(本申請是申請日為2014年8月8日、申請?zhí)枮?01410389611.x、發(fā)明名稱為“圖像抖動校正設(shè)備和方法、鏡筒、光學設(shè)備以及攝像設(shè)備”的申請的分案申請。)

本發(fā)明涉及一種用于校正由于手抖動等造成的圖像抖動的圖像抖動校正設(shè)備和攝像設(shè)備。特別地，本發(fā)明涉及一種用于在微距攝影時平滑地校正圖像抖動的技術(shù)。

背景技術(shù)：

對于包括圖像抖動校正設(shè)備的照相機，為了使得能夠進行沒有圖像抖動的攝像，檢測由于手部移動等造成的照相機的角度抖動，并且根據(jù)檢測值來驅(qū)動圖像抖動校正透鏡(以下稱作“校正透鏡”)。在這個過程中，必須正確地檢測照相機抖動并且校正由于抖動引起的光軸的變化。通過用于獲得諸如角速度等的檢測結(jié)果的振動檢測單元(角速度計等)以及用于基于計算處理結(jié)果而驅(qū)動校正構(gòu)件(校正透鏡等)的驅(qū)動控制單元來抑制圖像抖動。

此外，在近距離拍攝的情況下(高攝像倍率的攝像條件)，存在僅通過角速度計不能檢測到的抖動。這被稱作平移抖動，其被施加在與照相機的光軸平行或者垂直的方向上，并且不能忽略由此造成的圖像劣化。例如，在微距攝影中通過接近至距離被攝體20cm以內(nèi)來進行攝像的條件下，或者在攝像光學系統(tǒng)的焦距相對于距離照相機1m的被攝體非常大(例如，400mm)的條件下，必須積極地檢測平移抖動并且進行校正。

日本特開平7-225405公開了一種技術(shù)，其中通過加速度計來檢測平移抖動、根據(jù)加速度計的二階積分來獲得平移抖動，并且根據(jù)單獨提供的角速度計的輸出來驅(qū)動抖動校正單元。在這種情況下，加速度計的輸出易受到諸如外部噪聲或者溫度變化的環(huán)境變化的影響，由于二階積分進一步增大不穩(wěn)定因素，并且由此難以對平移抖動進行高精度的校正。日本特開2010-25962公開了一種技術(shù)，其中，通過將平移抖動視為在轉(zhuǎn)動中心的位置遠離照相機的情況下的角度抖動來獲得平移抖動。根據(jù)角速度計和加速度計各自的輸出來獲得使用角度抖動的轉(zhuǎn)動半徑的角度和校正值，并且進行抖動校正。通過限制于不易受外部干擾的頻率范圍而獲得轉(zhuǎn)動中心，能夠減輕加速度計的不穩(wěn)定因素對校正的影響。

通常，在將圖像抖動校正中所使用的濾波器的截止頻率設(shè)置為低的情況下并且在擴寬頻率范圍的情況下，能夠通過相對于拍攝者等的身體移動進行低頻分量的抖動校正來改進性能。然而，在擴展濾波器的低頻側(cè)的頻率范圍時，由于在校正構(gòu)件具有有限的可移動范圍的情況下，校正構(gòu)件的位置達到可移動范圍的界限，因而反而產(chǎn)生性能劣化的可能性。

此外，通過日本特開2010-25962中所公開的使用轉(zhuǎn)動半徑的平移抖動校正，難以在低頻范圍中正確地進行校正。關(guān)于轉(zhuǎn)動半徑，在預定頻率范圍中指定轉(zhuǎn)動半徑用于計算，并且將所提取的頻率主要設(shè)置在1hz至10hz之間。因此，對于1hz或者以下的抖動，可能發(fā)生不能正確地獲得轉(zhuǎn)動半徑。此外，在1hz或者以下的抖動的實際轉(zhuǎn)動半徑小于通過計算操作所獲得的轉(zhuǎn)動半徑的情況下，相對于在1hz或者以下的低頻范圍中的校正，可能發(fā)生與實際的平移抖動不同的過度的抖動校正。在以上條件的情況下，擔心由于與在濾波器的低頻側(cè)的頻率范圍擴展相關(guān)聯(lián)的過度校正，圖像抖動校正性能下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提高了圖像抖動校正設(shè)備中的圖像抖動校正的精度。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種圖像抖動校正設(shè)備，包括：抖動檢測單元，用于檢測包含攝像光學系統(tǒng)的設(shè)備的抖動；計算單元，用于通過獲取從所述抖動檢測單元輸出的抖動檢測信號來計算圖像抖動校正量；以及抖動校正單元，用于根據(jù)所述計算單元所計算出的圖像抖動校正量來校正圖像抖動，其特征在于，所述計算單元計算所述攝像光學系統(tǒng)的攝像倍率，并且根據(jù)所述攝像倍率的大小，通過計算校正濾波器的頻率范圍改變前的第一校正量來計算所述圖像抖動校正量，以及通過計算所述頻率范圍改變后的第二校正量來計算所述圖像抖動校正量。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種鏡筒，包括：根據(jù)上述的圖像抖動校正設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種光學設(shè)備，包括：根據(jù)上述的圖像抖動校正設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種攝像設(shè)備，包括：根據(jù)上述的鏡筒。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種圖像抖動校正設(shè)備所執(zhí)行的控制方法，所述圖像抖動校正設(shè)備包括：抖動檢測單元，用于檢測包含攝像光學系統(tǒng)的設(shè)備的抖動；計算單元，用于通過獲取從所述抖動檢測單元輸出的抖動檢測信號來計算圖像抖動校正量；以及抖動校正單元，用于根據(jù)所述計算單元所計算出的圖像抖動校正量來校正圖像抖動，所述控制方法的特征在于包括：所述計算單元計算所述攝像光學系統(tǒng)的攝像倍率；根據(jù)所述攝像倍率的大小，所述計算單元通過計算校正濾波器的頻率范圍改變前的第一校正量來計算所述圖像抖動校正量；以及根據(jù)所述攝像倍率的大小，所述計算單元通過計算所述頻率范圍改變后的第二校正量來計算所述圖像抖動校正量。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高圖像抖動校正設(shè)備中的圖像抖動校正的精度。

