JPH09163215A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JPH09163215A
JPH09163215A JP8032264A JP3226496A JPH09163215A JP H09163215 A JPH09163215 A JP H09163215A JP 8032264 A JP8032264 A JP 8032264A JP 3226496 A JP3226496 A JP 3226496A JP H09163215 A JPH09163215 A JP H09163215A
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JP
Japan
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shake
frequency
image pickup
correction
optical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP8032264A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Suzuki
浩次 鈴木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device accurately correcting camera-shake regardless of a camera-shake frequency by allowing an optical correction function to cope with a camera-shake at a low frequency and allowing an electronic correction function to cope with a camera-shake at a high frequency. SOLUTION: This device is provided with an optical axis variable section 1, an optical system 2, a shake detection section 3, an optical block 4, a video processing section 5 and a CPU 6. Then X, Y axis shake detectors 30, 31 of a shake detection section 3 detect a shake of an image pickup device, the CPU 6 calculates a shake frequency based on the detected value and obtains a correction amount to all the frequencies, Then the optical axis variable section 1 corrects the shake of the low frequency with a large amplitude based on the correction amount. Furthermore, a CPU 20 calculates the correction amount with respect to the high frequency with a small amplitude to control CCD drive sections 42R, 42G, 422B and a video processing section 5 to correct the shape of the high frequency with a small amplitude after one frame of the image.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像光学系とCC
D撮像素子とを有するビデオカメラ等の撮像装置に関
し、特に、手振れ補正機能を有する撮像装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup optical system and a CC.
The present invention relates to an image pickup apparatus such as a video camera having a D image pickup element, and particularly to an image pickup apparatus having a camera shake correction function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の撮像装置としては、光学
式の手振れ補正機能を有した装置と、電子式の手振れ補
正機能を有した装置とがある。図5は、光学式の手振れ
補正機能を示す概略図であり、図6は、電子式の手振れ
補正機能を示す概略図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image pickup apparatus of this type, there are an apparatus having an optical image stabilizing function and an apparatus having an electronic image stabilizing function. FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical camera shake correction function, and FIG. 6 is a schematic diagram showing an electronic camera shake correction function.

【0003】図5に示す光学式の手振れ補正機能は、C
CD103の前に装着された光学系101の前段に、撮
像装置100の振れに対応して頂角が変化する頂角可変
プリズム102を装着して、手振れを補正するものであ
る。具体的には、撮像装置100が図5の(a)に示す
正常の状態から上下に触れると、頂角可変プリズム10
2の頂角が、図5の(b)及び(c)に示すように変形
し、CCD103に正常のときと同じ像を結像するよう
になっている。
The optical image stabilization function shown in FIG.
In front of the optical system 101 mounted in front of the CD 103, a variable apex angle prism 102 whose apex angle changes according to the shake of the image pickup apparatus 100 is installed to correct camera shake. Specifically, when the image pickup apparatus 100 touches up and down from the normal state shown in FIG.
The apex angle of 2 is deformed as shown in FIGS. 5B and 5C so that the same image as in the normal state is formed on the CCD 103.

【0004】一方、図6に示す電子式の手振れ補正機能
は、図6の(a)に示すように、CCD画枠の中に1回
り小さな縮小画枠201を設定し、撮像装置の振れで起
きる画像200のずれを縮小画枠201を変位させるこ
とで、補正するものである。具体的には、撮像装置の振
れている量を上下方向と水平方向の2つの振れ検出器で
検出し、その時のレンズの焦点距離からCCD上での画
像の振れ量を検出する。そして、図6の(b)及び
(c)に示すように、その振れ量の分だけ、上下方向及
び水平方向の領域を切出して、縮小画枠201を変位さ
せる。これにより、図6の(d)に示すように、正常の
時と同じ像を得る。
On the other hand, in the electronic image stabilization function shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6A, a reduced image frame 201, which is one size smaller, is set in the CCD image frame so that the image pickup device can be shaken. The displacement of the image 200 that occurs is corrected by displacing the reduced image frame 201. Specifically, the shake amount of the image pickup device is detected by two shake detectors in the vertical direction and the horizontal direction, and the shake amount of the image on the CCD is detected from the focal length of the lens at that time. Then, as shown in FIGS. 6B and 6C, the reduced image frame 201 is displaced by cutting the vertical and horizontal regions by the amount of the shake. Thereby, as shown in FIG. 6D, the same image as in the normal state is obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の撮像装置では、次のような問題がある。一般に、撮像
装置で問題となる手振れの周波数成分fは、数Hz〜1
5Hz程度であり、その手振れの振幅は1/fに対応し
た傾向を示す。すなわち、高域周波数で、手振れの振幅
は小さく、低域周波数で、手振れの振幅は大きい。
However, the above-mentioned conventional image pickup device has the following problems. Generally, the frequency component f of camera shake, which is a problem in an imaging device, is several Hz to 1
It is about 5 Hz, and the amplitude of the camera shake shows a tendency corresponding to 1 / f. That is, at high frequencies, the amplitude of camera shake is small, and at low frequencies, the amplitude of camera shake is large.

【0006】図5に示した光学式の手振れ補正機能で
は、実際には、光学部品を駆動機構で回動させること
で、等価的に頂角可変プリズム102を形成している。
したがって、比較的低域周波数の大振幅の手振れに対し
ては、駆動が追従するので、その補正は可能である。し
かし、光学部品の慣性モーメントが比較的大きいので、
駆動機構の負担は大きい。このため、立上り特性等が劣
り、高域周波数の手振れに対して追従することができ
ず、高域周波数での手振れに対する十分な補正を達成し
得ない。
In the optical camera shake correction function shown in FIG. 5, the apex angle variable prism 102 is actually equivalently formed by rotating the optical component by the drive mechanism.
Therefore, the drive follows a large-amplitude camera shake having a relatively low frequency, and the correction can be performed. However, since the moment of inertia of the optical parts is relatively large,
The load on the drive mechanism is heavy. For this reason, the rising characteristics are inferior, the camera shake at high frequencies cannot be tracked, and sufficient correction for camera shake at high frequencies cannot be achieved.

