JP2007208832A - デジタルカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で、動作速度を低下させずに手振れ補正を行うことが可能なデジタルカメラを低コストで提供する。
【解決手段】センタリング処理部76は、乗算器77と、減算器78とを備えている。乗算器77には、積分レジスタ75の積分値の整数部が入力される。乗算器77は、この整数部に対して(1−センタリング係数)を乗算する。なお、センタリング係数は、1未満で1に近い値である。乗算器77は、この乗算値を減算器78に出力する。また、この減算器78には、現在の積分値も入力され、この積分値から前述の乗算値を減算して、センタリング処理が施された積分値{積分値−整数部×(1−センタリング係数)}を加算器74に出力する。加算器74は、振れ検出信号とセンタリング処理後の積分値とを規定周期毎に加算して、この値を新たな積分値として積分レジスタ75に記憶させる。
【選択図】図5
【解決手段】センタリング処理部76は、乗算器77と、減算器78とを備えている。乗算器77には、積分レジスタ75の積分値の整数部が入力される。乗算器77は、この整数部に対して(1−センタリング係数)を乗算する。なお、センタリング係数は、1未満で1に近い値である。乗算器77は、この乗算値を減算器78に出力する。また、この減算器78には、現在の積分値も入力され、この積分値から前述の乗算値を減算して、センタリング処理が施された積分値{積分値−整数部×(1−センタリング係数)}を加算器74に出力する。加算器74は、振れ検出信号とセンタリング処理後の積分値とを規定周期毎に加算して、この値を新たな積分値として積分レジスタ75に記憶させる。
【選択図】図5
Description
本発明は、手振れを検出して光学的に補正する手振れ補正機能を有するデジタルカメラに関する。
近年、CCDイメージセンサ等の固体撮像素子によって撮像された画像データを記憶手段に記憶させる撮影装置としてデジタルカメラが一般に普及している。しかし、このようなデジタルカメラでは、手振れによって撮影画像がぼけて画質が劣化するという問題があり、手振れによる撮影画像のボケを防止する対策が施されている。
このような手振れによる撮影画像のボケを防止するものとして、手振れの角速度を検出し、この角速度に基づいて振れ角度を検出して、補正レンズを駆動することによって、撮影光学系の光路を偏向して、画像を見かけ上静止させる画像振れ防止装置(例えば、特許文献1及び2参照)が知られている。
特許文献1及び2に記載されている画像振れ防止装置では、手振れを角速度センサで検出し、この角速度を時間積分して振れの角度情報を生成し、この角度情報に基づいて、補正レンズを撮影光学系の光軸に対して垂直な平面内で移動させることで光軸を偏向させて、画像振れを防止している。
また、前述のような角速度センサとしては、ジャイロセンサが用いられている。このジャイロセンサの検出感度は低く、6mV/(deg/sec)程度である。一般的な振れが、0.3deg/5Hz(0.3degの振幅で5Hzの振動)とすると、角速度の最大値(=振幅×2π×周波数)は、0.3×10×3.14≒9deg/secであり、ジャイロセンサの検出出力は、54mV程度となる。このため、15Hzを補正上限と仮定しても、検出出力は、3倍の162mVに過ぎないので、この検出出力162mVをAD変換器に入力する3Vの信号に増幅するためには、ジャイロアンプによって、3V÷162mV≒19倍の利得を必要とする。
このように、ジャイロアンプが高倍率となるため、ジャイロセンサのDC変動、ジャイロアンプ自身のオフセット変動などのDC成分(ドリフト成分)があると、これらも検出信号と同様に増幅されるため、検出誤差となる。
このような問題を解決するために、ジャイロセンサから所定時間帯に出力された角速度信号の平均値を演算し、この平均値からDC成分をリセットすることによって、高精度に画像振れを補正することが可能な画像振れ防止装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。このように、DC変動やオフセット変動によって生じるDC成分を検出して除去することによって、手振れ補正の精度を向上させることができる。
また、特許文献1〜3に記載の画像振れ防止装置では、ジャイロセンサによって検出された角速度信号を積分回路で時間積分することによって、角度情報を検出している。このような積分回路140は、図14に示すように、乗算器141と、リミッタ142と、48ビット拡張部143と、加算器144と、積分レジスタ145と、乗算器146とを備えて構成されている。
ジャイロセンサから出力された角速度信号は、ジャイロアンプによって増幅された後、角速度信号からDC成分が除去された振れ検出信号が、積分回路140に入力される。積分回路140に入力された振れ検出信号(符号付10ビット)は、最初に乗算器141に入力される。ジャイロセンサの感度は、±10%のばらつきがあるので、乗算器141では、振れ検出信号に対して、ばらつきを補正するための補正係数を乗算する。
振れ検出信号は、ばらつき補正された後、リミッタ142に入力される。リミッタ142では、振れ検出信号が10ビットからオーバーフローしないように制限され、符号付10ビットの振れ検出信号が、48ビット拡張部143に入力される。48ビット拡張部143は、振れ検出信号を10ビットから48ビットにビット拡張する。その後、48ビットに拡張された振れ検出信号は、加算器144に出力される。
加算器144は、この振れ検出信号(48ビット)と、積分レジスタ145に記憶された現在の積分値(32ビット)に対して、後述するセンタリング処理を施した積分値(48ビット)とを規定周期(例えば、1mS)毎に加算して、この値(48ビット)の上位32ビットを新たな積分値として積分レジスタ145に記憶させる。これにより、規定周期での累積算が行われる。
