(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する複数の撮像画面より画像の動き量を検出する動き検出手段と、
撮像手段より光路上被写体側に配され、前記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検出された動き量に応じて、撮像された画像の単位時間当たりの補正残り量である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複数回の積分処理を施して前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成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。
【請求項２】
請求項１において、
前記動き信号処理手段は、前記動き検出手段より検出され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。
【請求項３】
請求項１において、
前記動き信号処理手段は、前記動き検出手段より検出され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。
【請求項４】
請求項１において、
前記動き信号処理手段は、前記動き検出手段より検出され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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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量を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段より検出された動き量に応じて、撮像された画像の単位時間当たりの補正残り量である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側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複数回の積分処理を施して前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成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生成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、
を備えたことを特徴とする交換レンズ式撮像装置。
【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光学的揺れ補正手段と、前記第１の動き検出手段より検出された振れ量にもとづいて前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成する第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の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検出された動き量に応じて、撮像された画像の単位時間当たりの補正残り量である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複数回の積分処理を施して前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成する第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第２の制御目標値生成手段より生成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を備え、前記第１の制御目標値生成手段により生成された制御目標値と前記第２の制御目標値生成手段により生成された制御目標値とを所定の演算により１つの制御目標値とする演算手段を備えたことを特徴とする交換レンズ式撮像装置。
【請求項８】
請求項６または７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交換レンズ式撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８において、
前記光学的揺れ補正手段は、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または交換レンズ式撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８において、
前記光学的揺れ補正手段は、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または交換レンズ式撮像装置。
【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１０１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１１０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、１２３はＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）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、請求項１に記載の本発明は、連続する複数の撮像画面より画像の動き量を検出する動き検出手段と、撮像手段より光路上被写体側に配され、前記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検出された動き量に応じて、撮像された画像の単位時間当たりの補正残り量である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複数回の積分処理を施して前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成する制御目標値生成手段とを備えた撮像装置とするものである。
【００４３】
また、請求項６に記載の本発明は、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量を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段より検出された動き量に応じて、撮像された画像の単位時間当たりの補正残り量である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側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複数回の積分処理を施して前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成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生成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を備えた交換レンズ式撮像装置とするものである。
【００４４】
また、請求項７に記載の本発明は、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光学的揺れ補正手段と、前記第１の動き検出手段より検出された振れ量にもとづいて前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成する第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の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検出された動き量に応じて、撮像された画像の単位時間当たりの補正残り量である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複数回の積分処理を施して前記光学的揺れ補正手段の制御目標値を生成する第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第２の制御目標値生成手段より生成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を備え、前記第１の制御目標値生成手段により生成された制御目標値と前記第２の制御目標値生成手段により生成された制御目標値とを所定の演算により１つの制御目標値とする演算手段を備えた交換レンズ式撮像装置とするものである。
【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）のブロックを検索する。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、３２０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３２０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３２０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３２２でも示されるようにベクトル量３１１を含む波形３１０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４ｂ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整することにより、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ＣＯＭ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ＤＤＣ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２０１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ＨＰＦ２１０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
【図１】
0003610210.tif 000002
【図２】
0003610210.tif 000003
【図３】
0003610210.tif 000004
【図４】
0003610210.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003610210.tif 000008
【図８】
0003610210.tif 000009
【図９】
0003610210.tif 000010
【図１０】
0003610210.tif 000011
【図１１】
0003610210.tif 000012
【図１２】
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