JPH11237654A

JPH11237654A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH11237654A
Application number: JP10042154A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Okawara; 裕人大川原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JP4428734B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲な周波数のぶれに対しても防振効果が
あり、且つ大きな揺れに対しても防振できる撮像装置を
提供する。【解決手段】レンズ鏡筒１０１，撮像素子１０２，セ
ンサ保持部材１０８を一体化し、外装部材１１３に、ゴ
ム座を介してつり構造で支持する。センサ出力に応じ
て、電子式防振或は光学式防振を行う。この構成によ
り、高い周波数の振動はゴム座で防振でき、低い周波数
の振動（手ぶれ）は電子式防振或は光学式防振により防
振できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防振（除振，抑振
ともいう）機能を備えた、ビデオカメラ等の撮像装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のビデオカメラには、手ぶれ防止手
段が搭載された防振機能付きカメラが一般的となってい
る。手ぶれ防止機能の方式としては、光学式補正と電子
式補正とがある。

【０００３】光学式手ぶれ補正では、撮像素子に入射さ
れる撮影光の光路途中に、光軸変位が可能なプリズムや
レンズ部材を配置し、手ぶれに応じ光軸の変位を行うこ
とで、ぶれ補正を行う。光学式に用いられる手ぶれ検出
手段としては、振動ジャイロ等の角速度センサを用い、
直接カメラに加わる揺れ成分の検出を行い、この出力を
積分することで、カメラの角変位を検出するのが一般的
となっている。

【０００４】一方、電子式手ぶれ補正は、フィールド間
での映像信号の変化からカメラの動き量を算出し、ぶれ
信号とする、動きベクトル検出方式と併用される場合が
多く、動きベクトル検出用のフィールドメモリの蓄積画
像を、動きが除去されるようにメモリ画像の一部を抽出
することで補正を行っている。

【０００５】また、電子式手ぶれ補正の別のシステムと
して、ぶれ検出にはセンサを用い、撮像素子に受光され
た画像の一部のみを切り出し、検出されるぶれに応じ切
り出し位置を制御することで、ぶれ補正を行うタイプも
出てきている。

【０００６】電子式の場合、映像信号に対し電気的な補
正を行うため、補正周期はフィールド周期となり、露光
時間中の手ぶれを除去することができない反面、光学方
式よりも小型軽量にできるというメリットがある。ま
た、撮像素子に高密度の大型タイプのものを用いること
で、切り出しまたはメモリから抽出される撮影像の解像
度を上げ、光学式に比べ不利であった、画質劣化にも改
良がなされつつある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例のような手ぶれ補正手段では、方式によらず、除
去すべき対象は手ぶれ（周波数は３Ｈｚ〜８Ｈｚ程度）
であり、車上等を考慮しても補正効果があるのは２０Ｈ
ｚ程度までであり、それ以上の周波数の揺れに対しては
防振できなかった。ビデオカメラの場合、あくまで「手
ぶれ補正機能」であって、カメラに伝わるあらゆる振動
を除去できるような“防振機能”ではなかった。特に電
子式の場合、補正周期がフィールド周期になるため、フ
ィールド周期の１／２以下の周波数（ＮＴＳＣなら３０
Ｈｚ以下）でなければ、原理上、補正ができず、歩道橋
等の橋桁や、車上や船上の三脚などにカメラを設置した
場合の振動周波数が高い場所での撮影シーンにおいて
は、防振効果がなかったり、場合によっては補正系の応
答特性上、位相遅延になり、逆に加振してしまうという
問題があった。

【０００８】また、電子防振の場合、光学防振に比べ大
きな揺れに対しての補正効果は低く、補正範囲が小さい
という問題があった。これは、撮影画像全体に対する抽
出画像の大きさの比率が小さい程、原理上、より大きな
揺れを補正できるが、抽出画像を小さくすることによ
り、画素数が減少すること、小さな撮影画像は後処理で
電子的な拡大処理が必要なこと、等により画質劣化が激
しいため、防振効果を犠牲にして画質を優先すること
が、主として行われているためである。

【０００９】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、手ぶれ補正機能を“防振機能”に近づけるべ
く、広範囲な周波数のぶれに対しても防振効果があり、
且つ、より大きな揺れに対しても防振できる撮像装置を
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、撮像装置を次の（１）〜（９）のとお
りに構成する。