前述のセンタリング処理は、積分発散を防止して、静止時に「0」に収束させるための処理であり、乗算器146によって行われる。この乗算器146には、積分レジスタ145から積分値(32ビット)と、センタリング係数(16ビット)とが入力される。乗算器146は、積分値とセンタリング係数とを乗算して、センタリング係数が乗算された積分値(48ビット)を加算器144に出力する。なお、通常のセンタリング係数は、0.99999などの1.00に近い数値である。このように、積分値に対して、1.00未満の係数を乗じることで、静止時に、積分値が「0」に収束するようにしている。
特開平9−127571号公報
特開平10−42188号公報
特開平7−281234号公報
前述の積分回路では、センタリング処理として、0.99970〜0.99999のセンタリング係数を積分値に乗算している。このため、1万分の1のオーダーでの補正演算処理が必要である。このため、補正演算をハードウェアで行う場合、ビット幅の大きな乗算回路が必要になり、製造コストが増大するという問題や、動作速度が低下するという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、動作速度を低下させずに手振れ補正を行うことが可能なデジタルカメラを低コストで提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のデジタルカメラは、手振れを補正する補正レンズを有する撮影光学系と、カメラ本体の振れの角速度を検出する角速度検出手段と、この角速度検出手段によって検出された角速度信号を積分する積分回路とを備え、前記積分回路によって算出された積分値に基づいて前記補正レンズを移動させ、前記撮影光学系の光路を偏向することによって手振れを補正するデジタルカメラであり、前記積分回路は、下記式の演算を行うことによって、積分発散を防止するセンタリング処理を前記積分値に対して施すセンタリング処理部を備え、前記センタリング処理部によってセンタリング処理が施された現在の積分値と、前記角速度信号とを加算することによって新たな積分値を算出することを特徴とするものである。
現在の積分値−(現在の積分値の整数部)×(1−センタリング係数)
(但し、センタリング係数は、1.00未満で1.00に近い値)
現在の積分値−(現在の積分値の整数部)×(1−センタリング係数)
(但し、センタリング係数は、1.00未満で1.00に近い値)
また、前記センタリング処理部は、減算器と、乗算器とを備え、前記減算器及び前記乗算器によって、センタリング処理の演算を行うことを特徴とするものである。
さらに、前記センタリング処理部は、減算器と、ビットシフト回路とを備え、前記ビットシフト回路によって、前記現在の積分値の整数部を規定ビット数でシフトして、(現在の積分値の整数部)×(1−センタリング係数)の演算を行った後、前記減算器によって、前記現在の積分値から前記ビットシフト回路の演算結果を減算して、センタリング処理の演算を行うことを特徴とするものである。
また、前記積分値のゼロからの変位量を判定する変位量判定手段と、この変位量判定手段によって判定された前記変位量に基づいて、前記規定ビット数を変更するシフト係数変更手段とを備えていることが好ましい。
さらに、ローパスフィルタによって、前記角速度信号からDC成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略0とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、前記基準値検出回路は、前記ローパスフィルタのフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段と、周辺温度変化及び振動の状態に基づいて、前記角速度検出手段のDC変動を予測し、前記フィルタ係数設定手段を制御して前記フィルタ係数を変更させる係数制御部とを備えていることが好ましい。
また、ローパスフィルタによって、前記角速度信号からDC成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略0とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、前記基準値検出回路は、時定数の異なる基準値ローパスフィルタと、比較ローパスフィルタとの2つを備え、これらの出力の差分に基づいて静止時のゼロ点を予測し、前記基準値ローパスフィルタのフィルタ係数を変更して前記DC成分を抽出しても良い。
さらに、シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記ローパスフィルタの動作を停止させ、撮影前の前記DC成分を保持させることが好ましい。また、シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記センタリング処理を停止させることが好ましい。
さらに、前記積分回路の出力変動に基づいて振れ周波数を判定する振れ周波数判定回路と、この振れ周波数判定回路によって判定された主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、前記フィルタ係数または前記センタリング係数の少なくとも一方を設定する係数設定手段とを備えていることが好ましい。
また、前記周波数判定回路は、積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることで振れ周波数を判定することが好ましい。
本発明のデジタルカメラによれば、センタリング処理部は、1未満で1に近い値をセンタリング係数とし、{積分値−(積分値の整数部)×(1−センタリング係数)}の演算を行うので、小さな値である(1−センタリング係数)を(積分値の整数部)に乗算することになる。このため、ビット幅の狭い乗算器で演算を行うことが可能であり、センタリング処理の処理速度を向上させるとともに、回路規模を削減してデジタルカメラの製造コストを低くすることができる。
