(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の振れを検出する振れ検出手段と、
画像信号中より画像の動きを検出する動き検出手段と、
前記振れ検出手段の出力信号及び前記動き検出手段の出力信号または、そのどちらか一方の出力信号に応じて、光学的に画像の振れを補正する振れ補正手段と、
前記動き検出手段により検出される動きベクトル信号から、前記振れ補正手段の補正目標値を演算する信号処理手段と、
前記信号処理手段により演算される補正目標値のサンプリング周期を前記動きベクトル信号のサンプリング周期より速くするサンプリング周期可変手段とを備え、
前記振れ補正手段を含むレンズユニットがカメラ本体から脱着自在に構成されていて交換可能であるとともに、前記サンプリング周期可変手段が前記レンズユニット内に設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記振れ検出手段は、角速度検出手段と角速度信号を角変位信号に変換する第二の信号処理手段とで構成されることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記振れ補正手段は、光学的に振れを補正する振れ補正手段であり、可変頂角プリズムであることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記振れ検出手段は、直交する２方向の成分で機器の振れを検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像装置に対して着脱可能なレンズユニットであって、
前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、
前記撮像装置側で検出された画像信号中の動きベクトル成分と、前記振れ検出手段の出力信号の一方または両方に基づいて、光学的に画像の振れを補正する振れ補正手段と、
前記動きベクトルに基づいて演算され、供給された前記振れ補正手段の補正目標値のサンプリング周期を前記動きベクトルのサンプリング周期より速くして前記振れ補正手段へ与えるサンプリング周期可変手段とを具備することを特徴とするレンズユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズユニットにおいて、
前記振れ検出手段は、角速度センサによって構成され、前記振れ補正手段は、光学的に画像の動きを補正する振れ補正手段によって構成されていることを特徴とするレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及びレンズユニットに関し、特に、手振れや振動等の振れ補正する機能を有する撮像装置及びレンズユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型のビデオカメラ等では、手振れや振動等により被写体像がぶれてしまい、見ずらい映像となってしまうことがよくある。特に、最近では高倍率のレンズが採用されているので、テレ側の時はぶれが大きく目立ってしまう問題があった。
【０００３】
そこで、前記手振れ等の振れ補正をするための振れ補正装置が数多く提案され、製品化されている。光学系による振れ補正方式として、振れ検出手段として角速度センサーを用い、また、画像補正手段として可変頂角プリズム（ＶＡＰ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ａｎｇｌｅ  Ｐｒｉｓｕｍ  ）を用いた従来例がある。以下、これについて説明する。
【０００４】
まず、ＶＡＰについて説明する。図２に示すように対向した２枚のガラス板２１、２２、前記２枚のガラス板をつなぐ蛇腹２３、２４、及び前記２枚のガラス板と前記蛇腹で密閉される空間を満たす高屈折液体２５で構成される。ガラス板２１、２２には、回転軸２６、２７がそれぞれ設けられている。
【０００５】
図２において、一方のガラス板２１を回転軸２６を中心にσだけ回転させたときの入射光束２８は楔形プリズムと同じ原理によりφだけ偏向する。同じようにもう１方のガラス板２２は、回転軸２７を中心に回転し入射光束２８を偏向させることができるようの構成されている。
【０００６】
このように構成されが可変頂角プリズムは、２枚のガラス板２１、２２を同時に制御することで、被写体像のぶれを除去するものである。この例では、前記角速度センサーの信号をフィルタリングする際に、まず、直流遮断フィルタにより直流成分を遮断し、手振れ補正をするために所定量増幅した後、所定のフィルタリングをすることにより前記可変頂角プリズムの頂角の目標値となる。この目標値に応じて、先に説明したＶＡＰの頂角を可変させることにより、手振れ補正を行うようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、角速度センサーの信号は低周波になるほど感度が鈍くなり、また信号処理により低周波帯域の位相も理想的でなくなることから、特に高倍率時には、低周波帯域の効きが悪い印象を与えてしまう問題があった。
