(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手振れを検出する手振れ検出手段と、この手振れ検出手段からの手振れ信号を整形・増幅する信号変換手段と、この信号変換手段からの変換信号を基に手振れによる画像のぼけを抑止する手振れ補正機能とを有する撮像装置において、
前記信号変換手段が有するオフセット成分を計測するための参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記信号変換手段への入力信号を前記手振れ検出手段からの手振れ信号と参照信号発生手段からの参照信号とのいずれかに切り替え、手振れ検出に先立って前記参照信号発生手段からの参照信号を前記信号変換手段への入力信号とし、手振れ検出を行う場合に前記手振れ検出手段からの手振れ信号を前記信号変換手段への入力信号とする第１切り替え手段と、
オフセット電圧を算出し、前記オフセット電圧を利用してオフセット除去後の信号を求めることにより、前記信号変換手段のオフセットを除去する第１オフセット除去手段とを備えたことを特徴とする手振れ防止機能付き撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記参照信号発生手段が接地電圧あるいは所定の直流電圧である参照信号を発生することを特徴とする手振れ防止機能付き撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記参照信号発生手段が所定の交流電圧である参照信号を発生することを特徴とする手振れ防止機能付き撮像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記第１オフセット除去手段によって前記信号変換手段のオフセットが除去された信号からさらにオフセットを除去する第２オフセット除去手段を備えたことを特徴とする手振れ防止機能付き撮像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記手振れ信号のオフセットを除去する第３オフセット除去手段と、前記第１オフセット除去手段と前記第３オフセット除去手段とを切り替える第２切り替え手段とを備えたことを特徴とする手振れ防止機能付き撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルカメラ等の手振れ防止機能付き撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラがビジネスからパーソナルまで幅広く普及し始めてきた。しかしながら、今後、デジタルカメラは、撮影時の手振れによる画像のぼけが大きな問題になると考えられる。その理由としては、以下の要因（1）〜（3）がある。
（1）ユーザからの要求もあり、デジタルカメラは小型軽量化が益々進んでいる。しかし、これにより小型であるが低感度のＣＣＤが採用されるので、露光時間が増えるために手振れが目立つようになる。
（2）液晶ファインダ等の利用により、銀塩カメラのような光学式ファインダを搭載しないものが増えてきた。そのため、デジタルカメラを体から離したり片手で持ったりするなどの撮影スタイルが生じ、撮影時の安定性が減っている。
（3）他社製品との差別化等から高倍率のズームレンズを備えたものが登場すると予想され、高倍率のズームレンズにより手振れが目立つ。
【０００３】
ビデオカメラでは、画像の揺れから手振れを検出し、その移動量によってフィールドメモリから切り出す画像領域を制御することにより画像ぶれを抑える方式▲１▼が、たとえば、テレビジョン学会誌，Ｖｏｌ，49，Ｎｏ，２，ＰＰ，131−134（1995）などに紹介されている。
また、ビデオカメラに適用できる手振れ防止方式として、レンズの光軸に対する平行移動や、可変頂角プリズムにより、手振れによるカメラの動きに合わせて光軸を動かすことで、ぶれの少ない画像を得る方式▲２▼がある。
【０００４】
特許第２６７２２６７号公報には、手振れ検出信号の平均値を順次に計算することにより、手振れ検出信号に含まれるオフセット成分を除去する、像ブレ防止装置に適用される信号処理装置が記載されている。
特開平７−２０５２１号公報には、手振れ角加速度のピーク値を検出することにより、手振れ検出信号に含まれるオフセット成分を除去する手振れ検出装置が記載されている。
特開平７−２１８９５３号公報には、手振れ角速度の極大値、極小値より、手振れ検出信号に含まれるオフセット成分を除去する手振れ検出装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
デジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）での手振れによる画像ぼけは、１フレームの取り込み時間内のカメラのぶれにより生じているため、上記方式▲１▼はデジタルカメラには使えない。なぜならば、ビデオカメラで用いられている上記方式▲１▼は、フレーム間のずれを補正するものであり、１フレーム取り込み中でのカメラのぶれを考慮したものではないからである。
【０００６】
また、デジタルカメラにも適用できる上記方式▲２▼では、手振れ検出には、ジャイロのような、カメラの運動を機械的に検出するセンサが良く用いられている。しかしながら、このようなセンサの信号は、微小であったりノイズが多かったりするため、フィルタ回路や増幅回路などを経るのが一般的である。これらのセンサや回路に生じる僅かなオフセットも手振れ補正の効果に大きく影響してしまうため、できるだけ取り除くことが好ましい。しかし、このオフセット値は温度等の条件で変わってくるため、適応的に除去することが望まれる。
【０００７】
一方、上記の問題を解決するため、上記回路からの信号よりオフセット成分を検出する方式が、上記特許第２６７２２６７号公報、特開平７−２０５２１号公報、特開平７−２１８９５３号公報に記載されている。しかしながら、これらの方式は、手振れを伴った信号の時間平均が０であると仮定したものであり、手振れ補正に失敗する可能性が高い。
【０００８】
すなわち、上記特許第２６７２２６７号公報記載の像ブレ防止装置に適用される信号処理装置では、正確なオフセット値を求めるには長時間の検出が必要であり、デジタルカメラに用いることができない。上記特開平７−２０５２１号公報記載の手振れ検出装置では、ノイズの影響を受けやすく現実的でない。上記特開平７−２１８９５３号公報記載の手振れ検出装置では、想定している理想的な手振れ波形と、実際の露光時間内の手振れ波形とでは異なることが多いため、手振れ補正に失敗する可能性が高い。
【０００９】
請求項１に係る発明は、手振れ検出の信頼性を高めることができる手振れ防止機能付き撮像装置を提供することを目的とする。
請求項２に係る発明は、簡単な構成でオフセット除去が可能となる手振れ防止機能付き撮像装置を提供することを目的とする。
請求項３に係る発明は、より適したオフセット値を求めることができ、より高精度にオフセット除去が可能となる手振れ防止機能付き撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、手振れ検出の精度を向上させることができる手振れ防止機能付き撮像装置を提供することを目的とする。
請求項５に係る発明は、手振れ検出の信頼性をさらに向上させることができる手振れ防止機能付き撮像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、手振れを検出する手振れ検出手段と、この手振れ検出手段からの手振れ信号を整形・増幅する信号変換手段と、この信号変換手段からの変換信号を基に手振れによる画像のぼけを抑止する手振れ補正機能とを有する撮像装置において、前記信号変換手段が有するオフセット成分を計測するための参照信号を発生する参照信号発生手段と、前記信号変換手段への入力信号を前記手振れ検出手段からの手振れ信号と参照信号発生手段からの参照信号とのいずれかに切り替え、手振れ検出に先立って前記参照信号発生手段からの参照信号を前記信号変換手段への入力信号とし、手振れ検出を行う場合に前記手振れ検出手段からの手振れ信号を前記信号変換手段への入力信号とする第１切り替え手段と、オフセット電圧を算出し、前記オフセット電圧を利用してオフセット除去後の信号を求めることにより、前記信号変換手段のオフセットを除去する第１オフセット除去手段とを備えたものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記参照信号発生手段が接地電圧あるいは所定の直流電圧である参照信号を発生するものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記参照信号発生手段が所定の交流電圧である参照信号を発生するものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記第１オフセット除去手段によって前記信号変換手段のオフセットが除去された信号からさらにオフセットを除去する第２オフセット除去手段を備えたものである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１、２、３又は４記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、前記手振れ信号のオフセットを除去する第３オフセット除去手段と、前記第１オフセット除去手段と前記第３オフセット除去手段とを切り替える第２切り替え手段とを備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例１における手振れ防止機構の概略を示す。この実施例１は、請求個１〜３に係る発明の実施例であり、手振れ防止機能付きデジタルカメラからなる手振れ防止機能付き撮像装置の例である。この実施例１は、周知のデジタルカメラにおいて、図１に示す手振れ防止機構を設けたものであり、被写体像を撮像部で撮影して該撮像部からの画像信号をフィールドメモリに記憶するとともに、撮像部からの画像信号又はフィールドメモリ内の画像信号により表示装置としてのファインダで被写体像を表示する。
