JPH06337455A

JPH06337455A - 手振れ補正装置

Info

Publication number: JPH06337455A
Application number: JP14981093A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fujiwara; 昭広藤原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】画像の振れを逆補正してしまうといったこと
を無くし、常に違和感の無い画面を与える。【構成】角速度信号４から角度信号１０を求める処理
過程において、カットオフ周波数を変化させ、その最低
周波数が略ゼロであるハイパス特性とするフィルタ手段
１００、Ｒ１，Ｒ２、Ｃ１，Ｃ２、ＳＷ１，ＳＷ２を設
け、角速度信号から角度信号を求める系の間に存在する
二次のハイパス特性のうちの一方を、カットオフ周波数
をある条件、あるタイミングで極端に下げることで、実
質一次のハイパス特性とし、位相のズレが従来の半分以
下となるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動ジャイロ等の角速
度を検出する角速度検出手段を用いて手振れ等に起因す
る画像の振れを補正する、ビデオカメラ等に配置される
手振れ補正装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の手振れ補正装置の回路構成を図１
１に示す。

【０００３】図１１において、１は振動ジャイロ等の角
速度センサで、その出力２からバッファアンプ３によっ
て低インピーダンス出力４を得る。この出力２や４は現
状技術において無視出来ない直流オフセット成分やドリ
フト成分を含んでいるため、直流除去の処理を必ずしな
ければいけない。次段のコンデンサＣ１により直流成分
を除去することが可能であるが、該コンデンサＣ１の出
力端は解放状態では電位が不確定であるため、抵抗Ｒ１
と後述する制御信号Ｐ１によりオンオフ制御されるスイ
ッチＳＷ１を介して基準電源に接続し、直流的に一定電
位を保つようにしている。前記スイッチＳＷ１は手振れ
検出帯域に影響を及ぼさない十分に高い周波数（ここで
は１ｋＨｚ）で可変デューティサイクルのスイッチング
をしており、見かけ上の抵抗値により基準電源に接続さ
れている。ここでは「Ｒ１＝１０ｋΩ」で、デューティ
の最小値５％でスイッチングし、２００ｋΩの等価抵抗
値を得ている。そして、「Ｃ１＝１０μＦ」と合さり、
「ｆｃ＝０．０８Ｈｚ」以上のハイパスフィルタ（以
下、ＨＰＦと記す）を構成している事になる。ここで得
られた信号からバッファアンプ６によって低インピーダ
ンス出力８を得る。

【０００４】ここまでの段階にて得られる信号は角速度
信号であり、必要とする角度（角変位）信号を得るため
には次に述べる積分回路が必要となってくる。

【０００５】積分回路は基本的には、９のオペアンプと
入力抵抗Ｒｉｎと積分コンデンサＣ２によって構成され
るが、以下に述べる理由により、積分コンデンサＣ２に
並列にフィードバック抵抗を設ける必要がある。

【０００６】１）バッファアンプ６やオペアンプ９の入
力オフセット電圧，バイアス電流、コンデンサＣ１，Ｃ
２のリーク電流などに起因する直流成分のズレが積分さ
れて積分出力１０が次第にズレていってしまうのを防止
するため。

【０００７】２）何らかの理由（パンニング等）により
積分出力１０が大きく変位してしまった場合、これを強
制的に中心（ゼロ）に戻すため。

【０００８】そこで、ここでは抵抗Ｒ２と後述する制御
信号Ｐ２によりオンオフ制御されるスイッチＳＷ２によ
って実現している。スイッチＳＷ２は前記スイッチＳＷ
１と同様に可変デューティのスイッチングをしており、
見かけ上のフィードバック量を可変にしている。この等
価抵抗と積分コンデンサＣ２によって、この積分回路の
カットオフ周波数が決定されることになる。

【０００９】ここで注意したいのは、積分回路単体で見
ればローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）の特性である
が、入力が角速度信号であることを考慮するとシステム
全体からすればＨＰＦと考えられるという事である。

