JP4072348B2

JP4072348B2 - 振れ補正装置、撮像装置、振れ補正方法、振れ補正装置の制御プログラム、及び記憶媒体

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Publication number: JP4072348B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振れ補正装置、撮像装置、振れ補正方法、振れ補正装置の制御プログラム、及び記憶媒体に関し、特に、カメラ、ビデオカメラ等における振れ補正に適用する場合に好適な振れ補正装置、撮像装置、振れ補正方法、振れ補正装置の制御プログラム、及び記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラ等の機器に搭載されている振れ補正機能に関わる方式としては、例えば、角速度センサ、角加速度センサ等を用いた振れ検出手段により機器の振れ成分を直接検出し、放送方式で必要とする標準の撮像素子に比べ画素数の多い撮像素子を用いて、該撮像素子の全撮像エリアから放送方式標準サイズのエリアを切り出す電子式の振れ補正方式がある。
【０００３】
図１３は電子式の振れ補正方式における撮像素子の撮像エリアのイメージを示す図である。図１３において、６０１は撮像素子の全撮像エリアを表わし、６０２、６０３、６０４は放送方式標準サイズのエリアを表わす。振れ補正をしない場合は、エリア６０２〜６０４のうち、全撮像エリア６０１の中央に位置するエリア６０３を切り出し、映像を出力する。他方、振れ補正を行う場合は、振れ検出手段からの信号に応じて振れが除去されるように、切り出すエリアを例えばエリア６０２やエリア６０４などへずらし、映像を出力する。切り出し位置としては、全撮像エリア６０１内であれば任意の位置から切り出すことができ、手振れのない画像を提供することが可能となる。
【０００４】
また、振れ補正方式の別の例としては、上述の振れ検出手段によりビデオカメラ等の機器の振れ成分を検出し、レンズの光軸に対して垂直に移動可能なレンズを用いて光軸を偏心することにより、振れを補正する光学式の振れ補正方式がある。
【０００５】
図１４は光学式の振れ補正方式におけるレンズ群の構成を示す図である。図１４において、８０１はレンズ鏡筒に固定されている第１のレンズ群（固定レンズ）、８０２は光軸方向に移動可能で変倍を行うための第２のレンズ群（ズームレンズ）、８０３は光軸と垂直な方向に移動可能で光軸を偏心させるための第３のレンズ群（シフトレンズ）、８０４は光軸方向に移動し焦点調節と変倍による焦点面の移動を補正する第４のレンズ群（フォーカスコンペレンズ）、８０５は固体撮像素子（ＣＣＤ）である。上記振れ検出手段の出力に応じて、シフトレンズ８０３を上下或いは左右方向に駆動して振れ補正を行う。
【０００６】
ここで、振れ補正の制御方法に関して説明する。上述の切り出しによる電子式の振れ補正制御、或いは上述のシフトレンズによる光学式の振れ補正制御は、主に、通常の手振れ補正制御とパンニング制御によりなされる。そこで、まず、通常の手振れ補正制御について説明する。
【０００７】
図１は角速度センサにより振れを検出し撮像素子から必要な画素を切り出すことにより振れ補正を行うビデオカメラ等の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０１はレンズユニット、１０２は固体撮像素子（ＣＣＤ）であり、レンズユニット１０１によりＣＣＤ１０２に被写体像が結像され、ＣＣＤ１０２において光電変換が行われる。ここでのＣＣＤ１０２は、放送方式（例えばＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式）で必要とする標準のＣＣＤに比べ画素数の多いＣＣＤを用いている。１０４はＣＣＤ駆動回路であり、ＣＣＤ１０２を駆動する。ＣＣＤ駆動回路１０４は、後述のカメラシステム制御マイクロコンピュータ（以下マイコン）１１９からの制御命令に従い、どのラインから最終的に出力するエリアを切り出すかを上記図１３のＶ方向に関して選択することができるよう工夫されている。
【０００８】
上記図１３における６０１が全イメージサイズ、６０２、６０３、６０４は放送方式に準ずる標準イメージサイズの例となる。例えば最上ラインからΔｙａライン下のｙａ＋１ラインから有効とする場合、Δｙａラインを高速に読み出し、垂直同期信号に対し標準サイズのＣＣＤを用いた場合と同じタイミングでｙａ＋１ラインから読み出す。そして、残りのΔｙｂラインを再び高速に読み出すことにより、実際にＶ方向に関して、標準イメージサイズのラインを切り出すことができる。
【０００９】
図１に戻り、１０３はアナログ信号処理部であり、ＣＣＤ１０２で得られた信号に所定の処理を施しアナログ撮像信号を生成するものであり、例えばＣＤＳ（co-related double sampling 相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路等から構成されている。１０６はラインメモリであり、メモリ制御回路１０７により、デジタル撮像信号を少なくとも１ライン分記憶することができる。更に、ラインメモリ１０６の所定の位置（アドレス）から画素を読み出すことが可能である。１０５はＡ／Ｄ変換器を内蔵しているデジタル信号処理を行うカメラ信号処理部であり、最終的な出力映像信号を生成する。尚、ラインメモリ１０６に記憶されるデジタル撮像信号は、標準イメージサイズに比べ画素数が多いままである。メモリ制御回路１０７は、後述のマイコン１１９からの制御命令に従い、ラインメモリ１０６から読み出す先頭の画素を選択することができ、標準イメージサイズ分だけ読み出すよう工夫されている。
【００１０】
１１９はカメラシステム制御マイコンであり、ＣＣＤ駆動回路１０４の制御、露出制御、ホワイトバランス制御、変倍レンズ制御、オートフォーカス制御、防振制御等、カメラシステム全体の制御を行う。ただし、ここでは、図面の簡略化のため、振れ補正に関連する部分のみ図示している。また、振れの検出は、ピッチ（垂直）方向、ヨー（水平）方向の２軸に関して検出しているが、２軸ともに同様の制御を行っているため、ここでは、片軸のみに関して図示している。１１１は角速度センサであり、カメラの振れを検出する。１１２は高域通過フィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）であり、角速度センサ１１１出力のＤＣ成分のカットを行う。１１３はアンプであり、検出した角速度信号を増幅している。
