JP2016031380A - ぶれ補正システム、ぶれ補正方法およびコンピュータプログラム、並びに撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】交換レンズ式の撮像装置において、レンズの光学防振手段の抑振性能が不足した場合に、使用者の所望する十分な手ぶれ補正性能が得られないこと。【解決手段】ぶれ補正システムは、加えられる角速度の大きさからぶれ量を検出する第1のぶれ検出手段と、撮像画像の動き量からぶれ量を検出する第2のぶれ検出手段と、光学的なぶれ補正を行う第1のぶれ補正手段と、撮像画像に対して電子的なぶれ補正を行う第2のぶれ補正手段と、第1のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、第1のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と第2のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と補正可能量に基づいて、第1のぶれ補正手段の第1のぶれ補正量と第2のぶれ補正手段の第2のぶれ補正量を決定し、第1および第2のぶれ補正量に従って第1および第2のぶれ補正手段をそれぞれ駆動する制御手段とを備える。【選択図】図2
Description
本発明はぶれ補正システムに関し、特に撮像装置のぶれ補正に好適なぶれ補正システムに関する。
近年、交換レンズ式の撮像装置においては、手ぶれ補正機能を備えたものが主流となっており、そこでは抑振性能も高い水準が求められている。以下、これらの撮像装置について説明する。
図1は、従来の交換レンズ式の撮像装置のブロック図である。同図において、301はズームレンズ群・絞り・フォーカスレンズ等により構成される撮影光学系を有する交換レンズである。304はシフトレンズから構成される光学的ぶれ補正部であり、この光学的ぶれ補正部304を駆動させることにより、交換レンズ301の撮影光学系の光軸を変化させることができる。102は撮像素子であるCCD・サンプル/ホールド回路(S/H回路)・プリプロセス回路等により構成される撮像部である。103は信号処理部であり、104は動き検出部、105は信号記録部である。106はフラッシュメモリ、光学ディスク、テープ等の記録媒体である。107は画像信号や撮像装置の状態を確認するための表示部である。110は操作部であり、109は撮像装置本体を制御するための制御マイコンである。303はシフトレンズ制御部であり、305は角速度検出部である。角速度検出部305は、角速度センサ306、ハイパスフィルタ307、アンプ308、A/Dコンバータ309を含む。角速度検出部305においては、角速度センサ306が撮像装置に加わる振動を検出して出力し、その出力はハイパスフィルタ307を介してアンプ308により増幅された後、A/Dコンバータ309によりデジタル化されてレンズマイコン302に出力される。
302は交換レンズを制御するためのレンズマイコンであり、101は交換レンズを撮像装置本体に接続するためのマウントであり、108は撮像装置本体と交換レンズ301が通信を行うための通信部である。109は、不図示のメモリに記憶されている制御プログラムをロードして実行することで撮像装置本体の各部を制御するとともに、通信部108を介したレンズマイコン302との通信を制御する制御マイコンである。例えば、制御マイコン109は、操作部110を介して使用者からの指示を受け取り、記録開始・終了、各種設定の変更を信号処理部103、信号記録部105に指示する。
交換レンズ301の撮影光学系が受光した被写体からの光は、絞りにより光量を調節され、撮像部102のCCD等の撮像素子面上に結像される。撮像部102では、形成された被写体像が光電変換されて撮像信号として蓄積される。CCD等撮像素子から出力された画像信号は、サンプルホールド回路でサンプルホールド処理された後、プリプロセス回路に供給されてAGC処理、ブラックバランス処理、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理等が行われ、信号処理部103に供給される。信号処理部103では、制御マイコン109からの指示に基づいて画像信号に対する加工・補正等が実行される。
信号記録部105は、制御マイコン109からの指示に基づいて記録媒体106への画像信号の記録、表示部107への画像信号の出力を行う。信号処理部103に含まれる動き検出部104は、例えば画像信号から動きベクトルを検出して被写体の動き量を検出し、撮像装置本体に加わる振動と被写体自身の動きを抽出し、撮像装置本体に加わる振動を制御マイコン109に出力する。
