JP4031646B2

JP4031646B2 - Imaging device

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Publication number: JP4031646B2
Application number: JP2002006067A
Authority: JP
Inventors: 明鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: JP2003209736A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、詳細には、手ぶれ等で生じる像ぶれの回転成分と並進成分を適切に補正する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銀塩カメラやＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置で、手持ち撮影時の手の振動による画像性能の劣化や、動画撮影時の画像の変位による見苦しさが指摘されそれを防ぐ方法として、手ぶれ補正技術が種々提案されている。
【０００３】
この手ぶれ補正技術の一般的に公知な技術の第一の方式としては、ジャイロスコープ等を用いて光学装置自体の振動による回転成分を検出し、この回転成分を相殺するように光学像の位置を変位させて防振する方法がある。
【０００４】
第二の方式としては、テレビジョンカメラの技術として、撮像素子で被写体像を撮像して、撮像素子から得られた被写体信号より画角内の被写体像の動きを検出し、この動き信号を相殺するように、光学像の位置を変位させたり、被写体がテレビジョン等の画面内で一定の位置にくるように表示領域を切り出して表示する方法がある（特開平７−１７７４１９号公報等参照）。
【０００５】
また、上記第一及び第二の方式を組み合わせた方式として、特開平２−７５２８４号公報記載の「撮像装置」、特開平４−１６３５３４号公報記載の「カメラのブレ防止装置」、特開平４−１６３５３５号公報記載の「カメラのブレ防止装置」、特開平４−２１５６２３号公報記載の「カメラのぶれ防止装置」、特開平５−１４８０１号公報記載の「手振れ防止装置」等があり、例えば、特開平５−１４８０１号公報記載の「手振れ防止装置」は、機械式補正手段と電気式補正手段を備えており、これらの機械式補正手段と電気式補正手段を使用して回転ぶれを補正している。
【０００６】
これらの方式は、いずれの方式も撮像装置の振動による回転ぶれを補正するものである。
【０００７】
ところが、撮像装置の振動によるぶれは、回転によるぶれだけでなく、並進によるぶれも存在する。
【０００８】
そして、従来、撮像装置の振動による並進ぶれを検出するものとして、特開平７−２２５４０５号公報記載の「像ぶれ補正カメラ」、特開平９−０８０５２３号公報記載の「像ブレ補正カメラ」、特開平９−２１８４３５号公報記載の「像ブレ補正カメラ」及び特開平９−２８４６３７号公報記載の「手ぶれ補正方式およびそれを用いたビデオカメラ」等がある。
【０００９】
これらの従来技術は、いずれも撮像装置の回転ぶれ量及び並進ぶれ量を検出し、並進ぶれについては、検出された並進ぶれ量と撮影被写体の距離から並進ぶれ量に対応するぶれ角度を算出し、上記回転ぶれ量とともに、回転補正手段を用いて、手ぶれ補正しているが、いずれも具体的な並進補正手段を備えていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の撮像装置のぶれ補正技術は、いずれも、回転ぶれ補正、かそれに準じた形での防振方法が使用されているが、撮像装置の振動は、回転成分のみでなく、並進成分も存在する。
【００１１】
この撮像装置の振動の並進成分は、並進量をＢ、撮影光学系の焦点距離をｆ、撮影光学系の主点から被写体までの距離をＬとすると、並進による像移動量ｄは、次式で示される。
【００１２】
ｄ＝（Ｂ×ｆ）／Ｌ
すなわち、並進量Ｂによる像移動量ｄは、被写体距離Ｌにより変化する。
【００１３】
そこで、上述した従来技術にあっては、被写体距離Ｌを限定することで像移動量ｄを限定し、並進による像移動を相殺するように回転補正手段により補正を行っている。
【００１４】
しかしながら、撮影画角内には一つの被写体距離の被写体のみではなく他の被写体距離の被写体も混在して存在する場合がある。
【００１５】
このような場合には、限定された被写体距離の被写体については並進ぶれが補正されるが、他の被写体については、並進ぶれ補正の影響で像ぶれが発生し、画質が悪化するという問題があった。
【００１６】
そこで、請求項１記載の発明は、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、振動検出手段で、撮像装置の振動を検出して当該振動の回転成分と並進成分を出力し、振動検出手段の出力する振動の回転成分を回転補正手段で補正し、振動検出手段の出力する振動の並進成分を並進補正手段で補正することにより、手ぶれ等で発生する撮像装置の振動の回転成分と並進成分を補正し、像ぶれを適切に補正して、画質を向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、像変位検出手段により撮像手段で撮影した被写体の画像の撮像装置の振動による像変位を検出して当該像変位の回転成分と並進成分を算出し、像変位検出手段の算出する回転成分を回転補正手段で補正し、像変位検出手段の算出する並進成分を並進補正手段で補正することにより、手ぶれ等で発生する撮像装置の振動の回転成分と並進成分をより正確に補正し、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、回転補正手段を、回転成分に基づいて、撮像手段の一部の範囲の被写体の画像を切り出して、回転成分を補正するものとすることにより、光学的手段を用いることなく回転成分を補正し、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、並進補正手段を、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる平面反射板を備え、並進成分に基づいて、当該平面反射板の位置を変化させて並進成分を補正するものとすることにより、安価かつ簡単に並進成分を補正し、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、並進補正手段を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板を備え、並進成分に基づいて、平行平板の角度を変化させて並進成分を補正するものとすることにより、並進成分を正確に補正し、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、並進補正手段を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板を備え、並進成分に基づいて、平行平板の厚みを変化させて並進成分を補正するものとすることにより、並進成分を正確に補正し、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、回転補正手段を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正手段を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズム全体の角度を変化させて並進成分を補正するものとすることにより、一つの可変頂角プリズムを用いて回転成分と並進成分を補正し、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、回転補正手段を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正手段を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズムの厚みを変化させて並進成分を補正するものとすることにより、一つの可変頂角プリズムを用いて回転成分と並進成分を補正し、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることのできる撮像装置を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の撮像装置は、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、前記被写体の画像を撮像する撮像装置において、当該撮像装置の振動を検出して当該振動の回転成分と並進成分を出力する振動検出手段と、前記撮影光学系より被写体側に位置し、前記振動検出手段が出力する前記振動の並進成分を補正した光を前記撮影光学系に出射する並進補正手段と、前記撮影光学系から入射して結像した画像に対して前記振動検出手段の出力する前記振動の回転成分を補正する回転補正手段とを備えていることにより、上記目的を達成している。
【００２５】
上記構成によれば、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、振動検出手段で、撮像装置の振動を検出して当該振動の回転成分と並進成分を出力し、被写体からの光が撮影光学系に入射する前に並進補正手段で振動検出手段の出力する振動の並進成分を補正し、撮影光学系から入射して結像した画像に対して回転補正手段で振動検出手段の出力する振動の回転成分を補正して、像ぶれを適切に補正して、画質を向上させることができる。
【００２６】
請求項２記載の発明の撮像装置は、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、前記被写体の画像を撮像する撮像装置において、前記撮像手段で撮影した前記被写体の画像の前記撮像装置の振動による像変位を検出して当該像変位の回転成分と並進成分を算出する像変位検出手段と、前記撮影光学系より被写体側に位置し、前記像変位検出手段の算出する前記並進成分を補正した光を前記撮影光学系に出射する並進補正手段と、前記撮影光学系から入射して結像した画像に対して前記像変位検出手段の算出する前記回転成分を補正する回転補正手段とを備えていることにより、上記目的を達成している。
【００２７】
上記構成によれば、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、像変位検出手段により撮像手段で撮影した被写体の画像の撮像装置の振動による像変位を検出して当該像変位の回転成分と並進成分を算出し、被写体からの光が撮影光学系に入射する前に並進補正手段で像変位検出手段の算出する並進成分を補正し、撮影光学系から入射して結像した画像に対して回転補正手段で像変位検出手段の算出する回転成分を補正するので、手ぶれ等で発生する撮像装置の振動の回転成分と並進成分をより正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【００２８】
上記各場合において、例えば、請求項３に記載するように、前記回転補正手段は、前記回転成分に基づいて、前記撮像手段の一部の範囲の前記被写体の画像を切り出して、前記回転成分を補正するものであってもよい。
【００２９】
上記構成によれば、回転補正手段を、回転成分に基づいて、撮像手段の一部の範囲の被写体の画像を切り出して、回転成分を補正するものとしているので、光学的手段を用いることなく回転成分を補正することができ、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることができる。
【００３０】
また、例えば、請求項４に記載するように、前記並進補正手段は、前記被写体からの入射光を反射して前記撮影光学系に入射させる平面反射板を備え、前記並進成分に基づいて、前記平面反射板の位置を変化させて前記並進成分を補正するものであってもよい。
【００３１】
上記構成によれば、並進補正手段を、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる平面反射板を備え、並進成分に基づいて、当該平面反射板の位置を変化させて並進成分を補正するものとしているので、安価かつ簡単に並進成分を補正することができ、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることができる。
【００３２】
さらに、例えば、請求項５に記載するように、前記並進補正手段は、前記被写体からの入射光を透過させて前記撮影光学系に入射させる平行平板を備え、前記並進成分に基づいて、前記平行平板の角度を変化させて前記並進成分を補正するものであってもよい。
【００３３】
上記構成によれば、並進補正手段を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板を備え、並進成分に基づいて、平行平板の角度を変化させて並進成分を補正するものとしているので、並進成分を正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【００３４】
また、例えば、請求項６に記載するように、前記並進補正手段は、前記被写体からの入射光を透過させて前記撮影光学系に入射させる平行平板を備え、前記並進成分に基づいて、前記平行平板の厚みを変化させて前記並進成分を補正するものであってもよい。
【００３５】
上記構成によれば、並進補正手段を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板を備え、並進成分に基づいて、平行平板の厚みを変化させて並進成分を補正するものとしているので、並進成分を正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【００３６】
さらに、例えば、請求項７に記載するように、前記撮像装置は、前記回転補正手段及び前記並進補正手段として、前記被写体からの入射光を反射して前記撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムを備え、前記回転補正手段は、前記回転成分に基づいて、前記可変頂角プリズムの頂角を変化させて前記回転成分を補正し、前記並進補正手段は、前記並進成分に基づいて、前記可変頂角プリズム全体の角度を変化させて前記並進成分を補正するものであってもよい。
【００３７】
上記構成によれば、回転補正手段を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正手段を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズム全体の角度を変化させて並進成分を補正するものとしているので、一つの可変頂角プリズムを用いて回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることができる。
【００３８】
また、例えば、請求項８に記載するように、前記撮像装置は、前記回転補正手段及び前記並進補正手段として、前記被写体からの入射光を反射して前記撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムを備え、前記回転補正手段は、前記回転成分に基づいて、前記可変頂角プリズムの頂角を変化させて前記回転成分を補正し、前記並進補正手段は、前記並進成分に基づいて、前記可変頂角プリズムの厚みを変化させて前記並進成分を補正するものであってもよい。
【００３９】
上記構成によれば、回転補正手段を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正手段を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズムの厚みを変化させて並進成分を補正するものとしているので、一つの可変頂角プリズムを用いて回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００４１】
図１〜図１８は、本発明の撮像装置の第１の実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の撮像装置の第１の実施の形態を適用した撮像装置１の要部ブロック構成図である。
【００４２】
図１において、撮像装置１は、振動検出部２、回転補正部３及び並進補正部４等を備えているとともに、図示しない撮影光学系、撮像素子、表示部、記録部及び制御部等を備えている。
【００４３】
振動検出部（振動検出手段）２は、撮像装置１の振動の回転成分と並進成分を同時に検出し、検出した撮像装置１の振動から回転ぶれ量と並進ぶれ量を算出して、回転ぶれ量を回転補正部３に、並進ぶれ量を並進補正部４に、それぞれ出力する。
【００４４】