【００１１】
１１４はマイコン１１９に内蔵されているＡ／Ｄコンバータであり、２方向の角速度信号はこの内蔵Ａ／Ｄコンバータ１１４によりデジタル信号に変換され角速度データとなる。そして、この角速度データに対し、ＨＰＦ１１５、位相補償フィルタ１１６により所定の信号処理を施し、更にカットオフ周波数が変更可能となっている可変ＨＰＦ１１７を通した後、積分器１１８により縦方向・横方向の振れ補正信号を生成する。１２０は補正系制御部であり、生成された振れ補正信号に関して、縦方向の振れ補正信号をＣＣＤ駆動回路１０４に伝達し、横方向の振れ補正信号をメモリ制御回路１０７に伝達する。先に述べたように、ＣＣＤ駆動回路１０４、メモリ制御回路１０７は、それぞれ振れ補正信号に応じてＣＣＤ１０２の全イメージサイズにおける切り出す位置を可変する。
【００１２】
この一連の動作により、上述の通り、ＣＣＤ１０２の全イメージサイズ６０１から、例えば６０２、６０４のように標準イメージサイズを中央からずらして切り出すことができ、この結果、手振れ等による振れを補正することが可能となる。
【００１３】
さて、上記にて説明した、切り出しによる電子式の振れ補正、或いはシフトレンズによる光学式の振れ補正を行う際、ズームレンズの後に補正部が構成されるが、この構成の場合、ズームレンズの移動により焦点距離が変化した時、同じ振れによる補正量を、焦点距離の変化に応じて補正を行う必要が生じる。その理由は、例えば、１０倍ズームレンズのテレ端（焦点距離が長いほうの端部）にて振れ補正量が０．３ｄｅｇの補正を行う場合と同じ移動量をワイド端（焦点距離が短いほうの端部）で動かすと、ワイド端での振れ補正量は３．０ｄｅｇ相当となってしまうためである。以下では、切り出しによる電子式の振れ補正を行う場合の焦点距離に関する補正方法について説明する。
【００１４】
図１に戻り、１２１はカメラシステム制御マイコン１１９内のレンズ系制御部であり、レンズユニット１０１内のズームレンズ・フォーカスレンズの駆動制御、オートフォーカス制御等を行う。レンズ系制御部１２１は、モータドライバ１０８を介してズームモータ１０９を制御し、ズームレンズを動かすことにより変倍動作を行う。従来例においては、ズームモータとしてステッピングモータを利用しており、モータ駆動時の駆動パルスによりズームレンズの位置検出を行っている。ズームモータとしてＤＣモータやリニアモータを使用する場合は、別途エンコーダを設けることにより、レンズ位置の検出を行うことができる。そして、検出されたズームレンズの位置情報から、現在のレンズの焦点距離がわかる。
【００１５】
補正系制御部１２０は、レンズ系制御部１２１において検出された焦点距離情報を基に、積分器１１８の出力に対し焦点距離に応じた補正を行い、最終的な補正量を算出する。そして、この最終的な補正量を、上述のようにＣＣＤ駆動回路１０４、メモリ制御回路１０７に伝達して振れ補正を行う。以上により、焦点距離によらず、安定した手振れ補正を行うことができる。
【００１６】
次に、パンニング制御に関して説明する。撮影者が撮像装置においてパンニングやチルティングを行った場合は、撮影者が意図した通りに画が動くことが望ましい。しかし、パンニング時に通常の振れ補正を行っていると、パンニング開始時は、振れ補正されるために画が動かず、補正範囲を超えたときに画が突然動き出し、画の動きに不連続感を与える。且つ、パンニング終了時には、補正端に張り付いたままとなり（張り付き：切り出しによる電子式の振れ補正では切り出しエリアがＣＣＤの全撮像エリアの端部に張り付いた状態、シフトレンズによる光学式の振れ補正では鏡筒内でシフトレンズをそれ以上移動できない状態）、振れ補正が行えないという状態になってしまう。
【００１７】
この現象を回避するために行われるのがパンニング制御である。これは、上述の積分器１１８の出力が予め決められた補正範囲を超えたら、例えば、上述のカットオフ可変ＨＰＦ１１７のカットオフを、低域信号を除去するように変更し、補正量を制限する等の動作により実現される。このパンニング制御により、パンニング中は振れ補正信号が中心位置に近い信号となり、上述の不具合が解消される。
【００１８】
図１５は上記パンニング制御における積分器出力とＨＰＦカットオフ周波数の関係を示す図である。図１５において、３０１が積分器出力の変化に応じてＨＰＦカットオフ周波数をどのように変更しているかを示している。積分器出力が設定値ＮＡを超えた場合、設定値ＮＡを超えた積分器出力の大きさに対し、図示のようにＨＰＦカットオフ周波数を変更していく。更に、積分器出力が設定値ＮＢを超えたら、ＨＰＦカットオフ周波数の変更の傾きを大きくして、より制限をかけるようにしている。尚、図１５において、ＨＰＦカットオフ周波数を示している縦軸は対数表示となっている。このように、積分器出力の大きさに応じてＨＰＦカットオフ周波数を変更することにより、パンニング時は補正量に制限がかかることになる。
【００１９】
さて、図１５において、３０３はレンズのテレ端でのＨＰＦカットオフ周波数の変化を示し、また、３０２はテレ端近傍でのＨＰＦカットオフ周波数の変化を示している。テレ端近傍においては、一般的にパンニングのスピードが落ちる。そのため、３０２、３０３のように、ＨＰＦカットオフ周波数の変更ポイントを積分器出力が小さいほうに動かすことでパンニング制御に入りやすくし、パンニング中の不具合を抑えるようにしている。
【００２０】
図１６は従来例に係るパンニング制御に関する補正系制御部１２０での処理を示すフローチャートである。以下、図１６を参照しパンニング制御の処理について説明する。図１６において、ステップＳ１００１では、ズームレンズ位置が所定値以上か否かを調べている。上記図１におけるズームレンズの移動は、ステッピングモータ（ズームモータ）１０９で行われており、ズームレンズ位置は、ワイド端を０とした時の、ステッピングモータ１０９の駆動パルス数として表される。つまり、ステップＳ１００１での比較は、ズームレンズ位置がテレ端近傍かどうかを判定していることになる。
【００２１】
