(57)【要約】【課題】カメラなどの光学系に加わった振動の大きさが像振れ補正の可能な範囲を超える場合には、像振れ補正のための補正量を低減することによって、像振れ補正が一時的に停止する不具合を防止する像振れ補正装置を提供する。【解決手段】光学系の振動を角速度センサ１０によって角速度信号として検出し、その角速度信号をＣＰＵ１８の積分処理部２０によって積分処理することによって像振れを打ち消すために必要な防振レンズ３０の変位量を示す角度信号を算出する。そして、ＣＰＵ１８のゲイン調整部２２は、その角度信号の最大振幅値を検出し、最大振幅値が補正可能範囲の最大値を超える場合には、角度信号をゲイン調整し、角度信号の最大振幅値が補正可能範囲を超えないように変換する。その角度信号によって防振レンズ３０を駆動することによって防振レンズ３０が変位可能範囲内で駆動される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系により結像される像の結像面における結像位置、又は、前記像のうち記録又は再生用の像として有効に撮像する撮像範囲を変位させることによって像を変位させる像変位手段と、
前記光学系に加わった振動に起因する像振れを打ち消すために必要な変位量で前記像変位手段により像を変位させるための補正量を検出する補正量検出手段と、
前記補正量検出手段によって検出された補正量に対して所定の倍率をかけることによって得た値を前記像変位手段によって変位させるべき像の変位量を示す補正量として算出するゲイン調整手段と、
前記ゲイン調整手段により算出される補正量が、前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値を超えないように前記ゲイン調整手段における前記倍率を変更する倍率変更手段と、
前記ゲイン算出手段によって算出された補正量が示す変位量となるように前記像変位手段により像を変位させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
前記倍率変更手段は、前記補正量検出手段によって所定時間の間に検出された補正量の最大振幅値を検出し、該最大振幅値が前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値を超えないように前記ゲイン調整手段における前記倍率を設定することを特徴とする請求項１の像振れ補正装置。
【請求項３】
前記補正量検出手段によって所定時間の間に検出された補正量の最大振幅値をｂとし、前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値をａとすると、前記倍率変更手段は、前記倍率をａ／ｂに設定することを特徴とする請求項２の像振れ補正装置。
【請求項４】
前記倍率変更手段は、前記補正量検出手段によって所定時間の間に検出された補正量の最大振幅値が、前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値を超えない場合には、前記倍率を１に設定することを特徴とする請求項２又は３の像振れ補正装置。
【請求項５】
前記像変位手段は、光学系に配置された防振レンズを光軸に直交する面内で変位させることによって像を変位させる手段であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の像振れ補正装置。
【請求項６】
前記補正量検出手段は、前記光学系に加わった振動に応じた振れ信号を出力する振れセンサと、該振れセンサから出力された振れ信号に基づいて前記補正量を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の像振れ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は像振れ補正装置に係り、特に光学系の振動による像振れを補正（防止）する像振れ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビカメラの像振れ補正装置として、撮影光学系に防振レンズを光軸と直交する面内で移動自在に配置し、カメラ（カメラの撮影光学系）に振動が加わると、その振動による像振れを打ち消すように防振レンズをアクチュエータで駆動して像振れを補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。像振れを打ち消すための防振レンズの変位量（補正量）は、例えば、カメラに加わった振動を角速度センサによって検出し、その角速度センサから出力される角速度信号を積分処理することによって算出される。
