(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記制御信号発生手段は、その内部で発生する前記動き補正手段を制御するための前記制御信号の信号幅を制限するクリップ手段を備え、
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画像動き補正装置。
【請求項２】
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３】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項４】
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２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２記載の画像動き補正装置。
【請求項６】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項７】
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６のいずれかに記載の画像動き補正装置。
【請求項８】
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６のいずれかに記載の画像動き補正装置。
【請求項９】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項１０】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項１１】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項１２】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項１３】
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２記載の画像動き補正装置。
【請求項１４】
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２記載の画像動き補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の手振れ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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用ビデオカメラ（以下、ビデオム−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。
【０００３】
しかし、その反面、小型化、軽量化、光学ズ−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。
【０００４】
従来の画像動き補正装置としては、たとえば、次の（１）〜（３）の各技術が提案されいている。
【０００５】
（１）  撮像光学系および固体撮像素子を備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）。
【０００６】
具体的には、上記の撮像ユニットの重心点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。
【０００７】
（２）  撮像光学系の前部に可変頂角プリズムを設け、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）。
【０００８】
具体的には、２枚のガラス板を特殊なフィ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。
【０００９】
（３）  固体撮像素子上の画像に対し、その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。
【００１０】
具体的には、放送方式に合致した標準の固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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の（１）〜（３）の各画像動き補正装置では、次の問題がある。
【００１２】
つまり、動きの検出に角速度センサ等の外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。
【００１３】
また、撮像光学系の焦点距離が長いほど、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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像動き補正装置は、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。
【００１５】
これにより、撮像装置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。
【００１６】
また、本発明の画像動き補正装置は、撮像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。
【００１７】
これにより、撮像装置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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、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、前記制御信号発生手段は、その内部で発生する前記動き補正手段を制御するための前記制御信号の信号幅を制限するクリップ手段を備え、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としたものである。
【００２７】
これにより、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。
【００２８】
請求項２記載の発明は、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としたものである。
【００２９】
これにより、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。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態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。
【００３２】
同図において、光学的振れ補正系１は、撮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。
【００３３】
光学的振れ補正系駆動制御手段２は、後述の角速度センサ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。
【００３４】
角度検出手段３は、ＶＡＰ１の平行平面板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。
【００３５】
撮像光学系４は、光学的ズ−ム動作、合焦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。
【００３６】
固体撮像素子６は、ＶＡＰ１および撮像光学系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。
【００３７】
アナログ信号処理手段７は、固体撮像素子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。
【００３８】
角速度センサ１０は、撮像装置自体の動き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。
【００３９】
フィルタ１１は、角速度センサ１０の出力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。
【００４０】
マイクロコンピュ−タ（以下、マイコンと略記する）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。
【００４１】
次に、以上のように構成されたこの実施の形態１の画像動き補正装置の動作について、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、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。
【００４２】
図２は、マイコン１４に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【００４３】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、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１０１）。
【００４４】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図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。
【００４５】
ステップ１０４においては、角速度センサ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。
【００４６】
次に、カウンタのカウント値に応じて、マイコン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）。
【００４７】
このカットオフ周波数の決定の仕方としては、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ては、後で詳述する。
【００４８】
続いて、マイコン１４に取り込んだ角速度センサ１０からの信号に対し、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。
【００４９】
続いて、ＨＰＦを通過した角速度センサ１０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１０９）、Ｄ／Ａ変換手段１５に出力される。
【００５０】
図３は、図２のステップ１０５におけるカットオフ周波数の決定方法の一例である。
【００５１】
同図に示した例では、角速度センサ１０の電源投入時（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ｆｃｏｎ（＞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。
【００５２】
なお、ステップ１０６でＨＰＦのカットオフ周波数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。
【００５３】
図４は、図２のステップ１０５におけるカットオフ周波数の決定方法の他の一例である。
【００５４】
図３に示したカットオフ周波数の決定方法では、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。
【００５５】
そこで、図４では、ｆｃｏｎからｆｃになるまで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。
【００５６】
なお、図４では、カットオフ周波数を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、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。
【００５７】
また、図４および図５のように、カットオ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。
【００５８】
以上のように、この実施の形態１では、マイコン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。
【００５９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に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内での処理プログラムの内容のみが異なる。
【００６０】
よって、この実施の形態２の画像動き補正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。
【００６１】
図６は、マイコン１４に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【００６２】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、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２０１）。
【００６３】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図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。
【００６４】
ステップ２０４においては、マイコン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（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。
【００６５】
次のステップ２０５においては、角速度センサ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。
【００６６】
次に、マイコン１４は、取り込んだ角速度センサ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）。
【００６７】
この係数Ｋの決定の仕方としては、たとえば、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。
【００６８】
続いて、マイコン１４に取り込んだ角速度センサ１０からの信号に対し、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。
【００６９】
なお、この係数Ｋは、前段のステップ２０６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＝１０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。
【００７０】
こうして、ステップ２０７による積分結果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。
【００７１】
図７は、図６のステップ２０６における係数Ｋの決定方法の一例である。
【００７２】
同図に示した例では、角速度センサ１０の電源投入時（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。
【００７３】
上述のように、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。
【００７４】