ズームレンズ位置と焦点距離の関係は図１７のようになっているので、この関係を、例えばテーブルデータとして持っていれば、ズームレンズ位置を検出することにより、焦点距離が簡単に導出される。上記ステップＳ１００１においてズームレンズ位置が所定値よりも大きい場合、即ち、ズームレンズ位置がテレ端近傍にある場合または焦点距離が長い場合は、ステップＳ１００２において、上記図１５のＡ、Ｂで示されている所定値Ａ及び所定値Ｂの値を算出する。この算出方法は以下のようになっている。
【００２２】
ズームレンズのテレ端での設定値をＴＡ及びＴＢ、ズームレンズ位置が所定値以下での設定値をＮＡ及びＮＢとした時、現在のズームレンズ位置に応じたＨＰＦカットオフ周波数の変更ポイントＡ及びＢは、

により算出される。
【００２３】
上記ステップＳ１００１においてズームレンズ位置が所定値以下である場合は、ステップＳ１００３において、所定値Ａ、Ｂを、ＮＡ、ＮＢとする。次に、ステップＳ１００４において、積分器出力の絶対値と所定値Ｂとを比較する。ステップＳ１００４において積分器出力の絶対値が所定値Ｂを超えている場合は、ステップＳ１００５において、ＨＰＦカットオフ周波数を算出する。
【００２４】
ここで、ＨＰＦカットオフ周波数の算出方法であるが、実際に使用するＨＰＦカットオフ周波数は、設定したいＨＰＦカットオフ周波数に対応するインデックスデータとして計算される。このインデックスデータは、テーブルデータとして図１８（ａ）のように規定されている。図１８（ａ）はテーブルデータを示しており、このテーブルデータを図にすると図１８（ｂ）に示すようになっている。ＨＰＦカットオフ周波数としては、図１８で示されるインデックスデータを求めることにより、対応するＨＰＦカットオフ周波数が設定されることになる。そこで、ステップＳ１００５では、上述のインデックスデータを算出している。また、ステップＳ１００５において、ｋ１は上記図１５における所定値Ａから所定値Ｂまでの傾きを示している。また、ｋ２は所定値Ｂ以上での傾きである。
【００２５】
上記ステップＳ１００４において積分器出力の絶対値が所定値Ｂ以下である場合は、ステップＳ１００６において、積分器出力の絶対値と所定値Ａとを比較する。ステップＳ１００６において積分器出力の絶対値が所定値Ａを超えている場合は、ステップＳ１００７において、上記ステップＳ１００５と同様にインデックスデータを算出する。また、上記ステップＳ１００６において積分器出力の絶対値が所定値Ａ以下の場合は、ステップＳ１００８において、インデックスデータを通常制御時の０としている。そして、ステップＳ１００９において、算出されたインデックスデータに対応したＨＰＦカットオフ周波数を設定する。以上の動作により、焦点距離を考慮した、パンニング時のＨＰＦカットオフ周波数が設定され、パンニング制御がなされることになる。
【００２６】
ここでは、パンニング制御として、ＨＰＦカットオフ周波数を変更する方法を示したが、積分器１１８の積分定数を変更することによっても同様の制御を行うことができる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては次のような問題があった。即ち、最近、ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズの高倍率化が進み、テレ端での焦点距離が非常に長くなっているが、レンズの焦点距離が長くなる程、電子防振時の補正角は狭くなる。ＣＣＤの全撮像エリアからの切り出し対象エリアの切り出し位置を決定する補正量は、
焦点距離 × ｔａｎ（補正角）＝補正量（式３）
により算出される。つまり、この式からも明らかなように、焦点距離が長くなる程、同じ補正角を得ようとした場合の補正量は大きくなる。
これに対し、中心位置からの最大補正量は、

で表すことができる。
【００２８】
例えば、有効４２万画素１／４インチのＣＣＤから、１／５インチ相当を切り出す（実効２９万画素）ことにより電子防振を行う場合を考える。このＣＣＤの場合、縦方向のユニットセルサイズは４．７０μｍであり、ワイド端焦点距離が４．２ｍｍのレンズにおいて、倍率が１０倍と２５倍のレンズでの縦方向の補正角を算出すると、１０倍レンズでは０．３ｄｅｇに対し、２５倍レンズだと０．１２ｄｅｇとなる。更に倍率が高くなると、補正角は更に狭くなってしまう。
【００２９】
切り出しによる電子式の振れ補正では、このように補正角が狭くなると、振れ補正中やパンニング中でない通常制御中においても、補正端に張り付き（切り出しエリアがＣＣＤの全撮像エリアの端部に張り付き）、防振が効かなくなる状態が発生しやすくなり、パンニング中は、従来のパンニング制御を行っても、切り出し位置がすぐに補正端まで動いてしまうという問題がある。従来例で示したパンニング制御の特性をそのまま用いて補正端への張り付きを回避しようとすると、積分器出力とＨＰＦカットオフ周波数の関係を図１９の点線で示した特性にしなければならず、常にパンニング制御状態となるため、小さな手振れであっても、抑振特性が悪くなるという問題が生じるのである。
【００３０】
また、シフトレンズを用いて光学式の振れ補正を行う場合でも、ビデオカメラ本体の小型化に伴い、補正角を犠牲にしてレンズを小型化すると、同様に、防振が効かなくなる状態が発生しやすくなるという問題がある。
【００３１】
その結果、このようなビデオカメラ等の撮像装置により撮影した映像は、パンニング制御を行わない場合と同様に、非常に違和感のある画となってしまうという問題がある。
【００３２】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、高倍率化により補正角が非常に小さくなっても、良好な振れ補正を可能とした振れ補正装置、撮像装置、振れ補正方法、振れ補正装置の制御プログラム、及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正装置であって、カットオフ周波数が変更可能であって、前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段と、前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別手段と、前記パンニング判別手段の判別結果に応じて、前記フィルタリング手段のカットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御を行う第１の制御手段と、前記結像光学系の焦点距離に応じて、前記第１の制御手段による前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするよう変更制