通過以下(參考附圖)對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括圖像抖動校正設(shè)備的照相機的頂視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括圖像抖動校正設(shè)備的照相機的側(cè)視圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像抖動校正設(shè)備的框圖。

圖4是示出本發(fā)明中抖動的轉(zhuǎn)動中心的說明圖。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像抖動校正設(shè)備的框圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的抖動校正量計算的波形圖。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的濾波器增益特性的說明圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像抖動校正設(shè)備的操作的流程圖。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像抖動校正設(shè)備的框圖。

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖像抖動校正設(shè)備的框圖。

具體實施方式

以下將參考附圖說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明可應用于例如安裝至數(shù)字單鏡頭反光照相機的可更換鏡頭、諸如鏡筒等的光學設(shè)備、諸如數(shù)字攝像機、監(jiān)視照相機、網(wǎng)絡(luò)照相機等的攝像設(shè)備以及諸如移動電話、平板終端等的包含攝像設(shè)備的電子設(shè)備。

第一實施例

圖1和圖2是示出設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像抖動校正設(shè)備的攝像設(shè)備的平面圖和側(cè)視圖。攝像設(shè)備中包括的圖像抖動校正設(shè)備對相對于光軸102、由箭頭103p和103y所表示的抖動(以下稱作“角度抖動”)、以及由箭頭104p和104y所表示的抖動(以下稱作“平移抖動”)進行圖像抖動校正。

攝像設(shè)備101設(shè)置有使用釋放按鈕的操作開關(guān)(釋放sw)105；照相機cpu(中央處理單元)106通過運行控制程序來進行諸如圖像抖動校正的各種處理。攝像元件107通過攝像光學系統(tǒng)對形成為圖像的被攝體光進行光電轉(zhuǎn)換。角速度檢測器(以下稱作“角速度計”)108p和108y分別檢測圍繞箭頭108pa和108ya的角度抖動。角度抖動是指圍繞與攝像光學系統(tǒng)的光軸正交的軸的抖動；將圍繞與光軸正交的第一軸的方向視為俯仰方向p，并且將圍繞與光軸和第一軸正交的第二軸的方向視為橫擺方向y。加速度檢測器(以下稱作“加速度計”)109p和109y分別檢測由箭頭109pa和109ya表示的平移抖動。該平移抖動是在垂直于攝像光學系統(tǒng)的光軸的方向上的抖動；箭頭109pa和箭頭109ya分別表示縱方向和橫方向。

鏡頭驅(qū)動單元110在圖1和圖2的箭頭110y和110p的方向上任意驅(qū)動校正透鏡111以進行考慮到角度抖動和平移抖動兩者的圖像抖動校正。角速度計108p和108y與加速度計109p和109y的各自輸出被輸入到照相機cpu106。照相機cpu106基于這些輸出通過控制鏡頭驅(qū)動單元110來進行圖像抖動校正。

關(guān)于圖像抖動校正單元，本實施例采用所謂的光學防抖，其基于計算出的校正量來使得校正透鏡111在與光軸垂直的平面內(nèi)移動。然而，基于校正量的校正方法不限于光學防抖。例如，還可以采用通過使得攝像元件在與光軸垂直的平面內(nèi)移動來進行圖像抖動校正的模式，或者采用通過改變攝像元件所輸出的各個攝像幀的圖像裁切位置來減輕抖動的影響的電子防抖的模式?；蛘呖梢酝ㄟ^組合這些模式進行校正來實現(xiàn)本發(fā)明的目的。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像抖動校正設(shè)備的框圖。作為功能塊示出照相機cpu106中的組件。圖3僅示出與在照相機的垂直方向(俯仰方向：圖2的箭頭103p和104p的方向)上發(fā)生的抖動相關(guān)的結(jié)構(gòu)。對于照相機的水平方向(橫擺方向：圖1中箭頭103y和104y的方向)上發(fā)生的抖動也設(shè)置有相同的結(jié)構(gòu)。由于這些基本為相同的結(jié)構(gòu)，因此在以下描述中僅示出與俯仰方向相關(guān)的結(jié)構(gòu)。

