３８１の同期期間のうちの時間的中心、すなわち映像期間の中心時間７０５を揺れ補正に用いる角変位信号のサンプリング・タイミング４０１とすると、単位時間当たりの変位量７１１の時間的中心位置と、画像切り出し時の補正中心とがほぼ同じタイミングとなる。このタイミングに基づいて上述した撮像素子の読み出し制御を行うことにより、サンプリング・タイミング４０１の時点の蓄積画像が読み出し時に中心となるような揺れ補正制御を行う。
【００３８】
なお、１フィールド間の蓄積時間中における撮像素子面上の画像の変位７１１の期間に蓄積された映像は次のフィールドを蓄積中に撮像素子より出力されることとなる。この読み出し時に先に決定した補正目標値のデータを用いれば、蓄積中の揺れと補正目標値を得るまでの時間的な矛盾はない。
【００３９】
さらに、同図で７０３は補正時の基準位置（＝補正時のセンター、補正中心）を示し、上記のように揺れ情報のサンプリング点４０１のタイミングで蓄積された蓄積画像がこの基準位置７０３上になるように制御がなされる。
【００４０】
７４１で示すラインは単位時間当たりの変位７１１の積分値、すなわち単位蓄積期間中の画像の重心位置を示している。この画像重心７４１は、単位時間当たりの画像の変位７１１の傾きや湾曲の度合いによって異なるが、変位７０１の傾きの最大値がある程度小さければ、前記基準位置７０３と重心位置７４１との差は小さくなる。
【００４１】
同図７１２より７１４に示される単位時間当たりの蓄積画像の変位も同様であり、したがって７４２から７４４に示す重心位置についても上記と同様のことがいえる。
【００４２】
このように、揺れ情報のサンプリング・ポイントを同期期間の中心とすることにより、撮像素子の蓄積時間中の画像のブレ中心にほぼ近いポイントとなり、切り出しによる揺れ補正動作が成り立っていた。
【００４３】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、この撮像装置に揺れ量の検出、および揺れ補正目標値の算出は上記に述べたように同期信号の期間の略中央時間としているが、撮像素子の蓄積時間中に電荷を一時掃き出し、０としたうえで再度蓄積を開始することにより、撮像素子の蓄積時間を短くするいわゆる電子シャッター動作をおこなった場合、実蓄積時間中の画像の重心位置と補正時の基準位置とが前記通常蓄積状態の場合と異なりずれが大きくなる場合を生じる。
【００４４】
この状態を図９に示すタイミング・チャートで上記の現象を説明していく、同図は図と同様に時間の流れに対する撮像素子の蓄積画像の動き状態、及び切り出しのタイミングを示している。
【００４５】
同図において７０１は前記図８と同様に撮像素子面上での画像の動き量であり、言い換えれば撮像装置そのものの揺れを示している。８０１より８０４は撮像素子の電荷の蓄積を掃き出し電荷のリフレッシュをおこなう時間的なポイントを示した点であり、同図の場合１フィールド内の略中央時にこの動作をおこなっている。従って、このタイミングで電荷の掃き出し動作がおこなわれている場合の電子シャッター速度は通常蓄積時の半分の値を取ることとなる。この時８１１より８１４の実線で示される時間帯が撮像素子に有効に蓄積される画像の動き量となる。
【００４６】
３８１は図８と同様に撮像装置内の発生する垂直同期信号である。７２１は有効に蓄積される画像の動き量の１フィールド間の変化を示した単位時間当たりの変位量でもある。従って、同図の７２１は１フィールド間の有効蓄積時間中における撮像素子面上の画像の変位であり、先に図８で説明した１フィールド間の有効蓄積時間中における撮像素子面上の画像の変位７１１の約半分の蓄積時間及び変位となっている。
【００４７】
ここで、前述と同様に同期信号３８１からの同期期間に挟まれた中心時間７０５を揺れ補正に用いる角変位信号のサンプリング・タイミング４０１とすると、単位時間当たりの変位量７２１の蓄積開始時間が画像切り出し時の補正ポイントなり、そのタイミングの補正変位量に基づいて上記に説明した撮像素子の読み出しタイミングにより、サンプリング・タイミングの蓄積画像が読み出し時に補正中心となるような揺れ補正制御をおこなう。
【００４８】
同図で７０４は補正時の基準位置を示し、上記のようにサンプリング点である７０５のタイミングの 蓄積画像がこの基準位置７０４上になるように制御がなされる。７２２から７２４までの単位時間当たりの変位量に伴う切り出し制御も同様におこなわれる。
【００４９】
また、７５１で示すラインは前期同様に単位時間当たりの変位７２１の積分値、すなわち単位蓄積時間中の画像の重心位置を示している。この画像の重心位置７５１からもわかるように、前記図８にて説明した例とは補正時の基準位置７０４との差が大きくなっていることがいえる。７５２より７５４に示す重心位置についても同様のことがいえる。