また、本発明デジタルカメラによれば、センタリング処理部は、積分値から、積分値の整数部を規定ビット数でシフトしたものを減算することによってセンタリング処理部を行うので、乗算器を用いずに、ビットシフト回路によってセンタリング処理部を構成することができる。このため、センタリング処理の処理速度を向上させるとともに、回路規模を削減してデジタルカメラの製造コストを低くすることができる。
さらに、積分値の変位量に基づいて、規定ビット数を変更するシフト係数変更手段を設けたので、積分値の変位量が大きくなるにつれてセンタリングを強める操作をシフト量の変更のみで行うことが可能である。このため、複雑なテーブル参照などの演算を行わなくて済むので、センタリング処理の処理速度を向上させることができる。
周辺温度変化及び振動の状態に基づいて、基準値検出回路のローパスフィルタのフィルタ係数を変更するので、角速度検出手段のDC変動が大きくなると予想される場合、ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更することによって、DC成分の抽出を精度良く行うことができる。
時定数の異なる基準値ローパスフィルタと、比較ローパスフィルタとの2つを備え、これらの出力の差分に基づいて、基準値ローパスフィルタのフィルタ係数を変更してDC成分の抽出を行うので、DC成分の抽出を精度良く行うことができる。
また、静止画撮影を行う場合、シャッタ露光中に、ローパスフィルタの動作を停止させるので、静止画撮影時にのみ、撮影前の基準値が保持される。このため、スルー画表示時や、動画撮影時の補正性能を犠牲にすることなく、静止画撮影時の手振れ補正性能を向上させることができる。
また、静止画撮影を行う場合、シャッタ露光中に、センタリング処理を停止させるので、スルー画表示時や、動画撮影時の手振れ補正性能を犠牲にすることなく、静止画撮影時の補正性能を向上させることができる。
さらに、積分回路の出力変動に基づいて振れ周波数を判定し、主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、フィルタ係数を設定するので、必要な周波数以外の信号成分の補正を行わずに済むため、処理速度を向上させることができる。
また、積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることによって振れ周波数を判定するので、振れ周波数の判定を容易に行うことができる。
図1に示すデジタルカメラ10は、カメラ本体11の前面に、スライド操作可能なレンズバリア12を備えている。このレンズバリア12を開放位置(図1に示す位置)にスライドさせることによって、撮影レンズ13、ストロボ発光部14が前面に露呈される。また、カメラ本体11の前面には、光学ファインダを構成するファインダ対物窓15が設けられている。
前述のレンズバリア12は、電源操作部材を兼用しており、前述の開放位置にスライド操作された時に、カメラ本体11の電源がONとなり、撮影レンズ13及びストロボ発光部14が遮蔽される遮蔽位置にスライド操作された時に、カメラ本体11の電源がOFFとなる。
また、図2に示すように、カメラ本体11の背面には、画像を表示する表示手段であるLCD16、光学ファインダを構成するファインダ接眼窓17、複数の操作部材で構成される操作部18が設けられている。LCD16は、スルー画、再生画像、及び各種設定画面等を表示する。
操作部18は、切替スイッチ21、戻しボタン22、送りボタン23、ズームボタン24、メニューボタン25、キャンセルボタン26、及び表示ボタン27で構成されている。
切替スイッチ21は、撮影モードと再生モードとの間でモードを切り替える際に、スライド操作される。また、送りボタン23及び戻しボタン22は、再生モードにおいて、再生画像を順送り及び逆送りする際に、押圧操作される。ズームボタン24は、光学撮影倍率を変更する際に、上下方向に押圧操作される。メニューボタン25は、メニュー画面をLCD16に表示させる際に押圧操作される。また、キャンセルボタン26は、メニュー画面内での各種設定操作を途中でやめる場合や、前画面に戻す場合に押圧操作される。表示ボタン27は、LCD16のON、OFFを切り替える際に押圧操作される。
また、カメラ本体11の上面には、シャッタボタン28が設けられている。このシャッタボタン28は、2段押しのボタンであり、このシャッタボタン28が半押しされた時に、各種撮影準備処理が実行され、半押しよりさらに押し込まれて全押しされた時に、撮影処理が実行される。カメラ本体11の側面には、スロット30が設けられている。このスロット30には、画像データが記録される記録メディア31が着脱自在に装填される。
以下に、デジタルカメラ10の電気的構成について説明する。図3に示すように、デジタルカメラ10は、撮影レンズ13と、固体撮像素子であるCCDイメージセンサ(以下、単にCCDと称する)40と、CDS(相関二重サンプリング回路)41と、AMP42と、A/D変換器43と、システムコントローラ44と、LCD16と、H方向レンズモータ45と、V方向レンズモータ46と、H方向手振れ補正制御部47と、V方向手振れ補正制御部48とを備えて構成されている。
撮影レンズ13は、第1レンズ51と、第2レンズ52と、補正レンズ53とを備えて構成されている。CCD40は、この撮影レンズ13の光軸54上に配置されている。このCCD40は、被写体画像を電気信号に変換した撮像信号を出力する。
その後、撮像信号は、CDS41によってノイズが除去され、AMP42によって増幅される。さらに、撮像信号は、A/D変換器43によって、アナログ信号からデジタル信号の画像データに変換され、システムコントローラ44に出力される。
システムコントローラ44は、信号処理部55を備えている。信号処理部55は、画像データに対して各種画像処理や圧縮処理を施す。また、このシステムコントローラ44は、メディアコントローラ(図示せず)を備えており、このメディアコントローラが、記録メディア31に対する画像データの読み書きを制御する。さらに、システムコントローラ44は、LCD16を制御することによって、スルー画の表示や、記録画像の再生表示を行う。
