(57)【要約】【課題】手ぶれ補正機能を実現する際に、補正時に垂直方向と水平方向の干渉がなく、かつ画素センサの利用効率を低下させない小型の撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像素子１０２は、２次元状に配列した光電変換素子２０１と光電変換素子にて変換された電荷を垂直方向及び水平方向に転送する転送路２０２を有する。時間管理回路１０７の発生する露光時間より短い間隔のタイミングパルスで、動き検出部１０５、１０６は垂直方向及び水平方向の装置の動きを検出する。検出した垂直方向の動きに対して、駆動回路１０３は垂直転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させ、これに光電変換素子２０１から新たな電荷を読み出し加算する。水平方向の動きに対しては、駆動機構部１０９は撮影レンズ１０１又は撮像素子１０２の位置を水平方向に所定距離移動させる。【選択図】図１
2006217204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
被写体像を上記撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズの位置を機械的に移動する駆動機構部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動機構部及び上記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の２方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記駆動機構部を介して上記撮影レンズの位置を所定距離移動させることによって、上記２方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
２次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
上記撮像素子の位置を機械的に移動する駆動機構部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動機構部及び上記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の２方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記駆動機構部を介して上記撮像素子の位置を所定距離移動させることによって、上記２方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
２次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記撮像素子から読み出した電荷信号を一時記憶する記憶部と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動回路及び上記記憶部を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の２方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記記憶部からの信号読み出しタイミングを調整することによって、上記２方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
２次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記撮像素子から読み出した電荷信号に所定のフィルタ特性の処理を行うフィルタ処理回路と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動回路及び上記フィルタ処理回路を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の２方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記フィルタ処理回路を介して該検出した動きをフーリエ変換して得られる周波数特性の逆特性のフィルタ処理を行うことによって、上記２方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は前記各光電変換素子の受光面に色フィルタを配置したカラー信号用撮像素子であって、
