JP2007324929A

JP2007324929A - 手振れ補正装置

Info

Publication number: JP2007324929A
Application number: JP2006152804A
Authority: JP
Inventors: Masako Etsuno; 理子越野; Norikatsu Niinami; 紀克新浪
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】本発明は、手振れ補正装置の利用者が、パンまたはチルト操作時に、カメラを止めたにもかかわらず、パンまたはチルト操作とは逆方向に尾を引く不自然な振り戻し現象が発生することを防止する。
【解決手段】本発明は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果に応じて、前記振動検出手段から出力される信号を変更する手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラなどに用いられる角速度センサ等の振動検出センサを利用する手振れ補正装置に関する。

カメラに角速度センサ等の振動検出センサを設けると、このセンサの出力値により手振れの振れ角速度が検出される。このセンサの出力値を積分することで、振れ角速度を振れ角度に変換できる。この振れ角度を打ち消すように、１フィールド単位でＣＣＤやフィールドメモリからの画像読み出し位置を制御する、あるいは撮影光学系に配置された補正レンズを制御する（特許文献１、特許文献２）。
特開２００３−２３４９４８号公報特許第３４３１５０８号

振動検出センサ利用の手振れ補正装置では、直流オフセット成分を含む不要な低周波成分を遮断するためにハイパスフィルタが設けられる。また、パンやチルトの際に発生する直流成分を除去するためにもハイパスフィルタが用いられる。パンやチルト時の直流成分は、ハイパスフィルタで時間をかけて徐々に取り除かれることになる。このようにして必要外の信号は除去し、有効とみなした角速度信号のみを積分して角度信号を得る。しかしながら、パンやチルト時は、ハイパスフィルタの演算により除去しきれていない直流成分が積分されてしまい角度信号が急激に増加する。また、パンやチルト操作の終了時には、ハイパスフィルタの出力信号が急激に減少する。このような角速度信号を積分するために、パンやチルトが停止した後もパンやチルト操作とは逆方向にゆっくりと動き続ける、不自然な振り戻し現象が発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、手振れ補正装置の利用者が、パンまたはチルト操作時に、カメラを止めたにもかかわらず、パンまたはチルト操作とは逆方向に尾を引く、不自然な振り戻し現象が発生することを防止し、適切に手振れ補正を行う手振れ補正装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る手振れ補正装置の第１の特徴は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果に応じて、前記振動検出手段から出力される信号を変更する手段とを備えたことを要旨とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る手振れ補正装置の第２の特徴は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果と積分結果の値に応じて積分手段の出力を変更する補正手段とを備えたことを要旨とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る手振れ補正装置の第３の特徴は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果に応じて、前記振動検出手段から出力される信号を変更する手段と、パン又はチルトの検出結果と積分結果の値に応じて、積分手段の出力を変更する補正手段とを備えたことを要旨とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る手振れ補正装置の第４の特徴は、撮影装置に加わる振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号を増幅するOPアンプと、これをデジタル信号に変換するA／D変換器と、前記A／D変換器から出力された信号よりパンやチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、ハイパスフィルタ通過前と後の信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段と、パンやチルトの検出結果に応じてOPアンプの出力をほぼゼロに切り替えるリセット手段と、チルトの検出結果と積分結果の値に応じて積分手段の出力をゼロに置き換える積分補正手段とを備えたことを要旨とする。

本発明に係る手振れ補正装置によれば、パンまたはチルト操作時に、カメラを止めたにもかかわらず、パンまたはチルト操作とは逆方向に尾を引く、不自然な振り戻し現象が発生することを防止でき、良好な手振れ補正を提供することができる。

以下、本発明に係る手振れ補正装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明に係る手振れ補正装置の一実施形態を示したブロック図である。図１は光学系を駆動させることで手振れを補正する手振れ補正装置１のブロック図であり、図２は、ジェネレータを介してＣＣＤからの読み出し位置と、信号処理されフィールドメモリに格納された画像の読み出し位置を制御することで手振れを補正する手振れ補正装置１のブロック図である。