【特許文献１】特開２００１−１４２１０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、防振レンズの変位可能な範囲には制限があるため、像振れの補正が可能な振動の大きさにも限度がある。そのため、振動の大きさが補正可能な範囲を超えると、補正が突然効かなくなり画像が突然動き出すという現象が生じ、不自然な映像になるという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、振動の大きさにかかわらず、像振れ補正が意図せずに一時的に無効になるという現象を防止することができる像振れ補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の像振れ補正装置は、光学系により結像される像の結像面における結像位置、又は、前記像のうち記録又は再生用の像として有効に撮像する撮像範囲を変位させることによって像を変位させる像変位手段と、前記光学系に加わった振動に起因する像振れを打ち消すために必要な変位量で前記像変位手段により像を変位させるための補正量を検出する補正量検出手段と、前記補正量検出手段によって検出された補正量に対して所定の倍率をかけることによって得た値を前記像変位手段によって変位させるべき像の変位量を示す補正量として算出するゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手段により算出される補正量が、前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値を超えないように前記ゲイン調整手段における前記倍率を変更する倍率変更手段と、前記ゲイン算出手段によって算出された補正量が示す変位量となるように前記像変位手段により像を変位させる制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、像振れを略完全に打ち消すことができる補正量に対して所定の倍率（ゲイン）をかけて得た値を実際の補正量として像を変位させるようにしたため、補正量が補正可能範囲を超えるような大きな振動が生じた場合であっても、ゲインを下げることによって、即ち、補正量を低減することによって実際の補正量が補正可能範囲を超えないようにすることができ、像振れ補正が意図せずに一時的に無効になるという不具合が防止される。
【０００７】
請求項２に記載の像振れ補正装置は、請求項１に記載の発明において、前記倍率変更手段は、前記補正量検出手段によって所定時間の間に検出された補正量の最大振幅値を検出し、該最大振幅値が前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値を超えないように前記ゲイン調整手段における前記倍率を設定することを特徴としている。本発明は、ゲイン調整手段における倍率（ゲイン）を自動で設定するようにしたものである。
【０００８】
請求項３に記載の像振れ補正装置は、請求項２に記載の発明において、前記補正量検出手段によって所定時間の間に検出された補正量の最大振幅値をｂとし、前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値をａとすると、前記倍率変更手段は、前記倍率をａ／ｂに設定することを特徴としている。本発明は、請求項２のようにゲインの設定を自動で行う場合に、そのゲインの具体的な値を決める方法の一態様を示している。
【０００９】
請求項４に記載の像振れ補正装置は、請求項２又は３に記載の発明において、前記倍率変更手段は、前記補正量検出手段によって所定時間の間に検出された補正量の最大振幅値が、前記像変位手段により変位可能な像の最大変位量を示す値を超えない場合には、前記倍率を１に設定することを特徴としている。像振れを略完全に打ち消すことができる補正量が補正可能な範囲内であればその補正量で像を変位させても像振れ補正が停止することがないため、ゲインを１とするのが適切である。
【００１０】
請求項５に記載の像振れ補正装置は、請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の発明において、前記像変位手段は、光学系に配置された防振レンズを光軸に直交する面内で変位させることによって像を変位させる手段であることを特徴としている。本発明は、像振れ補正の方式として防振レンズを用いたものである。
【００１１】
