摄像装置和像抖校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有进行由于摄像装置的手抖等(shake)而产生的像抖(imageblur)中的特别是平移方向的像抖校正的像抖校正单元的摄像装置和像抖校正方法。
【背景技术】
[0002]以往，如下的摄像装置、例如数字照相机或摄像机等摄像装置普遍实用化且广泛普及:该摄像装置使用例如CCD (Charge Coupled Device ;电荷親合元件)图像传感器或CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor ;互补性金属氧化膜半导体)型图像传感器等光电转换元件等(以下称为摄像元件)，依次对由摄像光学系统形成的光学像进行光电转换，将由此取得的图像信号作为规定形式的图像数据(例如表示静态图像或动态图像的数字图像数据)存储在存储介质中，并且，具有根据该数字图像数据显示静态图像或动态图像的图像显示装置、例如液晶显示(Liquid Crystal Display ;IXD)装置或有机电致发光(有机EL ;0rganic Electro-Luminescence:0EL)显示装置等，进而，具有进行由于手抖(shake)等而产生的像抖校正的像抖校正单元。
[0003]近年来，在已经实用化的摄像装置中，落实了如下环境:手抖校正单元的性能提高显著，在用手保持摄像装置来执行摄像动作的情况下，也不用注意手抖(shake)等，谁都能简单地拍摄像抖(image blur)较少的清晰的图像。
[0004]在现有的摄像装置中的像抖校正单元中，一般情况下，检测装置主体中产生的旋转运动，对由于该旋转运动而产生的摄像面的像抖(image blur)、所谓的角度抖动进行校正。这里，关于上述角度抖动，公知根据摄像装置的摄像光学系统的焦距，像抖(imageblur)的影响较大。例如，一般情况下，与I/焦距(换算为使用35mm胶片的摄像装置中应用的摄像光学系统的视场角的焦距)?秒(sec.)的快门速度相比，在低速侧的快门速度中，由于像抖(image blur)等而引起的画质的劣化开始变得明显。该情况下的快门速度(I/焦距.秒)被称为手抖临界秒时等。
[0005]近年来，由于检测旋转运动的角速度传感器的性能提高，关于角度抖动校正，能够校正到几乎不成为问题的级别。因此，与手抖临界秒时相比，在更加低速侧，即使降低快门速度(例如曝光级数为4阶段程度)，也能够得到像抖(image blur)较少的摄像结果。
[0006]另一方面，摄像装置中产生的像抖(image blur)除了基于上述旋转运动的角度抖动以外，还存在例如由于摄像装置相对于摄像面在并行方向上移动而产生的所谓的平移抖动。该平移抖动不依赖于摄像光学系统的焦距，但是，例如存在摄像倍率越大、则像抖(image blur)越大的倾向。因此，存在如下问题:即使是具有优良的像抖校正性能的摄像装置，例如在用手保持摄像装置的状态下，在进行接近摄像动作的状况下，也容易产生像抖(image blur)。
[0007]因此，在现有的摄像装置中，为了抑制平移抖动，通过例如(日本专利公开公开:日本特开平7-225405号公报(以下表示为专利文献I))等进行了各种提案。
[0008]上述专利文献I等所公开的摄像装置具有检测作用于照相机的三轴方向的加速度和角速度的加速度传感器和角速度传感器，根据来自各传感器的输出来检测平移方向的抖动量(移动量)。
[0009]但是，在上述专利文献I等所公开的单元中，通过姿势检测单元计算重力加速度分量，从由加速度传感器检测到的加速度中减去重力加速度分量，所以，需要高精度地实现姿势检测。但是，准确求出初始姿势在技术上的难易度较高，并且，存在为了追随姿势变化而使运算负荷增加的问题。
[0010]进而，在上述专利文献I中，存在通过对重力减法后的加速度进行二次积分而求出移动量的单元。但是，在该单元中，在重力运算后的加速度存在误差的情况下，存在误差由于积分而增大、积分值发散而导致误校正的问题。
[0011]为了解决这种问题，例如考虑定期将对加速度进行积分而得到的速度校正为正确的速度的对策。但是，上述专利文献I等中没有公开与这种对策单元的技术结构有关的记载。
[0012]并且，一般情况下，由于加速度传感器的输出始终检测重力加速度分量，所以，认为可能引起伴随姿势变化的加速度的检测误差。
【发明内容】
[0013]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供具有如下的像抖校正单元的摄像装置和像抖校正方法，其中，该像抖校正单元不需要进行重力校正等复杂的处理，通过定期更新加速度传感器的基准值和移动速度来防止误校正，能够进行精度比较高的校正。
[0014]为了实现上述目的，本发明的一个方式的摄像装置具有对伴随姿势变化而产生的像抖(image blur)进行校正的像抖校正部，该摄像装置具有:摄像部，其以规定的摄像帧率对被摄体像进行摄像，按照各个帧取得图像数据；第I像移动量计算部，其根据按照所述帧进行摄像且分别连续的多个图像数据间的相关，计算被摄体像的第I移动量；加速度传感器，其检测伴随所述摄像装置的姿势变化的加速度；检测基准值计算部，其根据由所述加速度传感器检测到的加速度值和由所述第I像移动量计算部计算出的第I像移动量的值，计算所述加速度传感器的检测基准值；加速度校正部，其根据所述检测基准值对由所述加速度传感器检测到的加速度值进行校正，计算校正后加速度值；以及第2像移动量计算部，其根据由所述加速度校正部计算出的校正后加速度值计算第2移动量，该第2移动量用于对由于所述被摄体像相对于所述摄像装置在平移方向上移动而在摄像面中产生的平移像抖量进行校正。
