JP3603387B2 - 手振れ補正装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は例えばハンディタイプのビデオカメラ装置に用いて好適な手振れ補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日において、いわゆるCCDイメージセンサが設けられたハンディタイプのビデオカメラ装置が普及している。
【0003】
上記ハンディタイプのビデオカメラ装置は、小型且つ軽量であるがゆえに撮像時に手振れを生じやすいという問題がある。上記撮像時に手振れを生じると、例えばズームアップして撮像した画像を再生した際に、該再生画像に細かい“ゆれ”が生じてしまい、再生画像が大変見にくくなってしまう。
【0004】
上記手振れによる“ゆれ”を補正して、再生画像を見やすくする方法として、ビデオカメラ装置に設けられる手振れ補正装置により手振れを補正する技術が知られている。この手振れ補正装置において、手振れを補正する補正手段には、画像処理によって補正する方法、又は光学的な処理によって補正する方法を採用したものが知られている。
【0005】
上記画像処理により手振れを補正する補正手段として、メモリ制御方式とCCD駆動制御方式とが知られている。
【0006】
上記メモリ制御方式は、手振れを検出すると、被写体の撮像により得られた映像信号の一部を画像枠として取り出し、前フィールドの画像枠と現フィールドの画像枠とを互いに合わせるように動かし、上記両画像枠を互いに一致させるものであり、この画像枠部分の画像を拡大することで補正範囲を確保している。この画像を拡大した場合は、CCDイメージセンサの解像度以上に映像信号を拡大させるため再生画像の画質を低下させることとなる。この画質の低下は、補正範囲を広くするほど大きくなる。このため、この方式では画質が低下し、かつ補正範囲を広くできない。しかし、この方式を採用した補正手段は、ICのみで構成されるため、小型且つ低価格なビデオカメラ装置用として適している。
【0007】
上記CCD駆動制御方式では、手振れを検出した際に、被写体の撮像により得られる映像信号をCCDイメージセンサから読み出すタイミングを変えて補正を行っている。この方式では、補正範囲が該CCDイメージセンサの画素数を増加させることで確保されるため、高倍率で撮影された被写体のように“ゆれ”が拡大して見える場合にも手振れ補正を行うためには該画素数を増加させる必要がある。しかし、該拡大された“ゆれ”による手振れ補正を十分に行うように該画素数を増加させるならば、該CCDイメージセンサ及び該CCDイメージセンサの周辺回路等が大型、かつ高価となり実用的ではなくなる。このため、実際にこの方式を採用した補正手段では、該拡大された“ゆれ”の手振れを十分に補正するための該画素数が確保されていないため、該拡大された“ゆれ”の手振れを生じる手振れ中の再生画像の画像に不連続となる部分が生じる。しかし、通常の撮影倍率では問題なく手振れ補正が行われ、またICのみで構成されるため、小型且つ低価格なビデオカメラ装置用として適している。
【0008】
上記光学的処理により手振れを補正する補正手段として、ジンバルメカ方式とアクテブ・プリズム方式とが知られている。
【0009】
上記ジンバルメカ方式は、手振れを検出すると、手振れをキャンセルする方向にレンズユニット全体を動かして手振れを補正するものである。この方式では、解像度の劣化がなく、補正範囲も比較的広く取れるが、レンズユニット全体を動かすため、メカニズムが大きくなり、消費電力も大きくなる。このため、この方式を採用した補正手段は、多少大型となっても高解像度を得たい場合に適している。
【0010】
上記アクテブ・プリズム方式は、手振れを検出すると、手振れをキャンセルする方向にレンズユニットの一部のみを動かして手振れを補正するものである。このため、この方式では、消費電力が小さく、小型化が容易であり、解像度の劣化がなく、補正範囲も比較的広く取れる。このアクテブ・プリズム方式により手振れを防止することで、再生画像に“ゆれ”を生じさせず、高画質で小型且つ軽量なハンディタイプのビデオカメラ装置を実現可能である。
【0011】
このアクテブ・プリズム方式で用いられるアクテブ・プリズムは、二枚のガラス板を特殊フィルムでできた伸縮自在の蛇腹でつなぎ、そのなかに上記二枚のガラス板とほぼ同一の光学屈折率の液体を注入して形成される。このアクテブ・プリズムは、被写体からビデオカメラ本体へ被写体像を導くためにビデオカメラ本体の前面に設けられた対物レンズから、CCDイメージセンサに被写体像を導くレンズユニットの上記対物レンズとCCDイメージセンサとの間の位置に設けられて、上記二枚のガラス板の各ガラス板において、ビデオカメラ本体の縦方向又は横方向のいずれかの各異なる方向に対する傾き角(以下、頂角と称する。)を可変させて、手振れを補正するものである。上記注入された液体は、低気圧のもとでは、気泡を生じ手振れ補正を十分に行えない場合もあるが、通常の気圧のもとでは、問題無く使用可能である。
【0012】
これら手振れを補正する補正手段は、いずれも手振れを検出した際に、手振れの補正を行うものである。この手振れを検出する揺れ量検出手段として、角速度検出方式とが知られている。
【0013】
上記角速度検出方式は、圧電振動ジャイロ等による角速度センサを用いて、角速度を検出するものであり、機械部品のためICに比べ、大きなスペースを必要とするが、照度条件等で誤動作することもなく、リアルタイムで検出される。このため、この方式を採用した揺れ量検出手段は、手振れ補正を精度良く行うビデオカメラ装置用として適している。