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明は、振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正装置であって、前記結像光学系の焦点距離に基づいて前記振れ補正手段による最大補正角を検出する最大補正角検出手段と、カットオフ周波数が変更可能であって、前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段と、前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別手段と、前記パンニング判別手段の判別結果に応じて、前記フィルタリング手段のカットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御を行う第１の制御手段と、前記最大補正角検出手段によって検出される最大補正角に応じて、前記第１の制御手段による前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするように変更制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施の形態の概要を説明する。本発明の実施の形態では、ビデオカメラ等の撮像装置において、焦点距離が長く且つテレ端での補正角が非常に小さいレンズを使用して防振制御を行う場合、従来のパンニング処理に加えて、所定値以上の焦点距離となるズームレンズ位置に対しては、ズームレンズ位置がテレ端側になるに従い、撮像装置の振れを検出する角速度センサの出力のＤＣ成分をカットするＨＰＦのカットオフ周波数を高くする、或いは、ズームレンズ位置から補正角を算出し、補正角が所定の角度以下になった場合に、補正角が小さくなるに従い、ＨＰＦのカットオフ周波数を高くする、という処理を追加する。これにより、特に補正角が非常に小さい場合に振れ補正時の補正端付近へのズームレンズの移動に制限をかけることで、防振が効かなくなる状態をできる限り回避し、違和感のない画を提供するものである。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、レンズユニット１０１、ＣＣＤ１０２、アナログ信号処理部１０３、ＣＣＤ駆動回路１０４、カメラ信号処理部１０５、ラインメモリ１０６、メモリ制御回路１０７、モータドライバ１０８、ズームモータ１０９、角速度センサ１１１、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１２、アンプ１１３、カメラシステム制御マイクロコンピュータ（以下マイコン）１１９を備えている。更に、マイコン１１９は、Ａ／Ｄコンバータ１１４、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１５、位相補償フィルタ１１６、カットオフ周波数を変更可能な可変高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１７、積分器１１８、補正系制御部１２０、レンズ系制御部１２１を備えている。図１の各部の構成は上記で詳述したので説明は省略する。
【００３８】
次に、上記の如く構成された第１の実施の形態に係る撮像装置の動作を図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。図２・図３は第１の実施の形態に係る撮像装置のマイコン１１９内の防振制御を示すフローチャートの一部であり、パンニング制御を含んだＨＰＦカットオフ周波数変更動作を示している。
【００３９】
図２・図３において、ステップＳ２０１では、撮像装置のレンズユニット１０１におけるズームレンズの位置が予め設定された設定値１を超えているかどうかの判定を行っている。ズームレンズ位置が設定値１以上の場合は、ステップＳ２０２において、ズームレンズ位置に応じたＨＰＦカットオフ周波数のインデックスオフセットデータを算出している。ここで、インデックスオフセットデータは、従来例におけるＨＰＦカットオフ周波数設定値に対し、通常制御時のＨＰＦカットオフ周波数を、設定値１以上のズームレンズ位置に応じてどのくらい変化させるかを示している。ズームレンズ位置が設定値１以下の場合は、ステップＳ２０３において、ＨＰＦカットオフ周波数のインデックスオフセットデータを０とし、通常時のインデックスデータとなるようにしている。
【００４０】
さて、上記ステップＳ２０２でのインデックスオフセットデータ算出方法は、テレ端でのインデックスオフセットデータの設定値をｆｃｔ、通常時のインデックスオフセットデータをｆｃｎ、テレ端でのズームレンズ位置をｚｐｔ、設定値１をｚｐｎ、現在のズームレンズ位置をｚｐとすると、以下のようになる。
【００４１】
インデックスオフセットデータ＝（ｆｃｔ−ｆｃｎ）×（ｚｐ−ｚｐｎ）
／（ｚｐｔ−ｚｐｎ）＋ｆｃｎ（式５）
ここで、テレ端でのインデックスオフセットデータの設定値ｆｃｔ及び通常時のインデックスオフセットデータｆｃｎは、カメラシステム制御マイコンに接続されたＥＥＰＲＯＭ（不図示）に予め格納されているデータにより与えられ、ズームレンズの倍率に合わせて可変できるようになっている。この算出結果が、ズームレンズ位置によって設定されるインデックスオフセットデータとして記憶される。
【００４２】
ステップＳ２０４〜ステップＳ２１１は、従来のパンニング制御時の設定と同じであり、上記図１６のステップＳ１００１〜ステップＳ１００８と同じ処理を行っている。そして、ステップＳ２１２において、パンニング処理によるインデックスデータと、上記ステップＳ２０２、ステップＳ２０３において設定されたインデックスオフセットデータを加算し、最終的なインデックスデータを設定する。その後、ステップＳ２１３において、インデックスデータに対応するＨＰＦカットオフ周波数を設定する。
【００４３】
以上の動作により、ＨＰＦカットオフ周波数が図４に示すように設定される。また、上記ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３の動作により設定されるインデックスオフセットデータに対応するＨＰＦカットオフ周波数は、ズームレンズ位置に応じて図５で示されるような特性となる。ここで、ｚｐｗはズームレンズのワイド端位置である。この特性を持たせることにより、ズームレンズの焦点距離が非常に長く補正角が小さい場合に、補正量を制限することが可能となる。その結果、通常制御時においてもパンニング制御時においても、補正端に張り付き（切り出しによる電子式の振れ補正において切り出しエリアがＣＣＤの全撮像エリアの端部に張り付く状態）、防振が効かなくなる現象を回避することができるようになる。