首先，將說明基于圖像抖動檢測信號計算第一圖像抖動校正量的第一計算單元(見301、303和315)。角速度計108p將角速度信號作為圖像抖動檢測信號輸出至照相機cpu106。將角速度信號輸入到hpf積分濾波器301，在這里，角速度信號被hpf(高通濾波器)過濾掉dc(直流)分量之后被積分，并且被轉(zhuǎn)換為角度信號。如下式(1)的左側(cè)所示，校正用的角度計算濾波器是組合了積分器(在式(1)左側(cè)的“1/s”)和hpf(在式(1)左側(cè)的“ts/(ts+1)”)的濾波器。如下式(1)的右側(cè)所示，其等同于通過將時間常數(shù)t乘以時間常數(shù)t的低通濾波器(lpf)而獲得的公式。

式1

t表示式(1)左側(cè)的hpf的時間常數(shù)，并且t表示式(1)右側(cè)的lpf的時間常數(shù)。因此，hpf包含于角度計算濾波器中，并且在角度計算濾波器的前一級連接其它hpf的情況下，針對從角速度計108p的輸出直到角度計算為止的濾波器構(gòu)成了二階hpf。

將hpf積分濾波器301的輸出輸入到靈敏度調(diào)整單元303。將變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302輸入到靈敏度調(diào)整單元303。通過設(shè)置在鏡筒中的位置檢測器(圖中未示出)以已知的檢測方法來獲取位置信息302。靈敏度調(diào)整單元303基于根據(jù)變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302所獲得的焦距和攝像倍率，對hpf積分濾波器301的輸出進行放大，并且計算校正量(以下稱作“抖動校正量1”)。將抖動校正量1輸入至信號切換單元315。這里，攝像倍率是指通過鏡頭所拍攝的被攝體圖像的大小(攝像面上的圖像的大小)與被攝體的實際大小的比。

接著，將說明基于角度抖動檢測信號計算第二圖像抖動校正量的第二計算單元(見304至309，315)。將角速度計108p的輸出還輸入到基準值相減單元304?；鶞手迪鄿p單元304計算角速度計108p的偏移分量、從角速度減去計算出的偏移分量并將其輸出至積分濾波器305。基準值相減單元304計算角速度計108p的輸出的偏移基準值。該偏移基準值是作為檢測噪聲被添加至角速度計108p的輸出的角速度偏移分量。例如，在通過hpf后的角速度、或者通過對角速度求微分而獲得的角加速度的振幅小于預定閾值的情況下，獲取角速度計108p的輸出值。利用截止頻率被設(shè)置為非常低的lpf平滑地連接輸出值的方法，計算作為dc分量的角速度偏移。保持所計算出的偏移基準值，直到關(guān)斷角速度計108p的電源為止。

將積分濾波器305的輸出輸入到hpf306和信號切換單元308。hpf306截除低頻分量并將其輸出至信號切換單元308。信號切換單元308獲取來自攝像倍率計算單元307的攝像倍率。攝像倍率計算單元307通過獲取變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302來計算攝像倍率。信號切換單元308將攝像倍率與閾值相比較，根據(jù)攝像倍率的大小來選擇積分濾波器305的輸出或者hpf306的輸出，并將其輸出至靈敏度調(diào)整單元309。在攝像倍率超過閾值的情況下所選擇的hpf306的輸出與校正用的角度計算濾波器的頻率范圍改變之前的第一校正量相對應。在攝像倍率處于或者低于閾值的情況下所選擇的積分濾波器305的輸出與頻率范圍改變之后的第二校正量相對應。在角度計算濾波器中包含hpf306的情況下，將如上所述的從角速度計108p的輸出直到角度計算為止的濾波器配置為二階hpf。因此，在抖動的低頻范圍(上至1hz)中相位大幅前進，并且減小了圖像抖動效果。

平搖和俯仰操作受到包含二階hpf的濾波器的特性的影響。在通過平搖等產(chǎn)生顯著擺動的情況下，衰減大振幅的低頻分量，并伴有以下結(jié)果，例如在平搖結(jié)束時，在平搖方向的相反方向上產(chǎn)生信號(發(fā)生所謂的回擺現(xiàn)象)。隨后，該信號逐漸收斂到零，并且在基于該信號進行圖像抖動校正的情況下，通過與攝像設(shè)備的實際抖動不同的信號來計算校正量。因此，存在降低抖動校正的精度的可能性。

因此，為了圖像抖動校正目的而優(yōu)選具備不包含hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)，但是在此情況下增大了低頻范圍的增益。因此，在圖像抖動校正構(gòu)件的有限可移動范圍內(nèi)校正范圍不足的情況下，可能難以進行適當?shù)膱D像抖動校正。與攝像倍率小的情況相比，在攝像倍率大的情況下增大了圖像抖動校正量。因此，在攝像倍率大的情況下校正范圍可能不足。因此，信號切換單元308將攝像倍率與已經(jīng)預先設(shè)置的預定閾值相比較。在攝像倍率等于或者小于閾值的情況下，通過利用積分濾波器305的輸出而計算抖動校正量來增強圖像抖動校正效果。在攝像倍率大于閾值的情況下，利用hpf306的輸出來計算抖動校正量，以使得進行校正構(gòu)件不超過可移動范圍的適當?shù)膱D像抖動校正。