【0014】
上記ハンディタイプのビデオカメラ装置に用いられる手振れ補正装置は、角速度検出方式によりビデオカメラ本体の揺れに起因した画像の手振れを検出する振れ量検出手段と、該揺れ量検出手段の出力信号に基づき補正信号を生成する補正信号生成手段と、メモリ制御方式、CCD駆動制御方式等の画像処理による方法、又はジンバルメカ方式、アクテブ・プリズム方式等の光学的処理方法により該補正信号生成手段で生成された補正信号に基づき手振れを補正する補正手段とを備える。
【0015】
ところで、ビデオカメラ装置の角度が変化するのは、手振れによる場合の他、パンニング(カメラを左右に振って撮る手法)/チルティング(カメラを上から下、又は下から上に動かして撮る手法)等のカメラ・ワークによる場合がある。上記カメラ・ワークには、一般にゆっくりしたものと素早いものがあり、かつ、該カメラ・ワークの初めと終わりとでは速度変化が大きくなる等から、該カメラ・ワークに起因して0.5Hz以下及び15Hz以上の周波数成分が生成される。
【0016】
また、このカメラ・ワークの周波数帯域には個人差による幅が存在する。
【0017】
また、上記手振れの周波数成分は、撮影者が静止体の上でカメラ・ワークを行わずに撮影をする場合には、5〜8Hzである。また、撮影者が動体の上で撮影した場合、例えば車中で撮影した場合には、手振れの主な周波数成分は高周波側の20〜25Hzにずれる。また、この手振れの周波数帯域には個人差による幅が存在する。
【0018】
以上の構成による上記手振れ補正装置では、撮影者が動体の上でカメラ・ワークを行なった場合等に手振れを生じた場合を考慮して、一般に2〜30Hzの周波数範囲においてカメラ・ワークによる揺れを補正することなく、かつ手振れによる画像の揺れを打ち消すようなサーボ制御を行って手振れを補正する。このため、ビデオカメラ装置の再生画像は、手振れによる“ゆれ”を生じさせず、見やすい画像となる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ビデオカメラ装置の電源の立ち上げの際には、上記揺れ量検出手段及び補正信号生成手段の動作が定常状態に収束するまである程度の時間を要する。
【0020】
このため、この定常状態に収束するまでの間に上記補正手段において、実際には“ゆれ”を生じていない画像に対して、上記補正信号生成手段の出力信号に基づいて手振れ補正処理を施して、画像が動いてしまうという問題点を生じている。
【0021】
本発明はこのような問題に鑑み、電源立ち上げ時の手振れ補正装置の立ち上がり特性等に起因する画像のゆれを防止する手振れ補正装置を提供することを目的とする。
【0022】
本発明に係る手振れ補正装置は、ビデオカメラ本体の揺れに起因した画像の揺れ量を検出するための揺れ量検出手段と、この揺れ量検出手段の出力信号に基づいて上記画像の揺れを補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、上記揺れ量検出手段の出力信号の周波数が所定周波数範囲内か否かを検出する周波数検出手段と、上記周波数検出手段で、電源立ち上げ時の立ち上がり特性に起因する所定周波数範囲以外の周波数を検出した際に、上記揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換える固定信号設定手段と、上記補正信号生成手段により生成された補正信号に応じて上記画像の揺れを補正する補正手段とを備える。
【0023】
【作用】
本発明における手振れ補正装置は、周波数検出手段で揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換えて、補正信号生成手段で該固定信号に基づきを補正信号を生成する。補正手段では、該補正信号に基づき所定状態に保持される。
【0024】
【実施例】
以下、本発明に係る手振れ補正装置の好ましい実施例について図1を参照しながら説明する。本発明に係る手振れ補正装置は、例えばハンディタイプのビデオカメラ装置の手振れ補正用として設けられる。図1に示す手振れ補正装置は、揺れ量検出手段として角速度検出方式を採用し、補正手段としてアクテブ・プリズム方式を採用した場合の手振れ補正装置の一例である。
【0025】
この図1に示す手振れ補正装置は、揺れ量検出手段1と、この揺れ量検出手段1の検出出力に基づいて補正信号を生成する補正信号生成手段2と、画像の揺れを補正する補正手段3とを備える。
【0026】
上記揺れ量検出手段1は、圧電振動ジャイロ等により構成される角速度検出方式を採用しており、ビデオカメラ本体の縦方向、横方向に検出面を向けて設けられて、それぞれY方向である横揺れ方向(以下、ヨーイング方向と称する。)に起因した角速度を検出する揺れ量検出手段1yと、P方向である横揺れ方向(以下、ピッチング方向と称する。)に起因した角速度を検出する揺れ量検出手段1pとを有している。
【0027】
揺れ量検出手段1y、1pには、ヨーイング方向、ピッチング方向の角速度センサ6y、6pと、該角速度センサ6y、6pの出力信号の高調波成分をカットするフィルター7y、7pと、該フィルター7y、7pの出力信号を上記補正信号生成手段2の通過帯域周波数より十分高周波であるサンプリング周波数でサンプリングして、A/D変換するA/Dコンバータ8y、8pとを備える。
【0028】
上記ヨーイング方向、ピッチング方向の角速度センサ6y、6pは、ビデオカメラ本体の上記ヨーイング方向、ピッチング方向の角速度を検出可能に、後述する補正手段3のアクテブ・プリズム21の近くに配設される。
