JPH06245136A - ビデオカメラ及びビデオ再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】手振れ補正機能を有するビデオカメラ及びビデ
オ再生装置におけるパニング撮影時の不自然な画面の動
きを防止する。 【構成】ビデオカメラの揺れを角速度センサで検出し、
ローパスフィルタ６１Ｂで角速度センサの出力から補正
量を求める。このローパスフィルタ６１Ｂの出力に対し
て、補正限界において補正量を非線形処理するような非
線形リミッタ６８Ｂを設ける。これにより、パニング時
に突然補正限界に達することを防止し、パニング時の画
面を自然なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、手振れ補正機能を有
するビデオカメラ及びビデオ再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラの小型、軽量化が進
んだことに伴って、手振れの問題が生じ易くなってきて
いる。そこで、手振れ補正機能を備えたビデオカメラが
登場してきている。

【０００３】このようなビデオカメラの手振れ補正方式
としては、カメラの揺れを角速度センサで検出し、この
角速度センサの出力に応じて、画像メモリの切出し位置
をシフトさせるようにしたものが知られている。

【０００４】このようなビデオカメラの手振れ補正方式
では、角速度センサの出力は、ローパスフィルタで積分
され、角速度から角度への変換がなされ、補正量が求め
られる。この補正量に基づいて、画面がシフトされる。
この補正量が限界値を越えないように、ローパスフィル
タの出力の補正限界値を設定するリミッタが設けられて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
手振れ補正機能が付加されていると、従来、パニング撮
影時に、撮像画面が不自然になるとういう問題が生じ
る。つまり、パニング撮影時には、パニング開始時にカ
メラが急激に動かされるため、角速度センサの積分値は
急激に大きくなり、突然、補正限界を越える。このた
め、撮影画面が不自然になる。

【０００６】すなわち、パニング撮影を行うと、角速度
センサからは、図１０Ａに示すような検出信号が出力さ
れる。この検出信号がローパスフィルタで積分される。
この積分値は、図１０Ｂに示すように、時点ｔ₁₁で補正
限界ＬＭＴに達する。従来では、図１０Ｃに示すよう
に、補正限界ＬＭＴに達する時点ｔ₁₁の点Ｐ１１から、
積分値が突然リミットされる。

【０００７】したがって、この発明は、パニング撮影時
の不自然な画面の動きを防止できるビデオカメラ及びビ
デオ再生装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、ビデオカメ
ラの揺れを検出する揺れ検出手段と、ビデオカメラの揺
れ検出手段の出力から補正量を求めるフィルタ手段と、
フィルタ手段の出力に応じて手振れ補正を行う補正手段
とを備えたビデオカメラにおいて、フィルタ手段の出力
に対して、補正限界において補正量を非線形処理するよ
うなリミッタ回路を設けるようにしたことを特徴とする
ビデオカメラである。

【０００９】

【作用】ビデオカメラの揺れを検出し、それを積分して
制御量を求める。この制御の限界値を設定するリミッタ
を、非線形リミッタとすることにより、パニング時に突
然補正限界に達することを防止し、パニング時の画面を
自然なものとする。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、この発明が適用されたビデオ
カメラの全体構成を示すものである。図１において、レ
ンズ群１を介された被写体像光は、アイリス２を介し
て、ＣＣＤ撮像素子３の受光面に結像される。このビデ
オカメラはＮＴＳＣ方式により記録を行うものである
が、手振れ補正を行うために、ＣＣＤ撮像素子３のライ
ン数としては、ＮＴＳＣ方式のライン数に相当するもの
ではなく、ＰＡＬ方式のライン数に相当するものが用い
られている。

【００１１】このＣＣＤ撮像素子３は、タイミング発生
回路５からのタイミング信号に基づき、ドライバ４によ
り駆動される。タイミング発生回路５には、同期信号発
生回路６から同期信号が供給される。また、タイミング
発生回路５には手振れ補正コントローラ２０の出力が供
給される。ＣＣＤ撮像素子３は、カメラの垂直方向の揺
れに応じて、垂直ブランキング期間内で高速転送クロッ
クが供給される。

【００１２】ＣＣＤ撮像素子３の出力は、サンプルホー
ルド回路７、ＡＧＣ回路８を介してＡ／Ｄコンバータ９
に供給される。Ａ／Ｄコンバータ９で、撮像信号がディ
ジタル化される。Ａ／Ｄコンバータ９の出力が信号処理
回路１０に供給されると共に、オプティカルディテクタ
１１に供給される。