この撮像装置１の振動の回転成分と並進成分を検出する振動検出部２は、例えば、図２に示すように、２つの加速度検出部５、６とぶれ量算出部７を備えており、２つの加速度検出部５、６が撮像装置１の２方向の加速度から撮像装置１の回転と並進を同時に検出して、ぶれ量算出部７に出力する。ぶれ量算出部７は、二つの加速度検出部５、６の出力の差分から角加速度を検出し、二つの加速度検出部５、６の出力の平均から並進加速度を検出する。そして、ぶれ量算出部７は、二つの加速度検出部５、６の出力の差分から検出した角加速度と二つの加速度検出部５、６の出力の平均から検出した並進加速度を積分して、回転ぶれ量と並進ぶれ量を算出し、回転ぶれ量を回転補正部３に、並進ぶれ量を並進補正部４に、それぞれ出力する。
【００４５】
回転補正部（回転補正手段）３は、振動検出部２から入力される回転ぶれ量を相殺するように動作し、撮像装置１の振動の回転成分、すなわち、回転ぶれを補正する。
【００４６】
回転補正部３としては、例えば、図３に示すような可変頂角プリズム２０を用いることができる。この可変頂角プリズム２０は、両端の２枚のカバーガラス２１、２２の間に透明な光学液体２３が充填され、周囲がゴム製の蛇腹２４で封止されていて、カバーガラス２１、２２の角度を変化させることで、可変頂角プリズム２０として実現されている。可変頂角プリズム２０は、カバーガラス２１、２２の頂角が変化されると、図４に示すように、入射角ｒ０で入射した光線と入射角ｒ１で入射した光線をともに同じ角度で出射させることができ、撮像装置１の回転ぶれを補正することができる。
【００４７】
そこで、回転補正部３は、可変頂角プリズム２０を用いた場合、振動検出部２から入力される回転ぶれ量に応じて、当該回転ぶれ量を相殺するように、頂角を変化させる。
【００４８】
並進補正部（並進補正手段）４は、振動検出部２から入力される並進ぶれ量を相殺するように動作し、撮像装置１の振動の並進成分、すなわち、並進ぶれを補正する。
【００４９】
並進補正部４としては、種々の方式を用いることができ、例えば、図５に示すように、透明な平行平板３０を用いてその角度を回転させることで、並進ぶれを補正することができる。すなわち、図５に示すように、被写体からの光が最初に入射光ｒ０のように平行平板３０に入射して、撮像装置１の撮影レンズ１０を通過して結像面１１に結像し、次に、撮像装置１の並進移動で被写体からの光が入射光ｒ１のように入射する場合、入射光ｒ１の光線を入射光ｒ０が通った撮影レンズ１０の光軸と同じ位置にくるように平行平板３０を、図５に矢印で示すように、回転させることで、撮像装置１に並進移動があっても、結像面１１での像移動を補正することができる。
【００５０】
また、並進補正部４は、図６に示すように、透明な平行平板３１を用いて、その厚みを変化させることで、並進ぶれを補正することができる。すなわち、図６に示すように、被写体からの光が最初に入射光ｒ０のように平行平板３０に入射して、撮像装置１の撮影レンズ１０を通過して結像面１１に結像し、次に、撮像装置１の並進移動で被写体からの光が入射光ｒ１のように入射する場合、最初の被写体からの入射光ｒ０の撮影レンズ１０に入射する光軸に合わせて、図６に矢印で示すように、平行平板３１の厚みを変えることで、撮像装置１に並進移動があっても、結像面１１での像移動を補正することができる。
【００５１】
この平行平板３１の厚みを変化させる具体的な方法としては、例えば、図７に示すようなものを用いることができる。この場合、平行平板３１は、２枚のカバーガラス３２間に透明な光学液体３３が充填され、周囲がゴム製の蛇腹３４で封止されて、ガイド板３５とガイドピン３６によりカバーガラス３２が平行に移動できるように保持されている。このカバーガラス３２と蛇腹３４とによる封止室内に光学液体３３の充満されているピストン３７を連結し、駆動モータ３８で、ピストン３７を駆動させて、カバーガラス３２と蛇腹３４とによる封止室内に、光学液体３３を注入したり、排出させることで、カバーガラス３２間の厚みを変位させて、平行平板３１としての厚みを変化させる。
【００５２】
さらに、並進補正部４は、図８に示すように、平面反射板３９を用い、平面反射板３９を変位させることで、並進ぶれを補正することができる。すなわち、図８に示すように、被写体からの光が最初に入射光ｒ０のように平面反射板３９に入射して、撮像装置１の撮影レンズ１０を通過して図示しない結像面１１に結像し、次に、撮像装置１の並進移動で被写体からの光が入射光ｒ１のように入射する場合、最初の被写体からの入射光ｒ０の撮影レンズ１０に入射する光軸に合わせて、図８に矢印で示すように、平面反射板３９を変位させることで、撮像装置１に並進移動があっても、結像面１１での像移動を補正することができる。
【００５３】
また、並進補正部４は、上記図３に示した可変頂角プリズム２０を用い、可変頂角プリズム２０全体を回転させることで、並進ぶれを補正することができる。すなわち、可変長プリズム２０を回転させて並進ぶれを補正する場合には、図９に示すように、被写体からの光が最初に入射光ｒ０のように可変頂角プリズム２０に入射して、撮像装置１の図示しない撮影レンズ１０を通過して図示しない結像面１１に結像し、次に、撮像装置１の並進移動で被写体からの光が入射光ｒ１のように入射する場合、最初の被写体からの入射光ｒ０の撮影レンズ１０に入射する光軸に合わせて、図９に破線で示すように、可変頂角プリズム２０全体を回転させることで、撮像装置１に並進移動があっても、結像面１１での像移動を補正することができる。
【００５４】
さらに、並進補正部４は、上記図３に示した可変頂角プリズム２０を用い、可変頂角プリズム２０の厚みを変化させることで、並進ぶれを補正することができる。すなわち、可変頂角プリズム２０の厚みを変化させて並進ぶれを補正する場合には、図１０に示すように、被写体からの光が最初に入射光ｒ０のように可変頂角プリズム２０に入射して、撮像装置１の図示しない撮影レンズ１０を通過して図示しない結像面１１に結像し、次に、撮像装置１の並進移動で被写体からの光が入射光ｒ１のように入射する場合、最初の被写体からの入射光ｒ０の撮影レンズ１０に入射する光軸に合わせて、図１０に破線で示すように、可変頂角プリズム２０の厚みを変化させることで、撮像装置１に並進移動があっても、結像面１１での像移動を補正することができる。
【００５５】
この場合の可変頂角プリズム２０の厚みを変化させる方法としては、上記図７に平行平板３１について示した方法と同様の方法を用いることができ、この場合、ガイド板とガイドピンでカバーガラス３が平行になるように付勢する必要はない。
【００５６】
なお、撮像装置１が、ビデオカメラのような撮像素子を用いて画像を撮像する撮像装置である場合には、回転補正部３としては、電気的に撮像範囲を切り出す方式を用い、並進補正部４としては、前述のような方式を使用してもよい。
【００５７】
また、上記説明では、説明を簡略化するために、１軸について説明を行ったが、ＸＹの２軸構成にしてもよい。この場合、複数の軸に対して、それぞれ回転補正部３と並進補正部４を設ける。
【００５８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の撮像装置１は、振動検出部２で撮像装置１の振動による回転ぶれ量と並進ぶれ量を検出し、検出した回転ぶれ量を回転補正部３で補正するとともに、検出した並進ぶれ量を簡単な構成の並進補正部４で補正する。
【００５９】
まず、撮像装置１の手ぶれ等による振動よって発生する像変位について説明する。図１１に示すように、撮像装置１が振動している場合、二つの成分の振動が存在し、図１１に矢印で示すように、撮像装置１の撮影光学系の主点１ａを中心とした回転移動と主点１ａの並進移動とが存在する。
【００６０】
主点１ａを中心とした回転移動による像変位は、図１２のように示すことができ、撮影光学系の焦点距離をｆ、回転移動をθとした場合、画面中央の像変位ｄθは、次式（１）で与えられる。
【００６１】
ｄθ＝ｆ×ｔａｎθ・・・（１）
次に、主点１ａの並進移動による像変位は、図１３のように示すことができ、撮影光学系の主点１ａから被写体までの距離をＬ、並進量をＢとした場合、像変位ｄＢは、次式（２）で与えられる。
【００６２】
ｄＢ＝Ｂ×ｆ／Ｌ・・・（２）
一般的に、撮像装置１の手ぶれ等による振動よって発生する像変位は、上記式（１）と式（２）を合わせたものであり、並進移動を含む場合、撮像装置１の振動よって発生する像変位は、撮影される被写体の距離Ｌによって異なる。
【００６３】
すなわち、撮影する画像で表すと、図１４に示すように、撮像装置１から近くに人物（近景）、遠くに背景（遠景）が存在する場合、回転移動による像変位は、図１５に示すように、近景の人物も遠景の背景も同じである。
【００６４】
ところが、並進移動による像変位は、図１６に示すように、近景の人物は大きく遠景の背景は小さくなる。
【００６５】
そこで、図１６に示すような並進移動による像変位を、撮影者の意図する被写体を人物とした場合に、人物の像変位をなくすように回転ぶれ補正を行うと、図１７に示すように、背景が小さく像変位する。
【００６６】
このように、並進移動による像変位を回転ぶれ補正のみで補正すると、一定の距離以外のところでは、像ぶれを補正することができない。
【００６７】
したがって、並進移動による像変位を適切に補正するには、回転ぶれ補正だけでなく、並進ぶれ補正を行う必要がある。
【００６８】
そして、並進移動による並進ぶれを補正するには、従来のように、撮像装置１が、図１８に破線で示すように、矢印Ｂ方向に並進移動した場合、撮影光学系全体を、反対方向の矢印Ｂで示すように、撮像装置１の移動量を相殺するように、移動させればよいことになる。
【００６９】
ところが、このように撮影光学系全体を移動させるには、駆動装置が大掛かりなものとなって、撮像装置１自体が大型化するとともに、コストが高くつくという問題がある。
【００７０】
そこで、本実施の形態の撮像装置１は、図３、図５〜図１０に示したような並進補正部４を提案している。
【００７１】
そして、本実施の形態の撮像装置１は、振動検出部２が、撮像装置１の振動の回転成分と並進成分を同時に検出し、検出した撮像装置１の振動から回転ぶれ量と並進ぶれ量を算出して、回転ぶれ量を回転補正部３に、並進ぶれ量を並進補正部４に、それぞれ出力する。
【００７２】
回転補正部３は、振動検出部２から入力される回転ぶれ量を相殺するように動作し、撮像装置１の振動の回転成分、すなわち、回転ぶれを補正する。
【００７３】
そして、並進補正部４は、振動検出部２から入力される並進ぶれ量を相殺するように動作し、撮像装置１の振動の並進成分、すなわち、並進ぶれを補正する。
【００７４】
このように、本実施の形態の撮像装置１は、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段の結像面１１に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、振動検出部２で、撮像装置１の振動を検出して当該振動の回転成分と並進成分を出力し、振動の回転成分を回転補正部３で補正し、振動の並進成分を並進補正部４で補正している。
【００７５】
したがって、手ぶれ等で発生する撮像装置１の振動の回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを適切に補正して、画質を向上させることができる。
【００７６】
また、本実施の形態の撮像装置１は、回転補正部３を、回転成分に基づいて、撮像手段であるＣＣＤ個体撮像素子等の撮像素子の一部の範囲の被写体の画像を切り出して、回転成分を補正するものとしている。
【００７７】
したがって、光学的手段を用いることなく回転成分を補正することができ、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態の撮像装置１は、並進補正部４を、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる平面反射板３９を備え、並進成分に基づいて、当該平面反射板３９の位置を変化させて並進成分を補正するものとしている。
【００７９】
したがって、安価かつ簡単に並進成分を補正することができ、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることができる。
【００８０】
また、本実施の形態の撮像装置１は、並進補正部４を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板３０を備え、並進成分に基づいて、平行平板３０の角度を変化させて並進成分を補正するものとしている。
【００８１】
したがって、並進成分を正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【００８２】
さらに、本実施の形態の撮像装置１は、並進補正部４を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板３１を備え、並進成分に基づいて、平行平板３１の厚みを変化させて並進成分を補正するものとしている。
【００８３】
したがって、並進成分を正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【００８４】
また、本実施の形態の撮像装置１は、回転補正部３を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズム２０の頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正部４を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズム２０全体の角度を変化させて並進成分を補正するものとしている。
【００８５】
したがって、一つの可変頂角プリズム２０を用いて回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることができる。
【００８６】
さらに、本実施の形態の撮像装置１は、回転補正部３を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズム２０の頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正部４を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズム２０の厚みを変化させて並進成分を補正するものとしている。
【００８７】
したがって、一つの可変頂角プリズム２０を用いて回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることができる。
【００８８】
図１９〜図２２は、本発明の撮像装置の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、撮像装置の変位を像変位検出で検出するものである。
【００８９】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態の撮像装置１と同様の撮像装置４０に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９０】
図１９は、本発明の撮像装置の第２の実施の形態を適用した撮像装置４０の要部ブロック構成図であり、撮像装置４０は、像変位検出部４１及び上記第１の実施の形態と同様の回転補正部３と並進補正部４等を備えている。
【００９１】
像変位検出部４１は、撮影画像の像変位を検出することで、撮像装置１の振動の回転成分と並進成分を同時に検出し、検出した撮像装置１の振動から回転ぶれ量と並進ぶれ量を算出して、回転ぶれ量を回転補正部３に、並進ぶれ量を並進補正部４に、それぞれ出力する。
【００９２】
像変位検出部４１は、具体的には、例えば、図２０に示すように、画像比較部５１、ぶれ量算出部５２及び測距部５３等を備えており、画像比較部５１には、撮像装置４０の撮影光学系５４を通して撮像素子５５に入力された被写体からの入力光を撮像素子５５で繰り返し撮像した複数の画像情報が入力される。
【００９３】
画像比較部５１は、撮像素子５５が繰り返し撮像した複数の画像情報に基づいて像変位量を算出し、ぶれ量算出部５２に出力する。
【００９４】
測距部５３は、撮像装置４０と被写体との距離を測定して、距離情報をぶれ量算出部５２に出力する。
【００９５】
ぶれ量算出部５２は、画像比較部５１からの像変位量と測距部５３からの距離情報に基づいて、回転ぶれ量と並進ぶれ量を算出して、回転ぶれ量を回転補正部３に、並進ぶれ量を並進補正部４に、それぞれ出力する。
【００９６】
具体的には、撮像装置４０の手ぶれ等による振動によって発生する回転移動をθ、並進移動をＢとすると、画角中央の回転ぶれ量ｄθは、ｄθ＝ｆ×ｔａｎθ、並進ぶれ量ｄＢは、撮像装置４０と被写体との距離をＬ、焦点距離をｆとすると、ｄＢ＝Ｂ×ｆ／Ｌ、画角中央の総ぶれ量ｄは、ｄ＝ｆ×Ｂ／Ｌ＋ｆ×ｔａｎθとなり、距離Ｌ１の近景の像変位をｄ１とし、距離Ｌ２の背景の像変位量をｄ２とすると、１／Ｌとｄとの関係は、図２１に示すように、切片が、ｄθ（＝ｆ×ｔａｎθ）、傾きが、ｆ×Ｂの直線関係になる。
