KR100423380B1 - 손떨림정정장치및비디오카메라 - Google Patents

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Abstract

영상의 손떨림 성분을 정정하기 위한 손떨림 정정 장치가 개시된다. 손떨림 정정 장치는 편향 상태를 검출하기 위한 편향 검출 유니트, 상기 편향 검출 유니트로부터의 편향 검출 신호에 기초하여 편향 상태로서 최소한 고의적 편향과 손떨림에 의한 편향을 판별하기 위한 편향 상태 판별 유니트, 및 편향 정정 신호를 출력하기 위해 편향 상태 판별 유니트로부터의 편향 상태 판별 신호에 기초하여 편향 상태 판별 유니트로부터 편향 정정량을 계산하기 위한 편향 정정 신호 출력 유니트를 포함한다. 팬닝 또는 틸팅에 의해 야기되는 손떨림에 의한 비고의적인 편향과 고의적 편향 상태를 구별함으로써, 편향 상태에 대응하는 정정량, 즉, 팬닝이나 틸팅에 대해서는 제로 정정량이 사용되고, 손떨림에 의해 야기된 편향에 대해서는 정정량의 계산된 값이 사용된다.

Description

손떨림 정정 장치 및 비디오 카메라
발명의 배경
본 발명은 영상의 손떨림 성분을 정정하기 위한 손떨림 정정 장치와 비디오 카메라에 관한 것이다.
종래 기술
최근에 전하결합소자(CCD)형 영상 센서를 갖는 간편한 형태의 비디오 카메라가 널리 사용된다.
이와 같은 비디오 카메라는 촬영도중에 손으로 고정이 되기 때문에 촬영도중의 손떨림은 피할 수 없다. 이 같은 손떨림이 촬영도중에 일어나게 되면, 예컨대 줌-업을 동반한 촬영의 재생에서 화질의 열화가 발생하고, 이는 재생된 영상을 극도로 나쁘게 만든다.
결과적으로 이 같은 비디오 카메라는 최근들어 촬영 도중에 야기되는 손떨림을 정정하기 위한 손떨림 정정 장치를 장착하여 시판되고 있다.
한편, 촬영중 가로 방향으로 카메라를 움직이는 팬닝(Panning) 또는 촬영중 위 또는 아래 방향으로 카메라를 움직이는 틸팅(Tilting)과 같은 기술은 비디오 카메라로 촬영하는데 있어서 빈번하게 이용된다.
제 1도 및 제 2도를 참조하여, 비디오 카메라에 장착된 손떨림 정정 장치의종래의 구조가 설명된다. 다양한 손떨림 정정 장치가 있지만, 소위 말하는 메모리 제어 시스템을 채용한 시스템중의 하나가 설명된다. 메모리 제어 시스템으로 손떨림을 검출하는데 있어서, 비디오 카메라의 CCD 영상 센서에 의해 촬상된 화상 신호의 부분이 영상 프레임으로서 취해지고, 이전 필드의 영상 프레임과 현재 필드의 영상 프레임이, 손떨림을 정정하기 위해 각각의 손떨림 양에 따라 등록이 된다. 손떨림 양을 검출하기 위한 시스템으로써, 각속도 검출 시스템이 채용된다. 각속도 검출 시스템(angular velocity detection system)은, 압전 진동 자이로(GYRO)로 구성된 각속도 센서를 사용하여 손떨림에 의해 야기된 각속도가 검출되고 검출된 각 속도에 기초하여 손떨림 양이 검출되는 시스템이다.
제 1도를 참고하면, 각속도 센서로부터 각속도 데이터가 단자(120)에 제공되고 거기에서 고역-통과 필터(121)에 제공된다. 고역-통과 필터(121)는, 비디오 카메라의 팬닝 또는 틸팅에 의해 야기된 저주파수 요소를 각속도 데이터로부터 제거하되 손떨림 성분은 바로 통과시키는 필터이다.