マウント101を介して交換レンズ301が撮像装置本体に接続されると、マウントに設置された電源供給端子を介して交換レンズ301に電力が供給され、制御マイコン109は通信部108を介してレンズマイコン302と初期通信を実行する。この初期通信において、制御マイコン109は、交換レンズ301が光学的な防振機構を備えているかどうかを確認する。交換レンズ301が光学的な防振機構を備えている場合、制御マイコン109は動き検出部104によって検出された撮像装置本体に加わる振動を通信部108を介してレンズマイコン302に伝達する。レンズマイコン302は、角速度センサ306によって検出された撮像装置に加わる振動と、撮像装置本体から伝達された動き検出部104によって検出された撮像装置に加わる振動とに基づいてシフトレンズの駆動量を導出し、シフトレンズ制御部303に制御パラメータを設定する。シフトレンズ制御部303は、設定された制御パラメータに基づいて光学的ぶれ補正部304を駆動する。
このとき、角速度センサ306は撮像信号の更新周期に対して高速な応答が可能なため、高周波成分を中心としてサンプリングを行う。他方、動き検出部104は画像信号の更新周期と同期した応答となるが、ハイパスフィルタ307により減衰された低周波成分を中心としてサンプリングを行うことにより、広い周波数成分に対する手ぶれ補正を実現することができる。
しかしながら、上記従来例では、交換レンズ301に搭載された光学ぶれ補正部304の性能に撮像装置全体の防振性能が依存し、使用者がより高い防振性能を必要とする場合は、より高い防振性能を持った交換レンズを別途用意する必要があった。
また、特許文献1には、撮像装置本体が電子的ぶれ補正機能を有し、ぶれ補正機能を有する交換レンズが装着された場合は、電子的ぶれ補正を行わないデジタルカメラを開示している。この場合も、交換レンズに搭載された光学的ぶれ補正部の性能に撮像装置全体の防振性能が依存してしまう。
そこで本発明の目的は、交換レンズに搭載された光学的ぶれ補正部の性能に撮像装置全体の防振性能が依存することなく、使用者に所望の防振性能を提供することが可能なぶれ補正システムおよび撮像装置を提供することである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明によれば、ぶれ補正システムは、加えられる角速度の大きさからぶれ量を検出する第1のぶれ検出手段と、撮像画像の動き量からぶれ量を検出する第2のぶれ検出手段と、光学的なぶれ補正を行う第1のぶれ補正手段と、撮像画像に対して電子的なぶれ補正を行う第2のぶれ補正手段と、第1のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、第1のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と第2のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と補正可能量に基づいて、第1のぶれ補正手段の第1のぶれ補正量と第2のぶれ補正手段の第2のぶれ補正量を決定し、第1および第2のぶれ補正量に従って第1および第2のぶれ補正手段をそれぞれ駆動する制御手段とを備える。
本発明によれば、レンズに搭載された光学手ぶれ補正部の性能に撮像装置全体の防振性能が依存することなく、使用者に所望する防振性能を提供することが可能なぶれ補正システムおよび撮像装置を提供することできる。また、交換レンズに搭載された光学ぶれ補正部の性能に応じて、撮像装置本体の電子的ぶれ補正部の動作範囲を柔軟に可変にでき、画質劣化の少ない防振機能を備えた撮像装置を構成することが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施例>
図2は、本発明の第1の実施例に係わるぶれ補正システムを適用した交換レンズ式の撮像装置のブロック図である。同図において、図1と同様の部分は、同じ符号を付して示し、ここでの説明は特に必要のない限り省略する。
図2は、本発明の第1の実施例に係わるぶれ補正システムを適用した交換レンズ式の撮像装置のブロック図である。同図において、図1と同様の部分は、同じ符号を付して示し、ここでの説明は特に必要のない限り省略する。
同図において、201は電子的ぶれ補正部であり、202は防振補正量演算部である。電子的ぶれ補正部201は、画像信号の切り出し位置を変更することにより画角を変化させられるように構成され、手ぶれと逆位相で画角を変化させることにより電子的ぶれ補正機能を提供する。防振補正量演算部202は、角速度センサ306が検出する角速度に基づく角速度検出部305のぶれ検出出力と動き検出部104の動きベクトルに基づく検出出力とに基づいて撮像装置全体のぶれ補正量(以下、防振補正量と記す)を演算する。なお、電子的ぶれ補正部201は、メモリに記憶された撮像画像の読み出し位置をぶれ補正量に従って変更する構成、撮像信号を読み出す撮像素子の画素領域をぶれ補正量に従って変更する構成などを有するが、切り出し位置の変更に限られるものではない。例えば、画像信号処理による画像合成でぶれをなくす構成を有していてもよい。
次に、図3および4を用いて、本実施例における撮像装置でのぶれ補正動作を説明する。図3は、本実施例に係わるぶれ補正システムで生成される防振補正量の構成を示す図、また図4は、本実施例に係わるぶれ補正システムを適用した撮像装置におけるぶれ補正動作のフローチャートを示す図である。