請求項６に記載の像振れ補正装置は、請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の発明において、前記補正量検出手段は、前記光学系に加わった振動に応じた振れ信号を出力する振れセンサと、該振れセンサから出力された振れ信号に基づいて前記補正量を算出する算出手段と、を備えたことを特徴としている。本発明は、補正量を検出するための補正量検出手段の一形態を示したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る像振れ補正装置によれば、振動の大きさにかかわらず、像振れ補正が意図せずに一時的に無効になるという現象を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付図面に従って本発明に係る像振れ補正装置の好ましい実施の形態について詳述する。
【００１４】
図１は、本発明に係る像振れ補正装置の内部構成を示した構成図である。像振れ補正装置は、例えば、テレビカメラ用のレンズ装置（撮影レンズ）、ムービカメラ、又は、スチルカメラ等に搭載され、同図に示す防振レンズ３０は、本装置が搭載されるレンズ装置又はカメラ等の光学系に配置されると共に、光学系の光軸に対して垂直な面内で上下（鉛直方向）、左右（水平方向）に移動可能に配置される。また、防振レンズ３０は、モータ２８により上下、又は、左右に駆動されるようになっており、カメラ（光学系）に振動が生じた場合には、このモータ２８により像振れを補正する位置（振動による像振れを打ち消す位置）に移動するようになっている。尚、防振レンズ３０は上下方向と左右方向のいずれの方向についても各方向に生じた振動に基づいて同様に駆動されるため、同図には一方向（例えば水平方向）に対する像振れ補正を行う構成についてのみ示し、他方向に対して同様に構成されるものとする。
【００１５】
同図において、角速度センサ１０は、光学系の振動を検出するためのジャイロセンサであり、レンズ鏡胴の上面等に設置される。角速度センサ１０からは、光学系の例えば左右方向に生じた振動の角速度に応じた電圧の電気信号が角速度信号として出力される。
【００１６】
角速度センサ１０から出力された角速度信号は、ＤＣカット部１２により直流成分を除去され、増幅回路１４により増幅処理される。そして、Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ１８に入力される。
【００１７】
ＣＰＵ１８ではプログラムに従って各種演算処理が行われ、ＣＰＵ１８での処理内容を処理部として表すと、同図に示すように積分処理部２０とゲイン調整部２２とに分けられる。上記Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ１８に入力された角速度信号は、まず、積分処理部２０によって積分処理され、角速度信号から角度信号に変換される。即ち、光学系の振動によって生じる像振れに対してそれを打ち消す方向及び大きさで像の結像位置を結像面内で変位させるための防振レンズ３０の変位量（基準位置からの変位量）が積分処理部２０によって求められる。尚、積分処理部２０は、角速度信号を単に積分する処理に限らず、積分して得られた信号に対してゲイン調整等を行って、像振れを略完全に打ち消すために必要な防振レンズ３０の変位量（像振れ補正のための補正量）を求める処理を行っているものとする。
【００１８】
ゲイン調整部２２は、積分処理部２０によって得られた角度信号に対して、その大きさ（振幅）が像振れ補正の可能な範囲（補正可能範囲）、即ち、防振レンズ３０の変位可能範囲を超える場合には、ゲイン調整により角度信号を補正可能範囲内の信号に変換し、その信号をゲイン調整後の角度信号とする。一方、積分処理部２０によって得られた角度信号が補正可能範囲を超えない場合には、そのまま（ゲイン１）の角度信号をゲイン調整後の角度信号とする。尚、ゲイン調整部２２の処理については詳細を後述する。
【００１９】
ＣＰＵ１８は、ゲイン調整部２２によって得られたゲイン調整後の角度信号の値を防振レンズ３０の移動目標位置を示す値としてＤ／Ａ変換器２４に出力する。
【００２０】
ＣＰＵ１８から出力された角度信号はＤ／Ａ変換器２４によりアナログ信号に変換された後、モータ駆動回路２６に入力される。モータ駆動回路２６は、防振レンズ３０を例えば左右方向に移動させるモータ２８を駆動して、ＣＰＵ１８から出力された角度信号の値に対応した位置に防振レンズ３０を移動させる。これによって光学系に加わった振動による像振れが補正される。
【００２１】
尚、像振れ補正の方式は、本実施の形態で示した方式以外であってもよい。本実施の形態の方式は、防振レンズ３０を変位させることによって光学系により結像される像の結像位置を意図的に結像面内で上下又は左右に変位させる像変位手段を用いたもので、その像変位手段により、光学系に加わった振動による像振れを打ち消すように像を変位させて像振れを補正している。このように像を意図的に変位させる像変位手段は本実施の形態のように防振レンズを用いるものでなくてもよく、例えば、カメラの撮像素子を変位させて記録又は再生用の像を有効に撮像する撮像範囲を変位させることによって像を意図的に変位させる像変位手段であってもよいし、また、カメラの撮像素子によって撮像される撮影画像の範囲内から記録又は再生用の画像信号を切り出す範囲を変位させて像を意図的に変位させる電子的な像変位手段であってもよい。