【００９７】
したがって、２つの距離の被写体の像変位量が分かると、並進量Ｂと回転角θは、次式で与えられる。
【００９８】
Ｂ＝（ｄ１−ｄ２）／（ｆ×（Ｘ１−Ｘ２））
θ＝ａｒｃｔａｎ（（ｄ２×Ｘ１−ｄ１×Ｘ２）／（ｆ×（Ｘ１−Ｘ２）））
ここで、Ｘ１＝１／Ｌ１、Ｘ２＝１／Ｌ２とする。
【００９９】
ところが、画角内に２つの距離の被写体がないときは、上記方法を用いることができない。この場合には、画面全体に同じ距離の被写体しかない場合であり、このような場合は、並進と回転に分けて補正する必要がないため、一つの像ぶれ量を補正するように、回転補正部３と並進補正部４のうち、どちらか一方を使用して補正すればよいことになる。
【０１００】
なお、上記説明では、画角中央に被写体の画像があるものとして総ぶれ量を求める場合について説明したが、実際は画角中央に被写体が在るとは限らない。
【０１０１】
そこで、次に、画角の任意の位置に被写体がある場合の総ぶれ量について説明する。
【０１０２】
並進ぶれｄＢは、画角の位置によらないので、ｄＢ＝Ｂ×ｆ／Ｌとなる。
【０１０３】
画角中心から離れたθ０の位置にある画像の回転ぶれｄθは、図２２に示すように、ｄθ＝ｆ×（ｔａｎ（θ＋θ０）−ｔａｎθ０）となる。
【０１０４】
したがって、総ぶれ量ｄは、ｄ＝ｆ×Ｂ／Ｌ＋ｆ×（ｔａｎ（θ＋θ０）−ｔａｎθ０）となる。
【０１０５】
そして、いま、被写体角度θ１、距離Ｌ１の近景の像変位ｄ１と、被写体角度θ２、距離Ｌ２の背景の像変位量ｄ２を検出したとすると、撮影光学系５４の焦点距離ｆと被写体角度θ１、θ２は既知であるため、次式で示す連立方程式を解くことで、回転移動θと並進移動Ｂを求めることができる。
【０１０６】
ｄ１＝ｆ×Ｂ／Ｌ１＋ｆ×（ｔａｎθ／ｃｏｓ（θ＋θ１））
ｄ２＝ｆ×Ｂ／Ｌ２＋ｆ×（ｔａｎθ／ｃｏｓ（θ＋θ２））
また、通常、ぶれ量θは、小さい値を取るため、次式のように近似することで、上記連立方程式を以下に示すように簡略化することができる。
【０１０７】
ｃｏｓ（θ＋θ１）≒ｃｏｓθ１
ｃｏｓ（θ＋θ２）≒ｃｏｓθ２
ｄ１＝ｆ×Ｂ／Ｌ１＋ｆ×（ｔａｎθ／ｃｏｓθ１）
ｄ２＝ｆ×Ｂ／Ｌ２＋ｆ×（ｔａｎθ／ｃｏｓθ２）
ここで、Ｘ１＝１／Ｌ１、Ｘ２＝１／Ｌ２として、この連立方程式を解くと、回転移動θと並進移動Ｂは、次式で与えられる。
【０１０８】
Ｂ＝（ｄ１×ｃｏｓθ１−ｄ２×ｃｏｓθ２）／（ｆ×ｃｏｓθ１／Ｌ１−ｆ×ｃｏｓθ２／Ｌ２）
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓθ１×ｃｏｓθ２×（ｄ２×Ｘ１−ｄ１×Ｘ２）／（ｆ×（ｃｏｓθ１Ｘ１−ｃｏｓθ２×Ｘ２）））
そこで、ぶれ量算出部５２は、上記式に基づいて、画角内の異なった被写体距離の被写体の像変位を検出して、回転量θと並進量Ｂを算出し、算出した回転量（回転ぶれ量）θと並進量（並進ぶれ量）Ｂを、それぞれ回転補正部３と並進補正部４に出力して、回転補正部３及び並進補正部４で手ぶれ等の補正を行う。
【０１０９】
このように、本実施の形態の撮像装置４０は、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、像変位検出部４１により撮像手段で撮影した被写体の画像の撮像装置４０の振動による像変位を検出して当該像変位の回転成分と並進成分を算出し、回転成分を回転補正部３で補正し、並進成分を並進補正部４で補正している。
【０１１０】
したがって、手ぶれ等で発生する撮像装置４０の振動の回転成分と並進成分をより正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【０１１１】
図２３〜図２６は、本発明の撮像装置の第３の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ビデオカメラに適用したものである。
【０１１２】
図２３は、本発明の撮像装置の第３の実施の形態を適用したビデオカメラ６０の要部構成図であり、ビデオカメラ６０は、並進補正部６１、撮影光学系６２、ＣＣＤ個体撮像素子６３、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路部６４、画像処理回路６５、ＴＧ６６、駆動回路６７、フォーカスモータ６８、Ｘ軸加速度センサ対６９、Ｙ軸加速度センサ対７０、Ｚ軸加速度センサ対７１、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）７２、表示部７３及び記録部７４等を備えている。
【０１１３】
並進補正部（並進補正手段）６１は、図２４に示すように、２軸に変位可能な並進補正板８１と並進補正板８１を２軸に変位させる駆動機構８２を備えており、駆動回路６７により駆動機構８２を動作させて、並進補正板８１を２軸に変位させることで、並進ぶれを補正する。
【０１１４】
Ｘ軸加速度センサ対６９、Ｙ軸加速度センサ対７０及びＺ軸加速度センサ対７１は、図２５に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸にそれぞれ２個の加速度センサ６９ａ、６９ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂが対として配置されており、各Ｘ軸加速度センサ対６９、Ｙ軸加速度センサ対７０及びＺ軸加速度センサ対７１が、図２６に示すように、ビデオカメラ６０の手ぶれ等による回転成分と並進成分を検出して、ＣＰＵ７２に出力する。Ｘ軸加速度センサ対６９、Ｙ軸加速度センサ対７０及びＺ軸加速度センサ対７１は、全体として振動検出手段として機能している。
【０１１５】
そして、ビデオカメラ６０は、被写体からの光が並進補正部６１の並進補正板８１を通過して撮影レンズ等の撮影光学系６２を通り、ＣＣＤ固体撮像素子６３上に結像される。ＣＣＤ個体撮像素子６３は、ＴＧ（タイミングジェネレータ）６６のパルスにより駆動されて、結像画像の画像信号をＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路部６４に出力し、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路部６４は、ＣＣＤ個体撮像素子６３から入力される画像信号のリセットノイズを、そのＣＤＳ（相関サンプリング回路）で低減し、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル変換器）でデジタル変換して画像情報に変換し、画像処理回路６５に出力する。画像処理回路６５は、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路部６４から入力される画像情報に色補間、アパーチャ処理、ガンマ処理等の画像処理を施して、記録部７４で録画させ、また、モニター画像としてＬＣＤ等を使用した表示部６２で表示させる。
【０１１６】
そして、ビデオカメラ６０は、それぞれ２個の加速度センサ６９ａ、６９ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂが対として配置されているＸ軸加速度センサ対６９、Ｙ軸加速度センサ対７０及びＺ軸加速度センサ対７１で３軸方向の回転成分と並進成分のぶれを検出してＣＰＵ７２に入力する。
【０１１７】
ただし、Ｙ軸の回転成分とＸ軸の並進成分は使用しない。すなわち、Ｘ軸の並進成分は、ビデオカメラ６０の前後方向のぶれであるため、Ｘ軸方向の並進成分を補正することは、ピントを合わせ直すことに相当し、あまり画像劣化には寄与しないからである。また、Ｙ軸の回転成分を補正は、撮像素子自身を回転させることで行うことができるが、本発明の主旨から外れるため、用いない。
【０１１８】
すなわち、本実施の形態では、画面の上下左右の並進と回転ぶれについて補正を行う。
【０１１９】
そこで、ＣＰＵ７２は、各加速度センサ対６９、７０、７１から入力される加速度から上下左右の並進ぶれ量と回転ぶれ量を算出し、算出した上下左右の並進量からそれを相殺するように、駆動回路６７を介して駆動機構８２を駆動させて、並進補正板８１を２軸に変位させる。この並進補正板８１の変位により、撮影光学系６２は、並進によるぶれのない画像をＣＣＤ固体撮像素子６３に結像する。
【０１２０】
ビデオカメラ６０は、ＣＣＤ固体撮像素子６３に結像させて撮像した画像のリセットノイズを、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路部６４で低減して、デジタル変換して画像情報に変換し、画像処理回路６５で、この画像情報に色補間、アパーチャ処理、ガンマ処理等の画像処理を施す。
【０１２１】
ＣＰＵ７２は、画像処理回路６５で画像処理された画像に対して、上記各加速度センサ対６９、７０、７１から入力される加速度から算出した上下左右の回転ぶれ量に基づいて、画像が回転ぶれしないように画像を切り出して、切り出した回転ぶれのない画像を記録部７４で記録させ、また、表示部７３に表示させる。
【０１２２】
なお、本実施の形態のビデオカメラ６０では、並進ぶれのみ光学的に補正し、回転ぶれについては電気的に補正しているが、回転ぶれについても、可変頂角プリズム等を用いて光学的に補正してもよい。また、本実施の形態のビデオカメラ６０では、撮影光学系６２とＣＣＤ固体撮像素子６３を相対的に変位させて回転ぶれを光学的に補正してもよい。したがって、ＣＰＵ７２、撮影光学系６２及びＣＣＤ個体撮像素子６３は、全体として回転補正手段として機能している。
【０１２３】
さらに、本実施の形態のビデオカメラ６０では、加速度センサ対６９、７０、７１を用いて振動を検出しているが、上述のように、画像情報を用いて像の変位量を計算して並進量と回転量を算出してもよいい。この算出方法は、ビデオカメラ６０に使用する動き検出方法を使うことで実現できる。
【０１２４】
また、本実施の形態では、ビデオカメラ６０に適用した場合について説明したが、撮像装置としては、ビデオカメラ６０に限るものではなく、例えば、デジタルスチルカメラ、銀塩カメラ等にも同様に適用することができる。
【０１２５】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１２６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の撮像装置によれば、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、振動検出手段で、撮像装置の振動を検出して当該振動の回転成分と並進成分を出力し、被写体からの光が撮影光学系に入射する前に並進補正手段で振動検出手段の出力する振動の並進成分を補正し、撮影光学系から入射して結像した画像に対して回転補正手段で振動検出手段の出力する振動の回転成分を補正するので、手ぶれ等で発生する撮像装置の振動の回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを適切に補正して、画質を向上させることができる。
【０１２７】
請求項２記載の発明の撮像装置によれば、撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、被写体の画像を撮像するに際して、像変位検出手段により撮像手段で撮影した被写体の画像の撮像装置の振動による像変位を検出して当該像変位の回転成分と並進成分を算出し、被写体からの光が撮影光学系に入射する前に並進補正手段で像変位検出手段の算出する並進成分を補正し、撮影光学系から入射して結像した画像に対して回転補正手段で像変位検出手段の算出する回転成分を補正するので、手ぶれ等で発生する撮像装置の振動の回転成分と並進成分をより正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【０１２８】
請求項３記載の発明の撮像装置によれば、回転補正手段を、回転成分に基づいて、撮像手段の一部の範囲の被写体の画像を切り出して、回転成分を補正するものとしているので、光学的手段を用いることなく回転成分を補正することができ、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることができる。
【０１２９】
請求項４記載の発明の撮像装置によれば、並進補正手段を、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる平面反射板を備え、並進成分に基づいて、当該平面反射板の位置を変化させて並進成分を補正するものとしているので、安価かつ簡単に並進成分を補正することができ、像ぶれを適切にかつ安価に補正して、安価に画質を向上させることができる。
【０１３０】
請求項５記載の発明の撮像装置によれば、並進補正手段を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板を備え、並進成分に基づいて、平行平板の角度を変化させて並進成分を補正するものとしているので、並進成分を正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【０１３１】
請求項６記載の発明の撮像装置によれば、並進補正手段を、被写体からの入射光を透過させて撮影光学系に入射させる平行平板を備え、並進成分に基づいて、平行平板の厚みを変化させて並進成分を補正するものとしているので、並進成分を正確に補正することができ、像ぶれをより一層適切に補正して、画質をより一層向上させることができる。
【０１３２】
請求項７記載の発明の撮像装置によれば、回転補正手段を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正手段を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズム全体の角度を変化させて並進成分を補正するものとしているので、一つの可変頂角プリズムを用いて回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることができる。
【０１３３】
請求項８記載の発明の撮像装置によれば、回転補正手段を、回転成分に基づいて、被写体からの入射光を反射して撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転成分を補正するものとし、並進補正手段を、並進成分に基づいて、当該可変頂角プリズムの厚みを変化させて並進成分を補正するものとしているので、一つの可変頂角プリズムを用いて回転成分と並進成分を補正することができ、像ぶれを安価にかつより一層適切に補正して、画質を安価にかつより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施の形態を適用した撮像装置の要部ブロック構成図。
【図２】図１の振動検出部の詳細なブロック構成図。
【図３】図１の回転補正部及び並進補正部の一例としての可変頂角プリズムの概略構成図。
【図４】図３の可変頂角プリズムの頂角を変化させて回転ぶれを補正している状態の説明図。
【図５】図１の並進補正部の一例としての平行平板の角度を変化させて並進ぶれを補正している状態の説明図。
【図６】図１の並進補正部の一例としての平行平板の厚みを変化させて並進ぶれを補正している状態の説明図。
【図７】図６の平行平板の厚みを変化させる具体的な構成図。
【図８】図１の並進補正部の一例としての平面反射板の角度を変化させて並進ぶれを補正している状態の説明図。
【図９】図１の並進補正部の一例としての可変頂角プリズム全体の角度を変化させて並進ぶれを補正している状態の説明図。
【図１０】図１の並進補正部の一例としての可変頂角プリズムの厚みを変化させて並進ぶれを補正している状態の説明図。
【図１１】撮像装置の手ぶれ等による振動で発生する像変位を示す図。
【図１２】図１１の撮像装置の振動で発生する回転移動による像変位の説明図。
【図１３】図１１の撮像装置の振動で発生する並進移動による像変位の説明図。
【図１４】撮像装置で撮影する近景と遠景を含む画像の一例を示す図。
【図１５】図１４の画像に回転移動による像変位が発生した場合の画像の一例を示す図。
【図１６】図１４の画像に並進移動による像変位が発生した場合の画像の一例を示す図。
【図１７】図１６の並進移動による像変位が発生した画像に近景の像変位をなくすように回転ぶれ補正を行って遠景が小さくなった場合の画像の一例を示す図。
【図１８】従来の並進ぶれ補正の一例の説明図。
【図１９】本発明の撮像装置の第２の実施の形態を適用した撮像装置の要部ブロック構成図。
【図２０】図１９の像変位検出部詳細なブロック構成図。
【図２１】撮像装置と被写体との距離（Ｌ）の逆数と総ぶれ量（ｄ）との関係を示す図。
【図２２】画角中心から離れたθ０の位置にある画像の回転ぶれｄθを示す図。
【図２３】本発明の撮像装置の第３の実施の形態を適用したビデオカメラの概略構成図。
【図２４】図２３の並進補正部の概略構成図。
【図２５】図２３のＸ軸加速度センサ対、Ｙ軸加速度センサ対及びＺ軸加速度センサ対の配置関係を示す図。