고역-통과 필터(121)로부터의 출력 데이터는 승산기(127)에 의해 전체 이득 조정 유니트(128)로부터의 사전설정된 승산 계수와 곱해져서, 저역-통과 필터(154)에 보내지기 전에 광학적 줌밍시의 줌밍 승산 계수에 대응하는 승산 계수로 승산기(129)에 의해 곱해지게 된다. 전체 이득 조정 유니트(128)는, 비디오 카메라의 광학 시스템과 각속도 센서로부터의 정정 신호의 이득 변동을 정정하기 위한 승산 계수들을 생성시키기 위해 제공되고, 이것은 필수적인 설계의 중간값은 아니다. 줌 이득 표(130)에는 비디오 카메라의 광학적 줌밍에 대한 줌밍 승산 계수들과 연관된 이득 정정을 위한 복수의 승산 계수가 저장되어 있다. 현재의 줌밍 승산 계수에 대응하는 승산 계수가 줌 이득 표(130)로부터 판독되어져 승산기(129)로 보내지게 된다. 승산기(129)의 출력 데이터는 저역-통과 필터(154)로 보내진다.
저역-통과 필터(154)는 적분 계수 표(136)로부터의 적분 계수를 사용하여 이전 단계의 승산기(129)로부터 제공된 데이터를 적분한다.
적분 계수 표(136)에 저장된 적분 계수들은 제 2도의 예로 도시된 바와 같이 저역-통과 필터(154)의 적분 출력과 관련된다. LPF(154)에 의한 적분값에 대응하는 적분 계수(LPF 적분값)가 적분 계수 표(136)로부터 취해져 승산기(129)로부터 제공된 데이터를 적분하기 위해 저역-통과 필터(154)에서 이용된다. 제 2도에서, 적분 계수와 LPF 적분값은 세로 좌표와 가로 좌표로 각각 그려진다. 제 2도의 LPF 적분 값들 중, 적분값(SH)은 CCD 영상 센서의 수평 방향 초과 영역에서의 화소 숫자의 1/2 에 대응하고, 적분값(SV)은 CCD 영상 센서의 수직 방향 초과 영역에서의 화소 숫자의 1/2에 대응한다. 즉, 제 2도에 도시된 종래의 손떨림 정정 장치에서는, 팬닝 또는 틸팅중의 손떨림과 컨버전스를 위한 정정은 공통의 적분 계수를 사용하여 수행된다.
저역-통과 필터(154)의 출력 데이터는 손떨림 정정 신호로서 단자(145)에서 출력된다. 비디오 카메라는 손떨림 정정 신호에 기초하여 영상의 손떨림 성분의 정정을 수행한다.
그러나, 손떨림 정정에 대해서 및 패닝이나 틸팅을 위한 컨버전스에 대해서 공통의 적분 계수가 사용된다면, 손떨림에 대한 정정 영역은 큰 값으로 설정될 수없고, 팬닝에서 틸팅에 대한 지원-특성도 역시 최적값이 안된다. 손떨림에 대한 진폭의 정정 범위 증가를 위해 선형 정정 범위가 증가될 수는 있지만, 부수적으로 잔존 손떨림 양이 증가한다. 역으로, 팬닝 또는 틸팅에 대한 지원-특성을 개선하기 위해 선형 정정에 대한 범위는 감소될 필요가 있고, 이 경우 부수적으로 정정 성능이 낮아진다.
덧붙여, 종래의 메모리 제어 시스템을 채용하는 손떨림 정정 장치에 있어서, 제 2도에 도시된 바와 같이, CCD 영상 센서의 초과 화소가 수직 및 수평 방향에서 각각 ±40 및 ±60이 되면, 선형 정정 영역에서 사용될 수 있는 화소의 숫자는 제 2도에 도시된 바와 같이 ±10 화소정도로 적게 된다.