【0007】また、図6に示した電子式の手振れ補正機
能では、フレーム周波数30Hz(NTSC)で高域周
波数の小振幅の手振れに対しては十分な補正を行うこと
ができる。しかし、この電子式の手振れ補正機能では、
縮小画枠201をCCDの中で振れ量だけ変位させる補
正余裕領域(図6の(a)の斜線部分)が設定されてい
るので、この補正余裕領域を超えるような低域周波数で
の大振幅の手振れに対しては、補正をすることができな
い。これに対して、大振幅の手振れの補正を可能にする
ために、広い補正余裕領域を確保しようとすると、CC
D自体が大型になり、製品コストが高くなってしまう。
特に、CCD三枚式の業務用撮像装置では、CCDを大
型にすると、ダイクロイックプリズムも大型にしなけれ
ばならず、製品コストの上昇だけでなく、装置自体も大
型化してしまう。また、既存交換レンズと画面サイズと
をマッチさせることが不可能となる。
Further, the electronic camera shake correction function shown in FIG. 6 can sufficiently correct camera shake of a small amplitude of high frequency at a frame frequency of 30 Hz (NTSC). However, with this electronic image stabilization function,
Since the correction margin area (the shaded portion in FIG. 6A) for displacing the reduced image frame 201 in the CCD by the shake amount is set, a large amplitude at a low frequency exceeding the correction margin area is set. The camera shake cannot be corrected. On the other hand, if a large correction margin area is to be secured in order to enable correction of large-amplitude camera shake, CC
D itself becomes large and the product cost becomes high.
Particularly, in the commercial image pickup device of three CCD type, if the CCD is made large, the dichroic prism must be made large, which not only increases the product cost but also the device itself. Also, it becomes impossible to match the existing interchangeable lens with the screen size.

【0008】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたもので、低域周波数の手振れに対して光学式の補
正機能で対応し、高域周波数の手振れに対して電子式の
補正機能で対応することによって、手振れ周波数の大き
さに拘らず、手振れ補正を正確に行うことができる撮像
装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an optical correction function is provided for low-frequency camera shake, and an electronic correction function is provided for high-frequency camera shake. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an imaging device capable of accurately performing camera shake correction regardless of the magnitude of the camera shake frequency.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明に係る撮像装置は、撮影光学系と、
上記撮影光学系からの出射光を受ける撮像素子と、上記
撮影光学系に入射する撮影光軸角を変化させることが可
能な光軸角可変手段と、上記撮像素子からの撮影情報の
読み出し位置を補正余裕領域を残して変化させることが
可能な映像処理手段と、装置の振れを検出する振れ検出
手段と、上記振れ検出手段による振れ検出量に基いて、
上記光軸角可変手段を制御することにより、装置の振れ
周波数の概ね低域成分を補正する第1の振れ補正手段
と、上記振れ検出手段による振れ検出量に基いて、上記
映像処理手段を制御することにより、装置の振れ周波数
の概ね高域成分を補正する第2の振れ補正手段とを具備
する構成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, an image pickup device according to the invention of claim 1 comprises a photographing optical system,
An image pickup element that receives light emitted from the image pickup optical system, an optical axis angle varying unit that can change the image pickup optical axis angle that is incident on the image pickup optical system, and a reading position of image pickup information from the image pickup element are provided. Based on the shake detection amount by the image processing means capable of changing the correction margin area, the shake detecting means for detecting shake of the apparatus, and the shake detecting means,
The image processing means is controlled based on the first shake correction means for correcting the low frequency component of the shake frequency of the apparatus by controlling the optical axis angle varying means, and the shake detection amount by the shake detecting means. By doing so, a configuration is provided that includes a second shake correction unit that corrects a substantially high-frequency component of the shake frequency of the device.

【0010】請求項2の発明は、請求項1に記載の撮像
装置において、上記振れ検出手段の振れ検出量に基づい
て、上記振れ周波数の低域成分と高域成分とを選択し、
上記低域成分の補正を上記第1の振れ補正手段に分担さ
せ、上記高域成分の補正を上記第2の振れ補正手段に分
担させる選択手段を設けた構成としてある。
According to a second aspect of the present invention, in the image pickup apparatus according to the first aspect, the low frequency component and the high frequency component of the shake frequency are selected based on the shake detection amount of the shake detecting means,
A configuration is provided in which the first shake correction unit shares the correction of the low frequency component and the second shake correction unit shares the correction of the high frequency component.

【0011】上記請求項1に記載の発明によれば、装置
に振れが加わると、その振れが振れ検出手段によって検
出される。そして、第1の振れ補正手段により、振れ検
出手段の振れ検出量に基いて光軸角可変手段が制御さ
れ、撮影光学系に入射する撮影光軸角が変化されて、装
置の振れ周波数の概ね低域成分が補正される。さらに、
第2の振れ補正手段が、振れ検出手段の振れ検出量に基
いて、映像処理手段を制御し、撮像素子からの撮影情報
の読み出し位置を補正余裕領域を残して変化させること
で、振れ周波数の高域成分を補正する。
According to the invention described in claim 1, when a shake is applied to the apparatus, the shake is detected by the shake detecting means. Then, the first shake correcting unit controls the optical axis angle changing unit based on the shake detection amount of the shake detecting unit, changes the photographing optical axis angle incident on the photographing optical system, and changes the shake frequency of the apparatus approximately. The low frequency component is corrected. further,
The second shake correction unit controls the image processing unit based on the shake detection amount of the shake detection unit, and changes the read position of the shooting information from the image pickup device while leaving the correction allowance region, thereby changing the shake frequency. Correct high frequency components.