角速度センサ部１０は撮像装置の振動を検出するための手振れ検出手段として用いられる。この検出手段は角速度センサに限らず、速度センサ、加速度センサ等でもよい。角速度センサ部１０から出力される角速度信号は帯域制限・アンプ部１１にてノイズとみなされる高周波成分、直流オフセット成分が除去された後に増幅される。帯域制限・アンプ部１１の構成を図３に記す。帯域制限・アンプ部１１は抵抗、コンデンサ、ＯＰアンプを備える。通常、ＯＰアンプの＋側の入力は角速度センサからの出力信号、−側の入力はリファレンス電圧による信号となる。角速度センサ部１０からの信号はこのブロックにて低周波成分、高周波成分が除去され、かつ、増幅される。ＣＰＵ２からの指令によりＯＰアンプの＋側の入力をリファレンス電圧による信号に切り替えることが可能であり、この際のＯＰアンプからの出力信号はほぼゼロに等しくなる。つまり、これにて角速度センサのリセット機能を実現している。帯域制限・アンプ部１１の出力信号はＡ／Ｄ変換部１２でアナログからディジタルに変換される。その後、ディジタル信号はＣＰＵ２に入る。ＣＰＵ２にはまずパン・チルト成分を除去するハイパスフィルタ１４がある。帯域制限・アンプ部１１のハイパスフィルタと、ＣＰＵ２のハイパスフィルタ１４を１つにまとめてもよいが、パン・チルト検出のためここでは意図的に分けてある。別の手法でパン・チルトを検出する場合にはあえて分ける必要はない。パン・チルト成分を除去する前と後の信号はパン・チルト検出手段１３に入力される。パン・チルト検出手段１３ではこれら信号よりパンあるいはチルトの判断を下し、パンあるいはチルトであると判断した場合には、後述するタイミングで帯域制限・アンプ部１１、積分補正手段１６にリセット命令を出す。パン・チルト成分が取り除かれた信号は積分手段１５に入力され、ここで有効角速度信号が積分されて角度信号となる。この有効角度信号は積分補正手段１６に入力され、パン・チルト検出手段１３からのリセット命令に応じて、値が補正される。補正後の角度信号は補正制御手段１７に入力され、図１の例ではここで駆動回路部１８の駆動を制御し、結果として補正光学系１９を駆動する。一方、図２では補正制御手段１７で１フィールド毎にＣＣＤ２１の読み出し位置とフィールドメモリ２３の読み出し位置を制御する。このとき、ＣＣＤ２１の読み出し位置は固定とし、フィールドメモリ２３の読み出し位置の制御のみで手振れ補正を実現してもよい。ＣＣＤ２１の読み出し位置の制御は、ＣＰＵ２からタイミングジェネレータ２０にフィールド単位で読み出し位置を指定することで実現する。また、フィールドメモリ２３の読み出し位置はＣＰＵ２からフィールドメモリ２３を制御する信号処理部２２をフィールド単位に制御することで実現する。

以上が本発明の手振れ補正装置であるが、従来の手振れ補正装置との違いは、パン・チルトを検出し、この結果に応じて、帯域制限・アンプ部１１のリセット制御や積分値の補正制御機能を追加したことにある。

図４は、置換処理部２４を備えた手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、本実施の形態に係る手振れ補正装置は、図１に示す構成に加え、角度信号をゼロに置き換える代わりに、パン・チルトを検出した区間では、角速度信号の振幅のゲインを小さくなるように変更して振幅を数分の１に減衰させる置換処理部２４を備えることもできる。

以下、各種フィルタ出力について説明する。本発明ではハイパスフィルタを２種類用意している。１つ目は帯域制限・アンプ部１１内に備え、直流オフセットを除去する用途に、２つ目はＣＰＵ２内に備えるハイパスフィルタ１４であり、パン・チルト成分を除去するために用いている。