발명의 개요
따라서, 손떨림을 효과적으로 정정하고, CCD영상 센서의 초과 화소를 효과적으로 이용하며, 또한 팬닝 또는 틸팅에 의해 야기된 편향에 대한 양호한 지원-특성을 갖는 손떨림 정정 장치 및 비디오 카메라를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
한 양상에서, 본 발명은, 편향 상태를 검출하기 위한 편향 검출 수단, 상기 편향 검출 수단으로부터의 편향 검출 신호에 기초하여 최소한 고의적 편향 및 손떨림에 의한 편향을 편향 상태로서 판별하기 위한 편향 상태 판별 수단, 및 상기 편향 상태 판별 수단으로부터의 상기 편향 상태 판별 신호에 기초하여 상기 편향 상태 판별 수단으로부터의 편향 정정량을 계산하고 편향 정정 신호를 출력하기 위한 편향 정정 신호 출력 수단을 포함하는 손떨림 장치를 제공한다.
다른 양상에서, 본 발명은, 촬상 표면상에 입사되는 광에 대응하는 전기적신호를 발생하기 위한 촬상 수단, 입사 광 영상을 상기 촬상 수단의 촬상 표면에 형성하기 위한 광학 시스템, 상기 촬상 수단의 전기적 신호로부터 영상 신호를 발생하기 위한 영상 신호 발생 수단, 편향 상태를 검출하기 위한 편향 검출 수단, 상기 편향 검출 수단으로부터의 편향 검출 신호에 기초하여 편향 상태로서 최소한 고의적 편향 및 손떨림에 의한 편향을 판별하기 위한 편향 상태 판별 수단, 상기 편향 상태 판별 수단으로부터의 상기 편향 상태 판별 신호에 기초하여 상기 편향 검출 신호로부터 편향 정정량을 계산하기 위한 편향 정정 신호 출력 수단, 및 상기 편향 정정 신호에 응답하여 편향을 정정하기 위한 정정 수단을 포함하는 비디오 카메라를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 편향 상태 판별 수단은 편향 상태를 판별하고, 편향 정정 수단은 상기 편향 상태에 따른 편향의 정정량을 계산한다. 따라서, 팬닝 또는 틸팅에 의해 야기되는 것과 같은 고의적 편향 상태를 손떨림에 의해 야기되는 고의가 아닌 편향과 구별함으로써, 편향 상태에 대응하는 정정량, 즉, 팬닝 또는 틸팅에 대해서는 제로 정정량이, 손떨림에 의해 야기된 편향에 대해서는 정정량의 계산된 값이 채용될 수 있다. 따라서 효과적인 손떨림 정정이 이루어질 수 있고, 틸팅 또는 팬닝에 의해 야기된 편향에 대한 지원-특성이 개선될 수 있다. 덧붙여 CCD 영상 센서의 초과하는 화소는 보다 효과적으로 표현될 수 있다. 비록 실시예에서는 손떨림 표시 수단이 제공되지만, 카메라 동작에 대한 정정 동작은 카메라가 영상 촬영에 사용될 때마다 사용되기 때문에 종래의 비디오 카메라의 손떨림 정정에 대해 온/오프 스위치를 제공할 필요는 없다.
본 발명의 양호한 실시예의 상세한 설명
도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예들이 상세하게 설명된다.
현 실시예의 손떨림 정정 장치는 비디오 카메라에 장착된다. 다양한 손떨림 정정 시스템이 있지만, 소위 메모리 제어 시스템을 채용한 시스템 중의 하나가 설명된다. 현 실시예에 채용된 CCD영상 센서는 상기의 영상 프레임보다 수직 및 수평 방향에서 각각 ±48 화소 및 ±63 화소 만큼 크다. 이 같이 손떨림의 최대 정정량은 수직 및 수평 방향에서 각각 ±48화소 및 ±63 화소이다. 현 실시예에서 손떨림 양을 검출하기 위해 채용된 시스템은 각속도 검출 시스템이다.
제 3도를 참조하여 현 실시예의 손떨림 정정 장치를 수행하는 비디오 카메라 장치가 설명된다.
