JP3279342B2 - ビデオカメラにおける手振れ補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラの撮影時
に生ずる手振れにより、撮影画面が大きく揺れる現象を
補正するビデオカメラにおける手振れ補正装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラを手持ちにより撮影を行う
とき、手振れによる画面の揺れが生ずることはよく知ら
れている。特にズームレンズを望遠側に設定して撮影し
た場合には、その現象が顕著に現れる。この様な手振れ
現象が生じた場合には、静止しているものが揺れて動い
てしまい、撮影画像が見にくくなり、目が疲れるという
問題が生ずる。また、時には目的とする被写体の一部が
瞬間的に画面から外れてしまうという問題が生じ、さら
には、手振れにより被写体がぼけてしまうといった現象
も生ずる。

【０００３】このような問題を解決するために、ビデオ
カメラの撮影時に生ずる手振れを補正する手段が提案さ
れている。例えば手振れ現象がどの程度であるかを検出
する手振れ検出手段としては、 （１）センサによる速度検出、方向検出 （２）画像処理による動きベクトル検出 が一般的に用いられる。

【０００４】また、前記した手段により手振れ現象を検
出した場合に、撮影画像を補正する補正手段としては、 （１）ＣＣＤ等のイメージャの画像データの読み出し位
置を変更する手段 （２）画像データを蓄積する画像メモリからの画像デー
タの読み出し位置を変更する手段 （３）光学プリズムでの偏光による補正手段 が一般的に用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した手
振れ現象は、同じ振幅の手振れが生じていても、ズーム
レンズのズーム位置が広域（ワイド）側である場合には
画像の揺れの振幅は小さく、ズームレンズのズーム位置
が望遠（テレ）側である場合には画像の揺れの振幅は大
きくなる。従って、この画像の揺れを補正する場合、ズ
ームレンズのズーム位置に応じて手振れ検出情報の補正
量を増減する必要が生ずる。

【０００６】例えば、手振れ検出手段としてセンサによ
る速度検出、方向検出手段を採用し、撮影画像を補正す
る補正手段として、ＣＣＤ等のイメージャの画像データ
の読み出し位置を変更する手段、または画像データを蓄
積する画像メモリからの画像データの読み出し位置を変
更する手段を採用した場合には、手振れセンサによって
得られた手振れ検出情報に対して補正量を加える必要が
生ずる。具体的には、ズームレンズのズーム位置がワイ
ド側である場合には補正量を小さく、ズームレンズのズ
ーム位置がテレ側になるに従って補正量を大きくなるよ
うにする必要が生ずる。

【０００７】従来のビデオカメラにおける手振れ補正装
置によると、例えば図８に示すように、手振れ検出手段
としての手振れセンサ１によって得られる手振れ検出情
報は、Ａ／Ｄ変換回路２によってデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンピュータ（マイコン）３に取り込まれ
る。一方、ズームレンズ４におけるズーム位置に関する
情報が例えばポテンションメータ５により取り出され、
この出力はＡ／Ｄ変換回路６によってデジタル信号に変
換され、前記マイコン３に取り込まれる。

【０００８】マイコン３においては、手振れセンサ１に
よって得られる検出情報、すなわち角速度が積分回路３
−１によって角度情報ａに変換され、この角度情報ａは
乗算回路３−２に供給される。一方、ズームレンズ４に
おけるズーム位置に関するデジタル情報はゲインテーブ
ル３−３においてゲイン（利得）情報に変換され、前記
乗算回路３−２に供給される。

【０００９】従って、前記乗算回路３−２、すなわちマ
イコン３からは、手振れセンサ１によって得られる手振
れ情報がズームレンズ４におけるズーム位置に応じたゲ
イン情報によって補正された補正値として出力される。
この補正値は、撮像素子によって得られる画像信号の読
み出し位置、例えば撮像素子によって得られる画像信号
を蓄積する画像メモリからの画像信号の読み出し位置を
変更するように作用し、これにより手振れ補正が成され
る。

【００１０】ところで、図８に示すマイコン３より成る
補正手段においては、ズームレンズ４が静止していて
も、Ａ／Ｄ変換回路６の出力にノイズ等が混入して、デ
ジタルデータの下位のビットにいわゆる「ばたつき」が
生じ、これがゲインテーブル３−３におけるゲイン情報
を変化せしめ、従って乗算回路３−２における乗算結果
にまで影響を及ぼす場合が生ずる。すなわち、前記した
「ばたつき」が生じた場合、ゲインテーブル３−３にお
ける出力は、ｋ１乃至ｋ２の範囲で変化し、マイコン３
より成る補正手段における出力は、ｋ１×ａ乃至ｋ２×
ａの範囲で変動することになる。

