(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置に加わる角速度を検出し、前記角速度に対応する角速度信号を発生する角速度検出手段と、
前記角速度信号を入力し所定周波数以上の信号成分を出力するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力信号を積分して角度信号を生成する積分手段と、
前記角度信号に減算または加算される減算値を生成する減算値生成手段と、
前記角度信号が正の値の場合には前記角度信号より前記減算値を減算し、前記角度信号が負の値の場合には前記角度信号に前記減算値を加算することにより角度制御信号を生成して出力する演算手段と、
前記角度制御信号に基づいて画像振れの補正を行う補正手段と
を備え、
前記減算値生成手段は、
前記角度信号の絶対値が第１の値に達した時点から前記第１の値よりも小さい第２の値以下になる時点までの第１の期間においては、初期値を０として前記減算値を第１の傾きで増加させ、前記減算値が前記第１の値に達したら前記減算値を前記第１の値に保持し、
前記第１の期間後は、前記第１の期間終了時の値を初期値として前記減算値を第２の傾きで減少させ、前記減算値が０に達したら次に前記角度信号の絶対値が前記第１の値に達するまでは前記減算値を０に保持するようになされている
ことを特徴とする画像振れ補正装置。
【請求項２】
撮像装置に加わる角速度を検出し、前記角速度に対応する角速度信号を発生する第１のステップと、
前記角速度信号の所定周波数以上の信号成分を抜き出し、これを積分して角度信号を生成する第２のステップと、
前記角度信号に減算または加算される減算値を生成する第３のステップと、
前記角度信号が正の値の場合には前記角度信号より前記減算値を減算し、前記角度信号が負の値の場合には前記角度信号に前記減算値を加算することにより角度制御信号を生成して出力する第４のステップと、
前記角度制御信号に基づいて画像振れの補正を行う第５のステップと
を含み、
前記第３のステップにおいて、
前記角度信号の絶対値が第１の値に達した時点から前記第１の値よりも小さい第２の値以下になる時点までの第１の期間においては、初期値を０として前記減算値を第１の傾きで増加させ、前記減算値が前記第１の値に達したら前記減算値を前記第１の値に保持し、
前記第１の期間後は、前記第１の期間終了時の値を初期値として前記減算値を第２の傾きで減少させ、前記減算値が０に達したら次に前記角度信号の絶対値が前記第１の値に達するまでは前記減算値を０に保持する
ことを特徴とする画像振れ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置における画像振れを補正する画像振れ補正装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラ等の撮像装置では、操作者の手振れ等の振動に起因する画像振れを補正するための画像振れ補正装置が実用化されている。画像振れの方法の一つとしては、撮像装置内に、撮像装置の振れを検出するための検出装置を設けると共に、撮像光学系内に、例えばプリズムの頂角を変えることによって光軸の屈曲角度を変えることの可能な補正光学系を設け、サーボ回路によって、検出装置の出力に基づいて補正光学系を制御して光軸の屈曲角度を制御する方法がある。この方法において、撮像装置の振れを検出するための検出装置としては、例えば、ジャイロセンサ等の角速度センサが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、角速度センサ等のような検出装置を用いて振れを検出する場合、この検出装置から出力される信号には、手振れのような補正すべき振れに起因する信号の他に、意図的なパン（ビデオカメラ等を左右方向に振ること）やチルト（ビデオカメラ等を上下方向に振ること）に起因する信号も含まれる。そのため、意図的なパン・チルトを行うと、意図的なパン・チルトの開始後短時間で、光軸の屈曲角度が補正範囲の限界点に達するまで画像振れ補正が働き、その結果、光軸の屈曲角度が補正範囲の限界点に貼り付く（固定される）現象が発生する。パン・チルトの終了後には、光軸の屈曲角度を補正範囲の中心近辺に戻す必要があり、実際、そのように制御するのであるが、パン・チルトの終了後において光軸の屈曲角度が補正範囲の中心近辺に戻る動作は、パン・チルト終了後における不自然な画像の振れを意味し、操作者に違和感を与えることになる。
【０００４】
そこで、フィルタリング等の処理を行って、検出装置の出力信号から、補正すべき振れに起因する信号成分と意図的なパン・チルトに起因する信号成分とを分離して、補正すべき振れに起因する信号成分のみに基づいて画像振れ補正を行うようにすることも考えられる。しかしながら、一般に、画像振れの周波数成分は約０．５〜３０Ｈｚに分布するが、意図的なパン・チルトに起因する信号成分もこの周波数帯域に含まれるため、補正すべき振れに起因する信号成分と意図的なパン・チルトに起因する信号成分とを完全に分離することは困難である。