(57)【要約】  【課題】  処理量や回路量を削除しつつぶれや振動の検出精度を向上させることができる撮像装置を提供すること。  【解決手段】  撮影スイッチ１４が押されると、タイミング発生回路１３がぶれ検出回路１２に出力する充電期間信号を時間ｔ１だけ能動とする。ぶれ検出回路１２は、充電期間信号が能動な時間ｔ１だけ回路内のコンデンサ充電スイッチをオンとし、回路内のＨＰＦ回路のコンデンサを回路内の角速度センサから出力される基準電圧近くに充電する。時間ｔ１が経過すると、タイミング発生回路１３は撮像素子１１に対し、垂直同期信号と同期して露光を開始できるようにタイミング信号の生成と供給を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮像する撮像素子と、コンデンサを有するフィルタ回路を有し、設定された期間だけ前記コンデンサを充電するとともに振動を検出するぶれ検出手段と、前記コンデンサを充電する期間を決定するとともに前記コンデンサを充電した後に前記撮像素子の露光を開始するようにタイミングを発生するタイミング発生手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記タイミング発生手段は、撮像の指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記タイミング発生手段は、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
タイミング発生手段が、ぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサを充電する期間を決定するステップと、前記ぶれ検出手段が前記コンデンサを充電するステップと、前記タイミング発生手段が、撮像素子の露光を開始するようにタイミングを発生するステップとを有することを特徴とする撮像方法。
【請求項５】
前記タイミング発生手段は、撮像の指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とすることを特徴とする請求項４に記載の撮像方法。
【請求項６】
前記タイミング発生手段は、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とすることを特徴とする請求項４に記載の撮像方法。
【請求項７】
コンピュータに、ぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサを充電する期間を決定するステップと、前記ぶれ検出手段が前記コンデンサを充電した後に撮像素子の露光を開始するようにタイミングを発生するステップとを実行させるためのプログラム。
【請求項８】
撮像の指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とすることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とすることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手ぶれや振動を検出する機能を有した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置では、手ぶれや振動を検出するために角速度センサを使用している。図７は、従来の撮像装置に使用されているぶれ検出回路のブロック図を示したものである。
【０００３】
図７に示すように、従来の撮像装置は、ぶれや振動を検知してぶれ量や振動量に応じた信号を出力する角速度センサ１０１と、角速度センサ１０１が出力する信号からぶれや振動を示すのに有効な帯域を抜き出すフィルタ回路１０２と、フィルタ回路１０２が抜き出した微少なぶれや振動の信号を増幅する増幅器１０３と、増幅器１０３の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ１０４ａを内蔵したマイコン部１０４と、マイコン部１０４に内蔵されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）部１０４ｂが発生する幅を変化させたパルスのパルス幅に応じた直流電圧を発生させる直流電圧出力部１０５と、直流電圧出力部１０５で発生された直流電圧をフィルタ回路１０２から出力される信号から減算する演算器１０６とを備えている。
【０００４】
図８は、従来の撮像装置の動作を説明するための図である。図８（ａ）は、過大なぶれや振動が角速度センサ１０１に加わると、増幅器１０３が増幅可能なダイナミックレンジを超えてしまう期間が発生することを示しており、この間はぶれや振動の検出が不可能となる。
【０００５】
フィルタ回路１０２は、コンデンサと抵抗から構成され、一般的に、抜き出すぶれや振動を示すのに有効な周波数は数Ｈｚから数十ＨＺ程度に設定されているため時定数は大きくなる。したがって、過大なぶれや振動の直後も出力電圧が増幅器１０３のダイナミックレンジ内に回復するまでに時間を必要とする。
【０００６】
