JPH11275449A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手振れ補正が行われるビデオカメラにおい
て、衝撃が加わった際の画像の乱れを防止する。 【解決手段】 衝撃が加わった状態を検出する衝撃検出
手段２３の検出出力に基づいて、振動検出手段１１Ｈ，
１１Ｖの検出出力をゲイン可変にアッテネートするアッ
テネート手段２２を備えて、そのアッテネート手段２２
の出力より撮像画像の振れの補正に必要な情報を算出処
理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の光学系を介
して入射した像光を撮像するビデオカメラに関し、特に
手振れ補正機能を有するビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラにおいて、撮影者が
カメラ本体を手持ちで保持した状態で撮影する際の、い
わゆる手振れと称されるカメラに加わる振動で、撮像さ
れる画像が振れることがないように、手振れ補正と称さ
れる処理を行うようにしたものが各種実用化されてい
る。その手振れ補正としては、光学系で補正するもの
と、撮像素子の出力を電気的に補正するものに分けられ
るが、いずれの場合でも、カメラの振れ自体の検出は、
圧電振動ジャイロと称される角速度センサが一般的に使
用されている。この圧電振動ジャイロの動作原理は、駆
動用圧電磁器によって振動する振動子に回転角速度が加
わった時に発生するコリオリ力を検出用圧電磁器によっ
て検出し、検出用圧電磁器の出力を角速度とするもので
ある。

【０００３】このような角速度センサが出力する角速度
情報を使用して、ビデオカメラで撮像される画像の撮像
状態を電気的又は光学的に補正して、振れのない画像に
よる映像信号が撮像出力として得られるようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電振動ジ
ャイロなどの角速度センサは、その動作原理上、並進方
向の衝撃が加わったときに、衝撃力をコリオリ力と誤認
識し、誤った角速度情報を出力しやすい傾向にある。従
って、従来の手振れ補正を行うビデオカメラでは、この
ビデオカメラに外部から何らかの衝撃が加わった際、そ
のときの角速度センサが出力する角速度情報に基づい
て、誤った手振れ補正処理が行われて、結果的にビデオ
カメラが出力する映像信号による画像に、大きな画飛び
が発生して、画像が乱れてしまう問題があった。

【０００５】この問題点を解決するためには、例えば従
来手振れ検出用として使用する角速度センサとして、衝
撃が加わったときに出力する角速度レベルが比較的小さ
なセンサだけを選別して使用して、衝撃が加わった時の
画飛びの発生を最小限に抑えるようにすることが行われ
ているが、角速度センサの選別に手間がかかると共に、
良好な特性のセンサを使用しても、完全な画飛びの発生
防止ができるものではないので、それほど効果がなかっ
た。

【０００６】本発明の目的は、手振れ補正が行われるビ
デオカメラにおいて、衝撃が加わった際の画像の乱れを
防止することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を解決するため
に、本発明のビデオカメラは、衝撃が加わった状態を検
出する衝撃検出手段の検出出力に基づいて、振動検出手
段の検出出力をゲイン可変にアッテネートするアッテネ
ート手段を備えて、そのアッテネート手段の出力より撮
像画像の振れの補正に必要な情報を算出処理するように
したものである。

【０００８】本発明の構成としたことで、ビデオカメラ
に衝撃が加わらない状態では、アッテネート手段でのア
ッテネート量が低い状態（又は全くアッテネートしない
状態）になり、振動検出手段の検出出力が高いゲインで
振れの補正に必要な情報の算出手段に供給され、ビデオ
カメラに衝撃が加わった状態では、アッテネート手段で
のアッテネート量が高い状態になり、振動検出手段の検
出出力が低いゲインで振れの補正に必要な情報の算出手
段に供給される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
添付図面を参照して説明する。

【００１０】図１は、本例のビデオカメラの構成を示す
図で、手振れ補正に関係した構成を中心に示してある。
この例では、ＣＤＤ撮像素子５１で撮像される画枠を手
振れの検出に対応して変化させて電気的に手振れ補正を
行う構成としてある。即ち、本例のビデオカメラが備え
る撮像手段としてのＣＤＤ撮像素子５１は、光電変換を
行う撮像範囲が、各フィールドの画像を走査する領域に
対して、余裕を持たせた領域として設定してあり、その
走査する領域を、手振れの検出に応じて変化させて、手
振れ補正を行う構成としてある。