【００５０】
このような、電子シャッター動作による撮像素子の蓄積及び読み出し制御をおこなった場合には揺れ補正時に目標とする補正基準位置と実際の画像重心位置が離れてしまい十分な抑振効果が得られい映像となってしまう。さらに電子シャターによる蓄積時間が短くなればなるほどこの差は大きくなる。
【００５１】
また、もう一つの問題として、揺れ周波数に対する揺れ検出手段の応答特性の誤差により、揺れ補正動作の誤補正が生じることがあげられる。
【００５２】
具体的には、揺れ検出手段として用いられる例えばジャイロセンサなどの角速度センサの周波数に対する応答性が、周波数が高くなるにつれて悪化することによる問題である。
【００５３】
この角速度センサの代表的な周波数応答特性を図１０に示す。同図は横軸が周波数を示しており、特に撮像装置の手振れ周波数とされている１Ｈｚより２０Ｈｚ程度までが示されている。また縦軸は位相特性を示しており、実際の揺れに対して角速度センサより得られる出力の進み遅れを示す。
【００５４】
同図に示される２９１が揺れ検出手段であるジャイロセンサの応答特性（位相特性）であり、ジャイロセンサに加わる揺れ周波数が低い場合には２９２に示す位相０ｄｅｇのライン上であり、応答に遅れはないが、過振周波数が高くなるに従い、応答特性は位相０ｄｅｇのライン２９２より下方にふれる、すなわち位相は遅れると言える。
【００５５】
現在一般的に用いられているジャイロセンサの具体的な位相遅れ量は、例えば振動ジャイロセンサでは２０Ｈｚにて１０ｄｅｇ程度の遅れを生じる。
【００５６】
この揺れ検出手段の出力の遅れ量は最終的に揺れ補正時における補正誤差として現れてくるため、揺れ検出手段の応答特性の遅れ量が増すと揺れ補正の補正率（抑振率）が悪化する。
【００５７】
【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、本願の請求項１に記載の発明によれば、揺れを検出する揺れ検出手段（実施例ではジャイロ１に相当する）と、前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするサンプリング手段（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のＡ／Ｄ変換機４に相当する）と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた揺れ情報を揺れ補正量へ変換する補正量演算手段（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のＨＰＦ５，積分器６に相当する）と、前記補正量演算手段の演算結果に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段（実施例では読み出し制御手段８３に相当する）を備える撮像装置において、前記揺れ検出手段より得られた揺れ情報より周波数を検出する周波数検出手段（実施例では周波数検出手段２２に相当する）と、前記周波数検出手段により検出された周波数に応じて前記サンプリング手段のサンプリング・タイミングを可変するサンプリング・タイミング制御手段（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のサンプリング・タイミング制御手段２１に相当する）とを備えた撮像装置を特徴とする。
【００６０】
本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１において、前記サンプリング・タイミング制御手段が、前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを、前記揺れ検出手段の周波数応答特性を補正する時間分だけ可変するように構成されている撮像装置を特徴とする。
【００６１】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項１において、前記揺れ検出手段が、角速度検出手段である撮像装置を特徴とする。
【００６２】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１において、前記サンプリング・タイミング制御手段が、前記時周波数検出手段の出力にしたがって前記揺れ検出手段の周波数応答性の遅れを補正するように構成されている撮像装置を特徴とする。
【００６３】
