JP4227215B2 - IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置および撮像装置を制御する制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のビデオカメラ等の撮像装置には、手振れ防止機能が搭載された防振機能付き撮像装置が一般的となっている。手振れ防止機能の方式としては、光学式手振れ補正と電子式手振れ補正とがある。
【0003】
光学式手振れ補正では、撮像素子に入射される撮影光の光路途中に、光軸変位が可能なプリズムやレンズ部材を配置し、手振れに応じて光軸の変位を行うことで、振れ補正を行う。光学式に用いられる手振れ検出手段としては、振動ジャイロ等の角速度センサを用い、直接撮像装置に加わる振れ成分の検出を行い、この検出出力を積分することで、撮像装置の角変位を検出するのが一般的となっている。
【0004】
一方、電子式手振れ補正は、フィールド間での映像信号の変化から撮像装置の動き量を算出して振れ信号とする動きベクトル検出方式と併用される場合が多く、動きベクトル検出用のフィールドメモリの蓄積画像を、動きが除去されるようにメモリ画像の一部を抽出することで補正を行っている。
【0005】
また、電子式手振れ補正の別のシステムとして、振れ検出にはセンサを用い、撮像素子に受光された画像の一部のみを切り出し、検出される振れに応じて切り出し位置を制御することで、振れ補正を行うタイプも出現してきている。
【0006】
電子式手振れ補正の場合、映像信号に対して電気的な補正を行うため、補正周期はフィールド周期となり、露光時間中の手振れを除去することができない反面、光学方式よりも小型軽量にできるというメリットがある。また、撮像素子に高密度の大型タイプのものを用いることで、切り出しまたはメモリから抽出される撮影画像の解像度を上げ、光学式に比べて不利であった画質劣化にも改良がなされつつある。
【0007】
ところで、ビデオカメラでは、カメラを意図的に動かすパンニング動作やチルティング動作等のカメラワークを行いながら撮影を行う場合がある。これらのカメラワークでの撮影時は、手振れ補正に制限を加えて補正能力が低下するようにし、補正範囲の端に突き当たって生じる撮影画像の乱れの防止や、撮影者の意図する方向への素早い応答を図る手法が本発明者により提案されている。
【0008】
図12、図13、14、図15、図16及び図17は、本発明者により提案されているパンニング動作時の制限手法を説明するための図面である。この制限手法は、焦点距離が何れであっても、また焦点距離により補正限界が変化するような場合であっても、制限量の特性設定が簡単に行える手法であり、ここでは光学式の手振れ補正機能システムを例にとって説明する。
【0009】
図12は、手振れ補正用のシフトレンズを光軸に垂直に可動させることで防振するシステムを具備した撮像装置の構成を示している。同図において、レンズ群はインナーフォーカスタイプの構成となっており、固定レンズ1101、ズームレンズ1102、絞り1103、防振用のシフトレンズ1104、フォーカスレンズ1105からなる。このレンズ群からの光はCCD等の撮像素子1106に結像される。撮像素子1106上の像は光電変換され、増幅器1118で最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理回路1119へと入力されて標準テレビ信号に変換される。
【0010】
また、図12の撮像装置は光学的な手振れ補正機能を備えており、防振のON/OFFはスイッチ1120の状態を検出することで行っている。角速度センサ1121(ピッチ方向)、角速度センサ1122(ヨー方向)で撮像装置本体の振れ角速度を検出し、増幅器1123、1124でそれぞれ増幅後、制御マイクロコンピュータ(制御マイコン)1116の図示しないA/Dコンバータ等で取り込み、この制御マイコン1116の内部処理で角速度信号を積分して角変位に変換する。制御マイコン1116は、得られた角変位、即ち振れ角θと光学系の焦点距離fに応じて、撮像素子1106上の振れによる撮影画像の移動分(略f×tanθに相当)を、振れによる移動方向とは逆方向に動かすように、シフトレンズ1104を光軸に垂直に移動させることで振れ補正を行う。制御マイコン1116は補正目標を出力する。加算器1115はシフトレンズ1104の位置信号(エンコーダ1113の検出信号を所定レベルに増幅器1114で増幅した位置信号)と制御マイコン1116からの補正目標値信号とを比較し、それらの差が零(0)になるように駆動信号をモータドライバ1112を介してモータ1111に出力することで、シフトレンズ1104の位置をループ制御し、目標位置に一致させる。
【0011】
また、制御マイコン1116はズームレンズ1102、フォーカスレンズ1105も制御している。押し圧により抵抗値が可変する回転操作タイプのズームスイッチユニット1117からの信号に応じ、制御マイコン1116は駆動命令をモータドライバ1108を介してモータ1107に送ることで、ズームレンズ1102が移動して変倍動作が行われる。また、カメラ信号処理回路1119で処理された焦点信号が最大となるように、制御マイコン1116は、駆動命令をモータドライバ1110を介してモータ1109に送ることで、フォーカスレンズ1105が移動して焦点調節が行われる。
【0012】
次に図13、14を用いて、制御マイコン1116で処理される本防振制御フローを説明する。補正量は焦点距離と最大補正限界で規格化されており、規格化補正量に応じて制限量が所定特性で算出できるので、1種類の特性を有するだけで全ての焦点距離変化に対応可能となっている。
【0013】
図13、14のフローチャートは、角速度センサ1121、1122で検出した角速度信号を積分することで、角変位を算出して補正量と制限量とを算出する処理である。図13、14の処理は制御マイコン1116で実行される定周期割込処理であり、例えば1kHzの周波数で実行される。割り込みの起動要因は、例えば、発振クロックの所定分周でアップ(若しくはダウン)カウントしているカウンタが、1msecに相当するデータと一致する毎に発生する。また、図12で説明したように、角速度信号を制御マイコン1116のA/Dコンバータで取り込むが、本実施の形態では、簡単にするためにA/Dコンバータの動作モードはスキャンモードで、いつでもA/D変換動作を繰り返しているものとする。
【0014】
割込処理を開始すると、図13、14のステップS1201でA/Dサンプリングした角速度信号に対して、ハイパスフィルタ処理をかけることでDC成分の影響を除去する。次のステップS1202は、AC成分の角速度信号に周波数帯域の制限を設ける処理であり、ステップS1202aからステップS1202eで構成されている(ステップS1202の詳細な説明については後述する)。実際には前記ステップS1201と同様なハイパスフィルタ処理であり、そのカットオフ周波数が前記ステップS1201では固定値なのに対して、ステップS1202では可変設定が可能になっている。このカットオフ周波数を低域から高域まで変化させることにより帯域制限が可能になっている。ステップS1202のカットオフ周波数を制御し、パンニング等のカメラワーク動作中には、カットオフ周波数を上げ、防振の抑振能力を低下させるようにし、通常撮影時には、手振れ除去のためカットオフ周波数を低下させるようにしている。また、補正可能範囲の限界よりも大きな振れを補正しようとして、補正端に衝突したときの画面の不自然さを防止するためにも帯域制限の制御が実行されている。
【0015】
次に、ステップS1203で前記ステップS1202において帯域制限された角速度信号を積分処理して角変位を算出する。算出された角変位が撮像装置本体に加わる振れ角に相当する。次にステップS1204で焦点距離変化の補正を行い補正量算出を行う。補正量はステップS1203で得られた角変位、即ち振れ角θと光学系の焦点距離fに応じてf×tanθとなる。次にステップS1205で前記ステップS1204において算出した補正量を最大補正限界(シフトレンズ1104の移動限界)で規格化する。
【0016】
ピッチ規格化補正量及びヨー規格化補正量は、下記(1)式及び(2)式によりそれぞれ算出される。
【0017】
ピッチ規格化補正量=ピッチ補正量/ピッチ最大シフト限界/2×100(%) … (1)
ヨー規格化補正量=ヨー補正量/ヨー最大シフト限界/2×100(%)… (2)
次のステップS1206は、前記ステップS1205において算出された規格化補正量を基に補正能力に制限を加えるための制限量を算出する処理であり、ステップS1206。aからステップS1206eで構成されている。ここで、制限量は前記ステップS1202における帯域制限処理で説明したカットオフ周波数に相当する。
【0018】
先ず、ステップS1206aで規格化補正量に応じた制限目標カットオフ周波数fcを算出する。この制限目標カットオフ周波数fcは、図15に示される特性で決定される。
【0019】
図15は、補正量に対する制限量、つまりカットオフ周波数の特性を示している。同図において、横軸は規格化補正量であり、最大シフト限界の1/2までシフトして補正する場合を100%とした場合に対する現在の振れを補正するのに必要な補正量の割合を示している。また、縦軸は制限量のパラメータである帯域制限のカットオフ周波数である。補正量に対して制限を加える度合いが、しきい値による設定ではなく関数的な設定となっている。このため、カットオフ周波数を制御してパンニング動作に対応する場合でも、円滑な切り替えが行える。
【0020】
本実施の形態では、最大カットオフ周波数を6Hzとしているが、これは、主となる手振れの周波数成分が5Hz以下であることによる。帯域制限の特性は2乗の関数でカットオフが変化するように設定されており、補正量が大きいほど急峻にカットオフ周波数を上げ、また補正量が零(0)近傍の場合にはカットオフをできるだけ低くし、防振(抑振)効果を高めるように制御される。この防振効果が高い範囲(補正量が零近傍の範囲)をできるだけ拡大したい場合には、補正量の2乗としていた次数を増していけば良く、補正量がより大きくなったときに、カットオフが急峻に立ち上がるように係数等の設定を行えばよい。
【0021】
ここで、最大シフト限界は図16に示すように決定されており、同図(a)は、焦点距離変化に対して有効像円径が変化している様子を、同図(b)は、焦点距離変化に対し、て最大補正範囲(最大シフト限界)が変化している様子をそれぞれ示している。図16(a)において、1401はシフトレンズ1104のメカ的な最大移動限界距離を有効像円径に換算した点である。また、1402はワイドからテレまで全ての焦点距離でメカ的にシフトレンズ1104が最大移動限界までの距離を移動したとしても、撮影画面にはケラレが生じないことを示している。従って、1402に対する最大補正範囲は1405のように一定値となる。
【0022】
一方、1403のように焦点距離1404よりテレ側でしか1401のより大きな有効像円径にならない場合には、1404よりワイド側ではシフトレンズ1104をメカ的に移動可能な最大位置までシフトすると、撮影画面の一部にケラレが生じることを意味する。従って、1403に対する最大補正範囲は1406のように、焦点距離1404よりワイドでは減少することになる。一般には、1403のようにレンズ光学系の設計が行われてレンズの小型化が図られる場合が多い。このように、最大補正範囲が焦点距離により1406のように変化する場合であっても、補正量は最大補正範囲で規格化されるので、焦点距離毎に制限特性を変更しなくても(特性変更パラメータを多数持たなくても)、端衝突の防止と円滑なパンニング動作への移行と解除とを実現することができる。
【0023】