図５に、直流オフセット除去用ハイパスフィルタの周波数に対するゲイン値と、パン・チルト除去用ハイパスフィルタの周波数に対するゲイン値とを比較した図を示す。

この２つのハイパスフィルタを比較すると、図５に示すように、直流オフセット除去用ＨＰＦ１０１よりパン・チルト除去用ＨＰＦ１０２の方が周波数が高いことから、パン・チルト成分除去用のハイパスフィルタ１４の方が遮断周波数が高くなる。パン・チルト操作が発生すると、角速度信号に手振れとは異なる大きな振れが含まれる。この信号の直流成分や低周波成分は各ハイパスフィルタで徐々に減じられる。したがって、２つのハイパスフィルタ通過後の有効角速度信号は、瞬間的に増大するものの徐々に０へと近づく。このような角速度信号が積分ブロックに入力されるため、パン・チルト発生時に有効角速度信号は急激に増加し、その後、ゆっくりと減少する。逆に、パン・チルト操作終了時には、角速度信号が急激に減少する。このため、２つのハイパスフィルタ通過後の有効角速度信号はパン・チルト最中時とは逆方向に一旦大きく流れ、パン・チルト発生時同様、徐々に０へと近づく。

図６に、本実施形態に係る手振れ補正装置の角速度の出力を説明した説明図を示す。

図６からわかるように、積分結果である有効角度信号は、パン・チルト操作開始時と終了時に大きく変移する。特に、パン・チルト操作終了時には、ユーザーの操作とは関係なく、じわじわと尾をひく振り戻し現象が発生するため、ユーザーに不快感を与える。

ここで、パン・チルト検出の例について説明する。図６のように、パン・チルト除去用ＨＰＦ出力１０３は、直流オフセット除去用ＨＰＦ出力１０４よりも遮断周波数帯域が高いため、パン・チルト最中は両者の出力信号レベルに差が発生する。よって、あらかじめ任意の閾値を定めておき、この両ハイパスフィルタの出力信号レベルの差が閾値以上となるとき、パン・チルトが発生したと検出できる。

次に、パン・チルト期間の帯域制限・アンプ部１１のリセット動作や積分値の補正動作について説明する。図７は、積分値のリセット動作の説明図である。パン・チルトはユーザーの意識的な操作であるため、手振れとは異なり、補正する必要はない。このため、パン・チルト検出手段１３にてパン・チルトを検出したならば、積分補正手段１６にリセット命令を出す。積分補正手段１６ではリセット命令が来たならば、積分値、つまり、有効角度信号を監視する。そしてこの値がゼロをクロスした後は、常に有効角度信号をゼロに置き換える（つまり該軸の手振れをオフすることに等しい）。ユーザーがパン・チルト操作を終了すると、パン・チルト検出手段１３から積分補正手段１６へのリセット命令を解除する。リセット命令が解除されると、積分補正手段１６では再度置き換える前の有効角度信号を再度監視し、値がゼロをクロスした後は有効角度信号のゼロ置き換えを止めて、通常の手振れ補正処理に戻す。

図８は、ゲインダウンした場合における角速度の出力を説明した説明図を示す。

本実施の形態に係る手振れ補正装置は、図４に示したように、角度信号をゼロに置き換える代わりに、パン・チルトを検出した区間では、角速度信号の振幅のゲインを小さくなるように変更して振幅を数分の１に減衰させることができる。

これにより、図８のゲインダウン後積分出力１０６に示すように、積分出力を低く抑えることによって、不快な振り戻し現象を取り除くことができる。

上記の処理により、不快な振り戻し現象を取り除くことができるが、これだけではパン・チルト操作が終了しているにも関わらず、その後も長いこと手振れ補正オフの状態が続くことになる。この手振れ補正オフの状態を出来る限り短く抑えるために、帯域制限・アンプ部１１のリセット処理を施す。

図９は、帯域制限・アンプ部１１のリセット時のハイパスフィルタの出力値を示した説明図である。

パン・チルト検出手段１３では、パン・チルト期間終了とみなすやいなや、帯域制限・アンプ部１１にリセット信号を任意の時間だけ出力する。これにより、帯域制限・アンプ部１１の出力信号はリファレンス電圧による信号（ほぼゼロ）に等しくなる。これにより、振り戻し動作中の信号が急激にゼロ付近に収束し、その結果、積分手段１５の有効角度信号がゼロをクロスしやすくなり、図９のリセット利用時のＨＰＦ出力１０７に示すように、手振れ補正オフ時間が短縮される。ここで、積分手段１５にて積分を実現するためにＩＩＲフィルタを利用しているならば、帯域制限・アンプ部１１をリセット中は、ＩＩＲフィルタのサンプル遅延データを全てゼロリセットして整合性をとる。