【0012】請求項2に記載の発明によれば、選択手段
によって、振れ周波数の低域成分と高域成分とが選択さ
れ、選択された振れ周波数の低域成分が第1の振れ補正
手段によって補正され、高域成分は第2の振れ補正手段
によって補正される。
According to the second aspect of the present invention, the low-frequency component and the high-frequency component of the shake frequency are selected by the selecting means, and the low-frequency component of the selected shake frequency is selected by the first shake correcting means. The corrected high frequency component is corrected by the second shake correction unit.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係る撮像装置を示すブロック図である。本実施形態の
撮像装置は、光軸角可変部1(光軸角可変手段)と、光
学系2(撮影光学系)と、振れ検出部3(振れ検出手
段)と、光学ブロック4と、映像処理部5(映像処理手
段)と、CPU6とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention. The image pickup apparatus according to the present embodiment includes an optical axis angle varying unit 1 (optical axis angle varying unit), an optical system 2 (shooting optical system), a shake detecting unit 3 (shake detecting unit), an optical block 4, and an image. The processing unit 5 (video processing means) and the CPU 6 are provided.

【0014】光軸角可変部1は、光学系2への入射光軸
(撮影光軸角)を変化させて、光学式の手振れ補正機能
を達成する部分であり、光学系2の前段に配設されてい
る。この光軸角可変部1は、1組の光学素子10a,1
0bと、駆動機構11と、駆動回路12と、制御部13
と、傾斜角検出器14とを有している。光学素子10
a,10bは、頂角可変プリズムを構成している。光学
素子10a,10bは、その曲率が一致した平凸,平凹
の部材であり、その凸部と凹部とを密着させた状態で組
み合わされている。そして、光学素子10aが、光学素
子10bに対して回動することができるようになってい
る。駆動機構11は、光学素子10aを矢印方向に回動
させて、等価的に頂角可変プリズムの頂角を変化させる
機構である。駆動回路12は、駆動機構11を駆動させ
るための回路であり、制御部13は、この駆動回路12
をCPU6の指令に基づいて制御する部分である。傾斜
角検出器14は、光軸に対する光学素子10aの傾斜角
を検出して、その測定値を示す傾斜角検出信号S1を制
御部13に入力する機器である。これにより、制御部1
3が、傾斜角検出器14からの傾斜角検出信号S1とC
PU6からの制御信号C1とに基づいて、駆動回路12
を制御する。そして、駆動回路12の制御で、駆動機構
11が光学素子10aを所望角度だけ傾斜させることに
より、入射光軸を変化させるようになっている。
The optical axis angle varying section 1 is a section that changes the incident optical axis (photographing optical axis angle) to the optical system 2 to achieve an optical image stabilization function, and is arranged in front of the optical system 2. It is set up. The optical axis angle varying unit 1 includes a set of optical elements 10a, 1a.
0b, the drive mechanism 11, the drive circuit 12, and the control unit 13
And a tilt angle detector 14. Optical element 10
Reference characters a and 10b form a variable apex angle prism. The optical elements 10a and 10b are plano-convex and plano-concave members having the same curvature, and the convex parts and the concave parts are assembled in close contact with each other. Then, the optical element 10a can rotate with respect to the optical element 10b. The drive mechanism 11 is a mechanism that equivalently changes the apex angle of the apex angle variable prism by rotating the optical element 10a in the arrow direction. The drive circuit 12 is a circuit for driving the drive mechanism 11, and the control unit 13 controls the drive circuit 12
Is a part for controlling the CPU based on a command from the CPU 6. The tilt angle detector 14 is a device that detects a tilt angle of the optical element 10a with respect to the optical axis and inputs a tilt angle detection signal S1 indicating the measured value to the control unit 13. As a result, the control unit 1
3 is the tilt angle detection signals S1 and C from the tilt angle detector 14.
Based on the control signal C1 from PU6, the drive circuit 12
Control. Then, under the control of the drive circuit 12, the drive mechanism 11 tilts the optical element 10a by a desired angle to change the incident optical axis.

【0015】ここで、この光軸変化を図2の模式図に従
って説明する。図2において、撮像レンズの前に配設さ
れた頂角可変プリズムは、その左面が光軸に対して垂直
になるように配設されている。頂角可変プリズムの屈折
率と頂角とをそれぞれn,αとし、出射の屈折角と振れ
角とをそれぞれθ,δとすると、下記(1) 式が成立す
る。 sinθ=sin(α+δ)=nsinα ・・・(1) ここで、θが小さいので、上記(1) 式を下記(2) 式に変
換することができる。 θ=α+δ=nα ・・・(2) 上記(2) 式から、振れ角δは下記(3) 式で表せる。 δ=(n−1)α ・・・(3) ここで、n=1.5とすれば、上記(3) 式は下記(4) 式
となる。 δ=(1/2)α ・・・(4) 上記(4) 式は、光学素子10aの角度をαだけ傾斜させ
ると、出射光軸角をδだけ、すなわち(1/2)αだけ
変位させることができることを意味する。ところで、実
際の手振れによる外乱の振れ角δは、±1°以内である
ので(図4参照)、本実施形態における光学素子10a
の角度αを±2°の範囲で可変することができる構成と
する。これにより、出射光軸角を最大±1°の範囲で可
変させて、手振れ角度±1°を補正することができるよ
うにしている。なお、この光軸角補正量は、光学系2の
焦点距離に依存しない。
Here, the change of the optical axis will be described with reference to the schematic diagram of FIG. In FIG. 2, the variable apex angle prism arranged in front of the imaging lens is arranged so that its left surface is perpendicular to the optical axis. If the refractive index and the apex angle of the variable apex angle prism are n and α, and the refraction angle and the deflection angle of the exit are θ and δ, respectively, the following equation (1) is established. sin θ = sin (α + δ) = nsin α (1) Since θ is small, the above equation (1) can be converted into the following equation (2). θ = α + δ = nα (2) From the above formula (2), the deflection angle δ can be expressed by the following formula (3). δ = (n−1) α (3) Here, if n = 1.5, the above equation (3) becomes the following equation (4). δ = (1/2) α (4) In the above formula (4), when the angle of the optical element 10a is inclined by α, the output optical axis angle is displaced by δ, that is, by (1/2) α. It means that it can be done. By the way, since the shake angle δ of the disturbance due to the actual camera shake is within ± 1 ° (see FIG. 4), the optical element 10a according to the present embodiment.
The angle α of 1 is variable within a range of ± 2 °. Thereby, the output optical axis angle can be varied within a range of ± 1 ° at the maximum, and the camera shake angle ± 1 ° can be corrected. The optical axis angle correction amount does not depend on the focal length of the optical system 2.