이 도면에서 물체로부터의 광은 광학 시스템을 통해 CCD 영상 센서(2)로 입사되고 여기에서 대응하는 전기 신호로 변환된다. 광학 시스템은 예컨대 CCD 영상 센서(2)상에서 물체의 영상을 형성하기 위한 렌즈 시스템, 줌밍을 위해 상기 렌즈 시스템을 움직이기 위한 광 줌밍 유니트 및 광 줌밍 유니트를 위한 구동 시스템, 초점을 맞추기 위해 렌즈 시스템을 움직이기 위한 포커싱 시스템, 상기 포커싱 유니트를 위한 구동 시스템, 조리개 유니트 및 상기 조리개 시스템을 위한 구동 시스템으로 구성된다. CCD 영상 센서(2)는 광 필터와 각 색의 광 빔을 수신하기 위한 세개의 CCD 영상 센서로 구성된다.
상기 CCD 영상 센서(2)로부터의 영상 신호는 신호 조정 회로(3)에 의해 이득-제어 및 샘플-홀드되고 아날로그/디지털(A/D)변환기(4)에 의해 카메라 신호처리회로(5)로 보내지는 디지털 영상 신호로 변환된다.
카메라 신호 처리 회로(5)는 디지털 영상 신호로부터 휘도(Y)신호 및 색(C) 신호 생성과 같은 디지털 신호 처리를 수행한다. 카메라 신호 처리 회로(5)에 의해 생성된 카메라 신호는 출력 단자(6)에서 출력된다.
카메라 제어 회로(9)는 이후에 설명되는 바와 같이 손떨림 정정 동작이 아닌 다른 동작들, 예를 들어, 광 줌밍 유니트의 구동 제어, 포커싱 유니트에서 자동 초점 제어를 위한 구동 제어, 조리개 유니트에서 자동 조리개 제어를 위한 구동 제어, 또는 비디오 카메라의 전체 시스템을 위한 타이밍 제어등과 같은 제어 동작을 수행한다.
손떨림 정정 명령 유니트(16)는 비디오 카메라 사용자가 손떨림 정정의 수행 여부에 관한 명령을 주도록 버튼등의 형태로 비디오 카메라 케이스에 제공된다. 사용자가 손떨림 명령을 위해 손떨림 정정 명령 유니트(16)를 누르게 되면, 카메라 제어 유니트(9)는 손떨림 정정을 명령하는 신호를 영상 제어 회로(8)에 보낸다.
각속도 센서(12,13)는 각각은 압전 진동 자이로(gyro)에 의해 형성되고, 센서(12,13)의 각속도 검출 표면이 CCD 영상 센서(2)의 수평 및 수직 방향에 각각 대응하도록 비디오 카메라 주 몸체 부분에 제공된다. 즉, 각속도 센서(12,13)는 비디오 카메라 주 몸체 부분의 편향의 좌우 및 상하 각각의 방향에서의 각속도를 검출한다. 상기 각속도 센서(12,13)로부터의 각속도 검출 신호는 A/D 변환기(11)에 의해 디지털 신호로 변환되어 각속도 데이터로서 영상 제어 회로(8)에 보내지게 된다.
동기 발생기(SG)(14)는 수평 동기 신호(HD), 수직 동기 신호(VD) 및 필드 판단 신호(FP)를 생성한다. 수평 동기 신호(HD)와 수직 동기 신호(VD)는 타이밍 발생기(TG)(10)에 보내지고 필드 판단 신호(FP)는 영상 제어 회로(8)에 보내진다.