【０００８】
そこで、撮影像からフィールド間の画像の動きを検出し、その画像の動き情報を併用することにより低域の性能を高めようとすることが考えられる。しかし、このようにすると、画像動き検出のサンプリング周期が遅いため、その周期で目標値の更新を行うと、解像度が落ちたような画像となってしまう。
【０００９】
本発明は前述の問題点にかんがみ、画像の動き情報を併用して画像の補正行う際に、解像度が低下しないようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、機器の振れを検出する振れ検出手段と、画像信号中より画像の動きを検出する動き検出手段と、前記振れ検出手段の出力信号及び前記動き検出手段の出力信号または、そのどちらか一方の出力信号に応じて、光学的に画像の振れを補正する振れ補正手段と、前記動き検出手段により検出される動きベクトル信号から、前記振れ補正手段の補正目標値を演算する信号処理手段と、前記信号処理手段により演算される補正目標値のサンプリング周期を前記動きベクトル信号のサンプリング周期より速くするサンプリング周期可変手段とを備え、前記振れ補正手段を含むレンズユニットがカメラ本体から脱着自在に構成されていて交換可能であるとともに、前記サンプリング周期可変手段が前記レンズユニット内に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の撮像装置の他の特徴とするところは、前記振れ検出手段は、角速度検出手段と角速度信号を角変位信号に変換する第二の信号処理手段とで構成されることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の撮像装置のその他の特徴とするところは、前記振れ補正手段は、光学的に振れを補正する振れ補正手段であり、可変頂角プリズムであることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の撮像装置のその他の特徴とするところは、前記振れ検出手段は、直交する２方向の成分で機器の振れを検出することを特徴としている。
【００１４】
本発明のレンズユニットは、撮像装置に対して着脱可能なレンズユニットであって、前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、前記撮像装置側で検出された画像信号中の動きベクトル成分と、前記振れ検出手段の出力信号の一方または両方に基づいて、光学的に画像の振れを補正する振れ補正手段と、前記動きベクトルに基づいて演算され、供給された前記振れ補正手段の補正目標値のサンプリング周期を前記動きベクトルのサンプリング周期より速くして前記振れ補正手段へ与えるサンプリング周期可変手段とを具備することを特徴としている。
【００１５】
本発明のレンズユニットの他の特徴とするところは、前記振れ検出手段は、角速度センサによって構成され、前記振れ補正手段は、光学的に画像の動きを補正する振れ補正手段によって構成されていることを特徴としている。
【００２４】
【作用】
本発明は前記技術手段を具備し、補正目標値のサンプリング周期を画像動きベクトル信号のサンプリング周期より速くするサンプリング周期可変手段をレンズユニット内に設けるようにすることにより、動き検出手段からの信号を併用して低域の性能を向上させる際に、振れ補正手段に与える補正目標値のサンプリング周期が遅いために解像度が低下する不都合を生じないようにすることができるとともに、画像動きベクトル信号のサンプリング周期をレンズユニットの倍率に応じて最適に変換することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置及びレンズユニットの一実施形態を図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
本第１の実施形態の構成を図１に示す。
図１において、振れを検出する角速度センサ１０１の出力を、ＤＣカットフィルタ１０２に供給して直流成分をカットし、アンプ１０３で所定レベルに増幅する。
【００２７】
この増幅された信号を、信号処理回路１０５に与えて、ＶＡＰ頂角の第一の目標値を演算するのに必要な信号処理を行う。
一方、ＶＡＰユニット１０８には、頂角を検出する頂角センサ１１０が設けられており、この頂角センサ１１０の出力をアンプ１０９で所定量増幅するようにしている。
【００２８】
次に、信号処理回路１０５の出力である第一の目標値と、アンプ１０９の出力との差を取り制御量とし、駆動回路１０６に入力する。そして、駆動回路１０６が、ＶＡＰユニット１０８内のＶＡＰの頂角を可変させるアクチュエータ１０７を駆動する。この一連の動作により、手触れ等の振れを光学的に補正する。