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、意図的なパンやチルトの終了後における不自然な画像の振れを防止しながら適切に画像振れを補正することができるようにした画像振れ補正装置および方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像振れ補正装置は、撮像装置に加わる角速度を検出し、角速度に対応する角速度信号を発生する角速度検出手段と、角速度信号を入力し所定周波数以上の信号成分を出力するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタの出力信号を積分して角度信号を生成する積分手段と、角度信号に減算または加算される減算値を生成する減算値生成手段と、角度信号が正の値の場合には角度信号より減算値を減算し、角度信号が負の値の場合には角度信号に減算値を加算することにより角度制御信号を生成して出力する演算手段と、角度制御信号に基づいて画像振れの補正を行う補正手段とを備えたものである。かつ、減算値生成手段が、角度信号の絶対値が第１の値に達した時点から第１の値よりも小さい第２の値以下になる時点までの第１の期間においては、初期値を０として減算値を第１の傾きで増加させ、減算値が第１の値に達したら減算値を第１の値に保持し、第１の期間後は、第１の期間終了時の値を初期値として減算値を第２の傾きで減少させ、減算値が０に達したら次に角度信号の絶対値が第１の値に達するまでは減算値を０に保持するようになされているものである。
本発明の画像振れ補正方法は、撮像装置に加わる角速度を検出し、角速度に対応する角速度信号を発生する第１のステップと、角速度信号の所定周波数以上の信号成分を抜き出し、これを積分して角度信号を生成する第２のステップと、角度信号に減算または加算される減算値を生成する第３のステップと、角度信号が正の値の場合には角度信号より減算値を減算し、角度信号が負の値の場合には角度信号に減算値を加算することにより角度制御信号を生成して出力する第４のステップと、角度制御信号に基づいて画像振れの補正を行う第５のステップとを含むものである。かつ、第３のステップにおいて、角度信号の絶対値が第１の値に達した時点から第１の値よりも小さい第２の値以下になる時点までの第１の期間においては、初期値を０として減算値を第１の傾きで増加させ、減算値が第１の値に達したら減算値を第１の値に保持し、第１の期間後は、第１の期間終了時の値を初期値として減算値を第２の傾きで減少させ、減算値が０に達したら次に角度信号の絶対値が第１の値に達するまでは減算値を０に保持するようにしたものである。
【０００７】
この画像振れ補正装置および方法では、撮像装置に加わる角速度が検出され、その角速度に対応する角速度信号が出力される。次に、角速度信号の所定周波数以上の信号成分が抜き出され、これを積分して角度信号が生成される。次に、角度信号に減算または加算される減算値が生成される。次に、角度信号が正の値の場合には角度信号より減算値を減算し、角度信号が負の値の場合には角度信号に減算値を加算することにより角度制御信号を生成して出力する。そして、角度制御信号に基づいて画像振れの補正が行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
まず、図２および図３を参照して、本実施の形態に係る画像振れ補正装置を含むビデオカメラの概略の構成について説明する。図２は上方から見た状態のビデオカメラの概略の構成を表し、図３は側方から見た状態のビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、ハウジング１０を備え、このハウジング１０内には、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）を用いた撮像素子１１と、この撮像素子１１上に被写体像を結像するための図示しない撮像光学系と、撮像素子１１の出力信号を信号処理してビデオ信号に変換するビデオアンプ１２が設けられている。撮像光学系内には、光学的に画像振れを補正するためのプリズムブロック１３が配設されている。ハウジング１０内には、更に、ビデオカメラの左右方向（以下、Ｘ方向と言う。）の振れを検出するためにビデオカメラのＸ方向の角速度を検出するＸ方向ジャイロセンサ１５と、ビデオカメラの上下方向（以下、Ｙ方向と言う。）の振れを検出するためにビデオカメラのＹ方向の角速度を検出するＹ方向ジャイロセンサ１６とが設けられている。
【００１０】
図４はプリズムブロック１３の構成を示す斜視図である。プリズムブロック１３は、共に透明で、同じ屈折率を有し、例えば矩形に形成されたＸ方向補正用ガラス板２１およびＹ方向補正用ガラス板２２と、両ガラス板２１，２２が対向するように両ガラス板２１，２２間をフレキシブルに連結する蛇腹２３と、ガラス板２１，２２と略同じ屈折率を有し、ガラス板２１，２２と蛇腹２３によって囲われた空間内に充填された液体２５（図２参照）と、ガラス板２１をＸ方向に回動するためのＸ方向補正用モータ２６と、ガラス板２２をＹ方向に回動するためのＹ方向補正用モータ２７とを備えている。
【００１１】
このプリズムブロック１３では、ガラス板２１，２２、蛇腹２３および液体２５によって、頂角が可変のプリズムを構成している。ガラス板２１，２２が平行に配置された状態では、被写体１８（図３参照）から撮像素子１１に至る光軸１９（図２，図３参照）はプリズムブロック１３によって屈曲されないが、Ｘ方向補正用モータ２６によってガラス板２１を回動してガラス板２１，２２を非平行とした場合には光軸１９はプリズムブロック１３によってＸ方向に屈曲され、Ｙ方向補正用モータ２７によってガラス板２２を回動してガラス板２１，２２を非平行とした場合には光軸１９はプリズムブロック１３によってＹ方向に屈曲される。光軸の屈曲方向および角度は、ガラス板２１，２２の回動方向および角度に依存する。