영상 제어 회로(8)는 CCD영상 센서(2)에 의한 확대되는 영상 촬영의 전기적 줌밍을 제어하고, 카메라 제어 회로(9)로부터 손떨림 명령 신호와 함께 삽입되면, 저장된 손떨림 정정 처리 프로그램에 따라 A/D 변환기를 통해 각속도 센서(12, 13)로부터의 각속도 데이터에 기초하여 손떨림을 위한 정정량의 계산을 수행한다. 한편 영상 제어 회로(9)에서는 전기적 줌밍이 아니라 카메라 제어 회로(9)에 의해 제어되는 광학 시스템(1)에 의한 광 줌밍이다. 광 줌밍이 수행되면, CCD 영상 센서 상의 편향된 양과 비디오 카메라의 편향 각사이의 관계는 줌밍 승산 계수에 따라서 변한다. 이 같이 영상 제어 회로(8)는 손떨림의 정정량 계산에 있어서 줌밍 승산 계수와 관련된 정보를 고려한다.
영상 제어 회로(8)에 의한 손떨림 정정 계산에 의해 얻어진 정정량은 직렬 데이터로서 타이밍 발생기(10)와 선형 보간 계산 회로(7)에 보내진다.
영상 제어 회로(8)로부터 선형 보간 계산 회로(7)에 보내지는 직렬 데이터 사이에, 수평 방향에서의 확대/축소 승산 계수값(HMAG), 수직 방향에서의 확대/축소 승산 계수값(VMAG), 수평 방향에서의 보간 오프셋값(HOFF), 짝수 필드의 수직 보간 오프셋값(VOFFE), 홀수 필드의 수직 보간 오프셋값(VOFFO), 상기 선형 보간 계산 회로(7)에 배열된 라인 메모리를 위한 기록 정지 어드레스 값(HSTOP), 라인 메모리에 대한 기록 개시 어드레스 값(HSTART), 라인 메모리에 또는 이로부터의 기록/판독을 제어하기 위한 상승 위상 값(HCPS), 라인 메모리에 또는 이로부터의 기록/판독을 제어하기 위한 감쇄 위상 값(HCPE), 라인 메모리를 위한 기록 개시 위상 값(MWBS), 라인 메모리를 위한 기록 종료 위상 값(WMBE), 라인 메모리를 위한 판독 개시 위상 값(MRBS), 및 라인 메모리를 위한 판독 종료 위상 값(MRBE)이 있다.
현 실시예에 있어서, 수직 방향(V)및 수평 방향(H)에 있어서 손떨림 정정 처리는 다음의 방법으로 수행된다.
우선 수직 방향에서의 손떨림 정정을 위한 처리가 설명된다.
각 필드에 대한 초기값 설정에 있어서, 영상 제어 회로(8)는, CCD 영상 센서(2)의 필드 판독 제어 신호(FLD)와 수직 방향에서 스위프된 화소의 숫자값을 나타내는 신호(VTB)를, CCD 영상 센서(2)로부터 타이밍 발생기(10)에 출력할 때까지, 보냄으로써 CCD 영상 센서(2)의 오프셋 판독에 의한 정수 부분의 정정을 제어한다. 영상 제어 회로(8)는 짝수 필드의 수직 보간 오프셋값(VOFFE)과 홀수 필드의 수직 보간 오프셋값(VOFFO)을 선형 보간 계산 회로(7)에 내보냄으로써 보간에 의한 마찰 부분의 정정을 제어한다.
영상 제어 회로(8)는, 수직 방향에서 확대/축소 승산 계수값(VMAG)을 영상 제어 회로(8)로부터 선형 보간 계산 회로(7)에 보냄으로써, 또한 마찰 가산 부분의 발생 가능한 캐리를 규정하는 VGAT 신호를 상기 선형 보간 계산 회로(7)로부터 타이밍 발생기(10)에 수평 동기 신호(HD)에 동기를 맞춰 보냄으로써, 한 라인씩의 순차적인 보간을 제어한다.
수직 방향에서의 손떨림 정정을 위한 처리가 설명된다.