【００２９】
しかしながら、前述した動作においては、角速度センサ１０１の出力信号は低周波になるほど感度が鈍くなり、また信号処理により低周波帯域の位相も理想的でなくなることから、特に高倍率時には、低周波帯域の振れ補正能力は効きが悪い印象を与えてしまう問題があった。本実施形態においては、以下のようにして補正能力を向上させている。
【００３０】
すなわち、固体撮像素子１１１は、固体撮像素子駆動制御回路１１５に制御されながら光学系を介した映像を電気信号（以下、映像信号と呼ぶ）に変換する。この映像信号をアナログ信号処理回路１１２により所定の信号処理を施し、さらにアナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）１１３によりディジタル信号に変換する。そして、このディジタル信号に変換された映像信号を記録系やファインダー系に供給するとともに、画像動き検出回路１１４にも送り、フィールド間の画像の動き量を示す画像動きベクトルを検出するために用いている。
【００３１】
画像動き検出回路１１４により検出された画像動きベクトルを、積分器１１９、ＨＰＦ１１８、第二の積分器１１７、及びＤＡ変換器１１６を介してＶＡＰ頂角の第二の目標値を演算する。なお、ＤＡ変換器１１６はデータを更新するまで出力値を保持する機能を有している。
【００３２】
画像動きベクトルは、低域の検出能力が角速度センサに比べて高いので、前述のようにして演算した第二の目標値を第一の目標値に加算することで、低域の検出能力を向上させるようにしている。
【００３３】
このとき、画像動き検出のサンプリング周期が遅いため、その周期で第二の目標値の更新を行うと、解像度が落ちたような画像となってしまう。そこで、本実施形態においては、例えばＮＴＳＣ方式の場合、１２０Ｈｚ周期で前述の第一の目標値に第二の目標値を加算するようにしている。この補間する値は、補間回路１２０により演算している。
【００３４】
次に、補間回路１２０の動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、ここではＮＴＳＣ方式の場合について説明する。
画像動きベクトルはフィールド間の動きを検出するので、第二の積分器１１７は１秒間に６０回演算する。この演算終了時をトリガーとして処理３０１が開始される。
【００３５】
次に、処理３０２により、積分値からメモリーＺに保持されている前回の積分値の差をとり、その１／２を積分値に加算しメモリＨに格納する。なお、ここでいう積分値とは、第二の積分器１１７の出力値である。
【００３６】
次に、処理３０３により、積分値をメモリＺに格納する。ここで、メモリＺに格納した値は次回使用される。
次に、処理３０４において、処理３０１から１／１２０秒経過したか否かが判断され、経過したら処理３０５に移行する。なお、補間回路１２０にはカウンタ機能があり、それを利用して１／１２０秒をカウントしている。次に、処理３０５によりメモリＨの値をＤＡ変換器１１６に出力する。
【００３７】
以上説明した補間回路１２０により、実際にＤＡ変換器１１６から出力される目標値の変化の仕方の違いを、図４を用いて説明する。
図４（Ａ）は、補間回路１２０が無い時の目標値の変化するタイミングの例であり、時間軸の一目盛りは１／６０秒である。
これが補間回路１２０の作用により、図４（Ｂ）のようになる。時間軸の一目盛りは１／１２０秒である。
【００３８】
これにより、光学的手ぶれの振れ補正機能において、低域の性能向上をはかるため、動き検出手段からの信号を併用する場合、振れ補正手段であるＶＡＰユニットに与える補正目標値のサンプリング周期が遅いために起こる問題を解決することができる。なお、ここでは補正機能が一系統のように説明したが、実際には縦方向と横方向の二系統存在する。
【００３９】
（第２の実施形態）
本発明における撮像装置の第２の実施形態の構成を図５に示す。
図５に示したように、本実施形態の撮像装置はレンズユニット２１８とカメラ本体２２８とによって構成されている。
【００４０】
図５のレンズユニット２１８において、振れを検出する角速度センサ２０１の出力を、ＤＣカットフィルタ２０２によって直流成分をカットし、角速度信号アンプ２０３で所定量増幅する。
【００４１】
そして、この増幅された信号を角速度信号処理回路２０４に供給し、ＶＡＰ頂角の第一の目標値を演算するのに必要な信号処理を行う。
一方、ＶＡＰユニット２０７には頂角を検出する頂角センサ２１４があり、この出力を頂角信号アンプ２１３で所定量増幅する。
【００４２】
次に、角速度信号処理回路２０４の出力である第一の目標値と頂角信号アンプ２１３の出力との差を取り制御量とし、駆動回路２０５に入力する。駆動回路２０５は、入力された制御量に応じてＶＡＰの頂角を可変させるアクチュエータ２０６を駆動する。この一連の動作により、光学的に振れが補正される。
