KR19980024873A - 떨림 판별 장치 및 영상 안정화 장치 - Google Patents

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KR19980024873A
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고지 스즈끼
에쑤로 사이토
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이데이 노부유키
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Abstract

피사체를 촬영하기 위해 카메라 시스템 내에 장착되어, 상기 카메라 시스템의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제1 떨림 검출 수단과; 상기 카메라 시스템 내에 장착되어, 상기 카메라 시스템에 대해 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제 2 떨림 검출 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 떨림 검출 수단의 검출 결과에 기초해서, 상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지에 대해, 판별을 하기 위한 떨림 판별 수단을 포함하는 떨림 판별장치에 관한 것이다. 그러한 판별에 의해, 카메라 시스템의 떨림은 촬영자가 의도한 것일 때 수행될 수 있는 보정 오류를 방지할 수 있게 된다.

Description

떨림 판별 장치 및 영상 안정화 장치
본 발명은 카메라 일체형 비디오 테잎 레코더와 같은 사진 촬영 카메라 시스템(이하, 비디와 카메라라고 부름)에서 영상 안정화 광학 장치로 사용되도록 개작된 영상 안정화 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지 여부에 대해 판별하는 장치인 떨림 판별장치에 관한 것이다.
방송 업무에서 사용하기 위한 비디와 카메라에 있어서, 최근 조작을 간편화 하고 기능을 증강시키는 요구가 증가하여 왔다. 그러한 욕구에 따라 비디오 카메라용 영상 안정화 장치의 요건이 현재 주목된다. 여기서, 영상 안정화 장치는 비디오 카메라의 수동 떨림을 보정하기 위한 장치이다. 즉, 이 장치는 비디오 카메라의 수동 떨림으로 인한 사진 영상의 떨림을 억제하는 역할을 한다.
이러한 영상 안정화 장치에서, 패닝(panning) 또는 틸팅(tilting)과 같은 조작으로 인한 비디오 카메라의 기타 다른 떨림을 보정할 필요가 없다. 다시 말하면, 촬영자가 의도하는 떨림이 보정될 필요가 없다. 이상적으로는, 촬영자가 의도하는 떨림을 보정하지 않고 의도되지 않은 떨림만을 보정하는 것이 요구된다. 일반적으로 사용자를 위한 통상의 비디오 카메라와 비교하면, 이러한 요건은 아주 기술적인 카메라 조작이 필요한 방송업무를 위한 전문적인 비디오 카메라에서 특히 중요하다. 다음 설명에서, 촬영자가 의도하지 않은 떨림은 수동떨림 외에도 자동차의 주행 중 떨림이나 충격으로 인한 것 등이 포함된다.
촬영자가 의도하는 떨림을 보정하지 않고도 의도하지 않은 떨림만을 보정하기 위해서, 비디오 카메라의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지 아닌지를 판별하는 기능을 달성할 필요가 있다.
그러한 기능을 실현할 목적으로, 지금까지는, 일반 사용자를 위한 비디오 카메라에 내장된 통상의 영상 안정 장치에서, 비디오 카메라의 떨림을 검출하는 떨림 검출기의 결과의 특징을 추출한 다음, 그러한 추출의 결과에 기초해서, 비디오 카메라의 검출된 떨림이 촬영자가 의도하는 것인지 아닌지에 대한 판별을 하는 것이 일반적이었다.
그러나, 상기 구조에서는 촬영자가 의도한 떨림을 의도하지 않은 것으로부터 정확히 분리하기는 어렵다. 따라서, 공지된 관련 영상 안정화 장치에서는 촬영자의 의도하는 떨림의 오차를 보정해야 하는 문제가 있다.
상기 문제점을 처리함에 있어서, 관련 영상 안정화장치는 그의 적당한 값보다 다소 낮은 떨림 보정량(떨림의 진폭 또는 주파수)을 억제함으로써 보정의 큰 에러가 발생하는 것을 방지하도록 개작되었다.
그러나, 그러한 구조에서라도, 패닝 조작이나 틸팅 조작을 사용하여 비디오 카메라의 동작 특성에 따라 어느정도로 큰 에러 보정의 발생을 완전히 방지하는 것이 지금까지는 불가능하다.
위화같은 단점 때문에, 일부 불일치감이 패닝 또는 틸팅되기 쉬운 관련 영상 안정화 장치에서 정확히 반사되기 어려워서, 얻어진 영상은 촬영자에게 불만족스러울 수 있다. 또한 떨림 보정작용의 변동을 전자의 상태로 복원하기 위한 동작 때문에, 사진 영상에서 복원 스윙이 발생하여 촬영자에게 다소 불편함을 주게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 시도에서 공지된 영상 안정장치의 일부는 떨림 보정 작용의 정지를 지시하기 위해 버튼을 장착하였다. 이때, 이 버튼을 작동시키면 떨림 보정작용의 수행이 저지된다. 그러한 구조에 따라, 에러 떨림 보정 작용은 패닝이나 틸팅시에 이 버튼의 조작 때문에 수행되지 않는다. 그래서 상기 문제점이 해결될 수 있다.
그러나, 촬영자의 필수 조작 외에도 촬영자를 위해 일부 복잡한 조작이 추가로 필요한 구조에세는, 촬영자가 현장에서의 활동이나 그의 일에 집중할 수 없는 문제점이 있다.
위와 같은 이유 때문에, 방송 업무용으로 설계된 전문적인 비디오 카메라에서 일반 카메라를 위한 통상의 비디오 카메라에 사용되는 공지된 영상 안정화장치를 사용하는 것은 지금까지는 어려웠다.
따라서, 본 발명의 목적은, 촬영자가 의도하는 떨림과 촬영자가 의도하지 않은 떨림간을 판별할 수 있고, 추가 동작이 필요없이 보정오류의 발생을 자동적으로 방지할 수 있는 떨림 판별장치 및 영상 안정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 피사체를 촬영하기 위해 카메라 시스템 내에 장착되어, 상기 카메라 시스템의 떨림을 정지하는 역할을 하는 제1 떨림 검출 수단과; 상기 카메라 시스템 내에 장착되어, 상기 카메라 시스템에 대해 촬영자 얼굴의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제2 떨림 검출 수단; 및 상기 제1 및 제2 떨림 검출 수단의 검출 출력에 근거하여, 상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지에 대해, 판별을 하기 위한 떨림 판별 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 떨림 판별장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 피사체를 촬영하기 위한 카메라 시스템 내에 장착되어, 상기 카메라 시스템의 떨림을 정지하는 역할을 하는 제1 떨림 검출수단과; 상기 카메라 시스템 내에 장착되어, 상기 카메라 시스템에 대해 촬영자 얼굴의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제2 떨림 검출 수단과; 상기 제1 및 제2 떨림 검출 수단의 검출 출력에 근거하여, 상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지에 대해, 판별을 하기 위한 떨림 판별 수단; 및 상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것이 아님을 의미하는 상기 판별 수단의 결과에 응답하여 카메라 시스템의 떨림을 보정하기 위한 영상 안정화 수단과, 상기 떨림 보정 수단은 판별수단의 결과가 상기 카메라 시스템의 떨림이 의도한 것임을 의미할 때 미리 보정된 상태를 유지하는 상기 떨림 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치가 제공된다.
그러므로, 본 발명에서 카메라 시스템의 떨림은 제1 떨림 검출 수단에 의해 검출된다. 카메라 시스템에 대해 카메라 시스템의 얼굴의 떨림은 제2 떨림 검출 수단에 의해 검출된다. 그러한 제2 검출 결과에 기초해서 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것이 아닌지에 대해 떨림 판별 수단에 의해 판별된다.