これまでのＣＰＵにおける処理の流れを図１０に記す。ＣＰＵに入力された信号は、パン・チルト除去用のＨＰＦを通り、積分される（ステップＳ１、Ｓ２）。パン・チルトが検出された場合（ステップＳ３、Ｓ４）は、積分結果がゼロ付近にあるか否かを判定し（ステップＳ８）、ゼロ付近にある場合はゼロ出力フラグをＯＮとする（ステップＳ９）。一方、パン・チルトが検出されない場合は、ゼロ出力フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ５）。ゼロ出力フラグがＯＮならば、積分結果がゼロ付近にあるか否かを判定し（ステップＳ６）、ゼロ付近にある場合はゼロ出力フラグをＯＦＦとする（ステップＳ７）。また、ゼロ出力フラグがＯＮならば（ステップＳ１０）、積分値をゼロに置き換え次に進む（ステップＳ１１）。パン・チルト終了から任意の期間内にあるならば（ステップＳ１２）、帯域制限・アンプ部１１をリセットする（ステップＳ１３）。これでＣＰＵの処理が終了となる。

以上のように本実施形態に係る手振れ補正装置によれば、例えばカメラに搭載される手振れ補正装置において、パンまたはチルト操作が行なわれたときに、尾をひくような振り戻し現象によりユーザーに不快感を与える振れ補正操作を防止でき、良好な手振れ補正を提供できる。

光学系を駆動させることで手振れを補正する本実施形態に係る手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。ジェネレータを介してＣＣＤからの読み出し位置と、信号処理されフィールドメモリに格納された画像の読み出し位置を制御することで手振れを補正する本実施形態に係る手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る手振れ補正装置の帯域制限・アンプ部１１の構成置換処理部２４を備えた本実施形態に係る手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。直流オフセット除去用ハイパスフィルタの周波数に対するゲイン値と、パン・チルト除去用ハイパスフィルタの周波数に対するゲイン値とを比較した図を示す。本実施形態に係る手振れ補正装置の角速度の出力を説明した説明図を示す。図７は、積分値のリセット動作の説明図である。ゲインダウンした場合における角速度の出力を説明した説明図を示す。帯域制限・アンプ部１１のリセット時のハイパスフィルタの出力値を示した説明図である。本実施形態に係る手振れ補正装置の処理フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１…手振れ補正装置
２…ＣＰＵ
１０…角速度センサ部
１１…帯域制限・アンプ部
１２…変換部
１３…パン・チルト検出手段
１４…ハイパスフィルタ
１５…積分手段
１６…積分補正手段
１７…補正制御手段
１８…駆動回路部
１９…補正光学系
２０…タイミングジェネレータ
２１…ＣＣＤ
２２…信号処理部
２３…フィールドメモリ
２４…置換処理部

Claims

振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果に応じて、前記振動検出手段から出力される信号を変更する手段を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果と積分結果の値に応じて積分手段の出力を変更する補正手段を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号からパン又はチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、前記振動検出手段から出力される信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段、パン又はチルトの検出結果に応じて、前記振動検出手段から出力される信号を変更する手段と、パン又はチルトの検出結果と積分結果の値に応じて、積分手段の出力を変更する補正手段とを備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
撮影装置に加わる振動を検出する振動検出手段と、前記振動に伴う振れを補正する補正手段と、前記振動検出手段から出力される信号を増幅するOPアンプと、これをデジタル信号に変換するA／D変換器と、前記A／D変換器から出力された信号よりパンやチルトの直流成分を除去するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力を積分する積分手段と、ハイパスフィルタ通過前と後の信号よりパンやチルトの検出を行うパン・チルト検出手段と、パンやチルトの検出結果に応じてOPアンプの出力をほぼゼロに切り替えるリセット手段と、チルトの検出結果と積分結果の値に応じて積分手段の出力をゼロに置き換える積分補正手段を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。