再び図13、14に戻って、ステップS1206bで前記ステップS1206aにおいて算出された制限目標カットオフ周波数fcが現在のカットオフ周波数fc以上か否かを判断する。制限目標カットオフ周波数fc≧現在のカットオフ周波数fcならば、ステップS1206eで「解除フラグ」をクリアした後、ステップS1207へ進む。ここで解除フラグは、パンニング動作が終了した時にセットされるフラグであり、このフラグがセットされるまではカットオフ周波数fcを下げないように前記ステップS1202内で制御される。つまり、制限強度を弱くして防振効果を高めることの禁止が行われて制限動作のハンチングが防止される。
【0024】
一方、前記ステップS1206bにおいて制限目標カットオフ周波数fcが現在のカットオフ周波数fcより小さいと判断された場合には、ステップS1206cでパンニング動作が終了したか否かを判断するため、前記ステップS1201における処理後の角速度信号が所定値γより小さくなったか否かを判断する。この角速度信号は、帯域制限や焦点距離補正が行われる前の信号であるので、撮影画角に依らず直接カメラの振れの検出が行え、制限動作のハンチングや画角毎の応答性の違いを防止することが可能となる。尚、所定値γは、パンニング動作終了時の角速度信号レベルを予め測定することで決定されている。前記ステップS1206cで角速度信号の絶対値が所定値γ以上の場合は、パンニング動作継続中であると判断して前記ステップS1206eへ進み、また、角速度信号の絶対値が所定値γ以下の場合は、パンニング動作終了と判断してステップS1206dで「解除フラグ」をセットした後、ステップS1207へ進む。尚、通常の手持ち撮影時には制限が加わらないので、前記ステップS1206bにおいて制限目標カットオフ周波数fcと現在のカットオフ周波数fcとは等価となり、「解除フラグ」はクリア状態のままとなっている。
【0025】
このようにパンニング動作時の撮影状況判断が行われる中、制限動作は前記ステップS1202おいて制御される。即ち、ステップS1202aで制限目標カットオフ周波数fcと現在のカットオフ周波数fcとが等しいか否かを判断し、等しい場合は前記ステップS1204へ進んでカットオフ周波数の変更を行わない。また、前記ステップS1202aにおいて制限目標カットオフ周波数fcと現在のカットオフ周波数fcとが等しくない場合は、ステップS1202bで現在のカットオフ周波数fcが制限目標カットオフ周波数fcより小さいか否かを判断し、小さい場合は現在値が未だ目標値に至っていない場合であり、前記ステップS1206では制限を強くするべきと判断している場合である。この場合はステップS1202eでカットオフ周波数fcを現在値から所定値α分だけ大きくした後、前記ステップS1203へ進む。
【0026】
一方、前記ステップS1202bにおいて制限目標カットオフ周波数目標fcの方が現在のカットオフ周波数fcより小さい場合は、ステップS1202cで「解除フラグ」がセット状態か否かを判断する。そして、解除フラグがクリアの場合には、カットオフ周波数を下げずに現在値のまま保持した後、前記ステップS1203へ進む。
【0027】
一方、前記ステップS1202cにおいて解除フラグ=1の場合には、パンニング動作が終了してカットオフ周波数を小さくしても構わない場合なので、ステップS1202dでカットオフ周波数の設定を現在値より所定値βだけ小さい値にした後、前記ステップS1203へ進む。
【0028】
前記ステップS1206において決定された制限目標カットオフ周波数fcは、次回の帯域制限処理で徐々に近づくように設定されつつ、角速度信号に対して制限が行われる。例えば、算出カットオフが大きい場合には、カットオフ周波数以下の手振れ周波数の振れに対して補正効果が減少するようになる。
【0029】
次にステップS1207で、前記ステップS1205において算出されたシフト目標値命令を加算器1115に対して出力した後、本処理動作を終了する。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のパンニング動作制御では、補正手段の最大補正範囲で規格化された補正量に応じて、制限量である制限目標カットオフ周波数fcを決定しているが、目標値に至るカットオフ変化は所定値に応じるため、例えば図13の現在のカットオフ周波数(fc)1301から制限目標カットオフ周波数(fc)1302へは、変化軌跡1303を描いてしまい、カットオフ周波数が小さい範囲での変化が画面上に見えてしまっていた。つまり、図15の制限特性の軌跡通りの目標値決定と目標値到達が行われていないため、画面上にカットオフ周波数の変化が見える場合があった。
【0031】
また、図13、14のステップS1202の処理で行われる帯域制限のハイパスフィルタ処理では、カットオフ周波数fcに対し、実際には2つのフィルタ変数が変化している。1つは遮断周波数を決定するパラメータであり、もう1つは、その遮断周波数でのゲインを0dBに設定するためのパラメータである。
【0032】
これについて図17を用いて詳しく説明する。アナログフィルタにおいて、一次バターワースハイパスフィルタの伝達関数は、下記(3)式で算出される。
【0033】
【数1】
ここで、Ωcとは所望の遮断周波数であり、fc換算した場合には、Ωc=2πfcとなる。
【0034】
一般にアナログフィルタをデジタルフィルタに変換する手法の一つとして、双1次s−z変換が用いられる。
【0035】
具体的には、下記(4)式によりsをzに変換する。
【0036】
【数2】
ここでTとはデジタルフィルタのサンプリング周期である。
【0037】
上記(4)式を双1次s−z変換すると、下記(5)式になる。
【0038】
【数3】
この(5)式を下記(6)式と置き換えると
【0039】
【数4】
下記(7)式となる。
【0040】
【数5】
実際にはアナログ領域からデジタル領域に写像する際、ずれが生じるのでこれを補正するためにプリワービングと呼ばれる補正を施す。
【0041】
以上によりサンプリング周期が一定であるとき、遮断周波数を決定すれば上記(6)式により(a,b)を算出することができ、遮断周波数を可変できるデジタルハイパスフィルタを実現できる。
【0042】
上記(7)式をブロック図にすると図17のようになり、図13、14のステップS1202において実行されている。
【0043】
図17において、1501は入力データ(Sin)、1502は1サンプリング前のデータ(Z-1)、1507は第1の乗算処理回路で、(Z-1)1502に定数aを乗算する。1502は第1の加算処理回路で、入力データ(Sin)1501と、定数aと1サンプリング前のデータ(Z-1)1502との乗算値、即ちa×(Z-1)とを加算する。この出力データをcとする。1508は反転処理回路であり、1サンプリング前のデータ(Z-1)1502の符号を反転する。1503は第2の加算処理回路であり、出力データcと(−Z-1)とを加算する。1504は第2の乗算処理回路であり、(c−Z-1)と定数bとを乗算する。1505はハイパスフィルタの最終的な出力データSoutであり、第2の乗算処理回路1504の出力データである。また、中間データcは次回の演算のために1サンプリング前のデータ(Z-1)に保存される。この一連の演算を所定周期で実行することによりハイパスフィルタとなる。
【0044】
従って、制限動作のためのカットオフ周波数fcを変化させた場合には、フィルタ係数(a,b)を共に算出しなければならず、図13、14のように、制御周期が1kHzという高速の処理では、フィルタ係数も数式によって算出するために、処理能力の高いマイコン(マイクロコンピュータ)の使用や防振専用マイコンを用意しなければならず、高価なシステムになってしまうという問題点があった。
【0045】
本発明は、上述した従来技術の有する問題点を解消するためになされたもので、その第1の目的とするところは、高価なマイコンを用いることなく制限動作による弊害を防止し得ると共に、自然なカメラワークをあらゆる撮影画角で実現できる撮像方法及び装置を提供することである。
【0047】
上記目的を達成するために請求項1記載の撮像装置は、撮像装置の制御方法であって、前記撮像装置の振れを検出する振れ検出工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報に応じて補正動作を行う補正工程と、前記補正工程の補正動作に制限を加えるために帯域制限フィルタのカットオフ周波数に対応する少なくとも2つ以上の変数を有するテーブルデータからデータ選択を行うことで制限動作を行う制御工程とを有し、前記制御工程は、前記補正工程の補正量に応じて目標参照アドレスを決定し、前記目標参照アドレスに近づくように、逐次テーブルデータ参照アドレスを変更するとともに、前記撮像装置の操作状況に応じて前記テーブルデータ参照アドレスの変化量と変化周期とを変更し、前記テーブルデータは、前記テーブルデータ参照アドレスに応じて所定の制限強度特性となるようにデータ決定されていることを特徴とする。
【0048】
上記目的を達成するために請求項3記載の撮像装置は、撮像装置であって、前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報に応じて補正動作を行う補正手段と、前記補正手段の補正動作に制限を加えるために帯域制限フィルタのカットオフ周波数に対応する少なくとも2つ以上の変数を有するテーブルデータからデータ選択を行うことで制限動作を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記補正手段の補正量に応じて目標参照アドレスを決定し、前記目標参照アドレスに近づくように、逐次テーブルデータ参照アドレスを変更するとともに、前記撮像装置の操作状況に応じて前記テーブルデータ参照アドレスの変化量と変化周期とを変更し、前記テーブルデータは、前記テーブルデータ参照アドレスに応じて所定の制限強度特性となるようにデータ決定されていることを特徴とする。
【0064】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1乃至図11に基づき説明する。
【0065】
図1は、本発明の一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り、同図は、撮像装置としてのビデオカメラに電子防振機能を搭載した構成を示している。
【0066】
図1において、レンズ群はインナーフォーカスタイプの構成となっており、第1の固定レンズ101、ズームレンズ102、絞り103、第2の固定レンズ104、フォーカスレンズ105からなる。前記レンズ群からの光はCCD等の撮像素子106に結像され、増幅器107で最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理回路108へと入力されて、標準テレビ信号に変換される。
【0067】
また、図1に示すビデオカメラは電子的な手振れ補正機能を備えており、防振のON/OFFはスイッチ117の状態を検出することで行っている。角速度センサ109(ピッチ方向)、角速度センサ110(ヨー方向)でカメラ本体(撮像装置本体)の振れ角速度を検出し、増幅器111,112でそれぞれ増幅した後、防振制御マイコン(マイクロコンピュータ)115のA/Dコンバータ115aで取り込み、ハイパスフィルタ(HPF)115bでDC成分をカットした角速度信号を積分回路115dで積分して角変位に変換する。
【0068】