以下將說明平移抖動校正處理以及在攝像倍率大的情況下圖像抖動校正量增大的原因。靈敏度調(diào)整單元309進行考慮到角度抖動和平移抖動的用于轉(zhuǎn)換到圖像抖動校正量的處理。將角速度計108p的輸出輸入到hpf相位調(diào)整濾波器(以下稱作“hpf相位調(diào)整單元”)310。hpf相位調(diào)整單元310在截除疊加到角速度計108p的輸出上的dc分量的情況下對信號進行相位調(diào)整。這里的截止頻率適于下述的hpf積分濾波器311的hpf的截止頻率并且被調(diào)整為以使得頻率特性相一致。對于hpf相位調(diào)整單元310的輸出，通過角速度計bpf(帶通濾波器)312僅提取預定范圍中的頻率分量。

加速度計109a輸出平移抖動檢測信號。將加速度計109p的輸出輸入到hpf積分濾波器311，并且構(gòu)成相關(guān)濾波器的hpf截除dc分量，之后積分濾波器將其轉(zhuǎn)換為速度信號。如上所述，設(shè)置此時的hpf截止頻率以符合hpf相位調(diào)整單元310的hpf頻率特性。對于hpf積分濾波器311的輸出，通過加速度計bpf313僅提取預定范圍中的頻率分量。

將角速度計bpf312和加速度計bpf313各自的輸出輸入到比較單元314，并且計算針對靈敏度調(diào)整單元309而設(shè)置的校正量(校正系數(shù))。以下說明比較單元314的校正量計算處理。靈敏度調(diào)整單元309獲取變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302以及信號切換單元308的輸出。靈敏度調(diào)整單元309基于根據(jù)變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302而獲得的焦距和圖像倍率、以及來自比較單元314的校正系數(shù)，對信號切換單元308的輸出進行放大。靈敏度調(diào)整單元309計算校正量(以下稱作“抖動校正量2”)并將其輸出至信號切換單元315。

接著，將說明針對從比較單元314輸出的校正系數(shù)的計算處理以及針對靈敏度調(diào)整單元309中的抖動校正量的計算處理。圖4是示出施加于照相機的角度抖動103p和平移抖動104p的圖。在攝像設(shè)備101的拍攝鏡頭中，認為在攝像光學系統(tǒng)的主焦點位置處，將平移抖動104p的大小作為y并且將角度抖動103p的大小作為θ。在轉(zhuǎn)動中心o(401p)已確定的情況下，通過下式來表示與轉(zhuǎn)動半徑l(402p)的關(guān)系。

式2

y＝l×θ(2)

v＝l×ω(3)

a＝l×ωa(4)

ω是角速度、ωa是角加速度、v是速度并且a是加速度。轉(zhuǎn)動半徑l(402p)是從轉(zhuǎn)動中心401p到加速度計109p的距離。在式(2)中，根據(jù)通過對加速度計109p的輸出進行二階積分而獲得的偏移y、以及通過對角速度計108p的輸出進行一階積分而獲得的角度θ，來計算轉(zhuǎn)動半徑l的值。在式(3)中，根據(jù)通過對加速度計109p的輸出進行一階積分而獲得的速度v、以及角速度計108p的輸出而獲得的角速度ω，來計算轉(zhuǎn)動半徑l的值。在式(4)中，根據(jù)加速度計109p的輸出而獲得的加速度a、以及通過對角速度計108p的輸出進行一階微分而獲得的角加速度ωa，來計算轉(zhuǎn)動半徑l的值。通過上述任意方法可以獲得轉(zhuǎn)動半徑l。

根據(jù)攝像光學系統(tǒng)的主焦點位置處的平移抖動y、攝像光學系統(tǒng)的抖動角度θ以及攝像光學系統(tǒng)的焦距f和攝像倍率β，通過下式(5)來獲得攝像面中產(chǎn)生的抖動δ。

式3

δ＝(1+β)×f×θ+β×y(5)

根據(jù)攝像光學系統(tǒng)的變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置以及由此所獲得的攝像倍率和焦距，獲得式(5)的右側(cè)第一項中的“f”和“β”。作為角速度計108p的積分的結(jié)果，獲得抖動角度θ。因此，能夠如使用圖3所描述地校正角度抖動。由于式(5)的右側(cè)第二項是根據(jù)加速度計109p的二階積分值y以及由變焦和調(diào)焦位置而獲得的攝像倍率β獲得的，因此根據(jù)此信息能夠進行平移抖動校正。

然而，在本實施例中，針對通過將式(5)改寫為下式(6)所獲得的抖動δ來進行圖像抖動校正。

式4

δ＝(1+β)×f×θ+β×l×θ＝((1+β)×f+β×l)×θ(6)