각 필드에 대한 초기값 설정에 있어서, 영상 제어 회로(8)는, 선형 보간 계산 회로(7)에 배열된 라인 메모리를 위한 기록 개시 어드레스 값(HSTART) 및 기록 정지 어드레스 값(SSTOP)을 상기 선형 보간 계산 회로(7)에 보냄으로써, 정수 부분의 정정을 제어한다. 마찰 부분의 정정에 있어서, 영상 제어 회로(8)는 보간에 의한 제어를 위하여, 수평 방향의 보간 오프셋값(HOFF)을 선형 보간 계산 회로(7)에 보낸다.
영상 제어 회로(8)는, 수평 방향에서 확대/축소 승산 계수(HMAG)를 선형 보간 계산 회로(7)에 보냄으로써, 상기 화소 기초위에서 순차적인 보간을 제어한다.
마찰 부분의 보간을 행함에 있어서, 영상 제어 회로(8)는, 선형 보간 계산 회로(7)에 의한 수평 및 수직 두 방향에서의 마찰 부분의 보간을 수행하기 위해, 라인 메모리에 또는 이로부터의 기록/판독을 제어하기 위한 상승 위상 값(HCPS), 라인 메모리에 또는 이로부터의 기록/판독을 제어하기 위한 감쇄 위상 값(HCPE), 라인 메모리를 위한 기록 개시 위상 값(MWBS), 라인 메모리를 위한 기록 종료 위상 값(WMBE), 라인 메모리를 위한 판독 개시 위상 값(MRBS), 및 라인 메모리를 위한 판독 종료 위상 값(MRBE)을 보간 계산 회로(7)에 전송한다.
타이밍 발생기(10)는, 빠른 드레인 동작 제어 신호(XSUB)를 CCD 영상 센서(2)의 구동을 담당하는 V-구동기(15)에 전송하면서, 손떨림 정정량과 동등한 프레임 이동 동작 제어 신호(XV1 - XV4)를 상기 V-구동기(15)에 전송한다.
제 4도를 참조하여, 손떨림 정정 신호를 생성하기 위해 영상 제어 회로(8)에 제공된 도시된 장치가 설명된다.
손떨림 정정 신호를 생성하기 위한 영상 제어 회로(8)내의 장치는 크게 각속도 센서(12,13)에 의해 검출된 각속도를 사용하여 비디오 카메라 편향을 분석하기 위한 모니터 유니트, 떨림 상태 판단 수단인 진동 검출 유니트, 및 손떨림 정정 신호를 출력하기 위한 동작 분석의 결과에 따른 손떨림 정정량을 계산하기 위한, 떨림 정정 신호 출력 수단인 계산 유니트로 나뉜다. 모니터 유니트는 주요 구성부로 고역-통과 필터(52), 평활 필터(43), 및 모드 검출 회로(44)로 구성되고, 계산 유니트는 주요 구성부로 고역-통과 필터(51), 리미터(31), 감쇄기(53) 및 저역-통과 필터 (54)로 구성된다.
제 4도를 참조하면, 각속도 센서(12,13)로부터의 각속도 데이터는 제 3도의 A/D 변환기(11)에 의해 디지털 신호로 변환되어 단자(20)에 제공된다. 단자(20)를 통한 각속도 데이터는 가산기(22)에 덧셈 신호로서 가해지고, 레지스터(21)를 통한 각속도 데이터는 가산기(22)에 감산 신호로서 가해져 이들 각속도는 뺄셈이 행해진다. 가산기(22)의 출력은 계산 유니트의 고역-통과 필터(51)와 모니터 유니트의 고역-통과 필터(52)에 보내진다.