【００４３】
しかしながら、角速度センサ２０１の信号は低周波になるほど感度が鈍くなり、また信号処理により低周波帯域の位相も理想的でなくなることから、特に高倍率時には、低周波帯域の振れ補正能力は効きが悪い印象を与えてしまう。
【００４４】
固体撮像素子２２０は、固体撮像素子駆動制御回路２２３により制御され、光学系２０８〜２１２を介して入力された映像を電気信号（以下、映像信号と呼ぶ）に変換する。この映像信号を、撮像信号処理回路２２１により信号処理を行い、さらにアナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）２２２によりディジタル信号に変換する。
【００４５】
このディジタル信号に変換された映像信号を記録系やファインダー系に供給するとともに、画像動き検出回路２２４にも送られ、フィールド間の画像の動き量を示す画像動きベクトルを検出する。
【００４６】
画像動き検出回路２２４により検出された画像動きベクトルを積分器２２７、ＨＰＦ２２６、第二の積分器２２５、を介しレンズユニット２１８内のレンズマイコン２１５に供給し、そこに設けられているＤ／Ａ変換回路２１６を経てＶＡＰ頂角の第二の目標値とする。なお、Ｄ／Ａ変換回路２１６はデータを更新するまで出力値を保持する機能を有している。
【００４７】
画像動きベクトルは、低域の検出能力が角速度センサに比べ高いので、前述の第二の目標値を第一の目標値に加算するとき、画像動き検出のサンプリング周期が遅いため、その周期で第二の目標値の更新を行うと解像度が落ちたような画像となってしまう。そこで、例えばＥＮＴＳＣ方式の場合、１２０Ｈｚ周期で前述の第一の目標値に第二の目標値を加算するようにしている。この補間する値は補間器２１７により演算される。
【００４８】
補間器２１７の動作及びＤ／Ａ変換回路２１６から出力される目標値の変化の仕方の違いは、第１の実施形態において、図４を用いて説明した通りであるので、本第２の実施形態においては詳細な説明を省略する。
【００４９】
なお、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。また、本発明はシステムあるいは装置にプログラムを供給することによって実施される場合にも適用されることは言うまでもない。
【００５０】
この場合、本発明に係わるプログラムを格納した記憶媒体が、本発明を構成することになる。そして、前記記憶媒体からそのプログラムをシステムあるいは装置に読み出すことによって、そのシステムあるいは装置が予め定められた方法で動作する。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、補正目標値のサンプリング周期を画像動きベクトル信号のサンプリング周期より速くするサンプリング周期可変手段をレンズユニット内に設けるようにしたので、低域の性能向上をはかるために動き検出手段からの信号を併用する場合に、振れ補正手段に与える補正目標値のサンプリング周期が遅いために起こる問題を解決し、解像度を低下させない振れ補正を行うことができるともに、レンズユニットを交換した場合でも、画像動きベクトル信号のサンプリング周期をそのレンズユニットに応じて最適に変換することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における撮像装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】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３】第１の実施形態において、補間回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】第１の実施形態において、補間回路の動作を説明するための特性図である。
【図５】本発明における撮像装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  角速度センサ
１０２  ＤＣカットフィルタ
１０３  アンプ
１０５  信号処理回路
１０６  駆動回路
１０７  アクチュエータ
１０８  ＶＡＰユニット
１０９  アンプ
１１０  頂角センサ
１１１  固体撮像素子
１１２  アナログ信号処理回路
１１３  アナログディジタル変換回路
１１４  画像動き検出回路
１１５  固体撮像素子駆動制御回路
１１６  ＤＡ変換器
１１７  第二の積分器
１１８  ＨＰＦ
１１９  積分器
１２０  補間回路
【図１】
0003592007.tif 000002
【図２】
0003592007.tif 000003
【図３】
0003592007.tif 000004
【図４】
0003592007.tif 000005
【図５】
0003592007.tif 000006