【００１１】（１）撮像手段と、前記撮像手段の揺れを
検出するための、前記撮像手段に対し固定された検出手
段と、前記検出手段により検出された揺れを補正する補
正手段と、互に固定された前記撮像手段と前記検出手段
とを当該撮像装置本体の外装部材に対し防振的に支持す
る防振支持手段とを備えた撮像装置。

【００１２】（２）撮像手段と、前記撮像手段から出力
される撮影画像の動きを検出する検出手段と、前記検出
手段により検出された撮影画像の動きを補正する補正手
段と、前記撮像手段を当該撮像装置本体の外装部材に対
し防振的に支持する防振支持手段とを備えた撮像装置。

【００１３】（３）前項（１）または（２）記載の撮像
装置において、前記防振支持手段は、ゴム材等の振動吸
収材を有するものである撮像装置。

【００１４】（４）前項（１）または（２）記載の撮像
装置において、前記防振支持手段は、前記補正手段が補
正可能な揺れ周波数よりも高い周波数の揺れに対し、防
振効果があるものである撮像装置。

【００１５】（５）前項（１）または（２）記載の撮像
装置において、前記防振支持手段は、撮像装置本体より
も前記撮像手段に伝わる揺れ振幅を減衰させることによ
り、本来、前記補正手段のみでは補正しきれない大きな
揺れに対しても、揺れ補正を可能とするものである撮像
装置。

【００１６】（６）前項（１）記載の撮像装置におい
て、前記揺れ検出手段は、振動型角速度センサや加速度
センサ等の揺動検出手段である撮像装置。

【００１７】（７）前項（２）記載の撮像装置におい
て、前記揺れ検出手段は、前記撮像手段からの出力画像
をフィールドメモリ等のメモリ手段を介し、フィールド
間の撮影画像の相関を求めることで、動きベクトルを抽
出する動きベクトル検出手段である撮像装置。

【００１８】（８）前項（１）または（２）記載の撮像
装置であって、前記補正手段は、前記検出手段の出力よ
り揺れに伴う撮像素子上の画像ずれ量を演算する演算手
段と、該演算手段の出力にもとづき前記画像のずれが抑
制されるよう、全撮像画像からの画像の一部を切り出
し、該切り出し位置を変更する手段とにより構成される
撮像装置。

【００１９】（９）前項（１）または（２）記載の撮像
装置であって、前記補正手段は、前記検出手段の出力に
応じて駆動される光学式ぶれ補正手段である撮像装置。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態をビデオ
カメラの実施例により詳しく説明する。なお、実施例
は、動画を撮影する装置であるが、静止画を撮影するい
わゆるデジタルカメラ、更には銀塩フィルムカメラ等に
おいて同様に実施することができる。

【００２１】

【実施例】（実施例１）図１は、実施例１である“ビデ
オカメラ”の構成を示す断面図である。図１（ａ）はビ
デオカメラ本体を正面から見た図面で、フロントカバー
部材を取り外した様子を示している（図１（ｂ）におい
て、平面ＢＢ´で切った断面図）。また図１（ｂ）は、
（ａ）図を平面ＡＡ打で切った断面図を表している。
（ｂ）図にて、被写体からの光は、レンズ鏡筒１０１を
通って、ＣＣＤ等の撮像素子１０２上に結像され、信号
線１０３を介し、信号処理回路を有する基板１０４へと
送られ映像信号として処理され、必要に応じ、磁気記録
装置１０５で記録されたり、ファインダ１０６に表示さ
れる。１０７はマイク、１０８は振動型ジャイロ等の角
速度センサ１１１，１１２が固定されているセンサ保持
部材であり、それぞれ信号線１０９，１１０を介し、基
板１０４へ検出信号が送られる。角速度センサ１１１，
１１２はセンサ保持部材１０８でレンズ鏡筒１０１に固
定され、一体化している。

【００２２】１１３はビデオカメラ本体の外装（ハウジ
ングともいう）部材である。本実施例の特徴として、レ
ンズ鏡筒１０１と撮像素子１０２と角速度センサの保持
部材１０８とが、一体化し、外装部材１１３に対し振動
吸収材としてのゴム座１１４を介して接続され、撮像部
や揺れ検出部が手ぶれ等の外濫の影響を受けにくい構造
となっている。