따라서, 비디와 카메라의 떨림이 촬영자가 의도하는 것일 때 수행 될 수 있는 보정오류를 방지할 수 있게 된다. 결과적으로 카메라 조작에서 불일치감이 제거될 수 있으며, 만족스런 촬영 영상은 촬영자 의도의 표현과 함께 달성될 수 있다. 또한 떨림 보정의 양을 더 낮은 값으로 억제시킬 필요가 없기 때문에 영상 안정화 장치의 근본적인 특성을 완전히 발휘할 수 있으므로, 떨림 보정으로 강력하고 적절한 촬영 환경을 보장할 수 있다. 뿐만 아니라, 오류 보정 작용의 변화를 전자의 상태로 복원시키기 위해 복원 스윙이 발생되지 않으므로, 카메라는 떨림보정의 완전한 기능을 갖는 안락한 촬영 환경을 갖춘다.
뿐만 아니라, 카메라에게 에러보정을 피하기 위한 추가의 조작을 수행하라는 요구의 필요성이 없으므로, 촬영자가 촬영 업무나 활동에 전념할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라, 개선된 영상 안정화 장치는 방송 업무를 비디오 카메라에 사용하기 위해 구비될 수 있다.
본 발명에 따라, 촬영자 얼굴의 떨림을 검출하는 작동은 촬영자의 얼굴의 절대적인 떨림을 검출하는 대신에 촬영 카메라 시스템에 촬영자 얼굴의 상태 떨림을 검출할 수 있도록 수행됨으로써, 촬영자 얼굴의 떨림을 검출하는 수단은 카메라 시스템내에 장착되어 있다. 결과적으로 얼굴 떨림 검출수단의 취급을 편리하게 할 수 있게 된다.
본 발명의 상기 특징과 기타 특징 및 이점은 도시된 첨부된 도면을 참조해서 주어진 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 구성을 보여주는 블록도.
도 2는 제 1 실시예의 압력 감지 소자의 구조와 위치를 설명하는 단면도.
도 3은 제 1 실시예의 압력 감지 소자의 구조와 위치를 설명하는 또 다른 단면도.
도 4는 제 1 실시예의 광축 각도 가변 기구의 구조를 설명하는 사시도.
도 5는 집속 광학 시스템에서 광축각 가변방법을 설명하는 개략도.
도 6은 투과 광축각도를 변경시키기 위한 렌즈 시프팅(shifting) 동작의 예를 설명하는 개략도.
도 7은 투과 광축각을 변경시키기 위한 제1 실시예에서 수행된 렌즈 시프팅 동작을 설명하는 개략도.
도 8은 제1 실시예의 평-오목 렌즈의 회전 궤적을 나타내는 개략도.
도 9는 제 1 실시예에서 사용된 평-볼록 렌즈의 회전 궤적을 나타내는 개략도.
도 10은 제1 실시예의 평-오목 렌즈와 평-볼록 렌즈의 회전궤적의 합성을 나타내는 개략도.
도 11은 제1 실시예의 광축 각도 가변 기구의 동작을 설명하는 개략도.
도 12는 비디와 카메라를 사용한 촬영 자세를 나타낸 도면.
도 13은 제 1 실시예의 프로세서의 작동을 설명하는 흐름도.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에서 주요 부품의구조를 보여주는 측면도.
도 15는 제2 실시예에서 주요 부품의 구조를 보여주는 정면도.
도 16은 제 2 실시예의 회로 구성을 보여주는 블록도.
도 17은 제 2 실시예의 작동을 설명하는 도면.
도 18은 제 2 실시예의 작동을 설명하는 또 다른 도면.
도 19는 본 발명의 제3 실시예의 구성을 보여주는 블록도.
도 20은 극성 축 회전 기구를 설명하는 도면.
도 21은 제 3 실시예의 작동을 설명하는 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
111 : 촬영 광학 시스템
112 : 이미지 센서
120 : 영상 신호 처리 회로
260(Y) : Y-방향 구동 회로
260(P) : P-방향 구동 회로
250 : 프로세서
첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1에서 본 발명의 영상 안정화 장치는 비디오 카메라의 수동 영상 안정화 광학장치로서 사용된 예시 경우가 주어져 있다. 도 1은 이 실시예의 영상 안정화 장치가 장착된 전체 비디오 카메라의 구성에 관한 것이다.
도 1에 도시된 비디오 카메라는 비디오 카메라의 수동 떨림을 보정하기 위한 영상 안정화장치(200)와 카메라 본체(100)를 갖는다. 영상 안정화장치(200)는 카메라 본체(100)로부터 분리될 수 있도록 형성되어 있다. 즉, 영상 안정화 장치(200)는 필요할 때 어댑터의 형태로 불가능하다.
카메라 본체(100)는 촬영 피사체 영상을 전기 픽업 영상 신호로 변화시키기 위한 카메라부(110), 카메라부(110)의 출력 픽업 영상 신호를 비디오 신호로 변환시키기 위한 영상 신호 처리 회로(120), 및 피사체를 사진 촬영할 때 촬영 영상을 감시하기 위해 촬영자(M)에 의해 사용된 뷰파인더(viewfinder; 130)를 포함한다.
카메라부(110)는 피사체 영상을 생성하기 위한 사진촬영 광학 시스템(111), 및 촬영 광학 시스템(111)에 의해 생성된 피사체 영상을 전기적 영상 픽업신호로 변환시키기 위한 이미지 센서(112)를 갖는다. 촬영 광학 시스템(111)은 그의 초점거리가 변경되도록 설계되어 있다. 이미지 센서(112)는 예를 들면 전하 결합 장치로 구성되어 있다.
케메라부(110)의 구조는 2색 프리즘 또는 2색 거울을 사용한 2-플레이트, 3-플레이트 또는 4-플레이트 타입 구성일 수 있다.
뷰파인더(130)는 촬영영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이(131), 디스플레이(131)위의 촬영 영상을 촬영자의 눈으로 안내하기 위한 광학 배럴(132), 및 아이컵(132)을 갖는 확대경(133)(도2)을 갖는다. 아이컵(132)은 고무와 같은 연질 재료로 구성되어 있다.
영상 안정화 장치(200)는 비디오 카메라의 떨림에 의해 발생된 촬영 광축의 상대 각 변위가 촬영자가 의도한 떨림으로부터 벗어나는지 아닌지에 대한 판별을 하고, 다음에 의도하지 않는 떨림의 경우에 떨림을 보정하기 위한 처리를 수행하거나, 의도한 떨림의 경우에 미리 보정된 상태를 유지한다.
비디와 카메라의 떨림을 검출할 때, 영상 안정화 장치(200)는 광축과 수직이고 서로 직각인 두 축을 사용함으로써 검출을 수행한다. 그러한 두 축은 예를 들면, 피칭하는 P-방향(틸팅방향)과 한쪽으로 요잉 Y-방향(패닝 방향)으로 있다.
영상 안정화 장치(200)는 떨림 보정을 광학적으로 수행하도록 형성되어 있다. 즉, 영상 안정화 장치는 비디오 카메라에 대해 얻은 떨림 검출 결과에 기초해서 투과광축의 각도를 보정함으로써 수동 떨림을 보정한다. 여기서, 투과광축의 각도는 광학 시스템에서 입사쪽으로 광축에 대한 출광쪽 광축을 의미한다.
영상 안정화 장치(200)의 구조에 대해서 상세히 설명할 것이다. 다음 설명에서, P는 피칭하는 P-방향에 대한 성분 요소의 참조번호의 각각에 더해지고, Y는 기울어지는 Y-방향에 대한 성분 소자의 참조번호의 각각에 더해진다.
도1에 도시된 영상 안정화 장치(200)는 떨림 보정기구(210); 떨림 검출기(220(P)) 및 220(Y);압력 감지 소자(230(P), 230(Y), 240(P) 및240(Y)) (압력 감지 소자(230(Y)에 대해서는 도3 참조) ; 및 구동 회로(260(P) 및 240(Y))는 나중에 설명될 아이컵(133)에 내장되어 있기 때문에, 이들 소자는 영상 안정화 장치(200)를 나타내는 점선 내에 포함시키지 않았다.
