JPH0486162A - ビデオカメラの画像振れ補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ビデオカメラの揺動による画像振れを補償
するビデオカメラの画像振れ補償回路の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラの揺動により、画像振れが発生する
のを補正できるビデオカメラが開発されている。

第７図は、画像振れの発生を説明するための図であり、
そのうち第７図（ａ）はビデオカメラの揺動かない場合
を示し、第７図（ｂ）はビデオカメラの揺動がある場合
を示す。同図（ａ）において、ビデオカメラのレンズｂ
の焦点距離ｆ上に撮像素子の撮像面Ｃが配置され、被写
体ａの像ｄが、撮像面Ｃに結像される。そして、被写体
ａの端部Ｂは、光軸上にあると仮定すると、撮像面Ｃと
光軸上の交点に結像される。しかし、ビデオカメラの揺
動によって第７図（ｂ）に示すごとく、光軸が角度θだ
けずれた場合には、撮像面Ｃ上の結像位置はＸだけ移動
する。この移動距離Ｘは上式で与えられる。

ｘ−ｆ−ｔａｎθ吋ｆθ ただし、θは非常に小さい。

したがって、結像位置の移動に応し撮像素子の撮像面Ｃ
の領域を選択する二とにより、ビデオカメラの揺動を補
償することかできる。

第８図は従来のビデオカメラの画像振れ補償回路を示す
ブロック図である。

同図を参照し、で、このビデオカメラの揺動補償回路は
、ビデオカメラ１内に取付けられ、垂直方向の揺動角速
度を検出するための角速度センサ２と、水平方向の揺動
角速度を検出するための角速度センサ３と、角速度セン
サ２の出力を積分する積分器４と、角速度センサ３の出
力を積分する積分器５と、積分器４の出力θＶをＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器６と、積分器５の出力θ８をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７と、上記Ａ／Ｄ変換器６およ
び７からのデジタル信号に応答して、ビデオカメラ１内
に設けられた撮像素子１．０の撮像面Ｃの所定領域を選
択する撮像素子制御回路８と、撮像素子制御回路８によ
り選択される領域に撮像信号に基づいて映像信号を１成
する映像信号処理回路９とを含む。

上記ビデオカメラの画像振れ補償回路の動作を説明する
。角速度センサ２．３によって検出されたビデオカメラ
１の揺動角速度は、それぞれ積分器４．５により積分さ
れ、ビデオカメラ１の揺動角度に比例した角度信号θＶ
、θ、が得られる。

この角度信号θＶ、θ８は、それぞれＡ／Ｄ変換器６お
よび７によりデジタル値に変換されて撮像素子制御回路
８に与えられる。撮像素子制御回路８は、Ａ／Ｄ変換器
変換器６および７からのデジタル値Ｎｖ、ＮＨに応答し
て、撮像素子１０の撮像面に結像された画像のうち、所
望の領域を選択し、映像信号処理回路９に出力する。

第９図は、画像振れの補償動作を説明するための図であ
る。

撮像面Ｃ上の像の垂直方向の移動３１Ｘ　ｖおよび水平
方向の移動量Ｘ。は、それぞれｆ・θｖ、ｆθ８である
。ここで、焦点距離を一定と仮定すると、上記揺動補償
回路のＡ／Ｄ変換器は制御部の出力θＶ、θ８に比例し
た値Ｎｖ、Ｎ、を出力すればよい。そしてこのＮｖ、Ｎ
ｈに基づいて第９図に破線で囲む領域を選択して、この
選択した領域の撮像信号を映像信号処理回路に出力する
ことにより、画像振れのない映像をつくることかできる
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ビデオカメラには一般にズームレンズが
用いられており、ズーム操作をした場合には、ズームレ
ンズの焦点距離か変化する。焦点距離か変動した場合に
は、撮像面上の被写体像の移動量も焦点距離の変化に比
例１〜で変化する。（７たがって、ズーム操作を行なう
と、画像振れの補償ができないことになる。この結果、
画像振れを補償するためには、ズーム操作を止めなζブ
ればならないという欠点を有する。