【００４４】
ここで、ズームレンズの焦点距離が短く、最大補正角が実際の補正に対し十分確保できる場合は、上記ステップＳ２０１における設定値１をテレ端のズームレンズ位置とすることにより、或いは、テレ端でのインデックスオフセットデータの設定値ｆｃｔを通常時のデータと同じにすることにより、全焦点距離において従来と同様の制御が可能となる。つまり、本発明の制御内容を撮像装置に適用した場合、焦点距離が短いレンズであっても焦点距離が長いレンズであっても最適な防振制御が可能となる。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、手振れ補正機能を搭載したビデオカメラ等の撮像装置において、高倍率化により補正角が非常に小さくなっても、撮影者に違和感を与えることなく良好な撮影が可能となる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図６は本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、固定レンズ８０１、ズームレンズ８０２、シフトレンズ８０３、フォーカスコンペレンズ８０４、ＣＣＤ８０５、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）７０１、比較回路７０２、アンプ７０３、ドライバ７０４、センサ７０５、アンプ７０６、モータドライバ１０８、ズームモータ１０９、角速度センサ１１１、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１２、アンプ１１３、カメラシステム制御マイクロコンピュータ（以下マイコン）７０９を備えている。更に、マイコン７０９は、Ａ／Ｄコンバータ１１４、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１５、位相補償フィルタ１１６、カットオフ周波数を変更可能な可変高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１７、積分器１１８、焦点距離補正部７０７、補正系制御部７０８、レンズ系制御部１２１を備えている。図６において上記図１及び図１４と同じ構成のものは同じ符号を付し説明は省略する。図６と上記図１との違いは、振れ補正のブロックが電子式から光学式になっている点である。
【００４７】
第２の実施の形態の特徴部分を説明すると、図６において、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７０１は、マイコン７０９からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）等による出力信号をＤ／Ａ変換する。比較回路７０２は、低域通過フィルタ７０１の出力信号とアンプ７０６の出力信号とを比較し、比較結果に基づく信号をアンプ７０３に出力する。アンプ７０３は、比較回路７０２の出力信号を増幅する。ドライバ７０４は、シフトレンズ８０３を駆動する。センサ７０５は、シフトレンズ８０３の位置を検出する。アンプ７０６は、センサ７０５の出力を増幅する。焦点距離補正部７０７は、積分器１１８の出力に対して、焦点距離による出力データの補正を行う部分である。補正系制御部７０８は、後述するような補正制御を行う。
【００４８】
また、第２の実施の形態において、固定レンズ８０１、ズームレンズ８０２、シフトレンズ８０３、フォーカスコンペレンズ８０４から構成されるレンズユニットは、小型化のために補正角が犠牲にされていることが前提となっており、ここでは、テレ端での補正角が例えば０．１２ｄｅｇとなるように設計されたレンズを使用しているとする。
【００４９】
次に、上記の如く構成された第２の実施の形態に係る撮像装置の動作を図６〜図９を参照しながら詳細に説明する。図７・図８は第２の実施の形態に係る撮像装置のマイコン７０９内の防振制御を示すフローチャートの一部であり、パンニング制御を含んだＨＰＦカットオフ周波数変更動作を示している。
【００５０】
図７・図８において、ステップＳ５０１は、補正系制御部７０８がレンズ系制御部１２１から出力されるズームレンズ位置データから、最大補正角を算出する部分である。焦点距離は、上述のようにズームレンズ位置から導出されるため、現在のズームレンズ位置による焦点距離がテレ端焦点距離に対して何％のところにあるのかにより、最大補正角が算出されることになる。もし６０％の焦点距離であるとすると、

となる。
【００５１】
次に、ステップＳ５０２において、最大補正角が予め設定された所定値θｎよりも小さいかどうかを判定する。最大補正角が所定値θｎよりも小さい場合は、ステップＳ５０３において、最大補正角から、ＨＰＦカットオフ周波数のインデックスオフセットデータを算出する。また、最大補正角が所定値θｎ以上である場合は、ステップＳ５０４において、インデックスオフセットデータを０とする。
【００５２】
ステップＳ５０５〜ステップＳ５１２は、従来のパンニング制御時の設定と同じであり、上記図１６のステップＳ１００１〜ステップＳ１００８と同じ処理を行っている。そして、ステップＳ５１３において、パンニング処理によるインデックスデータと、上記ステップＳ５０３、ステップＳ５０４において設定されたインデックスデータのオフセット値を加算し、最終的なインデックスデータを設定する。その後、ステップＳ５１４において、インデックスデータに対応するＨＰＦカットオフ周波数を設定する。
【００５３】
以上の動作により、ＨＰＦカットオフ周波数が、第１の実施の形態と同様に、図４に示すように設定される。また、ステップＳ５０２〜ステップＳ５０４の動作により設定されるインデックスオフセットデータに対応するＨＰＦカットオフ周波数は、最大補正角に応じて、図９で示されるような特性となる。ここで、θｔは、テレ端での最大補正角を示している。この特性を持たせることにより、補正角が小さい場合に、補正量を制限することが可能となる。その結果、通常制御時においてもパンニング制御時においても、補正端に張り付き（シフトレンズによる光学式の振れ補正において鏡筒内でシフトレンズをそれ以上移動できない状態）、防振が効かなくなる現象を回避することができるようになる。