【0029】
以上の構成による揺れ量検出手段1は、角速度センサ6y、6pを用いて、ビデオカメラ本体のヨーイング方向、ピッチング方向の振れに起因した角速度を検出し、この検出出力をA/Dコンバータ8y、8pで、サンプリング周波数毎にA/D変換して、補正信号生成手段2に送出する。
【0030】
上記補正信号生成手段2は、揺れ量検出手段1y、1pから供給されたヨーイング方向、ピッチング方向のデジタルの振れ量に基づく角度信号を生成し、該角度信号を送出する非線形積分器11y、11pと、所定の固定信号を送出する固定値出力器12y、12pと、該揺れ量検出手段1y、1pの出力信号の周波数を検出する周波数検出器13y、13pと、該周波数検出器13y、13pの検出結果に基づいて非線形積分器11y、11p又は固定値出力器12y、12pの出力信号を送出するスイッチ14y、14pと、該スイッチ14y、14pの出力信号をD/A変換してアナログ角度信号とするD/Aコンバータ15y、15pと、このD/Aコンバータ15y、15pから供給されたアナログ角度信号が供給されるミックス回路16y、17y、及びミックス回路16p、17pとを有する。
【0031】
上記非線形積分器11y、11pでは、上記揺れ量検出手段1のA/Dコンバータ8y、8pから供給されたデジタルの角速度信号と、この角速度信号のサンプリング時間との積の総和を積分して、ビデオカメラ本体のヨーイング方向、ピッチング方向の振れに起因した角度を演算して、該角度に基づく角度信号をスイッチ14y、14pに送出する。
【0032】
上記固定値出力器12y、12pは、ビデオカメラ本体の揺れの角度がゼロの場合に上記揺れ量検出手段1y、1pから出力される固定信号を送出する。この固定値出力器12y、12pは、上記周波数検出器13y、13pから上記スイッチ14y、14pにLow信号が供給された際に、該スイッチ14y、14pに接続されて、上記固定信号を上記D/Aコンバータ15y、15p送出する。
【0033】
上記周波数検出器13y、13pは、ビデオカメラ装置の電源立ち上げ時に揺れ量検出手段1y、1pの出力信号の周波数を検出して、該出力信号の周波数が2〜30Hzの際にHigh信号を送出し、それ以外の際にLow信号を送出する。このように、該周波数検出器13y、13pは、上記揺れ量検出手段1y、1pの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段として機能する。
【0034】
上記スイッチ14y、14pは、周波数検出器13y、13pからHigh信号が供給された際に非線形積分器11y、11pの出力信号である角度信号を送出し、該周波数検出器13y、13pからLow信号が供給された際に固定値出力器12y、12pの出力信号である固定信号を送出する。このように、固定値出力器12y、12p及びスイッチ14y、14pは、固定信号設定手段として機能する。
【0035】
上記非線形積分器11y、11p、固定値出力器12y、12p、周波数検出器13y、13p及びスイッチ14y、14pは、マイクロコンピュータ30により構成される。
【0036】
上記D/Aコンバータ15y、15pでは、スイッチ14y、14pから供給された角度信号又は固定信号をD/A変換して、ミックス回路16y、16pに送出する。
【0037】
上記ミックス回路16y、16pは、上記D/Aコンバータ15y、15pの出力信号と補正手段3から供給される頂角信号を混合して、混合信号をミックス回路17y、17pに送出する。
【0038】
上記ミックス回路17y、17pは、上記ミックス回路16y、16pから供給される混合信号と補正手段3から供給される頂角速度信号を混合して補正信号を生成し、該補正信号を補正手段3に送出する。
【0039】
以上の構成による補正信号生成手段2では、周波数検出器13y、13pからLow信号が送出される時以外は、非線形積分器11y、11pで揺れ量検出手段1y、1pより供給されたヨーイング方向、ピッチング方向のデジタル化された角速度信号を角度信号に変換し、この角度信号をD/Aコンバータ15y、15pでアナログ信号に変換して、ミックス回路16y、16pで上記アナログ角度信号と上記補正手段3から供給される頂角位置信号を混合して混合信号を生成し、ミックス回路17y、17pで該混合信号と該補正手段3から供給される頂角速度信号を混合してヨーイング方向、ピッチング方向の補正信号を生成して、該補正信号を補正手段3に送出する。
【0040】
また、周波数検出器13y、13pからLow信号が送出される時は、上記固定信号がスイッチ14y、14pを介して上記固定値出力器12y、12pからD/Aコンバータ15y、15pに送出されて、上記ミックス回路17y、17pでは、該固定信号と補正手段3から供給された頂角信号及び頂角速度信号がミックスされた補正信号を送出する。
【0041】
上記補正手段3は、アクテブ・プリズム方式を採用しており、被写体像が受像されるCCDイメージセンサの受像部の前面に配設されるアクテブ・プリズム21と、このアクテブ・プリズム21のヨーイング方向、ピッチング方向の頂角位置を検出する位置検出部27y、27pと、頂角の変動速度を検出する速度検出部28y、28pと、頂角を可変駆動する駆動部29y、29pとを有する。
【0042】