また、システムコントローラ44には、操作部18、及びシャッタボタン28が接続されている。システムコントローラ44は、これらから操作信号を取得し、各操作信号に対応する処理を実行する。例えば、シャッタボタン28が半押しされて、シャッタ信号S1がシステムコントローラ44に入力されると、システムコントローラ44は、各部を制御して、AE処理やAF処理等の撮影準備処理を実行し、シャッタボタン28が全押しされて、シャッタ信号S2が入力されると、システムコントローラ44は、各部を制御して撮影処理を実行する。
前述のように、シャッタボタン28が全押しされた時に撮影処理が実行されるが、この撮影時に手振れが発生すると、1フレーム内で被写体の画像がCCD40の受光面上で動くために、CCD40からは、ぼけた画像の撮像信号が出力される。デジタルカメラ10は、この手振れを補正するために、H方向レンズモータ45、及びV方向レンズモータ46によって、前述の補正レンズ53を光軸54と垂直な平面内で、H(水平)方向及びV(垂直)方向に移動させて、手振れの補正を行っている。
H方向レンズモータ45は、H方向手振れ補正制御部47によって制御され、V方向レンズモータ46は、V方向手振れ補正制御部48によって制御される。以下に、H方向手振れ補正制御部47について説明する。
図4に示すように、H方向手振れ補正制御部47は、ジャイロセンサ60と、ジャイロアンプ61と、A/D変換器62と、基準値検出回路63と、減算器64と、積分回路65と、制御値変換部66とを備えて構成されている。
H方向ジャイロセンサ60は、水平方向の振れの角速度を検出する角速度検出手段であり、カメラ本体11の水平方向の振れの角速度信号をジャイロアンプ61に出力する。ジャイロアンプ61は、高周波の角速度信号を抽出するバンドパスフィルタ機能を備えており、高周波(例えば、3〜10Hz程度)の角速度信号を抽出して増幅する。これにより、デジタルカメラ10がゆっくり動かされたときに発生する角速度信号が除去され、デジタルカメラ10が急激に動かされたときに発生する角速度信号だけが増幅されて、A/D変換器62に出力される。
A/D変換器62は、例えば、16kHzのサンプリングパルスによって、アナログ信号である角速度信号をサンプリングして、符号付き10ビットのデジタル信号である角速度信号に変換する。この時、DC変動やオフセット変動等のDC成分を含んでA/D変換される。
デジタル信号に変換された角速度信号は、基準値検出回路63、及び減算器64に出力される。基準値検出回路63は、長時定数の巡回型のローパスフィルタ(LPF)であり、角速度信号から基準値であるDC成分を抽出する。このDC成分は、H方向ジャイロセンサ60のDC変動や、ジャイロアンプ61のオフセット変動である。
抽出されたDC成分は、略静止時のA/D変換器62の出力に相当するので、減算器64によって、A/D変換器62の出力である角速度信号から基準値であるDC成分を減算すると、静止時出力を「0」とする符号付きの振れ検出信号となり、この振れ検出信号が積分回路65に入力される。
次に、積分回路65について説明する。図5に示すように、積分回路65は、乗算器71と、リミッタ72と、32ビット拡張部73と、加算器74と、積分レジスタ75と、センタリング処理部76とを備えて構成されている。
振れ検出信号が、積分回路65に入力されると、振れ検出信号(10ビットの符号付整数)が乗算器71に入力される。この乗算器71では、振れ検出信号に対して、ばらつき補正係数を乗算して、振れ検出信号をリミッタ72に出力する。リミッタ72は、振れ検出信号が10ビットからオーバーフローしないように制限して、符号付10ビットの振れ検出信号を32ビット拡張部73に出力する。
この振れ検出信号は、後述する積算処理のビット幅まで、符号付きのままでビット拡張する必要がある。このため、32ビット拡張部73では、振れ検出信号を10ビットから32ビットにビット拡張する。その後、32ビット拡張部73は、ビット拡張された振れ検出信号を加算器74に出力する。
加算器74は、入力信号である振れ検出信号と、積分レジスタ75に記憶された現在の積分値に対して、後述するセンタリング処理を施した積分値とを規定周期(例えば、1mS)毎に加算して、この値を新たな積分値として積分レジスタ75に記憶させる。これにより、規定周期での累積算が行われる。
次に、センタリング処理について説明する。センタリング処理部76は、乗算器77と、減算器78とを備えている。積分レジスタ75は、積分値を乗算器77及び減算器78に出力する。この時、乗算器77には、積分レジスタ75に記憶された積分値(32ビット)のうち上位16ビットの整数部が入力され、減算器78には、積分レジスタ75に記憶された積分値(32ビット)がそのまま入力される。
乗算器77は、この整数部(16ビット)に対して、(1−センタリング係数)を乗算して、乗算値(32ビット)を減算器78に出力する。なお、このセンタリング係数は、1.00未満で1.00に近い値、例えば、0.9999程度であり、(1−センタリング係数)として、0.0001程度の小さな値が、整数部に乗算される。
減算器78には、積分値(32ビット)と、前述の乗算値(32ビット)とが入力され、積分値から乗算値を減算して、減算値を加算器74に出力する。減算器78によって算出された減算値は、{積分値−積分値の整数部×(1−センタリング係数)}の算出値、すなわち、センタリング処理が施された積分値である。この減算器78は、この積分値(32ビット)を加算器74に出力する。加算器74は、前述したように、振れ検出信号と、センタリング処理を施した積分値とを規定周期毎に加算して、この値を新たな積分値(32ビット)として積分レジスタ75に記憶させる。
なお、前述したように、積分値の整数部にのみに対して、(1−センタリング係数)を乗算しているが、(1−センタリング係数)は、0.0001などの小さな値であり、積分値の小数部(下位16ビット)を無視しても、(積分値×センタリング係数)の乗算結果と略同じである。このため、センタリング処理の精度が低下することはない。