【００５４】
尚、第２の実施の形態においては、シフトレンズ８０３による光学式振れ補正について説明したが、電子式振れ補正であっても、光学式振れ補正と同様に最大補正角を算出することができ、最大補正角に応じた制御を行うことが可能である。
【００５５】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、手振れ補正機能を搭載したビデオカメラ等の撮像装置において、高倍率化により補正角が非常に小さくなっても、撮影者に違和感を与えることなく良好な撮影が可能となる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
図１０は本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、レンズユニット１０１、ＣＣＤ１０２、アナログ信号処理部１０３、ＣＣＤ駆動回路１０４、カメラ信号処理部１０５、ラインメモリ１０６、メモリ制御回路１０７、モータドライバ１０８、ズームモータ１０９、角速度センサ１１１、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１２、アンプ１１３、カメラシステム制御マイクロコンピュータ（以下マイコン）１１９を備えている。更に、マイコン１１９は、Ａ／Ｄコンバータ１１４、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１５、位相補償フィルタ１１６、第２のカットオフ周波数が変更可能な可変高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１４０１、カットオフ周波数が変更可能な可変高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１７、積分器１１８、補正系制御部１２０、レンズ系制御部１２１を備えている。図１０において上記図１と同じ構成のものは同じ符号を付し説明は省略する。
【００５７】
第３の実施の形態の特徴部分を説明すると、図１０において、従来の可変ＨＰＦ１１７に加えて、第２の可変ＨＰＦ１４０１を併せ持つことが特徴となる。即ち、可変ＨＰＦ１１７において、従来のパンニング処理を行い、第２の可変ＨＰＦ１４０１が、焦点距離或いは最大補正角に応じたＨＰＦカットオフ周波数の変更を行うという構成になっている。ここで、可変ＨＰＦ１１７のＨＰＦカットオフ周波数は上記図１５に示すように変化し、第２の可変ＨＰＦ１４０１のＨＰＦカットオフ周波数は上記図５或いは上記図９に示すように変化する。
【００５８】
第３の実施の形態では、上記の構成により、第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となり、レンズの焦点距離が長く補正角が小さい場合に、補正端に張り付き（切り出しによる電子式の振れ補正において切り出しエリアがＣＣＤの全撮像エリアの端部に張り付く状態）、防振が効かなくなる現象を回避することが可能となる。
【００５９】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、手振れ補正機能を搭載したビデオカメラ等の撮像装置において、高倍率化により補正角が非常に小さくなっても、撮影者に違和感を与えることなく良好な撮影が可能となる。
【００６０】
［第４の実施の形態］
図１１は本発明の第４の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、レンズユニット１０１、ＣＣＤ１０２、アナログ信号処理部１０３、ＣＣＤ駆動回路１０４、カメラ信号処理部１０５、ラインメモリ１０６、メモリ制御回路１０７、モータドライバ１０８、ズームモータ１０９、角速度センサ１１１、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１２、アンプ１１３、カメラシステム制御マイクロコンピュータ（以下マイコン）１１９を備えている。更に、マイコン１１９は、Ａ／Ｄコンバータ１１４、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１１５、位相補償フィルタ１１６、カットオフ周波数を変更可能な可変高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１５０１、積分器１５０２、補正系制御部１２０、レンズ系制御部１２１を備えている。図１１において上記図１と同じ構成のものは同じ符号を付し説明は省略する。
【００６１】
第４の実施の形態の特徴部分を説明すると、図１０において、パンニング制御を積分器１５０２の積分定数を変更することにより行い、可変ＨＰＦ１５０１によって、焦点距離或いは補正角に応じたＨＰＦカットオフ周波数の変更を行うという構成になっている。
【００６２】
積分器１５０２の積分定数は、積分器出力の大きさにより図１２に示すように変化する。図１２において、Ｋｍａｘは通常時の積分定数、Ｋｍｉｎは積分定数の最小値、Ｃｔは積分器出力の大きさによるテレ端での積分定数変更ポイント、Ｃｎは焦点距離が所定値以下での積分定数変更ポイントを示している。積分定数の値が小さくなると、低域のゲインが下がるため、図１２に示すような特性を持たせることにより、上述のＨＰＦカットオフ周波数を変更した場合と同様にパンニング制御を行うことが可能となる。この上で、可変ＨＰＦ１５０１に上記図５或いは上記図９に示すような特性を持たせることにより、第１〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
第４の実施の形態では、その結果、図１１の構成によっても、焦点距離が長く補正角が小さい場合に、補正端に張り付く（切り出しによる電子式の振れ補正において切り出しエリアがＣＣＤの全撮像エリアの端部に張り付く状態）ことにより、防振が効かなくなる現象を回避することが可能となる。
【００６４】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、手振れ補正機能を搭載したビデオカメラ等の撮像装置において、高倍率化により補正角が非常に小さくなっても、撮影者に違和感を与えることなく良好な撮影が可能となる。
【００６５】
［他の実施の形態］