【００１７】
手振れ検出手段としての手振れ検出センサ１、２はそれぞれ本実施例１の撮像装置の手振れによる運動を検出し、この手振れ検出センサ１、２からの手振れ信号はそれぞれ信号変換手段としての変換回路３、４により整形・増幅がなされて演算手段としてのマイクロコンピュータ（以下マイコンという）５に入力される。マイコン５はＡ／Ｄ変換機能、Ｄ／Ａ変換機能を有し、変換回路３、４からの変換信号をＡ／Ｄ変換機能によりデジタル化し、そのデジタル信号から補正機構６、７の制御目標を算出する。すなわち、手振れ検出センサ１、２が本実施例１の運動を機械的に検出するジャイロであある場合、変換回路３、４からの信号を積分することにより、露光開始時刻ｔ＝０の時の本実施例１の姿勢角を基準θ(0）とし、現時刻ｔ＝Ｔにおける本実施例１の姿勢角θ(Ｔ）を算出し、このθ(Ｔ）によって生じる画像のずれを補正するように補正機構６、７の移動量（制御目標）を算出する。
【００１８】
マイコン５は、その制御目標をＤ／Ａ変換機能によりアナログ信号として駆動回路８、９へ送信し、駆動回路８、９がマイコン５からのアナログ信号により補正機構６、７を駆動して移動させる。補正機構６、７は、像を移動させる補正レンズや可変頂角プリズムであってもよいし、撮影される領域を変えるために撮像素子（あるいは撮像素子を含む基板）を動かす機構であってもよい。
【００１９】
図１では、手振れ検出センサ１、２、変換回路３、４からなる手振れ検出系を２組とし、駆動回路８、９、補正気候６、７からなる手振れ補正系を２組として示したが、本実施例１のヨー角、ピッチ角の変化をそれぞれの手振れ検出センサで検出し、それぞれの成分を補正するように補正機構を駆動するのが一般的である。しかし、手振れ検出系と手振れ補正系は、各々１組の場合もあれば、３組以上であってもよい。
【００２０】
また、手振れ検出系と手振れ補正系とで組み数が異なってもよい。なお、手振れ検出系、およびマイコン５での演算内容は、上記のものに限られるものではなく、例えばフィールドメモリに蓄えられた画像の切り出し位置を変えるような構成であっても構わない。しかし、スチルカメラへの適用では、前者の例の方が好ましい。
【００２１】
図２は上記変換回路３、４の一例を示す。入力端子１１には手振れ検出センサの出力信号が入力され、この信号は演算増幅器Ａ1、コンデンサＣ１，Ｃ２及び抵抗Ｒ１，Ｒ２からなるローパスフィルタと、演算増幅器Ａ２、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３からなるハイパスフィルタとを経て所定の倍率で増幅され、出力端子１２から出力される。
【００２２】
人間の手振れには高い周波数が含まれないため、ジャイロ等の手振れ検出センサからの信号の高周波成分を上記ローパスフィルタで除去する。さらに、手振れ検出センサからの信号には一般にオフセット電圧が含まれており、そのオフセット電圧を上記ハイパスフィルタで除去する。そして、この変換回路は上記Ａ／Ｄ変換機能で十分な精度が得られるように信号を増幅する。
【００２３】
図３は本実施例１の変換回路１入力側を詳しく示す。第１切り替え手段１３は手振れ検出センサ１からの信号と参照信号発生手段１４からの参照信号とを切り替えて変換回路３へ入力する。
まず、手振れ検出に先立って、第１の切り替え手段１３によって、参照信号発生手段１４と変換回路３とが接続される。ここで、参照信号発生手段１４からの参照信号をＯ(ｔ)とする。また、Ｏ(ｔ)を変換回路３に入力したときに予想される変換回路３の出力値の理想値をＶ1(ｔ)、実際の変換回路３の出力値をＶ1‘(ｔ)とし、第１オフセット除去手段１５にてＶ1(ｔ)、Ｖ1‘(ｔ)よりオフセット電圧δＶを算出する。第１オフセット除去手段１５にてＶ1(ｔ)、Ｖ1‘(ｔ)よりオフセット電圧δＶを算出する算出式の例を次の（1）式に示す。
【００２４】
δＶ＝Ｅ（Ｖ1‘(ｔ)−Ｖ1(ｔ)）・・・（1）