また、積分レジスタ75は、前述の積分値を積分回路値65の外部に出力する。この積分値は、カメラ本体11の静止時を略0(中心値)とする累積変位角(振れ角情報)であり、制御値変換部66に出力される。制御値変換部66は、この振れ角情報に基づいて、H方向レンズモータ45を駆動するためのモータ駆動信号を生成して、H方向レンズモータ45に出力する。H方向レンズモータ45は、このモータ駆動信号によって駆動され、振れ角を補正する位置に補正レンズ53を移動させ、手振れによる画質の劣化(ぼけ)を抑制する。
前述の積分回路65のように、積分値の整数部に対して、(1−0.9999)=0.0001などの小さな値を乗算する場合、乗算回路のビット幅は小さいものにできる。48ビット乗算器は、通常6000ゲートほど必要になるが、32ビット乗算器なら2500ゲート程度に収まる。また、追加で必要となる32ビットの減算器は、600ゲートほどであり、これを加算しても、従来の半分の回路規模で、センタリング処理を行うことができる。
以上、H方向手振れ補正制御部47を代表させ、カメラ本体11の水平方向の振れを検出して、手振れ補正を行う場合について説明したが、V方向手振れ補正制御部48は、垂直方向の角速度検出手段であるV方向ジャイロセンサを備え、その他の構成は、H方向手振れ補正制御部47と同様であり、詳しい説明を省略する。
前述の積分回路65では、乗算器のビット幅を小さくして、回路規模を削減する場合について説明したが、後述するように、乗算器の替わりにビットシフト回路を用いても良い。以下に、ビットシフト回路を用いた場合の積分回路80について説明する。
図6に示すように、この積分回路80は、センタリング処理部81を備えている。このセンタリング処理部81は、前述の積分回路65とは異なり、乗算器77の替わりにビットシフト回路82を備えている。このビットシフト回路82は、セレクタで構成されており、必要なビットを選択して、(1−センタリング係数)に対応する規定シフト量で、積分値の整数部をビットシフトさせる。
このビットシフト回路82は、例えば、16ビットの入力信号(積分値の整数部分)IN[15]〜IN[0]を4ビット下にシフトする場合、図7(A)に示すように、上位4ビットを「0」として、入力信号をこれらの下位にシフトする。また、入力信号IN[15]〜IN[0]を6ビット下にシフトする場合、図7(B)に示すように、上位6ビットを「0」として、入力信号をこれらの下位にシフトする。さらに、入力信号IN[15]〜IN[0]を2ビット下にシフトする場合、図7(C)に示すように、上位2ビットを「0」として、入力信号をこれらの下位にシフトする。つまり、このビットシフト回路82では、ビットシフトするシフト量を変更する場合、セレクタの選択先を変える動作を行う。
このように、ビットシフト回路82をセレクタで構成する理由は、ビットシフト回路82をシフトレジスタで構成した場合、ビット数分のクロックを回路に印加しないとシフト動作が完結しないので、処理時間が長くなるためである。このように、乗算器77の替わりにビットシフト回路82を用いることにより、さらに回路規模を削減することが可能である。
このように、ビットシフト回路82で構成する場合には、設定できる係数が、実質2の倍数のみに規定されるが、前述のように、(1−センタリング係数)は、非常に小さい値で良く、大きな特性変動とならないので、センタリング処理にとって、必要な精度を確保できる。
48ビット乗算器は通常6000ゲートほど必要になるが、32ビットシフト回路は700ゲート程度に収まるのでさらにゲート削減の効果が得られる。なお、その他の構成は、積分回路65と同様の構成であり、同じ部品には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
前述の積分回路80において、ビットシフト回路82は、規定シフト量でビットシフトするので、シフト係数は一定であるが、積算値の変位量を判定して、ビットシフト回路82のシフト係数を変更しても良い。以下に、ビットシフト回路82のシフト係数を変更する場合について説明する。
積分回路85は、図8に示すように、センタリング処理部86を備えている。このセンタリング処理部86は、変位量判定手段である変位量判定回路87と、シフト係数変更手段であるシフト係数変更制御部88とを備えている。変位量判定回路87は、積分レジスタ75から出力された積算値を取得し、この積算値のゼロ点(振れの中心)からの変位量を判定して、この変位量をシフト係数変更制御部88に出力する。
シフト係数変更制御部88は、この変位量に基づいてシフト係数を設定するとともに、このシフト係数に基づいて、ビットシフト回路82のシフト量を変更してビットシフトさせる。なお、変位量判定回路87、及びシフト係数変更制御部88以外の構成は、前述の積分回路80と同様であり、同じ部品には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
前述のように、積算値の変位量に基づいて、ビットシフト回路82のシフト量を変更可能であり、積算値の変位量が大きくなるにしたがって、センタリングを強める操作をシフト量の変更のみで行うことができる。このため、複雑なテーブル参照などの演算を行わずに済むので、回路規模を大きくすることなく、手振れ補正処理を行うことが可能である。
次に、基準値検出回路の変形例について説明する。図9に示す基準値検出回路90は、係数制御部91と、フィルタ係数設定部92と、乗算器93と、加算器94と、基準値積分レジスタ95と、乗算器96と備えて構成されている。
係数制御部91は、動作状態判定部91aを備えている。この動作状態判定部91aには、電源制御回路97と、温度検出回路98とが接続されており、これらから出力信号を取得して、デジタルカメラ10の動作状態を判定する。係数制御部91は、この動作状態に基づいてフィルタ係数設定部92を制御して、巡回フィルタ係数を設定させる。