このため、この期間に増幅器１０３に入力される電圧をダイナミックレンジに引き戻す動作をさせる。マイコン部１０４では、Ａ／Ｄコンバータ１０４ａの出力値を監視し、Ａ／Ｄコンバータ１０４ａの出力値の大小に応じてパルス幅を変化させた信号をＰＷＭ部１０４ｂに発生させる。Ａ／Ｄコンバータ１０４ａの出力値が大きければパルス幅を長く、Ａ／Ｄコンバータ１０４ａの出力値が小さければパルス幅を短くする。
【０００７】
直流電圧出力部１０５は、ＰＷＭ部１０４ｂが発生する信号のパルス幅が長ければレベルが大きな、ＰＷＭ部１０４ｂが発生する信号のパルス幅が短ければレベルが小さな直流電流を発生させる。したがって、増幅器１０３の出力がダイナミックレンジを超えそうなときは、増幅器１０３の出力の直流電圧成分を下げる動作を行わせることによって、図８（ｂ）に示すように、増幅器１０３の出力をダイナミックレンジに引き戻すことができ、過大なぶれや振動が発生した直後でもふれや振動を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１７０９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の撮像装置においては、増幅器１０３の出力電圧がダイナミックレンジを超えないかどうかを判断する処理や、出力電圧をダイナミックレンジ内に引き戻すためのＰＷＭ部１０４ｂ、直流電圧出力部１０５、演算器１０６が必要となり、演算や制御に伴う処理量や回路数が多くなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、処理量や回路量を削除しつつぶれや振動の検出精度を向上させることができる撮像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】
【００１０】
本発明の撮像装置は、画像を撮像する撮像素子と、コンデンサを有するフィルタ回路を有し、設定された期間だけ前記コンデンサを充電するとともに振動を検出するぶれ検出手段と、前記コンデンサを充電する期間を決定するとともに前記コンデンサを充電した後に前記撮像素子の露光を開始するようにタイミングを発生するタイミング発生手段とを備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、タイミング発生手段により決定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、その後撮像素子の露光が開始される。したがって、撮像素子の露光直前にフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００１２】
ここで、前記タイミング発生手段は、撮像の指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とする構成とした。
【００１３】
この構成により、撮像の指示から設定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、撮像の指示により大きなぶれが発生しても、撮像素子の露光直前にはフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００１４】
また、前記タイミング発生手段は、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とする構成とした。
【００１５】
この構成により、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、レンズの焦点を合わせている間に、あるいはレンズの焦点を合わせる以前から大きなぶれが発生しても、撮像素子の露光直前にはフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００１６】
また、本発明の撮影方法は、タイミング発生手段が、ぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサを充電する期間を決定するステップと、前記ぶれ検出手段が前記コンデンサを充電するステップと、前記タイミング発生手段が、撮像素子の露光を開始するようにタイミングを発生するステップとを有する構成を有している。
【００１７】
この構成により、タイミング発生手段により決定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、その後撮像素子の露光が開始される。したがって、撮像素子の露光直前にフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００１８】
ここで、前記タイミング発生手段は、撮像の指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とする構成とした。
【００１９】
この構成により、撮像の指示から設定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、撮像の指示により大きなぶれが発生しても、撮像素子の露光直前にはフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００２０】