即，對于平移抖動，在不使用根據(jù)加速度計109p直接獲得的平移抖動偏移y的情況下，使用θ與轉(zhuǎn)動半徑l的積。通過根據(jù)由上式(2)、式(3)或者式(4)而獲得的轉(zhuǎn)動半徑l、作為角速度計108p的輸出的積分結(jié)果(θ)、以及焦距f和攝像倍率β，來計算抖動δ，從而進行圖像抖動校正。

圖5是示出圖3中示出的比較單元314中的校正量(校正系數(shù))計算處理的框圖。比較單元314的轉(zhuǎn)動半徑計算單元501獲取角速度計bpf312和加速度計bpf313各自的輸出并使用下式(7)來計算轉(zhuǎn)動半徑l。

式5

l＝v/ω(7)

可以根據(jù)以預定時間(采樣時間)間隔采樣的波形的振幅等計算轉(zhuǎn)動半徑l。此外，關(guān)于轉(zhuǎn)動半徑l更新的定時，可以在每次計算出時進行更新，或者可以進行時間序列的平均化處理或者在lpf中截除高頻分量的處理。

利用通過限制處理器502所設(shè)置的上限值，對計算后的轉(zhuǎn)動半徑l進行計算處理。在轉(zhuǎn)動半徑計算單元501的輸出值等于或者大于該上限值的情況下，限制處理器502將輸出值固定為該上限值；在輸出值小于該上限值的情況下，限制處理器502將輸出值原樣輸出。在校正信號整流器503中處理限制處理器502的輸出值。校正信號整流器503分別對限制處理器502的輸出值進行整流并且進行信號處理，以使得校正信號中不發(fā)生突然的階梯式變化。例如，通過在lpf中截除高頻分量來進行信號整流。將lpf截止頻率設(shè)置為例如0.5hz或者更低的低頻?；蛘咛峁┯嬎銌卧纫杂嬎阍陬A定時間段期間的移動的平均。將校正信號整流器503的輸出作為表示在平移抖動的圖像抖動校正中所使用的最終轉(zhuǎn)動半徑的信號而輸出至靈敏度調(diào)整單元309。

將靈敏度調(diào)整單元309所輸出的圖像抖動校正信號輸入到信號切換單元315(見圖3)。將靈敏度調(diào)整單元303的輸出與釋放sw(開關(guān))105的輸出同時輸入到信號切換單元315，并且根據(jù)釋放sw105的條件來選擇靈敏度調(diào)整單元303的輸出或者靈敏度調(diào)整單元309的輸出，并將其輸出至驅(qū)動單元112。在攝像倍率等于或者小于信號切換單元308中的預定閾值的情況下，靈敏度調(diào)整單元309的圖像抖動校正信號表示未經(jīng)hpf處理的校正值。在未經(jīng)hpf處理的情況下，計算出的校正值包括由于角速度計108p的輸出噪聲分量的影響所造成的偏移。以下，在未進行hpf處理的結(jié)構(gòu)的情況下，將說明圖像抖動校正中如何使用包括偏移的校正值。

圖6是示出在攝像以及除攝像以外的期間的抖動校正處理的波形圖。波形601表示通過靈敏度調(diào)整單元309計算出的抖動校正量2的時間變化。波形602表示通過靈敏度調(diào)整單元303計算出的抖動校正量1的時間變化。因為未設(shè)置hpf，所以在接通電源時抖動校正量2隨時間逐漸遠離零的附近，如波形601所示。例如，在時間段604中發(fā)生角速度計的偏移溫度漂移的情況下，計算由于溫度漂移的影響而隨時間遠離零中心的抖動校正量2。

圖7示出角度計算濾波器的頻率增益特性。圖線701示出僅積分濾波器的特性(等同于上述式(1)的1/s)。圖線702示出角度計算中所使用的積分和hpf濾波器的特性。關(guān)于圖線702，在低頻范圍中具有平坦的特性，并且角速度的偏移部分的增益特性保留在角度輸出中。因此，在圖6的時間段604中，隨著角速度偏移由于角速度計的溫度漂移的影響而增大，抖動校正量2進一步遠離零中心。

通過將hpf306添加至積分濾波器(積分和hpf)來計算波形602中示出的抖動校正量1，由此將hpf306的特性添加至圖線702的特性來獲得圖線703中示出的特性。關(guān)于圖線703，從低頻范圍中降低的增益可見，能夠去除角速度計108p的輸出中所包含的偏移分量，并且計算零中心處的角度。然而，因為使用hpf306，因此由于回擺現(xiàn)象而使得緊接在諸如平搖或者俯仰等的大抖動之后的圖像抖動校正效果減弱。

因此，與利用抖動校正量1相比，利用抖動校正量2進行圖像抖動校正，可以獲得更好的適當?shù)男ＵЧ?。然而，在抖動校正?的情況下，存在圖7中圖線702示出的濾波器特性，由此存在平坦的增益特性而沒有低頻范圍中的增益衰減。簡言之，計算包括角速度的偏移分量的抖動校正量2。因此，在總是基于波形601的信號進行圖像抖動校正的情況下，由于角速度偏移的溫度漂移，因而抖動校正量2的偏移也增大。在校正構(gòu)件的可移動范圍隨時間而變得不足的情況下，可能不能進行可動端處的控制。