【００１１】その結果、ビデオカメラが静止状態にある
にもかかわらず、例えば画像メモリからの画像信号の読
み出し位置を不必要に変動せしめ、記録画像がふらふら
と動揺するという現象が生ずる。

【００１２】本発明は、この様な点に着目して成された
ものであり、ズームレンズのズーミング動作が非動作状
態において生ずる前記したような画像の動揺現象の発生
を阻止し、安定した画像を得ることが可能なビデオカメ
ラにおける手振れ補正装置を提供することを課題として
いる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に成された本発明の請求項１に記載のビデオカメラにお
ける手振れ補正装置は、手振れ検出手段からもたらされ
る手振れ検出情報に応じて、撮像素子によって得られる
画像信号の読み出し位置を変更して手振れ補正を行うビ
デオカメラにおける手振れ補正装置であって、ズームレ
ンズのズーミング動作中においてのみ、手振れ検出手段
からもたらされる手振れ検出情報に対して補正を加える
補正手段を具備し、補正手段によって得られる手振れ検
出情報に基づいて前記撮像素子によって得られる画像信
号の読み出し位置を変更するようにした点に特徴を有す
る。

【００１４】また本発明の請求項２に記載のビデオカメ
ラにおける手振れ補正装置は、請求項１に記載の構成に
おいて、さらに補正手段によって得られる手振れ検出情
報に基づいて、前記撮像素子によって得られる画像信号
を蓄積する画像メモリからの画像信号の読み出し位置を
変更するようにした点に特徴を有する。

【００１５】さらに本発明の請求項３に記載のビデオカ
メラにおける手振れ補正装置は、請求項１に記載の構成
において、さらに補正手段によって得られる手振れ検出
情報に基づいて、前記撮像素子からの画像信号の読み出
し位置を変更するようにした点に特徴を有する。

【００１６】

【作用】請求項１に記載のビデオカメラにおける手振れ
補正装置においては、ズームレンズのズーミング動作中
においてのみ、手振れ検出手段からもたらされる手振れ
検出情報に対して補正を加える補正手段を具備し、補正
手段によって得られる手振れ検出情報に基づいて前記撮
像素子によって得られる画像信号の読み出し位置を変更
するように成されるため、ズームレンズのズーミング動
作が非動作状態において生ずる画像の動揺現象の発生が
阻止され、安定した画像を得ることが可能となる。

【００１７】また請求項２に記載のビデオカメラにおけ
る手振れ補正装置においては、前記したビデオカメラに
おける手振れ補正装置において、前記補正手段によって
得られる手振れ検出情報に基づいて、撮像素子によって
得られる画像信号を蓄積する画像メモリからの画像信号
の読み出し位置を変更するように成される。

【００１８】さらに請求項３に記載のビデオカメラにお
ける手振れ補正装置においては、前記補正手段によって
得られる手振れ検出情報に基づいて、撮像素子からの画
像信号の読み出し位置を変更するように成される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。本発明のビデオカメラにおける手振れ補正装置
は、記録時（撮影時）において手振れを検出し、これを
補正することを前提としており、従って、以下の実施例
は記録系のブロックのみを示している。先ず図１は、本
発明のビデオカメラにおける手振れ補正装置における手
振れ検出情報の補正手段を示している。なお、この図１
において、前記した図８に示した符号と同一部分は同一
機能を果すものであり、従って、その詳細な説明は省略
する。新たに付け加えられた符号７で示す部分は、電動
ズームスイッチに連動するスイッチを示しており、前記
ズームレンズ４のズーム位置をテレ側に移動させる場合
には、接点７−１が選択され、またズームレンズ４のズ
ーム位置をワイド側に移動させる場合には、接点７−３
が選択され、さらにズームレンズ４のズーム動作を停止
させている場合には、接点７−２が選択される。そして
スイッチ７の出力はマイコン３におけるディレイ回路３
−４に供給される。

