JP2006319852A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は手ぶれ補正をするための撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus for correcting camera shake.
従来手ぶれ補正機能をもつ撮像装置では、ぶれ量検知にジャイロセンサ(角速度センサ)がよく用いられる。このジャイロセンサは圧電素子等の振動材を一定周波数で振動させコリオリ力による力を電圧に変換して角速度情報を得る。得られた角速度に対して積分を行い、ぶれ量を算出し、光学的に画角を移動可能なシフトレンズをぶれ量をキャンセルする方向に動かして手ぶれ補正が行われる。 In an imaging apparatus having a conventional camera shake correction function, a gyro sensor (angular velocity sensor) is often used for shake amount detection. This gyro sensor obtains angular velocity information by vibrating a vibrating material such as a piezoelectric element at a constant frequency and converting a force generated by a Coriolis force into a voltage. The obtained angular velocity is integrated to calculate a shake amount, and a camera shake correction is performed by moving a shift lens capable of optically moving the angle of view in a direction to cancel the shake amount.
撮像装置の手ぶれ補正技術に関しては、例えば特許文献1にて開示されているものがある。上記先行技術においては、手ぶれ補正機能を有する撮像装置であるビデオカメラにおいて、補償器手段の周波数特性を温度検出手段の検出信号に応じて最適化することにより、ビデオカメラ本体の周辺温度に拘わらず、手ぶれ補正の周波数特性を広帯域にわたり常に最適化して、補正手段で手ぶれ補正を十分に行う手ぶれ補正装置を提供することがきるというものである。
現状のジャイロの感度設定は応答性(動画性能)とS/N比(低域のゆらぎ)とのバランスを見て設定されているので必ずしも静止画および動画に適しているものではない。しかし、動画撮影と静止画撮影の両者を1台の機器で実現可能な撮像装置において、それぞれの撮影モードに最適な手ぶれ補正を実現することが求められる。 The sensitivity setting of the current gyroscope is set considering the balance between responsiveness (moving image performance) and S / N ratio (low frequency fluctuation), and is not necessarily suitable for still images and moving images. However, in an imaging apparatus capable of realizing both moving image shooting and still image shooting with a single device, it is required to realize an optimum camera shake correction for each shooting mode.
そこで、上記従来例のような動画撮影時における処置のみならず、静止画撮影時の低域のゆらぎを低減するための処置も必要となる。また、温度変化に応じてジャイロ信号を補正するという技術は存在するが、それはジャイロ信号が温度変化に対して一定の出力が得られるように補正するものであり、この技術では、温度変化に応じたジャイロ出力補正後に静止画モードおよび動画モードそれぞれのモードに応じた処理を行う必要が生じる。 Therefore, not only a treatment at the time of moving image shooting as in the above-described conventional example, but also a treatment for reducing low-frequency fluctuations at the time of still image shooting is required. In addition, there is a technique for correcting the gyro signal according to the temperature change, but it corrects the gyro signal so that a constant output is obtained with respect to the temperature change. In this technique, the gyro signal is corrected according to the temperature change. Further, after the gyro output correction, it is necessary to perform processing according to the still image mode and the moving image mode.
このような処理手順では、温度変化に応じた補正処理後に、静止画モードおよび動画モードに応じた処理手段を持つ必要があるため、処理時間の増加、部品点数の増加につながるため、効率的な処理とは言えない。 In such a processing procedure, it is necessary to have processing means corresponding to the still image mode and the moving image mode after the correction processing corresponding to the temperature change, which leads to an increase in processing time and an increase in the number of parts. It's not a process.
そこで、温度補正を行わないジャイロ信号に対して、静止画モードおよび動画モードにおける処理を個別に行うことで、効率の良い処理を行うことができる。しかし、温度変化に応じた補正も個別に行う必要があるという問題がある。 Therefore, efficient processing can be performed by separately performing processing in the still image mode and moving image mode on the gyro signal that is not subjected to temperature correction. However, there is a problem that it is necessary to individually perform correction according to the temperature change.
本発明は、上記課題を考慮し、静止画モードおよび動画モードが選択された際に、それぞれのモードに応じた最適な手ぶれ補正を行う撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that performs optimal camera shake correction according to each mode when a still image mode and a moving image mode are selected.
