(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変可能な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記撮像光学系の出力を光電変換するための撮像素子と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記撮像素子からの輝度信号を複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段と、前記輝度信号判別手段で判別した輝度信号の均一度合いが所定のしきい値以下の場合に、前記動き補正手段による動き補正を制限する振れ補正信号発生手段を備えたことを特徴とする画像動き補正装置。
【請求項２】
前記振れ補正信号発生手段は、前記焦点距離検出手段で検出した焦点距離を基にズーム倍率を算出し、前記ズーム倍率が高い場合に前記動き補正手段による動き補正をさらに制限することを特徴とする請求項１記載の画像動き補正装置。
【請求項３】
撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変可能な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記撮像光学系の出力を光電変換するための撮像素子と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記撮像素子からの輝度信号を複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段と、前記輝度信号判別手段からの均一度合い判別結果と前記動き検出手段からの動き情報に基づき前記動き補正手段を制御する振れ補正信号発生手段とを備え、前記振れ補正信号発生手段は、前記動き検出手段の出力信号を積分するための積分手段を有し、前記輝度信号の判別手段による判別結果と前記焦点距離の両者に基づき前記積分の時定数を変えることで応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。
【請求項４】
振れ補正信号発生手段は、輝度信号判別手段で判別した輝度信号の均一度合いが小さい場合は積分の時定数を短く設定することを特徴とする請求項３記載の画像動き補正装置。
【請求項５】
撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変可能な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記撮像光学系の出力を光電変換するための撮像素子と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記撮像素子からの輝度信号を複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段と、前記輝度信号判別手段からの均一度合い判別結果と前記動き検出手段からの動き情報に基づき前記動き補正手段を制御する振れ補正信号発生手段とを備え、前記振れ補正信号発生手段は、その内部で発生する前記動き補正手段を制御するための制御信号のゲインを調整し、前記輝度信号判別手段による判別結果と前記焦点距離の両者に基づき前記制御信号のゲインを変えることで応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。
【請求項６】
振れ補正信号発生手段は、輝度信号判別手段で判別した輝度信号の均一度合いが小さい場合は制御信号のゲインを小さく設定したことを特徴とする請求項５記載の画像動き補正装置。
【請求項７】
撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変可能な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記撮像光学系の出力を光電変換するための撮像素子と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記撮像素子からの輝度信号を複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段と、前記輝度信号判別手段からの均一度合い判別結果と前記動き検出手段からの動き情報に基づき前記動き補正手段を制御する振れ補正信号発生手段とを備え、前記振れ補正信号発生手段は、その内部で発生する前記動き補正手段を制御するための制御信号の信号幅を制限し、前記輝度信号判別手段による判別結果と前記焦点距離の両者に基づき前記信号幅を変えることで応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。
【請求項８】
振れ補正信号発生手段は、輝度信号判別手段で判別した輝度信号の均一度合いが小さい場合は制御信号の信号幅を小さく制限することを特徴とする請求項７記載の画像動き補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置の手振れ補正等に用いる画像動き補正装置に関し、特にその性能改善に関し提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用ビデオカメラ（以下、ビデオム−ビ−と称す）の小型化、軽量化、光学ズ−ムの高倍率化が進み、その使い勝手が格段に向上した結果、一般消費者にとってビデオム−ビ−はごく普通の家電製品の一つとなっている。しかしその反面、小型化、軽量化、光学ズ−ムの高倍率化、及び撮影に習熟していない消費者へのビデオム−ビ−の普及は、撮影時の手振れによる画面の不安定化という問題も発生させた。よって、この問題を解決するため、画像動き補正装置を搭載するビデオム−ビ−が今や多く開発、商品化されている。