上記アクテブ・プリズム21は、ヨーイング方向、ピッチング方向に回動移動可能なガラス板22y、22pと、このガラス板22y、22pを伸縮自在につなぐ特殊フィルムでできた蛇腹23と、この蛇腹23でつながれたガラス板22y、22pの間に注入される該ガラス板22y、22pとほぼ同一の光学屈折率の液体24とを備える。
【0043】
このアクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの頂角を、手振れをキャンセルさせる方向に可変させることにより、該アクテブ・プリズム21を介して、CCDイメージセンサに受像される被写体像は、手振れがキャンセルされて、“ゆれ”を生じさせない被写体像となる。
【0044】
上記位置検出部27y、27pは、アクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの側面に位置し、このガラス板22y、22pのヨーイング方向、ピッチング方向の頂角の位置を検出するフォトセンサにより構成される。
【0045】
上記速度検出部28y、28pは、上記位置検出部27y、27pにより検出される頂角の位置の移動速度を検出することで、アクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの頂角の変動速度を検出する。
【0046】
上記駆動部29yは、ミックス回路17yから供給される補正信号を反転させる反転回路と、この反転された補正信号と該補正信号に基づき、アクテブ・プリズム21のガラス板22yのヨーイング方向に変位駆動させる駆動回路とを有する。
【0047】
この駆動部29yでは、ミックス回路17yから供給された補正信号に基づき、上記駆動回路によりアクテブ・プリズム21のガラス板22yの頂角を手振れをキャンセルする方向に駆動する。
【0048】
上記駆動部29pは、上記駆動部29yと同様の構成をなして、アクテブ・プリズム21のガラス板22pの頂角を手振れをキャンセルする方向に駆動する。
【0049】
以上の構成による補正手段3は、補正信号生成手段2のミックス回路16y、16pを介してミックス回路17y、17pから補正信号が供給される。この補正信号が供給された駆動部29y、29pにおいて、該補正信号に基づいて、手振れがキャンセルされる方向に、ガラス板22y、22pの頂角が可変されて手振れを補正する。ここで、上記周波数検出器13y、13pからLow信号が送出されている際には、該ミックス回路17y、17pから上記角度がゼロの際の角度信号である固定信号が供給されて、駆動部29y、29pの状態は保持される。
【0050】
また、アクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの頂角の位置と変動速度が、補正手段3の位置検出部27y、27pと速度検出部28y、28pで検出されて、補正信号生成手段2のミックス回路16y、17y、及びミックス回路16p、17pに送出される。
【0051】
以上の構成による手振れ補正装置は、ビデオカメラ装置の電源立ち上げ時に、揺れ量検出手段1の出力信号が手振れ又はカメラ・ワークに起因する周波数範囲の2〜30Hz以外である場合に、補正信号信号生成手段2の周波数検出器14y、14pからLow信号が送出され、この際にはスイッチ14y、14pから角度信号の角度がゼロである固定信号が送出されて、ミックス回路17y、17pから該角度信号に基づき生成された補正信号を補正手段3に供給する。該補正手段3では、該補正信号に基づき駆動部29y、29pの状態が保持される。このため、電源立ち上げ時の手振れ補正装置の立ち上がり特性に起因する手振れ補正は行われない。
【0052】
なお、本実施例においては、揺れ量検出手段として角速度検出方式を用い、補正手段としてアクテブ・プリズム方式を用いた場合の手振れ補正装置の一例を示したが、本発明はこのような方式に限定されるものではなく、本発明の手揺れ補正装置は、角速度検出方式の振れ量等の検出手段により手揺れを検出した際に、メモリ制御方式、CCD駆動制御方式等の画像処理による方法、又はジンバルメカ方式、アクテブ・プリズム方式等の光学的処理方法による補正手段により手振れを補正し、再生画像にて揺れによる“ゆれ”を生じさせず、高画質で小型且つ軽量のハンディタイプのビデオカメラ装置を実現することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の手振れ補正装置は、周波数検出手段で、電源を立ち上げたときの立ち上がり特性に起因する所定周波数範囲以外の周波数を検出したときに、揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換えて、補正信号生成手段で該固定信号に基づき補正信号を生成する。補正手段では、該補正信号に基づき所定状態に保持される。このため、電源立ち上げ時の手振れ補正装置の立ち上がり特性に起因するような所定周波数以外の周波数が周波数検出手段で検出された際には、補正手段を所定状態に固定して画像のゆれを防止する手振れ補正装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 揺れ量検出手段
2 補正信号生成手段
3 補正手段
12y、12p 固定値出力器
13y、13p 周波数検出器
14y、14p スイッチ
【産業上の利用分野】
本発明は例えばハンディタイプのビデオカメラ装置に用いて好適な手振れ補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日において、いわゆるCCDイメージセンサが設けられたハンディタイプのビデオカメラ装置が普及している。