【００１１】以下その構成を説明すると、ビデオカメラ
の振れを検出する手段として、例えば２個の圧電振動ジ
ャイロ１１Ｖ，１１Ｈがビデオカメラに配置してあり、
ここでは一方の圧電振動ジャイロ１１Ｖはビデオカメラ
に垂直方向に加わる振動を角速度信号Ｓ１として検出
し、他方の圧電振動ジャイロ１１Ｈはビデオカメラに水
平方向に加わる振動を角速度信号Ｓ２として検出する。
各圧電振動ジャイロ１１Ｖ，１１Ｈが出力する角速度信
号Ｓ１，Ｓ２は、アンプ部１２により増幅し、増幅され
た角速度信号Ｓ３（以下の処理系では２つの方向の角速
度信号Ｓ１，Ｓ２を１系統の信号として一括して示す）
をアナログ／デジタル変換器１３でサンプリングしてデ
ジタルデータＳ４とする。

【００１２】サンプリングされた角速度データＳ４は、
マイクロコンピュータ２０に供給して、その角速度のデ
ータを演算処理して、手振れ補正処理などを行うための
制御信号を生成させる。マイクロコンピュータ２０の構
成については後述するが、手振れ補正に関係した制御信
号としては、ＣＣＤ駆動用タイミングジェネレータ３１
に供給する垂直方向制御信号Ｓ５と、ズーム処理部３２
に供給する水平・垂直方向制御信号Ｓ７とがある。な
お、マイクロコンピュータ２０には、ＣＣＤ撮像素子５
１の撮像面に像光を結像させるレンズ６１（ここでのレ
ンズ６１はズームレンズである）の焦点距離データＳｆ
が供給される。

【００１３】ＣＣＤ駆動用タイミングジェネレータ３１
は、ＣＣＤ撮像素子５１を駆動するための駆動パルスＳ
６を生成させる回路で、その駆動パルスにより撮像動作
が制御される。この場合、マイクロコンピュータ２０か
ら供給される垂直方向制御信号Ｓ５により、垂直方向の
撮像範囲が制御され、垂直方向の手振れ補正処理が行わ
れる。このように撮像範囲が制御されるＣＣＤ撮像素子
５１が撮像して出力する映像信号（アナログ信号）を、
デジタル信号処理部４１に供給して、デジタル輝度デー
タＹ及びデジタルクロマデータＣとし、この輝度データ
Ｙ及びクロマデータＣをズーム処理部３２に供給する。

【００１４】ズーム処理部３２では、マイクロコンピュ
ータ２０から供給される水平・垂直方向制御信号Ｓ７に
より、垂直方向と水平方向のそれぞれの撮像範囲（出力
映像信号に画像情報として含める範囲）を設定し、水平
方向の手振れ補正処理が行われる。なお、ズーム処理部
３２では、電子的に画像の拡大を行うズーム処理がマイ
クロコンピュータ２０からの制御により必要により同時
に行われる。そして、ズーム処理部３２で処理された輝
度データＹ及びクロマデータＣを、デジタル信号処理部
４１に戻し、出力用の映像信号とする処理又は何らかの
記録媒体（磁気テープ，光ディスクなど）に記録するた
めの映像信号とする処理を行う。

【００１５】次に、マイクロコンピュータ２０での手振
れ補正に関係した処理構成を、図２を参照して説明す
る。圧電振動ジャイロ１１Ｖ，１１Ｈが出力する角速度
信号Ｓ１，Ｓ２をサンプリングしてデジタル化した角速
度データＳ４は、マイクロコンピュータ２０内で高域通
過フィルタ２１に供給して、低域成分が除去されたデー
タＳ１１とする。このフィルタ２１の出力データＳ１１
は、可変アッテネート部２２及び衝撃判別部２３に供給
する。可変アッテネート部２２は、衝撃判別部２３の出
力に基づいてアッテネート量が可変制御されるアッティ
ネータである。衝撃判別部２３は、フィルタ２１から供
給される角速度データＳ１１に基づいて、ビデオカメラ
に衝撃が加わったことを判別する回路である。この衝撃
の判別処理の詳細については後述するが、角速度データ
Ｓ１１の変化幅を監視して、その変化幅と閾値との比較
で、閾値を越えたとき衝撃ありを検出する処理が行われ
る。