【００１０】さて、このようにして得られた角度信号１
０は差分回路１１の一方の入力に加えられ、その出力で
ある差分信号１２は駆動手段１３に加えられ、駆動出力
１４が発生する。そして、この駆動出力１４はＶＡＰ
（Vari-Angle Prism）１５を駆動するべく作用し、該Ｖ
ＡＰ１５のプリズム角度が変化する（なお、ＶＡＰ１５
は二枚の板ガラスを蛇腹で接続し、その間に液体を封入
したもので、二枚の板ガラスの成す角度により入射光線
に対する出射光線の角度を変えることが出来る）。この
角度値１６はエンコーダ回路１７によって角検知信号１
８に変換され、先の差分回路１１の他方の入力に加えら
れる。

【００１１】上記差分回路１１から角検知信号１８を出
力するエンコーダ回路１７までは閉ループ制御系を構成
しており、角度信号である２つの信号、つまり積分信号
１０と角検知信号１８とが略々等しくなるように動作す
る。

【００１２】次に、従来において、上記スイッチＳＷ１
及びＳＷ２をどのように制御していたかについて説明す
る。その制御部が１００の点線で囲んだ部分である。

【００１３】積分信号１０は制御ブロック２００に入力
され、それに対応してパルス信号２９を発生し、これが
スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオンオフするための制御信
号Ｐ１，Ｐ２となる。

【００１４】ここで、制御ブロック２００の詳細を図１
２に示し、その各部の信号波形を図１３に示す。

【００１５】入力信号２０は絶対値回路２１で絶対値出
力２２（図１３参照）に変換され、コンパレータ２３の
非反転入力に加えられる。一方、コンパレータ２３の反
転入力にはノコギリ波発生回路２５より図１３に示され
る様なノコギリ波２４が加えられ、コンパレータ２３は
入力信号のゼロからの変位量に応じたデューティのパル
ス信号２９を出力する。

【００１６】ここで出力されるパルス信号２９のデュー
ティの最大は１００％であるが、最小はゼロではなく、
具体的には既に述べたような理由により数％に設定され
ている。

【００１７】また、図１４に示す様な回路構成の場合に
は、デューティはゼロまで変化するが、その代わりに合
成抵抗が無限大にならないように、抵抗Ｒ１とスイッチ
ＳＷ１及び抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ２それぞれに、並列
に高抵抗Ｒ１１，Ｒ２２を接続して、必要な最高抵抗値
を維持している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来の構成にお
いては、センサ出力から積分出力までの処理過程には、
コンデンサＣ１，抵抗Ｒ１（Ｒ１１），スイッチＳＷ１
によって構成されるＨＰＦ１と、積分コンデンサＣ２，
抵抗Ｒ２（Ｒ２２），スイッチＳＷ２によって構成され
るＨＰＦ２（積分回路単体ではローパス特性であるが、
入力が角速度成分であるため角度変位に対してはハイパ
ス特性となる）の二つのＨＰＦが存在することになり、
位相ズレが低い周波数で１８０度近く発生していた。

【００１９】つまり、このような構成の系では、利得が
十分に落ちきっていないので位相が１８０度近くズレた
周波数領域が存在し、画像振れ（手振れ）補正の為の信
号にこの周波数成分が多く含まれていると画像の振れを
逆補正してしまい、見苦しい画像となることがあった。

【００２０】（発明の目的）本発明の目的は、画像の振
れを逆補正してしまうといった恐れを無くし、常に違和
感の無い画面を与えることのできる手振れ補正装置を提
供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、角速度信号か
ら角度信号を求める処理過程において、カットオフ周波
数を変化させ、その最低周波数が略ゼロであるハイパス
特性とするフィルタ手段を設け、角速度信号から角度信
号を求める系の間に存在する二次のハイパス特性のうち
の一方を、カットオフ周波数をある条件、あるタイミン
グで極端に下げることで、実質一次のハイパス特性と
し、位相の最大進み量（ズレ）が従来の半分以下となる
ようにしている。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００２３】図１は本発明の第１の実施例における手振
れ補正装置の回路構成を示すブロック図であり、図１１
と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。

【００２４】従来と異なる部分は、スイッチＳＷ１，Ｓ
Ｗ２をオンオフ制御する制御信号Ｐ１，Ｐ２を生成する
制御部１００である。

【００２５】制御部１００内において、積分信号１０が
制御ブロック２００に加えられ、それに応じたデューテ
ィパルス信号２９（制御信号Ｐ２）を得るところまでは
従来と同様であり、この第１の実施例では、その後この
パルス信号２９をスイッチＳＷ４を介して制御信号Ｐ１
として与えるようにしている。この制御信号Ｐ１は抵抗
Ｒ４によってＧＮＤに接続されているので、不図示の操
作部材の操作によりスイッチＳＷ４に押力１９が加わっ
た場合、パルス信号２９は伝達されず、その間スイッチ
ＳＷ１は解放状態を維持する事になる。