積分回路115dで算出された振れ角θに対して、焦点距離補正回路115eで光学系の焦点距離f分の補正を行い、f×tanθとなる補正信号を算出する。補正系制御部115hは焦点距離補正回路115eの出力信号である補正信号(撮像素子106上の振れによる画素移動分に相当)に応じて、振れによる移動方向とは逆方向に動かすことで振れ補正を行う。尚、115cは帯域制限用のハイパスフィルタ(帯域制限HPF)であり、補正信号を補正量規格化回路115fで規格化して得られた規格化補正量と、HPF115bの出力とに応じて、制限処理制御部115gが帯域制限HPF115cを制御し、パンニング動作時の防振能力を制限する。この制限動作については後で詳しく説明するが、本発明の特徴として、図17で説明した帯域制限用フィルタ係数(a,b)をカットオフ周波数毎にテーブルデータとしてテーブルデータ記憶部115iに記憶しており且つこのテーブルデータは、テーブル検索用参照アドレスの変化に対して所定の特性となるように作られている。制限動作時には、このテーブルから所望のカットオフ周波数に対応するフィルタ係数を選択することで、制限強度の変更が行われる。
【0069】
次に、抽出される画像について図2を用いて説明する。電子的な防振制御で抽出される画像領域は、例えば図2(a)における領域202となる。第2図(a)は撮像素子106の撮像画面を表わしており、201が全撮像画面の領域に相当する。このうち、一部のみの領域、例えば領域(抽出画面)202を抽出し、この領域202が図2(b)の領域204のように、全画面として表示処理や記録処理が施される。抽出画面202は手振れを補正するように位置変更され、図2(a)において203で示される垂直方向と水平方向の位置座標(V0,H0)を変更することで行われる。図2(a)の位置座標203の位置変更範囲は、領域201と領域202との水平/垂直の画素数差(以下、余剰画素と記述する)で決定される。また、図2(a)の位置座標203は、手振れが無い場合の原点座標を定めておき、その原点を基準として、手振れの量と方向に応じて位置座標203を変化させることで補正を行うように決定される。
【0070】
領域202を抽出する手法としては、フィールドメモリを用いて領域201の画像を一旦記憶し、領域202の画像のみを読み出しながら、領域201の大きさになるように拡大処理して領域204の表示を得る方法と、領域202が予め標準TV信号に必要な走査線数を満足するように、撮像素子106として高密度で高画素タイプの大型CCDを用いる方法とがある。前者、後者共に高価なフィールドメモリや大型CCDを必要とするので、本実施の形態では、汎用のPAL用のCCD(PALCCD)をNTSCのカメラに用いる構成とする。
【0071】
PALCCDは垂直方向の画素密度が高いので、垂直走査方向はタイミングジェネレータ等のCCD駆動回路でNTSC規格に対しての余分ライン数の範囲内で、高速掃き出しすべきライン数を角変位に応じて変化させれば、垂直方向の切り出し画像の位置を変化させることが可能となる。また、水平走査方向はラインメモリ113とメモリ制御回路114との構成で縦横比分だけ拡大処理を行ないつつ、ラインメモリ113への書き込み開始画素位置と読み出し開始画素位置との関係を変化させれば、水平方向の画面位置変更が行え、安価な振れ補正装置が実現できる。
【0072】
図1は、そのような補正系の構成になっており、垂直走査方向の画素移動は防振マイコン115がCCD駆動回路116を制御して高速掃き出し制御を行わせることで所望の走査領域の抽出行い、水平走査方向の画素移動はカメラ信号処理回路108で処理された映像信号を取り込むラインメモリ113とメモリ制御回路114とで、メモリされた水平走査画像の読み出し位置を振れ補正画素移動量に応じて可変にしながら且つ縦横比に見合うだけ拡大処理(メモリ読み出しレートを変更して、間引いて読み出すことで拡大可能)を行い、その信号をカメラ信号処理回路108に戻して色処理等を施すことで標準TV信号に変換する。
【0073】
また、防振制御マイコン115はズームレンズ102、フォーカスレンズ105も制御している。押し圧により抵抗値が変化する回転操作タイプのズームスイッチユニット118からの信号に応じて、防振制御マイコン115は駆動命令をモータドライバ120を介してモータ119に送ることで、ズームレンズ102が移動されて変倍動作が行われる。また、カメラ信号処理回路108で処理された焦点信号が最大となるように、防振制御マイコン115は駆動命令をモータドライバ122を介してモータ121に送ることで、フォーカスレンズ105が移動されて焦点調節が行われる。
【0074】
次に図3、4及び図5を用いて、防振制御マイコン115で処理される本発明の防振制御動作を説明する。本発明の第1の目的は、簡単な制限動作制御方法でカメラワークや撮影画像に支障をきたさない自然な手振れ補正を実現することにある。本発明の特徴として、帯域制限用フィルタ係数(a,b)を、テーブルデータ検索用参照アドレスの変化に対して、所定の特性を満足するようにカットオフ周波数毎のテーブルデータとしてテーブルデータ記憶部115iに記憶し、制限動作時にはこのテーブルから所望のカットオフ周波数に対応するフィルタ係数を選択することで、制限強度の変更が行われる。また、処理フローの説明は、図1の防振制御マイコン115での処理と重複するが、図1ではブロック図として示したが、実際にはプログラムにより処理されており、ここでは改めてプログラムとしての説明を図3、4を用いて行う。
【0075】
図3、4は、防振制御動作手順を示すフローチャートで、これは、角速度センサ109,110で検出した角速度信号を積分することで角変位を算出する処理を示している。本処理は防振制御マイコン115で実行される定周期割込処理であり、本実施の形態ではフィールド周波数の10倍、つまりNTSCの場合600Hzの周波数で実行される。この周波数は、角速度信号のサンプリング周波数、角変位の算出周波数に相当する。防振制御マイコン115での割り込みの起動要因は、例えば、発振クロックの所定分周でアップ(若しくはダウン)カウントしているカウンタが、1/600secに相当するデータと一致する毎に発生する。また、図1で説明したように角速度信号を防振制御マイコン115の図示しないA/Dコンバータで取り込むが、本実施の形態では、簡単にするため、前記A/Dコンバータの動作モードはスキャンモードで、いつでもA/D変換処理動作を繰り返しているものとする。
【0076】
図3、4において割込処理を開始すると、まず、ステップS301でA/Dサンプリングした角速度信号に対してハイパスフィルタ処理をかけることで、DC成分の影響を除去する。次のステップS302は、AC成分の角速度信号に周波数帯域の制限を設ける処理であり、ステップS302aからステップS302hで構成される(ステップS302の詳細な説明については、図5の説明の中で行う)。実際にはステップS302と同様なハイパスフィルタ処理であり、そのカットオフ周波数がステップS301では固定値なのに対して、ステップS302では可変設定が可能になっている。このカットオフ周波数を低域から高域まで変化させることにより、帯域制限が可能になっている。ステップS302のカットオフ周波数をどのように制御するかは、図5のフローと合わせて後述するが、パンニング動作等のカメラワーク動作中にはカットオフ周波数を上げて防振の抑振能力を低下させるようにし、通常撮影時には手振れ除去のためカットオフ周波数を低下させるように制御される。また、補正可能範囲の限界よりも大きな振れを補正しようとして補正端に衝突したときの画面の不自然さを防止するためにも、帯域制限の制御が実行されている。
【0077】
次にステップS303で前記ステップS302において帯域制限された角速度信号を積分処理し角変位量を算出する。ここで算出された角変位量がカメラ本体(撮像装置本体)に加わる振れ角θに相当する。次にステップS304で焦点距離補正を行い補正量を算出する。ここで算出される補正量は前述したように、前記ステップS303において得られた各変位量、即ち振れ角θと光学系の焦点距離fに応じてf×tanθとして算出される。
【0078】
次のステップS305からステップS307までの処理は、1フィールド間に10回、振れ角算出が行われたか否かの判断処理ルーチンである。即ち、ステップS305で回数パラメータのRAMである「m」をインクリメントし、次のステップS306で「m=10」であるか否か、即ち、10回割り込みがあったか否かを判断する。そして、10回割り込みがあった場合は、次のフィールドのためにステップS307で「m=0」と初期化を行った後、本処理動作を終了する。
【0079】
一方、前記ステップS306において10回割り込みが無い場合は、前記ステップS307をスキップして本処理動作を終了する。
【0080】
なお、前記ステップS301からステップS304では、垂直方向の振れ信号処理を角速度センサ109の出力であるピッチ方向の角速度信号で行い、水平方向の振れ信号処理を角速度センサ110の出力であるヨー方向の角速度信号で行っている。
【0081】
図5のフローの処理は1フィールドに1回処理され、図3、4のフローの処理が10回実行されて、次の1回目が実行されるまでの間、つまり現フィールドの最後に実行されることになる。
【0082】
図5において処理を開始すると、まず、ステップS401で「m=0」になるまで、その場で待機する。そして、現フィールドで割り込み処理が10回行われてmが初期化された場合は、次のステップS402で前記図3、4のステップS304おいて算出された補正量の規格化を行う。
【0083】
このピッチ規格化補正量及びヨー規格化補正量は、下記(8)式及び(9)式により算出される。
【0084】
ピッチ規格化補正量=ピッチ補正量/垂直画素サイズ/垂直余剰画素数/2×100(%) … (8)
ヨー規格化補正量=ヨー補正量/水平画素サイズ/水平余剰画素数/2×100(%) … (9)
本実施の形態では、NTSCのカメラにPAL用のCCD(582V×752H)を用いるものとした。ここから、NTSC規格の垂直485ラインを切り出すと、縦横比から垂直方向の抽出画素は627Hとなる。従って、余剰画素は97V×125Hとなり、手振れの方向に応じて補正方向が正負をとるので、余剰画素数の1/2で規格化が行われる。
【0085】
次のステップS403は、前記ステップS402において算出された規格化補正量を元に補正能力に制限を加えるための制限量を読み出す参照アドレスを算出する処理であり、ステップS403aからステップS403eで構成される。ここで制限量は、帯域制限ハイパスフィルタ115cのカットオフ周波数に相当するフィルタ係数(a,b)である。
【0086】
まず、ステップS403aで規格化補正量に応じた制限目標カットオフ周波数に対応するデータテーブル記憶部115i内のデータテーブルの目標参照アドレスAnを算出する。この目標参照アドレスAnは図6に示す特性で決定される。
【0087】
図6は、規格化補正量に対する目標参照アドレスAnの特性を示す図であり、同図において、横軸は規格化補正量であり、最大補正限界である余剰画素の1/2全てを使用して補正する場合を100%としている。縦軸はデータテーブル記憶部115i内のデータテーブル検索用の参照アドレスである。本実施の形態では、補正量が30%以上のとき、参照アドレスが比例的に変化する特性としており、補正量が100%のとき参照アドレスは128を選択し、このときのカットオフ周波数が6Hzとなるようにしているが、これは上述した従来例で説明した手振れ周波数が主として5Hz以下であることによる。
【0088】
参照アドレスAnとカットオフ周波数fcとの関係を図7に示す。同図において、横軸は規格化補正量、縦軸はカットオフ周波数である。同図において、参照アドレスが大きくなるほどカットオフ周波数は大きく設定され、その周波数に応じたフィルタ係数(a,b)がデータテーブル記憶部115i内のデータテーブルから読み出される。参照アドレスとカットオフ周波数との関係は、従来例の図13と同様に2乗の関数でカットオフが変化する特性としており、振れ角が大きくなって補正端に衝突した撮像画像が乱れる現象を防止するためにも、図6の特性は、補正比率が最大補正限界に近いほど、より急峻にカットオフを高くする設定となっている。