第１〜第４の実施の形態では、撮像装置単体の場合を例に挙げたが、本発明の撮像装置と、液晶ディスプレイ等の表示装置やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置とを画像通信可能に構成したシステムに適用することも可能である。
【００６６】
尚、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。上述した実施形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記憶した記憶媒体等の媒体をシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体等の媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、本発明が達成されることは言うまでもない。
【００６７】
この場合、記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体等の媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体等の媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、或いはネットワークを介したダウンロードなどを用いることができる。
【００６８】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【００６９】
更に、記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を奏する。
【００７１】
倍率が高いレンズを使用して電子防振を行う際、切り出しによる電子式の振れ補正において、焦点距離が非常に長くなり、最大補正角が非常に小さくなった場合に、焦点距離に応じて或いは最大補正角に応じてフィルタリング手段のカットオフ周波数を高くするように変更することにより、補正端に張り付いて（切り出しエリアが撮像素子の全撮像エリアの端部に張り付いて）、防振が効きにくくなる現象を回避することができる。
【００７２】
また、光学式の振れ補正に関しても、ズームレンズのテレ端の補正角が非常に小さい場合には、焦点距離から算出される最大補正角が所定の補正角以下になった場合に、補正角に応じてフィルタリング手段のカットオフ周波数を高くするように変更することにより、補正端に張り付いて（鏡筒内でシフトレンズをそれ以上移動できない状態となり）、防振が効きにくくなる現象を回避することができる。
【００７３】
その結果、手振れ補正機能を搭載したビデオカメラ等において、高倍率化により補正角が非常に小さくなっても、使用者者に違和感を与えることなく良好な振れ補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る撮像装置のマイコン内の防振制御を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態に係る撮像装置のマイコン内の防振制御を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態に係る撮像装置における積分器出力とＨＰＦカットオフ周波数の関係を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズ位置とＨＰＦカットオフ周波数の関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態に係る撮像装置のマイコン内の防振制御を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る撮像装置のマイコン内の防振制御を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態に係る撮像装置における最大補正角とＨＰＦカットオフ周波数の関係を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る撮像装置における積分器出力と積分器定数の関係を示す図である。
【図１３】撮像装置の電子式の振れ補正方式における撮像素子の撮像エリアからの放送方式標準エリアの切り出し範囲を示す図である。
【図１４】撮像装置の光学式の振れ補正方式におけるレンズ群の構成を示す図である。
【図１５】撮像装置のパンニング制御時における積分器出力とＨＰＦカットオフ周波数の関係を示す図である。
【図１６】撮像装置のパンニング制御を示すフローチャートである。
【図１７】撮像装置のズームレンズ位置と焦点距離の関係を示す図である。
【図１８】撮像装置のＨＰＦカットオフ周波数に対応するインデックスデータを示す図であり、（ａ）はインデックスデータのテーブルデータの一覧を示す図、（ｂ）はテーブルデータのグラフを示す図である。
【図１９】撮像装置のパンニング制御時における積分器出力に対しＨＰＦカットオフ周波数を変化させた状態を示す図である。
【符号の説明】
１０１レンズユニット
１１１角速度センサ（振れ検出手段）
１１７可変ＨＰＦ（フィルタリング手段、第１のフィルタリング手段）
１１９、７０９カメラシステム制御マイコン（制御手段）
１２０、７０８補正系制御部（振れ補正手段、最大補正角検出手段、第１の特性変更手段、第２の特性変更手段）
１２１レンズ系制御部
８０１固定レンズ
８０２ズームレンズ
８０３シフトレンズ
８０４フォーカスコンペレンズ
１４０１第２の可変ＨＰＦ（第２のフィルタリング手段）
１５０１可変ＨＰＦ（フィルタリング手段）

Claims

振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正装置であって、
カットオフ周波数が変更可能であって、前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段と、
前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別手段と、
前記パンニング判別手段の判別結果に応じて、前記フィルタリング手段のカットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御を行う第１の制御手段と、