【0016】図1において、光学系2は、焦点距離が可
変である撮像レンズを含んでおり、例えば、焦点距離が
8mm〜120mmの15倍ズーム機能を有している。
In FIG. 1, the optical system 2 includes an image pickup lens having a variable focal length, and has a 15 × zoom function with a focal length of 8 mm to 120 mm, for example.

【0017】振れ検出部3は、X軸振れ検出器30とY
軸振れ検出器31とで構成されている。X軸振れ検出器
30は、ヨウイング・パン方向の振れを検出する機器で
あり、Y軸振れ検出器31は、ピッチング・チルト方向
の振れを検出する機器である。これらX,Y軸振れ検出
器30,31は、振動ジャイロでなる角速度センサであ
り、手振れによる撮像装置の角度振幅量とその方向とを
検出する機能を有している。このX,Y軸振れ検出器3
0,31で検出された角度振幅量とその方向(振れ検出
量)は、手振れ検出信号S2としてCPU6に入力され
るようになっている。
The shake detection unit 3 includes an X-axis shake detector 30 and Y
It is composed of a shaft shake detector 31. The X-axis shake detector 30 is a device that detects shake in the yawing / pan directions, and the Y-axis shake detector 31 is a device that detects shake in the pitching / tilt directions. The X- and Y-axis shake detectors 30 and 31 are angular velocity sensors formed of a vibration gyro and have a function of detecting the amount of angular amplitude of the image pickup apparatus due to camera shake and its direction. This X, Y axis shake detector 3
The angular amplitude amount detected in 0 and 31 and its direction (shake detection amount) are input to the CPU 6 as a shake detection signal S2.

【0018】光学ブロック4は、光学系2の後段に取り
付けられた三板式の光ブロックであり、入射光を三原色
に分解するダイクロイックプリズム40と、このダイク
ロイックプリズム40の所定部位に配置された3つのC
CD41R,41G,41B(撮像素子)とで構成され
ている。このダイクロイックプリズム40によれば、図
3に示すように、入射光が赤色Rと緑色Gと青色Bの三
色に分解され、分解された三原色光R,G,Bがそれぞ
れCCD41R,41G,41Bの方向に進む。CCD
41R,41G,41Bは、それぞれの色画像の輝度を
検出するものであって、CCD駆動部42R,42G,
42Bによって駆動される素子である。各CCD41
R,41G,41Bは、イメージサイズがH8.8mm
×V6.6mmのB/W・2/3゛CCDである。この
CCDのフルサイズ画面に、概ね30%p−p(H2.
64mm、V1.98mm)の補正余裕領域を除いて、
縮小画枠を設定し、この縮小画枠をフルサイズ画枠内で
変位させて手振れ補正をするので、最大補正変位量は、
片側15%により、H1.32mm、V0.99mmと
なっている。
The optical block 4 is a three-plate type optical block attached to the latter stage of the optical system 2, and includes a dichroic prism 40 for separating incident light into three primary colors, and three dichroic prisms arranged at predetermined portions of the dichroic prism 40. C
CD 41R, 41G, 41B (imaging device). According to the dichroic prism 40, as shown in FIG. 3, incident light is separated into three colors of red R, green G and blue B, and the separated three primary color lights R, G and B are respectively CCDs 41R, 41G and 41B. Go in the direction of. CCD
41R, 41G, and 41B detect the brightness of each color image, and are CCD drive parts 42R, 42G, and 41B.
It is an element driven by 42B. Each CCD 41
The image size of R, 41G, 41B is H8.8mm
It is a B / W / 2/3 ″ CCD of × V6.6 mm. On the full-size screen of this CCD, approximately 30% pp (H2.
64 mm, V 1.98 mm) except for the correction margin area,
Since the reduced image frame is set and the reduced image frame is displaced within the full size image frame to perform camera shake correction, the maximum correction displacement amount is
H1.32 mm and V0.99 mm due to 15% on one side.

【0019】図1において、映像処理部5は、電子式の
補正機能を有する部分であり、CDS(相関二重サンプ
リング回路)50と、A/Dコンバータ51と、Hレイ
トコンバータ52と、Vレイトコンバータ53と、映像
信号処理部54とを直列に接続した構成になっている。
CDS50は、CCD41R,41G,41Bから出力
された映像信号VR,VG,VB(太線矢印)を規定利
得で増幅した後、相関二重サンプリング手法を適用し
て、赤色R,緑色G,青色Bの色信号V1に変換する回
路である。A/Dコンバータ51は、CDS50から入
力したアナログの色信号V1をディジタル色信号V2に
変換する機器である。Hレイトコンバータ52は、A/
Dコンバータ51から順次入力されるディジタル色信号
V2を格納した後、所定のタイミングで出力するメモリ
回路である。すなわち、Hレイトコンバータ52は、電
子式の手振れ補正機能の水平切出しを達成するもので、
図6の(c)で示したように、水平方向の画素を縮小し
て出力する。一方、Vレイトコンバータ53、Hレイト
コンバータ52からから順次入力されるディジタル色信
号V3を格納した後、所定のタイミングで出力するメモ
リ回路である。すなわち、Vレイトコンバータ53は、
電子式の手振れ補正機能の垂直切出しを達成するもの
で、図6の(b)で示したように、垂直方向のラインを
縮小して出力する。映像信号処理部54は、Vレイトコ
ンバータ53からのディジタル色信号V4に対してガン
マ補正等の通常のテレビカメラ等が行う信号処理を実行
した後、輝度信号と色差信号とに変換すると共にビデオ
信号に変換して出力する部分である。
In FIG. 1, a video processing section 5 is a section having an electronic correction function, and includes a CDS (correlated double sampling circuit) 50, an A / D converter 51, an H rate converter 52, and a V rate. The converter 53 and the video signal processing unit 54 are connected in series.
The CDS 50 amplifies the video signals VR, VG, VB (thick line arrows) output from the CCDs 41R, 41G, 41B with a specified gain, and then applies a correlated double sampling method to apply red R, green G, and blue B This is a circuit for converting into a color signal V1. The A / D converter 51 is a device that converts the analog color signal V1 input from the CDS 50 into a digital color signal V2. The H late converter 52 is A /
The memory circuit stores the digital color signals V2 sequentially input from the D converter 51 and outputs the digital color signals V2 at a predetermined timing. That is, the H-rate converter 52 achieves the horizontal cutout of the electronic image stabilization function.
As shown in FIG. 6C, horizontal pixels are reduced and output. On the other hand, the memory circuit stores the digital color signal V3 sequentially input from the V-rate converter 53 and the H-rate converter 52, and then outputs it at a predetermined timing. That is, the V rate converter 53 is
The electronic image stabilization function achieves vertical clipping, and as shown in FIG. 6B, the vertical line is reduced and output. The video signal processing unit 54 performs signal processing such as gamma correction performed by a normal television camera on the digital color signal V4 from the V-rate converter 53, and then converts it into a luminance signal and a color difference signal and a video signal. It is the part that is converted to and output.