【０００３】
撮像装置の画像動き補正装置としては、例えば、ジンバル機構により撮像光学系及び固体撮像素子を備えた撮像ユニットを支持し、これを角速度センサーから得られる撮像装置自体の動き情報に基づき駆動制御することで画像の動きを補正する方式（”ビデオカメラの画振れ防止技術の開発”テレビジョン学会技術報告Vol.11,No.28,pp19〜24（1987））がある。
【０００４】
上記方式は、撮像装置の撮像ユニットをジンバル機構によりその重心点において回動自在に支持し、角速度センサーから得られる撮像装置のピッチング、ヨ−イング２方向の動き情報に基づき、コイルとマグネットにより構成されたアクチエ−タによりこの撮像ユニットの姿勢制御を行うことで、撮影画像を安定化させるものである。
【０００５】
また、別の例としては、撮像光学系の前部に可変頂角プリズムを備え、これを同じく角速度センサーからの情報により駆動制御することで画像の動きを補正する方式（”光学式手振れ補正システム”テレビジョン学会技術報告Vol.17,No.5,pp15〜20（1993））がある。
【０００６】
上記方式は、２枚のガラス板を特殊なフィルムで作られた蛇腹のようなもので接続し、中を高屈折率の液体で満たした可変頂角プリズムを固体撮像素子の前段に設け、角速度センサーから得られるピッチング、ヨ−イング２方向の撮像装置の動きの情報に基づき、この可変頂角プリズムの２枚のガラス板を水平・垂直方向に各々傾けることにより、入射光の光軸を曲げ、撮影画像の動きを安定化させるものである。
【０００７】
また、別の例としては、固体撮像素子上の画像に対し、その一部分のみを出力画像として読み出すための枠を設け、固体撮像素子の駆動タイミングを変えることにより、この枠を移動させて画像の動きを補正する方式がある。
上記方式は、放送方式に合致した標準の固体撮像素子よりも画素数の多い固体撮像素子を用い、角速度センサーから得られるピッチング、ヨ−イング２方向の撮像装置の動きの情報を撮影レンズの焦点距離に基づき、固体撮像素子上の画像の移動量に換算し、この換算結果をもとに固体撮像素子の駆動タイミングを制御し、撮影画像の動きに応じて固体撮像素子からの画像の読み出し位置（枠）を変更することで、撮影画像の動きを安定化させるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、撮影画像の動きに応じて固体撮像素子からの画像の読み出し位置（枠）を変更する際の周辺光量に劣化が生じると、ズーム倍率可変のズームレンズを搭載するビデオカメラでは撮影時の画像の光量変化により撮影画像の見苦しさが増すという問題点があった。特にズーム倍率の高倍率化が進んだビデオカメラにおいては、ますます上記問題に対する解決が求められることになる。
【０００９】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、周辺光量の劣化が目立つ被写体においては動き補正性能を制限し、特にズーム倍率が高い場合には更に補正性能を制限することで周辺光量の劣化に伴う見苦しさを抑制した撮影ができる画像動き補正装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変可能な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記撮像光学系の出力を光電変換するための撮像素子と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記撮像素子からの輝度信号を複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段と、前記輝度信号判別手段で判別した輝度信号の均一度合いが所定のしきい値以下の場合に、前記動き補正手段による動き補正を制限する振れ補正信号発生手段とを備えたものである。
【００１１】
このような構成により、周辺光量の劣化が目立つ被写体においては動き補正性能を制限し、周辺光量の劣化に伴う見苦しさを抑制した撮影ができる画像動き補正装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、複数のレンズ群から構成され焦点距離が可変可能な撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記撮像光学系の出力を光電変換するための撮像素子と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正する動き補正手段と、前記撮像素子からの輝度信号を複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段と、前記輝度信号判別手段で判別した輝度信号の均一度合いが所定のしきい値以下の場合に、前記動き補正手段による動き補正を制限する振れ補正信号発生手段とを備えたものであり、周辺光量の劣化に伴う見苦しさを抑制した撮影ができるという作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における画像動き補正装置のブロック図を示すものである。同図において、１は動き補正手段である補正レンズで、本装置の揺れにより生じる撮影画像の動きを、光軸を可変することで補正する手段である。