上述した課題を解決するため、第1の本発明は、振動子を振動子を振動させるその振動子に与えられるコリオリ力を検知し角速度として信号を出力する角速度センサを有する手ぶれ補正機能をもつ撮像装置において、角速度情報の特性を変更する特性変更手段を有し、ジャイロセンサ又は撮像装置周辺温度を検出する温度検出手段を有し、前記角速度処理手段により得られた情報により手ぶれ補正を行う撮像装置であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides an image stabilization function including an angular velocity sensor that detects a Coriolis force applied to a vibrator and vibrates the vibrator and outputs a signal as an angular velocity. An imaging apparatus having characteristic changing means for changing characteristics of angular velocity information, temperature detecting means for detecting a temperature around the gyro sensor or the imaging apparatus, and performing camera shake correction based on information obtained by the angular velocity processing means It is characterized by being.
また、第2の本発明は、前記の角速度情報の特性変更手段において、周波数特性またはゲイン特性を変更する撮像装置であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the angular velocity information characteristic changing means is an imaging apparatus that changes a frequency characteristic or a gain characteristic.
また、第3の本発明は、前記の角速度情報の特性変更手段において、前記温度検出手段の検出信号に基づき周波数特性またはゲイン特性を変更する撮像装置であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the angular velocity information characteristic changing unit is an imaging device that changes a frequency characteristic or a gain characteristic based on a detection signal of the temperature detecting unit.
また、第4の本発明は、前記の撮像装置において、複数の撮影モードを有し、それぞれの撮影モードに応じて、角速度信号処理を変更することを特徴とする撮像装置であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the imaging apparatus according to the above-described imaging apparatus, wherein the imaging apparatus has a plurality of imaging modes, and the angular velocity signal processing is changed according to each imaging mode. To do.
また、第5の本発明は、前記の撮像装置において、複数の撮影モードは静止画を撮影するための静止画モードと動画を撮影するための動画モードであることを特徴とする撮像装置であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus, the plurality of shooting modes are a still image mode for shooting a still image and a moving image mode for shooting a moving image. It is characterized by that.
また、第6の本発明は、前記の角速度情報の特性変更手段において、静止画撮影モードの際には前記温度検出手段の検出信号に基づき、ゲイン特性を変更する撮像装置であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the angular velocity information characteristic changing means, the gain characteristic is changed based on a detection signal of the temperature detecting means in a still image shooting mode. To do.
また、第7の本発明は、前記の角速度情報の特性変更手段において、動画撮影モードの際には前記温度検出手段の検出信号に基づき、周波数特性を変更する撮像装置であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the angular velocity information characteristic changing unit, the frequency characteristic is changed based on a detection signal of the temperature detecting unit in the moving image shooting mode. .
本発明では、静止画モードと動画モードで最適な手ぶれ補正を実現するために、高感度に設定したジャイロセンサを利用し、静止画モードおよび動画モードが選択された際に、それぞれ異なる処理を行うと共に温度変化に応じた補正処理においても静止画モードおよび動画モードで異なる処理を行う。 In the present invention, in order to realize the optimum camera shake correction in the still image mode and the moving image mode, the gyro sensor set to high sensitivity is used, and different processing is performed when the still image mode and the moving image mode are selected. At the same time, different processing is performed in the still image mode and the moving image mode in the correction processing according to the temperature change.
静止画撮影の場合は一般的に撮影者が静止した状態で被写体に狙いを定めるため感度優先で低周波域の揺らぎが少ない補正が求められる。静止画撮影時には、周辺温度に応じてジャイロ信号出力が一定となるよう補正処理を行うことで、上記の要求を満たす手ぶれ補正が可能となる。また、動画撮影では撮影者、被写体とも動作している場合が多いのでより応答性の高い補正が求められる。動画撮影時には周辺温度に応じて特性を変更したフィルタを利用し、ジャイロセンサの周波数特性を変更することで、上記の要求を満たす手ぶれ補正が可能となる。 In the case of still image shooting, in general, since a photographer aims at a subject while still, correction with low priority in sensitivity and low fluctuation is required. At the time of still image shooting, by performing correction processing so that the gyro signal output becomes constant according to the ambient temperature, it is possible to perform camera shake correction that satisfies the above requirements. Further, in moving image shooting, both the photographer and the subject are often operating, so correction with higher responsiveness is required. By using a filter whose characteristics are changed according to the ambient temperature during moving image shooting and changing the frequency characteristics of the gyro sensor, it is possible to perform camera shake correction satisfying the above requirements.