フィルタ係数設定部92は、巡回フィルタ係数を乗算器93に出力する。乗算器93には、この巡回フィルタ係数と、AD変換器62から出力された振れ検出信号とが入力され、振れ検出信号に対して巡回フィルタ係数を乗算して、この乗算値が加算器94に出力される。この加算器94は、この乗算値と、後述するように、基準値積分レジスタ95から出力された積分値に対して、(1−巡回フィルタ係数)が乗算された乗算値とを加算して、この値を新たな積分値として基準値積分レジスタ95に記憶させる。これにより、累積算が行われて、基準値積分レジスタ95は、この累積算によって得られた積分値をDC成分として前述の減算器64に出力する。
また、基準値積分レジスタ95は、この積算値を乗算器96に出力する。乗算器96には、この積算値とともに、フィルタ係数設定部92から(1−巡回フィルタ係数)が入力される。乗算器96は、これらを乗算して、乗算値を前述の加算器94に出力する。加算器94は、前述したように、乗算器93及び乗算器96からの出力を加算して、この値を新たな積分値として基準値積分レジスタ95に記憶させる。
前述したように、基準値検出回路90を構成することによって、外部環境に基づいてフィルタ係数を変更することができる。このため、デジタルカメラ10の電源が立ち上げられた後、動作状態判定部91aが、外部環境、例えば、温度検出回路98から周辺温度の情報を取得して、ジャイロセンサのDC変動が大きいと想定される場合、係数制御部91が、フィルタ係数を変更することによって、このDC変動に追従する速度を上げることが可能である。このため、DC変動による誤差の累積による積分発散を防止することができる。
また、動作状態判定部91aには、角速度信号が入力される。動作状態判定部91aは、この角速度信号を取得し、一方に振れる振動の速度と、他方に振れる振動の速度とが異なるか否かを判定する。このように振動の方向によって速度が異なる場合、振動波形の影響によって、LPF処理後のDC成分は、元の角速度信号のDC成分からズレを生じる。
このため、動作状態判定部91aによって、振動の方向によって振動速度が異なると判定された場合、係数制御部91が、フィルタ係数設定部92を制御して、フィルタ係数を変更することによって、このズレを補正する。
前述の基準値検出回路90では、動作状態を判定してフィルタ係数を変更したが、時定数の異なる2つのLPFを設け、これらの出力を比較することによって、静止時の「0」点を予測して、フィルタ係数を変更しても良い。以下に、時定数の異なる2つのLPFを設けた場合について説明する。
図10に示す基準値検出回路100は、基準値LPF101と、比較LPF102と、減算器103と、差分判定部104とを備えている。基準値LPF101及び比較LPF102は、互いに時定数の異なるLPFであり、AD変換された角速度信号が各々に入力される。基準値LPF101は、角速度信号のDC成分を抽出して、基準値検出回路100の外部の減算器64と、減算器103とにDC成分を出力する。
また、比較LPF102は、基準値LPF101と同様にDC成分を抽出して、このDC成分を減算器103に出力する。減算器103は、基準値LPF101及び比較LPF102から入力された2つのDC成分を減算し、この差分を差分判定部104に出力する。差分判定部104は、この差分に基づいて、静止時のジャイロセンサの出力(角速度信号)のゼロ点を予測し、フィルタ係数を調整する係数調整信号を基準値LPF101に出力する。
基準値LPF101は、前述の係数調整信号に基づいてフィルタ係数を変更して、前述のDC成分抽出処理を実行して、抽出されたDC成分を減算器64,103に出力する。このように、時定数の異なる2つのLPFの出力の差分に基づいて、フィルタ係数を調整するので、基準値の検出を高精度に行うことができる。
上記の基準値検出回路90では、周辺温度や振動の状態に基づいてフィルタ係数を変更したが、シャッタボタンの操作によって、フィルタ係数を変更しても良い。以下に、シャッタボタンの操作によって、フィルタ係数を変更する場合について説明する。
基準値検出回路110は、図11に示すように、基準値検出回路90とは異なり、シャッタ操作判定部111を設けている。このシャッタ操作判定部111には、シャッタボタン28が接続されており、シャッタボタン28の操作に応じて、シャッタ信号S1またはシャッタ信号S2を取得する。
シャッタ操作判定部111は、シャッタボタン28から入力された信号がシャッタ信号S2であるか否かを判定する。シャッタ操作判定部111は、入力信号がシャッタ信号S2であると判定された場合、フィルタ係数設定部92を制御してフィルタ係数を「0」にして、振れ検出信号への追従動作が停止させ、シャッタボタン28が全押しされる前の基準値を保持させる。これにより、シャッタボタン28が全押しされた時に、基準値の追従が停止され、基準値追従との差分演算によるジャイロ検出値の効率低下を防止することができる。また、静止画の振れ補正性能を向上させることができる。
なお、上記説明では、シャッタ操作判定部111を独立して設ける場合について説明したが、これに限るものではなく、このシャッタ操作判定部111をシステムコントローラ44内に設けても良い。
以上、基準値検出回路のフィルタ係数を調整する場合と、積分回路のセンタリング係数を調整する場合について説明したが、フィルタ係数及びセンタリング係数の両方を調整する場合について説明する。
図12に示す手振れ補正制御部120は、シャッタ操作判定部121を備えている。また、基準値検出回路63には、フィルタ係数設定部122が設けられており、積分回路65には、センタリング係数設定部123が設けられている。シャッタ操作判定部121には、シャッタボタン28が接続されている。このシャッタ操作判定部121は、シャッタボタン28から操作信号を取得し、この操作信号が、シャッタ信号S2であるか否かを判定する。
シャッタ信号S2を取得したと判定された場合、シャッタ操作判定部121は、前述の基準値検出回路110の場合と同様に、フィルタ係数設定部122を制御して基準値検出回路63のフィルタ係数を略「0」に設定して、ジャイロの出力信号(角速度信号)への追従動作を停止させ、現在の基準値を保持させる。また、この時、シャッタ操作判定部121は、センタリング係数設定部123を制御して、センタリング係数を変更する。