２は輝度均一度合い判別部７からの判別結果と動き検出部８からの動き検出信号により補正レンズ１を制御する振れ補正信号発生手段である振れ補正信号発生部で、補正レンズ１を駆動及び制御するための手段である。３は補正レンズ１の近傍に複数配された撮像光学系である撮像レンズで、光学的ズ−ム動作及び合焦動作するレンズ系である。４は撮像レンズ３の位置から焦点距離を検出する焦点距離検出手段である焦点距離検出部であり、この動きから焦点距離情報を得る。５は撮像レンズ３の光軸方向端部に配された撮像素子で、補正レンズ１及び撮像レンズ３を介して入射する映像を光電変換するものであり、一般的には固体撮像素子（ＣＣＤ）などからなる。６は信号処理手段である信号処理部で、撮像素子５により得られた画像信号に対してガンマ処理等のアナログ信号処理と、Ａ／Ｄ変換処理と、ノイズ除去及び輪郭強調等のデジタル信号処理とを行う。７は信号処理部６で得られた輝度信号データを複数の領域に分けて均一度合いを判別する輝度信号判別手段である輝度均一度合い判別部、８は本装置を備えた撮像装置の動き検出手段である動き検出部で、動きを検出するためのセンサであり、静止状態での出力を基準に撮像装置または信号の動き量を検出して出力する。
【００１５】
図２は輝度均一度合い判別部７における輝度均一度合い判別を説明するための模式図である。信号処理部６の輝度データ出力から撮像信号のＹ０からＹｎの画面全体平均Ａを求め、個々のデータと差の絶対値の和を求めることで、撮像信号の輝度信号均一度合いＢを求める。この輝度信号の均一度合いＢを利用して、輝度信号の均一度合いＢが一定のしきい値以下であれば、撮像信号全体のコントラストが低く周辺光量の劣化が目立つと判断する。
【００１６】
以上のように構成された本実施の形態の画像動き補正装置について、以下手振れ補正の動きを制限するための処理として動き検出部８の出力に対し、積分処理を行うステップで積分定数を変更する処理に関し図３を用いて説明する。
【００１７】
まず、ステップ２０１にて動き検出部８からのデータの取り込みを行い、ステップ２０２で積分定数、ゲイン、クリップデータの初期化を行う。次に、ステップ２０３で、輝度信号のばらつき度合いがしきい値以上であると判断された場合（高コントラスト判別）は、ステップ２０２で設定された初期値に基づきステップ２０６〜２０８の処理が行われる。ステップ２０６〜２０８の動作については後述する。
【００１８】
ステップ２０３でしきい値以下であると判断された場合（低コントラスト判別）は、まずステップ２０４において焦点距離検出部４からの焦点距離情報に基づき検出した焦点距離情報を基に、撮像レンズ３のズーム倍率を求めることができる。
【００１９】
次のステップ２０５では、振れ補正信号発生部２に取り込んだ動き検出部８の出力から、撮像装置の移動量を求める際（ステップ２０６）の積分処理（積分フィルタ）の周波数特性を規定する積分定数Ｋを、撮像レンズ３の焦点距離により決定する。
【００２０】
本ステップは、内部に焦点距離から積分定数Ｋを計算する関数、もしくは焦点距離と積分定数Ｋの関係を規定するテーブルを有し、この関数またはテーブルにより積分定数Ｋを決定し、ステップ２０２で初期値に設定されていた積分定数Ｋの設定値を本ステップで決定された値に決定する。これにより、後に続くステップ２０６ではステップ２０２で設定された積分定数の初期値ではなく、ステップ２０５で再設定された積分定数により積分処理を行うこととなる。
【００２１】
このように、輝度信号の均一度合いがしきい値以下の時、つまり低コントラストの時には、積分処理（ステップ２０６）の積分定数を通常の手振れ補正時の積分定数の設定値に比べ小さく設定し、且つ焦点距離に応じて更に小さく設定すると、積分処理の時定数を短く設定でき、よって積分処理の低周波成分に対するゲインを小さくできる。
【００２２】
以上のように本実施の形態では、撮像信号が低コントラストであるとき、輝度信号の判別手段による判別結果と前記積分処理の両者に基づき振れ補正信号発生部２における積分手段の時定数を変化させて応答特性を変化させることで、振れ補正時の周辺光量の劣化を防止できる。
【００２３】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態は、前述の実施の形態１に対し、振れ補正信号発生部２での処理内容のみが異なるため、以下その動作を動き補正信号発生部２での処理をもとに説明する。なお、基本的な構成は図１のブロック図に示されるものであるため、説明は省略する。図４のフローチャートにおいて図３と異なるのは、ステップ３０５であって、ステップ２０４で算出された焦点距離に応じたゲインを決定するステップである。
【００２４】
以上のように構成された本実施の形態の構成について、以下その動作について説明する。
【００２５】
まず、ステップ２０１にて動き検出部８からの動きデータの取り込みを行い、ステップ２０２で、積分定数、ゲイン、クリップの初期化を行う。次に、ステップ２０３で輝度信号のばらつき度合いを判別し、予め設定されたしきい値以上であると判断された場合（高コントラスト）は、ステップ２０２で設定された初期値に基づきステップ２０６〜２０８の処理が行われる。
【００２６】
ステップ２０３でしきい値以下であると判断された場合（低コントラスト）は、まずステップ２０４において、撮像レンズ３から得られる焦点距離情報４から検出した焦点距離情報を基に撮像レンズ３のズーム倍率を求める。
【００２７】
次のステップ３０５は、振れ補正信号発生部２に取り込んだ動き検出手段８の出力から求められた撮像装置の動きに対するゲイン調整を行う際の（ステップ２０７）のゲインＧを撮像レンズ３の焦点距離により決定する。