【0089】
図8は、データテーブル記憶部115i内のデータテーブルの一例を示す図であり、データテーブル記憶部115i内には、参照アドレスに応じてフィルタ係数a(An)、b(An)の2つの変数がデータ列として格納されており、必要なカットオフ周波数に関して予めフィルタ係数a(An)、b(An)が算出されて作られている。なお、図8に示すデータテーブルは、上記図17で説明したハイパスフィルタの乗算係数であり、この構成を図9に示す。
【0090】
図9において、801は入力データ(Sin)、806は1サンプリング前のデータ(Z-1)の格納部、807は第1の乗算処理回路で、フィルタ係数a(An)を乗算する。802は第1の加算処理回路で、入力データ(Sin)801と、フィルタ係数a(An)と格納部806内の1サンプリング前のデータ(Z-1)との乗算値とを加算する。この出力データをcとする。808は反転処理回路で、格納部806内の1サンプリング前のデータ(Z-1)の符号を反転する。803は第2の加算処理回路で、前記出力データcと符号反転された1サンプリング前のデータ(−Z-1)とを加算する。804は第2の乗算処理回路で、(c−Z-1)とフィルタ係数b(An)とを乗算する。805はハイパスフィルタの最終的な出力データ(Sout)であり、第2の乗算処理回路804の出力である。また、中間データ(出力データ)cは次回の演算のために格納部806内の1サンプリング前のデータ(Z-1)に保存される。この一連の演算を所定周期で実行することによりハイパスフィルタとなる。
【0091】
図9に示すように、パンニングに伴う補正量の変化に応じて参照アドレスを決定し、これに応じてデータテーブル記憶部115i内のデータテーブルからフィルタ係数a(An)、b(An)を選択することにより、カットオフ周波数を変えることが可能となる。
【0092】
再び図5に戻って、ステップS403bで前記ステップS403aにおいて算出された目標参照アドレスAnが現在の参照アドレスAn以上か否かを判断する。そして、目標参照アドレスAnが現在の参照アドレスAn以上である場合は、ステップS403eで「解除フラグ」をクリアした後、ステップS404へ進む。ここで解除フラグは、パンニング動作が終了したときにセットされるフラグであり、このフラグがセットされるまではカットオフ周波数を下げないように、つまり参照アドレスAnを小さくしないように、図3、4のステップS302内で制御される。これは、制限強度を弱くして防振効果を高めることを禁止している処理であり、制限動作のハンチングを防止するために行われる。
【0093】
一方、前記ステップS403bにおいて目標参照アドレスAnが現在の参照アドレスAnより小さいと判断された場合は、ステップS403cでパンニング動作が終了したか否かを判断するため、ハイパスフィルタ115bの出力角速度信号が所定値γより小さいか否かを判断する。ハイパスフィルタ115bの出力信号は、帯域制限や焦点距離補正が行われる前の信号であるので、撮影画角に依らず直接カメラの振れの検出が行え、制限動作のハンチングや画角毎の応答性の違いを防止することが可能となる。
【0094】
なお、所定値γは、パンニング動作終了時のハイパスフィルタ115bの出力レベルを予め測定することで決定されている。
【0095】
前記ステップS403cにおいてハイパスフィルタ115bの出力の絶対値が所定値γ以上の場合は、パンニング動作継続中であると判断して前記ステップS403eへ進み、また、ハイパスフィルタ115bの出力の絶対値が所定値γ以上でない場合は、ステップS403dで「解除フラグ」をセットする。なお、通常の手持ち撮影時には制限がかからないので、前記ステップS403bにおいて目標参照アドレスAnと現在の参照アドレスAnとが等価となり、「解除フラグ」はクリア状態のままとなっている。
【0096】
このようにパンニング動作時の撮影状況判断が行われる中、制限動作は図3、4のステップS302内で制御される。図3、4のステップS302aで目標参照アドレスAnと現在の参照アドレスAnとが等しいか否かを判断し、等しい場合はステップS302hへ進み、現在と同じカットオフ周波数のフィルタ係数a(An)、b(An)をテーブルから読み出して、改めて帯域制限HPF115cに係数設定を行った後、ステップS303へ進む。
【0097】
一方、前記ステップS302aにおいて目標参照アドレスAnと現在の参照アドレスAnとが等しくない場合は、ステップS302bで現在の参照アドレスAnが目標参照アドレスAnより小さいか否かを判断する。そして、現在の参照アドレスAnが目標参照アドレスAnより小さい場合は、現在の参照アドレスAnが目標参照アドレスAn至っていない場合であり、図5のステップS403においては制限を強くするべきと判断している場合である。この場合は、図3、4のステップS302gで参照アドレスAnを現在値から所定値α分だけ大きくした後、ステップS302hへ進む。
【0098】
一方、前記ステップS302bにおいて目標参照アドレスAnが現在の参照アドレスAnより小さい場合は、次のステップS302cで「解除フラグ」がセット状態であるか否かを判断する。そして、解除フラグがクリアの場合には、カットオフ周波数を下げないように参照アドレスを現在値に保持した後、ステップS302hへ進む。
【0099】
一方、前記ステップS302cにおいて解除フラグ=1の場合は、パンニング動作が終了してカットオフ周波数を小さくしても構わない場合なので、ステップS302dで回数カウンタC0をインクリメントして、ステップS302eで回数カウンタC0が偶数であるか否かを判断する。そして、回数カウンタC0が偶数ではなく奇数である場合は、ステップS302hへ進み、回数カウンタC0が偶数である場合は、ステップS302fで参照アドレスの設定を現在値より所定値βだけ小さい値にする。この回数カウンタC0は、パンニング動作終了時のカットオフ周波数の変化が少なくなるように、参照アドレスAnの変化周期をパンニング動作開始時に比べて遅くするためのものである。そして、ステップS302hで再設定された参照アドレスAnに応じたフィルタ係数を読み出して、帯域制限HPF115cの設定を更新する。
【0100】
図5の処理がフィールド周期で実行される中、図3、4の処理は1フィールドに10回行われ、ステップS302f、ステップS302gで用いられる所定値α、β分の変化率で且つ回数カウンタC0が偶数となる周期で参照アドレスAnの増減が制御される。ここで、変化率を決定する所定値は、例えば図10及び図11のような制限強度変化特性となるように決定されている。図10及び図11において、横軸は時間であり、縦軸はカットオフ周波数である。
【0101】
図10は、パンニング動作(撮影)開始時のカットオフ周波数の変化特性を示す図で、時間901の時点からパンニング動作が開始された例を示している。パンニング動作開始時には、素早い応答性で目標のカットオフ周波数にならなければ、補正限界に衝突するような端当たりが発生する可能性がある。また、パンニング動作中には撮影画面が流れているので、カットオフ周波数を急激に変化させても画面上の乱れは生じない。従って、パンニング動作開始時には、時間902の時点のように短時間で目標制限量となるように所定値αは大きめの値となる。
【0102】
図11は、時間903の時点でパンニング動作が終了した場合を示している。時間903の時点以降は、撮影画面は静止状態に近いので、カットオフ周波数の急激な変化は画面上の動きとなってしまい、また、パンニング動作終了後、直ちに補正能力を上げると振れ戻しが生じてしまう。これらの問題を解消するためにも、パンニング動作終了時には応答性を低下させ、曲線904のようにゆっくりとカットオフ周波数が変化するように所定値βが決定され、変化周期がパンニング動作開始時に比べて2倍となっている。
【0103】
本実施の形態では、パンニング動作終了時の参照アドレスの変化周期は、パンニング動作開始時に比べて2倍としたが、これに限られるものではなく、振れ戻しや帯域制限変化が画面に違和感を与えないように設定されていれば良い。
【0104】
また、本実施の形態では、所定値α、βを共に定数とし、参照アドレスが線形的に変化するような手法を用いた。この手法により、帯域制限の狙いであるカットオフ周波数は、結果として図7の特性で変化することになり、補正量に応じた制限目標カットオフ周波数も目標カットオフ周波数に至る変化軌跡も同一の特性で変化させることが可能となるので、上述した図15の1303のような変化軌跡にはならず、カットオフ周波数の変化で画面上に支障をきたすことを防止することができる。
【0105】
また、参照アドレスの加減算という簡単な演算で制御動作処理を実現することが可能となり、より安価なマイコンを使用したシステム構成とすることができる。
【0106】
再び図5に戻って、ステップS404で図3、4のステップS303において算出された補正信号(f×tanθ)を基に、切り出し位置の目標位置座標(V0,H0)を算出する。 ここで目標位置VO,VHは下記(10)式及び(11)式により算出され、振れ補正で移動させるべき画素数が得られる。
【0107】
V0=垂直の原点位置±ピッチ方向の振れ角を補正する移動画素数
=垂直の原点位置±(−1)×ピッチ補正量/垂直画素サイズ…(10)
H0=垂直の原点位置±ヨー方向の振れ角を補正する移動画素数
=垂直の原点位置±(−1)×ヨー補正量/水平画素サイズ …(11)
次に、ステップS405で前記ステップS404において算出された目標位置座標(V0,H0)を切り出し位置として、CCD駆動回路116及びメモリ制御回路114に命令を出力した後、次のフィールド用に前記ステップS401へ戻り、10回の積分処理が行われるまで待機するように制御される。
【0108】
上述したように本実施の形態によれば、制限動作を行うためのカットオフ周波数に応じて所定特性となる複数の帯域制限データをROMテーブルとして持ち、テーブルデータ参照アドレスを振れ補正量に応じて制御し且つテーブルデータ参照アドレスの変化量と変化周期とをカメラ操作状態に応じて変更することにより、安価なマイコンの選択や他の処理との複合処理が可能となり、また、パンニング動作開始時の制限動作の応答性を高めたり、パンニング動作終了時に発生しやすい振れ戻し現象を防止することが可能となる。更に、制限強度や制限強度変化率を同一の特性で決定することが可能となり、パンニング動作時に制限強度変化による画面の動きを防止できると共に、自然なカメラワークをあらゆる撮影画角で実現することが可能となる。
【0109】
なお、本実施の形態においては、PAL用CCDとラインメモリとを使用した構成について説明したが、フィールドメモリを使用して抽出画像位置を制御することにより補正しても良いし、また、拡大制御しなくても済む大型或いは超高画素タイプのCCDを使用しても良いし、更には、光学式の補正手段であっても良い。
【0110】
また、本実施の形態においては、振れ検出手段として角速度センサを用いたが、これに限られるものではなく加速度センサでも良く、その場合は防振マイコン内部または外部で更に1回積分処理を行えば良い。
【0111】
また、本実施の形態においては、振れ角変位量の算出はソフトウェア処理として説明したが、ハードウェアにより構成しても良い。
【0112】
更に、本実施の形態においては、制限手段としてハイパスフィルタによる帯域制限を例示したが、積分回路115dでの積分帰還係数やゲイン係数をテーブルデータ化し、積分処理で帯域制限しても良い。