また、前記タイミング発生手段は、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とする構成とした。
【００２１】
この構成により、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、レンズの焦点を合わせている間に、あるいはレンズの焦点を合わせる以前から大きなぶれが発生しても、撮像素子の露光直前にはフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００２２】
さらに、本発明のプログラムは、コンピュータに、ぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサを充電する期間を決定するステップと、前記ぶれ検出手段が前記コンデンサを充電した後に撮像素子の露光を開始するようにタイミングを発生するステップとを実行させる構成を有している。
【００２３】
この構成により、決定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、その後撮像素子の露光が開始される。したがって、撮像素子の露光直前にフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００２４】
ここで、撮像の指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とする構成とした。
【００２５】
この構成により、撮像の指示から設定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、撮像の指示により大きなぶれが発生しても、撮像素子の露光直前にはフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【００２６】
また、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間を前記コンデンサを充電する期間とする構成とした。
【００２７】
この構成により、レンズの焦点を合わせる指示から設定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサが充電され、レンズの焦点を合わせている間に、あるいはレンズの焦点を合わせる以前から大きなぶれが発生しても、撮像素子の露光直前にはフィルタ回路の出力を収束させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、タイミング発生手段により決定された期間だけぶれ検出手段のフィルタ回路のコンデンサを充電し、その後撮像素子の露光を開始しているので、撮像素子の露光直前にフィルタ回路の出力を収束させることができ、処理量や回路量を削除しつつぶれや振動の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の撮像装置を示す図である。
【００３１】
図１において、本実施の形態の撮像装置は、画像を撮影する撮像素子１１と、ぶれや振動を検出するぶれ検出回路１２と、撮像素子１１およびぶれ検出回路１２を動作させるタイミング発生回路１３と、タイミング発生回路１３を制御する撮影スイッチ１４と、撮像素子１１から得られたぶれ画像をぶれ検出回路１２から得られたぶれ量に基づいて画像処理を行って補正するとともに輪郭補正などのカメラ信号処理を行う信号処理回路１５と、信号処理回路１５により生成された画像を表示する画像表示部１６とを備えている。
【００３２】
図２は、ぶれ検出回路１２の一例を示す図である。図２において、ぶれ検出回路１２は、撮像装置のぶれや振動を検知する角速度センサ１２１と、角速度センサ１２１で検出された信号のうちぶれや振動を示すのに有効な帯域を抜き出すＬＰＦ（Low Pass Filter）回路１２２およびＨＰＦ（High Pass Filter）回路１２３と、一端をＨＰＦ回路１２３の出力に接続され他端を角速度センサ１２１から出力される基準電圧に接続されたコンデンサ充電スイッチ１２４とを備えている。
【００３３】
ＬＰＦ回路１２２は、例えば、差動増幅器１２２ａと、差動増幅器１２２ａの出力端と反転入力との間に並列に接続されたコンデンサ１２２ｂおよび抵抗１２２ｃとにより構成される。なお、差動増幅器１２２ａの反転入力は、抵抗１２５を介して角速度センサ１２１から出力される基準電圧に接続されている。
【００３４】
ＨＰＦ回路１２３は、例えば、コンデンサ１２３ａと、コンデンサ１２３ａの出力端と角速度センサ１２１から出力される基準電圧との間に接続された抵抗１２３ｂとにより構成される。
【００３５】
このような撮像装置の動作について図３のタイミングチャートを用いて説明する。撮影スイッチ１４が押されると、図３に示す撮影スイッチ信号が能動となり、タイミング発生回路１３がぶれ検出回路１２に出力する充電期間信号を時間ｔ１だけ能動とする。
【００３６】
ぶれ検出回路１２は、充電期間信号が能動な時間ｔ１だけコンデンサ充電スイッチ１２４をオンとし、ＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａを角速度センサ１２１から出力される基準電圧近くに充電する。