在本實施例中，檢測攝像是否在進行中，并且在攝像期間使用圖6的波形603中示出的信號進行圖像抖動校正。在除攝像期間以外的期間，例如，在攝像之前的準備期間中的evf顯示期間，或者在af(自動焦點調(diào)節(jié))或者ae(自動曝光)操作等期間，使用圖6的波形602中示出的信號進行圖像抖動校正。通過這種方法，在攝像期間，通過擴展至低頻范圍的濾波器特性來增強圖像抖動校正效果。此外，即使在攝像期間以外也能在一定程度上保持圖像抖動校正效果。因此，增強了af/ae操作的精度，并且改進了拍攝者取景的易操作性。

圖6中的攝像期間是從攝像開始時刻605到攝像終止時刻606的時間段。當在攝像期間根據(jù)波形602中示出的信號進行圖像抖動校正時，在緊接在平搖等之后的情況下，由于hpf306的影響可能發(fā)生回擺現(xiàn)象。在這種情況下，在進行不同于實際抖動的圖像抖動校正時，圖像抖動校正效果減小。在本實施例中，在攝像開始時刻605，進行計算在波形601與波形602之間的差作為偏移的處理。在攝像期間使用通過從波形601減去偏移所獲得的波形603中示出的信號。在攝像終止時刻606處攝像處理終止的情況下，對波形603添加使得以恒定速度返回至波形602的信號。進行相加處理直到波形603與波形602一致為止。

通過上述處理，在攝像期間根據(jù)利用不采用hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)計算出的校正量來進行圖像抖動校正。因此，緊接在平搖或者俯仰之后不發(fā)生回擺現(xiàn)象，并且通過將濾波器特性擴展至低頻范圍，來增強圖像抖動校正效果。只對于抖動校正量2使用與平移抖動校正相關(guān)的上述校正系數(shù)(見式(6)和(7))。這是因為校正構(gòu)件的可移動范圍有限并且在總是進行平移抖動校正的情況下超過了抖動校正的可移動范圍。在拍攝靜止圖像期間期望加強圖像抖動校正效果。此外，關(guān)于在攝像之前的狀態(tài)，可能經(jīng)常發(fā)生如af操作中的調(diào)焦操作不確定的狀態(tài)。為了防止在af操作期間等對攝像倍率β錯誤的計算，只在攝像期間中獲得適當?shù)膱D像抖動校正效果。即，僅針對攝像期間中使用的抖動校正量2，對角度θ應用與平移抖動校正相關(guān)的校正系數(shù)(l)。

在校正構(gòu)件的可移動范圍有限的情況下并且在攝像倍率β大的情況下，如式(6)中所示，抖動δ增大，結(jié)果是抖動校正量也增大。在不使用hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)的情況下，低頻范圍中的校正增益增大，造成低頻的追蹤性增大。因此，即使只在攝像期間進行控制的情況下抖動校正量也可能立即超過可移動范圍。通過使用轉(zhuǎn)動半徑l的平移抖動校正處理，難以在低頻范圍中正確地進行圖像抖動校正。以指定的一定頻率范圍計算轉(zhuǎn)動半徑l，并且主要例如在1hz與10hz之間設(shè)置頻率。因此，對于1hz或者更小的抖動，存在可能不能準確地計算轉(zhuǎn)動半徑l的情況。在與1hz或者更小的抖動相關(guān)的轉(zhuǎn)動半徑小于所設(shè)置的轉(zhuǎn)動半徑的情況下，可能進行在1hz或者更小的低頻范圍中與實際平移抖動不同的圖像抖動校正。

在本實施例中，為了在攝像倍率大于閾值的情況下在可移動范圍內(nèi)進行圖像抖動校正并且防止在低頻范圍中錯誤的控制，切換至利用包含hpf306的濾波器特性的圖像抖動校正控制。信號切換單元308根據(jù)攝像倍率的大小選擇積分濾波器305的輸出或者通過積分濾波器和hpf306獲得的輸出，并將其輸出至靈敏度調(diào)整單元309。

接著，參考圖8的流程圖，將說明本實施例的圖像抖動校正處理。在接通照相機的主電源的情況下開始該處理，并且通過照相機cpu106以固定的采樣周期執(zhí)行。

在s801中開始圖像抖動校正子例程的情況下，首先，在s802中進行獲取角速度計108和加速度計109各自的輸出的處理。接著，進行s803，其判斷是否存在能夠進行圖像抖動校正的狀態(tài)。在存在能夠進行圖像抖動校正的狀態(tài)的情況下，處理進入s804，并且在存在不能進行圖像抖動校正的狀態(tài)的情況下，處理進入s817。對于s803的判斷處理，在從接通電源的時刻起直到角速度計108p與加速度計109p的輸出穩(wěn)定為止的時間段中，判斷為存在不能進行圖像抖動校正的狀態(tài)。在經(jīng)過一定量時間并且角速度計108和加速度計109的輸出已穩(wěn)定的情況下，判斷為存在能夠進行圖像抖動校正的狀態(tài)。通過這種方法，能夠防止由于在緊接電源接通之后輸出值不穩(wěn)定的狀態(tài)中進行圖像抖動校正而造成的性能的下降。