【００２６】従って、この様な構成をビデオカメラに採
用する場合は、スイッチＳＷ４を該カメラの側面に配置
し、静止物体を手持ちで撮影している時などに、撮影者
がもう少し画像を安定させたいと思った時、または挙動
に違和感があると感じた時、該スイッチＳＷ４を一時押
すことでこれらを実現できる。

【００２７】これは、スイッチＳＷ４を一時押すことで
（ある条件で）、一方のＨＰＦのカットオフ周波数を略
ゼロに下げたことになり、実質一次のハイパス特性状態
となって位相の最大進み量（位相ズレ）を９０度以下に
抑えることが可能になるからである。

【００２８】また、この様な構成をスチルカメラに採用
する場合は、レリーズボタンの第１ストロークで上記ス
イッチＳＷ４が作動、第２ストロークで露出するという
ようにする。

【００２９】これにより、ある程度安定した状態でフレ
ーミングし、さらに安定させて露出するということが可
能となる。

【００３０】（第２の実施例）図２は本発明の第２の実
施例における手振れ補正装置の制御部１００の構成を示
すブロック図であり、その他の部分は第１の実施例と同
様であるので省略してある。

【００３１】積分信号１０が制御ブロック２００に加え
られ、それに応じたデューティパルス信号２９を得る。
このパルス信号２９は一方では制御信号Ｐ１に直接与え
られるが、制御信号Ｐ２に対しては制限ブロック３００
を介して与えられる。

【００３２】次に、上記制限ブロック３００について説
明する。

【００３３】図３は上記制限ブロック３００の構成を示
すブロック図であり、図４はその各部の信号波形を示す
図である。

【００３４】入力信号３０はコンパレータ３１の一方に
加えられてゼロと比較され、その判定信号３２を出力す
る。３３は遅延回路であり、入力される判定信号３２に
対して微小時間遅延した信号３４を出力する。３５はＡ
ＮＤ回路であり、判定信号３２の反転信号と判定信号３
２を微小時間遅延した信号３４とによってゼロクロス信
号３６を出力する。このゼロクロス信号３６は、図４に
示す様に、入力信号３０のゼロクロスのタイミングに対
応した細いパルスとなる。

【００３５】３７はリトリガラブル（再トリガ可能な）
モノマルチバイブレータ（以下、モノマルチと記す）
で、所定時間Ｔ１のパルス信号３８を、入力信号の立上
がりトリガに応じて発生する。このモノマルチ３７はリ
トリガラブルであるため、入力信号の立上がりトリガ間
隔が所定時間Ｔ１未満の連続したゼロクロスパルス信号
が入力した時は“１”を連続して出力することになる。
モノマルチ３７からのパルス信号３８はさらにモノマル
チ３９に加えられる。このモノマルチ３９は所定時間Ｔ
２のパルス信号４０を入力のトリガに対して出力する
が、所定時間Ｔ２は前記のＴ１よりわずかに長い時間に
設定されている。

【００３６】上記パルス信号３８とパルス信号４０の反
転信号は共にＡＮＤ回路４１に加えられ、ここから信号
４２が出力される。この信号４２は、図４から明らかな
様に、入力信号３０が頻繁にゼロクロスする時に“１”
を連続して出力している。そして、この信号４２がＨＰ
Ｆのカットオフ周波数を制御する制御信号Ｐ１又は制御
信号Ｐ２に対応する禁止信号になる。４４はＡＮＤ回路
であり、パルス信号２９のカットオフ制御信号を信号ラ
イン４５に伝達するかしないかを制御、つまり制御信号
Ｐ２を出力するか否かを制御している。

【００３７】この第２の実施例によれば、あるタイミン
グで、つまり入力信号３０が頻繁にゼロクロスする際
に、一方のＨＰＦのカットオフ周波数を制御する様にし
ている為、この間実質一次のハイパス特性状態となって
位相の最大進み量を９０度に抑えることが可能となり、
手振れ補正を逆補正してしまうといった事を無くすこと
ができる。