前記結像光学系の焦点距離に応じて、前記第１の制御手段による前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするよう変更制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする振れ補正装置。
前記第２の制御手段は、前記結像光学系の焦点距離が所定の焦点距離よりも長くなることに応答して、前記カットオフ周波数の変更範囲の最低値を高くするように前記オフセットを行うことを特徴とする請求項１記載の振れ補正装置。
振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正装置であって、
前記結像光学系の焦点距離に基づいて前記振れ補正手段による最大補正角を検出する最大補正角検出手段と、
カットオフ周波数が変更可能であって、前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段と、
前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別手段と、
前記パンニング判別手段の判別結果に応じて、前記フィルタリング手段のカットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御を行う第１の制御手段と、
前記最大補正角検出手段によって検出される最大補正角に応じて、前記第１の制御手段による前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするように変更制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする振れ補正装置。
前記第２の制御手段は、前記検出される最大補正角が所定の補正角よりも小さくなることに応答して、前記カットオフ周波数の変更範囲の最低値を高くするように前記オフセットを行うことを特徴とする請求項３記載の振れ補正装置。
前記振れ補正手段は、電子式振れ補正手段であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の振れ補正装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の振れ補正装置を搭載することを特徴とする撮像装置。
振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正方法であって、
前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別ステップと、
前記パンニング判別ステップの判別結果に応じて、カットオフ周波数が変更可能であって前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段の当該カットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御する第１の制御ステップと、
前記結像光学系の焦点距離に応じて、前記第１の制御ステップによる前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするよう変更制御する第２の制御ステップとを有することを特徴とする振れ補正方法。
振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正方法であって、
前記結像光学系の焦点距離に基づいて前記振れ補正手段による最大補正角を検出する最大補正角検出ステップと、
前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別ステップと、
前記パンニング判別ステップの判別結果に応じて、カットオフ周波数が変更可能であって前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段の当該カットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御する第１の制御ステップと、
前記最大補正角検出ステップで検出される最大補正角に応じて、前記第１の制御ステップによる前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするように変更制御する第２の制御ステップとを有することを特徴とする振れ補正方法。
振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正装置の制御プログラムであって、
前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別モジュールと、
前記パンニング判別モジュールの判別結果に応じて、カットオフ周波数が変更可能であって前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段の当該カットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御する第１の制御モジュールと、
前記結像光学系の焦点距離に応じて、前記第１の制御モジュールによる前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするよう変更制御する第２の制御モジュールとを有することを特徴とする振れ補正装置の制御プログラム。
振れ検出手段の出力に基づいて振れ補正手段を制御し、結像光学系によって形成される像の振れを補正する振れ補正装置の制御プログラムであって、
前記結像光学系の焦点距離に基づいて前記振れ補正手段による最大補正角を検出する最大補正角検出モジュールと、
前記振れ検出手段の出力に応じて前記結像光学系がパンニング時であるか否かを判別するパンニング判別モジュールと、
前記パンニング判別モジュールの判別結果に応じて、カットオフ周波数が変更可能であって前記振れ検出手段の出力に対し低周波数成分をカットするフィルタリング手段の当該カットオフ周波数をその最低値から高くするように変更制御する第１の制御モジュールと、
前記最大補正角検出モジュールで検出される最大補正角に応じて、前記第１の制御モジュールによる前記フィルタリング手段のカットオフ周波数の変更範囲の最低値を含む全体をオフセットするように変更制御する第２の制御モジュールとを有することを特徴とする振れ補正装置の制御プログラム。
請求項９又は１０記載の制御プログラムを格納することを特徴とする記憶媒体。