まず、使用者が操作部110を操作し撮像装置の電源を投入すると、制御マイコン209が撮像装置の初期化動作を開始し、撮像部102、信号処理部203、信号記録部105等の各部に動作開始を指示する。
次いで、撮像装置本体に交換レンズ(レンズユニット)301がマウント101を介して着脱可能に接続されると、制御マイコン209及びレンズマイコン302は図4におけるステップS401に示す制御を実行する。ステップS401では、制御マイコン109が交換レンズ301に電源を投入し、レンズマイコン302がレンズ初期化動作を開始する。レンズ初期化動作が完了すると、制御マイコン209とレンズマイコン302はステップS402に制御を移行する。
ステップS402では、制御マイコン209とレンズマイコン302が初期通信を実行する。初期通信では、制御マイコン209は接続された交換レンズ301の絞り段数、ズーム幅、フォーカス状態などの情報の送信をレンズマイコン302に要求し、レンズマイコン302はこれに応じてレンズマイコン302に情報を送信する。一方、レンズマイコン302は撮像装置本体(撮像ユニット)に対し、シャッタースピード、動作モードなどの情報の送信を要求し、制御マイコン209はこれに応じて制御マイコン209に情報を送信する。これにより、交換レンズ301の撮影光学系が受光した被写体からの光は、絞りにより光量を調節され、撮像部102のCCD等の撮像素子面上に結像される。撮像部102では、形成された被写体像が光電変換されて撮像信号として蓄積される。初期通信が完了すると、制御マイコン209とレンズマイコン302は制御をステップS403に移行する。
ステップS403では、制御マイコン209がレンズマイコン302に対して光学的ぶれ補正部304の補正可能量を送信するように要求する。レンズマイコン302はこれに応じて光学的ぶれ補正部304の補正可能量を制御マイコン209に送信する。このとき、マウントされている交換レンズ301が光学的ぶれ補正部304を備えていない場合は、光学的ぶれ補正部の補正可能量をゼロとして送信する。制御マイコン209が光学的ぶれ補正部304の補正可能量を受信すると、制御マイコン209とレンズマイコン302は制御をステップS404に移行する。
ステップS404では、制御マイコン209は、交換レンズ301が継続して接続されているかどうかを監視し、交換レンズ301が接続されている場合はステップS405以降のループ制御を開始する。
ループ制御では、ステップS405において、制御マイコン209がレンズマイコン302に、角速度検出部305の検出した交換レンズ301に加えられた角速度を送信するように要求する。レンズマイコン302はこれに応じて角速度検出部305の検出した角速度を制御マイコン209に送信する。制御マイコン209は角速度検出部305の検出した角速度を取得すると、制御をステップS406に移行する。
ステップS406において、制御マイコン209は受信した角速度検出部305が検出した角速度と動き検出部104が検出した撮像装置に加わる振動とに基づいて防振補正量を決定する。このとき、高周波成分は角速度検出部305の検出した角速度に重点をおき、低周波成分は動き検出部104の検出した撮像装置に加わる振動に重点をおいて、撮像装置全体としてのぶれ補正量を算出する。その後、制御マイコン209はステップS407に制御を移行する。
ステップS407において、制御マイコン209は、受信した光学的ぶれ補正部304の補正可能量と算出した防振補正量とを比較し、光学的ぶれ補正部(シフトレンズ)304の補正可能量が防振補正量以上の場合は制御をステップS408に移行する。光学的ぶれ補正部304の補正可能量が防振補正量より小さい場合は制御をステップS409に移行する。
ここで、図3を用いて制御マイコン209が演算する防振補正量について説明する。図3において、横軸は制御マイコン209の算出する防振補正量であり、縦軸は撮像装置が有する各ぶれ補正部に対応した防振補正量の内訳を示す。防振補正量が4°までの値を取り得る場合において、光学的ぶれ補正部304の補正可能量が2°であった場合、防振補正量が2°まで(補正可能量以下)の場合は、防振補正量に従って光学的ぶれ補正による手ぶれ補正(入射光の光軸の変化)のみを実施する。防振補正量が2°を超えた場合には、光学的ぶれ補正に加えて電子的ぶれ補正を実行する。交換レンズ301のタイプに従って光学的ぶれ補正部の補正可能量が変化した場合には、接続された交換レンズ301の光学的ぶれ補正部304の補正可能量に基づいて電子的ぶれ補正を実行する防振補正量を増減する。これにより、撮像装置全体としては使用者に一定の防振性能を提供することができる。