【００３８】（第３の実施例）図５は本発明の第３の実
施例における手振れ補正装置の制御部１００の構成を示
すブロック図であり、その他の部分は第１の実施例と同
様であるので省略してある。

【００３９】積分信号１０が制御ブロック２００に加え
られ、それに応じたデューティパルス信号２９を得る。
このパルス信号２８は制限ブロック５００を介して制御
信号Ｐ１，Ｐ２として与えられる。

【００４０】次に、上記制限ブロック５００について説
明する。

【００４１】図６は上記制限ブロック５００の構成を示
すブロック図であり、図７はその各部の信号波形を示す
図である。

【００４２】入力信号５０はＡＮＤ回路５４及び５６へ
それぞれ加えられ、このＡＮＤ回路５４及び５６は低周
波発生回路５１よりの信号５２，５３との論理積をとっ
て信号５５及び５７として、つまり制御信号Ｐ１，Ｐ２
として出力する。

【００４３】低周波発生回路５１よりの信号５２，５３
は、図７に示す様に、共に極めて周期が長く、互いに反
転したパルス波であり、入力信号５０を制御信号Ｐ１と
Ｐ２に交互に伝達している。

【００４４】この第３の実施例によれば、長い目で見れ
ば両方のＨＰＦは上述した機能を果たしているが、ある
一時点で見れば何れかのＨＰＦの抵抗値は無限大になっ
ているため、第１及び第２の実施例と同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００４５】（第４の実施例）図８は本発明の第４の実
施例における手振れ補正装置の制御部１００の構成を示
すブロック図であり、その他の部分は第１の実施例と同
様であるので省略してある。なお、この実施例は上記第
１の実施例に改良を加えたものである。

【００４６】積分信号１０が制御ブロック２００に加え
られ、それに応じたデューティパルス信号２９を得る。
このパルス信号２９は一方では制御信号Ｐ２として直接
与えられるが、制御信号Ｐ１に対しては制限ブロック６
００を介して与えられる。

【００４７】ＳＷ５は第１の実施例におけるスイッチＳ
Ｗ４と同じスイッチであり、不図示の操作部材の操作に
よる押力１９が加わると、制限ブロック６００への信号
７５を“１”にする。

【００４８】信号７５が制限ブロック６００の出力であ
る信号７４、つまりは制御信号Ｐ１を制限するかどうか
は、制限ブロック６００の中で角速度信号８の状態によ
って決定される。

【００４９】次に、上記制限ブロック６００について説
明する。

【００５０】図９は上記制限ブロック６００の構成を示
すブロック図であり、図１０はその各部の信号波形を示
す図である。

【００５１】入力信号６０はコンパレータ６１の一方の
加えられゼロと比較され、その判定信号６２を出力す
る。６３は遅延回路であり、判定信号６２に対して微小
時間遅延した信号６４を出力する。６５はＡＮＤ回路で
あり、判定信号６２の反転信号と判定信号６２を微小時
間遅延した信号６４とによってゼロクロス信号６６を出
力する。このゼロクロス信号６６は、図１０に示す様
に、入力信号６０のゼロクロスのタイミングに対応した
細いパルスとなる。

【００５２】ゼロクロス信号６６はＤ型フリップフロッ
プ６７のトリガ端子に加えられ、前記信号７５を信号６
８として出力する。信号６８と６９（即ち信号７５）は
ＡＮＤ回路７０で論理積がとられ、信号７１として出力
される。この信号７１が“１”になると、ＡＮＤ回路７
３からはパルス信号２９は信号ライン７４へは伝達され
なくなる。つまり、ＡＮＤ回路７３はパルス信号２９の
カットオフ制御信号を信号ライン７４に伝達するかしな
いかを制御、つまり制御信号Ｐ１を出力するか否かを制
御することになる。

【００５３】すなわち、図１１から明らかな様に、スイ
ッチＳＷ５が押された後に、角速度信号８がゼロクロス
したタイミングを見計らって目的の動作を開始すること
になり、第１の実施例よりさらに良好な結果が期待でき
る。