【0020】CPU6は、光軸角可変部1と共に第1の
振れ補正手段を構成し、映像処理部5と共に第2の振れ
補正手段を構成している。このCPU6は、X,Y軸振
れ検出器30,31からの手振れ検出信号S2が示す角
度振幅量とその方向とから、手振れの周波数を演算する
機能を有している。そして、CPU6は、この周波数と
上記角度振幅量及びその方向とからその補正量を演算
し、全周波数に対する補正量を示す制御信号C1を光軸
角可変部1の制御部13に出力する。このようなCPU
6には、駆動タイミングジェネレータ60が接続されて
いる。CPU6は、高域周波数に対する補正量を示す制
御信号C2を駆動タイミングジェネレータ23に出力す
る機能をも有しており、この駆動タイミングジェネレー
タ60は、制御信号C2が示す補正量に基づいて、CC
D駆動部42R,42G,42B及び映像処理部5を動
作させる制御信号C3を出力するようになっている。
The CPU 6 constitutes the first shake correcting means together with the optical axis angle varying portion 1 and the second shake correcting means together with the image processing portion 5. The CPU 6 has a function of calculating the frequency of camera shake from the angular amplitude amount indicated by the camera shake detection signal S2 from the X and Y axis shake detectors 30 and 31 and the direction thereof. Then, the CPU 6 calculates a correction amount from this frequency and the angle amplitude amount and its direction, and outputs a control signal C1 indicating the correction amount for all frequencies to the control unit 13 of the optical axis angle varying unit 1. Such a CPU
A drive timing generator 60 is connected to 6. The CPU 6 also has a function of outputting the control signal C2 indicating the correction amount for the high frequency to the drive timing generator 23, and the drive timing generator 60 controls the CC based on the correction amount indicated by the control signal C2.
A control signal C3 for operating the D drive units 42R, 42G, 42B and the image processing unit 5 is output.

【0021】次に、本実施形態の撮像装置が示す手振れ
補正動作について説明する。図4は、撮像装置の手振れ
角度と手振れ周波数との関係を示す線図である。撮像装
置を三脚等で固定して撮像する場合には、手振れがな
く、正常な状態であるので、光学式の補正機能による補
正は行われない。したがって、光軸角可変部1による光
軸変化動作は行われず、入射光は、光軸角可変部1によ
る光軸変化を受けることなく、光学系2に入射される。
すると、CCD41R,41G,41Bからの映像信号
VR,VG,VBが、CDS50によって、規定利得で
増幅された後、相関二重サンプリング手法により、色信
号V1に変換され、A/Dコンバータ51で、この色信
号V1がディジタル色信号V2に変換される。このディ
ジタル色信号V2は、Hレイトコンバータ52及びVレ
イトコンバータ53に入力されるが、手振れが生じてい
ないので、電子式の補正機能による補正は行われない。
すなわち、ディジタル色信号V2に対して、Hレイトコ
ンバータ52及びVレイトコンバータ53による縮小画
枠の変位処理が行われず、ディジタル色信号V2はその
まま映像信号処理部54に出力される。そして、映像信
号処理部54でガンマ補正等の通常のテレビカメラ等が
行う信号処理が行われた後、輝度信号と色差信号とに変
換されると共にビデオ信号に変換されて出力される。
Next, the camera shake correction operation of the image pickup apparatus of this embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the camera shake angle and the camera shake frequency of the image pickup apparatus. When the image pickup apparatus is fixed on a tripod or the like and image pickup is performed, since there is no camera shake and it is in a normal state, correction by the optical correction function is not performed. Therefore, the optical axis changing operation by the optical axis angle changing section 1 is not performed, and the incident light is incident on the optical system 2 without being changed by the optical axis angle changing section 1.
Then, the video signals VR, VG, VB from the CCDs 41R, 41G, 41B are amplified by the CDS 50 with a specified gain, and then converted into the color signal V1 by the correlated double sampling method, and then by the A / D converter 51. This color signal V1 is converted into a digital color signal V2. This digital color signal V2 is input to the H-rate converter 52 and the V-rate converter 53, but since no camera shake has occurred, it is not corrected by the electronic correction function.
That is, the H color converter 52 and the V rate converter 53 do not perform the displacement processing of the reduced image frame on the digital color signal V2, and the digital color signal V2 is directly output to the video signal processing unit 54. Then, after the image signal processing unit 54 performs signal processing such as gamma correction performed by a normal television camera or the like, it is converted into a luminance signal and a color difference signal and also converted into a video signal and output.