【0003】
上記ハンディタイプのビデオカメラ装置は、小型且つ軽量であるがゆえに撮像時に手振れを生じやすいという問題がある。上記撮像時に手振れを生じると、例えばズームアップして撮像した画像を再生した際に、該再生画像に細かい“ゆれ”が生じてしまい、再生画像が大変見にくくなってしまう。
【0004】
上記手振れによる“ゆれ”を補正して、再生画像を見やすくする方法として、ビデオカメラ装置に設けられる手振れ補正装置により手振れを補正する技術が知られている。この手振れ補正装置において、手振れを補正する補正手段には、画像処理によって補正する方法、又は光学的な処理によって補正する方法を採用したものが知られている。
【0005】
上記画像処理により手振れを補正する補正手段として、メモリ制御方式とCCD駆動制御方式とが知られている。
【0006】
上記メモリ制御方式は、手振れを検出すると、被写体の撮像により得られた映像信号の一部を画像枠として取り出し、前フィールドの画像枠と現フィールドの画像枠とを互いに合わせるように動かし、上記両画像枠を互いに一致させるものであり、この画像枠部分の画像を拡大することで補正範囲を確保している。この画像を拡大した場合は、CCDイメージセンサの解像度以上に映像信号を拡大させるため再生画像の画質を低下させることとなる。この画質の低下は、補正範囲を広くするほど大きくなる。このため、この方式では画質が低下し、かつ補正範囲を広くできない。しかし、この方式を採用した補正手段は、ICのみで構成されるため、小型且つ低価格なビデオカメラ装置用として適している。
【0007】
上記CCD駆動制御方式では、手振れを検出した際に、被写体の撮像により得られる映像信号をCCDイメージセンサから読み出すタイミングを変えて補正を行っている。この方式では、補正範囲が該CCDイメージセンサの画素数を増加させることで確保されるため、高倍率で撮影された被写体のように“ゆれ”が拡大して見える場合にも手振れ補正を行うためには該画素数を増加させる必要がある。しかし、該拡大された“ゆれ”による手振れ補正を十分に行うように該画素数を増加させるならば、該CCDイメージセンサ及び該CCDイメージセンサの周辺回路等が大型、かつ高価となり実用的ではなくなる。このため、実際にこの方式を採用した補正手段では、該拡大された“ゆれ”の手振れを十分に補正するための該画素数が確保されていないため、該拡大された“ゆれ”の手振れを生じる手振れ中の再生画像の画像に不連続となる部分が生じる。しかし、通常の撮影倍率では問題なく手振れ補正が行われ、またICのみで構成されるため、小型且つ低価格なビデオカメラ装置用として適している。
【0008】
上記光学的処理により手振れを補正する補正手段として、ジンバルメカ方式とアクテブ・プリズム方式とが知られている。
【0009】
上記ジンバルメカ方式は、手振れを検出すると、手振れをキャンセルする方向にレンズユニット全体を動かして手振れを補正するものである。この方式では、解像度の劣化がなく、補正範囲も比較的広く取れるが、レンズユニット全体を動かすため、メカニズムが大きくなり、消費電力も大きくなる。このため、この方式を採用した補正手段は、多少大型となっても高解像度を得たい場合に適している。
【0010】
上記アクテブ・プリズム方式は、手振れを検出すると、手振れをキャンセルする方向にレンズユニットの一部のみを動かして手振れを補正するものである。このため、この方式では、消費電力が小さく、小型化が容易であり、解像度の劣化がなく、補正範囲も比較的広く取れる。このアクテブ・プリズム方式により手振れを防止することで、再生画像に“ゆれ”を生じさせず、高画質で小型且つ軽量なハンディタイプのビデオカメラ装置を実現可能である。
【0011】
このアクテブ・プリズム方式で用いられるアクテブ・プリズムは、二枚のガラス板を特殊フィルムでできた伸縮自在の蛇腹でつなぎ、そのなかに上記二枚のガラス板とほぼ同一の光学屈折率の液体を注入して形成される。このアクテブ・プリズムは、被写体からビデオカメラ本体へ被写体像を導くためにビデオカメラ本体の前面に設けられた対物レンズから、CCDイメージセンサに被写体像を導くレンズユニットの上記対物レンズとCCDイメージセンサとの間の位置に設けられて、上記二枚のガラス板の各ガラス板において、ビデオカメラ本体の縦方向又は横方向のいずれかの各異なる方向に対する傾き角(以下、頂角と称する。)を可変させて、手振れを補正するものである。上記注入された液体は、低気圧のもとでは、気泡を生じ手振れ補正を十分に行えない場合もあるが、通常の気圧のもとでは、問題無く使用可能である。
【0012】
これら手振れを補正する補正手段は、いずれも手振れを検出した際に、手振れの補正を行うものである。この手振れを検出する揺れ量検出手段として、角速度検出方式とが知られている。
【0013】
上記角速度検出方式は、圧電振動ジャイロ等による角速度センサを用いて、角速度を検出するものであり、機械部品のためICに比べ、大きなスペースを必要とするが、照度条件等で誤動作することもなく、リアルタイムで検出される。このため、この方式を採用した揺れ量検出手段は、手振れ補正を精度良く行うビデオカメラ装置用として適している。
【0014】
上記ハンディタイプのビデオカメラ装置に用いられる手振れ補正装置は、角速度検出方式によりビデオカメラ本体の揺れに起因した画像の手振れを検出する振れ量検出手段と、該揺れ量検出手段の出力信号に基づき補正信号を生成する補正信号生成手段と、メモリ制御方式、CCD駆動制御方式等の画像処理による方法、又はジンバルメカ方式、アクテブ・プリズム方式等の光学的処理方法により該補正信号生成手段で生成された補正信号に基づき手振れを補正する補正手段とを備える。