【００１３】信号処理回路１０は、必要なカメラ信号処
理を行って、ＣＣＤ撮像素子３からの撮像信号からＮＴ
ＳＣ方式に相当する輝度信号及びクロマ信号を形成する
ものである。信号処理回路１０の出力が画像メモリ１４
に供給される。

【００１４】オプティカルディテクタ１１は、露光制
御、フォーカス制御、ホワイトバランス制御等の光学的
な制御に必要な情報を得るためのものである。オプティ
カルディテクタ１１でウィンドウが設定され、このウィ
ンドウ内の光量レベルが検出される。この光量レベルが
カメラコントローラ１３に供給される。

【００１５】カメラコントローラ１３は、この光量レベ
ルに応じて、ＡＧＣ回路８のゲイン、アイリス２の開度
を制御する。これにより、自動露光制御が行われる。ま
た、オプティカルディテクタ１１内でウィンドウが設定
され、このウィンドウ内の撮像信号のエッジ成分レベル
が検出される。このエッジ成分レベルがカメラコントロ
ーラ１３に供給される。カメラコントローラ１３は、こ
のエッジ成分が最大となるようにレンズ群１にあるフォ
ーカスレンズの位置を制御する。これにより自動焦点調
整が行われる。

【００１６】オプティカルディテクタ１１のウィンドウ
の位置は、ウィンドウ発生回路１２により、水平方向に
移動可能とされている。このウィンドウの位置は、手振
れ補正量に応じて変更される。

【００１７】画像メモリ１４は、電子ズームを行うため
に設けられていると共に、この画像メモリ１４は、振動
の大きな手振れ補正を行うのに利用される。画像メモリ
１４の出力が電子拡大回路１５に供給される。電子拡大
回路１５は、１ラインの読み出し位置をシフトすること
により、カメラの水平方向の手振れ補正を行うものであ
る。また、この電子拡大回路１５により、１ライン以下
の垂直方向の手振れが補正される。

【００１８】電子拡大回路１５の出力は、Ｄ／Ａコンバ
ータ１６に供給される。Ｄ／Ａコンバータ１６からは、
アナログビデオ信号が出力される。このアナログビデオ
信号が出力端子１７から出力される。

【００１９】カメラの揺れは、ピッチ及びヨー角速度セ
ンサ２１Ａ及び２１Ｂにより検出される。すなわち、ピ
ッチ角速度センサ２１Ａにより垂直方向の揺れが検出さ
れる。このピッチ角速度センサ２１Ａの出力がアンプ２
２Ａを介してＡ／Ｄコンバータ２３Ａに供給される。Ａ
／Ｄコンバータ２３Ａの出力が手振れ補正コントローラ
２０に供給される。ヨー角速度センサ２１Ｂの出力がア
ンプ２２Ｂを介してＡ／Ｄコンバータ２３Ｂに供給され
る。Ａ／Ｄコンバータ２３Ｂの出力が手振れ補正コント
ローラ２０に供給される。

【００２０】手振れ補正コントローラ２０は、ピッチ角
速度センサ２１Ａで検出された垂直方向の揺れに基づい
てＣＣＤ撮像素子３で電荷の高速転送を行うことによ
り、垂直方向の手振れ補正を行う。また、ヨー角速度セ
ンサ２１Ｂで検出された水平方向の揺れに基づいて、水
平方向にシフトがなされる。これにより、水平方向の手
振れ補正を行う。

【００２１】つまり、図２に示すように、この発明の一
実施例では、ＣＣＤ撮像素子３として、ＰＡＬ方式のラ
イン数、例えば有効ライン数５８２のものが用いられ
る。これに対して、ＮＴＳＣ方式の有効ライン数は４９
４である。したがって、ＣＣＤ撮像素子３の一画面の有
効ライン数５８２のうち、利用されるのは４９４ライン
分であり、図２においてハッチングで示すように、それ
以外のラインの出力は利用されない。画面は、開始位置
ＳＴを変化させることにより、垂直方向に動かすことが
できる。したがって、画面の垂直方向の揺れを取り除く
ように開始位置ＳＴを動かせば、垂直方向の手振れ補正
を行なえる。

【００２２】このように、ＰＡＬ方式のライン数を有す
るＣＣＤ撮像素子３のうちＮＴＳＣ方式のライン数分を
通常の速度で電荷を転送し、残りのラインでは高速で電
荷を転送すると、図３に示すように、例えば円形の被写
体Ａ１は、縦に延びた円形の像Ａ２として映し出されて
しまう。