【００１２】
図５は、本実施の形態に係る画像振れ補正装置のサーボ系の概略の構成を示すブロック図である。画像振れ補正装置のサーボ系は、図５（ａ）に示したように、Ｘ方向補正用モータ２６に取り付けられ、このモータ２６の回転位置を検出することによってＸ方向補正用ガラス板２１の角度を検出するガラス板角度センサ３１と、Ｘ方向ジャイロセンサ１５の出力信号に基づいて角度制御信号を生成し、この角度制御信号とガラス板角度センサ３１の出力信号とを比較し、両者の差に対応するガラス板角度エラー信号を生成し、このエラー信号に基づいてモータ２６を駆動するサーボ回路３２とを備えている。なお、サーボ回路３２中で生成される角度制御信号は、ビデオカメラのＸ方向の振れによる画像振れを補正するためにＸ方向補正用ガラス板２１を回動すべき角度に対応する信号である。
【００１３】
画像振れ補正装置のサーボ系は、更に、図５（ｂ）に示したように、Ｙ方向補正用モータ２７に取り付けられ、このモータ２７の回転位置を検出することによってＹ方向補正用ガラス板２２の角度を検出するガラス板角度センサ３３と、Ｙ方向ジャイロセンサ１６の出力信号に基づいて角度制御信号を生成し、この角度制御信号とガラス板角度センサ３３の出力信号とを比較し、両者の差に対応するガラス板角度エラー信号を生成し、このエラー信号に基づいてモータ２７を駆動するサーボ回路３４とを備えている。なお、サーボ回路３４中で生成される角度制御信号は、ビデオカメラのＹ方向の振れによる画像振れを補正するためにＹ方向補正用ガラス板２２を回動すべき角度に対応する信号である。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る画像振れ補正装置におけるサーボ回路の構成を示すブロック図である。サーボ回路３２は、Ｘ方向ジャイロセンサ１５の出力信号をアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄと記す。）変換するＡ／Ｄ変換部４１Ｘと、このＡ／Ｄ変換部４１Ｘの出力信号に基づいてＸ方向角度制御信号を生成するＸ方向角度信号生成部４２Ｘと、このＸ方向角度信号生成部４２Ｘより出力されるＸ方向角度制御信号とガラス板角度センサ３１の出力信号とに基づいてモータ２６を駆動するＸ方向駆動制御部４３Ｘとを備えている。モータ２６，ガラス板角度センサ３１およびＸ方向駆動制御部４３Ｘは本発明の補正手段に相当する。
【００１５】
同様に、サーボ回路３４は、Ｙ方向ジャイロセンサ１６の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４１Ｙと、このＡ／Ｄ変換部４１Ｙの出力信号に基づいてＹ方向角度制御信号を生成するＹ方向角度信号生成部４２Ｙと、このＹ方向角度制御信号生成部４２Ｙより出力されるＹ方向角度制御信号とガラス板角度センサ３３の出力信号とに基づいてモータ２７を駆動するＹ方向駆動制御部４３Ｙとを備えている。モータ２７，ガラス板角度センサ３３およびＹ方向駆動制御部４３Ｙは本発明の補正手段に相当する。
【００１６】
Ｘ方向角度信号生成部４２ＸおよびＹ方向角度信号生成部４２Ｙは、例えば、共通のＣＰＵ（中央処理装置）４５によって構成されている。ＣＰＵ４５には、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）が接続されている。ＣＰＵ４５は、ＲＡＭをワーキングエリアとしてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、Ｘ方向角度信号生成部４２ＸおよびＹ方向角度信号生成部４２Ｙの機能を実現するようになっている。
【００１７】
Ｘ方向角度信号生成部４２ＸおよびＸ方向駆動制御部４３Ｘと、Ｙ方向角度信号生成部４２ＹおよびＹ方向駆動制御部４３Ｙとは、同様の構成であるので、以下、Ｘ方向角度信号生成部４２ＸおよびＸ方向駆動制御部４３Ｘについてのみ詳しく説明する。Ｙ方向角度信号生成部４２ＹおよびＹ方向駆動制御部４３Ｙについては、以下のＸ方向角度信号生成部４２ＸおよびＸ方向駆動制御部４３Ｘについての説明中の「パン」を「チルト」と置き換え、「Ｘ方向」を「Ｙ方向」と置き換えれば良い。
【００１８】
Ｘ方向角度信号生成部４２Ｘは、Ｘ方向ジャイロセンサ１５の直流ドリフト成分除去等のためにＡ／Ｄ変換部４１Ｘの出力信号より低周波成分を除去するＨＰＦ５１と、このＨＰＦ５１の出力信号を積分して角度信号Ｅｘを生成する積分部５２と、積分部５２から出力される角度信号Ｅｘに基づいて意図的なパン動作の開始もしくは終了を検出してパン開始信号Ｐｓもしくはパン終了信号Ｐｅを出力するパン動作検出部５３と、このパン動作検出部５３の出力信号に応じて後で詳しく説明する減算値の絶対値を生成する減算値生成部５４と、積分部５２から出力される角度信号Ｅｘと減算値生成部５４によって生成される減算値の絶対値を用いた演算によって、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefを生成するＸ方向角度制御信号演算部５５とを備えている。Ｘ方向ジャイロセンサ１５，Ａ／Ｄ変換部４１Ｘは本発明の角速度検出手段に相当する。ＨＰＦ５１は本発明のハイパスフィルタに相当する。積分部５２は本発明の積分手段に相当する。また、パン動作検出部５３および減算値生成部５４は本発明の減算値生成手段に相当する。Ｘ方向角度制御信号演算部５５は本発明における演算手段に相当する。なお、ＨＰＦ５１のカットオフ周波数は例えば０．１Ｈｚ程度である。