【図２６】図２３のＸ軸加速度センサ対、Ｙ軸加速度センサ対及びＺ軸加速度センサ対によるビデオカメラのぶれによる回転成分と並進成分の検出の説明図。
【符号の説明】
１撮像装置
１ａ主点
２振動検出部
３回転補正部
４並進補正部
５、６加速度検出部
７ぶれ量算出部
１０撮影レンズ
１１結像面
２０可変頂角プリズム
２１、２２カバーガラス
２３光学液体
２４蛇腹
３０、３１平行平板
３２カバーガラス
３３光学液体
３４蛇腹
３５ガイド板
３６ガイドピン
３７ピストン
３８駆動モータ
３９平面反射板
４０撮像装置
４１像変位検出部
５１画像比較部
５２ぶれ量算出部
５３測距部
５４撮影光学系
５５撮像素子
６０ビデオカメラ
６１並進補正部
６２撮影光学系
６３ＣＣＤ個体撮像素子
６４ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路部
６５画像処理回路
６６ＴＧ
６７駆動回路
６８フォーカスモータ
６９Ｘ軸加速度センサ対
７０Ｙ軸加速度センサ対
７１Ｚ軸加速度センサ対
７２ＣＰＵ
７３表示部
７４記録部
８１並進補正板
８２駆動機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly, to an imaging apparatus that appropriately corrects a rotational component and a translational component of image blur caused by camera shake or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, with imaging devices such as video cameras and digital still cameras using solid-state imaging devices such as silver halide cameras and CCDs, image performance degradation due to hand vibration during handheld shooting and unsightly due to image displacement during movie shooting In order to prevent this, various image stabilization techniques have been proposed.
[0003]
As a first method of the generally known technique of the camera shake correction technique, a rotational component due to vibration of the optical device itself is detected using a gyroscope or the like, and the position of the optical image is set so as to cancel the rotational component. There is a method of vibration isolation by displacement.
[0004]
As a second method, as a television camera technology, a subject image is picked up by an image sensor, the motion of the subject image within the angle of view is detected from the subject signal obtained from the image sensor, and the motion signal is canceled out. As described above, there are methods for shifting the position of the optical image and for cutting out and displaying the display area so that the subject is at a fixed position on the screen of a television or the like (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-177419). .
[0005]
Further, as a combination of the above first and second methods, “imaging device” described in JP-A-2-75284, “camera shake prevention device” described in JP-A-4-163534, and JP-A-4 There are "camera shake prevention device" described in JP-A No. 163535, "camera shake prevention device" described in JP-A-4-215623, "camera shake prevention device" described in JP-A-5-14801, and the like. The “shake prevention device” described in JP-A-5-14801 includes mechanical correction means and electrical correction means, and these mechanical correction means and electrical correction means are used to correct rotational shake. is doing.
[0006]
Any of these methods corrects rotational shake due to vibration of the imaging apparatus.
[0007]
However, the shake due to the vibration of the imaging device includes not only the shake due to the rotation but also the blur due to translation.
[0008]
Conventionally, as an apparatus for detecting translational blur due to vibration of an image pickup apparatus, an “image blur correction camera” described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-225405, an “image blur correction camera” described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-080523, There are an “image blur correction camera” described in Japanese Laid-Open Patent Application No. 9-218435 and a “camera shake correction method and a video camera using the same” described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-284437.
[0009]
Each of these conventional techniques detects the rotational shake amount and translational shake amount of the imaging device, and for translational shake, the shake angle corresponding to the translational shake amount is calculated from the detected translational shake amount and the distance of the subject to be photographed. Along with the amount of rotation blur, the rotation correction means is used to correct the camera shake, but none of them has a specific translation correction means.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, all of the above-described conventional image pickup device shake correction techniques use rotational shake correction or an image stabilization method based thereon, but the vibration of the image pickup device is not only a rotational component but also translation. Ingredients are also present.
[0011]
The translational component of the vibration of the imaging apparatus is as follows. When the translation amount is B, the focal length of the photographic optical system is f, and the distance from the principal point of the photographic optical system to the subject is L, the translational image movement amount d Indicated by
[0012]
d = (B × f) / L
That is, the image movement amount d due to the translation amount B varies with the subject distance L.
[0013]
Therefore, in the above-described conventional technology, the image movement amount d is limited by limiting the subject distance L, and correction is performed by the rotation correcting means so as to cancel the image movement due to translation.
[0014]
However, there may be a case where not only a subject at one subject distance but also a subject at another subject distance coexists within the shooting angle of view.
[0015]
In such a case, translation blur is corrected for a subject with a limited subject distance, but for other subjects, there is a problem that image blur occurs due to the effect of translation blur correction and image quality deteriorates. It was.
[0016]
Therefore, in the first aspect of the present invention, when the light from the subject to be photographed enters the imaging means through the photographing optical system and picks up an image of the subject, the vibration detecting means detects the vibration of the imaging device. By outputting the rotation component and the translation component of the vibration, correcting the rotation component of the vibration output by the vibration detection unit by the rotation correction unit, and correcting the translation component of the vibration output by the vibration detection unit by the translation correction unit, An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of improving image quality by correcting the rotational component and translational component of vibration of the imaging apparatus caused by camera shake, etc., and correcting image blur appropriately.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, when the light from the subject to be photographed is incident on the imaging means through the photographing optical system and the subject image is picked up, the image of the subject photographed by the imaging means is picked up by the image displacement detecting means. The image displacement due to the vibration of the apparatus is detected to calculate the rotation component and translation component of the image displacement, the rotation component calculated by the image displacement detection unit is corrected by the rotation correction unit, and the translation component calculated by the image displacement detection unit is calculated. By correcting with the translation correction means, it is possible to more accurately correct the rotation component and translation component of the vibration of the imaging device caused by camera shake, etc., and more appropriately correct the image blur, thereby further improving the image quality. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing the above.