떨림 보정기구(210)는 투과광축의 각도를 변경시키는 기능을 갖는다. 떨림 검출기(220(P)는 피칭하는 P-방향(피칭하는 P-방향으로 단위 시간당 각도 변화(각 속도)로 비디오 카메라의 떨림 성분(방향 변화)을 검출하는 기능을 갖는다. 한편, 떨림 검출기(220(Y))는 요잉(yauing)Y-방향(요잉 방향으로의 단위 시간당 각속도)으로 비디오 카메라의 떨림 성분을 검출하는 기능을 갖는다. 이들 떨림 검출기(220(P))의 각각은 예를들면 떨림하는 오토자이로와 같은 각속도 센서로 구성되어 있다.
압력 감지 소자(230(P) A및 240(P))는 피칭하는 P-방향(피칭하는 P 방향으로 단위 시간당 각도 변위(각속도))으로 비디오 카메라에 대한 촬영자(M)얼굴의 덜림소자(방향 변화)를 검출하는 기능을 갖는다. 한편, 압력 감지소자(230(Y) 및 240(Y)는 요잉 Y- 방향(요잉 Y방향으로 단위 시간 당 각도 변위(각속도))으로 비디오 카메라로 촬영자(M)얼굴의 떨림 성분을 검출하는 기능을 갖는다. 여기서, 각 압력 감지 소자는 거기에 가해진 압력에 비례하는 진폭의 전기 신호를 출력할 수 있는 것이다. 상기 압력 감지 소자(220(P), 230(Y), 220(P), 230(Y))의 위치 구성에 대해서 설명하려고 한다.
프로세서(250)는 떨림 검출기(220(P) 및 220(Y))의 검출 결과와 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))의 검출 결과에 기초해서, 비디오 카메라의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지 아닌지에 대해 판별한 다음, 촬영자가 의도한 떨림이 아닌 경우에, 떨림 검출기(220(P) ALC 220(Y))의 검출 결과에 기초해서 떨림을 보정하기 위한 보정 목표값을 계산하거나, 촬영자가 의도한 떨림인 경우에 예정된 보정 목표값을 유지하는 역할을 한다.
보정 목표값은 피칭하는 P-방향으로의 목표값과 요잉하는 Y-방향으로의 목표값으로 구성되어 있다. 피칭하는 P-방향으로의 보정 목표값은 피칭하는 P-방향으로의 떨림을 보정하기 위해 필요한 평 오목 렌즈(211(P))의 회전각도를 의미하고, 요잉 Y-방향으로의 보정 목표값은 요잉 Y-방향으로의 떨림을 보정하기 위해 필요한 평 볼록 렌지(211(Y))의 회전 방향을 의미한다. 프로세서(250)는 예를 들면 중앙처리장치(이하, CPU라고 부른다)로 구성되어 있다.
구동 회로(260(P))는 프로세서(250)로부터 나온 피칭하는 P-방향으로의 보정 목표값을 근거로 피칭하는 P-방향으로 아래에 언급하는 구동 모터(213(P))를 회전시키는 기능을 갖는다.
구동 회로(260(Y))는 프로세서(250)로부터 나옹 요잉 Y-방향으로의 구동 모터(213(Y))를 회전하는 기능을 갖는다.
떨림 보정 기구(210)는 피칭하는 P-방향으로 투과광축의 각도를 변경시키는 평 볼록 렌즈(211(P)), 요잉 Y-방향으로의 투과광축을 변경시키는 평 볼록 렌즈(211(M)), 광축에 수직인 평면 내에 평 오목 렌즈(211(P))를 회전가능하게 지지하기 위한 회전축, 및 광축에 수직인 평면 내에 평 볼록 렌즈(211(Y))를 지지하기 위한 회전축(212(Y))을 갖는다. 이러한 부품은 광축 각도 가변 기구를 구성한다. 이 광축 각도 가변 기구의 구조에 대한 상세한 설명은 나중에 하기로 한다.
떨림 보정 기구(210)는 평 오목 렌즈(211(P))를 회전시키는 구동 모터(213(P)), 평 볼록 렌즈(211(Y))를 회전시키는 구동 모터(213(Y)) 및 렌즈(211(P)), 211(Y))를 넣기 위한 배럴 케이스(214)를 갖는다. 배럴 케이스(214)는 그의 중심축이 촬영 공학 시스템(111)의 광축과 함께 정렬되도록 배치되어 있다. 배럴 케이스(215) 내에는, 렌즈(211(P) 및 211(Y)), 회전축(211(P) 및 212(Y)), 및 구동 모터(213(P) 및 213(Y))가 안착되어 있다. 한편, 배럴 케이스(215)의 바깥에는, 떨림 검출기(220(P) 및 220(Y))가 위치되어 있다. 이 경우에 각 떨림 검출기 (220(P) 및 220(Y))는 그의 떨림 검출과 방향이 일치하도록 위치되어 있다. 전체 비디오 카메라의 전체 구성은 상기에서 설명되어 있다. 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))의 위치 구성에 대한 설명을 하려고 한다. 도2는 아이컵(133)을 갖는 광학 배럴(132) 및 확대경(134)의 단면도이다. 도 3은 광학 배럴(!32)의 광축에 수직인 평면을 따라 선택한 아이컵(133)의 단면도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))는 광학 밸럴(132)의 중심축 둘레에 90도의 각도 간격으로 다른 것과 떨어지도록 위치되어 있다. 이러한 경우에, 압력 감지 소자(230(P), 240(P))는 중심축(m)을 통과하는 피칭하는 P-방향 직선(n(P))상에 위치되어 있다. 이러한 배치때문에, 압력감지소자(240(P))은 비디오 카메라에 촬영자의 얼굴의 피칭하는 P-방향 떨림 성분을 검출한다. 한편, 압력 감지 소자(230(Y), 240(Y))는 중심축(m)을 통과하는 요잉 Y-방향 직선 n(Y)상에 위치되어 있다. 이러한 배치 때문에 비디오 카메라에 대한 촬영자의 요잉 Y-방향 떨림 성분을 검출한다.
압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y) 아이컴(133) 내에 내장되어 있다. 그 결과, 촬영자의 얼굴로부터의 압력이 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))에 가해지는지 여부, 및 영상 안정화 장치(200)가 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))를 포함한 어댑터로 형성되는지 여부에 대해 몇가지 문제가 발생한다.
아이컵(133)은 상기 설명한 고무와 같은 연질 재료로 구성되어 있기 때문에, 촬영자의 얼굴로부터의 압력은 아이컵(133) 내에 이들 소자가 내장된 상태에서도 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))에 적절하게 적용될 수 있다.
또한, 아이컵(133)을 구비한 확대경은 광학 배럴(132)로부터 분리될 수 있다. 따라서, 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))는 아이컵(133)내에 내장되어 있더라도 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))를 포함한 어댑터로 영상 안정화 장치를 형성할 수 있다.
도4를 참조해서 광축각 가변 기구의 구조를 설명하려고 한다. 이 도면은 광축 각도 가변 기구의 구조를 보여주는 사시도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 평 오목 렌즈(211(P))와 평 볼록 렌즈(211(Y))는 직경과 초점거리에 있어서, 실질적으로 동일한 형상으로 되어 있다. 이 두가지 렌즈(211(P) 및 (211(Y))는 실제 평면(A1)을 통해서 약간 공간을 두는 방식으로 서로 대향하도록 배치되어 있다. 결과적으로, 두 개의 렌즈(211(P)) 및 (211(Y))는 전체로서 접속 광학 시스템을 구성한다.
이 경우에, 두가지 렌지(211(P)) 및 (211(Y))는 도1에 도시된 바와 같이, 서로 반대인 각 평면과 서로 대향하여 위치되어 있다. 이들 두 렌즈(211(P)) 및 (211(Y))는 그들의 공통 광축(B)이 촬영광학 시스템(111)의 광축과 정렬되도록 위치되어 있다. 따라서, 두 가지 렌즈(211(P)) 및 (211(Y))는 그들의 공통 광축(B)이 영상 영역의 중심과 함께 정렬되도록 배치되어 있다. 여기서, 공통 광축(B)은 두 개의 렌즈(211(P)) 및(211(Y))의 각 광축이 서로 일치할 때 얻어진 축을 의미한다.