【００１９】
積分部５２は、角度信号Ｅｘの変化量に上限値＋θｘと下限値−θｘとを設定し、この上限値＋θｘと下限値−θｘによって定められた範囲内で角度信号Ｅｘを出力するようになっている。従って、意図的なパン動作によって角度信号Ｅｘが＋θｘもしくは−θｘに達した場合、パン動作が終了するまで、角度信号Ｅｘは＋θｘもしくは−θｘに近い値に保たれることになる。また、積分部５２は、意図的なパン動作の終了後には、＋θｘもしくは−θｘに近い値に保たれていた角度信号Ｅｘを、積分部５２の時定数に従って、０（光軸が屈曲していない状態）に戻すようになっている。すると、意図的なパン動作の終了後には、角度信号Ｅｘは０に戻るまでに｜±θｘ｜だけ変化することになる。そこで、以下の説明では、意図的なパン動作の終了後における角度信号Ｅｘの変化量を、戻り量と言う。なお、θｘに付けられた符号±はパン動作の方向に対応する。
【００２０】
パン動作検出部５３は、角度信号Ｅｘの絶対値｜Ｅｘ｜が｜±θｘ｜より小さい条件、すなわち、
｜Ｅｘ｜＜｜±θｘ｜
を満たす間は、パン方向の振れを意図的なパン動作として検出しないが、
｜Ｅｘ｜＝｜±θｘ｜
となった瞬間を意図的なパン動作の開始時として検出して、パン開始信号Ｐｓを減算値生成部５４に出力するようになっている。また、パン動作検出部５３はパン開始信号Ｐｓを出力した後、角度信号Ｅｘの絶対値｜Ｅｘ｜が｜±θｘ｜よりもある設定値αｘ（正の値）以上小さくなる条件、すなわち、
｜Ｅｘ｜≦｜±θｘ｜−αｘ
を満たした瞬間を意図的なパン動作の終了時として検出して、パン終了信号Ｐｅを減算値生成部５４に出力するようになっている。なお、設定値αｘは、意図的なパン動作中に誤ってパン動作の終了と検出することなく、且つ意図的なパン動作の終了後は速やかに意図的なパン動作の終了を検出することができるように、意図的なパン動作の終了後における角度信号Ｅｘの絶対値｜Ｅｘ｜の変化の傾きに応じて適宜に設定される。
【００２１】
ここで、減算値生成部５４およびＸ方向角度制御信号演算部５５について詳しく説明する前に、パン動作検出部５３，減算値生成部５４およびＸ方向角度制御信号演算部５５が無い場合の作用について簡単に説明する。この場合には、積分部５２から出力される角度信号Ｅｘが、そのままビデオカメラのＸ方向の振れによる画像振れを補正するためにＸ方向補正用ガラス板２１を回動すべき角度に対応する信号となる。従って、この場合において、意図的なパン動作が行われると、意図的なパンの動作中、角度信号Ｅｘが｜±θｘ｜に近い値に保たれるため、意図的なパン動作の終了後には、角度信号が戻り量｜±θｘ｜だけ変化し、それに応じて光軸の屈曲角度も｜±θｘ｜だけ変化してしまい、結果として操作者に違和感を与えてしまうことになる。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、減算値生成部５４およびＸ方向角度制御信号演算部５５によって、意図的なパン動作の終了後に光軸の屈曲角度が変化しないように、意図的なパン動作によって発生した角度信号Ｅｘを相殺するようにしている。
【００２３】
次に、減算値生成部５４について詳しく説明する。減算値生成部５４は、パン動作検出部５３によって意図的なパン動作の開始が検出されてから意図的なパン動作の終了が検出されるまでの期間では、少なくとも意図的なパン動作の終了時を含む期間において、意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘを相殺するための減算値の絶対値Ｄθｘを生成すると共に、パン動作検出部５３によって意図的なパン動作の終了が検出された後の所定の期間では、意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘを相殺するための減算値の絶対値Ｄθｘを生成して、この減算値の絶対値ＤθｘをＸ方向角度制御信号演算部５５に出力するようになっている。減算値生成部５４によって出力される減算値の絶対値Ｄθｘは、Ｘ方向角度制御信号演算部５５で積分部５２より出力される角度信号Ｅｘから減算または角度信号Ｅｘに加算されるようになっている。
【００２４】
ここで、減算値生成部５４における減算値の絶対値Ｄθｘの生成について説明する。減算値生成部５４は、パン動作検出部５３からのパン開始信号Ｐｓを入力した場合には、パン動作検出部５３からのパン終了信号Ｐｅを入力するまでの期間において、初期値を０とすると共に、一定時間当たりの増加量をｎ1 （正の値）として時間と共に増加する減算値の絶対値Ｄθｘを生成するようになっている。なお、減算値の絶対値Ｄθｘの最大値は、角度信号Ｅｘの絶対値｜Ｅｘ｜を越えないように制限される。この制限は、積分部５２から出力される角度信号Ｅｘを用いて、減算値生成部５４で行っても良いし、Ｘ方向角度制御信号演算部５５で行っても良い。一定時間当たりの増加量ｎ1 は、減算値の絶対値Ｄθｘが最終的には（少なくともパン動作の終了時には）意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘを相殺するための値（＝｜Ｅｘ｜）となるように、通常のパン動作に要する時間を考慮して適宜に設定される。