【0015】
ところで、ビデオカメラ装置の角度が変化するのは、手振れによる場合の他、パンニング(カメラを左右に振って撮る手法)/チルティング(カメラを上から下、又は下から上に動かして撮る手法)等のカメラ・ワークによる場合がある。上記カメラ・ワークには、一般にゆっくりしたものと素早いものがあり、かつ、該カメラ・ワークの初めと終わりとでは速度変化が大きくなる等から、該カメラ・ワークに起因して0.5Hz以下及び15Hz以上の周波数成分が生成される。
【0016】
また、このカメラ・ワークの周波数帯域には個人差による幅が存在する。
【0017】
また、上記手振れの周波数成分は、撮影者が静止体の上でカメラ・ワークを行わずに撮影をする場合には、5〜8Hzである。また、撮影者が動体の上で撮影した場合、例えば車中で撮影した場合には、手振れの主な周波数成分は高周波側の20〜25Hzにずれる。また、この手振れの周波数帯域には個人差による幅が存在する。
【0018】
以上の構成による上記手振れ補正装置では、撮影者が動体の上でカメラ・ワークを行なった場合等に手振れを生じた場合を考慮して、一般に2〜30Hzの周波数範囲においてカメラ・ワークによる揺れを補正することなく、かつ手振れによる画像の揺れを打ち消すようなサーボ制御を行って手振れを補正する。このため、ビデオカメラ装置の再生画像は、手振れによる“ゆれ”を生じさせず、見やすい画像となる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ビデオカメラ装置の電源の立ち上げの際には、上記揺れ量検出手段及び補正信号生成手段の動作が定常状態に収束するまである程度の時間を要する。
【0020】
このため、この定常状態に収束するまでの間に上記補正手段において、実際には“ゆれ”を生じていない画像に対して、上記補正信号生成手段の出力信号に基づいて手振れ補正処理を施して、画像が動いてしまうという問題点を生じている。
【0021】
本発明はこのような問題に鑑み、電源立ち上げ時の手振れ補正装置の立ち上がり特性等に起因する画像のゆれを防止する手振れ補正装置を提供することを目的とする。
【0022】
本発明に係る手振れ補正装置は、ビデオカメラ本体の揺れに起因した画像の揺れ量を検出するための揺れ量検出手段と、この揺れ量検出手段の出力信号に基づいて上記画像の揺れを補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、上記揺れ量検出手段の出力信号の周波数が所定周波数範囲内か否かを検出する周波数検出手段と、上記周波数検出手段で、電源立ち上げ時の立ち上がり特性に起因する所定周波数範囲以外の周波数を検出した際に、上記揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換える固定信号設定手段と、上記補正信号生成手段により生成された補正信号に応じて上記画像の揺れを補正する補正手段とを備える。
【0023】
【作用】
本発明における手振れ補正装置は、周波数検出手段で揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換えて、補正信号生成手段で該固定信号に基づきを補正信号を生成する。補正手段では、該補正信号に基づき所定状態に保持される。
【0024】
【実施例】
以下、本発明に係る手振れ補正装置の好ましい実施例について図1を参照しながら説明する。本発明に係る手振れ補正装置は、例えばハンディタイプのビデオカメラ装置の手振れ補正用として設けられる。図1に示す手振れ補正装置は、揺れ量検出手段として角速度検出方式を採用し、補正手段としてアクテブ・プリズム方式を採用した場合の手振れ補正装置の一例である。
【0025】
この図1に示す手振れ補正装置は、揺れ量検出手段1と、この揺れ量検出手段1の検出出力に基づいて補正信号を生成する補正信号生成手段2と、画像の揺れを補正する補正手段3とを備える。
【0026】
上記揺れ量検出手段1は、圧電振動ジャイロ等により構成される角速度検出方式を採用しており、ビデオカメラ本体の縦方向、横方向に検出面を向けて設けられて、それぞれY方向である横揺れ方向(以下、ヨーイング方向と称する。)に起因した角速度を検出する揺れ量検出手段1yと、P方向である横揺れ方向(以下、ピッチング方向と称する。)に起因した角速度を検出する揺れ量検出手段1pとを有している。
【0027】
揺れ量検出手段1y、1pには、ヨーイング方向、ピッチング方向の角速度センサ6y、6pと、該角速度センサ6y、6pの出力信号の高調波成分をカットするフィルター7y、7pと、該フィルター7y、7pの出力信号を上記補正信号生成手段2の通過帯域周波数より十分高周波であるサンプリング周波数でサンプリングして、A/D変換するA/Dコンバータ8y、8pとを備える。
【0028】
上記ヨーイング方向、ピッチング方向の角速度センサ6y、6pは、ビデオカメラ本体の上記ヨーイング方向、ピッチング方向の角速度を検出可能に、後述する補正手段3のアクテブ・プリズム21の近くに配設される。
【0029】
以上の構成による揺れ量検出手段1は、角速度センサ6y、6pを用いて、ビデオカメラ本体のヨーイング方向、ピッチング方向の振れに起因した角速度を検出し、この検出出力をA/Dコンバータ8y、8pで、サンプリング周波数毎にA/D変換して、補正信号生成手段2に送出する。
【0030】