ここで、Ｅ（）は時間平均を意味し、計測時間内の実測値Ｖ1‘(ｔ)と理想値Ｖ1(ｔ)との差の平均値を求めるものである。第１オフセット除去手段１５はそのオフセット電圧δＶを内部のメモリに保存する。この時、参照信号Ｏ(ｔ)として接地電圧や既知の直流電圧を出力する参照信号発生手段１４を用いることにより、参照信号発生手段１４の構成が極めて簡単になる。また、参照信号Ｏ(ｔ)として手振れに近い類似した波形の交流電圧を出力する参照信号発生手段１４を用いることにより、手振れに近い周波数帯でのオフセット特性を知ることができ、より高精度なオフセット除去が実現できる。
【００２５】
次に、手振れ検出を行う場合には、第１切り替え手段１３によって、手振れ検出センサ１と変換回路３とを接続する。そして、第１オフセット除去手段１５は、変換回路３の出力電圧をＶ2(ｔ)とすると、次の（2）式によってオフセット除去後の信号Ｖ3(ｔ)を算出する。
Ｖ3(ｔ)＝Ｖ2(ｔ)−δＶ・・・（2）
マイコン５はそのオフセット除去後の信号Ｖ3(ｔ)から補正機構の移動量（制御目標）を算出する。
【００２６】
第１オフセット除去手段１５は、マイコン５（その周辺回路、ソフトウエアを含む）で実現してもよいし、マイコン５内のソフトウエアとしてもよい。第１切り替え手段１３は手振れ検出センサ２からの信号と参照信号発生手段１４からの参照信号とを同様に切り替えて変換回路４へ入力し、第１オフセット除去手段１５は同様に手振れ検出前にオフセット電圧を算出して手振れ検出時に変換回路４からの信号のオフセット除去を行う。マイコン５はそのオフセット除去後の信号から補正機構の移動量（制御目標）を算出する。
【００２７】
この実施例１によれば、手振れを検出する手振れ検出手段としての手振れ検出センサ１、２と、この手振れ検出手段１、２からの手振れ信号を整形・増幅する信号変換手段としての変換回路３、４と、この信号変換手段３、４からの変換信号を基に手振れによる画像のぼけを抑止する手振れ補正機能としてのマイコン５、駆動回路８、９、補正気候６、７とを有する撮像装置において、前記信号変換手段３、４への入力信号を前記手振れ検出手段１、２からの手振れ信号と参照信号発生手段１４からの参照信号とのいずれかに切り替える第１切り替え手段１３と、前記信号変換手段３、４のオフセットを除去する第１オフセット除去手段１５とを備えたので、信号変換手段が有するヤフセット成分を正確に計測することができ、手振れ検出の信頼性を高めることができる。
【００２８】
また、この実施例１によれば、前記参照信号発生手段１４が接地電圧（0Ｖ）あるいは既知の直流電圧である参照信号を発生することにより、参照信号発生手段として特別な機構を組み込むことなく、簡単な構成、省スペース、低コストでオフセット除去が可能となる。
【００２９】
また、この実施例１によれば、前記参照信号発生手段１４が所定の交流電圧である参照信号を発生することにより、手振れ時に近い回路の特性を再現できて、より適したオフセット値を求めることができ、より高精度にオフセット除去が可能となる。
【００３０】
図４は本発明の実施例２におけるオフセット防止系を示す。この実施例２は、請求項４に係る発明の実施例であり、上記実施例１において、第１オフセット除去手段１５の後に第２オフセット除去手段１６を設けたものである。第２オフセット除去手段１６は変換回路３、４が持つオフセット電圧以外のオフセット値を除去する。例えば、手振れ検出センサ１、２としてジャイロを用いる場合、電源投入直後のジャイロには低周波のオフセット変動があり、変換回路３、４内のハイパスフィルタでそのオフセットを除去することが困難である。
【００３１】
そこで、第２オフセット除去手段１６は、第１オフセット除去手段１５の出力信号からジャイロのオフセット電圧を除去する。第２オフセット除去手段１６は、ジャイロのオフセット電圧算出では、計時手段で計時した電源投入時からの時間や温度センサで測定した温度などによりルックアップテーブルを参照してジャイロのオフセット電圧を求めて第１オフセット除去手段１５の出力信号から除去するようにしてもよいし、従来技術と同様の処理で第１オフセット除去手段１５の出力信号からジャイロのオフセット電圧を除去するようにしてもよい。
【００３２】
マイコン５は第２オフセット除去手段１６からのオフセット除去後の信号から補正機構の移動量（制御目標）を算出する。これにより、さらに、高精度なオフセット除去が実現できる。第２オフセット除去手段１６は、マイコン５（その周辺回路、ソフトウエアを含む）で実現してもよいし、マイコン５内のソフトウエアとしてもよい。また、第１オフセット除去手段１５に第２オフセット除去手段１６の機能を合わせて持たせてもよい。
【００３３】
この実施例２によれば、実施例１において、前記第１オフセット除去手段１５によって前記信号変換手段２、４のオフセットが除去された信号からさらにオフセットを除去する第２オフセット除去手段１６を備えたので、手振れ検出の精度を向上させることができる。
【００３４】