평 오목렌즈(211(P)) 는 이 렌즈의 주변에 구비된 베어링(1a(P))을 통해서 회전축(212(P))의 광축과 평행하게 배치되어 있다. 따라서, 평 오목 렌즈(211(P))는 그들의 광축에 수직인 평면 내에 회전가능하게 지지되어 있다.
평 볼록 렌즈(211(Y))는 이 렌즈의 주변에 구비된 베어링(1a(Y))을 통해서 회전축(212(Y))에 의해 회전할 수 있게 지지되어 있다. 회전축(212(Y))은 평 오목 렌즈(211(Y))의 광축과 평행하게 배치되어 있다. 따라서, 평 오목 렌즈(211(Y))는 그들의 광축에 수직인 평면 내에 회전 가능하게 지지되어 있다.
이 경우에 회전축(212(P) 및 212(Y))은, 회전축 (212(P)과 공통 광축(B)을 포함하는 평면(A2)이 그 회전축(212(Y))과 공통 광축(B)을 포함하는 평면(A3)에 대해 실질적으로 직각이 되도록 위치시킴으로써, 렌즈 (211(P)) 및 (211(Y))는 실질적으로 서로 직각 방향으로 회전한다.
회전축(212(P))은 공통 광축(B)을 통과하는 요잉 Y-방향 직선(이하, 수평선이라고 부름)(C(Y))상에 놓음으로써 평 볼록 렌즈(211(Y))가 피칭하는 P-방향으로 회전한다.
위에서 광축 각도 가변기구의 구조에 대해서 설명하였다. 상기 구동 모터(213(P))는 실제 평면(A1)에 대향하는 쪽으로부터 평 볼록 렌즈(211(Y))의 회전축(212(Y))에 직접 연결되어 있다.
상기 구조에서, 다음 동작이 수행된다. 먼저, 비디오 카메라의 영상 픽업 작동에 대한 설명을 하고자 한다. 도1에서, 촬영 광학 시스템(111) 및 렌즈(211(P))및 (211(Y))를 통한 이미지 센서(112)위에 피사체의 영상이 형성된다. 이미지 센서(112)위에 형성된 피사체 영상은 상응하는 전기 영상 신호로 변환되고, 이것은 영상신호 처리 회로(120)에 공급됨으로써 비디오 신호로 변환될 영상 신호 처리 회로(120)에 공급된다.
그렇게 얻어진 비디오 신호는 도시되지 않은 기록/재생부에 공급됨으로써, 자기 테잎에 기록된다. 동시에 비디오 신호는 뷰파인더(130)의 디스플레이(131)에 공급된다. 다음에, 촬영될 피사체의 픽업 영상이 디스플레이 된다. 결과적으로 촬영자는 촬영 영상을 감시하면서 피사체를 촬영할 수 있다. 비디오 카메라의 영상 픽업 작동은 상기 언급된 방식으로 수행된다.
다음에, 영상 안정화 장치(200)에 의해 수행된 떨림 보정에 대한 설명을 하려고 한다. 영상 안정화 장치(200)의 전체 작동을 설명하기 전에, 전체 작동을 더 잘 이해하게 하는 광축 각도 가변 기구의 작동에 대해 설명하려고 한다.
접속 광학 시스템을 사용한 광축 각도 가변 기구는, 그들의 광축에 대해 수직인 방향으로, 상기 광학 시스템을 구성하는 렌즈(211(P)) 및 (211(Y))를 변경시킴으로써 투과광축의 각도를 변경시킨다. 그러한 변위의 예는, 접속 광학 시스템의 단면도인 도5에 도시되어 있다.
도5는 거리만큼 아래쪽으로 평 오목 렌즈(211(P))을 변위시키는 예시 경우를 보여준다. 그러한 변위는 예를 들면, 광축에 평행한 부유상태에 의해 평 오목 렌즈(211(P))를 지지하고, 거리 d 만큼 직선 운동으로 평 오목 렌즈(211(P))를 변위시킴으로써 실현될 수 있다. 이러한 상태는 예를 들면 비디오 카메라의 앞으로부터 본 광학 시스템의 정면도인 도6에 도시되어 있다.
그러나, 평 오목 렌즈(211(P))가 회전축(212(P))에 의해 회전하며 지지되는 상태에서, 평 오목 렌즈(211(P))는 거리 d만큼 원운동을 하면서 아래쪽으로 운동한다. 이 상태는 예를 들면 비디오 카메라의 앞으로부터 본 광학 시스템의 정면도인 도7에 도시되어 있다.
도8 내지 도 10은 평 오목 렌즈(211(P))와 평 볼록 렌즈(211(Y))의 회전을 보여주는 도면들이다. 이 도면들은 예를 들면 비디오 카메라의 정면에서 본 평 오목 렌즈(211(P))와 평 볼록 렌즈(211(Y))의 정면도이다. 도8은 평 오목 렌즈(211(P))의 회전 위치를 보여주고, 도 9는 평 볼록 렌즈(211(Y))의 회전 위치를 나타내고, 도10은 렌즈(211(P))와 (211(Y))의 각 회전위치가 서로 겹쳐진 상태를 보여준다.
도8에 도시된 바와 같이, 평 오목 렌즈(211(P))는 회전축(212(P))를 통과하는 수평선(C(Y)으로부터의 어느 한 방향으로 회전된다. 이 도면은 평 오목 렌즈(211(P))가 포지티브쪽(예를들면 도면에서 위쪽)으로, 또는 네거티브쪽(예를들면 도면의 아래쪽)으로 수평선(C(Y))으로부터의 각도(θ)에 의해 회전된다.
수동 떨림 등에 의한 피칭하는 P- 방향에 의한 비디오 카메라의 각변위는 통상 ±1°이다. 따라서, 단순히 평 오목 렌즈(211(P))의 작은 회전각은 그러한 떨림의 보정을 위해 필요하다. 따라서, 평 오목 렌즈(211(P))의 작은 회전각은 피칭하는 P-방향과 실질적으로 일치하도록 보정된다. 그 결과, 투과광축의 각도는 피칭하는 P-방향과 실질적으로 일치하도록 변위된다.
상기 작동에 의해, 평 오목 렌즈(211(P))의 회전위치와 평 볼록 렌즈(211(Y))의 회전 위치가 도10에 도시된 바와 같이 서로 포개어 있을 때, 투과광축의 각도는 두 개의 수직축에 의해 규정된 모든 방향 중의 어느 방향으로나 변위될 수 있다.
도11은 투과광축이 피칭하는 P-방향으로 포지티브쪽으로 변위되었던 상태의 예를 보여준다. 평 오목 렌즈(211(P))와 평 볼록 렌즈(211(Y))는, 그들의 광축이 서로 정렬된 상태로 위치되어 있다. 촬영될 피사체의 빛이 그의 광축에 평행인 평 오목 렌즈(211(P))상으로 입사되면, 평 오목 렌즈(211(P))의 초점(F)에 허상이 형성되어, 가상의 광원 역할을 하는 그의 초점(F)을 가지고 평 오목 렌즈(211(P))로 부터 갈라지는 빛이 나온다. 그 결과, 갈라지는 빛은 평 오목 렌즈(211(P))와 초점 거리가 동일한 평 볼록 렌즈(211(Y)) 상에 입사됨으로써, 초점(F)의 광원 역할을 하는 상기 가상의 광원을 가지고 평 볼록 렌즈(211(Y))로부터의 평행한 빛이 나온다.
이 상태에서, 평 오목 렌즈(211(P))가 도11에 도시된 피칭하는 P-방향으로 네거티브쪽으로 거리 (y)만큼 변위되면, 투과광축의 각도는 피칭하는 P-방향으로 포지티브쪽으로 α만큼 변위된다. 그 결과, 평 볼록 렌즈(211(Y))로 부터 도 11에 도시된 바와 같이, 입사광의 광축으로부터 각도 α만큼 변위된 평행광선이 나온다.
이 경우에, 각도는 아래에 주어진 수학식 1로 표현된다.
[수학식 1]
α = tan-1(y/f)
상기 수학식에서, f는 렌즈(211(P)) 및 (211(Y))의 초점 거리를 의미한다.