[0018]
The invention according to claim 3 uses the optical means by correcting the rotation component by cutting out the image of the subject in a part of the range of the image pickup means based on the rotation component. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can correct the rotational component without any problem, correct image blur appropriately and inexpensively, and improve the image quality at low cost.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, the translation correction means includes a planar reflector that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system, and changes the position of the planar reflector based on the translation component. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of correcting the translation component at low cost and easily correcting the translation component, correcting image blur appropriately and inexpensively, and improving the image quality at low cost. It is said.
[0020]
The invention according to claim 5 is provided with a translational plate that transmits the incident light from the subject and enters the imaging optical system, and changes the translational component by changing the angle of the parallel plate based on the translational component. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can correct the translation component accurately, correct the image blur more appropriately, and further improve the image quality.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, the translation correction means includes a parallel plate that transmits incident light from a subject and enters the photographing optical system. Based on the translation component, the translation component is changed by changing the thickness of the parallel plate. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can correct the translation component accurately, correct the image blur more appropriately, and further improve the image quality.
[0022]
According to the seventh aspect of the present invention, the rotation correction unit corrects the rotation component by changing the vertex angle of the variable vertex prism that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. And the translation correction means corrects the translation component by changing the angle of the entire variable apex angle prism based on the translation component, so that the rotation component and the translation can be translated using one variable apex angle prism. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of correcting the components and correcting the image blur at a lower cost and more appropriately to further improve the image quality at a lower cost.
[0023]
According to the eighth aspect of the invention, the rotation correction unit corrects the rotation component by changing the vertex angle of the variable vertex angle prism that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. And the translation correction means corrects the translation component by changing the thickness of the variable apex angle prism based on the translation component, so that the rotation component and the translation component can be obtained using one variable apex angle prism. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of correcting the image blur and correcting the image blur at a lower cost and more appropriately to further improve the image quality at a lower cost.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
An imaging apparatus according to a first aspect of the present invention is an image pickup apparatus that picks up light from a subject to be photographed and enters an image pickup means through a photographing optical system, and detects vibrations of the image pickup apparatus. Vibration detecting means for outputting a rotational component and a translation component of the vibration; A translation correction unit that is positioned closer to the subject side than the photographing optical system and emits light, which is corrected by the translational component of the vibration output from the vibration detecting unit, to the photographing optical system, and enters the photographing optical system to form an image. Rotation correction means for correcting a rotation component of the vibration output from the vibration detection means with respect to the captured image; By providing the above, the above object is achieved.
[0025]
According to the above configuration, when the light from the subject to be photographed enters the imaging means through the photographing optical system and picks up an image of the subject, the vibration detecting means detects the vibration of the imaging device and rotates the vibration. Output component and translation component, Before the light from the subject enters the imaging optical system, the translation correction means corrects the translational component of the vibration output from the vibration detection means, and the rotation correction means vibrates the image formed by entering from the imaging optical system. Correcting the rotational component of vibration output from the detection means The image blur can be appropriately corrected to improve the image quality.
[0026]
An imaging apparatus according to a second aspect of the present invention is an imaging apparatus that captures an image of the subject by causing light from the subject to be photographed to enter the imaging means through a photographing optical system, and the image of the subject photographed by the imaging means. Image displacement detection means for detecting an image displacement caused by vibration of the imaging device of an image and calculating a rotation component and a translation component of the image displacement; A translation correction unit that is positioned closer to the subject side than the photographing optical system and emits light that has been corrected for the translation component calculated by the image displacement detection unit to the photographing optical system, and is incident on the photographing optical system to form an image. Rotation correction means for correcting the rotation component calculated by the image displacement detection means for an image; By providing the above, the above object is achieved.
[0027]
According to the above configuration, when the light from the subject to be photographed is incident on the imaging unit through the photographing optical system and the subject image is captured, the image of the subject image captured by the imaging unit by the image displacement detection unit is provided. Detecting image displacement due to vibration and calculating rotational and translational components of the image displacement, Before the light from the subject enters the photographing optical system, the translational correction means corrects the translational component calculated by the image displacement detecting means, and the image is incident on the photographing optical system and imaged by the rotation correcting means. Since the rotation component calculated by the detection means is corrected, It is possible to more accurately correct the rotational component and the translational component of the vibration of the image pickup apparatus that are generated due to camera shake and the like, and it is possible to more appropriately correct the image blur to further improve the image quality.
[0028]
In each of the above cases, for example, as described in claim 3, the rotation correction unit cuts out the image of the subject in a range of the imaging unit based on the rotation component, and uses the rotation component. You may correct | amend.
[0029]
According to the above configuration, since the rotation correction unit cuts out the image of the subject in a part of the range of the imaging unit based on the rotation component and corrects the rotation component, the rotation correction unit rotates without using an optical unit. The components can be corrected, and image blur can be corrected appropriately and inexpensively, and the image quality can be improved at low cost.
[0030]
For example, as described in claim 4, the translation correction unit includes a plane reflecting plate that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system, and based on the translation component, The translational component may be corrected by changing the position of the flat reflector.
[0031]
According to the above configuration, the translation correction unit includes the planar reflector that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system, and changes the position of the planar reflector based on the translation component. Therefore, the translational component can be corrected inexpensively and easily, the image blur can be corrected appropriately and inexpensively, and the image quality can be improved at low cost.
[0032]
Further, for example, as described in claim 5, the translation correction unit includes a parallel plate that transmits incident light from the subject and enters the photographing optical system, and the parallel correction unit is configured based on the translation component. The translation component may be corrected by changing the angle of the flat plate.
[0033]
According to the above configuration, the translation correction unit includes the parallel plate that transmits the incident light from the subject and enters the photographing optical system, and corrects the translation component by changing the angle of the parallel plate based on the translation component. Therefore, the translational component can be accurately corrected, the image blur can be corrected more appropriately, and the image quality can be further improved.
[0034]
Further, for example, as described in claim 6, the translation correction unit includes a parallel plate that transmits incident light from the subject and enters the photographing optical system, and the parallel correction unit is configured based on the translation component. The translational component may be corrected by changing the thickness of the flat plate.
[0035]
According to the above configuration, the translation correction unit includes the parallel plate that transmits the incident light from the subject and enters the photographing optical system, and corrects the translation component by changing the thickness of the parallel plate based on the translation component. Therefore, the translational component can be accurately corrected, the image blur can be corrected more appropriately, and the image quality can be further improved.
[0036]
Further, for example, as described in claim 7, the imaging device may be a variable vertical angle prism that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system as the rotation correction unit and the translation correction unit. The rotation correction unit corrects the rotation component by changing an apex angle of the variable apex angle prism based on the rotation component, and the translation correction unit corrects the variable based on the translation component. The translational component may be corrected by changing the angle of the entire apex angle prism.
[0037]
According to the above configuration, the rotation correction unit corrects the rotation component by changing the apex angle of the variable apex angle prism that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. Since the translation correction means corrects the translation component by changing the angle of the entire variable apex angle prism based on the translation component, the rotation component and the translation component are corrected by using one variable apex angle prism. The image blur can be corrected at a lower cost and more appropriately to improve the image quality at a lower cost.
[0038]
Further, for example, as described in claim 8, the imaging apparatus may be a variable vertex prism that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system as the rotation correction unit and the translation correction unit. The rotation correction unit corrects the rotation component by changing an apex angle of the variable apex angle prism based on the rotation component, and the translation correction unit corrects the variable based on the translation component. The translational component may be corrected by changing the thickness of the apex angle prism.
[0039]
According to the above configuration, the rotation correction unit corrects the rotation component by changing the apex angle of the variable apex angle prism that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. Since the translation correction means corrects the translation component by changing the thickness of the variable apex angle prism based on the translation component, the rotation component and the translation component are corrected using one variable apex angle prism. The image blur can be corrected at a lower cost and more appropriately to improve the image quality at a lower cost.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. As long as there is no description which limits, it is not restricted to these aspects.
[0041]
1 to 18 are diagrams showing a first embodiment of an imaging apparatus of the present invention, and FIG. 1 is a main part of the imaging apparatus 1 to which the first embodiment of the imaging apparatus of the present invention is applied. It is a block block diagram.
[0042]
In FIG. 1, the imaging device 1 includes a vibration detection unit 2, a rotation correction unit 3, a translation correction unit 4, and the like, as well as an imaging optical system, an imaging element, a display unit, a recording unit, a control unit, and the like (not shown). ing.
[0043]
The vibration detecting unit (vibration detecting means) 2 detects the rotational component and the translational component of the vibration of the imaging device 1 at the same time, calculates the rotational shake amount and the translational shake amount from the detected vibration of the imaging device 1, and calculates the rotational shake amount. Is output to the rotation correction unit 3, and the translational shake amount is output to the translation correction unit 4.
[0044]
The vibration detection unit 2 that detects the rotation component and the translation component of the vibration of the imaging device 1 includes, for example, two acceleration detection units 5 and 6 and a shake amount calculation unit 7 as shown in FIG. The two acceleration detectors 5 and 6 simultaneously detect the rotation and translation of the imaging device 1 from the accelerations in the two directions of the imaging device 1 and output them to the shake amount calculation unit 7. The shake amount calculation unit 7 detects angular acceleration from the difference between the outputs of the two acceleration detection units 5 and 6, and detects translational acceleration from the average of the outputs of the two acceleration detection units 5 and 6. The shake amount calculation unit 7 integrates the angular acceleration detected from the difference between the outputs of the two acceleration detection units 5 and 6 and the translational acceleration detected from the average of the outputs of the two acceleration detection units 5 and 6 to rotate The shake amount and the translational shake amount are calculated, and the rotational shake amount is output to the rotation correction unit 3 and the translational shake amount is output to the translation correction unit 4.
[0045]
The rotation correction unit (rotation correction unit) 3 operates so as to cancel out the amount of rotation shake input from the vibration detection unit 2 and corrects the rotation component of the vibration of the imaging device 1, that is, the rotation shake.
[0046]
As the rotation correction unit 3, for example, a variable apex angle prism 20 as shown in FIG. 3 can be used. The variable apex angle prism 20 is filled with a transparent optical liquid 23 between two cover glasses 21 and 22 at both ends, and the periphery is sealed with a rubber bellows 24. The variable apex angle prism 20 is realized by changing the angle. When the apex angles of the cover glasses 21 and 22 are changed, the variable apex angle prism 20 emits the light beam incident at the incident angle r0 and the light beam incident at the incident angle r1 at the same angle as shown in FIG. Therefore, the rotational shake of the image pickup apparatus 1 can be corrected.
[0047]
Therefore, when the variable apex angle prism 20 is used, the rotation correction unit 3 changes the apex angle so as to cancel the rotation shake amount according to the rotation shake amount input from the vibration detection unit 2.
[0048]
The translation correction unit (translation correction unit) 4 operates so as to cancel the translational shake amount input from the vibration detection unit 2 and corrects the translational component of the vibration of the imaging device 1, that is, translational shake.
[0049]
As the translation correction unit 4, various methods can be used. For example, as shown in FIG. 5, the translation blur can be corrected by rotating the angle using a transparent parallel plate 30. That is, as shown in FIG. 5, the light from the subject first enters the parallel plate 30 as incident light r0, passes through the photographing lens 10 of the imaging device 1, and forms an image on the imaging surface 11, Next, when light from the subject is incident as the incident light r1 due to the translational movement of the imaging device 1, the light beam of the incident light r1 is positioned at the same position as the optical axis of the photographing lens 10 through which the incident light r0 passes. By rotating the parallel plate 30 as indicated by an arrow in FIG. 5, the image movement on the imaging plane 11 can be corrected even if the imaging apparatus 1 has a translational movement.