[0015]本发明的一个方式的像抖校正方法对伴随摄像装置的姿势变化而产生的像抖(image blur)进行校正，该像抖校正方法具有以下步骤:摄像步骤，以规定的摄像帧率对被摄体像进行摄像，按照各个帧取得图像数据；第I像移动量计算步骤，根据按照所述帧进行摄像且分别连续的多个图像数据间的相关性，计算被摄体像的第I移动量；加速度检测步骤，通过加速度传感器检测伴随所述摄像装置的姿势变化的加速度值；检测基准值计算步骤，根据检测到的所述加速度和所述第I像移动量，计算所述加速度传感器的检测基准值；加速度校正步骤，根据所述检测基准值对由所述加速度传感器检测到的加速度的值进行校正，计算由此得到的校正后加速度值；以及第2像移动量计算步骤，根据所述校正后加速度值计算第2移动量，该第2移动量用于对由于在平移方向上移动而在摄像面中产生的平移像抖量进行校正。
[0016]根据本发明，能够提供具有如下的像抖校正单元的摄像装置和像抖校正方法，该像抖校正单元不需要进行重力校正等复杂的处理，通过定期更新加速度传感器的基准值和移动速度来防止误校正，能够进行精度比较高的校正。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的第I实施方式的具有像抖校正单元的摄像装置的外观立体图。
[0018]图2是示出图1的摄像装置的内部结构的概略的结构框图。
[0019]图3是使用本实施方式的摄像装置进行摄像动作时的取景器像的显示例。
[0020]图4是使用本实施方式的摄像装置进行摄像动作时的取景器像(对焦区域的放大像)的显示例。
[0021]图5是本实施方式的摄像装置中的实时取景显示图像中连续的图像帧(Fn?Fn+3)的概念图。
[0022]图6是示出本实施方式的摄像元件中的摄像元件的曝光时间、实时取景图像的取得定时、加速度传感器的检测加速度等之间的时间关系的时序图。
[0023]图7是示出本实施方式的摄像装置中的加速度传感器的检测加速度和时间的关系的表。
[0024]图8是示出本实施方式的摄像装置中的信号处理主要部的功能的结构框图。
[0025]图9是示出本实施方式的摄像装置中的系统控制器的控制流程的流程图。
[0026]图10是示出本实施方式的摄像装置中的抖动校正微机的摄像动作待机时的控制流程的流程图。
[0027]图11是示出本实施方式的摄像装置中的抖动校正微机的摄像动作时的控制流程的流程图。
[0028]图12是示出使用本实施方式的摄像装置的静态图像摄像动作时的控制定时的时序图。
[0029]图13是示出本发明的第2实施方式的摄像装置中的信号处理主要部的功能的结构框图。
[0030]图14是示出本发明的第3实施方式的摄像装置中的信号处理主要部的功能的结构框图。
[0031]图15是示出本发明的第3实施方式的摄像装置中的系统控制器的控制处理顺序的流程图。
[0032]标号说明
[0033]1:照相机主体；2:镜头镜筒；2a:摄像光学系统；3:编码器；4:快门机构；5:摄像元件；6:驱动部；7:系统控制器；8:抖动校正微机；9:角速度传感器；10:加速度传感器；13:存储卡；71:移动矢量提取部；72:帧间并行移动速度计算部；73:帧间速度变化计算部；74:动态图像抖动校正部；81:偏移减法器；82:第一积分器；83:第二积分器；84:加速度偏移计算部；85:速度计算部；86:速度变化加法器；88:第三积分器；89:像倍率乘法器；90:被摄体抖动判定部；91:乘法器。
【具体实施方式】
[0034]下面，根据图示的实施方式对本发明进行说明。另外，示意性地示出以下说明中使用的各附图，为了以附图上能够识别的程度示出各结构要素，有时以按照结构要素而不同的方式示出各部件的尺寸关系和比例尺等。因此，在本发明中，这些各附图所记载的结构要素的数量、结构要素的形状、结构要素的大小的比率和各结构要素的相对位置关系等不限于图示的方式。
[0035]本发明的各实施方式例示了如下的数字照相机或摄像机等摄像装置:使用例如CCD (Charge Coupled Device ;电荷親合元件)图像传感器或 CMOS (Complementary MetalOxide Semiconductor ;互补性金属氧化膜半导体)型图像传感器等光电转换元件等(以下称为摄像元件)，依次对例如由摄像光学系统形成的光学像进行光电转换，将通过光电转换而得到的图像信号作为规定形式的图像数据(例如表示静态图像或动态图像的数字图像数据)存储在存储介质中，并且，具有根据该存储介质中存储的数字图像数据再现显示静态图像或动态图像的图像显示装置、例如液晶显示器(Liquid Crystal Display ;IXD)或有机电致发光(有机 EL ；Organic Electro-Luminescence:0EL)显不器等。
[0036][第I实施方式]
[0037]图1是本发明的第I实施方式的具有像抖校正单元的摄像装置的外观立体图，是说明该摄像装置中设定的坐标系和抖动方向的图。
[0038]首先，下面对本实施方式的摄像装置中由于手抖(Shake)等而产生的姿势变化时的运动进行说明。
[0039]如图1所示，本实施方式中例示的摄像装置主要由照相机主体I和具有摄像光学系统的镜头镜筒2构成，是镜头镜筒2相对于照相机主体I拆装自如的所谓的镜头更换式的摄像装置。另外，能够应用本发明的摄像装置不限于该形式的摄像装置，例如也可以是镜头镜筒固定在照相机主体上的形式的摄像装置。
[0040]在照相机主体I的前表面装配有镜头镜筒2，该镜头镜筒2具有接受来自被摄体的光并形成为被摄体像的摄像光学系统。设该镜头镜筒2中的沿着摄像光学系统的光轴O的方向为Z轴。这里，设Z轴的正