また、揺動の検出は、角速度センサ、積分器、Ａ／Ｄ変
換器などのアナログ回路で行なっているため、必然的に
ノイズを含むことになる。このノイズの影響により、Ａ
／Ｄ変換器からは、ビデオカメラが揺動していない（ビ
デオカメラが静止している）にもかかわらず揺動を検出
した信号を出力することになる。この誤って検出された
信号により画像振れを発生させるという問題がある、。

それ故に、この発明の一つの目的は、ズーム操作による
焦点距離の変化があっても画像触れの補償をすることが
できるビデオカメラの画像触れ補償回路を提供すること
にあり、もう一つの目的は、アナログ回路のノイズによ
る画像振れを抑制することのできるビデオカメラの画像
振れ補償回路を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］上記目的を達
成するための本発明は、ビデオカメラの揺動角速度を検
出するための角速度センサと、角速度センサの出力を積
分する積分器と、積分器による積分出力信号をデジタル
信号に変換するＡ　／’　Ｄ変換器と、Ａ／’Ｄ変換器
からデジタル信号に応答して、撮像素子の所定領域から
画像信号を読出す撮像領域選択手段とを備えたビデオカ
メラ画像振れ補償回路において、 ズームレンズ焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、 上記積分器とＡ／・′Ｄ変換器との間に接続され、上記
焦点距離検出手段からの焦点距離検出信号に応答して、
上記積分器の出力を焦点距離に比例した増幅率で増幅す
る増幅手段とを有することを特徴とする。

上記構成の本発明では、焦点距離検出手段によりズーム
レンズの焦点距離を検出し、積分器とＡ／Ｄ変換器との
間に接続される増幅手段により、積分器の出力を焦点距
離に比例した増幅率で増幅することにより、ズーム操作
により焦点距離が変化しても、撮像素子上に結像される
被写体像の揺動による移動量をまとめることができる。

このようにして、求められた移動量に基づいて、撮像面
のうち画像を読出す領域を選択することにより、ズーム
操作を行なった場合でもビデオカメラの揺動による画像
振れを補償することができる。

また、もう］っの発明は、ビデオカメラの揺動角速度を
検出するための角速度センサと、角速度センサの出力を
積分する積分器と、積分器による積分出力信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からデ
ジタル信号に応答して、撮像素子の所定領域から画像信
号を読出す撮像領域選択手段とを備えたビデオカメラ画
像振れ補償回路において、 上記積分器とＡ／Ｄ変換器からのデジタル値と上記角速
度センサ、積分器、Ａ／Ｄ変換器変換器に含まれるノイ
ズレベルに基づいて定められた一定値とを比較し、上記
Ａ／Ｄ変換器からのデジタル値が上記一定値を超えない
場合には、揺動量「０」の信号を出力し、Ａ／Ｄ変換器
のデジタル値が上記一定値を超える場合には、Ａ／Ｄ変
換器の出力値を撮像領域選択手段に出力する揺動量出力
手段とを有することを特徴とする。

上記もう一つの発明では、揺動量出力手段により、Ａ　
／　Ｄ変換器からのデジタル値とアナログ回路のノイズ
レベルに基づいて定められた一定値とを比較し、Ａ／Ｄ
変換器からのデジタル値が上記一定値を超えない場合に
は、撮像領域選択手段に揺動量「０」の信号をａカする
。こうすることにより、ビデオカメラが静止しているに
もかかわらず、アナログ回路のノイズにより誤って揺動
補償するのを防＋ｔすることかでき、アナログ回路のノ
イズによる画像振れを補償することができる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図を参照して、第８図のビデオカメラの画像振れ補償
回路との相違は、積分器４とＡ／Ｄ変換器６との間に接
続される増幅器１］と、積分器５とＡ／Ｄ変換器との間
に接続される増幅器１２と、ビデオカメラ〕のズームレ
ンズの焦点距離を検出し、上記増幅器１１および１２の
増幅率を設定する焦点距離検出回路１３とを備えている
点である。