【００１６】そして、衝撃判別部２３で衝撃が加わった
ことを判別したとき、可変アッテネート部２２に対して
アッテネート量を最大とし、衝撃が加わってない状態で
あるとき、可変アッテネート部２２に対してアッテネー
ト量を最小に設定して信号を全くアッテネートしない。
また、衝撃が加わったことを判別してアッテネート量を
最大とした状態から、衝撃が加わってない状態であるア
ッテネート量を最小とする状態に変化させる場合には、
アッテネート量を徐々に変化させる制御を行う。

【００１７】可変アッテネート部２２で所定のゲインで
アッテネートされた（又は全くアッテネートされない）
角速度データＳ１２は、ゲイン調整部２４に供給する。
ゲイン調整部２４は、撮像用のレンズ６１から焦点距離
データＳｆが供給され、そのときの焦点距離に応じてゲ
イン調整された角速度データＳ１３とする。ゲイン調整
部２４が出力するゲイン調整された角速度データＳ１３
は、積分フィルタ２５に供給して積分処理して手振れの
角度変位データＳ１４とし、この手振れの角度変位デー
タＳ１４を、特性補償フィルタ２６により利得及び位相
が補償された手振れの角度変位データＳ１５となる。

【００１８】この利得及び位相が補償された手振れの角
度変位データＳ１５を、制御信号算出部２７に供給し、
手振れ補正に必要な垂直方向制御データＳ５及び水平・
垂直方向制御データＳ７を算出し、それぞれのデータＳ
５，Ｓ７をＣＣＤ駆動用タイミングジェネレータ３１及
びズーム処理部３２に供給する。

【００１９】次に、本例のビデオカメラでの手振れ補正
処理状態を説明する。まず、衝撃判別部２３で衝撃が加
わったことを判別する処理について、図３，図４を参照
して説明する。衝撃判別部２３は、デジタルデータ化さ
れた角速度データＳ１１に基づいて衝撃を判別する回路
であるが、通常の手振れ状態では、そのときの角速度デ
ータＳ１１は、例えば図３に示すように変化する。図３
に示す各点が、角速度データＳ１１の各サンプリング点
のレベルであり、サンプリング時間ｔｓ間隔のデータと
なっている。ここで、通常の手振れ状態の場合には、１
つのサンプリング時間ｔｓの間に変化する最大幅の値Ａ
１が、経験的に定まる。

【００２０】そして、ビデオカメラに衝撃が加わった場
合の状態では、角速度データＳ１１は、例えば図４に示
すように変化する。この場合には、１つのサンプリング
時間ｔｓの間に変化する最大幅の値Ａ２が、通常の手振
れ状態での最大幅の値Ａ１よりも大幅に大きな値になっ
ている。ここで本例においては、例えば衝撃判別部２３
で角速度データＳ１１を判別する閾値Ａthとして、値Ａ
１と値Ａ２のほぼ中間に設定し、毎サンプリングごとの
角速度データＳ１１の変化幅Ａが、Ａ≦Ａthのとき衝撃
なしと判別し、Ａ＞Ａthのとき衝撃ありと判別する。

【００２１】次に、このように衝撃判別部２３で判別し
た結果に基づいて、可変アッテネート部２２でアッテネ
ート量を設定させる処理例について説明する。図５の
（ａ）は、高域通過フィルタ２１が出力する角速度デー
タＳ１１の衝撃があった場合の一例を示したもので、こ
の例ではタイミングＴ０で衝撃が加わって、この衝撃に
よる角速度データの大きな変動があり、このタイミング
Ｔ０から所定時間ｔ１が経過したタイミングＴ１で、こ
の衝撃による角速度データの変動が無くなっている。こ
のような角速度が検出される衝撃があったとき、本例の
衝撃緩和処理を行わない従来の手振れ補正回路の場合に
は、図５の（ｂ）に示すように、マイクロコンピュータ
２０から出力される垂直方向制御データＳ５及び水平・
垂直方向制御データＳ７として、角速度データの変化に
基づいて撮像範囲を大きく変動させるデータとなってい
る。