【0113】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の撮像装置および撮像装置の制御方法によれば、帯域制限フィルタのカットオフ周波数に対応する少なくとも2つ以上の変数を有するテーブルデータからデータ選択を行うことで、帯域制限に関わる複数のデータを同時に取得することができ、前記データの算出のための演算時間を省くことが可能となるので、高速で処理される防振制御であっても安価なマイコンを選択することができ且つ他の処理(焦点調節や露出調節等)を並列処理できるようになり、簡素なシステムを選択することが可能となるという効果を奏する。
【0114】
また、本発明の撮像装置および撮像装置の制御方法によれば、データテーブル参照アドレスの変化量と変化周期とを、撮影状況に応じて変更することより、パンニング動作開始時の制限動作を素早く行うことができ且つパンニング動作終了時に発生しやすい振れ戻し現象を防止することができるという効果を奏する。
【0115】
また、本発明の撮像装置および撮像装置の制御方法によれば、特に、制限動作制御は、所定特性のデータテーブルからのデータ選択で目標値を決定し、該目標値に近付くように逐次参照アドレスの決定が行われるので、制限強度や制限強度変化率を同一の特性で決定することが可能となり、パンニング動作時に制限強度変化による画面の動きを防止することができると共に、自然なカメラワークをあらゆる撮影画角で実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一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】本発明の一実施の形態に係る撮像装置において電子的な防振制御で抽出される画像領域を説明するための図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の防振制御動作手順を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の防振制御動作手順を示すフローチャートである。
【図5】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の防振制御動作手順を示すフローチャートである。
【図6】本発明の一実施の形態に係る撮像装置における補正量と参照アドレスとの関係を示す図である。
【図7】本発明の一実施の形態に係る撮像装置における参照アドレスとカットオフ周波数との関係を示す図である。
【図8】本発明の一実施の形態に係る撮像装置におけるデータテーブル記憶部内のデータテーブルの一例を示す図である。
【図9】本発明の一実施の形態に係る撮像装置における帯域制限処理部の構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の一実施の形態に係る撮像装置におけるパンニング動作(撮影)開始時のカットオフ周波数の変化特性を示す図である。
【図11】本発明の一実施の形態に係る撮像装置におけるパンニング動作(撮影)終了時のカットオフ周波数の変化特性を示す図である。
【図12】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図13】従来の撮像装置における処理動作手順を示すフローチャートである。
【図14】従来の撮像装置における処理動作手順を示すフローチャートである。
【図15】従来の撮像装置における規格化補正量とカットオフ周波数との関係を示す図である。
【図16】従来の撮像装置における焦点距離と有効像円径の大きさとの関係及び焦点距離と最大補正範囲との関係を示す図である。
【図17】従来の撮像装置における帯域制限処理部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 第1の固定レンズ
102 ズームレンズ
103 絞り
104 第2の固定レンズ
105 フォーカスレンズ
106 撮像素子
107 増幅器
108 カメラ信号処理回路
109 角速度センサ(ピッチ方向)
110 角速度センサ(ヨー方向)
111 増幅器
112 増幅器
113 ラインメモリ
114 メモリ制御回路
115 防振制御マイコン
115a A/Dコンバータ
115b HPF(ハイパスフィルタ)
115c 帯域制限HPF(ハイパスフィルタ)
115d 積分回路
115e 焦点距離補正回路
115f 補正量規格化回路
115g 制限処理制御部
115h 補正系制御部
115i テーブルデータ記憶部
116 CCD駆動回路
117 スイッチ
118 ズームスイッチユニット
119 モータ
120 モータドライバ
121 モータ
122 モータドライバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is imaging Apparatus and control method for controlling imaging apparatus About.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, imaging devices such as video cameras are generally equipped with an anti-shake function equipped with an anti-shake function. As a method of the camera shake prevention function, there are optical camera shake correction and electronic camera shake correction.
[0003]
In optical camera shake correction, a prism or lens member capable of optical axis displacement is arranged in the middle of the optical path of the photographic light incident on the image sensor, and the optical axis is displaced according to the camera shake to perform camera shake correction. . As the hand shake detection means used in the optical system, an angular velocity sensor such as a vibration gyroscope is used to detect the shake component directly applied to the image pickup device, and this detection output is integrated to detect the angular displacement of the image pickup device. Has become commonplace.
[0004]
On the other hand, electronic image stabilization is often used in combination with a motion vector detection method in which the amount of motion of the imaging device is calculated from a change in the video signal between fields and used as a shake signal. The stored image is corrected by extracting a part of the memory image so that the motion is removed.
[0005]
As another system for electronic camera shake correction, a sensor is used for shake detection, and only a part of the image received by the image sensor is cut out, and the shake position is controlled according to the detected shake. A type of correction has also appeared.
[0006]
In the case of electronic camera shake correction, since the video signal is electrically corrected, the correction cycle is a field cycle, and the camera shake during the exposure time cannot be removed, but it can be smaller and lighter than the optical method. There is. In addition, by using a high-density large-sized image pickup device, the resolution of a captured image extracted or extracted from a memory is increased, and image quality degradation that is disadvantageous compared to the optical type is being improved.
[0007]
By the way, in a video camera, there are cases where shooting is performed while performing camera work such as panning operation and tilting operation that intentionally moves the camera. When shooting with these camera works, camera shake correction is limited so that the correction capability decreases, preventing disturbance of the shot image caused by hitting the end of the correction range, and quickly in the direction intended by the photographer The inventor has proposed a method for achieving a response.
[0008]
12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams for explaining a limiting method during a panning operation proposed by the present inventors. This restriction method is a technique that allows easy setting of the characteristic of the restriction amount regardless of the focal length and the case where the correction limit changes depending on the focal length. The correction function system will be described as an example.