前記駆動回路は、該撮像素子の該色フィルタの前記転送路方向の繰り返しサイクルを転送距離の最小単位として電荷を転送することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記制御回路は前記動き検出部の検出した動き量がしきい値に達した場合、前記タイミングパルスとは無関係に、随時、前記駆動回路を介して前記転送路上に読み出した以前の電荷を上記しきい値に対応する距離だけ転送させるよう制御することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、手ぶれ補正機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、各種方式の手ぶれ補正機能が提案され、実用化されている。補正方式は、光学的補正方式と電子的補正方式とに分類される。光学的補正方式は、手ぶれによってカメラがどれだけ動いたかをジャイロ等の加速度センサ等により検出し、検出したぶれ量だけ光学系補正レンズを光軸に垂直な面内で縦方向と横方向に移動させる。そして、撮像素子（ＣＣＤやＭＯＳなどの固体イメージセンサ）上の結像位置のずれを打ち消すように補正するものである（例えば、特許文献１参照）。なお、光学系レンズを移動する代わりに、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動する方式（撮像素子シフト方式）もある。
【０００３】
これに対し電子的補正方式は、撮像素子にて撮影した時間的に前後する２つの画像信号を比較し、被写体の位置ずれからぶれ量を検出し、検出したぶれ量だけ撮像素子内の読み出し位置（画像切り出し位置）をずらすことで、被写体が読み出し画面内の同位置にとどまるように補正するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、上記光学的補正方式と電子的補正方式とを組み合わせ、手ぶれ量を画像信号の変化から求め、これに応じて光学系レンズを機械的に移動する方法なども提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３９３５７号公報
【特許文献２】特開平２−２３１８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記光学的補正方式は、補正用レンズを２軸方向に駆動するアクチュエータが必要であり、複雑な構造のため大型で高価なものになってしまう。また、レンズの２方向の滑らかな移動を実現させるための複雑な制御が必要となる。すなわち、垂直方向と水平方向の補正を同時に行おうとすると、アクチュエータ内での相互干渉が生じ、完全に独立に制御することが困難である。これは、撮像素子シフト方式についても同様のことが言える。
【０００７】
一方上記特許文献２などに記載の電子的補正方式は、アクチュエータが不要のため装置の小型化と省電力化に有利である。しかし、撮像素子の画素センサの範囲内で、有効とする画素領域を縮小調整するので、画素センサの占める受光面積全体を有効な画像出力範囲として使えないというデメリットがある。つまり、せっかく高画素化した撮像素子を採用しても、その恩恵が得られないことになる。そして、手ぶれ補正時の補正量を拡大するほど、画素センサの利用効率は低下し、画面の有効サイズが縮小する。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、手ぶれ補正機能を実現する際に、補正時に垂直方向と水平方向の干渉がなく、かつ画素センサの利用効率を低下させない小型の撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、２次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、被写体像を撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズの位置を機械的に移動する駆動機構部と、光電変換素子から電荷を転送路に読み出すとともに転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、時間管理回路と動き検出部からの出力信号に基づき駆動機構部及び駆動回路を制御する制御回路とを備える。そして、タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の２方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては駆動回路を介して転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算する。他方の動きに対しては、駆動機構部を介して撮影レンズの位置を所定距離移動させることによって、上記２方向の動きを補正する。
【００１０】
または本発明の撮像装置は、上記駆動機構部は撮像素子の位置を機械的に移動するものであり、上記他方の動きに対しては駆動機構部を介して撮像素子の位置を所定距離移動させて補正する。
【００１１】