【００２０】前記ディレイ回路３−４は前記スイッチ７
の出力を遅延させて出力を発生するものであり、前記ス
イッチ７が接点７−１または接点７−３に接触している
間のみ、すなわち、ズームレンズ４のズーミング動作が
成されている間のみ、マイコン３内に配置され、Ａ／Ｄ
変換回路６とゲインテーブル３−３との間に介在された
スイッチ３−５を閉成（オン）せしめる制御信号を発生
する。なお、マイコン３内に配置された前記ディレイ回
路３−４は、ズームスイッチを操作し終わった後、慣性
によりズームレンズの位置が多少移動したとしても、そ
の最終ズーム位置に対応する出力をゲインテーブル３−
３に供給するためのものである。従って、ディレイ回路
３−４は数乃至数十フィールド程度に相当するディレイ
特性を持たせてある。

【００２１】図２は、マイコン３内に配置されたゲイン
テーブル３−３の利得特性を示すものである。すなわ
ち、図２において、横軸はレンズのズームポジションを
示しており、左端がワイド端を、右端がテレ端の関係と
なっている。また縦軸はズームゲインを示しており、ズ
ームポジションがテレ端に近づくに従ってズームゲイン
ｋが上昇する非線形の相関関係を持たせている。そして
前記ゲインテーブル３−３はズームレンズ４の直前のズ
ーム位置に対応したズームゲインｋをホールドし、乗算
回路３−２に対して出力する機能を有している。

【００２２】また図３は、前記マイコン３における処理
の詳細をブロック図で表したものである。図３におい
て、先ず手振れセンサ１は、いわゆる角速度センサが用
いられる。この角速度センサは一般に、上下（垂直）方
向のピッチング成分角速度を検出する垂直センサと、左
右（水平）方向のヨーイング成分角速度を検出する水平
センサとを独立に検出する２つのセンサより構成してい
る。しかし、図においては説明の便宜上、１つのセンサ
のみを示している。

【００２３】前記センサ１によって得られる角速度の情
報は、Ａ／Ｄ変換回路２によってデジタル信号に変換さ
れ、そのデジタルデータはシリアル通信の手段によりマ
イコン３に取り込まれ、マイコン３内においてはソフト
ウエア処理によってズームポジションに基づく補正値を
得るように成される。

【００２４】前記デジタルデータは減算回路３０１に供
給されると共に、ディレイ回路３０２を介して同じく減
算回路３０１にフィードホワードされる。また前記減算
回路３０１の出力は加算回路３０３に供給され、その出
力はディレイ回路３０４を介して同じく加算回路３０３
にフィードバックされる。これら減算回路３０１、ディ
レイ回路３０２、加算回路３０３、ディレイ回路３０４
により、カットオフ周波数が０．１乃至０．０１Ｈｚの
ＤＣ除去用のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を構成してい
る。

【００２５】そしてＨＰＦの出力は乗算回路３０５に供
給され、ここで前記センサ１のバラツキを調整するため
のセンサゲインと乗算され、乗算回路３０６に供給され
る。この乗算回路３０６は前記図１に示した乗算回路３
−２に相当するものであり、この乗算回路３０６の他方
には、ゲインテーブル３０７、すなわち図１に示すゲイ
ンテーブル３−３からもたらされるズームゲインｋが供
給される。こうして、ズームゲインｋが乗算された角速
度の情報は、微小ノイズ除去回路３０８に供給される。
微小ノイズ除去回路３０８は入力からしきい値を引き算
し、符号が逆になった場合にはゼロにするという、いわ
ゆるコアリング処理が施される。そしてその出力はリミ
ッタ回路３０９に供給される。このリミッタ回路３０９
は、入力レベルがしきい値よりも大きい場合には、撮影
状態がパンまたはティルトであると見なし、リミッタ値
に置き換える処理が成される。

【００２６】次に、角速度の情報を角度の情報に変換す
るために、加算回路３１０、ディレイ回路３１１、乗算
回路３１２、変換テーブル３１３より成る積分（ローパ
ス）フィルタを通す。前記変換テーブル３１３は、入力
信号をアドレスとしてその変換値を乗算回路３１２にお
いて入力信号に乗算するものであり、従って積分係数は
非線形となる。そして最後に積分（ローパス）フィルタ
の出力は、バッファアンプ３１４において全体のゲイン
調整が成され、ズームポジションに基づく補正値を得て
出力端３１５に対してシリアル転送される。

【００２７】図４は、以上図１乃至図３に示した手振れ
検出手段および手振れ検出手段からもたらされる手振れ
検出情報に対して補正を加える補正手段を含めた本発明
のビデオカメラにおける手振れ補正装置の一実施例の構
成をブロック図で示したものである。前記図１乃至図３
に示した手振れ検出手段および補正手段は、この図４に
おいては、手振れセンサ１０、ズームレンズ１１、サン
プリングおよびフィルタリング回路１２として示してい
る。