上記補正信号生成手段2は、揺れ量検出手段1y、1pから供給されたヨーイング方向、ピッチング方向のデジタルの振れ量に基づく角度信号を生成し、該角度信号を送出する非線形積分器11y、11pと、所定の固定信号を送出する固定値出力器12y、12pと、該揺れ量検出手段1y、1pの出力信号の周波数を検出する周波数検出器13y、13pと、該周波数検出器13y、13pの検出結果に基づいて非線形積分器11y、11p又は固定値出力器12y、12pの出力信号を送出するスイッチ14y、14pと、該スイッチ14y、14pの出力信号をD/A変換してアナログ角度信号とするD/Aコンバータ15y、15pと、このD/Aコンバータ15y、15pから供給されたアナログ角度信号が供給されるミックス回路16y、17y、及びミックス回路16p、17pとを有する。
【0031】
上記非線形積分器11y、11pでは、上記揺れ量検出手段1のA/Dコンバータ8y、8pから供給されたデジタルの角速度信号と、この角速度信号のサンプリング時間との積の総和を積分して、ビデオカメラ本体のヨーイング方向、ピッチング方向の振れに起因した角度を演算して、該角度に基づく角度信号をスイッチ14y、14pに送出する。
【0032】
上記固定値出力器12y、12pは、ビデオカメラ本体の揺れの角度がゼロの場合に上記揺れ量検出手段1y、1pから出力される固定信号を送出する。この固定値出力器12y、12pは、上記周波数検出器13y、13pから上記スイッチ14y、14pにLow信号が供給された際に、該スイッチ14y、14pに接続されて、上記固定信号を上記D/Aコンバータ15y、15p送出する。
【0033】
上記周波数検出器13y、13pは、ビデオカメラ装置の電源立ち上げ時に揺れ量検出手段1y、1pの出力信号の周波数を検出して、該出力信号の周波数が2〜30Hzの際にHigh信号を送出し、それ以外の際にLow信号を送出する。このように、該周波数検出器13y、13pは、上記揺れ量検出手段1y、1pの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段として機能する。
【0034】
上記スイッチ14y、14pは、周波数検出器13y、13pからHigh信号が供給された際に非線形積分器11y、11pの出力信号である角度信号を送出し、該周波数検出器13y、13pからLow信号が供給された際に固定値出力器12y、12pの出力信号である固定信号を送出する。このように、固定値出力器12y、12p及びスイッチ14y、14pは、固定信号設定手段として機能する。
【0035】
上記非線形積分器11y、11p、固定値出力器12y、12p、周波数検出器13y、13p及びスイッチ14y、14pは、マイクロコンピュータ30により構成される。
【0036】
上記D/Aコンバータ15y、15pでは、スイッチ14y、14pから供給された角度信号又は固定信号をD/A変換して、ミックス回路16y、16pに送出する。
【0037】
上記ミックス回路16y、16pは、上記D/Aコンバータ15y、15pの出力信号と補正手段3から供給される頂角信号を混合して、混合信号をミックス回路17y、17pに送出する。
【0038】
上記ミックス回路17y、17pは、上記ミックス回路16y、16pから供給される混合信号と補正手段3から供給される頂角速度信号を混合して補正信号を生成し、該補正信号を補正手段3に送出する。
【0039】
以上の構成による補正信号生成手段2では、周波数検出器13y、13pからLow信号が送出される時以外は、非線形積分器11y、11pで揺れ量検出手段1y、1pより供給されたヨーイング方向、ピッチング方向のデジタル化された角速度信号を角度信号に変換し、この角度信号をD/Aコンバータ15y、15pでアナログ信号に変換して、ミックス回路16y、16pで上記アナログ角度信号と上記補正手段3から供給される頂角位置信号を混合して混合信号を生成し、ミックス回路17y、17pで該混合信号と該補正手段3から供給される頂角速度信号を混合してヨーイング方向、ピッチング方向の補正信号を生成して、該補正信号を補正手段3に送出する。
【0040】
また、周波数検出器13y、13pからLow信号が送出される時は、上記固定信号がスイッチ14y、14pを介して上記固定値出力器12y、12pからD/Aコンバータ15y、15pに送出されて、上記ミックス回路17y、17pでは、該固定信号と補正手段3から供給された頂角信号及び頂角速度信号がミックスされた補正信号を送出する。
【0041】
上記補正手段3は、アクテブ・プリズム方式を採用しており、被写体像が受像されるCCDイメージセンサの受像部の前面に配設されるアクテブ・プリズム21と、このアクテブ・プリズム21のヨーイング方向、ピッチング方向の頂角位置を検出する位置検出部27y、27pと、頂角の変動速度を検出する速度検出部28y、28pと、頂角を可変駆動する駆動部29y、29pとを有する。
【0042】
上記アクテブ・プリズム21は、ヨーイング方向、ピッチング方向に回動移動可能なガラス板22y、22pと、このガラス板22y、22pを伸縮自在につなぐ特殊フィルムでできた蛇腹23と、この蛇腹23でつながれたガラス板22y、22pの間に注入される該ガラス板22y、22pとほぼ同一の光学屈折率の液体24とを備える。
【0043】
このアクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの頂角を、手振れをキャンセルさせる方向に可変させることにより、該アクテブ・プリズム21を介して、CCDイメージセンサに受像される被写体像は、手振れがキャンセルされて、“ゆれ”を生じさせない被写体像となる。