在s804中，hpf積分濾波器301根據(jù)角速度計108p的輸出(角速度)計算角度(以下稱作“角度1”)。在s805中，基于通過靈敏度調(diào)整單元303根據(jù)變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302所獲得的焦距和攝像倍率，對角度1進行放大以計算抖動校正量1。在s806中，通過基準值相減單元3和積分濾波器305計算角度(以下稱作“角度2”)。在s807中，hpf306通過對角度2進行hpf處理來計算hpf角度2。

接著，在s808中，比較單元314基于角速度計108和加速度計109各自的輸出來計算轉(zhuǎn)動半徑l。在s809中，攝像倍率計算單元307獲取變焦透鏡和調(diào)焦透鏡的位置信息302，并且計算攝像倍率β。在s810中，信號切換單元308判斷攝像倍率β是否大于預定閾值thresh。在攝像倍率β大于預定閾值thresh的情況下，處理進入s811。在s811中，信號切換單元308選擇hpf306的輸出的hpf角度2，并且靈敏度調(diào)整單元309根據(jù)式(6)來計算抖動校正量2。在s810中，在攝像倍率β處于或者低于閾值thresh的情況下，處理進入s812。在s812中，信號切換單元308選擇積分濾波器305的輸出的角度2，并且靈敏度調(diào)整單元309根據(jù)式(6)來計算抖動校正量2。

在s813中，基于釋放sw105的信號判斷攝像是否在進行中。作為判斷結(jié)果，在攝像在進行中的情況下，處理進入s814，信號切換單元315選擇抖動校正量2并將其輸出至驅(qū)動單元112。在這種情況下，使用圖6的波形603中示出的信號進行圖像抖動校正。在s813中判斷為攝像未在進行中的情況下，處理進入s815，信號切換單元315選擇抖動校正量1并將其輸出至驅(qū)動單元112。使用圖6的波形602中示出的信號進行圖像抖動校正。接著，在s816中，驅(qū)動單元112基于圖像抖動校正目標值驅(qū)動校正透鏡。在s817中，在s803中不能進行圖像抖動校正的情況下，驅(qū)動單元112停止對校正透鏡的驅(qū)動。如上終止圖像抖動校正子例程，接著等待直到下一個采樣周期到來。

在本實施例中，根據(jù)攝像倍率β的大小，通過選擇包含hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)或者不包含hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)，來進行圖像抖動校正。通過這種方法，能夠在校正構(gòu)件有限的可移動范圍內(nèi)實現(xiàn)相對于角度抖動和平移抖動的高精度的圖像抖動校正。

第二實施例

接著，說明本發(fā)明的第二實施例。在第二實施例中，通過使用已采用的附圖標記省略對與第一實施例相同的組件的詳細描述，并且主要說明不同之處。這種描述的省略也應用于隨后的實施例中。圖9示出第二實施例的攝像設(shè)備101的攝像單元的結(jié)構(gòu)，以及通過照相機cpu106所執(zhí)行的圖像抖動校正處理的功能模塊。圖3與圖9之間的結(jié)構(gòu)的不同如下。

在圖9中，去除了圖3的hpf306和信號切換單元308。

在圖3中，將信號切換單元308的輸出輸入到靈敏度調(diào)整單元309，但是在圖9中，將攝像倍率計算單元307的輸出輸入到濾波器表901、將濾波器表901的輸出與基準值相減單元304的輸出一起輸入到積分濾波器305，并且將積分濾波器305的輸出發(fā)送至靈敏度調(diào)整單元309。

在第一實施例中，設(shè)置有hpf306，根據(jù)攝像倍率β的大小選擇具有hpf的角度2或者沒有hpf處理的角度2，并且計算抖動校正量。在第二實施例中，不設(shè)置hpf，但是設(shè)置有用于根據(jù)攝像倍率β的大小而設(shè)置積分濾波器305的截止頻率fc的濾波器表901。通過根據(jù)積分濾波器305中的濾波器表901設(shè)置截止頻率fc來進行處理由此計算角度并且計算圖像抖動校正量。

濾波器表901配置設(shè)置以使得隨著攝像倍率β增大，截止頻率fc以階梯或者連續(xù)的方式增大。因此，在攝像倍率β增大的情況下，能夠防止校正構(gòu)件立即超過可移動范圍，并且防止由于校正的不可行而導致不能獲得適合的校正效果。此外，不像第一實施例那樣將預定的攝像倍率設(shè)置為邊界以使得判斷是否使用hpf。而在本實施例的情況下，將頻率范圍設(shè)置為根據(jù)攝像倍率的大小而逐漸變化。因此，能夠根據(jù)攝像倍率進行適當?shù)膱D像抖動校正。此外，由于不需要設(shè)置hpf306和信號切換單元308，因此能夠在避免處理電路和處理程序的規(guī)模變大的情況下進行精確的圖像抖動校正。