계산 유니트의 고역-통과 필터(51)는 가산기(23), 레지스터(26,21), 가산기(22) 및 승산기(24)로 구성되고, 주로 2 - 3 Hz의 주파수 범위인 손떨림 성분을 직접 통과시키면서 비디오 카메라의 팬닝 및 틸팅에 의해 야기된 고-주파수 요소를 주로 제거한다. 즉, 가산기(23)는 이전 단계의 가산기(22)로부터 각속도 데이터를 공급받고, 가산기(23)의 출력 데이터는 레지스터(26)를 통해 승산기(24)에보내진다. 승산기(24)는 단자(25)로부터 사전-설정 필터 계수(K2)를 공급받아, 레지스터(26)의 출력 데이터에 상기 필터 계수(K2)를 곱한다. 승산기(24)의 출력 데이터는 가산기(22)에 보내지고, 여기에서 이전 단계의 가산기(22)로부터의 각속도 데이터에 더해진다. 사전-설정 필터 계수(K2)는 고역-통과 필터(51)의 컷-오프 주파수를 높이기 위해 예컨대 0.995(K2= 0.995)로 설정된다.
고역-통과 필터(51)의 출력 데이터는 승산기(27)에 의해 전체 이득 조정 유니트(28)로부터의 사전-설정 곱셈 계수로 곱해지고, 승산기(29)에 의해 광 줌밍을 위한 줌밍-승산 계수에 대응하는 곱셈 계수만큼 추가로 곱해진다. 전체 이득 조정 유니트(128)는 광학 시스템(1)과 비디오 카메라의 각속도 센서(12,13)로부터 얻어지는 정정 신호의 이득에서 변동을 정정하기 위한 곱셈 계수를 생성하기 위해 제공되고, 중간 값으로 설계될 필요는 없다. 줌 이득 표(30)에는 비디오 카메라의 광 줌밍을 위한 줌밍 승산 계수와 관련된 이득 정정을 위한 다수의 곱셈 계수가 저장된다. 현재의 줌밍 승산 계수에 대응하는 곱셈 계수는 줌 이득 표(130)로부터 판독되고 승산기(129)에 제공된다.
비디오 카메라의 떨림과 관련된 각속도 데이터가 사전-설정 한계값을 초과하면, 즉 CDD 영상 센서상의 영상의, 비디오 카메라 편향에 의해 야기된 화소의 수로서, 움직임 속도 량이 사전-설정 한계값을 초과하면, 리미터(31)는 사전-설정 한계 값을 초과하는 값의 다운스트림 면의 저역-통과 필터(54)로의 입력을 금지함으로써 데이터를 제한한다. 한계값은 모드 검출 회로(44)가 각속도 데이터가 팬닝 또는 틸팅에 기인할 수 있는 지의 여부를 검출할 수 있도록 설정된다. 떨림 정정량의 계산된 값인 리미터(31)의 출력 데이터는 감쇄기(53)의 승산기(32)로 보내진다.
감쇄기(53)는, 승산기(32)에 의해 리미터(31)의 출력 데이터로 곱해진 즉 떨림 정정량의 계산된 값인 감쇄 계수(K3)를 생성하기 위해, 승산기(32)와 감쇄 계수 생성기(33)로 구성된다. 감쇄기(53)는 다운 스트림면의 저역-통과 필터(54)로 보내지는 데이터의 이득을 제어한다. 감쇄 계수 발생기(33)는 모니터 부분의 모드 검출 회로(44)에 의한 검출 결과에 따라 0 ≤K3≤1 과 같은 값을 갖는 감쇄 계수(K3)를 출력한다. 감쇄기(53)의 출력 데이터는 저역-통과 필터(54)로 보내진다.
저역-통과 필터(54)는 가산기(34), 레지스터(37), 승산기(35) 및 적분 계수 발생기(36)로 이루어지고, 적분 데이터는 모드 검출 회로(44)에 의해 검출된 각 모드에 응하는 이전 단계(53)의 감쇄기로부터 제공받는다. 즉, 이전 단계(53)의 감쇄기의 출력 데이터는 덧셈 신호로서 가산기(34)에 제공되고, 이의 출력 데이터는 레지스터(37)를 통해 승산기(35)로 보내진다. 승산기(35)는 적분 계수 발생기(36)로부터 레지스터(37)의 출력 데이터로 곱해진 사전-설정 필터 상관 수(적분 계수 K4)를 공급받는다. 승산기(35)의 출력 데이터는 이전 단계의 감쇄기의 출력 데이터에 더해지는 가산기(34)로 보내진다. 적분 계수 발생기(36)는, 0.8 ≤K4≤0.999 와 같은 값을 갖는 출력 적분 계수(K4)에 대해 이후에 설명하는 바와 같이, 모드 검출 회로(44)에 의한 검출 결과에 응답한다. 저역-통과 필터(54)의 출력 데이터는 손떨림정정 신호로서 단자(45)에 출력된다.