【００２３】そこで、図４Ａに示すように、１ライン分
の信号ＳＬがラインメモリに取り込まれ、図４Ｂに示す
にように、この信号が時間軸を変えて読み出される。こ
れにより、映出される像の縦横比が補正されると共に、
水平方向の画面が拡大される。このラインメモリの読み
出し位置を、水平方向のビデオカメラの揺れに応じてシ
フトすることで、水平方向の手振れ補正が行なえる。

【００２４】この発明が適用されたビデオカメラでは、
ズームレンズを動かすことにより、光学ズーム撮影を行
なえると共に、画像メモリ１４を用いることにより、電
子ズーム撮影を行うことができる。すなわち、図５Ａに
示すような撮像画面が画像メモリ１４に蓄えられている
とすると、この画像メモリ１４の画面から、領域Ｂ１で
示す部分を切り出して拡大補間することにより、図５Ｂ
に示すように、画面を２倍に拡大できる。

【００２５】上述の手振れ補正コントローラ２０は、ピ
ッチ角速度センサ２１Ａ及びヨー角速度センサ２１Ｂの
出力に対してフィルタリング処理を行い、垂直及び水平
方向の補正量を算出している。

【００２６】図６は、この手振れ補正コントローラ２０
での処理を機能ブロック化して示したものである。先
ず、ピッチ側の処理について説明する。図６において、
入力端子５１Ａには、ピッチ方向の角速度センサ２１Ａ
の出力が、乗算回路２２Ａ、Ａ／Ｄコンバータ２３Ａ
（図１）を介して供給される。入力端子５１Ａからの信
号は、全体ゲイン調整用のアンプ５２Ａを介して、ハイ
パスフィルタ５３Ａに供給される。ハイパフィルタ５３
Ａは、角速度センサ２１Ａに含まれる直流オフセットを
除去するものである。

【００２７】ハイパスフィルタ５３Ａの出力が角速度セ
ンサばらつき調整用の乗算回路５４Ａに供給される。こ
の乗算回路５４Ａには、入力端子５５Ａからばらつきに
応じたゲインが供給される。乗算回路５４Ａの出力がノ
イズ除去用のコアリング回路５６Ａに供給される。コア
リング回路５６Ａの出力が乗算回路５７Ａに供給され
る。

【００２８】乗算回路５７Ａには、テーブル５８Ａから
係数が与えられる。テーブル５８Ａには、端子５９Ａか
ら光学ズームのポジションが与えられる。手振れ補正
は、光学ズーム倍率が大きい程、大きく補正する必要が
ある。そこで、テーブル５８Ａにより、ズームレンズが
テレ側にある時により大きな補正がかかるように、係数
が設定される。

【００２９】乗算回路５７Ａの出力がリミッタ６０Ａを
介して、ローパスフィルタ６１Ａに供給される。ローパ
スフィルタ６１Ａは、角速度から角度への変換を行うも
のである。このローパスフィルタ６１Ａは、後に詳述す
るように、ＩＩＲフィルタにより構成される。そして、
このローパスフィルタ６１Ａは、端子６２Ａからの電子
ズーム倍率に応じて係数が設定され、電子ズーム領域で
も効果的な補正が行なえるようにしている。

【００３０】ローパスフィルタ６１Ａの出力がコアリン
グ回路６３Ａに供給される。コアリング回路６３Ａの出
力がリミッタ６４Ａに供給される。リミッタ６４Ａの出
力がオフセット加算回路６９Ａを介して、出力端子７１
から出力されると共に、減算回路６５Ａに供給される。
出力端子７１からの出力に応じて、ＰＡＬ用のＣＣＤ撮
像素子３の読み出し位置がシフトされ、垂直方向の手振
れ補正がなされる。

【００３１】減算回路６５Ａにより、オフセットを越え
る補正値が得られる。この減算回路６５Ａの出力が加算
回路６６Ａに供給される。加算回路６６Ａには、端子６
７Ａから電子ズーム制御データが供給される。加算回路
６６Ａの出力がリミッタ６８Ａを介して、出力端子７２
から出力される。出力端子７２からの出力に応じて、画
像メモリ１４の読み出し位置がシフトされ、補正範囲を
越える垂直方向の手振れ補正がなされる。また、出力端
子７２の出力が電子拡大回路１５に供給され、０．５ラ
イン以下の垂直方向の手振れ補正がなされる。