【0022】また、ユーザが揺れる車等に乗って撮像す
る場合には、車等による大振幅の低域周波数の振れとユ
ーザの手振れ等による小振幅の高域周波数の振れが撮像
装置に加わる。このような場合に、図5に示した光学式
の補正機能のみを有する撮像装置では、車等による大振
幅の低域周波数の振れに対してしか対応することができ
ない。すなわち、大振幅の低域周波数の振れに対して
は、頂角可変プリズムの直角変化駆動を追従させること
ができるので、被写体を画枠内に位置させることは可能
である。しかし、ユーザの手振れ等による小振幅の高域
周波数の振れに対しては、頂角可変プリズムの直角変化
駆動の際に、頂角可変プリズムを構成する光学素子を回
動させる制御が追い付かない。特に業務用の撮像装置で
は、光学素子として大口径のレンズを使用しているの
で、大きな慣性モーメントに抗して光学素子を回動制御
させなければならず、この傾向が大きい。このため、被
写体は、画枠内に納っているが、ユーザの手振れ等によ
る小刻みな振れが発生することとなる。一方、図6に示
した電子式の補正機能のみを有する撮像装置では、ユー
ザの手振れ等による小振幅の高域周波数の振れに対し、
フレーム周波数30Hzで補正することができる。しか
し、電子式の補正機能では、画枠の補正余裕領域に限界
がある。すなわち、光軸補正角度が補正量/焦点距離に
等しいので、CCDのV方向における補正余裕はV0.
99mmしかない。したがって、焦点距離150mmで
は、光軸補正角度が0.38°となり、車等による大振
幅の低域周波数の振れに対応することができない。この
ため、被写体が画枠からはみ出てしまうことがある。
Further, when a user rides on a swaying vehicle or the like to take an image, shake of a large amplitude low frequency band due to the vehicle or the like and vibration of a small amplitude high frequency band due to user shake etc. are added to the image pickup apparatus. In such a case, the image pickup apparatus having only the optical correction function shown in FIG. 5 can deal only with a shake of a large amplitude low frequency band due to a vehicle or the like. That is, since it is possible to follow the drive for changing the vertical angle of the variable apex angle prism with respect to the shake of the low-frequency with large amplitude, it is possible to position the subject within the image frame. However, the control of rotating the optical element forming the apex angle variable prism cannot catch up with the vibration of a high frequency with a small amplitude due to the hand shake of the user or the like when the apex angle variable prism is driven to change the right angle. Particularly in a commercial image pickup apparatus, since a lens having a large aperture is used as an optical element, it is necessary to control the rotation of the optical element against a large moment of inertia, and this tendency is large. For this reason, although the subject is contained within the image frame, small shakes are generated due to camera shake of the user. On the other hand, in the image pickup apparatus having only the electronic correction function shown in FIG.
It can be corrected at a frame frequency of 30 Hz. However, the electronic correction function has a limit in the correction margin area of the image frame. That is, since the optical axis correction angle is equal to the correction amount / focal length, the correction margin in the V direction of the CCD is V0.
There is only 99 mm. Therefore, when the focal length is 150 mm, the optical axis correction angle is 0.38 °, and it is not possible to cope with the shake of a large amplitude low frequency band due to a vehicle or the like. For this reason, the subject may go out of the image frame.

【0023】これに対して、本実施形態の撮像装置で
は、図4に示すように、大振幅の低域周波数の振れに対
しては、光学式の補正機能で対応することができ、小振
幅の高域周波数の振れに対しては、電子式の補正機能で
対応することができる。すなわち、撮像装置が振れる
と、振れ検出部3のX,Y軸振れ検出器30,31によ
って、撮像装置の角度振幅量とその方向とが検出され、
その結果が手振れ検出信号S2としてCPU6に入力さ
れる。すると、CPU6において、手振れ検出信号S2
が示す角度振幅量とその方向とから、大振幅の低域周波
数と小振幅の高域周波数とが演算される。そして、全周
波数と上記角度振幅量及びその方向とからその補正量が
演算され、全周波数に対する補正量を示す制御信号C1
が光軸角可変部1の制御部13に出力される。
On the other hand, in the image pickup apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 4, it is possible to cope with the shake of the low frequency band of the large amplitude by the optical correction function, and the small amplitude. It is possible to deal with the fluctuation of the high frequency band of by the electronic correction function. That is, when the image pickup apparatus shakes, the X and Y axis shake detectors 30 and 31 of the shake detection unit 3 detect the amount of angular amplitude of the image pickup apparatus and the direction thereof,
The result is input to the CPU 6 as a camera shake detection signal S2. Then, in the CPU 6, the camera shake detection signal S2
From the angular amplitude amount indicated by and the direction thereof, a low-frequency with a large amplitude and a high-frequency with a small amplitude are calculated. Then, the correction amount is calculated from all frequencies and the angle amplitude amount and its direction, and the control signal C1 indicating the correction amount for all frequencies is calculated.
Is output to the control unit 13 of the optical axis angle varying unit 1.

【0024】この動作と並行して、光軸角可変部1の傾
斜角検出器14によって、光軸に対する光学素子10a
の傾斜角が検出され、その測定値を示す傾斜角検出信号
S1が制御部13に入力される。これにより、制御部1
3が、この傾斜角検出信号S1とCPU6からの制御信
号C1とに基いて、駆動回路12を制御し、駆動回路1
2の制御で、駆動機構11が光学素子10aを所望角度
だけ傾斜させる。この光学式の補正機能は、大振幅の低
域周波数の振れに対して追従するので、光学系2への光
軸が大振幅に対応して変化補正される。この結果、車等
のによる大振幅の振れが装置に加わっても、被写体は画
枠内に納っている。
In parallel with this operation, the tilt angle detector 14 of the optical axis angle varying unit 1 causes the optical element 10a with respect to the optical axis.
Is detected, and a tilt angle detection signal S1 indicating the measured value is input to the control unit 13. As a result, the control unit 1
3 controls the drive circuit 12 based on the tilt angle detection signal S1 and the control signal C1 from the CPU 6, and the drive circuit 1
By the control of 2, the drive mechanism 11 tilts the optical element 10a by a desired angle. Since this optical correction function follows the shake of the large amplitude low frequency band, the optical axis to the optical system 2 is changed and corrected corresponding to the large amplitude. As a result, the subject stays within the image frame even if a large amplitude shake due to a car or the like is applied to the device.