여기서, 상세한 설명은 생략하기로 하지만, 평 볼록 렌즈(211(Y))가 피칭하는 P-방향으로 포지티브쪽으로 위치되면, 투과광축의 각도는 피칭하는 P-방향으로 네거티브쪽으로 변위될 수 있다. 마찬가지로, 평 볼록 렌즈(211(Y))는 요잉 Y-방향으로 포지티브 또는 네거티브쪽으로 변위될 때, 전달 광학 각도의 각도는 요잉 Y-방향으로 네거티브 또는 포지티브 쪽으로 변위될 수 있다.
따라서, 평 오목 렌즈(211(P))와 평 볼록 렌즈(211(Y))의 회전과 함께, 두개의 수직 축에 의해 규정된 모든 방향 중의 어느 방향으로나 투과광축의 각도를 변위시키므로, 수동 떨림에 의한 촬영 영상의 떨림을 억제할 수 있다. 광축 각도 가변기구의 작동에 관하여 상술하였다.
다음은, 영상 안정화 장치(200)의 전체 작동에 대해서 아래에 설명하려고 한다. 비디오 카메라의 떨림이 없으면, 렌즈(211(P)) 및 (211(Y))는 각 광축이 영상 영역의 중심과 함께 정렬되도록 위치되어 있다.
이러한 상태에서 비디오 카메라의 어떤 떨림이 발생하면, 그러한 떨림은 떨림 검출기(214(P) 및 214(Y))에 의해 검출된다. 이 경우에, 피칭하는 P-방향으로의 떨림 성분은 떨림 검출기(214(P))에 의해 검출되고, 요잉 Y-방향으로의 떨림 성분은 떨림 검출기(214(Y))에 의해 검출됨으로써, 모든 방향으로의 비디오 카메라의 떨림은 두 개의 서로 수직축의 방향으로의 성분으로서 검출된다. 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림이 발생하면, 이러한 떨림은 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))에 의해 검출된다. 피사체를 촬영할 때, 도 12에 도시된 바와 같이, 촬영자는 사진 영상을 감시하면서 아이컵(133)에 대한 그의 이마 또는 턱을 계속 누르고 있다. 그러면, 촬영자의 얼굴이 비디오 카메라에 대한 방향이 변하지 않고 유지된다. 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))로 부터 얻어진 검출 결과는 일정하게 유지된다. 그러나, 비디오 카메라에 대해 촬영자의 얼굴의 어떠한 떨림이 발생하면, 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))로 부터의 검출 결과가 변한다. 그 결과, 비디오 카메라에 대해 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출할 수 있다.
이 경우에, 피칭하는 P-방향의 떨림 성분은 압력 감지 소자(230(P), 240(P))에 의해 검출되고, 요잉 -Y방향으로의 떨림 성분은 압력 감지 소자(230(Y), 240(Y))에 의해 검출됨으로써, 모든 방향으로의 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림은 두 개의 서로 수직인 축의 방향으로의 성분으로서 검출될 수 있다. 그렇게 얻어진 검출 결과는 프로세서(250)에 공급된다.
그 결과, 떨림 검출기(220(P) 및 220(Y))로부터의 검출 결과와, 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))로부터의 출력 결과에 기초해서, 프로세서(250)는 비디오 카메라의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지 여부에 대한 판별을 한다.
상기 판별의 결과가 의도하지 않은 떨림을 의미한다면, 프로세서(250)는 떨림 검출기(220(P) 및 220(Y))로부터의 검출결과에 기초해서 새로운 보정 목표 결과를 계산하고, 계산된 값을 구동 회로(230(P) 및230(Y))에 공급한다. 그렇게 수신된 계산된 결과에 응답하여, 구동 회로(230(P) 및 230(Y))는 렌즈(211(P) 및 211(Y))의 현재 회전각도와 계산값 사이의 차이에 의해 각각 구동 모터(213(P)) 및 213(Y))를 회전시킴으로써, 렌즈(211(P) 및 211(Y))의 회전축은 보정 목표값으로 설정된다. 그 결과, 각 투과광축의 각도는 보정되어, 의도되지 않은 떨림으로 인한 촬영 영상의 떨림을 억제한다.
그와는 반대로, 상기 판별의 결과는 의도한 떨림을 의미할 때, 프로세서(250)는 구동 회로(230(P) 및 230(Y))에 대한 진행하는 보정 목표값을 공급함으로써, 렌즈(211(P) 및 211(Y))의 회전각도는 현재의 것으로 유지된다. 그 결과, 각 투과광축의 각도는 현재 각도로 유지된다. 영상 안정화(200)의 전체 작동에 대해 위에 설명하였다.
다음은, 도13을 참조해서, 프로세서(250)의 작동에 대해서 더욱 상세하게 설명하려고 한다. 도13은 프로세서(250)에서 수행된 처리 경로의 흐름도이다. (프로세서(250), 구동 회로(260(P), 260(Y)) 및 구동 모터(213(P) 및 213(Y))로 구성 된) 구동 제어 시스템의 작동은 주 스위치(도시되지 않음)를 켜서 시작되고, 그것을 꺼서 종료된다. 도13에 도시된 처리 경로는 영상 안정화 장치(200)의 전원 스위치를 켜서 시작된다.
이 처리 경로에서, 프로세서(250)는 떨림 검출기(220(P) 및 220(Y))의 검출 결과를 먼저 선택함으로써, 비디오 카메라의 피칭하는 P-방향으로의 떨림 성분(αP)및 요잉 Y-방향으로의 떨림 성분(αY)를 선택한다.
다음에, 프로세서(250)는 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))의 검출 결과를 선택함으로써, 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 피칭하는 P-방향으로의 떨림 성분(αP')와 그의 요잉 Y-방향으로의 떨림 성분(αY')을 선택한다.
그 다음에, 떨림 검출기(220(P) 및 220(Y))로부터의 검출 결과와, 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))로부터의 검출 결과에 기초해서, 프로세서(250)는 비디오 카메라의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지 아닌지에 대한 판별을 한다(단계 S103). 이 판별의 처리는 다음에 상세하게 설명하려고 한다.
의도하지 않는 떨림의 경우에, 프로세서(250)는, 떨림 성분(αP) 및 (αY)에 기초해서, 피칭하는 P-방향으로의 보정 목표값(θ)및 요잉 Y-방향으로의 보정 목표값(θY)를 게산한다(단계 S104). 한편, 상기 판별의 결과는 의도한 떨림을 의미한다면, 프로세서(250)는 그의 계산을 수행하지 않고 새로운 목표값으로서 앞의 보정 목표값(θP 및 θY)를 유지하고(단계 S105), 다음에 구동 회로(230(P) 및 230(Y))에 보정 목표값(θP 및 θY)를 각각 공급한다(단계 S106).
단계 S106의 처리가 종료되면, 보정의 한 사이클이 완성된다. 그런 다음에, 프로세서(250)는 단계 S101로부터 앞의 처리를 다시 수행한다. 그 결과, 상기 작동은 보정의 각 사이클의 완성 후 반복된다. 이러한 작동은 영상 안정화 장치(200)의 전원 스위치를 그의 오프-상태로 조정함으로써 종료된다. 프로세서(250)에서 수행된 전체 경로에 대해서 상술하였다.
프로세서(250)에서 수행된 판별의 처리에 대한 상세한 살명을 하려고 한다. 비디오 카메라의 떨림과 촬영자의 떨림이 동일한지 아닌지를 검출함으로써, 비디오 카메라의 의도한 떨림과 의도하지 않은 떨림 사이의 판별이 된다. 이 경우에, 두 가지 떨림이 실질적으로 동일하면, 그 판별의 결과는 의도한 떨림을 의미한다. 한편, 두가지 떨림이 동일하지 않으면, 그 결과는 의도하지 않은 떨림을 의미한다.
두가지 떨림이 동일한지 아닌지는, 두가지 떨림이 동위상 관계에 있는지 여부와 그의 특징이 실질적으로 동일한지 여부에 따라 결정된다. 이 경우에 두가지 떨림이 동위상 관계에 있고 그의 특징이 실질적으로 동일하면, 두가지 떨림은 실질적으로 동일하게 결정된다. 한편, 두가지 떨림이 동위상 관계에 있지 않거나 그의 특징이 동일하지 않으면, 두가지 떨림은 상이한 것으로 결정된다.