[0050]
Moreover, the translation correction | amendment part 4 can correct | amend translational blurring by changing the thickness using the transparent parallel plate 31, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the light from the subject first enters the parallel plate 30 as incident light r0, passes through the photographing lens 10 of the imaging device 1, and forms an image on the imaging surface 11, Next, when light from the subject is incident as incident light r1 due to translational movement of the imaging device 1, the arrow in FIG. 6 is aligned with the optical axis of the incident light r0 from the first subject incident on the photographing lens 10. As shown, the image movement on the image plane 11 can be corrected by changing the thickness of the parallel plate 31 even if the imaging apparatus 1 has a translational movement.
[0051]
As a specific method for changing the thickness of the parallel plate 31, for example, a method as shown in FIG. 7 can be used. In this case, the parallel flat plate 31 is filled with a transparent optical liquid 33 between two cover glasses 32, the periphery is sealed with a rubber bellows 34, and the cover glass 32 is covered by the guide plate 35 and the guide pins 36. It is held so that it can move in parallel. A piston 37 filled with the optical liquid 33 is connected to the sealed chamber formed by the cover glass 32 and the bellows 34, and the piston 37 is driven by the drive motor 38, so that the sealed chamber defined by the cover glass 32 and the bellows 34 is driven. In addition, by injecting or discharging the optical liquid 33, the thickness between the cover glasses 32 is displaced, and the thickness of the parallel plate 31 is changed.
[0052]
Furthermore, the translation correction | amendment part 4 can correct | amend translational blurring by using the plane reflecting plate 39 and displacing the plane reflecting plate 39, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 8, the light from the subject first enters the flat reflecting plate 39 as incident light r0, passes through the photographing lens 10 of the imaging device 1, and is connected to the imaging surface 11 (not shown). Then, when light from the subject is incident as incident light r1 by translational movement of the imaging device 1, the incident light r0 from the first subject is aligned with the optical axis incident on the photographing lens 10. As indicated by an arrow in FIG. 8, by moving the plane reflecting plate 39, the image movement on the imaging plane 11 can be corrected even if the imaging apparatus 1 has a translational movement.
[0053]
Moreover, the translation correction | amendment part 4 can correct | amend translation blurring by rotating the variable apex angle prism 20 whole using the variable apex angle prism 20 shown in the said FIG. That is, when correcting the translational blur by rotating the variable length prism 20, as shown in FIG. 9, the light from the subject first enters the variable apex angle prism 20 as the incident light r0, and the imaging is performed. When passing through a photographing lens 10 (not shown) of the apparatus 1 and forming an image on an imaging surface 11 (not shown), and then when light from the subject is incident as incident light r1 by translational movement of the imaging apparatus 1, the first By rotating the entire variable apex angle prism 20 in accordance with the optical axis of the incident light r0 from the subject incident on the photographing lens 10, as shown by a broken line in FIG. The image movement on the imaging plane 11 can be corrected.
[0054]
Furthermore, the translation correction unit 4 can correct the translational shake by changing the thickness of the variable apex angle prism 20 using the variable apex angle prism 20 shown in FIG. That is, when the translational blur is corrected by changing the thickness of the variable apex angle prism 20, as shown in FIG. 10, light from the subject first enters the variable apex angle prism 20 as incident light r0. Then, the light passes through the photographing lens 10 (not shown) of the imaging device 1 and forms an image on the imaging surface 11 (not shown), and then the light from the subject is incident as incident light r1 due to the translational movement of the imaging device 1. In accordance with the optical axis of the incident light r0 from the first subject incident on the taking lens 10, the translational movement is made to the image pickup apparatus 1 by changing the thickness of the variable apex angle prism 20 as shown by a broken line in FIG. Even if there is, the image movement on the image plane 11 can be corrected.
[0055]
As a method of changing the thickness of the variable apex angle prism 20 in this case, a method similar to the method shown for the parallel plate 31 in FIG. 7 can be used. In this case, the cover glass 3 is composed of the guide plate and the guide pin. There is no need to force them to be parallel.
[0056]
When the imaging device 1 is an imaging device that captures an image using an imaging device such as a video camera, the rotation correction unit 3 uses a method of electrically cutting out an imaging range, and a translation correction unit. As 4, the above-described method may be used.
[0057]
Further, in the above description, in order to simplify the description, the description has been given for one axis, but an XY two-axis configuration may be used. In this case, a rotation correction unit 3 and a translation correction unit 4 are provided for each of a plurality of axes.
[0058]
Next, the operation of the present embodiment will be described. In the imaging apparatus 1 according to the present embodiment, the vibration detection unit 2 detects the rotational shake amount and the translational shake amount due to the vibration of the imaging device 1, corrects the detected rotational shake amount by the rotation correction unit 3, and detects the detected translation. The amount of shake is corrected by the translation correcting unit 4 having a simple configuration.
[0059]
First, an image displacement that occurs due to vibration caused by camera shake or the like of the imaging apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 11, when the imaging device 1 vibrates, there are two component vibrations, and as shown by arrows in FIG. 11, the principal point 1a of the imaging optical system of the imaging device 1 is the center. There is a rotational movement and a translational movement of the principal point 1a.
[0060]
The image displacement due to the rotational movement around the principal point 1a can be shown as shown in FIG. 12. When the focal length of the photographing optical system is f and the rotational movement is θ, the image displacement dθ at the center of the screen is It is given by equation (1).
[0061]
dθ = f × tan θ (1)
Next, the image displacement due to the translation of the principal point 1a can be shown as shown in FIG. 13. When the distance from the principal point 1a to the subject of the photographing optical system is L and the translation amount is B, the image displacement dB Is given by the following equation (2).
[0062]
dB = B × f / L (2)
In general, the image displacement generated by vibration due to camera shake or the like of the imaging apparatus 1 is a combination of the above formulas (1) and (2), and is generated by the vibration of the imaging apparatus 1 when including translational movement. The image displacement varies depending on the distance L of the subject to be photographed.
[0063]
That is, in terms of an image to be captured, as shown in FIG. 14, when there is a person (near view) close to the imaging device 1 and a background (distant view) far away, the image displacement due to rotational movement is as shown in FIG. In addition, the background and the background are the same.
[0064]
However, as shown in FIG. 16, the image displacement due to translational movement is large for a person in the foreground and a background for the distant view.
[0065]
Therefore, when the image displacement due to the translational movement as shown in FIG. 16 is carried out so as to eliminate the image displacement of the person when the subject intended by the photographer is a person, as shown in FIG. The background is small and the image is displaced.
[0066]
As described above, if the image displacement due to translation is corrected only by rotational blur correction, the image blur cannot be corrected at a place other than a certain distance.
[0067]
Therefore, in order to appropriately correct the image displacement due to translational movement, it is necessary to perform not only rotational blur correction but also translational blur correction.
[0068]
Then, in order to correct translational blur due to translational movement, when the imaging apparatus 1 translates in the direction of arrow B as shown by a broken line in FIG. As indicated by an arrow B, the image pickup apparatus 1 may be moved so as to cancel out the movement amount.
[0069]
However, in order to move the entire photographic optical system in this way, there is a problem that the drive device becomes large, and the imaging device 1 itself is increased in size and cost.
[0070]
Therefore, the imaging apparatus 1 of the present embodiment proposes the translation correction unit 4 as shown in FIGS. 3 and 5 to 10.
[0071]
In the imaging apparatus 1 according to the present embodiment, the vibration detection unit 2 simultaneously detects the rotational component and the translational component of the vibration of the imaging device 1, and calculates the rotational shake amount and the translational shake amount from the detected vibration of the imaging device 1. The rotational shake amount is calculated and output to the rotation correction unit 3 and the translational shake amount is output to the translation correction unit 4.
[0072]
The rotation correction unit 3 operates so as to cancel out the rotational shake amount input from the vibration detection unit 2 and corrects the rotational component of the vibration of the imaging device 1, that is, the rotational shake.
[0073]
Then, the translation correction unit 4 operates so as to cancel out the translational shake amount input from the vibration detection unit 2 and corrects the translational component of the vibration of the imaging device 1, that is, the translational shake.
[0074]
As described above, when the imaging apparatus 1 according to the present embodiment enters light from the subject to be imaged into the imaging surface 11 of the imaging means through the imaging optical system and captures an image of the subject, the vibration detection unit 2 Thus, the vibration of the imaging device 1 is detected and the rotation component and the translation component of the vibration are output, the rotation component of the vibration is corrected by the rotation correction unit 3, and the translation component of the vibration is corrected by the translation correction unit 4. .
[0075]
Therefore, it is possible to correct the rotational component and translational component of the vibration of the imaging apparatus 1 that occur due to camera shake or the like, and to appropriately correct the image blur to improve the image quality.
[0076]
In addition, the imaging apparatus 1 according to the present embodiment causes the rotation correction unit 3 to extract and rotate an image of a subject in a part of an imaging element such as a CCD individual imaging element that is an imaging unit based on the rotation component. The component is to be corrected.
[0077]
Therefore, the rotation component can be corrected without using optical means, and image blur can be corrected appropriately and inexpensively, and the image quality can be improved at low cost.
[0078]
Furthermore, the imaging apparatus 1 according to the present embodiment includes a plane reflection plate 39 that causes the translation correction unit 4 to reflect incident light from a subject and enter the imaging optical system, and based on the translation component, the plane reflection plate The translational component is corrected by changing the position 39.
[0079]
Therefore, the translation component can be corrected inexpensively and easily, image blur can be corrected appropriately and inexpensively, and the image quality can be improved inexpensively.
[0080]
In addition, the imaging apparatus 1 according to the present embodiment includes a parallel plate 30 that causes the translation correction unit 4 to transmit incident light from a subject and enter the imaging optical system. The angle of the parallel plate 30 is determined based on the translation component. The translation component is corrected by changing.
[0081]
Therefore, the translational component can be accurately corrected, the image blur can be corrected more appropriately, and the image quality can be further improved.
[0082]
Furthermore, the imaging apparatus 1 according to the present embodiment includes a parallel plate 31 that causes the translation correction unit 4 to transmit incident light from a subject and enter the imaging optical system, and the thickness of the parallel plate 31 is based on the translation component. The translation component is corrected by changing.
[0083]
Therefore, the translational component can be accurately corrected, the image blur can be corrected more appropriately, and the image quality can be further improved.
[0084]
Further, in the imaging apparatus 1 of the present embodiment, the rotation correction unit 3 changes the apex angle of the variable apex angle prism 20 that reflects the incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. Thus, the rotation component is corrected, and the translation correction unit 4 corrects the translation component by changing the angle of the entire variable apex angle prism 20 based on the translation component.
[0085]
Therefore, the rotation component and the translation component can be corrected by using one variable apex angle prism 20, and the image blur can be corrected at a lower cost and more appropriately, and the image quality can be further improved at a lower cost. .
[0086]
Furthermore, in the imaging apparatus 1 according to the present embodiment, the rotation correction unit 3 changes the apex angle of the variable apex angle prism 20 that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. The translational correction unit 4 corrects the translational component by changing the thickness of the variable apex angle prism 20 based on the translational component.
[0087]
Therefore, the rotation component and the translation component can be corrected by using one variable apex angle prism 20, and the image blur can be corrected at a lower cost and more appropriately, and the image quality can be further improved at a lower cost. .
[0088]
19 to 22 are diagrams showing a second embodiment of the imaging apparatus according to the present invention. In this embodiment, the displacement of the imaging apparatus is detected by image displacement detection.
[0089]
The present embodiment is applied to the same imaging device 40 as the imaging device 1 of the first embodiment, and the description of the present embodiment is the same as the first embodiment. The same reference numerals are given to the components, and detailed description thereof will be omitted.
[0090]
FIG. 19 is a block diagram of a main part of an image pickup apparatus 40 to which the second embodiment of the image pickup apparatus of the present invention is applied. The image pickup apparatus 40 includes the image displacement detection unit 41 and the first embodiment. A similar rotation correction unit 3 and translation correction unit 4 are provided.
[0091]
The image displacement detection unit 41 detects the image displacement of the captured image, thereby simultaneously detecting the rotational component and the translational component of the vibration of the imaging device 1, and the rotational shake amount and the translational shake amount from the detected vibration of the imaging device 1. The rotational shake amount is calculated and output to the rotation correction unit 3 and the translational shake amount is output to the translation correction unit 4.