【００３７】
時間ｔ１が経過し、ＨＰＦ回路１２３の出力が角速度センサ１２１から出力される基準電圧に近い電圧に充電され収束すると、タイミング発生回路１３は撮像素子１１に対し、垂直同期信号と同期して露光を開始できるようにタイミング信号の生成と供給を行う。
【００３８】
このようにして、ぶれ検出回路１２のダイナミックレンジを超えて飽和してしまうような大きなぶれや振動が露光直前に生じた場合でも、露光開始時点でＨＰＦ回路１２３の出力は基準電圧近くに収束しているので、ぶれ検出精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、図３の例では、画角等を確認するための画像を表示する際に動画を滑らかに見せるためフレーム間隔を短縮し、短い垂直同期期間の第１の露光フレームにて撮像素子１１の露光を行い、次の第１の読出フレームにて撮像素子１１で露光された蓄積電荷を間引いて読み出し、輪郭補正などのカメラ信号処理を信号処理回路１５で行い、画像表示部１６で表示を行っている。
【００４０】
撮影スイッチ１４が押されると、静止画を撮影するので、フレーム間隔を短くする必要はないため、長い垂直同期期間にて第２の露光フレームに撮像素子１１の蓄積電荷が間引かれることなく撮像素子１１の画素分の蓄積電荷が読み出され、ぶれ補正や輪郭補正などのカメラ信号処理が信号処理回路１５で行われて画像表示部１６で表示が行われるようになっている。
【００４１】
このように本実施の形態においては、大きなぶれが生じる撮影スイッチ１４の押下直後に、ぶれ検出回路１２のＨＰＦ回路１２３の出力が基準電圧の近くに収束するための時間ｔ１だけＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａを充電しているので、静止画像撮影の露光直前にてＨＰＦ回路１２３の出力を角速度センサ１２１出力の基準電圧近くに収束させることができ、回路量を増加させることなくぶれの検出精度を向上させることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、コンデンサ１２３ａの充電開始を撮影開始の指示の後としているが、撮影開始の指示と同時、すなわち撮影スイッチ信号が能動になるときと同時であってもよい。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、図４は本発明の第２の実施の形態の撮像装置を示すブロック図である。なお、本実施の形態は、上述の第１の実施の形態と略同様に構成されているので、同様な構成には同一の符号を付して特徴部分のみ説明する。
【００４４】
図４に示すように、本実施の形態の撮像装置は、タイミング発生回路２１が、レンズの焦点を合わせる合焦回路２２を制御するとともに、合焦回路２２がレンズの焦点を調整している間にぶれ検出回路１２のコンデンサ充電スイッチ１２４をオンにしてＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａを充電することを特徴としている。
【００４５】
このような撮像装置の動作について図５のタイミングチャートを用いて説明する。合焦回路２２は、被写体がぼけないようにレンズの焦点を調整するが、この調整中に合焦中信号を能動とする。
【００４６】
タイミング発生回路２１は、この合焦中信号が能動な間、ぶれ検出回路１２に出力する充電期間信号を能動とする。
【００４７】
ぶれ検出回路１２は、充電期間信号が能動な間コンデンサ充電スイッチ１２４をオンにし、ＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａを角速度センサ１２１から出力される基準電圧近くに充電する。
【００４８】
そして、時間ｔ２が経過し、焦点の調整が終了し、ＨＰＦ回路１２３の出力が基準電圧に近い電圧に充電されて収束すると、タイミング発生回路２１は、撮像素子１１に対し、垂直同期信号と同期して露光を開始できるようにタイミング信号の生成と供給を行う。
【００４９】
このようにして、ぶれ検出回路１２のダイナミックレンジを超えて飽和してしまうような大きなぶれや振動が露光直前に生じた場合でも、露光開始時点でＨＰＦ回路１２３の出力は基準電圧近くに収束しているので、ぶれ検出精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、図５の例では、画角等を確認するための画像を表示する際に動画を滑らかに見せるためフレーム間隔を短縮し、短い垂直同期期間の第１の露光フレームにて撮像素子１１の露光を行い、次の第１の読出フレームにて撮像素子１１で露光された蓄積電荷を間引いて読み出し、輪郭補正などのカメラ信号処理を信号処理回路１５で行い、画像表示部１６で表示を行っている。
【００５１】
合焦中信号が能動になると、静止画を撮影するので、フレーム間隔を短くする必要はないため、長い垂直同期期間にて第２の露光フレームに撮像素子１１の蓄積電荷が間引かれることなく撮像素子１１の画素分の蓄積電荷が読み出され、ぶれ補正や輪郭補正などのカメラ信号処理が信号処理回路１５で行われて画像表示部１６で表示が行われるようになっている。