以上説明したように、本発明によれば、静止画モード、動画モードにおいてそれぞれに適した処理を行うと共に、撮像装置の周辺温度に応じた補正処理を行うことで、それぞれの撮影モードに応じた最適な手ぶれ補正を効率的に行うことが可能である。 As described above, according to the present invention, the processing suitable for each of the still image mode and the moving image mode is performed, and the correction processing according to the ambient temperature of the imaging device is performed, so that the corresponding to each shooting mode is performed. Optimal camera shake correction can be performed efficiently.
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
本発明の実施例1について説明する。 Example 1 of the present invention will be described.
図1は本発明のデジタルカメラの全体の構成図で、101は変倍を行うズームレンズをもつズームユニット、102はズームユニット101を駆動制御するズーム駆動制御部、103は画角変更を可能とするシフトレンズユニット、104はシフトレンズユニット103を駆動制御するシフトレンズ駆動制御部、106は絞り・シャッタユニット105を駆動制御する絞り・シャッタ制御部、107はピント調整を行うレンズを持つフォーカスユニット、108はフォーカスユニット107を駆動制御するフォーカス駆動制御部、109は各レンズ群を通ってきた光像を電気信号に変換する撮像部、110は撮像部109からの電気信号を映像信号に変換処理する撮像信号処理部、111は撮像信号処理部110からの映像信号を用途に応じて加工する映像信号処理部、112は映像信号処理部111からの信号を必要に応じて表示する表示部、113はシステム全体で使用する用途に応じた電源を供給する電源部、114は外部との通信及び映像信号を入出力する外部入出力部、115はシステムを操作するための操作部、116は映像情報など様々なデータを記憶する記憶部、117はシステム全体を制御する制御部である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a digital camera according to the present invention. 101 is a zoom unit having a zoom lens for zooming, 102 is a zoom drive control unit for driving and controlling the
本発明のデジタルカメラ全体のシステムについて説明する。 A system of the entire digital camera of the present invention will be described.
操作部115よりズーム変倍の指示があると制御部117は指示されたズーム位置に移動するとともに、操作部109から各信号処理部(110、111)にて処理された画像情報をもとにフォーカスレンズ107を駆動しピント調整する。操作部115よりさらに撮影の指示があれば画像情報よりピント調整するとともに絞り・シャッタ105により適正な露光量に設定して撮像部109に光像を露光し得られた画像情報を記憶部116に記憶する。このとき操作部115より防振オンの指示があれば制御部117はIS駆動制御部104に防振を指示して防振動作を防振オフに指示がなされるまで行う。また静止画モードと動画モードを選択可能でそれぞれのモードにおいて各アクチュエータの動作条件も変更可能としている。
When there is an instruction for zooming magnification from the
図2はシフトレンズ駆動制御部104のブロック図で、201は状況に応じて防振制御、シフトレンズ位置制御を行う防振制御部、202はデジタルカメラ正位置で垂直方向(ピッチ方向)の振動を検知するジャイロ部、203はデジタルカメラ正位置で水平方向(ヨー方向)の振動を検知するジャイロ部、204はシフトレンズユニットのピッチ方向の位置を検知するホール素子、205はシフトレンズユニットのヨー方向の位置を検知するホール素子、206、207はホール素子204、205からの信号を増幅するアンプ、208、209は制御部201より指示された位置信号とアンプ206、207からのシフトレンズ位置信号とを比較する比較器、210、211は比較器208、209からの信号をもとにシフトレンズユニット103を駆動するドライブ部、212はピッチ方向ジャイロ部(202)、ヨー方向ジャイロ部(203)周辺の温度を検知するためのサーミスタである。
FIG. 2 is a block diagram of the shift lens
次にシフトレンズ位置制御について説明する。 Next, shift lens position control will be described.