本願の請求項５に記載の発明によれば、揺れを検出する揺れ検出手段（実施例ではジャイロ１に相当する）と、前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするサンプリング手段（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のＡ／Ｄ変換機４に相当する）と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた揺れ情報を揺れ補正量へ変換する補正量演算手段（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のＨＰＦ５，積分器６に相当する）と、前記補正量演算手段の演算結果に基づき画像の読み出し範囲を制御する読み出し制御手段（実施例では読み出し制御手段８３に相当する）と、前記揺れ検出手段より得られた揺れ情報より周波数を検出する周波数検出手段（実施例では周波数検出手段２２に相当する）と、前記周波数検出手段により得られた周波数に応じて前記サンプリング手段のサンプリング・タイミングを可変するサンプリング・タイミング制御手段（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のサンプリング・タイミング制御手段２１に相当する）とを備えた揺れ補正装置を特徴とする。
【００６４】
本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項５において、前記サンプリング・タイミング制御手段は、前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを、前記揺れ検出手段の周波数応答特性を補正する時間分だけ可変するように構成されている揺れ補正装置を特徴とする。
【００６５】
本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項６において、前記揺れ検出手段が、角速度検出手段である揺れ補正装置を特徴とする。
【００６８】
本願の請求項８に記載の発明によれば、揺れ検出手段によって揺れを検出するステップ（実施例では振動ジャイロ１で揺れを検出する処理に相当する）と、前記揺れ検出手段により検出された揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のサンプリング・タイミング制御手段２１によって揺れ情報をサンプリングする処理に相当する）と、サンプリングされた揺れ情報を揺れ補正量へ変換するステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のＨＰＦ５，積分器６によって揺れ補正情報を演算する処理に相当する）と、前記揺れ情報より揺れの周波数を検出するステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内の周波数検出手段２２によって揺れ情報の周波数を検出する処理に相当する）と、変換された前記揺れ補正量に基づき撮像素子の読み出し範囲を制御するとともに、前記揺れの周波数に応じて前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを可変するステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内において、積分器６より出力されている揺れ補正量に応じて読み出し制御手段８３を制御するとともに、サンプリング・タイミング制御手段２１によって、周波数検出手段２２の出力に基づいてＡ／Ｄ変換器４のサンプリングタイミングを変化させる処理に相当する）とからなる揺れ補正方法を特徴とする。
【００６９】
本願の請求項９に記載の発明によれば、揺れ検出手段により揺れを検出するステップ（実施例では振動ジャイロ１で揺れを検出する処理に相当する）と、検出された前記揺れ情報を所定のタイミングでサンプリングするステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のサンプリング・タイミング制御手段２１によって揺れ情報をサンプリングする処理に相当する）と、サンプリングされた前記揺れ情報を揺れ補正量へ変換するステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内のＨＰＦ５，積分器６によって揺れ補正情報を演算する処理に相当する）と、前記揺れ情報より揺れの周波数を検出するステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内の周波数検出手段２２によって揺れ情報の周波数を検出する処理に相当する）と、変換された前記揺れ補正量に基づき画像の読み出し範囲を制御するとともに、前記揺れの周波数に応じて前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを可変するステップ（実施例ではマイクロコンピュータＣＯＭ内において、積分器６より出力されている揺れ補正量に応じて読み出し制御手段８３を制御するとともに、サンプリング・タイミング制御手段２１によって、周波数検出手段２２の出力に基づいてＡ／Ｄ変換器４のサンプリングタイミングを変化させる処理に相当する）とからなる揺れ補正方法を特徴とする。