【００２３】本実施例では、磁気記録装置１０５や基板
１０４は、外装部材１１３に直接固定されている構造と
しているが、信号線１０３，１１０のフレキ部分で振動
吸収され、撮像部，揺れ検出部１０１，１０２，１０８
への影響はない。本実施例の構造は、少なくとも一体化
した撮像部１０１，１０２と揺れ検出部１０８が、振動
吸収材１１４を介し、本体外装部材１１３に接続されて
いれば良く、基板１０４や磁気記録装置１０５等も、撮
像部と一体化され、ビデオカメラ本体全体が外装部材１
１３に対し、ゴム座接続されるような構造であっても構
わない。

【００２４】図１（ａ）を用い、ゴム座１１４を介した
レンズ鏡筒１０１と外装部材１１３との接続方法を説明
する。ゴム座１１４はレンズ鏡筒１０１およびセンサ保
持部材１０８（ピッチ用角速度センサ１１１とヨウ用角
速度センサ１１２とがセンサ保持部材１０８に固定）に
固定されている（その固定方法は、例えば接着剤でも、
ビス止めでも構わないが、本実施例では簡単のため接着
剤で固定されているものとする）。ゴム座１１４には、
外装からネジ止めされるビス１１５の直径より大きな径
の、止め用穴１１４ａが空いている。このゴム穴１１４
ａとビス１１５との接触面で、レンズ鏡筒１０１が外装
部材１１１に対し保持され、つり構造化していることに
なる。

【００２５】このつり構造により、撮像系（１０１，１
０２）と揺れ検出系（１１１，１１２）に伝わる揺れ
は、ゴム座１１４の減衰作用により揺れ振幅が小さくな
り、また揺れ周波数も高い周波数の揺れが除去される。
従って、手ぶれ補正手段が苦手とする大振幅，高周波数
の揺れ成分が、ゴムにより除去できるので、ゴムで除去
できなかった揺れ成分は、逆に容易に手ぶれ補正手段で
補正可能となる。

【００２６】次に図２を用い、電子式防振を説明する。
１０１はレンズ鏡筒、１０２はＣＣＤ等の撮像素子であ
る。撮像素子１０２上の像は光電変換され、フレキシブ
ル配線された信号線１０３を介し、増幅器２０１で最適
なレベルに増幅され、カメラ信号処理回路２０２へと入
力され標準テレビ信号に変換される。

【００２７】また、図２のカメラは、電子的な手ぶれ補
正機能を備えており、防振のＯＮ／ＯＦＦはスイッチ２
１１の状態を検出することで行っている。角速度センサ
１１１，１１２でレンズ鏡筒１０１と撮像素子１０２か
らなる撮像部の揺れ角速度を検出し、増幅器２０７，２
０８でそれぞれ増幅後、積分器２０９，２１０で角速度
信号を積分して角変位に変換し、防振制御部マイコン２
０５に取り込む。マイコン２０５は、得られた角変位、
即ち揺れ角θと光学系の焦点距離ｆに応じ、撮像素子１
０２上の揺れによる画素移動分（ほぼｆ・ｔａｎθに相
当）を、揺れによる移動方向とは逆方向に動かすことで
揺れ補正を行う。なお、角速度センサ１１１，１１２か
ら増幅器２０７，２０８（基板１０４内）へは、フレキ
シブル配線された信号線１１０を介して接続されてい
る。

【００２８】図３は電子的な防振制御で抽出される画像
領域を説明するための図である。（ａ）の３０１が撮像
素子１０２の有効画素領域であり、そのうちの一部の領
域３０２のみを抽出して、揺れを補正するように３０２
を３０１の範囲の中で開始点（ｘ０，ｙ０）移動させる
ことで防振を行い、領域３０２のみをＴＶやファインダ
等のモニタ１０６に表示したり、磁気記録装置１０５に
記録する（図３（ｂ））。

【００２９】そのための手法として、フィールドメモリ
を用いて領域３０１の画像を一旦記憶し、領域３０２の
画像のみを読み出しながら、３０３の大きさになるよう
に拡大処理しつつ、水平・垂直走査線間を補間して３０
３の表示を得る方法と、抽出領域３０２が予め標準ＴＶ
信号に必要な走査線数を満足するように、撮像素子を高
密度の高画素タイプの大型ＣＣＤを用いる方法とがあ
る。前者，後者共に高価なフィールドメモリや大型ＣＣ
Ｄを必要とするので、本実施例では、汎用のＰＡＬ用の
ＣＣＤを、ＮＴＳＣのカメラに用いる構成とする。ＰＡ
Ｌ用ＣＣＤは垂直方向の画素密度が高いので、垂直走査
方向はタイミングジェネレータ等のＣＣＤ駆動回路で、
ＮＴＳＣ規格に対しての余分ライン数の範囲内で、高速
掃き出しすべきライン数を角変位に応じて変化させれ
ば、垂直方向の切り出し画像の位置を変化させることが
可能となる。また、水平走査方向はラインメモリとメモ
リ制御回路との構成でタテヨコ比分だけ拡大処理を行い
つつ、ラインメモリへの書き込み開始画素位置と読み出
し開始画素位置との関係を変化させれば、水平方向の画
面位置変更が行え、安価な揺れ補正装置が実現できる。