シフトレンズ位置制御はジャイロからのピッチ方向、ヨー方向の振動情報に基づいて、それぞれの方向にシフトレンズユニット103を駆動させることでなされ、そのシフトレンズユニット103の位置制御はシフトレンズユニット103に付けられた磁石をホール素子204、205で検知し、その位置信号を防振制御部201からの位置指令信号に合わせるようなフィードバック位置制御となっている。
Shift lens position control is performed by driving the
防振動作はピッチ方向、ヨー方向ジャイロ202、203からの手ぶれ情報を元に画角が変化しないようにその振動方向とは逆の方向に移動するよう防振制御部201から位置指令信号によりシフトレンズユニット103を移動させることで行われる。
The image stabilization operation is shifted by the position command signal from the image
図3はジャイロ内部のブロック図であり、301は振動子、302は振動子の振動周波数を決定する発振器、303は振動子を振動させる振動子駆動部、304は振動子駆動部からの駆動信号により振動子を振動させる振動用圧電素子、305はコリオリ力を検知する検知用圧電素子、306は圧電素子305からの信号を増幅等の処理し角速度信号として出力するためのジャイロ信号処理部である。
FIG. 3 is a block diagram inside the gyro, where 301 is a vibrator, 302 is an oscillator that determines the vibration frequency of the vibrator, 303 is a vibrator drive unit that vibrates the vibrator, and 304 is a drive signal from the vibrator drive unit. A piezoelectric element for vibration that vibrates the vibrator by means of the above, 305 is a piezoelectric element for detection that detects Coriolis force, and 306 is a gyro signal processing unit for processing the signal from the
振動子301の振動量が大きいほど検知用圧電素子305からの出力は大きくなるためその振動周波数は振動子301の共振周波数付近で振動させられる。ただし、振動周波数が共振周波数に近いほど応答性が悪くなるという特性をもっている。本発明では振動周波数が共振周波数に近い周波数に設定された高感度ジャイロを用意する。
As the vibration amount of the
図4は防振制御のブロック図であり、401はジャイロ部202または203からのジャイロ信号をデジタル信号に変換するAD変換器、402はDC成分をカットするカットオフ周波数変更可能なHPF、403はゲイン変更可能な信号を増幅するアンプ、404は動画モード選択時に利用するカットオフ周波数変更可能なHPF、405は位相が変更可能なフェーズリードフィルタ(以下PLF)、406はカットオフ周波数変更可能なHPF、407は角速度信号を角度信号に変換するためのLPF、408はデジタル信号をアナログ信号に変換するDA変換器、409はサーミスタからの信号をデジタル信号に変換するAD変換器、410はHPF402からの信号を処理し、各フィルタの状態を制御するジャイロ信号処理部、411は静止画モードか動画モードかに応じた制御信号S401によって切り替わるスイッチである。ジャイロ部202または203からのジャイロ信号はAD変換器401でデジタル信号に変換され、HPF402で所定のカットオフ周波数でDC成分をカットされアンプ403で適正なゲインに設定されジャイロ信号処理部410に入力される。ジャイロ信号処理部410で処理された信号は動画モードの時は制御信号S401を受け取ったスイッチ411によりHPF404を通るよう設定され、静止画モードの時は制御信号S401を受け取ったスイッチ411によりHPF404の処理が行われないように設定される。よって、動画モードの時はHPF404で適正なカットオフ周波数のフィルタで処理された後、PLF405に入力され、静止画モードの時はPLF405に直接入力される。PLF405に入力された信号は所定の位相に調整され、HPF406で適正なカットオフ周波数のフィルタで処理され、LPF407でカメラの振動(手ぶれ)を補正するためのシフトレンズユニット103の移動量を角速度信号から角度信号に変換してDA変換器408でアナログ信号に変換し補正位置信号として比較器208または209に入力される。
4 is a block diagram of image stabilization control. 401 is an AD converter that converts a gyro signal from the
次にジャイロ信号処理部410での制御を説明する。図5はそのフローチャートである。ジャイロ信号処理部410に入力されたジャイロ信号は動画モードか静止画モードかの判断を行う。動画モードが選択されていたなら、制御信号S401によりスイッチ411を操作し、HPF404の処理を行うように設定し、ジャイロ信号はHPF404に入力される。静止画モードが選択されていたなら、制御信号S401によりスイッチ411を操作し、HPF404の処理を行わないように設定し、ジャイロ信号は温度補正処理によりジャイロの温度特性を加味した補正を行われ、補正された信号はPLF405に入力される。
Next, control in the gyro
次に静止画モード選択時における温度補正処理506について説明する。図6は温度に対するジャイロの出力特性を示したものである。温度検出部212からの温度信号をAD変換器409でデジタル信号に変換した信号をデータTとして取り込み、すでに入力されたジャイロ信号に対して温度補正する関数K(T)を掛けることで補正を行う。
Next, the
図7は温度補正処理506通過後のジャイロ出力特性である。静止画モードにおいてジャイロ出力は低域側でゲインが大きくS/N比も大きくなりノイズ的にも有利であるが高域まで特性が伸びていないので応答性が悪い。ただし、静止画の場合は高域の動作が少ない状態となるので、これでも十分な特性となっている。