または本発明の撮像装置は、撮像素子から読み出した電荷信号を一時記憶する記憶部を備え、上記他方の動きに対しては、記憶部からの信号読み出しタイミングを調整して補正する。
【００１２】
または本発明の撮像装置は、撮像素子から読み出した電荷信号に所定のフィルタ特性の処理を行うフィルタ処理回路を備え、上記他方の動きに対しては、フィルタ処理回路を介して検出した動きをフーリエ変換して得られる周波数特性の逆特性のフィルタ処理を行い補正する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、手ぶれ補正機能を実現する際に、有効画面サイズの縮小がなく、小型の撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による撮像装置の一実施例を示すブロック図、図２は本実施例における撮像素子の内部構成を示す図、図３は撮像素子の駆動方法を説明する図である。
【００１６】
図１において、撮影レンズ１０１から入射した被写体像は、ＣＣＤなどの光電変換素子からなる撮像素子１０２に結像し、電荷信号に変換される。駆動回路１０３は、撮像素子１０２に蓄積された電荷信号を転送するための駆動信号を発生する。撮像素子１０２から読み出された電荷信号は、信号処理回路１０４で所定の信号処理を施し、映像信号となる。動き検出部１０５、１０６は、手ぶれ等による撮像装置の動きを角速度、あるいは加速度等の形で検出するもので、例えば振動ジャイロセンサを用いる。動き検出部１０５は垂直方向、１０６は水平方向の検出を行う。時間管理回路１０７は、露光時間等を計測しタイミング信号を発生する。駆動機構部１０９は、撮影レンズ１０１に対し手ぶれ動き信号に応じて補正レンズの位置を移動させる機構（図では水平方向）である。制御回路１０８は例えばマイコンからなり、動き検出部１０５、１０６からの動き信号と時間管理回路１０７からのタイミング信号を受け、駆動回路１０３に対しては垂直方向の補正を行うための制御信号を、駆動機構部１０９に対しては水平方向の補正を行うための制御信号を送る。
【００１７】
図２は撮像素子１０２の内部構成を示し、複数個の光電変換素子（フォトダイオード、以下「画素」とも呼ぶ）２０１をＪ行×Ｋ列のマトリクス状に配列する。そして、各画素２０１から読み出した列単位の電荷信号を垂直方向に転送するＫ本の垂直方向転送路２０２と、各垂直方向転送路２０２で転送された電荷信号を水平方向に転送する水平方向転送路２０３を有する。垂直方向転送路２０２の段数Ｌは、垂直方向の画素数Ｊよりも大きく、図では隣接画素間に３段を設けた場合を示す（すなわち、Ｌ≒３Ｊ）。また、水平方向転送路２０３の段数Ｍは、隣接画素間に２段を設けた場合を示す（すなわち、Ｍ≒２Ｋ）。画素間の段数はこれに限らず、適宜設定すれば良い。
【００１８】
図３は撮像素子の駆動方法を説明するもので、（ａ）は通常読み出しモード（手ぶれ補正なし）の場合、（ｂ）は本発明による手ぶれ補正モードの場合を示す。ここでは簡単のため、プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた静止画撮影例にて説明する。
【００１９】
通常読み出しモード（ａ）の場合、適正露光時間Ｔ（例えば１フィールド）の期間中に各画素２０１に蓄積された電荷は、駆動回路１０３が発生するＰ→Ｖ転送パルス３０１により、各垂直方向転送路２０２へ読み出し転送される。
【００２０】
次にＶ転送パルス３０２により、垂直方向転送路２０２上の電荷を水平方向転送路２０３に向けて（順方向）、１水平ライン毎に水平方向転送路２０３に到達するまで転送する。図２の場合には、垂直方向の画素間隔が３段なので、１ラインごとの電荷を転送するには垂直方向転送路２０２を順方向に３段進ませることになる。すなわち、１ライン転送に要するＶ転送パルス３０２ａは３個の連続パルスとなる。
【００２１】
次にＨ転送パルス３０３により、水平方向転送路２０３上に転送された１ライン分の電荷を水平方向に転送し、水平方向転送路２０３の端部（例えば２０３ａ）からこれに接続する信号処理回路１０４へ掃き出す。１水平ライン分の画素数Ｋ全ての電荷を転送するために要するＨ転送パルス３０３ａは、水平方向転送路２０３の段数Ｍ個の連続パルスとなる。
【００２２】
１ライン分の水平方向転送が終了すると、次のＶ転送パルス３０２ｂにより次のラインの垂直方向転送が行われる。そして、次のＨ転送パルス３０３ｂにより次のラインの水平方向転送が行われる。
【００２３】
以下これを繰返し、画面全体の画素の電荷を転送すると（垂直方向にＬ段転送）、１フィールドの電荷をすべて転送し終わる。以上の動作により、適正露光の時間内に各画素２０１に蓄えられた電荷を、撮像素子１０２から読み出すことができる。
【００２４】
次に手ぶれ補正モード（ｂ）の場合には、手ぶれの大きさに合わせて転送路上の電荷の位置を調整するようにした。ここでは適正露光時間Ｔ内に、撮像素子の垂直方向に手ぶれが繰り返して発生する場合を例に説明する。