【００３０】図２はそのような補正系の構成になってお
り、垂直走査方向の画素移動はマイコン２０５が、ＣＣ
Ｄ駆動回路２０６を制御し、高速掃き出し制御を行わせ
ることで、所望の走査領域の抽出を行い、水平走査方向
の画素移動は、カメラ信号処理回路２０２で処理された
映像信号を取り込む、ラインメモリ２０３とメモリ制御
回路２０４とで、メモリされた水平走査画像の読み出し
位置を揺れ補正画素移動量に応じて可変にしながら、か
つタテヨコ比に見合うだけ拡大処理（メモリ読み出しレ
ートを変更）を行い、その信号をカメラ信号処理回路２
０２に戻し色処理等を施すことで標準ＴＶ信号に変換す
る。

【００３１】図２に示される防振系を有するビデオカメ
ラを、図１に示すような構成で配置することにより、主
として２つの利点が得られる。

【００３２】１つには、ゴム座等の防振部材の受動的な
防振効果により、高周波な振動成分の除去が行え、揺れ
検出系，電子式補正系からなる能動的な防振システムに
より、低周波の振動成分が除去可能となり、広範囲の周
波数帯にわたって手ぶれや振動の影響が除去可能になる
ことである。図４にその様子を示す。図４は揺れ周波数
に対する抑振効果を示しており、電子式防振システムの
特性を４０１、振動吸収部材の特性を４０２に示す。

【００３３】第２の利点として、振動吸収部材により手
ぶれや振動の振幅を減衰できるので、電子式防振システ
ムで補正可能な揺れ角（光軸上でのカメラ回転角度に換
算したもの：最大補正角θ＝Tan^-1 （CCD 上での切出し位置最大移動
量／焦点距離）以上の揺れがカメラ本体に印加された場合でも、防振す
ることが可能となる。

【００３４】以上、本実施例を、ＰＡＬ用ＣＣＤとライ
ンメモリとを使った構成について説明したが、フィール
ドメモリを使って抽出画像の位置を制御することで補正
しても良いし、拡大制御しなくとも済む大型或は超高画
素タイプのＣＣＤを使っても構わない。また、電子式の
補正系に限らず、光学式の手ぶれ補正系であっても構わ
なく、その場合は、光学補正系もカメラ外装に対して振
動吸収部材を介して接続すれば良い。本実施例では、揺
れ検出手段として角速度センサを用いたが加速度センサ
でも良く、その場合は防振制御マイコン内または外部
で、更に１回積分処理行えば良い。また揺れ角変位量算
出はハードウエアの構成として図２では説明したが、ソ
フトウエアで処理されても構わない。また、振動吸収部
材としてゴム材を例として説明したが、これに限られる
ものではなく、振動を吸収できる、弾性率の高い素材で
あれば、実施可能である。

【００３５】（実施例２）実施例１では、揺れ検出手段
に揺れセンサを用いる場合を例にとって説明したが、実
施例２は、撮影像の変化から撮像系の揺れ量を検出す
る、いわゆる動きベクトル検出手段を用いた場合の例で
ある。

【００３６】この場合、外装部材から振動吸収部材を介
してつり構造とするのは、レンズ鏡筒および撮像素子か
らなる撮像系のみで良く、図１の構成は、図５のように
すれば、同様の効果を得ることができる。また、防振シ
ステムのブロックとしては、図６のようになる。図６で
は、図２と同じ構成の部分は同一の番号で記し、詳細の
説明を割愛する。