FIG. 7 shows the gyro output characteristics after passing through the
次に動画モード選択時におけるジャイロ信号処理部410からの出力信号が入力されるHPF404について説明する。HPF404のカットオフ周波数は、ジャイロ信号処理部410で、温度検出部212からの温度信号をAD変換器409でデジタル信号に変換した信号をデータTとして取り込み、データTとジャイロからの出力信号の周波数特性を基に決定される。
Next, the
図8は温度に対するジャイロからの出力信号の周波数特性を示した図である。図8のようにジャイロからの出力信号の周波数特性は温度上昇に伴いゲインが減少し、特性が高域まで伸びるという特徴をもっている。f1、f2、f3はそれぞれ低温、常温、高温条件下でジャイロゲインが減少を始める周波数である。 FIG. 8 is a diagram showing frequency characteristics of an output signal from the gyro with respect to temperature. As shown in FIG. 8, the frequency characteristic of the output signal from the gyro has a characteristic that the gain decreases as the temperature rises, and the characteristic extends to a high frequency range. f1, f2, and f3 are frequencies at which the gyro gain starts decreasing under low temperature, normal temperature, and high temperature conditions, respectively.
図9はHPF404のフィルタの周波数特性を示した図である。HPF404はジャイロ信号処理部410の制御によりカットオフ周波数が可変であり、図9のようにジャイロからの出力信号の周波数特性のジャイロゲインが減少を始める周波数f1、f2、f3に応じて低域側のカットオフ周波数がジャイロ信号処理部410で決定されている。高域側のカットオフ周波数f4は適切な値に固定され、f4付近まで特性を伸ばすことができる。
FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of the
図10はHPF404通過後のジャイロ出力特性である。上記ように最適なHPF404のカットオフ周波数を設定することにより、周囲の温度に関わらず動画モードにおいてジャイロ出力は低域側でゲインが小さくS/N比も小さくなり、ノイズ的にも不利であるが高域まで特性が伸びているので、応答性が良い周波数特性とすることが可能である。
FIG. 10 shows the gyro output characteristics after passing through the
上記のように静止画モードと動画モードに応じて処理を変更し、温度変化に応じた補正処理もそれぞれのモードにより異なる処理を行うことで、静止画モードのときにはノイズによる揺らぎを低減した手ぶれ補正を行い、動画モードのときには応答性の良い手ぶれ補正を行い、静止画モードと動画モードそれぞれのモードに適した手ぶれ補正を行うことが可能となる。 As described above, the processing is changed according to the still image mode and the moving image mode, and the correction processing according to the temperature change is also performed depending on each mode, so that camera shake correction that reduces noise fluctuations in the still image mode is performed. In the moving image mode, it is possible to perform camera shake correction with good responsiveness, and to perform camera shake correction suitable for each of the still image mode and the moving image mode.
103 シフトレンズユニット
104 シフトレンズ駆動制御部
117 制御部
201 防振制御部
202 ピッチ方向ジャイロ部
203 ヨー方向ジャイロ部
212 サーミスタ
404 動画モード選択時のHPF
410 ジャイロ信号処理部
103
410 Gyro signal processor
Claims (7)
角速度情報の特性を変更する特性変更手段を有し、ジャイロセンサ又は撮像装置周辺温度を検出する温度検出手段を有し、前記角速度処理手段により得られた情報により手ぶれ補正を行うことを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus having a camera shake correction function having an angular velocity sensor that detects a Coriolis force applied to the vibrator to vibrate the vibrator and outputs a signal as an angular velocity,
Characteristic change means for changing the characteristics of angular velocity information, temperature detection means for detecting the ambient temperature of the gyro sensor or the imaging device, and camera shake correction performed by information obtained by the angular velocity processing means Imaging device.
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