【0025】しかし、光軸角可変部1では、ユーザの手
振れ等による小振幅の高域周波数の振れに対応すること
ができないので、画像に小刻みな振れが生じるおそれが
ある。このため、CPU20からは、小振幅の高域周波
数に対する補正量を示す制御信号C2が駆動タイミング
ジェネレータ23に出力される。そして、CPU6から
の制御信号C2の補正量に基づいて、駆動タイミングジ
ェネレータ60からCCD駆動部42R,42G,42
B及び映像処理部5に、高域の不足分を画像の1フレー
ム後に補正させる制御信号C3が出力される。これによ
り、Hレイトコンバータ52によって、A/Dコンバー
タ51からのディジタル色信号V2に対して、図6の
(c)で示したような水平方向の画素縮小処理がなさ
れ、さらに、Vレイトコンバータ53によって、ディジ
タル色信号V3に対して、図6の(b)で示したような
垂直方向のライン縮小処理がなされる。この結果、映像
信号処理部54からは、ユーザの手振れ等による小振幅
の高域周波数の振れに対応して変位した縮小画枠の画像
が出力される。したがって、ユーザは、被写体が大振幅
の低域周波数の振れにもかかわらず画枠内に納り且つ小
振幅の高域周波数の振れにもかかわらず小刻みな振れの
ない画像を正確に撮像することができる。
However, since the optical axis angle varying section 1 cannot cope with a shake of a high frequency having a small amplitude due to a shake of a user's hand or the like, there is a possibility that a small shake occurs in an image. Therefore, the CPU 20 outputs to the drive timing generator 23 the control signal C2 indicating the correction amount for the small amplitude high frequency. Then, based on the correction amount of the control signal C2 from the CPU 6, the drive timing generator 60 causes the CCD drive units 42R, 42G, 42 to pass.
A control signal C3 for correcting the shortage of the high frequency one frame after the image is output to the B and the video processing unit 5. As a result, the H-rate converter 52 performs horizontal pixel reduction processing as shown in FIG. 6C on the digital color signal V2 from the A / D converter 51, and further, the V-rate converter 53. Thus, the vertical line reduction processing as shown in FIG. 6B is performed on the digital color signal V3. As a result, the image signal processing unit 54 outputs the image of the reduced image frame displaced in response to the shake of the high-frequency with a small amplitude due to the shake of the user's hand. Therefore, the user can accurately capture an image in which the subject is within the image frame despite the large-amplitude low-frequency fluctuation and does not have the small-amplitude shake despite the small-amplitude high-frequency vibration. You can

【0026】なお、大振幅の低域周波数の振れのみが撮
像装置に加わった場合には、光軸角可変部1による光軸
変化動作のみが行われ、映像処理部5のHレイトコンバ
ータ52及びVレイトコンバータ53による縮小画枠の
変位処理は実行されない。また、小振幅の高域周波数の
振れのみが撮像装置に加わった場合には、光軸角可変部
1による光軸変化動作は行われるが、その動作が振れに
追従しないので、Hレイトコンバータ52及びVレイト
コンバータ53による縮小画枠の変位処理がなされ、そ
の小刻みな振れが補正される。
When only the shake of the low-frequency with a large amplitude is applied to the image pickup apparatus, only the optical axis changing operation by the optical axis angle varying unit 1 is performed, and the H rate converter 52 and the H rate converter 52 of the image processing unit 5 are operated. The displacement processing of the reduced image frame by the V-rate converter 53 is not executed. Further, when only the shake of a high frequency having a small amplitude is applied to the image pickup apparatus, the optical axis changing operation by the optical axis angle changing unit 1 is performed, but since the operation does not follow the shake, the H-rate converter 52. The V-rate converter 53 and the V-rate converter 53 perform displacement processing of the reduced image frame, and the small shake is corrected.

【0027】このように、本実施形態の撮像装置によれ
ば、低域周波数の手振れに対しては光学式の補正機能で
対応し、高域周波数の手振れに対しては電子式の補正機
能で対応することによって、手振れ周波数の大きさに拘
らず、手振れ補正を正確に行うことができるので、光学
式の補正機能を小振幅の高域周波数の手振れに対応させ
るために、光軸角可変部1を複雑且つ高度な構造にする
必要がなく、この結果、光軸角可変部1の構造の簡略化
と制御の容易化とを図ることができる。また、電子式の
補正機能を大振幅の低域周波数の手振れに対応させるた
めに、広い補正余裕領域を確保する必要がなく、この結
果、CCD4R,4G,4Bの小型化を図ることがで
き、製品コストの低廉化を達成することができる。大型
になりがちなCCD三枚式の業務用撮像装置で、特に有
効である。
As described above, according to the image pickup apparatus of the present embodiment, an optical correction function is used to cope with low-frequency camera shake, and an electronic correction function is used to compensate for high-frequency camera shake. By doing so, the camera shake correction can be performed accurately regardless of the magnitude of the camera shake frequency.Therefore, in order to make the optical correction function correspond to the camera shake of the small amplitude high frequency range, the optical axis angle variable unit 1 does not need to have a complicated and sophisticated structure, and as a result, the structure of the optical axis angle varying unit 1 can be simplified and the control can be facilitated. In addition, it is not necessary to secure a wide correction margin area in order to make the electronic correction function correspond to the shake of the low-frequency with a large amplitude, and as a result, the CCDs 4R, 4G, 4B can be downsized. Product cost reduction can be achieved. This is particularly effective for a commercial CCD image pickup device that tends to be large in size.