【００３７】カメラ信号処理回路２０２からの映像信号
は、フィールドメモリ３０１および動き検出回路３０３
に送られる。動き検出回路３０３では連続する映像信号
（例えばフィールド間）から、被写体の変化部分を抽出
して防振制御部３０４に出力する。防振制御部３０４で
は動き信号に応じて、画面の一部の移動なのか、画面全
体の移動なのかを判断し（カメラが動いているのか否
か）、後者の場合に、その動きを補正する補正命令をメ
モリ制御回路３０２に出力する。メモリ制御回路３０２
では補正信号に応じて選択した領域を、フィールドメモ
リ３０１に記憶した映像情報の中から抜き出し、その信
号をカメラ信号処理回路２０２に戻し色処理等を施すこ
とで標準ＴＶ信号に変換する。フィールドメモリ３０１
を使う防振システムでは、ＣＣＤ駆動回路２０６による
高速掃き出し制御で、垂直方向の画像切り出しを行う必
要性はない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広範囲な周波数のぶれに対しても抑振効果があり、より
大きな揺れに対しても防振できる撮像装置が提供でき
る。詳しくは、少なくとも、撮像系とこれに接続されて
いる揺れ検出センサとを（動きベクトル検出の場合は撮
像系のみで良い）、撮像装置の外装であるハウジング部
材から、振動吸収材を介して支持することで、撮像装置
本体より撮像系に伝わる揺れは、高い周波数成分が除去
されることになり、また撮像系に伝わる低周波数の揺れ
成分は、揺れ検出手段と補正手段とにより、抑振される
ので、手持ちの撮影から、車上・船上の三脚撮影、歩道
橋の橋桁設置撮影まで、あらゆる撮影状況に対して、手
ぶれや振動による撮影画像の乱れを除去した、快適な撮
像装置を提供することが可能となる。

【００３９】特に、振動吸収材を介することにより、本
体から撮像系に伝わる揺れ振幅を急峻に減衰させること
が可能となるので、揺れの大きい撮影状況に対しても、
撮像系への揺れは小振幅となり、防振可能となる。これ
により、揺れ補正範囲の拡大が行え、ぶれのない安定し
た撮影画像が得れる、快適な撮影を実現できる撮像装置
を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の構成を示す断面図

【図２】実施例１の要部の構成を示すブロック図

【図３】電子式防振の説明図

【図４】防振特性を示す図

【図５】実施例２の構成を示す断面図

【図６】実施例２の要部の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１０１レンズ鏡筒１０２撮像素子１０８センサ保持部材１１４ゴム座（振動吸収部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段と、前記撮像手段の揺れを検出
するための、前記撮像手段に対し固定された検出手段
と、前記検出手段により検出された揺れを補正する補正
手段と、互に固定された前記撮像手段と前記検出手段と
を当該撮像装置本体の外装部材に対し防振的に支持する
防振支持手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】撮像手段と、前記撮像手段から出力され
る撮影画像の動きを検出する検出手段と、前記検出手段
により検出された撮影画像の動きを補正する補正手段
と、前記撮像手段を当該撮像装置本体の外装部材に対し
防振的に支持する防振支持手段とを備えたことを特徴と
する撮像装置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の撮像装置
において、前記防振支持手段は、ゴム材等の振動吸収材
を有するものであることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】請求項１または請求項２記載の撮像装置
において、前記防振支持手段は、前記補正手段が補正可
能な揺れ周波数よりも高い周波数の揺れに対し、防振効
果があるものであることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】請求項１または請求項２記載の撮像装置
において、前記防振支持手段は、撮像装置本体よりも前
記撮像手段に伝わる揺れ振幅を減衰させることにより、
本来、前記補正手段のみでは補正しきれない大きな揺れ
に対しても、揺れ補正を可能とするものであることを特
徴とする撮像装置。
【請求項６】請求項１記載の撮像装置において、前記
揺れ検出手段は、振動型角速度センサや加速度センサ等
の揺動検出手段であることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】請求項２記載の撮像装置において、前記
揺れ検出手段は、前記撮像手段からの出力画像をフィー
ルドメモリ等のメモリ手段を介し、フィールド間の撮影
画像の相関を求めることで、動きベクトルを抽出する動
きベクトル検出手段であることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】請求項１または請求項２記載の撮像装置
であって、前記補正手段は、前記検出手段の出力より揺
れに伴う撮像素子上の画像ずれ量を演算する演算手段
と、該演算手段の出力にもとづき前記画像のずれが抑制
されるよう、全撮像画像からの画像の一部を切り出し、
該切り出し位置を変更する手段とにより構成されること
を特徴とする撮像装置。
【請求項９】請求項１または請求項２記載の撮像装置
であって、前記補正手段は、前記検出手段の出力に応じ
て駆動される光学式ぶれ補正手段であることを特徴とす
る撮像装置。