【００２２】これに対し本例の場合には、タイミングＴ
０の時点（又は若干遅れた時点）で、衝撃判別部２３が
衝撃を判別することで、図５の（ｃ）に示すように可変
アッテネート部２２でのアッテネート量が瞬間的に最大
に設定される（図５の（ｃ）では１のとき全くアッテネ
ートが行われていない状態を示し０のとき最大にアッテ
ネートされた状態を示す）。この最大のアッテネート量
が設定された状態では、高域通過フィルタ２１が出力す
る角速度データＳ１１に、何らかの変化があっても、可
変アッテネート部２２の出力データは０レベルのまま変
化せず、本例の処理が行われた場合にマイクロコンピュ
ータ２０から出力される垂直方向制御データＳ５及び水
平・垂直方向制御データＳ７として、図５の（ｄ）に示
すように、全く撮像範囲を変化させないデータとなる。

【００２３】そして、タイミングＴ０から所定時間ｔ１
が経過したタイミングＴ１以降は、可変アッテネート部
２２のゲインが、タイミングＴ２までの所定時間ｔ２を
かけて徐々に元のアッテネート量（全くアッテネートさ
れてない状態）に戻され、以後は手振れの検出に基づい
た補正処理が正しく行われる。なお、角速度データを最
大にアッテネートさせる時間ｔ１は、予め設定された固
定値とするか、或いは実際の角速度データの変動がなく
なるのを検出するまでの時間のいずれでも良い。

【００２４】図５に示した例では、説明を簡単にするた
めに、手振れによる角速度データの変化は全くないもの
として説明したが、実際にビデオカメラを手持ちした状
態では、例えば図６の（ａ）に示すように、検出される
角速度データＳ１１がほぼ連続的に変化する。この例で
は、タイミングＴ１０で衝撃が加わって、この衝撃によ
る角速度データの大きな変動があり、このタイミングＴ
１０から所定時間ｔ１１が経過したタイミングＴ１１
で、この衝撃による角速度データの変動が無くなってい
る。そして、この衝撃が加わってない状態では、手振れ
に対応した比較的レベル変動の少ない角速度の変化が発
生している。

【００２５】このような状態を想定したとき、本例の衝
撃緩和処理を行わない従来の手振れ補正回路の場合に
は、図６の（ｂ）に示すように、マイクロコンピュータ
２０から出力される垂直方向制御データＳ５及び水平・
垂直方向制御データＳ７として、角速度データの変化に
基づいて撮像範囲を大きく変動させるデータとなってい
る。

【００２６】ここで本例の場合には、図６の（ｃ）に示
すように、衝撃があった時点Ｔ１０で可変アッテネート
部２２でのアッテネート量が瞬間的に最大に設定され、
可変アッテネート部２２の出力データは０レベルのまま
変化せず、衝撃による角速度変化が安定する所定時間ｔ
１１が経過したタイミングＴ１１以降で、時間ｔ１２を
かけて徐々に元のアッテネート量に戻るので、マイクロ
コンピュータ２０から出力される垂直方向制御データＳ
５及び水平・垂直方向制御データＳ７として、図６の
（ｄ）に示すように、衝撃による撮像範囲の変動がない
と共に、手振れに対応した撮像範囲の補正処理が徐々に
元の状態に戻され、撮像される画像に不自然さを与えな
い。

【００２７】このように本例のビデオカメラによると、
ビデオカメラに衝撃が加わったときの画飛びの発生を防
止することができる。また、このように画飛びの発生を
効果的に防止できることで、衝撃に加わったときに出力
する角速度レベルが大きいセンサであっても、手振れ補
正用のセンサとして問題なく使用でき、衝撃に対する点
から角速度センサの選別が必要なくなり、従来使用でき
なかった特性のセンサも使用できることになり、角速度
センサの歩留りの向上に貢献する。

【００２８】なお、上述した実施の形態では、撮像素子
で撮像される範囲を、手振れの状態により変化させる電
気的な手振れ補正処理を行う構成に適用したが、撮像素
子に入射する像光を通過させる光学系で、アクティブプ
リズムなどを使用して光軸を補正する光学的な手振れ補
正処理にも適用できる。即ち、光学的な手振れ補正処理
であっても、ビデオカメラの手振れ検出については、圧
電振動ジャイロなどの角速度センサが使用され、その角
速度センサ出力から衝撃を検出して、衝撃検出時には、
そのセンサ出力で光軸の補正処理をしない構成とするこ
とで、上述した実施の形態と同様の処理が実現できる。