【００２８】前記サンプリングおよびフィルタリング回
路１２にはタイミングジェネレータ１３からのサンプリ
ングパルスが供給されている。このサンプリングパルス
は、例えばＣＣＤ等の撮像素子より構成するイメージャ
１４に供給される垂直駆動パルス、すなわちＶリセット
パルスに同期しており、１フィールドに１度の間隔でタ
イミングジェネレータ１３よりサンプリングおよびフィ
ルタリング回路１２に供給される。前記サンプリングお
よびフィルタリング回路１２は、タイミングジェネレー
タ１３からのサンプリングパルスを受けて補正手段によ
って得られる手振れ検出情報をサンプリングする。

【００２９】こうしてサンプリングされた手振れ検出情
報は、フィルタリングされてサンプリングおよびフィル
タリング回路１２よりメモリコントローラ１５に供給さ
れる。メモリコントローラ１５は、画像メモリ１６およ
び電子拡大回路１７に対し、サンプリングされた手振れ
検出情報に基づいて読み出し制御信号を供給する。すな
わち、画像メモリ１６には前記イメージャ１４によって
得られた画像信号が蓄積されており、画像メモリ１６に
蓄積された画像信号の読み出し位置をサンプリングされ
た手振れ検出情報に基づいて変更するように成される。

【００３０】図５は、その作用を説明するものであり、
図５（ａ）は手振れ現象がなく、手振れ補正量がゼロで
ある場合を、また図５（ｂ）は手振れ現象が生じ、手振
れ補正が行われる場合をそれぞれ示している。まず手振
れ現象がなく、手振れ補正量がゼロである場合には、図
５（ａ）に示すようにイメージャ１４から供給される有
効メモリ領域Ａの中央部分Ｂが画像メモリ１６より読み
出される。そして画像メモリ１６より読み出された中央
部分Ｂに対応する部分が電子拡大回路１７により拡大さ
れＣとして示す画像が得られる。

【００３１】また手振れ現象が生じた場合には、図５
（ｂ）に示すように、前記メモリコントローラ１５から
供給される読み出し制御信号によって、有効メモリ領域
Ａの中央部分Ｂに対し、垂直方向の手振れ量に対応した
例えば補正量＋ｖが加えられ、また水平方向の手振れ量
に対応した例えば補正量−ｈが加えられて成る位置Ｂ´
に対応する部分が読み出され、これが電子拡大回路１７
により拡大されてＣ´として示す画像が得られる。

【００３２】この結果、電子拡大回路１７より得られる
画像信号は、手振れによって生じた画像の揺れに相当す
る補正が施され、図５（ａ）に対して、ほぼ変化のない
図５（ｂ）示したような静止画面が得られることにな
る。

【００３３】こうして手振れ補正が成された画像信号
は、記録系信号処理回路１８に供給され、これによって
信号処理され、記録ヘッド１９によって記録媒体である
磁気テープ２０に対して記録される。

【００３４】以上の構成は、サンプリングおよびフィル
タリング回路１２によってサンプリングされた手振れ検
出情報に基づいて、イメージャ１４によって得られる画
像信号を蓄積する画像メモリ１６からの画像信号の読み
出し位置を変更するようにした例を示したが、図６に示
すような構成を採用することもできる。

【００３５】図６に示す構成は、サンプリング手段によ
ってサンプリングされた手振れ検出情報に基づいて、イ
メージャ１４からの画像信号の読み出し位置を変更する
ようにした場合を示す。なお図６において、図１と同一
符号部分は同一の機能を達成するものであり、従ってそ
の詳細な説明は省略する。図６に示す例においては、手
振れセンサ１０より供給される手振れ検出情報はサンプ
リングおよびフィルタリング回路１２によってサンプリ
ングされ、読み出し制御信号としてイメージャ１４に供
給される。

【００３６】ここで、サンプリングおよびフィルタリン
グ回路１２よりイメージャ１４に供給される制御信号
は、イメージャ１４におけるＶリセット信号として作用
する。すなわち、垂直および水平方向の手振れ情報に基
づいてフィールド毎に補正されたタイミングの読み出し
信号が供給され、イメージャ１４における垂直方向およ
び水平方向の画像信号の読み出し開始位置が手振れ情報
によって補正される。この結果、イメージャ１４から出
力される画像信号は、垂直方向および水平方向の手振れ
が補正されたものとなる。