第２図は、上記第１図の焦点距離検出回路１３および増
幅器１１．１２の詳細を示す回路図である。第２図にお
いて、焦点距離検出回路１３は、直流電源２１と、直流
電源２１に接続されるポテンションメータ２２と、ポテ
ンションメータ２２の可動端子と接地間との電圧をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２３と、Ａ／Ｄ変換器２３から
のデジタル値（アドレス信号）に応答して、予め記憶し
ているコントロールデータを読出す読出し専用メモリ（
以下ＲＯＭ）２４とを含む。

コントロールデータは増幅器１１および１２の増幅率を
制御するための信号である。

上記増幅器１］は、抵抗値Ｒと抵抗値２Ｒなる複数の抵
抗をＭｉ合わせた、いわゆるラダー型の抵抗器２５と、
上記ラダー型の抵抗器２５と積分器４との間に接続され
、上記ＲＯＭ２４からの４ビツトの出力に応答して、Ｏ
Ｎ・ＯＦＦするスイッチＳＷＯ，ＳＷＩ、ＳＷ２．ＳＷ
３からなるアナログスイッチ２６と、ラダー型抵抗器２
５にマイナス入力端子および出力端子が接続され、プラ
ス入力端子が接地されたオペアンプ２７とを含む。

なお、増幅器１２は上記増幅器１１と同一の構成である
。

上記第１図および第２図の構成のビデオカメラの画像振
れ補償回路の動作を説明する。

ズーム操作による焦点距離の変化にしたがってポテンシ
ョンメータ２２の可動端子か移動し、可動端子と接地間
との電圧が変化する。ポテンションメータ２］の出力は
、Ａ／Ｄ変換器２３によりデジタル値に変換され、この
デジタル値がＲＯＭ２４に与えられる。ＲＯＰｖｌ　２
４は、Ａ／Ｄ変換器２３からのデジタル値をアドレス信
号として受取り、このアドレス信号に従って予め記憶し
ておいたコントロールデータを読出し、このコントロー
ルータを増幅器１１および１２のアナログスイッチ２６
に与える。このＲＯＭ２４により焦点距離検出における
ポテンションメータ２１の非直線性および増幅器１１．
．１２の増幅率の非直線性を補償することができる。こ
のＲＯＭ２４のコントロールデータに応答して、アナロ
グスイッチ２６のそれぞれのスイッチＳＷＯ，ＳＷＩ、
ＳＷ２゜ＳＷ３が０Ｎ−ＯＦＦする。今、コントロール
データを（ａ３．ａ２．ａｌ、ａＯ）２のバイナリコー
ドとする。このａｏ＝ａ３のそれぞれにＳＷＯ〜ＳＷ３
が対応する。たとえば、ａＯが「１」であれば、スイッ
チＳＷＯは積分器の出力に接続され、ａＱが「０」であ
れば、スイッチＳＷＯは接地される。、８１〜ａ３につ
いても同様の動作を行なう。上記ＳＷＯ〜ＳＷ３のうち
、上記Ｒ（１・１２４からのコントロールデータにより
積分器の出力に接続されたスイッチには、角度信号θＶ
、θ８が入力され、この角度信号θ’１’＋Ｎがラダー
型の抵抗器２５の各抵抗に加わり、オペアンプ２７によ
り増幅される。このオペアンプ２７の増幅率は、ＳＷＯ
〜ＳＷ３の０Ｎ−ＯＦＦのパターンで変化し、増幅率ｇ
は、 となる。

このようして、焦点距離検出回路１３はズーム操作によ
って変化する焦点距離を検出して、増幅器１１および１
２を焦点距離に比例したｇなる増幅率に設定するための
信号を出力する。そして、増幅器１１は積分器４から出
力される垂直方向の揺動角度θＶを増幅率ｇで増幅して
Ａ／Ｄ変換器６に供給する。また増幅器１２は、積分器
５から出力される水平方向の揺動角度θ８を増幅率ｇで
増幅してＡ／Ｄ変換器７に与える。Ａ／Ｄ変換器６およ
び７に与えられた角度信号ｇ・θＶおよびｇ・θ９はそ
れぞれデジタル値に変換され、撮像素子制御回路８に与
えられる。撮像素子制御回路８は、Ａ／Ｄ変換器６およ
び７からの角度信号に基づいて、撮像素子１０の撮像面
のうち所望の領域を選択するための制御信号を生成し、
この制御信号を撮像素子１０に与える。撮像素子１０は
選択された領域の撮像信号を映像信号処理回路９に与え
る。そして、映像処理回路９は撮像素子１０からの撮像
信号に基づいて映像信号を生成する。