【0028】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変
形や変更が可能である。例えば、上記実施形態の撮像装
置では、CPU20から光軸角可変部1の制御部13に
全周波数に対する補正量を示す制御信号C1が出力し、
大振幅の低域周波数を光軸角可変部1で補正させ、光軸
角可変部1で補正し切れない小振幅の高域周波数を1フ
レーム後に映像処理部5で補正する構成としたが、CP
U20において又はフィルタを用いて(選択手段)、大
振幅の低域周波数と小振幅の高域周波数とを分離し、大
振幅の低域周波数に対する補正のみを光軸角可変部1に
分担させ、小振幅の高域周波数に対する補正のみを映像
処理部5に分担させるようにしても良い。また、手振れ
検出は、X,Y軸振れ検出器30,31の角度センサに
限ることなく、撮像画像において、前回フレームとの画
像比較等によって得ても良い。さらに、縮小画枠の変位
は、CCD4R,4G,4Bの切出し方式やフレームメ
モリの読み出しシフト方式によるものを含む。また、C
CD三板式に限ることなく、単板式,二板式,四板式等
を用いても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications and changes can be made within the scope of the invention. For example, in the image pickup apparatus of the above embodiment, the CPU 20 outputs the control signal C1 indicating the correction amount for all frequencies to the control unit 13 of the optical axis angle varying unit 1.
A large amplitude low frequency range is corrected by the optical axis angle varying section 1, and a small amplitude high range frequency that cannot be corrected by the optical axis angle varying section 1 is corrected by the video processing section 5 after one frame. CP
In U20 or by using a filter (selecting means), a large-amplitude low-pass frequency is separated from a small-amplitude high-pass frequency, and the optical axis angle varying unit 1 shares only the correction for the large-amplitude low-pass frequency, The image processing section 5 may be made to share only the correction for the high-frequency with a small amplitude. Further, the camera shake detection is not limited to the angle sensor of the X and Y axis shake detectors 30 and 31, and may be obtained by image comparison with the previous frame in the captured image. Further, the displacement of the reduced image frame includes that by the cutting method of the CCDs 4R, 4G, 4B and the read shift method of the frame memory. Also, C
The CD is not limited to the three-plate type, and a single-plate type, a two-plate type, a four-plate type, or the like may be used.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の撮
像装置によれば、装置の振れ周波数の概ね低域成分が、
第1の振れ補正手段によって補正され、振れ周波数の高
域成分が、第2の振れ補正手段によって補正されるの
で、手振れ周波数の大きさにかかわらず、手振れ補正を
正確に行うことができるという優れた効果がある。この
ため、光軸角可変手段の構造の簡略化と制御の容易化と
を図ることができると共に、撮像素子の小型化を図るこ
とができる。この結果、製品コストの低廉化を達成する
ことができる。大型になりがちなCCD三枚式の業務用
撮像装置で、特に効果がある。
As described above in detail, according to the image pickup apparatus of the present invention, the low frequency component of the shake frequency of the apparatus is
Since the high-frequency component of the shake frequency is corrected by the first shake correction unit and the high-frequency component of the shake frequency is corrected by the second shake correction unit, the shake correction can be accurately performed regardless of the magnitude of the shake frequency. There is an effect. Therefore, the structure of the optical axis angle varying means can be simplified and the control can be facilitated, and the image pickup device can be downsized. As a result, the product cost can be reduced. This is a commercial CCD image pickup device, which tends to be large, and is particularly effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る撮像装置を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】光学式の手振れ補正機能による光軸変化を示す
模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a change in optical axis due to an optical image stabilization function.

【図3】光学ブロックの機能を説明するための説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a function of an optical block.

【図4】撮像装置の手振れ角度と手振れ周波数との関係
を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a camera shake angle and a camera shake frequency of the image pickup apparatus.

【図5】光学式の手振れ補正機能を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical image stabilization function.

【図6】電子式の手振れ補正機能を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an electronic image stabilization function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光軸角可変部 2 光学系 3 振れ検出部 4 光学ブロック 5 映像処理部 6 CPU 10a,10b 光学素子 13 制御部 14 傾斜角検出器 30 X軸振れ検出器 31 Y軸振れ検出器 52 Hレイトコンバータ 53 Vレイトコンバータ 1 Optical Axis Angle Variable Section 2 Optical System 3 Shake Detection Section 4 Optical Block 5 Image Processing Section 6 CPU 10a, 10b Optical Element 13 Control Section 14 Tilt Angle Detector 30 X Axis Shake Detector 31 Y Axis Shake Detector 52 H Rate Converter 53 V late converter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮影光学系と、 上記撮影光学系からの出射光を受ける撮像素子と、 上記撮影光学系に入射する撮影光軸角を変化させること
が可能な光軸角可変手段と、 上記撮像素子からの撮影情報の読み出し位置を補正余裕
領域を残して変化させることが可能な映像処理手段と、 装置の振れを検出する振れ検出手段と、 上記振れ検出手段による振れ検出量に基いて、上記光軸
角可変手段を制御することにより、装置の振れ周波数の
概ね低域成分を補正する第1の振れ補正手段と、 上記振れ検出手段による振れ検出量に基いて、上記映像
処理手段を制御することにより、装置の振れ周波数の概
ね高域成分を補正する第2の振れ補正手段と、 を具備することを特徴とする撮像装置。
1. A photographing optical system, an image pickup element for receiving light emitted from the photographing optical system, an optical axis angle varying means capable of changing a photographing optical axis angle incident on the photographing optical system, Based on a shake detection amount by the image processing means capable of changing the read position of the shooting information from the image pickup device leaving the correction margin area, a shake detecting means for detecting shake of the apparatus, and a shake detection amount by the shake detecting means, By controlling the optical axis angle varying means, the first shake correcting means for correcting the low frequency component of the shake frequency of the apparatus and the image processing means are controlled based on the shake detection amount by the shake detecting means. By doing so, a second shake correction unit that corrects a substantially high-frequency component of the shake frequency of the device, is provided.
【請求項2】 請求項1に記載の撮像装置において、 上記振れ検出手段の振れ検出量に基づいて、上記振れ周
波数の低域成分と高域成分とを選択し、上記低域成分の
補正を上記第1の振れ補正手段に分担させ、上記高域成
分の補正を上記第2の振れ補正手段に分担させる選択手
段を設けた、 ことを特徴とする撮像装置。
2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein a low-frequency component and a high-frequency component of the shake frequency are selected based on the shake detection amount of the shake detecting means, and the low-frequency component is corrected. An image pickup apparatus comprising: a selection unit that is assigned to the first shake correction unit and is assigned to the second shake correction unit to correct the high frequency component.
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