【００５４】以上の第１乃至第４の実施例によれば、二
つのＨＰＦの何れか一方のカットオフ周波数を、撮影者
の意志に基づいて、あるいは、自動的にあるタイミング
で極端（略ゼロ）に下げてこの間実質的に一次のハイパ
ス特性とし（実効抵抗を実質無限大にし）、位相の最大
進み量（位相ズレ）を９０度以下に抑える様にしている
為、従来では二つのＨＰＦ特性の存在によって低い周波
数帯域において１８０度近い位相ズレが発生し、手持ち
の静止撮影の時などに違和感のある画面となっていた
が、このような問題を解消することが可能となる。

【００５５】（変形例）本実施例では、手振れ等に起因
する画像の振れを補正する手段としてＶＡＰを用いてい
るが、これに限定されるものではなく、角速度信号を積
分して得らる角度信号に基づいて、撮像信号を電気的に
補正する手段であっても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
角速度信号から角度信号を求める処理過程において、カ
ットオフ周波数を変化させ、その最低周波数が略ゼロで
あるハイパス特性とするフィルタ手段を設け、角速度信
号から角度信号を求める系の間に存在する二次のハイパ
ス特性のうちの一方を、カットオフ周波数をある条件、
あるタイミングで極端に下げることで、実質一次のハイ
パス特性とし、位相のズレが従来の半分以下となるよう
にしている。

【００５７】よって、画像の振れを逆補正してしまうと
いったことが無くなり、常に違和感の無い画面を与える
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における手振れ補正装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施例における手振れ補正装置
の制御部の構成を示すブロック図である。

【図３】図２の制限ブロックの構成を示すブロック図で
ある。

【図４】図３の各部の出力波形を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例における手振れ補正装置
の制御部の構成を示すブロック図である。

【図６】図５の制限ブロックの構成を示すブロック図で
ある。

【図７】図６の各部の出力波形を示す図である。

【図８】本発明の第４の実施例における手振れ補正装置
の制御部の構成を示すブロック図である。

【図９】図８の制限ブロックの構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】図９の各部の出力波形を示す図である。

【図１１】従来の手振れ補正装置の構成を示すブロック
図である。

【図１２】図１１の制御ブロックの構成を示すブロック
図である。

【図１３】図１２の各部の出力波形を示す図である。

【図１４】図１１の一部の回路構成を異ならせて成る従
来の手振れ補正装置の要部を示す回路図である。

【符号の説明】

１角速度センサ３，６バッファアンプ４角速度信号９オペアンプ１０角度信号１５ＶＡＰ１００制御部２００制御ブロック３００，５００，６００制限回路Ｃ１，Ｃ２コンデンサＲ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５抵抗ＳＷ１〜ＳＷ４スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学機器に加わる角速度を検出する角速
度検出手段と、該角速度検出手段よりの角速度信号を積
分する積分手段と、該積分手段よりの角度信号に基づい
て画像の振れを補正する補正手段とを備えた手振れ補正
装置において、前記角速度信号から角度信号を求める処
理過程において、カットオフ周波数を変化させ、その最
低周波数が略ゼロであるハイパス特性とするフィルタ手
段を設けたことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項２】フィルタ手段は、所定期間以上角速度信
号又は角度信号が略ゼロである時に、カットオフ周波数
を最低周波数に設定する手段であることを特徴とする請
求項１記載の手振れ補正装置。
【請求項３】フィルタ手段内に、角速度信号又は角度
信号のゼロクロスするタイミングが所定間隔以下である
時に、これら信号がゼロであると判定する判定手段を具
備したことを特徴とする請求項２記載の手振れ補正装
置。
【請求項４】手動操作されるスイッチ手段を有し、フ
ィルタ手段は、前記スイッチ手段が操作された時に、カ
ットオフ周波数を最低周波数に設定する手段であること
を特徴とする請求項１記載の手振れ補正装置。
【請求項５】フィルタ手段内に、スイッチ手段が操作
され、かつ、角速度信号又は角度信号のゼロクロスする
タイミングが所定間隔以下である時に、これら信号がゼ
ロであると判定する判定手段を具備したことを特徴とす
る請求項４記載の手振れ補正装置。
【請求項６】フィルタ手段は、コンデンサと、抵抗
と、該抵抗に直列に接続されたスイッチ手段と、該スイ
ッチ手段のデューテイサイクルを変えることによってカ
ットオフ周波数を可変にし、該スイッチ手段を開成する
ことによって最低周波数を略ゼロにする制御手段とを備
えた手段であることを特徴とする請求項１記載の手振れ
補正装置。