通常時、センタリング係数は、減衰の大きな値(例えば、0.9、0.8など)に設定されており、振れ補正性能は制限されて、補正レンズ53が略中心に位置する。しかし、シャッタボタン28が全押しされて、シャッタ信号S2がシャッタ操作判定部121に入力されると、センタリング係数設定部123を制御して、センタリング係数を1.00または1.00に近い通常の補正値として補正性能をフルに発揮できるようにする。
前述のように、シャッタボタン28が全押しされた時にのみ、センタリング係数を変更することによって、スルー画で被写体を追う時には限界がありながら、不愉快でない程度の振れ補正を行い、静止画撮影時に100%の性能を発揮できる。このため、フレーミング時と撮影時との両方で振れ補正の性能を確保することができる。
なお、上記説明では、シャッタ操作判定部121を独立して設ける場合について説明したが、これに限るものではなく、システムコントローラ44内に設けても良い。
上記の手振れ補正制御部120では、シャッタボタン28の操作に基づいて、基準値検出回路63のフィルタ係数と、積分回路65のセンタリング係数とを変更する場合について説明したが、積分回路65から出力される積算値から振れ周波数を算出し、この振れ周波数に基づいて、フィルタ係数及びセンタリング係数を設定しても良い。この場合、以下に示すように、手振れ補正制御部を構成すれば良い。
図13に示す手振れ補正制御部130は、振れ周波数を判定する振れ周波数判定部131と、係数制御部132とを備えている。振れ周波数判定部131は、積分回路65と接続されており、積分回路65から積分値を取得する。この周波数判定部131は、積分回路65から入力される積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることで、振れ周波数を判定し、この振れ周波数を係数制御部132に出力する。
また、基準値検出回路63には、フィルタ係数設定部133が設けられており、積分回路65には、センタリング係数設定部134が設けられている。係数制御部132は、振れ周波数を取得すると、フィルタ係数設定部133、及びセンタリング係数設定部134を制御して、主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、フィルタ係数及びセンタリング係数を設定させる。
これにより、必要な周波数(振れ周波数)以外の信号成分の補正を行わずに済むため、ドリフト追従の速度を上げることができるので、環境変動等によって、補正レンズ53の補正位置が変動することを抑制することができる。
前述の手振れ補正制御部130の説明では、係数制御部132が、フィルタ係数及びセンタリング係数の両方を設定する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、フィルタ係数またはセンタリング係数の一方を設定しても良い。
なお、上記実施形態において、固体撮像素子としてCCDイメージセンサを用いる場合を例に説明しが、これに限るものではなく、例えば、CMOSイメージセンサを用いても良い。
また、上記実施形態において、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例に説明したが、これに限るものではなく、手振れによる画像のぼけを防止することが必要な撮影装置であれば、本発明を適用することが可能であり、例えば、デジタルビデオカメラに本発明を適用しても良い。
10 デジタルカメラ
11 カメラ本体
13 撮影レンズ
28 シャッタボタン
40 CCD
45 H方向レンズモータ
46 V方向レンズモータ
47,120,130 H方向手振れ補正制御部
48 V方向手振れ補正制御部
53 補正レンズ
63,90,100,110 基準値検出回路
65,80,85,140 積分回路
76,81,86 センタリング処理部
82 ビットシフト回路
87 変位量判定回路
88 シフト係数変更制御部
91,132 係数制御部
92,122,133 フィルタ係数設定部
98 温度検出回路
101 基準値LPF
102 比較LPF
103 減算器
104 差分判定部
111,121 シャッタ操作判定部
123,134 センタリング係数設定部
131 振れ周波数判定回路
11 カメラ本体
13 撮影レンズ
28 シャッタボタン
40 CCD
45 H方向レンズモータ
46 V方向レンズモータ
47,120,130 H方向手振れ補正制御部
48 V方向手振れ補正制御部
53 補正レンズ
63,90,100,110 基準値検出回路
65,80,85,140 積分回路
76,81,86 センタリング処理部
82 ビットシフト回路
87 変位量判定回路
88 シフト係数変更制御部
91,132 係数制御部
92,122,133 フィルタ係数設定部
98 温度検出回路
101 基準値LPF
102 比較LPF
103 減算器
104 差分判定部
111,121 シャッタ操作判定部
123,134 センタリング係数設定部
131 振れ周波数判定回路
Claims (10)
- 手振れを補正する補正レンズを有する撮影光学系と、カメラ本体の振れの角速度を検出する角速度検出手段と、この角速度検出手段によって検出された角速度信号を積分する積分回路とを備え、前記積分回路によって算出された積分値に基づいて前記補正レンズを移動させ、前記撮影光学系の光路を偏向することによって手振れを補正するデジタルカメラにおいて、
前記積分回路は、下記式の演算を行うことによって、積分発散を防止するセンタリング処理を前記積分値に対して施すセンタリング処理部を備え、
前記センタリング処理部によってセンタリング処理が施された現在の積分値と、前記角速度信号とを加算することによって新たな積分値を算出することを特徴とするデジタルカメラ。