【0044】
上記位置検出部27y、27pは、アクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの側面に位置し、このガラス板22y、22pのヨーイング方向、ピッチング方向の頂角の位置を検出するフォトセンサにより構成される。
【0045】
上記速度検出部28y、28pは、上記位置検出部27y、27pにより検出される頂角の位置の移動速度を検出することで、アクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの頂角の変動速度を検出する。
【0046】
上記駆動部29yは、ミックス回路17yから供給される補正信号を反転させる反転回路と、この反転された補正信号と該補正信号に基づき、アクテブ・プリズム21のガラス板22yのヨーイング方向に変位駆動させる駆動回路とを有する。
【0047】
この駆動部29yでは、ミックス回路17yから供給された補正信号に基づき、上記駆動回路によりアクテブ・プリズム21のガラス板22yの頂角を手振れをキャンセルする方向に駆動する。
【0048】
上記駆動部29pは、上記駆動部29yと同様の構成をなして、アクテブ・プリズム21のガラス板22pの頂角を手振れをキャンセルする方向に駆動する。
【0049】
以上の構成による補正手段3は、補正信号生成手段2のミックス回路16y、16pを介してミックス回路17y、17pから補正信号が供給される。この補正信号が供給された駆動部29y、29pにおいて、該補正信号に基づいて、手振れがキャンセルされる方向に、ガラス板22y、22pの頂角が可変されて手振れを補正する。ここで、上記周波数検出器13y、13pからLow信号が送出されている際には、該ミックス回路17y、17pから上記角度がゼロの際の角度信号である固定信号が供給されて、駆動部29y、29pの状態は保持される。
【0050】
また、アクテブ・プリズム21のガラス板22y、22pの頂角の位置と変動速度が、補正手段3の位置検出部27y、27pと速度検出部28y、28pで検出されて、補正信号生成手段2のミックス回路16y、17y、及びミックス回路16p、17pに送出される。
【0051】
以上の構成による手振れ補正装置は、ビデオカメラ装置の電源立ち上げ時に、揺れ量検出手段1の出力信号が手振れ又はカメラ・ワークに起因する周波数範囲の2〜30Hz以外である場合に、補正信号信号生成手段2の周波数検出器14y、14pからLow信号が送出され、この際にはスイッチ14y、14pから角度信号の角度がゼロである固定信号が送出されて、ミックス回路17y、17pから該角度信号に基づき生成された補正信号を補正手段3に供給する。該補正手段3では、該補正信号に基づき駆動部29y、29pの状態が保持される。このため、電源立ち上げ時の手振れ補正装置の立ち上がり特性に起因する手振れ補正は行われない。
【0052】
なお、本実施例においては、揺れ量検出手段として角速度検出方式を用い、補正手段としてアクテブ・プリズム方式を用いた場合の手振れ補正装置の一例を示したが、本発明はこのような方式に限定されるものではなく、本発明の手揺れ補正装置は、角速度検出方式の振れ量等の検出手段により手揺れを検出した際に、メモリ制御方式、CCD駆動制御方式等の画像処理による方法、又はジンバルメカ方式、アクテブ・プリズム方式等の光学的処理方法による補正手段により手振れを補正し、再生画像にて揺れによる“ゆれ”を生じさせず、高画質で小型且つ軽量のハンディタイプのビデオカメラ装置を実現することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の手振れ補正装置は、周波数検出手段で、電源を立ち上げたときの立ち上がり特性に起因する所定周波数範囲以外の周波数を検出したときに、揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換えて、補正信号生成手段で該固定信号に基づき補正信号を生成する。補正手段では、該補正信号に基づき所定状態に保持される。このため、電源立ち上げ時の手振れ補正装置の立ち上がり特性に起因するような所定周波数以外の周波数が周波数検出手段で検出された際には、補正手段を所定状態に固定して画像のゆれを防止する手振れ補正装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 揺れ量検出手段
2 補正信号生成手段
3 補正手段
12y、12p 固定値出力器
13y、13p 周波数検出器
14y、14p スイッチ
Claims (1)
- ビデオカメラ本体の揺れに起因した画像の揺れ量を検出するための揺れ量検出手段と、
この揺れ量検出手段の出力信号に基づいて上記画像の揺れを補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、
上記揺れ量検出手段の出力信号の周波数が所定周波数範囲内か否かを検出する周波数検出手段と、
上記周波数検出手段で、電源立ち上げ時の立ち上がり特性に起因する所定周波数範囲以外の周波数を検出した際に、上記揺れ量検出手段の出力信号を所定の固定信号に置き換える固定信号設定手段と、
上記補正信号生成手段により生成された補正信号に応じて上記画像の揺れを補正する補正手段とを備えてなる手振れ補正装置。
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