【００３２】次に、ヨー方向の処理について説明する。
ヨー方向の処理は、ピッチ方向の処理と同様である。す
なわち、入力端子５１Ｂには、ヨー方向の角速度センサ
２１Ｂの出力がアンプ２２Ｂ、Ａ／Ｄコンバータ２３Ｂ
を介して供給される。入力端子５１Ｂからの信号は、全
体ゲイン調整用のアンプ５２Ｂを介して、直流オフセッ
ト除去用のハイパスフィルタ５３Ｂに供給される。

【００３３】ハイパスフィルタ５３Ｂの出力が角速度セ
ンサばらつき調整用の乗算回路５４Ｂに供給される。乗
算回路５４Ｂには、入力端子５５Ｂからばらつきに応じ
たゲインが供給される。乗算回路５４Ｂの出力がノイズ
除去用のコアリング回路５６Ｂに供給される。コアリン
グ回路５６Ｂの出力が乗算回路５７Ｂに供給される。乗
算回路５７Ｂには、テーブル５８Ｂから係数が与えられ
る。テーブル５８Ｂには、端子５９Ｂから光学ズームの
ポジションが与えられる。乗算回路５７Ｂ及びテーブル
５８Ｂにより、ズームレンズがテレ側にある時により大
きな補正がかかるように、係数が設定される。

【００３４】乗算回路５７Ｂの出力がリミッタ６０Ｂを
介して、ローパスフィルタ６１Ｂに供給される。ローパ
スフィルタ６１Ｂは、角速度から角度への変換を行うも
のである。ローパスフィルタ６１Ｂには、端子６２Ｂか
ら電子ズーム倍率が供給される。ローパスフィルタ６１
Ｂの出力がコアリング回路６３Ｂに供給される。コアリ
ング回路６３Ｂの出力がリミッタ６４Ｂに供給される。
リミッタ６４Ｂの出力がオフット加算回路６９Ｂを介し
て、出力端子７３から出力されると共に、加算回路６６
Ｂに供給される。加算回路６６Ｂには端子７０Ｂからオ
フセットが供給される。加算回路６９Ｂには、端子６７
Ｂから電子ズーム制御データが供給される。加算回路６
６Ｂの出力が非線形リミッタ６８Ｂを介して、出力端子
７４から出力される。

【００３５】出力端子７３からの出力は、ウィンドウ発
生回路１２に供給され、出力端子７３からの出力に応じ
て、オプティカルディテクタ１１のウィンドウ位置がシ
フトされる。出力端子７４の出力が電子拡大回路１５に
供給され、出力端子７４からの出力に応じて、電子拡大
回路１５の読み出し位置がシフトされ、水平方向の手振
れ補正がなされる。

【００３６】前述したように、ローパスフィルタ６１Ａ
及び６１Ｂは、角速度から角度への変換を行い、補正量
を求める。この補正量の限界を設定するために、リミッ
タ６４Ａ、リミッタ６８Ａ、リミッタ６４Ｂ、リミッタ
６８Ｂが設けられている。これらのリミッタのうち、リ
ミッタ６８Ｂは、非線形リミッタとされている。これ
は、パニング撮影時に、撮像画面が不自然になることを
防止するためである。

【００３７】つまり、パニング撮影時には、パニング開
始時にカメラが急激に動かされるため、角速度センサの
積分値は急激に大きくなり、突然、限界値を越える。こ
のため、通常のリミッタを用いると、パニング開始時に
パニングの動きを抑えるような画面状態から、突然、補
正限界に達し、パニングされていくような不自然な撮影
画面となる。

【００３８】これに対して、この発明の一実施例では、
図８に示すように、補正量が徐々に限界に近づくような
非線形なリミッタが用いられる。図８は、非線形リミッ
タ６８Ｂのテーブルを示す。図８において、横軸は非線
形リミッタ６８Ｂの入力値であり、縦軸はその出力値で
ある。入力は、ローパスフィルタ６１Ｂの出力に対応す
る。

【００３９】このように、この発明の一実施例では、非
線形リミッタ６８Ｂが使用されるため、パニング開始時
にカメラが急激に動かされても、補正限界に急激に達す
ることがなく、パニング時の撮影画面が不自然でなくな
る。