[0009]
FIG. 12 shows a configuration of an image pickup apparatus including a system for preventing vibration by moving a shift lens for camera shake correction perpendicularly to the optical axis. In the drawing, the lens group has an inner focus type configuration, and includes a
[0010]
Further, the image pickup apparatus of FIG. 12 has an optical camera shake correction function, and the image stabilization is turned on / off by detecting the state of the
[0011]
The
[0012]
Next, the anti-vibration control flow processed by the
[0013]
The flowcharts of FIGS. 13 and 14 are processes for calculating the angular displacement by integrating the angular velocity signals detected by the
[0014]
When the interruption process is started, the influence of the DC component is removed by applying a high-pass filter process to the angular velocity signal A / D sampled in step S1201 of FIGS. The next step S1202 is processing for limiting the frequency band of the angular velocity signal of the AC component, and includes steps S1202a to S1202e (detailed description of step S1202 will be described later). Actually, the high-pass filter processing is the same as that in step S1201, and the cutoff frequency is a fixed value in step S1201, whereas variable setting is possible in step S1202. The band can be limited by changing the cut-off frequency from the low range to the high range. In step S1202, the cut-off frequency is controlled. During camera work operations such as panning, the cut-off frequency is increased to reduce the image stabilization capability. In normal shooting, the cut-off frequency is set to eliminate camera shake. I try to lower it. Further, in order to correct a shake larger than the limit of the correctable range, band limitation control is executed in order to prevent unnaturalness of the screen when colliding with the correction end.
[0015]
Next, in step S1203, the angular velocity signal is calculated by integrating the angular velocity signal band-limited in step S1202. The calculated angular displacement corresponds to a deflection angle applied to the imaging apparatus main body. In step S1204, the focal length change is corrected and a correction amount is calculated. The correction amount is f × tan θ according to the angular displacement obtained in step S1203, that is, the deflection angle θ and the focal length f of the optical system. Next, in step S1205, the correction amount calculated in step S1204 is normalized with the maximum correction limit (movement limit of the shift lens 1104).
[0016]
The pitch normalization correction amount and the yaw normalization correction amount are calculated by the following equations (1) and (2), respectively.
[0017]
Pitch normalization correction amount = Pitch correction amount / Pitch maximum shift limit / 2 × 100 (%) (1)
Yaw normalized correction amount = Yaw correction amount / Yaw maximum shift limit / 2 × 100 (%) (2)
The next step S1206 is a process of calculating a limit amount for limiting the correction capability based on the normalized correction amount calculated in step S1205, step S1206. a to step S1206e. Here, the limit amount corresponds to the cut-off frequency described in the band limiting process in step S1202.
[0018]
First, in step S1206a, a limited target cutoff frequency fc corresponding to the normalized correction amount is calculated. This limited target cutoff frequency fc is determined by the characteristics shown in FIG.
[0019]
FIG. 15 shows the characteristic of the limit amount with respect to the correction amount, that is, the cutoff frequency. In the figure, the horizontal axis is the normalized correction amount, and the ratio of the correction amount necessary for correcting the current shake relative to the case where the correction is performed by shifting to half of the maximum shift limit as 100%. Show. In addition, the vertical axis represents a cut-off frequency for band limitation, which is a parameter for limiting amount. The degree of restriction on the correction amount is not a setting based on a threshold value but a function setting. For this reason, even when the cutoff frequency is controlled to cope with the panning operation, smooth switching can be performed.
[0020]
In the present embodiment, the maximum cut-off frequency is 6 Hz. This is because the main hand-shake frequency component is 5 Hz or less. The band limitation characteristics are set so that the cutoff changes as a square function. The larger the correction amount, the higher the cutoff frequency, and the cutoff when the correction amount is near zero (0). Is controlled to be as low as possible and to improve the anti-vibration (vibration) effect. If you want to enlarge the range where the vibration isolation effect is high (the range where the correction amount is near zero) as much as possible, you can increase the order that was the square of the correction amount, and when the correction amount becomes larger, cut A coefficient or the like may be set so that the off state rises sharply.
[0021]
Here, the maximum shift limit is determined as shown in FIG. 16, and FIG. 16A shows how the effective image circle diameter changes with respect to the change in focal length, and FIG. This shows how the maximum correction range (maximum shift limit) changes with respect to the focal length change. In FIG. 16A,
[0022]
On the other hand, when the effective image circle diameter is larger than 1401 only on the telephoto side from the
[0023]
13 and 14 again, it is determined in step S1206b whether the limited target cutoff frequency fc calculated in step S1206a is equal to or higher than the current cutoff frequency fc. If the restriction target cut-off frequency fc ≧ the current cut-off frequency fc, the “release flag” is cleared in step S1206e, and then the process proceeds to step S1207. Here, the release flag is a flag that is set when the panning operation is completed, and is controlled in step S1202 so as not to lower the cutoff frequency fc until this flag is set. In other words, it is prohibited to weaken the restriction strength and enhance the vibration isolation effect, thereby preventing the hunting of the restriction operation.
[0024]
On the other hand, if it is determined in step S1206b that the limited target cutoff frequency fc is smaller than the current cutoff frequency fc, the process in step S1201 is performed in order to determine whether the panning operation is completed in step S1206c. It is determined whether or not the subsequent angular velocity signal has become smaller than a predetermined value γ. Since this angular velocity signal is a signal before band limitation and focal length correction are performed, camera shake can be detected directly regardless of the shooting angle of view, and hunting for limiting operations and differences in responsiveness for each angle of view can be detected. It becomes possible to prevent. The predetermined value γ is determined by measuring in advance the angular velocity signal level at the end of the panning operation. If the absolute value of the angular velocity signal is greater than or equal to the predetermined value γ in step S1206c, it is determined that the panning operation is continuing, and the process proceeds to step S1206e. If the absolute value of the angular velocity signal is less than or equal to the predetermined value γ, After determining that the panning operation is completed and setting a “release flag” in step S1206d, the process proceeds to step S1207. Note that since no restriction is applied during normal hand-held shooting, the restriction target cutoff frequency fc and the current cutoff frequency fc are equivalent in step S1206b, and the “release flag” remains in the clear state.
[0025]
As described above, while the shooting situation determination during the panning operation is performed, the limiting operation is controlled in step S1202. That is, it is determined in step S1202a whether the limited target cutoff frequency fc is equal to the current cutoff frequency fc. If they are equal, the process proceeds to step S1204 and the cutoff frequency is not changed. If the limited target cutoff frequency fc is not equal to the current cutoff frequency fc in step S1202a, it is determined in step S1202b whether the current cutoff frequency fc is smaller than the limited target cutoff frequency fc. If it is smaller, the current value has not yet reached the target value, and it is determined in step S1206 that the limit should be increased. In this case, after the cutoff frequency fc is increased from the current value by a predetermined value α in step S1202e, the process proceeds to step S1203.
[0026]
On the other hand, if the limited target cutoff frequency target fc is smaller than the current cutoff frequency fc in step S1202b, it is determined in step S1202c whether the “release flag” is set. If the release flag is clear, the current value is maintained without lowering the cutoff frequency, and the process proceeds to step S1203.
[0027]
On the other hand, if the release flag = 1 in step S1202c, the panning operation may be terminated and the cut-off frequency may be reduced. Therefore, in step S1202d, the cut-off frequency is set by a predetermined value β from the current value. After the value is made smaller, the process proceeds to step S1203.
[0028]
The limit target cut-off frequency fc determined in step S1206 is set so as to gradually approach in the next band limiting process, and the angular velocity signal is limited. For example, when the calculated cut-off is large, the correction effect is reduced with respect to the shake of the hand shake frequency equal to or lower than the cut-off frequency.
[0029]
In step S1207, the shift target value command calculated in step S1205 is output to the
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the panning operation control of the above-described conventional example, the limit target cutoff frequency fc that is the limit amount is determined according to the correction amount standardized in the maximum correction range of the correction unit, but the cut to the target value is performed. Since the OFF change depends on a predetermined value, for example, a
[0031]
In the band-limited high-pass filter process performed in step S1202 of FIGS. 13 and 14, two filter variables actually change with respect to the cutoff frequency fc. One is a parameter for determining the cut-off frequency, and the other is a parameter for setting the gain at the cut-off frequency to 0 dB.
[0032]
This will be described in detail with reference to FIG. In the analog filter, the transfer function of the primary Butterworth high-pass filter is calculated by the following equation (3).
[0033]
[Expression 1]
Here, Ωc is a desired cutoff frequency, and when converted to fc, Ωc = 2πfc.
[0034]
In general, bilinear sz conversion is used as one method for converting an analog filter into a digital filter.
[0035]
Specifically, s is converted to z by the following equation (4).
[0036]
[Expression 2]
Here, T is the sampling period of the digital filter.
[0037]
When the above equation (4) is bilinear sz transformed, the following equation (5) is obtained.
[0038]
[Equation 3]
If this equation (5) is replaced with the following equation (6)
[0039]
[Expression 4]
The following equation (7) is obtained.
[0040]
[Equation 5]
Actually, when mapping from the analog domain to the digital domain, a shift occurs, and therefore correction called pre-working is performed to correct this.
[0041]
As described above, when the cut-off frequency is determined when the sampling period is constant, (a, b) can be calculated by the above equation (6), and a digital high-pass filter capable of varying the cut-off frequency can be realized.
[0042]
FIG. 17 is a block diagram of the above equation (7), which is executed in step S1202 of FIGS.
[0043]
In FIG. 17, 1501 is the input data (Sin), 1502 is the data before one sampling (Z -1 ), 1507 is a first multiplication processing circuit, and (Z -1 ) 1502 is multiplied by a constant a.
[0044]
Therefore, when the cut-off frequency fc for the limiting operation is changed, both the filter coefficients (a, b) must be calculated, and the control cycle is as high as 1 kHz as shown in FIGS. In processing, since the filter coefficient is also calculated using mathematical formulas, it is necessary to use a microcomputer (microcomputer) with a high processing capacity or a dedicated anti-vibration microcomputer, resulting in an expensive system. .
[0045]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art. The first object of the present invention is to prevent adverse effects caused by the limiting operation without using an expensive microcomputer and to prevent natural problems. It is an object to provide an imaging method and apparatus capable of realizing various camera work at any shooting angle of view.
[0047]
Up Note To achieve the
[0048]
Up Note To achieve the goal Claim 3 The imaging device An imaging device, wherein the imaging device Shake detection means for detecting shake; Above Correction means for performing a correction operation according to shake information detected by the shake detection means; Above To limit the correction operation of the correction means Corresponds to the cutoff frequency of the band limiting filter Control means for performing a limiting operation by selecting data from table data having at least two or more variables, the control means determines a target reference address according to a correction amount of the correction means, Sequentially change the table data reference address so that it approaches the target reference address And according to the operation status of the imaging device table Change data reference address change amount and change cycle The table data is determined so as to have a predetermined limit strength characteristic according to the table data reference address.