【００２２】
また、このような他の方式の像振れ補正においても、角速度センサ１０から得られた角速度信号に積分処理等を施すことによって、本実施の形態と同様に像振れを打ち消すために必要な変位量で像変位手段により像の変位させるための補正量の信号（上記角度信号に相当）を求めることができ、その補正量に対して本実施の形態と同様に詳細を後述するゲイン調整部２２によるゲイン調整を施すことによって像振れ補正が一時的に無効になる不具合を防止することができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、光学系に加わった振動を角速度センサにより検出し、角速度センサから出力される角速度信号に基づいて像振れ補正のための補正量（本実施の形態における角度信号に相当）を検出するようにしたが、補正量は、他の手段によって検出する場合であってもよい。例えば、光学系に加わった振動を角速度センサ以外の振れセンサ（例えば角加速度センサ、加速度センサ、速度センサ、角変位センサ、変位センサ等）で検出し、振動に対応してそれらの振れセンサから出力される振れ信号に基づいて補正量を検出する場合でもよいし、光学系に加わった振動を直接検出する振れセンサに限らず、画像処理などによって像振れの大きさ及び方向（像振れ量）を検出し、その像振れ量に基づいて補正量を検出する場合であってもよい。
【００２４】
次に、上記ＣＰＵ１８におけるゲイン調整部２２の処理について詳説する。上述のようにゲイン調整部２２は、積分処理部２０によって得られた角度信号に対してゲイン調整を行う。例えば、積分処理部２０から得られた角度信号、即ち、像振れを打ち消すために必要な防振レンズ３０の変位量（像振れ補正のための補正量）を示す信号が、図２の曲線Ｃ１に示すような波形であったとする。ここで、同図において横軸は時間ｔを示し、縦軸は角度信号の値ｙ、即ち、防振レンズ３０の移動目標位置を示しており、その値ｙの零値が防振レンズ３０の変位可能範囲の中心位置（基準位置）に対応している。また、角度信号の値ｙが同図に示す値ａのときは、補正可能範囲の最大値、即ち、防振レンズ３０が正方向に変位可能な範囲の最大位置に対応する最大値を示している。即ち、補正可能範囲は、角度信号の値ｙが−ａ≦ｙ≦ａとなる範囲であり、角度信号の値ｙがこの範囲内の値であれば、防振レンズ３０がその値ｙに対応する位置に移動することができる。
【００２５】
本例のように積分処理部２０によって得られた角度信号が曲線Ｃ１で表される場合、その角度信号の値は、時間ｔ１から時間ｔ２の間で、補正可能範囲の最大値ａを超えている。そのため、その角度信号の値ｙを防振レンズ３０の移動目標位置を示す値としてモータ駆動回路２６に与えると、防振レンズ３０は時間ｔ１で変位可能範囲の最大位置に達し、その位置で停止する。そのため、時間ｔ１から像振れ補正が無効となる。時間ｔ２になると角度信号の値ｙは補正可能範囲内の値に戻り始めるため、防振レンズ３０の動作が変位可能範囲の最大位置から再開され、像振れ補正が有効に行われるようになる。このような補正動作が行われると、時間ｔ１までは像振れが生じていない（像振れ補正が有効である）にもかかわらず、時間ｔ１になると突然、像振れが生じ始め、時間ｔ２になると再び像振れが生じなくなるという不自然さが生じる。
【００２６】
そこで、ゲイン調整部２２は、積分処理部２０によって得られた角度信号の最大振幅値ｂ（振幅の最大値ｂ）を検出し、その最大振幅値ｂが補正可能範囲の最大値ａを超えないように積分処理部２０によって得られた角度信号を一定の倍率（ゲイン）で減幅させる。例えば、積分処理部２０によって得られた角度信号の値ｙを一定時間読み込み、読み込んだ角度信号の値ｙのうち絶対値が最大となる値を最大振幅値として検出する。尚、角度信号の値ｙの絶対値が最大となる値を検出するのは角度信号の最小値の絶対値の方が最大値（の絶対値）よりも大きくなる場合があることを考慮したものである。
【００２７】
そして、検出した角度信号の最大振幅値を上例のように値ｂとすると、積分処理部２０から得られた角度信号の値ｙに対してゲイン（ａ／ｂ）をかけた値ｙ′、即ち、ｙ′＝（ａ／ｂ）＊ｙをゲイン調整後の角度信号の値として、即ち、防振レンズ３０の移動目標位置を示す値として求める。
【００２８】