【００２５】
また、減算値生成部５４は、パン動作検出部５３からのパン終了信号Ｐｅを入力した場合には、パン終了信号Ｐｅ入力時におけるＤθｘの値を初期値とすると共に、一定時間当たりの減少量をｎ2 （正の値）として時間と共に減少する減算値の絶対値Ｄθｘを生成するようになっている。なお、減算値の絶対値Ｄθｘの最小値は０であり、減算値生成部５４は、パン終了信号Ｐｅの入力後、減算値の絶対値Ｄθｘが０となった後は、減算値の絶対値Ｄθｘを０のまま維持する。一定時間当たりの減少量ｎ2 は、意図的なパン動作に起因して意図的なパン動作の終了後に生じる角度信号Ｅｘの時間的な変化量に対応する値とする。
【００２６】
次に、Ｘ方向角度制御信号演算部５５について詳しく説明する。Ｘ方向角度制御信号演算部５５は、パン開始信号Ｐｓを入力してからパン終了信号Ｐｅを入力するまでの期間、およびパン終了信号Ｐｅの入力後、減算値の絶対値Ｄθｘが０になるまでの期間において、角度信号Ｅｘが正の値のときは、角度信号Ｅｘから減算値の絶対値Ｄθｘを減算してＸ方向角度制御信号ＶXrefとして出力し、角度信号Ｅｘが負の値のときは、角度信号Ｅｘに減算値の絶対値Ｄθｘを加算してＸ方向角度制御信号ＶXrefとして出力するようになっている。従って、角度信号Ｅｘが正の値のときは、角度信号Ｅｘより減算する減算値はＤθｘであり、角度信号Ｅｘが負の値のときは、角度信号Ｅｘより減算する減算値は（−Ｄθｘ）であると言える。Ｘ方向角度制御信号演算部５５は、他の期間では、角度信号ＥｘをそのままＸ方向角度制御信号ＶXrefとして出力するようになっている。
【００２７】
Ｘ方向駆動制御部４３Ｘは、Ｘ方向角度制御信号演算部５５より出力されるＸ方向角度制御信号ＶXrefをディジタル−アナログ（以下、Ｄ／Ａと記す。）変換するＤ／Ａ変換器５８と、ガラス板角度センサ３１の出力信号を増幅するアンプ５９と、Ｄ／Ａ変換器５８の出力信号とアンプ５９の出力信号とを比較し、両者の差に対応する信号を生成する比較回路６０と、この比較回路６０で生成される信号を増幅して、ガラス板角度エラー信号として出力するアンプ６１と、このアンプ６１の出力信号に基づいてモータ２６を駆動するモータ駆動回路６２とを備えている。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る画像振れ補正装置の動作について説明する。この画像振れ補正装置では、Ｘ方向ジャイロセンサ１５によってビデオカメラのＸ方向の角速度が検出され、ガラス板角度センサ３１によってＸ方向補正用ガラス板２１の角度が検出され、Ｘ方向ジャイロセンサ１５，ガラス板角度センサ３１の各出力信号はサーボ回路３２に入力される。同様に、Ｙ方向ジャイロセンサ１６によってビデオカメラのＹ方向の角速度が検出され、ガラス板角度センサ３３によってＹ方向補正用ガラス板２２の角度が検出され、Ｙ方向ジャイロセンサ１６，ガラス板角度センサ３３の各出力信号はサーボ回路３４に入力される。
【００２９】
サーボ回路３２では、Ｘ方向ジャイロセンサ１５の出力信号は、Ａ／Ｄ変換部４１ＸによってＡ／Ｄ変換されてＸ方向角度信号生成部４２Ｘに入力される。同様に、サーボ回路３４では、Ｙ方向ジャイロセンサ１６の出力信号は、Ａ／Ｄ変換部４１ＹによってＡ／Ｄ変換されてＹ方向角度信号生成部４２Ｙに入力される。
【００３０】
ここで、図６の流れ図を参照して、Ｘ方向角度信号生成部４２Ｘの機能に関するＣＰＵ４５の動作について説明する。この動作は、ＣＰＵ４５による動作のメインルーチン中で、一定周期で繰り返し実行される。この動作では、ＣＰＵ４５は、まず、Ａ／Ｄ変換部４１Ｘより、Ａ／Ｄ変換後のＸ方向ジャイロセンサ１５の出力信号を入力し（ステップＳ１０１）、この信号に対してＨＰＦ５１によってＨＰＦ演算処理を行って低周波成分を除去し（ステップＳ１０２）、次に、積分部５２によって、ＨＰＦ５１の出力信号を積分して角度信号Ｅｘを生成する（ステップＳ１０３）。
【００３１】
次に、ＣＰＵ４５は、パン動作検出部５３によって、積分部５２より出力される角度信号Ｅｘに基づいて、意図的なパン動作の開始もしくは終了を検出し、パン開始信号Ｐｓもしくはパン終了信号Ｐｅを出力する（ステップＳ１０４）。パン動作検出部５３は、意図的なパン動作の開始を検出した場合には、パン開始信号Ｐｓを減算値生成部５４に出力する。減算値生成部５４は、パン開始信号Ｐｓを入力してからパン終了信号Ｐｅを入力するまでの期間では、減算値の絶対値Ｄθｘの初期値を０、一定時間当たりの増加量をｎ1 （正の値）として、加算処理（Ｄθｘ＝Ｄθｘ＋ｎ1 ）を実行することにより、時間と共に増加する減算値の絶対値Ｄθｘを生成する（ステップＳ１０５）。この減算値の絶対値Ｄθｘは、Ｘ角度制御信号演算部５５に送られる。Ｘ角度制御信号演算部５５は、角度信号Ｅｘの極性（±）を判断し（ステップＳ１０７）、角度信号Ｅｘが正の値（Ｅｘ＞０）である場合には、角度信号Ｅｘより減算値の絶対値Ｄθｘを減算（Ｅｘ−Ｄθｘ）して、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する（ステップＳ１０８）。一方、角度信号Ｅｘが負の値（Ｅｘ＜０）である場合には、角度信号Ｅｘに減算値の絶対値Ｄθｘを加算、言い換えると、角度信号Ｅｘより減算値（−Ｄθｘ）を減算（Ｅｘ−（−Ｄθｘ））して、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する（ステップＳ１０９）。Ｘ方向角度制御信号演算部５５は、ステップＳ１０８もしくはステップＳ１０９によって得られたＸ方向角度制御信号ＶXrefを、Ｘ方向駆動制御部４３Ｘに出力し（ステップＳ１１０）、ＣＰＵ４５による動作は、メインのルーチンにリターンする。