なお、ステップ２０６で係数Ｋを小さく設定した場合、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、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。
【００７５】
なお、図７に示した係数Ｋの決定方法では、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。
【００７６】
以上のように、この実施の形態２では、マイコン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。
【００７７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に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内での処理プログラムの内容のみが異なる。
【００７８】
よって、この実施の形態３の画像動き補正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。
【００７９】
図８は、マイコン１４に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【００８０】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、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３０１）。
【００８１】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図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。
【００８２】
ステップ３０４においては、マイコン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（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。
【００８３】
次のステップ３０５においては、積分処理により、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。
【００８４】
ステップ３０６においては、角速度センサ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。
【００８５】
次に、マイコン１４は、ステップ３０５に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３０７）。このゲインＧの決定の仕方としては、マイコン１４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。
【００８６】
続いて、ステップ３０７において決定されたゲインＧをステップ３０５の出力（角度情報）に乗算する（ステップ３０８）。
【００８７】
こうして、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３０９）、Ｄ／Ａ変換手段１５に出力される。
【００８８】
図９は、図８に示したステップ３０７におけるゲインＧの決定方法の一例である。
【００８９】
同図に示した例では、角速度センサ１０の電源投入時（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。
【００９０】
なお、ステップ３０７でゲインＧを小さく設定した場合、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。
【００９１】
なお、図９に示したゲインＧの決定方法では、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。
【００９２】
以上のように、この実施の形態３では、マイコン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。
【００９３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４にお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。
【００９４】
よって、この実施の形態４の画像動き補正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。
【００９５】
図１０は、マイコン１４に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【００９６】
撮像装置本体に電源が投入されると、まず、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４０１）。
【００９７】
次に、動き補正の実行の有無を指示する図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ＳＷがＯＦＦならばこの状態で待機する。
【００９８】
ステップ４０４においては、マイコン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（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。
【００９９】
次に、積分処理により、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）。
【０１００】
次のステップ４０７においては、角速度センサ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。
【０１０１】
続いて、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行うためのクリップ値Ｃを決定する（ステップ４０８）。
【０１０２】
このクリップ値Ｃの決定の仕方としては、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。
【０１０３】
そして、ステップ４０９では、上記のステップ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。
【０１０４】
図１１は、図１０のステップ４０８におけるクリップ値Ｃの決定方法の一例である。
【０１０５】
同図に示した例では、角速度センサ１０の電源投入時（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Ｃｏｎ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。
【０１０６】
なお、ステップ４０８でクリップ値Ｃを小さく設定した場合、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。
【０１０７】
なお、図１１では、センタ値（ゼロ）を中心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。
【０１０８】
なお、図１１に示したクリップ値Ｃの決定方法では、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。
【０１０９】
以上のように、この実施の形態４では、マイコン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。
【０１１０】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態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。
【０１１１】
この実施の形態５の特徴は、撮像光学系駆動制御手段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）２３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。
【０１１２】
その他の構成は、図１に示した実施の形態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。
【０１１３】
次に、以上のように構成されたこの実施の形態５の画像動き補正装置の動作について、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、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。
【０１１４】
図１３は、マイコン１４に格納された処理プログラムのフロ−チャ−トの一例である。
【０１１５】
図１３におけるステップ５０１〜５０５、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１０７〜１０９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。
【０１１６】
この焦点距離に対応した数値Ｄの決定の仕方としては、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ＨＰＦ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。
【０１１７】
ステップ５０６で得られた数値Ｄと、ステップ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）。
【０１１８】
図１４は、図１３のステップ５０６における数値Ｄの決定方法の一例である。
【０１１９】
同図に示した例では、撮像光学系４の焦点距離に応じて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。
【０１２０】
このように、焦点距離に応じて数値Ｄを変更するのは、次の理由による。
【０１２１】
電源投入直後、角速度センサ１０の出力に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。
【０１２２】
そこで、この実施の形態５では、焦点距離に応じてＤ（≧１）を求め、ステップ５０５で求めたＨＰＦ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。
【０１２３】
なお、図１４では、数値Ｄが焦点距離に応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。
【０１２４】
以上のように、この実施の形態５では、マイコン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。
【０１２５】
なお、この実施の形態５において説明した、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。
【０１２６】
その場合、一例として図１６および図１７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。
【０１２７】
なお、図１６、図１７に示した以外にも、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。
【０１２８】
また、上記の各実施の形態１〜５において、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６３−２０１６２２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。
【０１２９】
また、上記の各実施の形態１〜５において、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。
【０１３０】
また、上記の各実施の形態１〜５において、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。
【０１３１】
また、上記の各実施の形態１〜５において、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。
【０１３２】
また、上記の各実施の形態１〜５においては、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。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【０１３４】
（１）  本発明では、動き検出手段へ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。
【０１３５】
（２）  また、本発明では、動き検出手段へ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像動き補正装置を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係るマイコン１４による処理内容を説明するためのフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１に係るカットオフ周波数決定方法の一例を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態１に係るカットオフ周波数決定方法の一例を示すグラフ
【図５】本発明の実施の形態１に係るカットオフ周波数決定方法の一例を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２に係るマイコン１４による処理内容を説明するためのフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２に係る係数Ｋの決定方法の一例を示すグラフ
【図８】本発明の実施の形態３に係るマイコン１４による処理内容を説明するためのフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３に係るゲインＧの決定方法の一例を示すグラフ
【図１０】本発明の実施の形態４に係るマイコン１４による処理内容を説明するためのフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態４に係るクリップ値Ｃの決定方法の一例を示すグラフ
【図１２】本発明の実施の形態５に係る画像動き補正装置を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態５に係るマイコン２３による処理内容を説明するためのフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態５に係る数値Ｄの決定方法の一例を示すグラフ
【図１５】本発明の実施の形態５に係る数値Ｄの決定方法の一例を示すグラフ
【図１６】本発明の実施の形態５に係る数値Ｄの決定方法の一例を示すグラフ
【図１７】本発明の実施の形態５に係る数値Ｄの決定方法の一例を示すグラフ
【符号の説明】
１…光学的振れ補正系、２…光学的振れ補正系駆動制御手段、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
【図１】
0003614617.tif 000002
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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