【００２５】
時間管理回路１０７は、適正露光時間Ｔ（例えば１フィールド時間）をＮ分割したＴ／Ｎ時間ごとにタイミングパルス３０４（Ｔ０，Ｔ１，・・・，ＴＮ）を生成し、制御回路１０８に出力する。
【００２６】
垂直方向動き検出部１０５は、タイミングパルス３０４ごとに各Ｔ／Ｎ時間内での手ぶれによる動きを検出し、動き検出信号３０５を制御回路１０８に送る。図では動き検出信号３０５を、画面上方向の加速度を正、下方向の加速度を負で表す。すなわち、タイミングＴ０からＴ１の期間は上方向の加速度、Ｔ１からＴ２の期間は下方向の加速度を受けた場合を示す。
【００２７】
制御回路１０８は、タイミングパルス３０４と動き検出信号３０５を受け、駆動回路１０３を制御しＰ→Ｖ転送パルス３０６とＶ転送パルス３０７を発生させる。
【００２８】
手ぶれ補正時のＰ→Ｖ転送パルス３０６（Ｖ０，Ｖ１，・・・，ＶＮ）は、タイミングパルス３０４の間隔Ｔ／Ｎで、画素２０１に蓄積された電荷を垂直方向転送路２０２へ転送する。この際転送路２０２には１フィールドごとの垂直転送が完了していない以前の電荷が残留しており、この残留電荷に画素２０１に蓄積された新しい電荷が読み出し加算されることになる。
【００２９】
また、手ぶれ補正時のＶ転送パルス３０７は、タイミングパルス３０４の間隔Ｔ／Ｎに生じた動き検出信号３０５に応じて、垂直方向転送路２０２上の電荷を画面上方向（順方向）あるいは下方向（逆方向）に補正のため転送させる。図３中のＦは順方向転送、Ｒは逆方向転送、カッコ内は転送段数を表し、動き検出信号３０５の方向と大きさに対応させている。すなわち、上方向の動き信号に対しては電荷を逆方向に転送し、下方向の動きに対しては電荷を順方向に転送する。その転送段数は、手ぶれによる撮像素子内の結像位置の移動量に相当する段数とする。
【００３０】
電荷の補正転送と加算の順序は、例えばタイミングＴ０からＴ１の期間内で動いた分の補正として、電荷を逆方向にＡ１段転送した後に、Ｖ１のタイミングで画素２０１の新しい電荷を垂直方向転送路２０２へ加算する。同様に、Ｔ１からＴ２の期間内で動いた分の補正として、電荷を順方向にＡ２段転送し、Ｖ２のタイミングで画素２０１の新しい電荷を垂直方向転送路２０２へ加算する。
【００３１】
このようにしてＮ回の補正転送と加算を行った時点で適正露光時間Ｔとなり、１フィールド期間の電荷加算を完了する。その後垂直方向転送路２０２に加算蓄積した電荷の読み出し転送を行う。そのときに用いるＶ転送パルス３０７とＨ転送パルス３０８は、前記通常読み出しモード（ａ）におけるＶ転送パルス３０２とＨ転送パルス３０３と同様であり、その動作説明は省略する。
【００３２】
以上の動作により、結像する画素２０１の位置が手ぶれにより垂直方向に移動しても、その期間に蓄積された電荷を、垂直方向転送路２０２上の本来加算されるべき位置の電荷に加算されるので、垂直方向のぶれを解消できる。
【００３３】
次に水平方向の手ぶれ補正について説明する。制御回路１０８は、Ｔ／Ｎ時間ごとに水平方向動き検出部１０６からの水平動き信号を受け、その期間での水平方向の手ぶれを打ち消すように駆動機構部１０９に制御信号を送る。駆動機構部１０９は、撮影レンズ１０１の中の補正用レンズを水平方向に所定距離移動させて、撮像素子内の水平方向の結像位置を移動させる。その結果、被写体が本来結像すべき画素の位置は変化しないので、水平方向の手ぶれを解消できる。
【００３４】
以上の垂直方向および水平方向の手ぶれ解消効果は、露光時間Ｔの分割数Ｎに依存し、手ぶれの影響をほぼ１／Ｎに低減することができる。
【００３５】
本実施例では垂直方向の手ぶれの補正を撮像素子１０２内で電子的に行っているので、垂直方向の機械的な補正機構が不要で、撮像装置の小型化を図ることができる。すなわち、撮影レンズに対する補正は水平方向の一方向のみであるため、補正機構が簡略化する。また補正方式が、垂直方向と水平方向とで独立した別系統としているので、補正機構内で垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。
【００３６】
また本方式では、撮像素子１０２内の全ての画素２０１からの信号を映像信号として利用することができるので、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少（画面サイズが縮小）することはない。また補正量を大きくとっても、その有効画素領域が変化することはない。
【００３７】
本実施例では、垂直方向の補正には撮像素子内の電荷転送による電子的方式を、また水平方向の補正には撮影レンズを移動させる機械的方式を採用したが、これを逆にして、垂直方向の補正に機械的方式を、水平方向の補正に電子的方式を採用することもでき、その効果は同様である。