[0092]
Specifically, for example, as shown in FIG. 20, the image displacement detection unit 41 includes an image comparison unit 51, a shake amount calculation unit 52, a distance measurement unit 53, and the like. A plurality of pieces of image information obtained by repeatedly imaging the input light from the subject input to the image sensor 55 through the imaging optical system 54 of the apparatus 40 with the image sensor 55 is input.
[0093]
The image comparison unit 51 calculates an image displacement amount based on a plurality of pieces of image information repeatedly captured by the image sensor 55 and outputs the image displacement amount to the blur amount calculation unit 52.
[0094]
The distance measuring unit 53 measures the distance between the imaging device 40 and the subject and outputs the distance information to the shake amount calculating unit 52.
[0095]
The shake amount calculation unit 52 calculates the rotation shake amount and the translational shake amount based on the image displacement amount from the image comparison unit 51 and the distance information from the distance measurement unit 53, and the rotation shake amount is sent to the rotation correction unit 3. The translational shake amount is output to the translation correction unit 4.
[0096]
Specifically, if the rotational movement generated by vibration due to camera shake or the like of the imaging device 40 is θ and the translational movement is B, the rotational blur amount dθ at the center of the angle of view is dθ = f × tan θ, and the translational blur amount dB is If the distance between the imaging device 40 and the subject is L and the focal length is f, then dB = B × f / L, and the total blur amount d at the center of the angle of view is d = f × B / L + f × tan θ, and the distance L1 Assuming that the near-field image displacement is d1 and the background image displacement amount at the distance L2 is d2, the relationship between 1 / L and d is as shown in FIG. 21 where the intercept is dθ (= f × tan θ) and the inclination. Is a linear relationship of f × B.
[0097]
Therefore, when the image displacement amount of the subject at two distances is known, the translation amount B and the rotation angle θ are given by the following equations.
[0098]
B = (d1-d2) / (f × (X1-X2))
θ = arctan ((d2 × X1−d1 × X2) / (f × (X1−X2)))
Here, it is assumed that X1 = 1 / L1 and X2 = 1 / L2.
[0099]
However, the above method cannot be used when there is no subject at two distances within the angle of view. In this case, there is only a subject of the same distance on the entire screen, and in such a case, it is not necessary to separately correct for translation and rotation, so rotation correction is performed so as to correct one image blur amount. The correction may be performed using either one of the unit 3 and the translation correction unit 4.
[0100]
In the above description, the case where the total blur amount is obtained assuming that the subject image is at the center of the angle of view has been described. However, the subject is not always present at the center of the angle of view.
[0101]
Then, next, the total amount of blurring when the subject is at an arbitrary position of the angle of view will be described.
[0102]
Since the translational blur dB does not depend on the position of the angle of view, dB = B × f / L.
[0103]
As shown in FIG. 22, the rotational blur dθ of the image at the position θ0 away from the center of the view angle is dθ = f × (tan (θ + θ0) −tan θ0).
[0104]
Therefore, the total shake amount d is d = f × B / L + f × (tan (θ + θ0) −tan θ0).
[0105]
Now, assuming that the near-field image displacement d1 of the subject angle θ1 and the distance L1 and the background image displacement amount d2 of the subject angle θ2 and the distance L2 are detected, the focal length f of the photographing optical system 54 and the subject angle θ1, Since θ2 is known, the rotational movement θ and the translational movement B can be obtained by solving the simultaneous equations represented by the following equations.
[0106]
d1 = f × B / L1 + f × (tan θ / cos (θ + θ1))
d2 = f × B / L2 + f × (tan θ / cos (θ + θ2))
In general, since the shake amount θ takes a small value, the above simultaneous equations can be simplified as shown below by approximating the following equation.
[0107]
cos (θ + θ1) ≈cos θ1
cos (θ + θ2) ≈cos θ2
d1 = f × B / L1 + f × (tan θ / cos θ1)
d2 = f × B / L2 + f × (tan θ / cos θ2)
Here, when this simultaneous equation is solved with X1 = 1 / L1 and X2 = 1 / L2, the rotational movement θ and the translational movement B are given by the following equations.
[0108]
B = (d1 × cos θ1−d2 × cos θ2) / (f × cos θ1 / L1−f × cos θ2 / L2)
θ = arctan (cos θ1 × cos θ2 × (d2 × X1−d1 × X2) / (f × (cos θ1X1−cos θ2 × X2)))
Therefore, the blur amount calculation unit 52 detects the image displacement of the subject at different subject distances within the angle of view based on the above formula, calculates the rotation amount θ and the translation amount B, and calculates the calculated rotation amount (rotation). The shake amount θ and the translation amount (translation shake amount) B are output to the rotation correction unit 3 and the translation correction unit 4, respectively, and the rotation correction unit 3 and the translation correction unit 4 correct camera shake and the like.
[0109]
As described above, in the imaging apparatus 40 of the present embodiment, when the light from the subject to be photographed is incident on the imaging means through the photographing optical system and the subject is imaged, the image displacement detection unit 41 uses the imaging means. The image displacement of the captured image of the subject due to the vibration of the imaging device 40 is detected, the rotation component and translation component of the image displacement are calculated, the rotation component is corrected by the rotation correction unit 3, and the translation component is corrected by the translation correction unit 4. It is corrected.
[0110]
Therefore, it is possible to more accurately correct the rotational component and translational component of the vibration of the imaging device 40 that occur due to camera shake or the like, and more appropriately correct the image blur to further improve the image quality.
[0111]
FIG. 23 to FIG. 26 are diagrams showing a third embodiment of the imaging apparatus of the present invention, and this embodiment is applied to a video camera.
[0112]
FIG. 23 is a main part configuration diagram of a video camera 60 to which the third embodiment of the imaging apparatus of the present invention is applied. The video camera 60 includes a translation correction unit 61, a photographing optical system 62, and a CCD individual imaging device 63. , CDS / A / D circuit section 64, image processing circuit 65, TG 66, drive circuit 67, focus motor 68, X-axis acceleration sensor pair 69, Y-axis acceleration sensor pair 70, Z-axis acceleration sensor pair 71, CPU (Central Processing) Unit) 72, a display unit 73, a recording unit 74, and the like.
[0113]
As shown in FIG. 24, the translation correction unit (translation correction means) 61 includes a translation correction plate 81 that can be displaced in two axes, and a drive mechanism 82 that displaces the translation correction plate 81 in two axes. The translation mechanism is corrected by operating the drive mechanism 82 to displace the translation correction plate 81 in two axes.
[0114]
As shown in FIG. 25, the X-axis acceleration sensor pair 69, the Y-axis acceleration sensor pair 70, and the Z-axis acceleration sensor pair 71 include two acceleration sensors 69a and 69b on three axes of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively. , 70a, 70b, 71a, 71b are arranged in pairs, and each X-axis acceleration sensor pair 69, Y-axis acceleration sensor pair 70, and Z-axis acceleration sensor pair 71 are connected to each other as shown in FIG. The rotation component and translation component due to camera shake or the like are detected and output to the CPU 72. The X-axis acceleration sensor pair 69, the Y-axis acceleration sensor pair 70, and the Z-axis acceleration sensor pair 71 function as vibration detection means as a whole.
[0115]
In the video camera 60, light from the subject passes through the translation correction plate 81 of the translation correction unit 61, passes through the photographing optical system 62 such as a photographing lens, and is imaged on the CCD solid-state image sensor 63. The CCD individual image pickup device 63 is driven by a pulse of a TG (timing generator) 66 and outputs an image signal of a formed image to the CDS / A / D circuit unit 64. The CDS / A / D circuit unit 64 The reset noise of the image signal input from the individual image sensor 63 is reduced by its CDS (correlation sampling circuit), digitally converted by an A / D (analog / digital converter) and converted into image information, and an image processing circuit Output to 65. The image processing circuit 65 performs image processing such as color interpolation, aperture processing, and gamma processing on the image information input from the CDS / A / D circuit unit 64, records the image information on the recording unit 74, and displays an LCD as a monitor image. And so on.
[0116]
The video camera 60 includes an X-axis acceleration sensor pair 69, a Y-axis acceleration sensor pair 70, and a Z-axis acceleration sensor pair in which two acceleration sensors 69a, 69b, 70a, 70b, 71a, 71b are arranged as a pair. 71 detects the fluctuation of the rotational component and translational component in the three-axis directions and inputs them to the CPU 72.
[0117]
However, the rotation component of the Y axis and the translation component of the X axis are not used. That is, since the translational component of the X axis is a blurring of the video camera 60 in the front-rear direction, correcting the translational component in the X-axis direction corresponds to refocusing and does not contribute much to image degradation. It is. Further, although the correction of the rotation component of the Y axis can be performed by rotating the image sensor itself, it is not used because it deviates from the gist of the present invention.
[0118]
In other words, in the present embodiment, correction is performed for translations and rotational shakes in the vertical and horizontal directions of the screen.
[0119]
Therefore, the CPU 72 calculates the up / down / left / right translational shake amount and the rotational shake amount from the accelerations input from the respective acceleration sensor pairs 69, 70, 71, and drives so as to cancel the calculated up / down / left / right translational amounts. The drive mechanism 82 is driven via the circuit 67 to displace the translation correction plate 81 in two axes. Due to the displacement of the translation correction plate 81, the photographing optical system 62 forms an image free from blurring due to translation on the CCD solid-state imaging device 63.
[0120]
The video camera 60 reduces the reset noise of the image formed by imaging on the CCD solid-state image sensor 63 by the CDS / A / D circuit unit 64, converts it into digital information, and converts it into image information. The image information is subjected to image processing such as color interpolation, aperture processing, and gamma processing.
[0121]
The CPU 72 does not rotate the image based on the vertical and horizontal rotation amounts calculated from the accelerations input from the acceleration sensor pairs 69, 70, 71 with respect to the image processed by the image processing circuit 65. In this way, the image is cut out, and the cut-out image without rotational blur is recorded by the recording unit 74 and displayed on the display unit 73.
[0122]
In the video camera 60 of the present embodiment, only translational shake is optically corrected and rotational shake is electrically corrected. However, rotational shake is also optically corrected using a variable apex angle prism or the like. It may be corrected. Further, in the video camera 60 of the present embodiment, the camera shake optical system 62 and the CCD solid-state image sensor 63 may be relatively displaced to optically correct the rotational shake. Therefore, the CPU 72, the photographing optical system 62, and the CCD individual image pickup device 63 function as a rotation correction unit as a whole.
[0123]
Furthermore, in the video camera 60 of the present embodiment, the vibration is detected using the acceleration sensor pair 69, 70, 71, but as described above, the amount of displacement of the image is calculated using the image information and translated. The amount and the rotation amount may be calculated. This calculation method can be realized by using a motion detection method used for the video camera 60.
[0124]
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the video camera 60 has been described. However, the imaging apparatus is not limited to the video camera 60, and for example, the present invention is similarly applied to a digital still camera, a silver salt camera, and the like. be able to.
[0125]
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
[0126]
【The invention's effect】
According to the imaging apparatus of the first aspect of the invention, when the light from the subject to be photographed enters the imaging means through the photographing optical system and picks up an image of the subject, the vibration detecting means causes the vibration of the imaging apparatus to be picked up. Detect and output the rotation component and translation component of the vibration, Before the light from the subject enters the imaging optical system, the translation correction means corrects the translational component of the vibration output from the vibration detection means, and the rotation correction means vibrates the image formed by entering from the imaging optical system. Because it corrects the rotational component of vibration output from the detection means The rotation component and the translation component of the vibration of the imaging device caused by camera shake or the like can be corrected, and the image blur can be corrected appropriately to improve the image quality.