以上のごとく、ズーム操作を行なうことにより焦点距離
が変動しても、焦点距離に従った増幅率で揺動角度を増
幅することにより、撮像面における被写体像の移動量を
正確に検出することができる。この結果、ビデオカメラ
の揺動による画像振れを補償することができる。

第３図は焦点距離検出回路および増幅器の他の構成例を
示す回路図である。上記第２図との相違は、焦点距離検
出回路を直流電源２１と、ポテンジョンメータ２２のみ
で構成し、増幅器を掛算器３０に構成している点である
。なお、説明を簡単にするために、揺動角度は垂直方向
のみについて示す。同図を参照して、ポテンションメー
タ２２の出力電圧はアナログ掛算器３２のＸ入力に与え
られる。またアナログ掛算器３２のＹ入力には、積分器
４からθＶなる角度信号（電圧）か加えられ、アナログ
掛算器３２のＺ出力からは、Ｘ−Ｙなる乗算結果が出力
される。この結果、θＶはズムレンズの焦点距離に比例
した増幅率で増幅される。なお、上記第３図の場合には
、ズームレンズの焦点距離とポテンションメータとの関
係は線形特性となるようにされている。

なお、上記第１図および第２図に示した実施例では、増
幅器１１．１２の増幅率を同じ値にしているが、それぞ
れ異なる値に設定しても良い。

第４図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
。同図を参照し、で、上記第１図の実施例との相違は、
Ａ／Ｄ変換器６と、撮像素子制御回路８との間にＲＯＭ
４１が接続され、Ａ／Ｄ変換器７と撮像素子制御回路８
との間にＲＯＭ４２が接続されている点である。上記Ｒ
ＯＭ４１．４２はＡ／Ｄ変換器６および７からデジタル
値ＮｖＮ８を入力アトルスとして受取り、この入力アド
レスに応答して予め書込んたデータを出力する。

上記ＲＯＭ４１．４２の入力アドレスＮｖ、Ｎ、と出力
データＮＶ　’　、ＮＨ′との関係を第５図に示す。同
図において、入出力比はＮの絶対値の部分を除いて１対
］の関係にある。上記Ｎなる値は、角速度センサ２およ
び３、積分器４および５、Ａ／Ｄ変換器６および７など
のアナログ回路に含まれるノイズレベルに基づいて定め
られる。そして、Ａ／Ｄ変換器６および７の出力値、す
なわち入力アドレスかＮの絶対値よりも小さい場合には
、ＲＯＭ４１および４２からは出力データとし「０」か
出力される。また、入力アドレスがＮの絶対値よりも大
きい場合には、入力アドレスと同し値を読出して、撮像
素子制御回路に与える。

上記第４図および第５図の構成のビデオカメラの画像振
れ補償回路の動作を第６図に基づいて説明する。第６図
において、６１はビデオカメラか静１１−２状態から揺
動状態に移行したときにおけるＡ／Ｄ変換器６の出力波
形を示し、６２は上記入力波形６１に対応するＲＯＭ４
１の出力波形を示す。