【００７０】
本願の請求項１０に記載の発明によれば、請求項８または９において、前記サンプリング・タイミングを可変するステップは、前記揺れ情報のサンプリング・タイミングを、前記揺れ検出手段の周波数応答特性を補正する時間分だけ可変するようにした揺れ補正方法を特徴とする。
【００７１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
以下本発明における撮像装置の一実施例について詳述する。
【００７２】
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。
【００７３】
同図において、上述の図４に示した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。
【００７４】
同図において、前述の例と異なるのはサンプリング・タイミング制御手段２１と周波数検出手段２２が加わったことである。
【００７５】
まず初めに、本第１の実施例においてはサンプリング・タイミング制御手段２１が備わったことによる動作を説明する。
【００７６】
サンプリング・タイミング制御手段２１の動作および、サンプリング・タイミングと撮像素子の蓄積時間、すなわち電子シャッター速度との関係を図２のタイミング・チャートを用いて説明する。
【００７７】
同図は先に説明した図９と同様に時間の流れに対する撮像素子の蓄積画像の動き状態、及び切り出しのタイミングを示しており、撮像素子の蓄積制御動作も先の説明と同様の動作を行っているものである。
【００７８】
図２が図９と異なるのは、切り出しに用いる揺れデータのサンプリング・タイミングを撮像素子の蓄積時間中の略中央時間としていることが特徴である。
【００７９】
１フィールド内のサンプリング・タイミングを５３１〜５３４にて示す。図９にて述べた同サンプリング・タイミング４０１〜４０４に対し撮像素子の蓄積中心時間を示す７６５〜７６８にサンプリング・ポイントをずらしている。
【００８０】
さらにサンプリングされた揺れ情報より補正目標値を演算した演算結果を５４１〜５４４に示すタイミングとして出力される。
【００８１】
先に図９で説明した撮像素子の実蓄積時間中の変位重心である７５１〜７５４に比較し、図２の本実施例における撮像素子の実蓄積時間中の変位重心７８１〜７８４のほうが補正基準位置７０４に近くなる。
【００８２】
このサンプリング・ポイントの時間的な遅れ量は電子シャッターの動作モード、すなわち実蓄積時間により一意的に決定される。したがって、サンプリング・タイミング制御手段２１により、電子シャッターの動作モードに対応したサンプリング位相をあらかじめデータとして持つか、あるいは実蓄積時間を基に算出するかによりサンプリング・タイミングを決定することができる。
【００８３】
よって、従来より用いられてきた同期信号間の略中央時間にサンプリング・タイミングを固定せずに、補正データ決定手段８２により選択するデータを撮像素子の実蓄積時間の略中央時間にサンプリング・ポイントを合わせることにより良好な抑振特性が得られることとなる。
【００８４】
なお、電子シャッター動作のみによらず、撮像装置自体の同期信号間隔を変化させた場合においても同様なことが言える。
【００８５】
本発明の実施形態では、揺れ信号のサンプリング・タイミングより補正目標値を求める演算処理を連続的に行っているが、補正目標値を求める演算は次の切り出し制御を行うまでに終了していればよく、サンプリングに対し必ずしも連続的に行う必要はない。
【００８６】
（第２の実施例）
次に、本発明における撮像装置を第２の実施例について詳述する。
【００８７】
先の図１を用いて本発明の第２の実施形態の説明を行う。
【００８８】
同図において、特に本発明の第２の実施例は２２に示す周波数検出手段による情報に基づいて前記サンプリング・タイミング制御手段２１の制御を変えることに特徴がある。
【００８９】
ここで、周波数検出手段２２の動作を説明すると、例えばここの周波数検出手段２２はＦＦＴなどの演算処理を行いそのピーク周波数、あるいは所定レベル以上の検出周波数を平均化し用いても良いが、簡易的な検出方法として、単位時間当たりの信号の増減の折り返しをカウントした値を用いても良い。なお、周波数検出手段２２に入力されるデータを、Ａ／Ｄ変換器４によりサンプリングされた揺れ情報と、積分処理が施された目標値信号としている理由は、角速度センサの検出特性が、同じ振幅に対し、高い周波数は出力レベルが大きく、低い周波数は出力レベルが小さいため、低い周波数を精度よく検出するために積分処理により見かけ上信号レベルが増幅した目標値信号を利用した方が有利であるからである。