[0064]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0065]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration in which an electronic image stabilization function is mounted on a video camera as the image pickup apparatus.
[0066]
In FIG. 1, the lens group has an inner focus type configuration, and includes a first
[0067]
The video camera shown in FIG. 1 has an electronic camera shake correction function, and the image stabilization is turned on / off by detecting the state of the
[0068]
The focal length correction circuit 115e corrects the deflection angle θ calculated by the
[0069]
Next, the extracted image will be described with reference to FIG. The image area extracted by the electronic image stabilization control is, for example, the
[0070]
As a method for extracting the
[0071]
Since PALCCD has a high pixel density in the vertical direction, the number of lines to be quickly swept in the vertical scanning direction within the range of the number of extra lines compared to the NTSC standard by a CCD drive circuit such as a timing generator changes according to the angular displacement. By doing so, the position of the cut-out image in the vertical direction can be changed. Also, in the horizontal scanning direction, if the relationship between the write start pixel position and the read start pixel position to the
[0072]
FIG. 1 shows the configuration of such a correction system, and the pixel movement in the vertical scanning direction is performed by extracting a desired scanning region by causing the
[0073]
The image
[0074]
Next, the image stabilization control operation of the present invention processed by the image
[0075]
FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing the image stabilization control operation procedure, which shows processing for calculating the angular displacement by integrating the angular velocity signals detected by the
[0076]
When the interrupt process is started in FIGS. 3 and 4, first, the influence of the DC component is removed by applying a high-pass filter process to the angular velocity signal A / D sampled in step S301. The next step S302 is a process of limiting the frequency band to the angular velocity signal of the AC component, and is composed of steps S302a to S302h (detailed description of step S302 will be given in the description of FIG. 5). . Actually, the high-pass filter process is the same as that in step S302. The cut-off frequency is a fixed value in step S301, but variable in step S302. By changing the cut-off frequency from a low range to a high range, band limitation is possible. How to control the cut-off frequency in step S302 will be described later in conjunction with the flow of FIG. 5, but during the camera work operation such as panning operation, the cut-off frequency is increased to reduce the vibration suppression capability. In normal shooting, the cutoff frequency is controlled to be reduced to eliminate camera shake. Band limit control is also performed in order to prevent unnaturalness of the screen when it collides with a correction end in an attempt to correct a shake larger than the limit of the correctable range.
[0077]
In step S303, the angular velocity signal band-limited in step S302 is integrated to calculate an angular displacement amount. The amount of angular displacement calculated here corresponds to the deflection angle θ applied to the camera body (imaging device body). In step S304, focal length correction is performed to calculate a correction amount. As described above, the correction amount calculated here is calculated as f × tan θ according to each displacement amount obtained in step S303, that is, the deflection angle θ and the focal length f of the optical system.
[0078]
The next processing from step S305 to step S307 is a routine for determining whether or not the deflection angle has been calculated ten times during one field. That is, “m” that is the RAM of the number parameter is incremented in step S305, and it is determined whether or not “m = 10” in the next step S306, that is, whether or not there are ten interruptions. If there are ten interruptions, “m = 0” is initialized in step S307 for the next field, and the processing operation is terminated.
[0079]
On the other hand, if there is no
[0080]
In steps S301 to S304, vertical shake signal processing is performed with the angular velocity signal in the pitch direction that is the output of the
[0081]
The process of the flow of FIG. 5 is processed once per field, and the process of the flows of FIGS. 3 and 4 is executed 10 times until the next first time is executed, that is, at the end of the current field. Will be.
[0082]
When processing is started in FIG. 5, first, the process stands by until “m = 0” in step S401. When m is initialized by performing interrupt
[0083]
The pitch normalization correction amount and the yaw normalization correction amount are calculated by the following equations (8) and (9).
[0084]
Pitch normalization correction amount = pitch correction amount / vertical pixel size / vertical surplus pixel number / 2 × 100 (%) (8)
Yaw standardization correction amount = Yaw correction amount / horizontal pixel size / number of horizontal surplus pixels / 2 × 100 (%) (9)
In the present embodiment, a PAL CCD (582V × 752H) is used for the NTSC camera. From this, when the NTSC standard vertical 485 line is cut out, the vertical extraction pixel is 627H from the aspect ratio. Therefore, the surplus pixels are 97V × 125H, and the correction direction is positive or negative depending on the direction of camera shake, so that normalization is performed by ½ of the number of surplus pixels.
[0085]
The next step S403 is a process of calculating a reference address for reading out a limit amount for limiting the correction capability based on the normalized correction amount calculated in step S402, and includes steps S403a to S403e. . Here, the limiting amount is a filter coefficient (a, b) corresponding to the cut-off frequency of the band-limited high-pass filter 115c.
[0086]
First, in step S403a, the target reference address An of the data table in the data table storage unit 115i corresponding to the limited target cutoff frequency corresponding to the normalized correction amount is calculated. This target reference address An is determined by the characteristics shown in FIG.
[0087]
FIG. 6 is a diagram showing the characteristic of the target reference address An with respect to the standardized correction amount. In the figure, the horizontal axis represents the standardized correction amount, and all 1/2 of the surplus pixels that are the maximum correction limit are used. The correction is 100%. The vertical axis is a reference address for searching a data table in the data table storage unit 115i. In the present embodiment, when the correction amount is 30% or more, the reference address changes proportionally. When the correction amount is 100%, 128 is selected as the reference address, and the cutoff frequency at this time is 6 Hz. This is because the camera shake frequency described in the above-described conventional example is mainly 5 Hz or less.
[0088]
The relationship between the reference address An and the cut-off frequency fc is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the normalized correction amount, and the vertical axis represents the cutoff frequency. In the figure, the cutoff frequency is set to be larger as the reference address is larger, and the filter coefficient (a, b) corresponding to the frequency is read from the data table in the data table storage unit 115i. The relationship between the reference address and the cut-off frequency is a characteristic in which the cut-off changes as a square function as in the conventional example shown in FIG. 13, and the captured image colliding with the correction end is disturbed due to a large deflection angle. In order to prevent this, the characteristic shown in FIG. 6 is set so that the cut-off becomes steeper as the correction ratio approaches the maximum correction limit.
[0089]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a data table in the data table storage unit 115i. In the data table storage unit 115i, two variables of filter coefficients a (An) and b (An) are set according to the reference address. Are stored as a data string, and filter coefficients a (An) and b (An) are calculated in advance with respect to a necessary cutoff frequency. The data table shown in FIG. 8 is the multiplication coefficient of the high-pass filter described in FIG. 17, and this configuration is shown in FIG.
[0090]
In FIG. 9, 801 is the input data (Sin), 806 is the data before one sampling (Z -1 ), A first
[0091]
As shown in FIG. 9, the reference address is determined according to the change in the correction amount accompanying panning, and the filter coefficients a (An) and b (An) are selected from the data table in the data table storage unit 115i according to this. By doing so, it becomes possible to change the cutoff frequency.
[0092]
Returning to FIG. 5 again, in step S403b, it is determined whether or not the target reference address An calculated in step S403a is equal to or greater than the current reference address An. If the target reference address An is greater than or equal to the current reference address An, the process proceeds to step S404 after clearing the “release flag” in step S403e. Here, the release flag is a flag that is set when the panning operation is completed, and the cutoff frequency is not lowered until this flag is set, that is, the reference address An is not decreased, as shown in FIG. 4 is controlled in step S302. This is a process for prohibiting the enhancement of the anti-vibration effect by weakening the restriction strength, and is performed to prevent hunting of the restriction operation.
[0093]
On the other hand, if it is determined in step S403b that the target reference address An is smaller than the current reference address An, it is determined in step S403c whether or not the panning operation has ended, so that the output angular velocity signal of the high-pass filter 115b is predetermined. It is determined whether or not the value is smaller than γ. Since the output signal of the high-pass filter 115b is a signal before band limitation or focal length correction is performed, camera shake can be directly detected regardless of the shooting angle of view, and hunting of the limit operation and responsiveness for each angle of view are possible. It is possible to prevent the difference.
[0094]
The predetermined value γ is determined by measuring in advance the output level of the high-pass filter 115b at the end of the panning operation.
[0095]
If the absolute value of the output of the high-pass filter 115b is greater than or equal to the predetermined value γ in step S403c, it is determined that the panning operation is continuing, and the process proceeds to step S403e, and the absolute value of the output of the high-pass filter 115b is If it is not γ or more, a “release flag” is set in step S403d. Since there is no restriction during normal handheld shooting, the target reference address An and the current reference address An are equivalent in step S403b, and the “release flag” remains in the clear state.
[0096]
In this way, while the shooting state determination during the panning operation is performed, the limiting operation is controlled in step S302 in FIGS. 3 and 4, it is determined whether or not the target reference address An and the current reference address An are equal. If they are equal, the process proceeds to step S302h, and the filter coefficient a (An) having the same cutoff frequency as the current one is obtained. b (An) is read from the table, the coefficient is set again in the band-limited HPF 115c, and the process proceeds to step S303.
[0097]
On the other hand, if the target reference address An is not equal to the current reference address An in step S302a, it is determined in step S302b whether the current reference address An is smaller than the target reference address An. When the current reference address An is smaller than the target reference address An, it is a case where the current reference address An has not reached the target reference address An, and it is determined that the restriction should be strengthened in step S403 in FIG. Is the case. In this case, after the reference address An is increased from the current value by a predetermined value α in step S302g in FIGS. 3 and 4, the process proceeds to step S302h.
[0098]
On the other hand, if the target reference address An is smaller than the current reference address An in the step S302b, it is determined in the next step S302c whether or not the “release flag” is set. If the release flag is clear, the reference address is held at the current value so as not to lower the cutoff frequency, and the process proceeds to step S302h.