【００３７】図７は、その作用を説明するものであり、
撮像素子すなわちイメージャ１４の有効画面Ｄ内に、手
振れ補正用のエリアＥを上下左右方向にブランキングと
して保有し、このブランキング部分を利用して、手振れ
検出情報に応じてイメージャ１４の上下方向および左右
方向の画像信号の読み出し位置をフレーム毎に変更させ
るように成される。

【００３８】なお、例えば図４に示した構成において、
垂直方向の手振れをイメージャ１４からの画像信号の読
み出し位置を変更することで補正するようにし、水平方
向の手振れを画像メモリ１６からの画像信号の読み出し
位置を変更することで補正することもできる。

【００３９】また、以上の説明から容易に想起し得るよ
うに、垂直方向の手振れを画像メモリ１６からの画像信
号の読み出し位置を変更することで補正するようにし、
水平方向の手振れをイメージャ１４からの画像の信号読
み出し位置を変更することで補正するようにすることも
できる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載のビデオカメラにおける手振れ補正装置によれ
ば、ズームレンズのズーミング動作中においてのみ、手
振れ検出手段からもたらされる手振れ検出情報に対して
補正を加える補正手段を具備し、補正手段によって得ら
れる手振れ検出情報に基づいて前記撮像素子によって得
られる画像信号の読み出し位置を変更するように構成し
たので、ズームレンズのズーミング動作が非動作状態に
おいて生ずる画像の動揺現象の発生が阻止され、安定し
た画像を得ることが可能となる。

【００４１】また請求項２に記載のビデオカメラにおけ
る手振れ補正装置によれば、サンプリングされた手振れ
検出情報に基づいて、イメージャによって得られる画像
信号を蓄積する画像メモリからの画像信号の読み出し位
置を変更するように成される。このために前記した独自
の効果に加え、さらにＣＣＤ等で構成されるイメージャ
が保有する画素の大部分を有効に使用することができる
ようになるため、解像度を犠牲にすることのない手振れ
補正装置を提供することが可能となる。

【００４２】さらに請求項３に記載のビデオカメラにお
ける手振れ補正装置によれば、サンプリングされた手振
れ検出情報に基づいて、イメージャの画像信号の読み出
し位置を変更するように成される。このために、画像メ
モリを別に具備する必要がなく、経済的な手振れ補正装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビデオカメラにおける手振れ補正装置
に使用される手振れ検出情報の補正手段の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の手振れ補正装置に使用されるゲインテ
ーブルの利得特性を示す特性図である。

【図３】手振れ検出情報の補正手段の詳細を説明するブ
ロック図である。

【図４】本発明のビデオカメラにおける手振れ補正装置
の全体の構成を示すブロック図である。

【図５】画像メモリにおける画像信号の読み出し状況を
説明する模式図である。

【図６】本発明のビデオカメラにおける手振れ補正装置
の他の実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図７】図６に示した実施例の作用を説明するための模
式図である。

【図８】従来の手振れ検出情報の補正手段の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１，１０ 手振れセンサ（手振れ検出手段） ２、６ Ａ／Ｄ変換回路 ３ マイクロコンピュータ（手振れ検出情報の補正手
段） ４，１１ ズームレンズ ５ ポテンションメータ ７ 電動ズーム連動スイッチ １２ サンプリングおよびフィルタリング回路 １３ タイミングジェネレータ １４ イメージャ（撮像素子） １５ メモリコントローラ １６ 画像メモリ １７ 電子拡大回路 １８ 記録系信号処理回路 １９ 記録ヘッド ２０ 磁気テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/225 - 5/247

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手振れ検出手段からもたらされる手振れ
   検出情報に応じて、撮像素子によって得られる画像信号
   の読み出し位置を変更して手振れ補正を行うビデオカメ
   ラにおける手振れ補正装置であって、 ズームレンズのズーミング動作中においてのみ、前記手
   振れ検出手段からもたらされる手振れ検出情報に対して
   補正を加える補正手段を具備し、 前記補正手段によって得られる手振れ検出情報に基づい
   て前記撮像素子によって得られる画像信号の読み出し位
   置を変更するようにしたことを特徴とするビデオカメラ
   における手振れ補正装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段によって得られる手振れ検
   出情報に基づいて、前記撮像素子によって得られる画像
   信号を蓄積する画像メモリからの画像信号の読み出し位
   置を変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記
   載のビデオカメラにおける手振れ補正装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段によって得られる手振れ検
   出情報に基づいて、前記撮像素子からの画像信号の読み
   出し位置を変更するようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載のビデオカメラにおける手振れ補正装置。