[0127]
According to the imaging apparatus of the second aspect of the present invention, when the light from the subject to be photographed is incident on the imaging means through the photographing optical system and the subject image is picked up, the image is detected by the image displacement means by the image displacement detection means. Detecting the image displacement caused by the vibration of the imaging device of the image of the subject, calculating the rotation component and the translation component of the image displacement, Before the light from the subject enters the photographing optical system, the translational correction means corrects the translational component calculated by the image displacement detecting means, and the image is incident on the photographing optical system and imaged by the rotation correcting means. Since the rotation component calculated by the detection means is corrected, It is possible to more accurately correct the rotational component and the translational component of the vibration of the image pickup apparatus that are generated due to camera shake and the like, and it is possible to more appropriately correct the image blur to further improve the image quality.
[0128]
According to the image pickup apparatus of the third aspect of the invention, the rotation correction unit cuts out an image of a subject in a part of the image pickup unit based on the rotation component and corrects the rotation component. The rotational component can be corrected without using a special means, and image blur can be corrected appropriately and inexpensively, and the image quality can be improved inexpensively.
[0129]
According to the imaging device of the fourth aspect of the present invention, the translation correction means includes a planar reflector that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system, and based on the translation component, Since the translational component is corrected by changing the position, the translational component can be corrected inexpensively and easily, and image blur can be corrected appropriately and inexpensively, and the image quality can be improved at low cost.
[0130]
According to the imaging device of the fifth aspect of the invention, the translation correcting means includes the parallel plate that transmits the incident light from the subject and enters the photographing optical system, and changes the angle of the parallel plate based on the translation component. Thus, the translational component is corrected, so that the translational component can be accurately corrected, the image blur can be corrected more appropriately, and the image quality can be further improved.
[0131]
According to the imaging apparatus of the sixth aspect of the invention, the translation correction means includes the parallel plate that transmits the incident light from the subject and enters the photographing optical system, and changes the thickness of the parallel plate based on the translation component. Thus, the translational component is corrected, so that the translational component can be accurately corrected, the image blur can be corrected more appropriately, and the image quality can be further improved.
[0132]
According to the image pickup apparatus of the seventh aspect of the invention, the rotation correction unit changes the apex angle of the variable apex angle prism that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system based on the rotation component. The rotation component is corrected, and the translation correction means corrects the translation component by changing the angle of the entire variable apex angle prism based on the translation component, so that one variable apex angle prism is used. The rotation component and the translation component can be corrected, and the image blur can be corrected at a lower cost and more appropriately, and the image quality can be further improved at a lower cost.
[0133]
According to the imaging device of the eighth aspect of the invention, the rotation correction unit changes the vertex angle of the variable vertex prism that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system based on the rotation component. The rotation component is corrected, and the translation correction means corrects the translation component by changing the thickness of the variable apex angle prism based on the translation component, so that the rotation is performed using one variable apex angle prism. The component and the translational component can be corrected, and the image blur can be corrected at a lower cost and more appropriately to further improve the image quality at a lower cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an imaging apparatus to which a first embodiment of an imaging apparatus of the present invention is applied.
2 is a detailed block configuration diagram of a vibration detection unit in FIG. 1;
3 is a schematic configuration diagram of a variable apex angle prism as an example of a rotation correction unit and a translation correction unit in FIG. 1;
4 is an explanatory diagram of a state in which rotational blur is corrected by changing the apex angle of the variable apex angle prism of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a state in which translational shake is corrected by changing the angle of a parallel plate as an example of the translation correction unit of FIG. 1;
6 is an explanatory diagram of a state in which translational shake is corrected by changing the thickness of a parallel plate as an example of the translation correction unit in FIG. 1;
7 is a specific configuration diagram for changing the thickness of the parallel flat plate in FIG. 6;
FIG. 8 is an explanatory diagram of a state in which translational blur is corrected by changing the angle of a planar reflecting plate as an example of the translation correction unit of FIG. 1;
9 is an explanatory diagram of a state in which translational blurring is corrected by changing the angle of the entire variable apex angle prism as an example of the translational correction unit in FIG. 1;
10 is an explanatory diagram of a state in which translational shake is corrected by changing the thickness of a variable apex angle prism as an example of the translation correction unit of FIG. 1;
FIG. 11 is a diagram illustrating image displacement caused by vibration due to camera shake or the like of the imaging apparatus.
12 is an explanatory diagram of image displacement due to rotational movement generated by vibration of the imaging apparatus of FIG. 11;
13 is an explanatory diagram of image displacement due to translational movement generated by vibration of the imaging apparatus of FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an image including a near view and a distant view taken by an imaging apparatus.
15 is a diagram showing an example of an image when image displacement due to rotational movement occurs in the image of FIG.
16 is a diagram showing an example of an image when image displacement due to translation occurs in the image of FIG.
17 is a diagram showing an example of an image when a distant view is reduced by performing rotational blur correction so as to eliminate the distant image displacement of the image in which the image displacement has occurred due to the translational movement of FIG. 16;
FIG. 18 is an explanatory diagram of an example of conventional translational blur correction.
FIG. 19 is a block diagram of a main part of an imaging apparatus to which a second embodiment of the imaging apparatus of the present invention is applied.
20 is a detailed block configuration diagram of an image displacement detection unit in FIG. 19;
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the reciprocal of the distance (L) between the imaging device and the subject and the total blur amount (d).
FIG. 22 is a diagram showing rotational blur dθ of an image at a position of θ0 away from the center of the angle of view.
FIG. 23 is a schematic configuration diagram of a video camera to which a third embodiment of the imaging apparatus of the present invention is applied.
24 is a schematic configuration diagram of a translation correction unit in FIG. 23. FIG.
25 is a diagram showing an arrangement relationship between the X-axis acceleration sensor pair, the Y-axis acceleration sensor pair, and the Z-axis acceleration sensor pair in FIG.
26 is an explanatory diagram of detection of a rotation component and a translation component due to a camera shake by the X-axis acceleration sensor pair, the Y-axis acceleration sensor pair, and the Z-axis acceleration sensor pair of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Imaging device
1a principal point
2 Vibration detector
3 Rotation correction unit
4 Translation correction part
5, 6 Acceleration detector
7 Shake amount calculation part
10 Shooting lens
11 Imaging surface
20 Variable vertical prism
21, 22 Cover glass
23 Optical liquid
24 bellows
30, 31 parallel plate
32 Cover glass
33 Optical liquid
34 Bellows
35 Guide plate
36 guide pins
37 piston
38 Drive motor
39 Flat reflector
40 Imaging device
41 Image displacement detector
51 Image comparison unit
52 Shake amount calculation unit
53 Ranging section
54. Imaging optical system
55 Image sensor
60 video camera
61 Translation correction part
62. Imaging optical system
63 CCD individual imaging device
64 CDS / A / D circuit
65 Image processing circuit
66 TG
67 Drive circuit
68 focus motor
69 X-axis acceleration sensor pair
70 Y-axis acceleration sensor pair
71 Z-axis acceleration sensor pair
72 CPU
73 Display
74 Recording unit
81 Translation correction plate
82 Drive mechanism

Claims

撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、前記被写体の画像を撮像する撮像装置において、当該撮像装置の振動を検出して当該振動の回転成分と並進成分を出力する振動検出手段と、
前記撮影光学系より被写体側に位置し、前記振動検出手段が出力する前記振動の並進成分を補正した光を前記撮影光学系に出射する並進補正手段と、
前記撮影光学系から入射して結像した画像に対して前記振動検出手段の出力する前記振動の回転成分を補正する回転補正手段と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。In an imaging device that picks up light from a subject to be photographed through an imaging optical system and captures an image of the subject, the vibration of the imaging device is detected and the rotation component and the translation component of the vibration are output. Vibration detection means;
A translation correction unit that is positioned closer to the subject than the photographing optical system and emits light that has been corrected for the translational component of the vibration output by the vibration detection unit, to the photographing optical system;
A rotation correction unit that corrects a rotation component of the vibration output from the vibration detection unit with respect to an image formed by being incident from the photographing optical system;
An imaging apparatus comprising:

撮影対象の被写体からの光を撮影光学系を通して撮像手段に入射して、前記被写体の画像を撮像する撮像装置において、前記撮像手段で撮影した前記被写体の画像の前記撮像装置の振動による像変位を検出して当該像変位の回転成分と並進成分を算出する像変位検出手段と、
前記撮影光学系より被写体側に位置し、前記像変位検出手段の算出する前記並進成分を補正した光を前記撮影光学系に出射する並進補正手段と、
前記撮影光学系から入射して結像した画像に対して前記像変位検出手段の算出する前記回転成分を補正する回転補正手段と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。In an imaging device that picks up light from a subject to be photographed through an imaging optical system and captures an image of the subject, image displacement of the subject image captured by the imaging unit due to vibration of the imaging device is detected. An image displacement detection means for detecting and calculating a rotation component and a translation component of the image displacement;
A translation correction unit that is positioned closer to the subject than the photographing optical system and emits light, which is corrected by the translation component calculated by the image displacement detection unit, to the photographing optical system;
Rotation correction means for correcting the rotation component calculated by the image displacement detection means with respect to an image formed by being incident from the photographing optical system;
An imaging apparatus comprising:

前記回転補正手段は、前記回転成分に基づいて、前記撮像手段の一部の範囲の前記被写体の画像を切り出して、前記回転成分を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の撮像装置。It said rotation correction means, based on the rotation component, by cutting out the image of the subject portion of the range of the imaging unit, according to claim 1 or claim 2, wherein the correcting the rotational component Imaging device.

前記並進補正手段は、前記被写体からの入射光を反射して前記撮影光学系に入射させる平面反射板を備え、前記並進成分に基づいて、前記平面反射板の位置を変化させて前記並進成分を補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。 The translation correction unit includes a planar reflector that reflects incident light from the subject and enters the imaging optical system, and changes the position of the planar reflector based on the translation component to change the translation component. The imaging apparatus according to claim 1, wherein correction is performed.

前記並進補正手段は、前記被写体からの入射光を透過させて前記撮影光学系に入射させる平行平板を備え、前記並進成分に基づいて、前記平行平板の角度を変化させて前記並進成分を補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。 The translation correction unit includes a parallel plate that transmits incident light from the subject and enters the photographing optical system, and corrects the translation component by changing an angle of the parallel plate based on the translation component. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging apparatus is characterized.

前記並進補正手段は、前記被写体からの入射光を透過させて前記撮影光学系に入射させる平行平板を備え、前記並進成分に基づいて、前記平行平板の厚みを変化させて前記並進成分を補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。 The translation correction unit includes a parallel plate that transmits incident light from the subject and enters the imaging optical system, and corrects the translation component by changing the thickness of the parallel plate based on the translation component. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging apparatus is characterized.

前記撮像装置は、前記回転補正手段及び前記並進補正手段として、前記被写体からの入射光を反射して前記撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムを備え、前記回転補正手段は、前記回転成分に基づいて、前記可変頂角プリズムの頂角を変化させて前記回転成分を補正し、前記並進補正手段は、前記並進成分に基づいて、前記可変頂角プリズム全体の角度を変化させて前記並進成分を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の撮像装置。 The imaging apparatus includes, as the rotation correction unit and the translation correction unit, a variable vertical angle prism that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system, and the rotation correction unit includes the rotation component as the rotation component. Based on this, the rotational component is corrected by changing the vertical angle of the variable vertical angle prism, and the translation correction means changes the angle of the entire variable vertical angle prism based on the translation component to thereby change the translation component. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging device is corrected.

前記撮像装置は、前記回転補正手段及び前記並進補正手段として、前記被写体からの入射光を反射して前記撮影光学系に入射させる可変頂角プリズムを備え、前記回転補正手段は、前記回転成分に基づいて、前記可変頂角プリズムの頂角を変化させて前記回転成分を補正し、前記並進補正手段は、前記並進成分に基づいて、前記可変頂角プリズムの厚みを変化させて前記並進成分を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の撮像装置。 The imaging apparatus includes, as the rotation correction unit and the translation correction unit, a variable vertical angle prism that reflects incident light from the subject and enters the photographing optical system, and the rotation correction unit includes the rotation component as the rotation component. Based on this, the rotational angle is corrected by changing the vertical angle of the variable vertical angle prism, and the translation correction means changes the thickness of the variable vertical angle prism based on the translation component to change the translation component. The imaging apparatus according to claim 1, wherein correction is performed.