【００４０】すなわち、パニング撮影を行うと、角速度
センサからは、図９Ａに示すような検出信号が出力され
る。この検出信号がローパスフィルタで積分される。こ
の積分値は、図９Ｂに示すように、時点ｔ₁ で補正限界
ＬＭＴに達する。非線形リミッタ６８Ｂは、特性が非線
形であるから、図９Ｃに示すように、点Ｐ１で示すよう
に、補正限界ＬＭＴに徐々に達する。このため、パニン
グ時の撮影画面が不自然でなくなる。

【００４１】なお、非線形リミッタ６８Ｂの特性は、固
定でも良いが、パニングの速さや、ズーム比に応じて、
非線形特性を変化されるようにしても良い。例えば、パ
ニングの速さが速い程、また、ズーム倍率が大きい程、
補正限界に達するカーブが緩やかになるようなリミッタ
特性に設定される。

【００４２】上述の一実施例では、水平方向の手振れ補
正系にのみ、非線形リミッタを設けているが、勿論、垂
直方向の手振れ補正系にも非線形リミッタを設けるよう
にしても良い。

【００４３】この発明は、ビデオカメラばかりでなく、
手振れ補正機能を備えたビデオ再生装置にも同様に用い
ることができる。つまり、手振れによる画面の揺れは、
記録時に、ビデオカメラ側で補正を行うばかりでなく、
再生時に、再生装置側で行うことができる。すなわち、
再生時に、手振れが検出され、その手振れ量に応じて、
画面がシフトされる。このように、再生時に手振れ補正
を行う場合には、再生ビデオ信号の動きベクトルを検出
することで、手振れが検出される。この動きベクトルか
ら実際の補正量を求めるために、ローパスフィルタが用
いられる。

【００４４】このようなビデオ再生装置においても、上
述の一実施例と同様に、非線形リミッタを用いることが
できる。

【００４５】

【発明の効果】この発明によれば、制御の限界値を設定
するリミッタを非線形リミッタとすることにより、パニ
ング時に突然補正限界に達することを防止し、パニング
時の画面を自然なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されたビデオカメラの全体構成
を示すブロック図である。

【図２】この発明の一実施例の説明に用いる略線図であ
る。

【図３】この発明の一実施例の手振れ補正の説明に用い
る略線図である。

【図４】この発明の一実施例の手振れ補正の説明に用い
る略線図である。

【図５】この発明の一実施例の電子ズームの説明に用い
る略線図である。

【図６】この発明の一実施例における手振れ補正コント
ローラの機能ブロック図である。

【図７】この発明の一実施例の手振れ補正の説明に用い
る略線図である。

【図８】この発明の一実施例における非線形リミッタの
テーブルの一例を示すグラフである。

【図９】この発明の一実施例の説明に用いる波形図であ
る。

【図１０】従来のリミッタの説明に用いる波形図であ
る。

【符号の説明】

３ ＰＡＬ用ＣＣＤ撮像素子 １４ 画像メモリ ２０ 手振れ補正コントローラ ２１Ａ，２１Ｂ 角速度センサ ６１Ａ，６１Ｂ ローパスフィルタ ６８Ｂ 非線形リミッタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオカメラの揺れを検出する揺れ検出
   手段と、上記ビデオカメラの揺れ検出手段の出力から補
   正量を求めるフィルタ手段と、上記フィルタ手段の出力
   に応じて手振れ補正を行う補正手段とを備えたビデオカ
   メラにおいて、 上記フィルタ手段の出力に対して、補正限界において補
   正量を非線形処理するようなリミッタ回路を設けるよう
   にしたことを特徴とするビデオカメラ。
2. 【請求項２】 上記リミッタ回路は、パニングの速さに
   応じて特性が変化される請求項１記載のビデオカメラ。
3. 【請求項３】 上記リミッタ回路は、ズーム比に応じて
   特性が変化される請求項１記載のビデオカメラ。
4. 【請求項４】 入力ビデオ信号の画面の揺れを検出する
   揺れ検出手段と、上記ビデオカメラの揺れ検出手段の出
   力から補正量を求めるフィルタ手段と、上記フィルタ手
   段の出力に応じて手振れ補正を行う補正手段とを備えた
   ビデオ再生装置において、 上記フィルタ手段の出力に対して、補正限界において補
   正量を非線形処理するようなリミッタ回路を設けるよう
   にしたことを特徴とするビデオ再生装置。
5. 【請求項５】 上記リミッタ回路は、パニングの速さに
   応じて特性が変化される請求項４記載のビデオ再生装
   置。
6. 【請求項６】 上記リミッタ回路は、ズーム比に応じて
   特性が変化される請求項４記載のビデオ再生装置。