【００２８】
本ステップは、内部に焦点距離からゲインＧを計算する関数、もしくは焦点距離とゲインＧの関係を規定するテーブルを有し、この関数またはテーブルによりゲインＧを決定し、ステップ２０２で初期値に設定されていたゲインＧの設定値を本ステップで決定された値に決定する。
【００２９】
これにより、後に続くステップ２０７ではステップ２０２で設定されたゲインの初期値ではなく、ステップ３０５で再設定されたゲインによりゲイン調整を行うこととなる。
【００３０】
このように、輝度信号の均一度合いがしきい値以下の時にゲイン調整時の（ステップ２０７）のゲインを通常の手振れ補正時のゲインの設定値に比べ小さく設定し、且つ焦点距離に応じて更に小さく設定すると、振れ補正信号発生部２から補正レンズ１に送られる制御信号自体が小さくなり、全体の応答性を落とすことができる。
【００３１】
以上のように本実施の形態では、撮像信号が低コントラストであるとき、輝度信号の判別手段による判別結果と前記ゲイン調整の両者に基づき振れ補正信号発生部２の応答特性を変化させることで振れ補正時の周辺光量の劣化を防止できる。
【００３２】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態では、本発明の実施の形態１に対し、振れ補正信号発生部２での処理内容のみが異なるため、以下その動作を動き補正信号発生手段２での処理をもとに説明する。なお、本発明の実施の形態１と同様の処理内容部分に関しては図３及び図４と同様の同一の符号を付して説明は省略する。前述の実施の形態と異なるステップとして、本実施の形態では図５のステップ４０５において、ステップ２０４で算出された焦点距離に基づき補正レンズ１の補正範囲を越えないように信号幅を制限するクリップ処理を行う際のクリップ値を決定している。
【００３３】
以上のように構成された本実施の形態の画像動き補正装置について、以下その動作について説明する。
【００３４】
まず、ステップ２０１にて動き検出部８からのデータの取り込みを行い、ステップ２０２で積分定数、ゲイン、クリップの初期化を行う。次に、ステップ２０３で輝度信号のばらつき度合いを判定し、ばらつき度合いがしきい値以上であると判断された場合（高コントラスト）はステップ２０２で設定された初期値に基づきステップ２０６〜２０８の処理が行われる。ステップ２０３でしきい値以下であると判断された場合（低コントラスト）は、まずステップ２０４において焦点距離情報４から検出した焦点距離情報を元に撮像レンズ３のズーム倍率を求めることができる。
【００３５】
次のステップ４０５は、ステップ２０８において振れ補正信号発生部２の出力が補正レンズ１の補正範囲を超えることがないようにクリップ処理を行う際のクリップ値Ｃを決定する。
【００３６】
本ステップは、内部に焦点距離からクリップ値Ｃを計算する関数、もしくは焦点距離とクリップ値Ｃの関係を規定するテーブルを有し、この関数またはテーブルによりクリップ値Ｃを決定し、ステップ２０２で初期値に設定されていたクリップ値Ｃの設定値を本ステップで決定された値に決定する。
【００３７】
これにより、後に続くステップ２０８ではステップ２０２で設定されたクリップ値の初期値ではなく、ステップ４０５で再設定されたクリップ値によりクリップ処理を行うこととなる。
【００３８】
このように、輝度信号の均一度合いがしきい値以下の時にクリップ処理のクリップ値を通常の手振れ補正時のクリップ値の設定値に比べ小さく設定し、且つ焦点距離に応じて更に小さく設定すると、振れ補正信号発生部２から補正レンズ１に送られる制御信号幅を小さく設定でき、つまり振れの補正範囲が狭められるため結果として輝度信号の均一度合いが小さいときの補正の度合いを少なくできる。
【００３９】
以上のように本実施の形態では、撮像信号が低コントラストであるとき、輝度信号の判別手段による判別結果と前記クリップ処理の両者に基づき制御信号の応答特性を変化させることで振れ補正時の周辺光量の劣化を防止できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、撮像信号が低コントラストの際における、振れ補正時の周辺光量の劣化を防止できるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による画像動き補正装置を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における輝度均一度合い判別の処理内容を説明するための模式図
【図３】本発明の実施の形態１における振れ補正信号発生部２での処理内容を説明するためのフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における振れ補正信号発生部２での処理内容を説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３における振れ補正信号発生部２での処理内容を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
１  補正レンズ
２  振れ補正信号発生部
３  撮像レンズ
５  撮像素子
６  信号処理部
７  輝度均一度合い判別部
８  動き検出部
【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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