【００５２】
このように本実施の形態においては、合焦回路２２による合焦中に、ぶれ検出回路１２のＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａを充電しているので、静止画像撮影の露光直前にてＨＰＦ回路１２３の出力を角速度センサ１２１出力の基準電圧近くに収束させることができ、回路量を増加させることなくぶれの検出精度を向上させることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、コンデンサ１２３ａの充電開始は合焦動作の開始時としたが、ＨＰＦ回路１２３の出力を角速度センサ１２１出力の基準電圧近くに収束させることができれば合焦中のどのタイミングでもよいし、合焦の指示から実際の合焦動作が始まるまでの間であってもよい。
【００５４】
（第３の実施の形態）
上述の各実施の形態においては、ハードウェアによる構成を示したが、ソフトウェアで構成することも可能である。
【００５５】
例えば、撮影指示があったことや、合焦中であることをフラグで示し、充電する期間を定数として持ち、充電期間をタイマーで計るようにすれば、一連の動作指示をプログラムで実行させることができる。
【００５６】
図６は本発明の第２の実施の形態の撮像装置の処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、静止画撮影動作の指示、あるいは合焦動作開始の通知があった時に実行される。
【００５７】
まず、定数として設定された時間（ｔ３）のタイマーを起動し（Ｓ１１）、ＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａの充電を一定時間行い（Ｓ１２）、設定された時間ｔ３だけ経過したかを判定し（Ｓ１３）、経過していなければＳ１２に戻りコンデンサ１２３ａの充電を行う。
【００５８】
ｔ３だけ経過していれば、露光を開始すると同時にぶれを検出する回路動作を行わせる。
【００５９】
このように、露光開始時点でＨＰＦ回路１２３のコンデンサ１２３ａを基準電圧近くに収束させるように充電することにより、演算処理を必要とせずにぶれの検出精度を向上させることができる。
【００６０】
なお、上述の各実施の形態においては、ぶれの検出に角速度センサを使用しているが、加速度センサを使用してもよい。
【００６１】
また、ぶれ検出回路の構成は一例であって、回路出力の直流成分を収束させることができる構成であればよい。
【００６２】
また、信号処理回路によりぶれ補正を行うようにしたが、レンズや撮像素子の位置を移動してぶれ補正を行う撮像装置に対しても適用可能である。
【００６３】
また、垂直同期の間隔については一例であり、これに限ることはない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる撮像装置は、処理量や回路量を削除しつつぶれや振動の検出精度を向上させることができるという効果を有し、手ぶれや振動を検出する機能を有した撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における撮像装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態における撮像装置のぶれ検出回路のブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態における撮像装置の動作説明のためのタイミングチャート
【図４】本発明の第２の実施の形態における撮像装置のブロック図
【図５】本発明の第２の実施の形態における撮像装置の動作説明のためのタイミングチャート
【図６】本発明の第３の実施の形態における撮像装置の動作説明のためのフローチャート
【図７】従来の撮像装置のブロック図
【図８】（ａ）従来の撮像装置の過大なぶれにより増幅器のダイナミックレンジを超える期間が発生することを示す図  （ｂ）従来の撮像装置の増幅器の出力をダイナミックレンジに引き戻したことを示す図
【符号の説明】
【００６６】
１１  撮像素子
１２  ぶれ検出回路
１２１  角速度センサ
１２２  ＬＰＦ回路
１２２ａ  差動増幅器
１２２ｂ  コンデンサ
１２２ｃ  抵抗
１２３  ＨＰＦ回路
１２３ａ  コンデンサ
１２３ｂ  抵抗
１２４  コンデンサ充電スイッチ
１２５  抵抗
１３  タイミング発生回路
１４  撮影スイッチ
１５  信号処理回路
１６  画像表示部
２１  タイミング発生回路
２２  合焦回路
１０１  角速度センサ
１０２  フィルタ回路
１０３  増幅器
１０４  マイコン部
１０４ａ  Ａ／Ｄコンバータ
１０４ｂ  ＰＷＭ部
１０５  直流電圧出力部
１０６  演算器
【図１】
2007081978.tif 000003
【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】
2007081978.tif 000008
【図７】
2007081978.tif 000009
【図８】
2007081978.tif 000010