【００９０】
周波数検出手段２２により検出された揺れ周波数情報はサンプリング・タイミング制御手段２１によりその周波数に応じた所定の位相分だけサンプリング・タイミングを制御する。
【００９１】
具体的には先の図１０に示した揺れ検出手段１の応答性の遅れ分だけサンプリング・位相を進ませればよいのであるから、仮に１０Ｈｚの揺れが撮像装置に加わった場合、角速度センサの位相遅れが９ｄｅｇあったとすると、
(9〔deg〕／360〔deg〕)×10〔Hz〕=0.25〔ms〕
という演算により角速度センサの実遅れ時間が求められる。
【００９２】
したがって、上記の条件によるとサンプリング・タイミング制御手段２１によりサンプリング・タイミングを０.２５ｍｓ分だけ進ませれば良いことになる。
【００９３】
このサンプリング・タイミングを先の周波数条件によってどのように変えていくかを  図３を用いて説明する。
【００９４】
同図は図２などを用いて説明した実施形態と異なり、１フィールド間のサンプリング回数を複数回としているのは、周波数の検出精度を上げるためにサンプリング・ポイントをある程度増やしておく必要があるからである。
【００９５】
本第２の実施例では説明の便宜上サンプリングを１フィールド間に４回としているが、サンプリング回数は問わない。
【００９６】
同図において、５６１〜５６８に示しているのが揺れ信号のサンプリング・ポイントである。同期タイミング３８１に示す時間より次の同期タイミング３８２の間は通常のサンプリング動作が行われている。
【００９７】
ここで、揺れ検出手段２２がより高い揺れ周波数を検出した場合、前記に説明したように、検出した揺れ周波数に応じ揺れ信号のサンプリング・ポイントを進めるべくサンプリング・タイミング制御手段２１の動作が切り替わる。
【００９８】
次の同期タイミング３８２以降のサンプリング・タイミングは検出した揺れ周波数に応じ、５６５’〜５６８’に示す標準的なタイミングより、５６５〜５６８に示す所定時間進んだサンプリング・タイミングに変更される。
【００９９】
同様に補正演算出力タイミングも前のフィールドの出力タイミング４０５’〜４０８’に対し４０５〜４０８に示されるタイミングに変更される。
【０１００】
また、上記演算に対して切り出し制御の位相変化はせず４１１、４１２に示されるポイントとなる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上述べたよううに、本発明における撮像装置によれば、補正量演算手段より求められた揺れ補正量を、電子シャッター動作などの撮像素子の駆動、蓄積条件や、揺れ検出手段より得られた周波数情報などによりサンプリング手段のサンプリング・タイミングを可変することにより適正な揺れ情報をサンプリングすることが可能となり、撮像素子の駆動、蓄積条件や揺れ周波数に依存せずに円滑な防振動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１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】本発明における電子シャッター動作時の撮像素子の蓄積より補正までの動作を説明するタイミング・チャートである。
【図３】本発明第２の実施例における撮像素子の蓄積より補正までの動作を説明するタイミング・チャートである。
【図４】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５】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６】振れ補正手段の概要を説明するための図である。
【図７】振れ補正手段の蓄積画像の切り出しについて説明するための図である。
【図８】撮像素子の蓄積より補正までの動作を説明するタイミング・チャートである。
【図９】電子シャッター動作時の撮像素子の蓄積より補正までの動作を説明するタイミング・チャートである。
【図１０】角速度センサの周波数に対する応答特性である。
【符号の説明】
１  ジャイロ
４  Ａ／Ｄ変換器
５  ＨＰＦ
６  積分器
２１  サンプリング・タイミング制御手段
２２  周波数検出手段
８１  ＡＥ制御手段
８３  読み出し制御手段
１６１  撮像素子
ＣＯＭ  マイクロコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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