図4のフローチャートに戻り、ステップS408において、制御マイコン209は電子的ぶれ補正部201の動作を停止するように指示する。このとき、レンズマイコン302に対して電子的ぶれ補正を停止することを伝達し、レンズマイコン302は低周波の手ぶれも十分に除去できるように制御を実行する。なお、電子的ぶれ補正部201の動作を停止する代わりに、電子的ぶれ補正部201の補正量をゼロにするようにしてもよい。
ステップS409では、制御マイコン209が図3に示すように、演算された撮像装置全体に対する防振補正量と光学的ぶれ補正の補正可能量との差分を電子的ぶれ補正量として算出し、ステップS410に制御を移行する。
ステップS410において、制御マイコン209は、算出した電子的ぶれ補正量に基づいて電子的ぶれ補正を実行するように電子手ぶれ補正部201に指示する。電子的ぶれ補正部201は指示された電子的ぶれ補正量に基づいて電子的ぶれ補正を実行する。このとき、制御マイコン209は、電子的ぶれ補正を実行することをレンズマイコン302に対して伝達し、レンズマイコン302は電子的ぶれ補正が実行されることを前提としてより高周波成分に重点をおいた光学的ぶれ補正を実行する制御を行うようにしてもよい。
ステップS411では、制御マイコン209が、交換レンズ301が継続して接続されているかどうかを監視し、継続して接続されている場合はステップS405以降のループ制御を継続する。交換レンズ301が装着されていない場合は、制御を終了して再度交換レンズ301が接続されるまで待機する。
尚、演算された防振補正量から光学的ぶれ補正部304であるシフトレンズの補正可能量に従って電子的ぶれ補正部201に割り振られた防振補正量がその補正可能量より大きい場合には、防振性能不足の警告を生成してぶれ補正動作を停止する。あるいは、上記警告を出して、電子的ぶれ補正部201の防振補正量を補正可能量として電子的ぶれ補正部201を駆動するように制御してもよい。
上述のようにぶれ補正システムを構成することで、撮像装置本体に装着された交換レンズに搭載された光学的ぶれ補正部304の性能に撮像装置全体の防振性能が依存することなく、使用者が所望する防振性能を実現することが可能となる。
また、交換レンズ301に搭載された光学的ぶれ補正部304の性能に応じて、電子的ぶれ補正の動作範囲を柔軟に可変することができ、画質劣化の少ない防振機能を備えた撮像装置を構成することができる。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線/無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光/光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。
また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。
Claims (15)
- 加えられる角速度の大きさからぶれ量を検出する第1のぶれ検出手段と、
撮像画像の動き量からぶれ量を検出する第2のぶれ検出手段と、
光学的なぶれ補正を行う第1のぶれ補正手段と、
前記撮像画像に対して電子的なぶれ補正を行う第2のぶれ補正手段と、
前記第1のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、前記第1のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と前記第2のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と前記補正可能量に基づいて、前記第1のぶれ補正手段の第1のぶれ補正量と前記第2のぶれ補正手段の第2のぶれ補正量を決定し、前記第1および第2のぶれ補正量に従って前記第1および第2のぶれ補正手段をそれぞれ駆動する制御手段と、
を備えることを特徴とするぶれ補正システム。 - 前記制御手段は、前記第1および第2のぶれ検出手段それぞれで検出されたぶれ量から、前記第1および第2のぶれ補正手段により補正される防振補正量を決定し、前記防振補正量を前記補正可能量に従って前記第1および第2のぶれ補正量に割り振ることを特徴とする請求項1に記載のぶれ補正システム。
- 前記制御手段は、前記防振補正量が前記補正可能量より大きい場合は、前記防振補正量を前記第1の補正量とし、前記防振補正量と前記補正可能量との差分を前記第2のぶれ補正量とし、前記防振補正量が前記補正可能量以下の場合は、前記防振補正量を前記第1のぶれ補正量とし、前記第2のぶれ補正量をゼロとする、又は前記第2のぶれ補正手段の駆動を停止することを特徴とする請求項2に記載のぶれ補正システム。
- 前記制御手段は、前記第2のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、前記第2のぶれ補正量が前記第2のぶれ補正手段の補正可能量より大きい場合は、警告を生成し、前記第1および第2のぶれ補正手段の駆動を停止することを特徴とする請求項3に記載のぶれ補正システム。