【００３２】
パン動作検出部５３は、ステップＳ１０４において、意図的なパン動作の終了を検出した場合には、パン終了信号Ｐｅを減算値生成部５４に出力する。減算値生成部５４は、パン終了信号Ｐｅを入力した後、次にパン開始信号Ｐｓを入力するまでは、パン終了信号Ｐｅ入力時におけるＤθｘの値を初期値とし、一定時間当たりの減少量をｎ2 （正の値）として、減算処理（Ｄθｘ＝Ｄθｘ−ｎ2 ）を実行することにより、時間と共に減少する減算値の絶対値Ｄθｘを生成する（ステップＳ１０６）。ただし、前述の通り、減算値の絶対値Ｄθｘの最小値は０であり、減算値の絶対値Ｄθｘが０となった後は、減算値の絶対値Ｄθｘは０のまま維持される。この減算値の絶対値Ｄθｘは、Ｘ角度制御信号演算部５５に送られる。Ｘ角度制御信号演算部５５は、角度信号Ｅｘの極性（±）を判断し（ステップＳ１０７）、角度信号Ｅｘが正の値（Ｅｘ＞０）である場合には、角度信号Ｅｘより減算値の絶対値Ｄθｘを減算（Ｅｘ−Ｄθｘ）して、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する（ステップＳ１０８）。一方、角度信号Ｅｘが負の値（Ｅｘ＜０）である場合には、角度信号Ｅｘに減算値の絶対値Ｄθｘを加算、言い換えると、角度信号Ｅｘより減算値（−Ｄθｘ）を減算（Ｅｘ−（−Ｄθｘ））して、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する（ステップＳ１０９）。Ｘ方向角度制御信号演算部５５は、ステップＳ１０８もしくはステップＳ１０９によって得られたＸ方向角度制御信号ＶXrefを、Ｘ方向駆動制御部４３Ｘに出力し（ステップＳ１１０）、ＣＰＵ４５による動作は、メインのルーチンにリターンする。
【００３３】
なお、ステップＳ１０６において、減算値の絶対値Ｄθｘが０となった後、次のパン開始信号Ｐｓが入力されるまでの期間は、減算値の絶対値Ｄθｘは０のまま維持されるので、Ｘ角度制御信号演算部５４は、積分部５２より出力される角度信号ＥｘをそのままＸ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する（ステップＳ１１０）。
【００３４】
ＣＰＵ４５は、Ｙ方向角度信号生成部４２Ｙの機能に関しても、図６に示したＸ方向角度信号生成部４２Ｘと同様の動作を行う。Ｘ方向角度信号生成部４２ＸおよびＹ方向角度信号生成部４２Ｙの機能に関する動作は、定期的に発生される割り込みによって繰り返し起動される。
【００３５】
Ｘ方向角度信号生成部４２Ｘ（ＣＰＵ４５）より出力されるＸ方向角度制御信号ＶXrefは、Ｘ方向駆動制御部４３Ｘに入力される。Ｘ方向駆動制御部４３Ｘでは、Ｄ／Ａ変換器５８によってＸ方向角度制御信号ＶXrefがＤ／Ａ変換され、アンプ５９によってガラス板角度センサ３１の出力信号が増幅され、比較回路６０によって、Ｄ／Ａ変換器５８の出力信号とアンプ５９の出力信号とが比較され、両者の差に対応する信号が生成され、この信号がアンプ６１によって増幅され、ガラス板角度エラー信号としてモータ駆動回路６２に与えられる。そして、ガラス板角度エラー信号に応じて、モータ駆動回路６２によって、モータ２６が駆動される。このようにして、ビデオカメラのＸ方向の振れに対応してＸ方向補正用ガラス板２１が回動され、被写体１８から撮像素子１１に至る光軸１９が被写体１８に対して一定になるように、Ｘ方向についての画像振れが補正される。
【００３６】
同様に、Ｙ方向角度信号生成部４２Ｙ（ＣＰＵ４５）より出力されるＹ方向角度制御信号はＹ方向駆動制御部４３Ｙに入力され、Ｙ方向駆動制御部４３Ｙによって、Ｙ方向角度制御信号とガラス板角度センサ３３の出力信号とに基づいてモータ２７が駆動される。このようにして、ビデオカメラのＹ方向の振れに対応してＹ方向補正用ガラス板２２が回動され、Ｙ方向についての画像振れが補正される。
【００３７】
ここで、図７および図８を参照して、本実施の形態に係る画像振れ補正装置における角度制御信号の生成の動作について具体的に説明する。図７は、本実施の形態に係る画像振れ補正装置との比較のために、図１におけるパン動作検出部５３，減算値生成部５４およびＸ角度制御信号演算部５５が無い場合において、意図的なパン動作を行った際の光軸の補正角度の時間的な変化の一例を表したものである。また、この場合には、図１における積分部５２から出力される角度信号Ｅｘの値がそのまま光軸の補正角度に対応する。なお、図７において、時刻Ｐは意図的なパン動作の開始時、時刻Ｑは意図的なパン動作の終了時を表し、時刻Ｐから時刻Ｑまでの時間がパン動作時間Ｔである。図７に示した例では、意図的なパン動作の開始後短時間で、補正角度が角度信号Ｅｘの上限値＋θｘ（または下限値−θｘ）に貼り付く（固定される）現象が発生する。意図的なパン動作の終了後は、積分部５２の時定数に従って補正角度が小さくなり、時刻Ｒにおいて、補正角度が補正範囲（＋θｘ〜−θｘ）の中心近辺に戻る。従って、時刻Ｑから時刻Ｒまでの間で補正角度がある値を持つ領域Ｓにおいて、不自然な画像の振れが発生し、操作者に違和感を与えることになる。