ビデオカメラ１は静止状態にあるときは、Ａ／Ｄ変換器
６からの揺動データＮＶは、ノイズ成分のみであり、Ｎ
の絶対値よりも小さくなり、ＲＯＭ４］からは出力デー
タとして「０」が撮像素子制御回路８に与えられる。す
なわち、ビデオカメラが静止状態にあるときは、出力波
形６２に示されるごとく、ノイズ成分かカットされた波
形となり、アナログ回路に含まれるノイズにより誤って
画像振れの補償することがない。またビデオカメラ１が
揺動している場合は、Ａ／Ｄ変換器６からの入力アドレ
スＮｖは「０」付近から離れていることが多いため、Ｒ
ＯＭ４１は、入力アドレスＮＶと等しい値を読出して、
この値を撮像素子制御回路８に与える。撮像素子制御回
路８は、ＲＯＭ４１からの出力データＮｖ′に応答して
撮像素子１０の撮像面のうち所望の領域を選択するため
の制御信号を出力する。

以上のようにして、ビデオカメラか静止状態にあるにも
かかわらず、アナログ回路に３まれるノイズにより誤っ
て画像振れを補償するのを防止することができる。

なお、上記実施例に示した一定値Ｎは垂直および水平と
も共通としたか、それぞれの値を別個に設定してもよい
。また、ズーム操作に応答してＮの値をズーム倍率に乗
算するようにし、でもよい。

［発明の効果］ 以上の本発明であれば、焦点距離が変化しても、撮像素
子上に結像される被写体像の揺動による移動量を得るこ
とができるため、ズームレンズを装着したビデオカメラ
であっても画像振れを補償することができる。

また、Ａ／Ｄ変換器の出力が角速度センサ等に含まれる
ノイズレベルに基いて定められる一定値以下の場合には
、揺動量出力手段により出力をカットすることにより、
ビデオカメラが静止状態にある場合におけるノイズによ
り誤って画像振れの補償を行なうことを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
上記第１図の焦点距離検出回路および増幅器の詳細を示
す回路図、第３図は上記第２図の使更例を示すブロック
図、第４図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第
５図はＲＯＯ１２入力アドレスと出力データとの関係を
示す図、第６図は、上記第４図および第５図に示すビデ
オカメラの画像振れ補償回路の動作を説明するための図
、第７図は画像振れの発生を説明するための図、第８図
は従来例を示すブロック図、第９図は画像振れの補償動
作を説明するための図である。 図において、１はビデオカメラ、２および３は角速度セ
ンサ、４および５は積分器、６および７はＡ／Ｄ変換器
、８は撮像素子制御回路、９は映像信号処理回路、１０
は撮像素子、１１および１２は増幅器、］３は焦点距離
検出回路、４１および４２はＲＯＭである。 第２酸１ ノ３ 第３図 第４しＪ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビデオカメラの揺動角速度を検出するための角速
   度センサと、角速度センサの出力を積分する積分器と、
   積分器による積分出力信号をデジタル信号に変換するＡ
   ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からデジタル信号に応答し
   て、撮像素子の所定領域から画像信号を読出す撮像領域
   選択手段とを備えたビデオカメラ画像振れ補償回路にお
   いて、ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出
   手段と、 上記積分器とＡ／Ｄ変換器との間に接続され、上記焦点
   距離検出手段からの焦点距離検出信号に応答して、上記
   積分器の出力を焦点距離に比例した増幅率で増幅する増
   幅手段とを有することを特徴とするビデオカメラの画像
   振れ補償回路。
2. （２）ビデオカメラの揺動角速度を検出するための角速
   度センサと、角速度センサの出力を積分する積分器と、
   積分器による積分出力信号をデジタル信号に変換するＡ
   ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からデジタル信号に応答し
   て、撮像素子の所定領域から画像信号を読出す撮像領域
   選択手段とを備えたビデオカメラ画像振れ補償回路にお
   いて、上記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル値と上記角速度
   センサ、積分器、Ａ／Ｄ変換器に含まれるノイズレベル
   に基づいて定められた一定値とを比較し、上記Ａ／Ｄ変
   換器変換器からのデジタル値が上記一定値を超えない場
   合には、揺動量「０」の信号を出力し、Ａ／Ｄ変換器の
   デジタル値が上記一定値を超える場合には、Ａ／Ｄ変換
   器からのデジタル値を撮像領域選択手段に出力する揺動
   量出力手段とを有することを特徴とするビデオカメラの
   画像振れ補償回路。