これによって、図２の曲線Ｃ２に示すように、積分処理部２０から得られた曲線Ｃ１の角度信号の最大振幅値ｂが補正可能範囲の最大値ａに変換されると共に、曲線Ｃ１の角度信号の値ｙが補正可能範囲内の値ｙ′に変換される。
【００２９】
このようにしてゲイン調整部２２によってゲイン調整された角度信号の値ｙ′をＣＰＵ１８からモータ駆動回路２２に出力することによって光学系に生じた振動が補正可能範囲を超えるようなときでも像振れ補正が一時的に無効になる不具合が防止される。尚、ゲイン（ａ／ｂ）によって積分処理部２０から得られた角度信号の値ｙを減幅した場合、像振れを完全に打ち消す位置に防振レンズ３０が移動しなくなるため、像振れ補正の効果が弱くなるが像振れ補正が一時的に無効になる不自然さに比べると利点の方が大きい。
【００３０】
一方、上例では、積分処理部２０から得られた角度信号の最大振幅値ｂが補正可能範囲の最大値ａを超える場合について説明したが、積分処理部２０から得られた角度信号の最大振幅値ｂが補正可能範囲の最大値ａを超えない場合には、積分処理部２０から得られた角度信号の値ｙを変換する必要はなく、ゲインを１としてその値ｙをそのままゲイン調整後の値ｙ′とする。即ち、ｙ′＝ｙをゲイン調整後の角度信号の値とし、その値ｙ′をＣＰＵ１８からモータ駆動回路２２に出力する。この場合には、像振れ補正の効果が弱くなることもない。
【００３１】
以上のゲイン調整部２２（ＣＰＵ１８）での処理を図３のフローチャートに示すと、まず、ＣＰＵ１８は、積分処理部２０によって得られた角度信号の値ｙを一定時間監視し、角度信号の最大振幅値ｂを検出する（ステップＳ１０）。続いて、検出した最大振幅値ｂが、補正可能範囲の最大値ａに対して、ｂ＜ａの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＹＥＳと判定した場合にはゲイン調整後の角度信号の値ｙ′、即ち、ＣＰＵ１８からモータ駆動回路２６に出力する防振レンズ３０の移動目標位置を示す値ｙ′を、ゲインを１とした場合のｙ′＝ｙの式により求める。即ち、積分処理部２０によって得られた角度信号の値ｙをそのままゲイン調整後の角度信号の値ｙ′とする（ステップＳ１４）。
【００３２】
一方、ステップＳ１２においてＮＯと判定した場合には、ゲイン調整後の角度信号の値ｙ′を、ゲインを（ａ／ｂ）とした場合のｙ′＝（ａ／ｂ）＊ｙの式により求める（ステップＳ１６）。即ち、ゲインを１よりも小さい（ａ／ｂ）として角度信号の値ｙを減幅し、ＣＰＵ１８からモータ駆動回路２６に出力する防振レンズ３０の移動目標位置を示す値ｙ′が補正可能範囲の最大値ａ、即ち、防振レンズ３０の変位可能範囲の最大位置を超えないようにする。
【００３３】
以上の処理を行うことによってゲイン調整部２２における適切なゲインが設定され、そのゲインによってゲイン調整が行われる。
【００３４】
尚、本処理によってゲイン調整部２２におけるゲインが設定された後、次に本処理が行われるまでは、そのゲインに固定されてゲイン調整が行われる。ゲインの設定は、像振れ補正装置の起動時等に一度だけ行うようにしてもよいが、一定時間経過するごとにおこなってもよい。また、ユーザにより所定の指示操作が行われたときに行ってもよいし、継続的に角度信号の最大振幅値ｂを検出しながら、その最大振幅値ｂがゲインを前回設定したときの最大振幅値よりも所定値以上変化した場合に新たな最大振幅値ｂによってゲインを設定するようにしてもよい。
【００３５】
また、角度信号の最大振幅値ｂが補正可能範囲の最大値ａを超える場合のゲイン調整部２２におけるゲインは、（ａ／ｂ）と異なる値（例えば（ａ／ｂ）より小さい値）であってもよいし、また、ユーザが手動で所望の値に設定できるようにしてもよい。更に、角度信号の最大振幅値ｂが補正可能範囲の最大値ａを超えるか否かの判定を行うことなく、ゲイン調整部２２におけるゲインをユーザが所望の値に設定できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明に係る像振れ補正装置の内部構成を示した構成図である。
【図２】図２は、ＣＰＵにおけるゲイン調整についての説明に使用した説明図である。
【図３】図３は、ＣＰＵにおけるゲイン調整の処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０…角速度センサ、１２…ＤＣカット部、１４…増幅回路、１６…Ａ／Ｄ変換器、１８…ＣＰＵ、２０…積分処理部、２２…ゲイン調整部、２８…モータ、３０…防振レンズ
【図１】
2006178307.tif 000003
【図２】
2006178307.tif 000004
【図３】
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