떨림의 특징은, 그의 방향과, 각도(크기) 및 주파수(속도)를 포함한다. 상기 결정은 세가지 특징 모두, 또는 그들중 단지 몇가지만을 채용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들면, 방향과 각도는 선택적으로 채용될 수 있다.
또한, 주파수가 특정치보다 작을 때(예컨대 1㎐), 떨림은 압력 감지 소자(230(P), 240(P), 230(Y), 240(Y))의 검출 결과에 무관하게 의도한 것이 되도록 결정되도록 설계될 수 있다.
비디오 카메라의 어떤 떨림이 발생하면, 두가지 떨림이 실질적으로 동위상 관계인지 여부, 또는 그의 특징이 실질적으로 동일한지 여부에 대한 판별은 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴이 발생하는지 아닌지에 따라 수행된다. 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림이 발생하지 않는 경우에, 판별의 결과는 두가지 떨림이 실질적으로 동위상 관계에 있고 그의 특징은 실질적으로 동일함으로 의미한다. 한편, 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림이 발생하면, 그 결과는 두가지 떨림이 동위상 관계에 있는지 아닌지 또는 그의 특징은 동일한지 아닌지를 의미한다.
비디오 카메라의 떨림이 발생할 때 및 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림이 발생하면, 두가지 떨림은 실질적으로 동위상 관계에 있고, 그의 특징은 실질적으로 동일하다는 판별은 다음의 두가지 이유에 기초한다.
첫 번째 이유는, 피사체를 촬영할 때 촬영자와 비디오 카메라가 모두 피사체를 보기 때문이다. 더욱 상세히 설명하면, 그 피사체를 촬영할 때, 촬영자는 그의 우측 눈으로 뷰파인더(130)를 관찰하고 그의 왼쪽 눈은 그 피사체로 돌리면서, 비디오 카메라를 피사체로 향한다. 따라서, 촬영자는, 피사체를 보면서, 비디오 카메라를 피사체로 향하고, 그 피사체를 보면서 뷰파인더를 관찰하면, 자연적으로 비디오 카메라와 촬영자의 얼굴은 촬영하는 동안 서로의 방향 일치를 유지한다. 그 결과, 비디오 카메라의 떨림은 촬영자가 의도한 것이면, 비디오 카메라의 떨림은, 비디오 카메라에 대해 촬영자의 얼굴의 떨림이 발생하지 않고 발생된다.
두 번째 이유는, 도 12에도시된 바와 같이, 촬영자가 그의 어깨위에 비디오 카메라를 사용하여 패닝 또는 틸팅이 수행되기 때문이다. 더욱 상세하게 설명하면, 패닝(panning)은 비디오 카메라를 촬영자의 어깨 위에 고정시키고, 그의 어깨(및 머리)가 함께 고정된 상태에서 그의 허리를 감아서 수평으로 비디오 카메라를 회전시킬 때 수행된 조작이다. 반면, 틸팅은 비디오 카메라와 그의 머리를 함께 고정시킨 상태에서 촬영자의 어깨 둘레에 수직으로 어깨에 의해 비디오 카메라를 회전시킬 때 수행되는 조작이다. 따라서, 촬영자가 피사체를 보면서 비디오 카메라가 그 피사체를 향하도록 하면, 비디오 카메라의 떨림이 패닝 또는 틸팅으로부터 벗어난 것이면, 비디오 카메라의 떨림은 비디오 카메라에 대해 촬영자의 얼굴의 떨림이 발생하지 않게 된다.
상기 상세하게 설명된 실시예에 따라, 비디오 카메라의 떨림과 거기에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림이 검출되고, 그렇게 얻어진 두가지 검출 결과에 기초해서, 비디오 카메라가 그 촬영자가 의도한 것인지의 여부를 판별함으로써, 비디오 카메라의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지 여부를 정확하게 판별할 수 있다.
따라서, 비디오 카메라의 떨림이 촬영자가 의도한 것이면, 수동 떨림 보정의 불필요한 수행을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로 카메라의 조작에서의 불일치감을 제거할 수 있고, 촬영자의 의도의 표현과 함께 만족스런 사진 영상을 얻을 수 있다. 또한, 떨림 보정의 양은 낮은 값으로 억제될 필요가 없기 때문에, 영상 안정화 장치의 기본 특성을 완전하게 발휘할 수 있으므로, 떨림 보정과 함께 강력하고 적절한 촬영 환경을 보장할 수 있다. 또한, 잘못된 보정 작용의 변위를 앞의 상태로 복원시키기 위한 복원 스윙의 변위가 발생되지 않으므로, 촬영자는 수동 떨림 보정의 완전한 기능을 가지고 안락한 촬영 환경을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 촬영자에게, 잘못된 보정을 피하기 위한 추가의 조작을 수행하도록 요구할 필요가 없으므로, 촬영자가 그의 업무나 활동에 집중할 수 있다. 따라서, 이 실시예에 따라, 개선된 영상 안정화 장치는 방송 업무용 비디오 카메라에 사용하기 위해 제공될 수 있다.
또한, 이 실시예에 따라, 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하기 위한 작동은, 촬영자의 절대 떨림을 검출하는 대신에 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 상대 떨림을 검출하도록 수행됨으로써, 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하는 수단은 비디오카메라 내에 통합될 수 있다. 결과적으로, 얼굴 떨림 검출 수단의 취급을 용이하게 할 수 있다.
촬영자의 떨림을 검출하는 구성은 촬영자의 얼굴의 절대 떨림을 검출하도록 개작될 수 있다. 그러나, 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하기 위한 떨림 검출 수단은 예를 들면 그의 머리 위에 장착될 필요가 있다. 다시말하면, 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하기 위한 떨림 검출 수단은 비디오 카메라로부터 분리시켜 형성해야 한다.
따라서, 촬영자가 일을 하기 위해 외출할때마다, 그는 비디오 카메라 외에 그와 함께 떨림 검출 수단을 운반함으로써, 영상 안정화 장치를 운반 및 취급하는 것은 곤란하다. 또한, 촬영자는 사진을 촬영할 때마다 그의 머리 위에 떨림 검출 수단을 장착해야 하기 때문에, 그러한 영상 안정화 장치의 사용은 복잡하고, 적절하게 운반해야 하는 작업을 적절하게 다루는 것을 불가능하게 한다. 상기 이유 외에도, 비디오 카메라에 떨림 검출 수단을 연결하기 위해 필요한 케이블이 있기 때문에, 작업하는 동안 케이블을 손상할 위험이 발생하고 사고를 일으킬 위험이 발생한다. 그러한 불편함 때문에, 촬영자의 활동은 극히 제한적인 것을 피할 수 없다. 상술한 이유 때문에, 상기 구성의 영상 안정화 장치는 방송일에 사용하기 위한 전문적인 비디오 카메라에 적용할 수 없다.
그에 비해서, 이 실시예는 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하기 위한 떨림 검출 수단을 비디오 카메라와 통합할 수 있게 함으로써 상기 문제점을 완전히 제거하도록 구성되어 있다. 이 실시예에 따라, 방송업무용 비디오 카메라에 효과적으로 사용하기 위한 개선된 영상 안정화 장치를 제공할 수 있다.
다음은 본 발명의 제 2 실시예에 대해 상세하게 설명하려고 한다.
상기 설명된 제1 실시예에서, 압력 감지 소자는 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하기 위한 뷰파인더의 아이컵에 내장되어 있고, 그러한 압력 감지 소자를 사용함으로써 떨림이 검출된다. 그와는 달리, 제2 실시예는 발광 소자와 수광 위치 검출기가 뷰파인더 내에 위치되도록 구성되어 있고 그러한 성분에 의해서 떨림이 검출된다.