【００３８】
本実施例では、時間管理回路１０７により適正露光時間Ｔを１／Ｎに等分割して手ぶれ補正処理を行う場合を説明したが、適正露光時間Ｔを不等間隔に分割して補正処理を行う場合でも同様の効果がある。これは以下の各実施例についても同様である。
【実施例２】
【００３９】
図４は、本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図である。本実施例では、図１の実施例における駆動機構部１０９が、水平方向の補正を行うために撮像素子１０２の位置を水平方向に移動させる構成としたものである。すなわち、手ぶれにより撮像素子１０２上の結像位置が水平方向にぶれた場合、その距離だけ撮像素子１０２自体を受光面に平行に水平方向に変位させる。垂直方向の補正は、前記実施例１で述べた撮像素子内の電荷転送による電子的方式による。
【００４０】
補正の基本動作は前記実施例１と同様である。制御回路１０８は、Ｔ／Ｎ時間ごとに水平方向動き検出部１０６からの水平動き信号を受け、その期間での水平方向の手ぶれを打ち消すように駆動機構部１０９に制御信号を送る。駆動機構部１０９は、撮像素子１０２を水平方向に手ぶれに応じた距離だけ変位させて、撮像素子内の結像位置を移動させる。その結果、被写体が本来結像すべき画素の位置は変動しないので、水平方向の手ぶれを解消できる。
【００４１】
本実施例においても、垂直方向の手ぶれの補正を撮像素子１０２内で電子的に行っているので、垂直方向の機械的な補正機構が不要で、撮像装置の小型化を図ることができる。また補正方式を垂直方向と水平方向とで独立させているので、補正機構内で垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。
【００４２】
さらに本実施例では、撮影レンズを駆動する代わりに撮像素子を駆動するので、その機構はより簡素化し、装置の一層の小型化が図れる。また駆動機構部１０９を撮影レンズ１０１に組み込む必要がないため、従来のレンズをそのまま用いることができ、またレンズの交換も自由である。また、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少（画面サイズが縮小）することはなく、補正量を大きくとっても、その有効画素領域が変化することはない。
【００４３】
本実施例においても、その変形例として、水平方向の補正に電荷転送による電子的方式を、垂直方向の補正に撮像素子を機械的に駆動する機械的方式を採用することもできる。
【実施例３】
【００４４】
図５は、本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図である。本実施例では、前記実施例１、実施例２における水平方向の補正を、制御回路１０８と記憶部１１０とを用いて電子的に行う構成としたものである。記憶部１１０は、信号処理回路１０４で処理中の映像信号を一時記憶し、制御回路１０８は記憶部への書き込みと読み出しを制御する。なお垂直方向の補正は、前記実施例１と同様に撮像素子内の電荷転送による電子的方式による。
【００４５】
制御回路１０８は、水平方向動き検出部１０６からＴ／Ｎ時間ごとに水平方向動き検出信号を受け、これをＮ回積分し、Ｔ時間内の水平方向動き量を算出する。信号処理回路１０４は撮像素子１０２から読み出した例えば１水平ライン分の信号を記憶部１１０に一旦記憶する。記憶部１１０から信号を読み出すとき、上記算出したＴ時間内の動き量に応じ、その読み出しタイミングを調整する。すなわち画面内で左右方向にぶれが生じたら、記憶部１１０の読み出し開始アドレスを進めたり戻したりする。これを各水平ラインに対して行う。この動作により、水平方向の手ぶれ補正機能を実現する。
【００４６】
本実施例では、垂直方向、水平方向ともに手ぶれの補正を電子的に行っているので、機械的な補正機構が不要となり、撮像装置のさらなる小型化を図ることができる。また、補正方式が垂直方向と水平方向とで独立した別系統としているので、補正時に垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。また、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少（画面サイズが縮小）することはない。
【実施例４】
【００４７】
図６は、本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図である。本実施例では、水平方向の補正を、フィルタ処理回路１１１を設けて電子的に行う構成である。フィルタ処理回路１１１は、信号処理回路１０４からの映像信号を水平方向の動き信号に応じたフィルタ処理を施して、水平方向のぶれを補正する。なお垂直方向の補正は、前記実施例１と同様に撮像素子内の電荷転送による電子的方式による。
【００４８】