【００２９】また、上述した実施の形態では、衝撃の検
出として、手振れ検出用の角速度センサの出力状態から
検出するようにしたが、別の手段を使用して衝撃を検出
する構成としても良い。例えば、手振れ検出用の角速度
センサとは別の衝撃検出専用のセンサ（角速度センサ又
は別の構成のセンサ）を設け、このセンサの出力から衝
撃を検出しても良い。

【００３０】また、上述した実施の形態で説明したビデ
オカメラとしては、撮像素子の出力から連続的に映像信
号を生成させるいわゆる動画像用のビデオカメラとした
例としたが、撮像素子の出力に基づいて１フィールド又
は１フレームの映像信号だけを所定の記録媒体やメモリ
などに記録（記憶）させるいわゆる電子スチルカメラと
して構成されたビデオスチルカメラで、手振れ補正を行
う場合にも適用できることは勿論である。

【００３１】また、上述した実施の形態では、角速度セ
ンサを機器（ビデオカメラ）の手振れ状態を検出する検
出手段として用いたが、圧電振動ジャイロなどの角速度
センサを他の目的で使用する様々な機器において、衝撃
を検出して、その衝撃に対するセンサ出力から処理の乱
れを防止する場合にも適用できる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によると、ビデ
オカメラに衝撃が加わったとき、アッテネート手段での
アッテネート量が高い状態になり、振動検出手段の検出
出力が低いゲインになって算出手段側に供給され、衝撃
に基づいた振れの補正処理が行われなくなり、衝撃を手
振れと誤検出して補正することがなく、衝撃が加わった
際の手振れ補正による画飛びがなくなる。

【００３３】請求項２に記載した発明によると、請求項
１に記載した発明において、振動検出手段の検出出力の
単位時間当たりの変化量を検出し、この変化量が所定値
以上であるとき、衝撃検出手段が衝撃が加わった状態で
あると判断することで、衝撃の加わった状態の判断が、
簡単な構成で良好に行える。

【００３４】請求項３に記載した発明によると、請求項
１に記載した発明において、撮像素子から画像信号を取
り出す範囲を変化させて、手振れを補正する手段を備え
たビデオカメラに適用することで、いわゆる電気的に手
振れ補正を行うビデオカメラにおける衝撃時の対策が良
好に行える。

【００３５】請求項４に記載した発明によると、請求項
１に記載した発明において、撮像素子に入射する像光を
通過させる光学系で手振れを補正する手段を備えたビデ
オカメラに適用することで、いわゆる光学的に手振れ補
正を行うビデオカメラにおける衝撃時の対策が良好に行
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による構成例を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の一実施の形態による制御処理構成例を
示すブロック図である。

【図３】通常時の振動のセンサ出力の例を示す特性図で
ある。

【図４】衝撃時の振動のセンサ出力の例を示す特性図で
ある。

【図５】本発明の一実施の形態による補正例を示す特性
図である。

【図６】本発明の一実施の形態による補正例（手振れ補
正と同時に行われている状態）を示す特性図である。

【符号の説明】

１１Ｖ，１１Ｈ…圧電振動ジャイロ、２０…マイクロコ
ンピュータ、２２…可変アッテネート部、２３…衝撃判
別部、２７…制御信号演算部、３１…ＣＣＤ駆動用タイ
ミングジェネレータ、３２…ズーム処理部、５１…ＣＣ
Ｄ撮像素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から加わる振動を検出する振動検出
   手段と、 衝撃が加わった状態を検出する衝撃検出手段と、 上記振動検出手段の検出出力をゲイン可変にアッテネー
   トすると共に、そのゲインが上記衝撃検出手段の検出出
   力により制御されるアッテネート手段と、 上記アッテネート手段により処理された上記振動検出手
   段の検出出力に基づいて、撮像画像の振れの補正に必要
   な情報を算出する算出手段と、 上記算出手段の算出結果により画像のぶれを補正する補
   正手段とを備えたビデオカメラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のビデオカメラにおいて、 上記衝撃検出手段は、上記振動検出手段の検出出力の単
   位時間当たりの変化量を検出し、この変化量が所定値以
   上であるとき、衝撃が加わった状態であると判断するビ
   デオカメラ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のビデオカメラにおいて、 上記補正手段は、撮像素子から画像信号を取り出す範囲
   を変化させて補正する手段であるビデオカメラ。
4. 【請求項４】 請求項１記載のビデオカメラにおいて、 上記補正手段は、撮像素子に入射する像光を通過させる
   光学系で補正する手段であるビデオカメラ。