在圖9中，未設(shè)置hpf306，并且校正濾波器僅配置為積分濾波器305。然而，不限于此，并且也可以如第一實施例采用設(shè)置有hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)的模式，并且將hpf306的截止頻率fc設(shè)置在濾波器表901中。在這種情況下，也在圖像抖動校正量的角度計算和計算處理中，頻率范圍根據(jù)攝像倍率的大小逐漸變化，并且能夠根據(jù)攝像倍率進行適當?shù)膱D像抖動校正。

根據(jù)本實施例，通過根據(jù)攝像倍率的大小而改變校正濾波器的截止頻率來進行圖像抖動校正，能夠在校正構(gòu)件的有限的可移動范圍內(nèi)實現(xiàn)相對于角度抖動和平移抖動的高精度的圖像抖動校正。

第三實施例

接著，說明本發(fā)明的第三實施例。圖10示出根據(jù)第三實施例的攝像設(shè)備101的攝像單元的結(jié)構(gòu)，以及通過照相機cpu106所執(zhí)行的圖像抖動校正處理的功能模塊。本實施例與第一實施例和第二實施例不同在于，取代加速度計109，通過根據(jù)由攝像元件107輸出的圖像信號而計算運動矢量來進行圖像抖動校正。

攝像元件107通過將來自被攝體的反射光光電轉(zhuǎn)換為電信號來輸出攝像信號。將攝像元件107所輸出的圖像信號輸入到拍攝圖像獲取單元1001，并且以設(shè)定的幀頻被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的圖像信息輸入到運動矢量檢測器1002。這里，通過將當前圖像與預存儲的前一圖像相比較，即通過將時間上連續(xù)的兩個圖像相比較，能夠根據(jù)這對圖像的相對偏移信息計算運動矢量。被提取的圖像信息可以是與整個圖像相關(guān)或者與部分圖像相關(guān)的信息。還可以進行通過將圖像分割為若干區(qū)域、將所分割的區(qū)域中的各個圖像信息相比較，并且從中選擇最佳運動矢量，來計算運動矢量的處理。關(guān)于本實施例的應用，不限制運動矢量計算處理。

將運動矢量檢測器1002所輸出的運動矢量發(fā)送至像面角速度轉(zhuǎn)換器1003，其中通過下式(8)進行從每幀頻的抖動像素量σ(即抖動像素速度)和單元間距α到等同于角速度ω的值的轉(zhuǎn)換。

式6

ω＝(σ×α)/((1+β)×f)(8)

抖動像素速度σ不僅包括角度抖動量，還包括諸如平移抖動量等的其它抖動因素。這里，進行圖像抖動校正，其中認為通過運動矢量檢測器1002所檢測到的圖像偏移只是由于角度抖動量而引起的。

將像面角速度轉(zhuǎn)換器1003的抖動角速度輸入到增益(將系數(shù)記作kp)單元1004。在通過增益表1006所設(shè)置的增益系數(shù)kp乘以抖動角速度后，積分濾波器1005計算通過根據(jù)由濾波器表1007設(shè)置的截止頻率fc所進行的濾波處理而獲得的信號。將攝像倍率計算單元307的攝像倍率β分別輸入到增益表1006和濾波器表1007。增益表1006通過隨著攝像倍率β的值的增大而增大增益系數(shù)kp，來提高平移抖動校正效果。將增益系數(shù)kp的值設(shè)置為小于1的值；將其設(shè)置為較低的值以防止在攝像倍率β的值小的情況下過校正。濾波器表1007隨著攝像倍率β的值的增大而增大積分濾波器1005的截止頻率fc。即，在攝像倍率β大的情況下，低頻范圍中的圖像抖動校正效果減弱。然而，通過增益表1006設(shè)置高增益系數(shù)kp，圖像抖動校正效果顯著加強，特別是在從1hz到10hz的范圍內(nèi)。

另外，與第一實施例的情況相同，還可以利用使用hpf306的濾波器結(jié)構(gòu)，以及通過在濾波器表1007中設(shè)置hpf306的截止頻率fc，來進行角度計算和圖像抖動校正量計算。在這種情況下，隨著頻率范圍根據(jù)攝像倍率β的大小逐漸變化，能夠根據(jù)攝像倍率進行適當?shù)膱D像抖動校正。

根據(jù)本實施例，根據(jù)攝像元件107所輸出的拍攝圖像信號，計算運動矢量來進行圖像抖動校正。通過根據(jù)攝像倍率的大小，改變校正濾波器的截止頻率，能夠在校正構(gòu)件的有限的可移動范圍內(nèi)實現(xiàn)相對于角度抖動和平移抖動的高精度的圖像抖動校正。

盡管已經(jīng)參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。

本申請要求2013年8月8日提交的日本專利申請2013-165488的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用包含這些申請的全部內(nèi)容。