【００３８】
一方、図８（ａ）は、本実施の形態に係る画像振れ補正装置において、図７と同じパン動作を行ったときに積分部５２によって出力される角度信号Ｅｘの時間的な変化の一例を表したものである。この角度信号Ｅｘの時間的な変化は、図７に示した光軸の補正角度の時間的な変化と同様である。図８（ｂ）は、本実施の形態に係る画像振れ補正装置において、図８（ａ）と同じタイミングで、減算値生成部５４によって生成される減算値の絶対値Ｄθｘの時間的な変化の一例を表したものである。また、図８（ｃ）は、本実施の形態に係る画像振れ補正装置において、図８（ａ），（ｂ）と同じタイミングで、Ｘ角度制御信号演算部５４によって出力されるＸ方向角度制御信号ＶXrefの時間的な変化の一例を表したものである。これらの図において、時刻Ｐは意図的なパン動作の開始時、時刻Ｑは意図的なパン動作の終了時を表し、時刻Ｐから時刻Ｑまでの時間がパン動作時間Ｔである。また、時刻Ｗ1 はパン検出部５３が意図的なパン動作の開始を検出した時刻であり、時刻Ｗ2 はパン検出部５３が意図的なパン動作の終了を検出した時刻である。
【００３９】
本実施の形態では、パン動作検出部５３によって、時刻Ｗ1 でパン動作の開始が検出されると、時刻Ｗ2 でパン動作の終了が検出されるまでの間、減算値生成部５４によって、図８（ｂ）に示したように、時間と共に増加する減算値の絶対値Ｄθｘが生成される。この減算値の絶対値Ｄθｘは、少なくともパン動作の終了時を含む期間Ｔ1 では、意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘを相殺するための値｜±θｘ｜となる。また、パン動作検出部５３によって、時刻Ｗ2 でパン動作の終了が検出された後は、減算値生成部５４によって、図８（ｂ）に示したように、時間と共に減少する減算値の絶対値Ｄθｘが生成される。このパン動作終了後における減算値の絶対値Ｄθｘは、意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘを相殺するための値となる。この減算値の絶対値Ｄθｘは、時刻Ｒにおいて０となり、その後は、次にパン動作検出部５３によってパン動作の開始が検出されまで０のまま維持される。
【００４０】
減算値の絶対値Ｄθｘは、Ｘ角度制御信号演算部５５に送られる。Ｘ角度制御信号演算部５５は、角度信号Ｅｘの極性を判断し、角度信号Ｅｘが正の値である場合には、角度信号Ｅｘより減算値の絶対値Ｄθｘを減算してＸ方向角度制御信号ＶXrefとして出力し、角度信号Ｅｘが負の値である場合には、角度信号Ｅｘに減算値の絶対値Ｄθｘを加算、言い換えると、角度信号Ｅｘより減算値（−Ｄθｘ）を減算して、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する。なお、時刻Ｒにおいて減算値の絶対値Ｄθｘが０となり、次にパン動作検出部５３によってパン動作の開始が検出されまでの期間では、Ｘ角度制御信号演算部５５は、角度信号ＥｘをそのままＸ方向角度制御信号ＶXrefとして出力する。そして、このようにして生成されたＸ方向角度制御信号ＶXrefに基づいて、Ｘ方向駆動制御部４３Ｘによって、モータ２６が駆動される。
【００４１】
その結果、図８（ｃ）に示したように、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefは、時刻Ｐで意図的なパン動作が開始された後、短時間で上限値＋θｘ（または下限値−θｘ）に達するが、時刻Ｗ1 でパン動作の開始が検出されて角度信号Ｅｘより減算値が減算され始めると、徐々に０に近づき、少なくともパン動作の終了時を含む期間Ｔ1 では、意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘが減算値によって相殺されて略０となる。このことは、少なくともパン動作の終了時には、光軸の屈曲角度が略０となっていることを意味し、パン動作の終了後もこの状態が維持されれば、パン動作終了後に不自然な画像の振れが発生しないことになる。
【００４２】
時刻Ｑで意図的なパン動作が終了すると、図８（ａ）に示したように、角度信号Ｅｘは、積分部５２の時定数に従って徐々に０に近づく。従って、パン動作終了後、減算値を一定にしておくと、Ｘ方向角度制御信号ＶXrefが徐々に０から離れていき、不自然な画像の振れが発生してしまう。そこで、本実施の形態では、時刻Ｗ2 でパン動作の終了が検出された後は、図８（ｂ）に示したように、減算値の絶対値Ｄθｘを徐々に減少させ、角度信号Ｅｘより減算値を減算することで、意図的なパン動作に起因して発生した角度信号Ｅｘを減算値によって相殺するようにしている。従って、パン動作の終了後も、図８（ｃ）に示したように、光軸の屈曲角度は略０に維持され、不自然な画像の振れは発生しない。なお、意図的なパン動作の終了後における減算値の絶対値Ｄθｘの変化は、意図的なパン動作の終了後に生じる角度信号Ｅｘの絶対値の時間的な変化に対応させている。すなわち、減算値の絶対値Ｄθｘの変化の傾きは、意図的なパン動作の終了後に生じる角度信号Ｅｘの絶対値の変化の傾きと略等しくなっている。