信号処理回路１０４は、撮像素子１０２から出力される垂直方向のぶれを補正した信号から、映像信号（輝度信号と色信号）を生成する。フィルタ処理回路１１１は制御回路１０８が出力する水平方向の動き情報に応じ、信号処理回路１０４からの映像信号に対し、周波数特性Ｈ（ｆ）を持つフィルタ処理を施す。以下、その原理を説明する。
【００４９】
水平方向動き検出部１０６は、１回の露光時間ＴをＮ分割したＴ／Ｎ時間間隔で、Ｎ個の水平方向への手ぶれ動き量Δｋ（ｋ＝１〜Ｎ）を検出したとする。このときに撮影された画像は、水平方向に各々Δｋ（ｋ＝１〜Ｎ）だけずれた画像を重ね合わせたものと見なされる。このように、位置がずれた画像を多数重ね合わせることは、原画像に所定のローパスフィルタ処理を施したことと等価である。このローパスフィルタ特性Ｌ（ｆ）は、上記動き検出結果から求めることができる。そして、手ぶれを受けた画像信号に対し、このローパスフィルタ特性Ｌ（ｆ）の逆特性Ｈ（ｆ）のフィルタ処理を施すことにより、手ぶれを補正することができる。
【００５０】
画像信号ｐ（ｘ）に、動き量Δｋを与えた画像信号ｇ（ｘ）は、
ｇ（ｘ）＝Σｐ（ｘ＋Δｋ）・・・・（１）
となる。但し、ｘは水平位置であり、ｋ＝１〜Ｎまでの総和をとる。この画像の水平方向の空間周波数特性は（１）式をフーリエ変換して、
Ｇ（ｆ）＝Ｐ（ｆ）Σｅｘｐ（−２πｊΔｋ・ｆ）・・・・（２）
となる。Ｇ（ｆ）、Ｐ（ｆ）は、各々ｇ（ｘ）、ｐ（ｘ）のフーリエ変換である。また、
Ｌ（ｆ）＝Σｅｘｐ（−２πｊΔｋ・ｆ）・・・・（３）
は手ぶれによって発生したローパスフィルタ特性に相当する項である。Ｌ（ｆ）の影響を解消するには、その逆特性である、
Ｈ（ｆ）∝｛Ｌ（ｆ）｝−１・・・・（４）
なる周波数特性を持つフィルタ処理を施すことにより、手ぶれを補正できる。
【００５１】
本実施例でも、垂直方向、水平方向ともに手ぶれの補正を電子的に行っているので、機械的な補正機構が不要となり、撮像装置のさらなる小型化を図ることができる。また、補正方式が垂直方向と水平方向とで独立した別系統としているので、補正時に垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。また、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少（画面サイズが縮小）することはない。
【００５２】
なお、本実施例では、水平方向の補正についてフィルタ処理を行う場合を述べたが、垂直方向の補正にも同様に適用できる。さらには、水平、垂直両方向に２次元のフィルタ処理をかけて手振れを補正することも可能である。
【００５３】
上記した各実施例では、簡単のため、プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた例について説明したが、本発明は、インターレース駆動の撮像素子、あるいは色フィルタを配置したカラー信号出力用撮像素子についても同様の効果がある。さらに本発明は、静止画モニターリング、動画撮影はもちろん長時間露光を要する静止画撮影にも有効である。
【実施例５】
【００５４】
本発明による撮像装置の他の実施例として、カラー映像信号用の撮像装置を説明する。図７は本実施例におけるカラー信号用撮像素子１０２の内部構成を示す図で、光電変換素子（画素）２０１の受光面には色フィルタが配置され、これら区別してＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで表す。図８は、カラー信号用撮像素子の電荷転送を説明する図である。なお本実施例の構成と動作は、実施例１（図１，図２，図３）を基本とする。以下、画素混合方式のインターレース処理を行う例を説明する。
【００５５】
まず、通常読み出し時の動作について説明する。図７において、適正露光時間だけ画素２０１に蓄えられた電荷は、垂直方向転送路２０２に転送される。図８のステップＳ４０１は、１回目の電荷転送を示し、画素Ｃの電荷を垂直方向転送路２０２のＹ１の位置に転送する。次にステップＳ４０２は、垂直方向に２段進めた時を示す。ステップＳ４０３は、２回目の電荷転送を示し、画素Ａの電荷を位置Ｙ３に転送する。これにより画素ＣとＡとの画素混合を行う。また、次のフィールドでは、はじめに画素Ａの電荷を垂直方向転送路２０２のＹ３に転送し、これを２段進め、画素Ａの電荷がＹ１にきたとき画素Ｃの電荷をＹ１に転送する。これにより画素混合を行う。最初に転送する画素をフィールドごとに変えることでインターレースを実現している。
【００５６】
垂直方向転送路２０２上の電荷は、水平方向転送路２０３に１ラインごとに電荷を転送されるが、前記図３に示したＶ転送パルス３０２により行う。本実施例では、１ラインごとに電荷を転送するには、垂直方向転送路２０２を４段進ませることになる。さらに水平方向転送路２０３での転送は、前記図３のＨ転送パルス３０３により行う。全てのラインの電荷を転送し終わると、１フィールド分の読み出しが終了する。