도 14와 도 15는 제 2 실시예의 주요 부품들의 구성을 보여준다. 도14와 도15에서, 도1의 상기 언급된 소자들에 기능적으로 상응하는 부품은 같은 참조번호로 표시되어 있으므로, 그의 상세한 설명은 생략한다. 도 14는 뷰파인더(130)의 측부로부터 본 이 실시예에서의 발광 소자(261)와 수광 위치 검출기(262)의 개략도이고, 도 15는 뷰파인더(130)의 아이컵으로부터 본 동일한 부품의 개략도이다.
도시된 바와 같이, 수광 위치 검출기(262)는 광학 배럴(132)의 축 중심부에 구비된 판(263)에 분리가능하게 부착되어 있다. 이 경우에, 수광 위치 검출기(262)는 광학 배럴(132)로부터 직립으로 서있도록 부착되어 있다.
수광 위치 검출기(262)는 받은 빛을 받기 위해 수광부(1b)를 갖는다. 이 수광부(1b)의 수광면(2b)은 평평하게 형성되어 있다. 수광면(2b)은 광학 배럴(132)의 중심축에 수직인 평면에 실질적으로 평행하게 조정되고, 촬영자의 얼굴 쪽으로 회전된다.
다수의 수광 소자(3b)는 수광부(1b)의 수광면(2b)위에 매트릭스의 형태로 배열되어 있다. 이 매트릭스의 행의 방향은 실질적으로 요잉 Y-방향으로 조정되지만, 그의 열의 방향은 실질적으로 피칭하는 P-방향으로 조정된다. 수광 위치 검출기(262)의 수광부(1b)는 예를 들면 전하 결합된 장치로 구성되어 있다. 수광 소자(261)는 예를 들면 수광부(1b)의 중심에 위치되어 있다.
도16은 제2 실시예의 회로구성을 보여준다. 이 도면에서, 도 1의 상기 프로세서(250)에 상응하는 프로세서를 의미한다. 280으로 나타낸 것은 수광 소자(261)를 구동하기 위한 구동 회로이고, 290은 반사광의 초기 위치를 제한하기 위한 레지스터 버튼을 나타낸다. 프로세서(270)는 떨림 보정을 수행하는 기능 외에도, 구동 회로(280)를 시동하는 기능과 촬영을 시작하기 전에 반사광의 초기 위치를 등록하는 기능을 갖는다.
상기 구조에서, 다음 동작이 수행된다. 비디오 카메라의 주 스위치를 켜면, 프로세서(270)는 구동 회로(280)를 시동함으로써 발광 소자(261)를 구동한다. 그 결과, 발광 소자(261)로부터 빛이 방출된다. 따라서, 촬영자가 아이컵(133)에 대해 그의 얼굴의 이마나 턱을 누르면, 촬영자가 이마는 발광 소자(261)로부터 나온 빛과 함께 비춰진다. 그의 이마를 비추는 빛은 그로부터 방출된 다음, 수광 위치검출기(262)의 수광부(1b)에 수광된다.
이 상태에서 촬영자가 레지스터 버튼(290)을 조작하면, 프로세서(270)는 그의 초기 위치로서 반사광의 수광 위치를 등록한다. 반사광의 수광 위치는, 수광부(1b)의 수광면(2b)위에 배열된 다수의 수광 소자(3b)로 부터, 반사광을 현재 수광하고 있는 합당한 수광 소자(3b)의 위치로 표시된다. 도17에 도시된 바와 같이, 합당한 수광 소자(13b)의 위치는 그의 근원이 수광부(1b)의 (수광 소자(261)가 구비된) 중심(0a)인 수직 좌표(Ya, Pa)로 표현된다. 여기서, Ya는 요잉 Y-방향으로의 좌표를 의미하고, Pa는 피칭하는 P-방향으로의 좌표를 의미한다.
등록을 종료하면, 프로세서(270)는 떨림 검출기(220(P), 220(Y))의 검출 결과와 수광 위치검출기(262)의 검출 결과에 기초해서 떨림 보정을 수행한다. 그러한 보정의 처리는 상기 제1 실시예에서 수행된 것과 동일하다. 이 경우에, 프로세서(270)는 반사광 수광 위치의 변화에 따라 비디오 카메라에 대한 촬영자의 얼굴의 떨림을 판단한다. 이 위치는, 수광부(1b)의 수광면(2b) 상에 배열된 다수의 수광 소자(3b)로부터, 현재 반사광을 수광하는, 적절한 수광 소자(3b)의 위치에 의해 표시된다. 적절한 수광 소자(3b)의 위치는 도18에 도시된 바와 같이, 근원이 그의 초기 위치(Ya, Pa)인 수직 좌표(Yb, Pb)로 표현된다. 여기서 Yb는 요잉 Y-방향으로의 좌표를 의미하고, Pb는 피칭하는 P-방향으로의 좌표를 의미한다.
상기 제2 실시예에서, 상기 제2 실시예에서와 유사한 효과를 얻을 수 있다. 발광 소자(261)의 전원 스위치는 상기 설명에서 언급되지 않았지만, 이 전원 스위치가 아이컵(133) 내에 내장되면, 발광 소자(261)는, 촬영자가 아이컵(133)에 대해 그의 얼굴의 이마를 누를 때 그의 빛을 방출함으로써, 발광 소자(261)의 전력 소모가 감소될 수 있다.또한, 레지스터 버튼(290)의 위치에 대해 상기에서 설명하지 않았지만, 이 버튼을 아이컵(133)내에 내장시키면, 촬영자가 아이컵(133)에 대해 그의 얼굴의 이마를 누르면 등록 조작이 수행된다.
다음은, 본 발명의 제3 실시예에 대해서 상세하게 설명하려고 한다. 상기제1 실시예는 투과광축의 각도를 보정하기 위해 집속 광학 시스템을 갖는 광축 각도 가변 기구를 사용한 예를 나타낸다. 그와 반대로, 제3 실시예는 수직 각 가변 프리즘을 사용한 상이한 광축 각도 가변 기구를 사용한 또다른 예를 나타낸다.
도 19는 제3 실시예의 영상 안정화 장치의 구조를 보여주는 블록도이다. 이 도면에서, 도 1에 도시된 것과 기능적으로 상응하는 부품은 동일한 참조번호로 나타내었고, 그의 상세한 설명은 생략한다.
도 19에서, 평면(R1)과 오목곡면(R2)을 갖는 평 오목렌즈(215(P)), 오목곡면(R3)과 평면(R4)을 갖는 평 볼록 렌즈(215(Y))로 구성되어 있다. 이 경우에 두가지 렌즈(215(P) 및 215(Y))는 상호 인접 배치된 각 곡면(R2 및 R3)과 함께 서로에 대해 대향하게 배치되어 있다.
이 상태에서, 렌즈(215(P) 및 215(Y))는 곡면(R2 및 R3)이 서로 수직이 되도록 회전한다. 이 경우에, 평 오목 렌즈(215(P))는 피칭하는 P-방향으로 회전하는 반면, 평 볼록 렌즈(215(Y))는 요잉 Y-방향으로 회전한다. 결과적으로, 두가지 렌즈(215(P) 및 215(Y))의 각 평면(R1 및 R4)은 경사지게 되어, 수직 각도 가변 프리즘의 수직 각도는 변화된다. 그 결과, 투과광축의 각도는2차원 굴절로 변경되어, 비디오 카메라의 떨림으로 인한 촬영 광축의 상대 각변위를 보정한다.
예를들면 극성 축 회전 기구는 렌즈(215(P) 및 215(Y))를 회전할 수 있게 지지하도록 하기위한 기구으로서 사용된다. 그러한 극성 축 회전 기구는 도 20을 참조해서 설명하려고 한다. 이제 곡률 반경이 평 볼록 렌즈(215(Y))의 볼록 곡률 표면의 것과 동일한 가상의 구(Q)를 가정해보자. 이 경우에, 극성 축 회전 기구를 회전시키는 역할을 하고, 그러한 가상 구의 중심(Qc)을 평 볼록 렌즈(215(Y)) 밖의 축 지지점(212(Y))에 연결하는 직선(X)인 축 둘레 평 볼록 렌즈(215(Y))를 안내한다. 렌즈(215(P) 및 215(Y))는 각각 구동 모터(216(P) 및 216(Y))에 의해 구동되고 회전된다. 구동 모터(216(P) 및 216(Y))의 각각은 빠른 응답 속도를 갖는 코어 레스 타입 모터, 또는 선형 모터 등이 사용된 보이스 코일 모터로 이루어져 있다.