【００４３】
このようにして、本実施の形態に係る画像振れ補正装置によれば、意図的なパン動作の終了後における不自然な画像の振れの発生を防止できる。なお、説明を省略するが、意図的なチルト動作を行う場合についても同様である。
【００４４】
以上説明したように本実施の形態に係る画像振れ補正装置によれば、意図的なパン・チルト動作の終了後に光軸の屈曲角度が変化しないように、意図的なパン・チルト動作によって発生した角度信号を相殺するようにしたので、意図的なパン・チルトの終了後における不自然な画像の振れの発生を防止でき、操作者に違和感を与えることを防止することができる。
【００４５】
また、本実施の形態に係る画像振れ補正装置によれば、意図的なパン・チルト動作の終了後には、意図的なパン・チルト動作の終了後に生じる角度信号の時間的な変化に対応させて減算値を変化させるようにしたので、意図的なパン・チルト動作に起因して意図的なパン・チルト動作の終了後に生じる角度信号を確実に相殺することができ、意図的なパン・チルト動作の終了後における不自然な画像の振れの発生を確実に防止することができる。
【００４６】
また、本実施の形態に係る画像振れ補正装置によれば、意図的なパン・チルト動作の開始が検出されたときには、最終的には（少なくとも意図的なパン・チルト動作の終了時には）、意図的なパン・チルト動作に起因して発生した角度信号を相殺するための値となるように、減算値を０から徐々に変化させるようにしたので、パン・チルト動作中に、光軸の屈曲角度が急激に変化して画像が急激に振れることを防止でき、パン・チルト動作中においても操作者に与える違和感を低減することができる。
【００４７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、例えば、画像振れを補正する機構としては、実施の形態に挙げたプリズムブロック１３のような頂角が可変のプリズムを用いるものに限らず、レンズを光軸と直交する方向に移動させることによって光軸を屈曲させることの可能な補正光学系等を用いても良い。また、振れ検出手段としては、角速度センサを用いるものに限らず、加速度センサ等を用いるものでも良い。
【００４８】
また、本発明の画像振れ補正装置は、ビデオカメラ等に一体的に組み込まれたものでも良いし、ビデオカメラ等に対して着脱自在に装着されるアダプタ型のものでも良い。更に、本発明は、ビデオカメラに限らず、スチールカメラや映画用フィルムを用いる撮影機等の他の種類の撮像装置にも適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の画像振れ補正装置、または請求項２に記載の画像振れ補正方法によれば、角度信号の絶対値の変化に応じた減算値を生成した後、角度信号が正の値の場合には角度信号より減算値を減算し、角度信号が負の値の場合には角度信号に減算値を加算することにより角度制御信号を生成して出力し、その角度制御信号に基づいて画像振れの補正を行うようにしたので、意図的なパンやチルトの終了後における不自然な画像の振れを防止しながら適切に画像振れを補正することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像振れ補正装置におけるサーボ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る画像振れ補正装置を含むビデオカメラの概略の構成を示す説明図である。
【図３】図２に示したビデオカメラを側方から見た状態を示す説明図である。
【図４】図２におけるプリズムブロックの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る画像振れ補正装置のサーボ系の概略の構成を示すブロック図である。
【図６】図１におけるＣＰＵの動作を示す流れ図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画像振れ補正装置との比較のために、図１におけるパン動作検出部，減算値生成部およびＸ角度制御信号演算部が無い場合において意図的なパン動作を行った際の光軸の補正角度の時間的な変化の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る画像振れ補正装置における角度制御信号の生成の動作について説明するための説明図である。
【符号の説明】
１３…プリズムブロック、１５…Ｘ方向ジャイロセンサ、１６…Ｙ方向ジャイロセンサ、２６…Ｘ方向補正用モータ、２７…Ｙ方向補正用モータ、３１，３３…ガラス板角度センサ、３２，３４…サーボ回路、４２Ｘ…Ｘ方向角度信号生成部、４２Ｙ…Ｙ方向角度信号生成部、４３Ｘ…Ｘ方向駆動制御部、４３Ｙ…Ｙ方向駆動制御部、４５…ＣＰＵ、５３…パン動作検出部、５４…減算値生成部、５５…Ｘ方向角度制御信号演算部。
【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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