- 前記第1のぶれ検出手段は角速度センサを含み、前記第2のぶれ検出手段は、前記撮像画像の画像信号から動きベクトルを検出し、撮像画像の動きを検出する手段を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のぶれ補正システム。
- 前記第1のぶれ補正手段は、入射光の光軸を変化させるシフトレンズを有し、前記第2のぶれ補正手段は、前記画像信号の撮像画像の画角を変化させる手段を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のぶれ補正システム。
- 光学的なぶれ補正を行う第1のぶれ補正手段と、撮像画像に対して電子的なぶれ補正を行う第2のぶれ補正手段とを有するぶれ補正システムの制御方法であり、
加えられる角速度の大きさからぶれ量を検出する第1のぶれ検出工程と、
前記撮像画像の動き量からぶれ量を検出する第2のぶれ検出工程と、
前記第1のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、前記第1のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と前記第2のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と前記補正可能量に基づいて、前記第1のぶれ補正手段の第1のぶれ補正量と前記第2のぶれ補正手段の第2のぶれ補正量を決定し、前記第1および第2のぶれ補正量に従って前記第1および第2のぶれ補正手段をそれぞれ駆動する制御工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。 - 請求項7に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項7に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
- 撮影光学系で形成された被写体像を撮像して画像信号を生成する撮像ユニットと、
前記撮影光学系を含み、前記撮像ユニットに着脱可能であるレンズユニットと、
前記レンズユニットに加わる角速度の大きさから前記レンズユニットのぶれ量を検出する第1のぶれ検出手段と、
前記画像信号から前記被写体像の動き量を検出し、前記動き量から前記撮像ユニットのぶれ量を検出する第2のぶれ検出手段と、
前記撮影光学系に対して光学的なぶれ補正を行う第1のぶれ補正手段と、
前記画像信号に対して電子的なぶれ補正を行う第2のぶれ補正手段と、
前記第1のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、前記第1のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と前記第2のぶれ検出手段で検出されたぶれ量と前記補正可能量に基づいて、前記第1のぶれ補正手段の第1のぶれ補正量と前記第2のぶれ補正手段の第2のぶれ補正量を決定し、前記第1および第2のぶれ補正量に従って前記第1および第2のぶれ補正手段をそれぞれ駆動する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記制御手段は、前記第1および第2のぶれ検出手段それぞれで検出されたぶれ量から、前記第1および第2のぶれ補正手段により補正される防振補正量を決定し、前記防振補正を前記補正可能量に従って前記第1および第2のぶれ補正量に割り振ることを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記防振補正量が前記補正可能量より大きい場合は、前記防振補正量を前記第1の補正量とし、前記防振補正量と前記補正可能量との差分を前記第2のぶれ補正量とし、前記防振補正量が前記補正可能量以下の場合は、前記防振補正量を前記第1のぶれ補正量とし、前記第2のぶれ補正量をゼロとする、又は前記第2のぶれ補正手段の駆動を停止することを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記第2のぶれ補正手段の補正可能量を取得し、前記第2のぶれ補正量が前記第2のぶれ補正手段の補正可能量より大きい場合は、警告を生成し、前記第1および第2のぶれ補正手段の駆動を停止することを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
- 前記第1のぶれ検出手段は角速度センサを含み、前記第2のぶれ検出手段は、前記画像信号から動きベクトルを検出し、撮像画像の動きを検出する手段を有することを特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1のぶれ補正手段は、入射光の光軸を変化させるシフトレンズを有し、前記第2のぶれ補正手段は、前記画像信号の撮像画像の画角を変化させる手段を有することを特徴とする請求項10から14のいずれか1項に記載の撮像装置。
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