【００５７】
次に手ぶれ補正時の動作について説明する。ここで図１の制御回路１０８は、検出した垂直方向の動きに応じて、駆動回路１０３に対し、垂直方向転送路２０２上の電荷を順方向あるいは逆方向に転送させる制御を行う。その際の前記図３のＶ転送パルス３０７は、インターレースの関係や画素混合の組み合わせを考慮して、色フィルタの垂直方向の繰り返しサイクルに依存した最小移動段数を単位として発生する。本実施例の場合、最小移動段数は２段あるいは４段とすれば、インターレースの関係や画素混合の組み合わせを正常に実行できる。その後、転送補正した電荷に新しい電荷を加算するが、その動作は前記実施例１と同様である。
【００５８】
本実施例により、前記実施例１に述べた効果がカラー映像信号用の撮像装置においても実現できる。
【実施例６】
【００５９】
さらに本発明による撮像装置の他の実施例を説明する。本実施例の基本構成は前記実施例１（図１，２，３）と同様であるが、垂直方向の手ぶれ補正を、動き量が所定値（しきい値Ｘ０）に達したら、タイミング信号と無関係に随時行うようにしたものである。制御回路１０８は検出した動き量をしきい値Ｘ０と比較し、動き量がしきい値Ｘ０に達した時点で、駆動回路１０３に対して臨時の補正信号を発するよう制御する。このしきい値Ｘ０は、垂直方向転送路２０２の補正可能な転送段数を基に設定すれば良い。なお動き量としきい値Ｘ０との比較のため、別途比較器を設けても良い。
【００６０】
図９は、本実施例における撮像素子の駆動方法を説明する図であり、前記図３（ｂ）の一部を変更したものである。この図で、動き検出信号５０５のレベルが、例えばタイミング信号Ｔ３とＴ４の間でしきい値Ｘ０を超えたとする。そのとき駆動回路１０３は、Ｐ→Ｖ転送パルス５０６として臨時の転送パルスＶｘを発生し、またＶ転送パルス５０７として臨時の転送パルスＲ（Ａｘ）を発生する。段数Ａｘは、上記しきい値Ｘ０に対応する例えば補正可能な転送段数である。その結果、タイミング間隔内にしきい値Ｘ０を超える動きが生じたとしても、随時補正処理を行うことができる。
【００６１】
なお、上記のように臨時の転送パルスを発生して臨時の補正を行った直後は、時間管理回路１０７の発生するタイミング信号をリセット、あるいはある値にプリセットするようにすれば、補正処理を時間的に均等化させる効果がある。
【００６２】
本実施例によれば、露光時間Ｔを１／Ｎ分割した時間内に過大な手ぶれが起こった時でも、忠実に手ぶれを補正して良好な画像を得ることができる。これは、上記実施例１を始め各実施例に適用できる。
【００６３】
上記各実施例で述べた撮像素子内の画素配列、転送路の配置は一例であり、本発明はその他の配列構成の撮像素子を用いた撮像装置に対しても適用できる。また、各実施例において、垂直方向と水平方向の補正方式を入れ替えることや、各実施例を適宜組み合わせた構成の撮像装置も可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による撮像装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】本実施例における撮像素子の内部構成を示す図。
【図３】本実施例における撮像素子の駆動方法を説明する図。
【図４】本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図。
【図５】本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図。
【図６】本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図。
【図７】本実施例におけるカラー信号用撮像素子の構成を示す図。
【図８】図７における電荷転送を説明する図。
【図９】本実施例における撮像素子の他の駆動方法を説明する図。
【符号の説明】
【００６５】
１０１…撮影レンズ、１０２…撮像素子、１０３…駆動回路、１０４…信号処理回路、１０５…垂直方向動き検出部、１０６…水平方向動き検出部、１０７…時間管理回路、１０８…制御回路（マイコン）、１０９…駆動機構部、１１０…記憶部、１１１…フィルタ処理回路、２０１…光電変換素子（フォトダイオード）、２０２…垂直方向転送路、２０３…水平方向転送路、３０４，５０４…タイミングパルス、３０５，５０５…動き検出信号、３０６，５０６…Ｐ→Ｖ転送パルス、３０７，５０７…Ｖ転送パルス、３０８，５０８…Ｈ転送パルス。
【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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