[0099]
On the other hand, if the release flag = 1 in step S302c, the panning operation may be terminated and the cut-off frequency may be reduced. Therefore, the number counter C0 is incremented in step S302d, and the number counter C0 is determined in step S302e. It is determined whether or not is an even number. If the number counter C0 is not an even number but an odd number, the process proceeds to step S302h. If the number counter C0 is an even number, the reference address is set to a value smaller than the current value by a predetermined value β in step S302f. The number counter C0 is for delaying the change period of the reference address An compared to the time of starting the panning operation so that the change of the cut-off frequency at the end of the panning operation is reduced. Then, the filter coefficient corresponding to the reference address An reset in step S302h is read, and the setting of the band limiting HPF 115c is updated.
[0100]
While the processing of FIG. 5 is executed in a field cycle, the processing of FIGS. 3 and 4 is performed 10 times per field, and the rate counter C0 has a change rate of predetermined values α and β used in steps S302f and S302g. The increase / decrease of the reference address An is controlled in a cycle in which becomes even. Here, the predetermined value for determining the rate of change is determined so as to have a limited strength change characteristic as shown in FIGS. 10 and 11, for example. 10 and 11, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the cutoff frequency.
[0101]
FIG. 10 is a diagram showing a change characteristic of the cut-off frequency at the start of the panning operation (imaging), and shows an example in which the panning operation is started from
[0102]
FIG. 11 shows a case where the panning operation is completed at
[0103]
In this embodiment, the change cycle of the reference address at the end of the panning operation is twice as long as that at the start of the panning operation, but is not limited to this. It only has to be set so that there is no.
[0104]
In the present embodiment, a method is used in which both the predetermined values α and β are constants and the reference address changes linearly. With this technique, the cutoff frequency that is the target of the band limitation changes as a result of the characteristics shown in FIG. 7, and the limited target cutoff frequency corresponding to the correction amount and the change locus leading to the target cutoff frequency are the same. Since it can be changed by the characteristic, it does not become a change locus like 1303 in FIG. 15 described above, and it is possible to prevent the screen from being hindered by the change of the cut-off frequency.
[0105]
In addition, the control operation process can be realized by a simple operation of adding and subtracting the reference address, and a system configuration using a cheaper microcomputer can be achieved.
[0106]
Returning to FIG. 5 again, in step S404, the target position coordinates (V0, H0) of the cutout position are calculated based on the correction signal (f × tan θ) calculated in step S303 of FIGS. Here, the target positions VO and VH are calculated by the following equations (10) and (11), and the number of pixels to be moved is obtained by shake correction.
[0107]
V0 = vertical origin position ± number of moving pixels for correcting the deflection angle in the pitch direction
= Vertical origin position ± (−1) × Pitch correction amount / Vertical pixel size (10)
H0 = vertical origin position ± number of moving pixels to correct the deflection angle in the yaw direction
= Vertical origin position ± (−1) × Yaw correction amount / Horizontal pixel size (11)
Next, in step S405, the target position coordinates (V0, H0) calculated in step S404 are set as cutout positions, and a command is output to the
[0108]
As described above, according to the present embodiment, the ROM table has a plurality of band limit data having predetermined characteristics according to the cutoff frequency for performing the limit operation, and the table data reference address is set according to the shake correction amount. By controlling and changing the change amount and change period of the table data reference address according to the camera operation state, it becomes possible to select an inexpensive microcomputer or to perform combined processing with other processing, and at the time of panning operation start It becomes possible to improve the responsiveness of the limiting operation and to prevent the swing-back phenomenon that tends to occur at the end of the panning operation. In addition, it is possible to determine the limit intensity and the limit intensity change rate with the same characteristics, prevent screen movement due to the limit intensity change during panning operation, and realize natural camera work at any shooting angle of view. It becomes possible.
[0109]
In the present embodiment, the configuration using the PAL CCD and the line memory has been described. However, correction may be performed by controlling the extracted image position using the field memory, and enlargement control may be performed. A large or ultra-high pixel type CCD that does not need to be used may be used, or an optical correction means may be used.
[0110]
In this embodiment, the angular velocity sensor is used as the shake detection means. However, the present invention is not limited to this, and an acceleration sensor may be used. In this case, if integration processing is performed once more inside or outside the vibration-proof microcomputer. good.
[0111]
In the present embodiment, the calculation of the deflection angle displacement amount has been described as software processing, but may be configured by hardware.
[0112]
Furthermore, in the present embodiment, the band limitation by the high-pass filter is exemplified as the limiting unit. However, the integration feedback coefficient and gain coefficient in the
[0113]
【The invention's effect】
As detailed above, the present invention IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD According to By performing data selection from table data having at least two or more variables corresponding to the cutoff frequency of the band limiting filter, Multiple data related to bandwidth limitation can be acquired at the same time, and the calculation time for calculating the data can be saved, so an inexpensive microcomputer can be selected even for anti-vibration control that is processed at high speed. And other processing (focus adjustment, exposure adjustment, etc.) can be performed in parallel, and a simple system can be selected.
[0114]
In addition, the present invention IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD According to the above, by changing the change amount and the change cycle of the data table reference address according to the shooting situation, it is possible to quickly perform the limiting operation at the start of the panning operation and to easily cause the shake back at the end of the panning operation Prevent the phenomenon This It has the effect of being able to.
[0115]
In addition, the present invention IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD In particular, in the limited operation control, the target value is determined by data selection from the data table having a predetermined characteristic, and the reference address is sequentially determined so as to approach the target value. It is possible to determine the rate with the same characteristics, and it is possible to prevent the movement of the screen due to the change in the limit intensity during the panning operation, and it is possible to realize natural camera work at any shooting angle of view. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an image region extracted by electronic image stabilization control in the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an image stabilization control operation procedure of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an image stabilization control operation procedure of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an image stabilization control operation procedure of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a correction amount and a reference address in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a reference address and a cutoff frequency in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a data table in a data table storage unit in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a band limitation processing unit in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a change characteristic of a cutoff frequency at the start of a panning operation (imaging) in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a change characteristic of a cutoff frequency at the end of a panning operation (photographing) in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device.
FIG. 13 is a flowchart showing a processing operation procedure in a conventional imaging apparatus.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing operation procedure in a conventional imaging apparatus.
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a normalized correction amount and a cutoff frequency in a conventional imaging apparatus.
FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship between a focal length and an effective image circle diameter and a relationship between a focal length and a maximum correction range in a conventional imaging apparatus.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of a band limitation processing unit in a conventional imaging apparatus.
[Explanation of symbols]
101 First fixed lens
102 Zoom lens
103 aperture
104 Second fixed lens
105 Focus lens
106 Image sensor
107 amplifier
108 Camera signal processing circuit
109 Angular velocity sensor (pitch direction)
110 Angular velocity sensor (yaw direction)
111 amplifier
112 Amplifier
113 line memory
114 Memory control circuit
115 Anti-vibration control microcomputer
115a A / D converter
115b HPF (High Pass Filter)
115c Band-limited HPF (High Pass Filter)
115d integration circuit
115e Focal length correction circuit
115f Correction amount normalization circuit
115g Limit processing control unit
115h Correction system control unit
115i table data storage unit
116 CCD drive circuit
117 switch
118 Zoom switch unit
119 motor
120 Motor driver
121 motor
122 Motor driver
Claims (4)
前記撮像装置の振れを検出する振れ検出工程と、前記振れ検出工程により検出された振れ情報に応じて補正動作を行う補正工程と、前記補正工程の補正動作に制限を加えるために帯域制限フィルタのカットオフ周波数に対応する少なくとも2つ以上の変数を有するテーブルデータからデータ選択を行うことで制限動作を行う制御工程とを有し、
前記制御工程は、前記補正工程の補正量に応じて目標参照アドレスを決定し、前記目標参照アドレスに近づくように、逐次テーブルデータ参照アドレスを変更するとともに、前記撮像装置の操作状況に応じて前記テーブルデータ参照アドレスの変化量と変化周期とを変更し、
前記テーブルデータは、前記テーブルデータ参照アドレスに応じて所定の制限強度特性となるようにデータ決定されていることを特徴とする撮像装置の制御方法。 A method for controlling an imaging apparatus,
A shake detection step for detecting shake of the imaging device, a correction step for performing a correction operation according to shake information detected by the shake detection step, and a band limiting filter for limiting the correction operation of the correction step . A control step of performing a limiting operation by selecting data from table data having at least two or more variables corresponding to the cutoff frequency ,
The control step determines a target reference address according to the correction amount of the correction step, sequentially changes the table data reference address so as to approach the target reference address, and according to the operation status of the imaging device Change table data reference address change amount and change cycle ,
The control method for an imaging apparatus, wherein the table data is determined so as to have a predetermined limit intensity characteristic according to the table data reference address.
前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ情報に応じて補正動作を行う補正手段と、前記補正手段の補正動作に制限を加えるために帯域制限フィルタのカットオフ周波数に対応する少なくとも2つ以上の変数を有するテーブルデータからデータ選択を行うことで制限動作を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記補正手段の補正量に応じて目標参照アドレスを決定し、前記目標参照アドレスに近づくように、逐次テーブルデータ参照アドレスを変更するとともに、前記撮像装置の操作状況に応じて前記テーブルデータ参照アドレスの変化量と変化周期とを変更し、
前記テーブルデータは、前記テーブルデータ参照アドレスに応じて所定の制限強度特性となるようにデータ決定されていることを特徴とする撮像装置。 An imaging device,
A shake detecting means for detecting a shake of the image pickup apparatus, a correction means for correcting operation in response to the detected vibration information by the shake detection means, the band-limiting filter to add a restriction to the correction operation of said correcting means Control means for performing a limiting operation by selecting data from table data having at least two or more variables corresponding to a cutoff frequency ;
The control means determines a target reference address according to the correction amount of the correction means, sequentially changes the table data reference address so as to approach the target reference address, and changes the table data reference address according to the operation status of the imaging device. Change table data reference address change amount and change cycle ,
The imaging apparatus is characterized in that the table data is determined so as to have a predetermined limit intensity characteristic according to the table data reference address.
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