図５は本発明の実施例３におけるオフセット防止系を示す。この実施例３は、請求項5に係る発明の実施例であり、上記実施例１において、変換回路３、４と第１オフセット除去手段１５との間に第２切り替え手段１７を配置し、この第２切り替え手段１７により変換回路３、４からの信号を第１オフセット除去手段１５と第３オフセット除去手段１８とに切り替えて入力する。
【００３５】
第３オフセット除去手段１８は、参照信号発生手段からの参照信号が入力されず、従来技術と同様の処理で変換回路３、４からの信号よりオフセット成分を除去する。マイコン５は第２切り替え手段１７により選択された第１オフセット除去手段１５又は第３オフセット除去手段１８からのオフセット除去後の信号から補正機構の移動量（制御目標）を算出する。
【００３６】
第２切り替え手段１７が第１オフセット除去手段１５を選択して変換回路３、４からの信号を第１オフセット除去手段１５に入力した時に、第１オフセット除去手段１５あるいはマイコン５においてオフセット値算出が正常でないと判断された場合には、第２切り替え手段１７により第３オフセット除去手段１８が選択されて変換回路３、４からの信号が第３オフセット除去手段１８に入力される。
【００３７】
本発明の実施例４は、請求項5に係る発明の他の実施例であり、上記実施例２において、変換回路３、４と第１オフセット除去手段１５との間に第２切り替え手段１７を配置し、この第２切り替え手段１７により変換回路３、４からの信号を第１オフセット除去手段１５と第３オフセット除去手段１８とに切り替えて入力する。マイコン５は第２切り替え手段１７の選択動作に応じて第２オフセット除去手段１６又は第３オフセット除去手段１８からのオフセット除去後の信号から補正機構の移動量（制御目標）を算出する。
【００３８】
第２切り替え手段１７が第１オフセット除去手段１５を選択して変換回路３、４からの信号を第１オフセット除去手段１５に入力した時に、第１オフセット除去手段１５あるいは第２オフセット除去手段１６あるいはマイコン５においてオフセット値算出が正常でないと判断された場合には、第２切り替え手段１７により第３オフセット除去手段１８が選択されて変換回路３、４からの信号が第３オフセット除去手段１８に入力される。
【００３９】
上記実施例３、４によれば、上記実施例１又は実施例２において、前記手振れ信号のオフセットを除去する第３オフセット除去手段１８と、前記第１オフセット除去手段１５と前記第３オフセット除去手段１８とを切り替える第２切り替え手段１７とを備えたので、手振れ検出の信頼性をさらに向上させることができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、上記実施例以外の撮像装置に同様に適用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、手振れ検出の信頼性を高めることができる。
請求項２に係る発明によれば、簡単な構成でオフセット除去が可能となる。  請求項３に係る発明によれば、より適したオフセット値を求めることができ、より高精度にオフセット除去が可能となる。
【００４２】
請求項４に係る発明によれば、手振れ検出の精度を向上させることができる。請求項５に係る発明によれば、手振れ検出の信頼性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における手振れ防止機構の概略を示すブロック図である。
【図２】同実施例１における変換回路の一例を示す回路図である。
【図３】同実施例１の変換回路入力側を詳しく示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２におけるオフセット防止系を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例３におけるオフセット防止系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、２      手振れ検出センサ
３、４      変換回路
５      マイコン
６、７      補正機構
８、９      駆動回路
１３      第１切り替え手段
１４      参照信号発生手段
１５      第１オフセット除去手段
１６      第２オフセット除去手段
１７      第２切り替え手段
１８      第３オフセット除去手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004176935.tif 000004
【図４】
0004176935.tif 000005
【図５】
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