現在の積分値−(現在の積分値の整数部)×(1−センタリング係数) - 前記センタリング処理部は、減算器と、乗算器とを備え、前記減算器及び前記乗算器によって、センタリング処理の演算を行うことを特徴とする請求項1記載のデジタルカメラ。
- 前記センタリング処理部は、減算器と、ビットシフト回路とを備え、前記ビットシフト回路によって、前記現在の積分値の整数部を規定ビット数でシフトして、(現在の積分値の整数部)×(1−センタリング係数)の演算を行った後、前記減算器によって、前記現在の積分値から前記ビットシフト回路の演算結果を減算して、センタリング処理の演算を行うことを特徴とする請求項1記載のデジタルカメラ。
- 前記積分値のゼロからの変位量を判定する変位量判定手段と、この変位量判定手段によって判定された前記変位量に基づいて、前記規定ビット数を変更するシフト係数変更手段とを備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか記載のデジタルカメラ。
- ローパスフィルタによって、前記角速度信号からDC成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略0とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、
前記基準値検出回路は、前記ローパスフィルタのフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段と、
周辺温度変化及び振動の状態に基づいて、前記角速度検出手段のDC変動を予測し、前記フィルタ係数設定手段を制御して前記フィルタ係数を変更させる係数制御部と
を備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のデジタルカメラ。 - ローパスフィルタによって、前記角速度信号からDC成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略0とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、
前記基準値検出回路は、時定数の異なる基準値ローパスフィルタと、比較ローパスフィルタとの2つを備え、これらの出力の差分に基づいて静止時のゼロ点を予測し、前記基準値ローパスフィルタのフィルタ係数を変更して前記DC成分を抽出することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のデジタルカメラ。 - シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記ローパスフィルタの動作を停止させ、撮影前の前記DC成分を保持させることを特徴とする請求項5または6に記載のデジタルカメラ。
- シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記センタリング処理を停止させることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のデジタルカメラ。
- 前記積分回路の出力変動に基づいて振れ周波数を判定する振れ周波数判定回路と、この振れ周波数判定回路によって判定された主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、前記フィルタ係数または前記センタリング係数の少なくとも一方を設定する係数設定手段とを備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか記載のデジタルカメラ。
- 前記周波数判定回路は、積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることで振れ周波数を判定することを特徴とする請求項9記載のデジタルカメラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006027352A JP2007208832A (ja) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | デジタルカメラ |
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JP2006027352A JP2007208832A (ja) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | デジタルカメラ |
Publications (1)
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JP2007208832A true JP2007208832A (ja) | 2007-08-16 |
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JP2006027352A Pending JP2007208832A (ja) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | デジタルカメラ |
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JP (1) | JP2007208832A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2016134908A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
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-
2006
- 2006-02-03 JP JP2006027352A patent/JP2007208832A/ja active Pending
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