상기 예외에도, 렌즈(211(P) 및 211(Y))를 회전가능하게 지지하는 기구는, 볼록측 위의 평볼록 렌즈(215(Y))의 회전은 요잉 Y-방향으로 안내하고, 피칭하는 P-방향으로의 볼록측의 안내로 평 오목 렌즈(215(P))를 회전하는 또다른 구조를 가질 수 있다.
도 21을 참조하면, 수직 각도 가변 프리즘의 투과광축의 각도를 변경시키는 원리에 대해서 설명하려고 한다. 도 20은 도 19로부터 추출된 수직각도 가변 프리즘의 단면도이다.
평 오목 렌즈(215(P))의 오목 곡률면(R2)이 평 볼록 렌즈(215(Y))의 볼록 곡률면(R3)에 인접하여 있는 상태에서, 평 오목 렌즈(215(P))는 오목 곡률면(R2)의 곡률중심(X) 주변으로 피칭하는 P-방향으로 각도 θ만큼 회전한다면, 평 오목 렌즈(215(P))의 평면(R1)은 평 볼록 렌즈(215(Y))의 평면(R4)으로 각도θ만큼 경사지게 됨으로써, 수직 각도 가변 프리즘의 수직각도는 θ로 변한다. 그 결과, 입사광의 촬영 광축(L1)은 각변위(α)로 전달된다. 도21은 피칭하는 P-방향으로 양의쪽으로 각도 θ만큼 회전되는 예를 보여준다. 이 경우에, 촬영 광축(L1)은 피칭하는 P-방향으로 음의 쪽으로 각도α만큼 회전한다.
이 예에서, 촬영축(L1)의 떨림 각도(α) (프리즘의 떨림 각도)는 다음과 같이 설명된다. n은 수직각도 가변 프리즘의 굴절지수를 의미하고, i는 평 오목 렌즈(215(P))의 평면(R1)에 대한 빛의 입사각도(수직 출광 굴절 각도)를 의미하고, r은 굴절각도를 의미한다고 가정한다.
이 경우에, 굴절지수(n), 입사각도(i) 및 굴절각도(r) 사이에는 수학식 2의 다음 관계가 존재한다.
[수학식 2]
sin i = n sin r
입사각도(i)와 굴절 각도(r)는 둘다 작기 때문에, 수학식 2는 하기 수학식 3으로 표현된다.
[수학식 3]
i = nr
평 볼록 렌즈(215(Y))의 평면(R4) 상의 빛의 입사각도가 거기에 수직이면, 출광의 굴절각도는 0이다. 따라서, 평 오목 렌즈(215(P))의 평면(R1) 상의 빛의 굴절 각도(r)는 수직각도 가변 프리즘의 수직 각도(θ)와 동일하게 된다. 수학식 3은 하기 수학식 4로 표현된다.
[수학식 4]
i = nθ
떨림 각도(α), 입사각도(i), 및 굴절각도(r) 사이에는 수학식 5의 관계가 존재한다는 것을 도 21로부터 알 수 있다.
[수학식 5]
α = i - r
수학식 5를 수학식 3과 수학식 4에 의해 다시 쓰면, 떨림 각도 α는 수직 각도 αθ에 대한 수학식 6으로 표현될 수 있다.
[수학식 6]
α = nθ - θ = (n - 1)θ
상기 식에서 n = 1.5이면, θα = 0.5θ이다. 따라서, 평 오목렌즈(215(Y))가 각도 θ만큼 회전할 때, 출광축의 각도는 θ/2로 변위된다.
수동 떨림으로 인한 비디오 카메라의 실제 각변위는 사실상 ±1°이내이다. 따라서, 수직 각도 가변 프리즘의 수직 각도(θ)의 변화 범위가 θ±2°로 설정되면, 최대 ±1°의 출광축의 각도를 변화시킬 수 있으므로, 비디오 카메라의 실제 떨림으로 완전히 복사된다.
상기 언급된 제3 실시예에서도 전술한 실시예들과 유사한 효과를 얻을 수 있다.
몇가지 실시예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 그러한 실시예에만 한정되지 않는다.
예를들면, 상기 실시예들은, 본 발명이 그의 투과광축의 각도를 변경시킴으로써 비디오 카메라의 떨림을 보정하는 광학 영상 안정화 장치에 적용된 경우를 나타낸다. 그러나, 본 발명은 그의 비디오 신호를 처리함으로써 비디오 카메라의 떨림을 보정하는 전기 영상 안정화 장치에만 적용된다.
상기 설명에서, 실시예들은 각각 비디오 카메라용 영상 안정화 장치에 본 발명을 적용한 경우의 예에 관련된다. 그러나, 본 발명은 비디오 카메라 이외의 다른 촬영 시스템을 위한 영상 안정화 장치에도 적용될 수 있음이 주의된다. 예를 들면, 본 발명은 전자 스틸 카메라를 위한 영상 안정화 장치에 적용될 수도 있다.
본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 기타 다양한 변경 및 보정이 이루어질 수 있음은 물론이다.
내용없음

Claims (8)

  1. 피사체를 촬영하기 위해 카메라 시스템 내에 장착되어 상기 카메라 시스템의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제1 떨림 검출 수단과;
    상기 카메라 시스템 내에 장착되어 상기 카메라 시스템에 대해 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제 2 떨림 검출 수단;
    상기 제 1 및 제 2 떨림 검출 수단의 검출출력에 근거하여 상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지를 판별을 하기 위한 떨림 판별 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 떨림 판별장치.
  2. 피사체를 촬영하기 위해 카메라 시스템 내에 장착되어 상기 카메라 시스템의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제1 떨림 검출 수단과;
    상기 카메라 시스템 내에 장착되어 상기 카메라 시스템에 대해 촬영자의 얼굴의 떨림을 검출하는 역할을 하는 제 2 떨림 검출 수단;
    상기 제 1 및 제 2 떨림 검출 수단의 검출출력에 근거하여 상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것인지에 대해 판별을 하기 위한 떨림 판별 수단과,
    상기 카메라 시스템의 떨림이 촬영자가 의도한 것이 아님을 의미하는 상기 판별 수단의 출력에 응답하여 카메라 시스템의 떨림을 보정하기 위한 영상 안정화 수단과, 상기 떨림 보정 수단은 판별수단의 출력이 상기 카메라 시스템의 떨림을 의도한 것임을 나타낸 때 미리 보정된 상태를 유지하는 상기 떨림 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 2 떨림 검출 수단은 피사체의 촬영 영상을 감시하기 위한 촬영자에 의해 사용된 감시수단 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 감시 수단은 뷰파인더이고, 상기 제 2 떨림 검출수단은 상기 뷰파인더의 아이컵 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 떨림 검출수단은 상기 아이컵의 축 둘레에 소정의 간격으로 다른 것으로부터 이격되어 설치된 다수의 압력 감지 소자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 4개의 압력 감지 소자는 90°의 각도 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 감시 수단은 뷰파인더이고, 상기 제 2 떨림 검출 수단은 상기 뷰파인더 내에 포함되어 촬영자의 얼굴에 광을 조사하는 조사수단과, 상기 뷰파인더 내에 포함되어, 상기 촬영자의 얼굴로부터 반사광을 수광하여 수광 위치를 검출할 수 있는 수광위치 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 떨림 검출 수단에 의해 상기 카메라 시스템의 떨림을 검출된 경우에, 상기 제 2 떨림 검출 수단에 의해 상기 카메라 시스템에 대한 상기 촬영자 얼굴의 떨림이 검출되지 않으면, 상기 카메라 시스템의 떨림이 상기 촬영자의 의도된 떨림이라고 판별하고, 촬영자 얼굴의 떨림이 검출되면 상기 촬영자의 의도하지 않은 떨림으로 판별하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 안정화 장치.
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