모니터 유니트의 고역-통과 필터(52)는 가산기(38), 레지스터 41 및 21), 가산기(22) 및 승산기(39)로 이루어지고, 각속도 데이터로부터 직류 성분을 제거한다. 즉, 가산기(38)는 덧셈 신호로써 이전 단계의 가산기(22)로부터 각속도 데이터를 공급받는다. 가산기(38)의 출력 데이터는 레지스터(41)를 통해, 단자(40)로부터 0.999(K1= 0.999)와 같이 거의 1에 가까운 사전-설정 필터 계수(K1)를 공급받는 승산기(39)에 보내진다. 레지스터(41)의 출력 데이터는 필터 계수(K1)로 곱해진다. 승산기(39)의 출력 데이터는 이전 단계의 가산기 22)로부터의 각속도 데이터에 더해지는 가산기(38)에 보내진다.
고역-통과 필터(52)의 출력 데이터는 평활 필터(43)로 보내지기 전에 승산기(42)에 의해 전체 이득 조정 유니트(28)로부터의 사전-설정 곱셈 계수로 곱해진다. 전체 이득 조정 유니트(28)는 각속도 센서(12,13)에 의해 얻어진 각속도 신호의 이득에서의 변동을 정정하기 위한 곱셈 계수를 생성하기 위해 제공되고, 이는 중간값으로 설계될 필요는 없다.
평활 필터(43)는 데이터로부터의 잡음을 제거하기 위해 제공된 데이터를 평활시키기 위해 제공된다. 특히, 평활 필터는 4개의 데이터 즉 현재의 데이터와 3개의 이전 데이터를 시간 평균값을 구해 그 값을 출력한다. 평활 필터 43)의 출력 데이터는 모드 검출 회로(44)로 보내진다.
모드 검출 회로(44)는 128 샘플에 대응하는 예컨대 0.5초의 사전-설정 시간에 대해 저역-통과 필터(54)의 출력 데이터와 모니터 유니트의 평활 필터(43)의 출력을 수신한다. 덧붙여 모드 검출 회로는 카운트값을 리세트하면서, 계산 유니트의 리미터(31)에 의해 사전-설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 샘플 숫자를 카운트한다. 이들 데이터에 기초하여, 모드 검출 회로(44)는 비디오 카메라의 편향 상태를 분석하여, 감쇄 계수 발생기(33)에 의해 출력된 감쇄 계수(K3)를 제어하고 적분 계수 발생기(36)에 의해 출력된 적분 계수(K4)를 제어하기 위하여 비디오 카메라의 편향 상태에 응답한다.
현재의 실시예에 있어서, 계수 발생기(33)의 감쇄 계수(K3)와 적분 계수 발생기(36)의 적분 계수 K4)는 비디오 카메라의 편향을 정정하기 위하여 다음의 방법으로 제어된다.
사용자에 의해 고의적인 비디오 카메라의 편향에 의해 생성된 비디오 카메라의 편향 상태는 팬닝 또는 틸팅 동작으로 간주된다. 이 경우에 있어서, 영상의 움직임이 팬닝 또는 틸팅 동작을 추적하도록 가능한한 손떨림 정정은 피한다. 특히, 제 5도에 도시된 바와 같이 감쇄 계수(K3)와 적분 계수(K4)는 가능한한 감소되고, 손떨림 정정 출력으로써의 저역-통과 필터(54)의 출력값은 0으로 감소된다. 팬닝 또는 틸팅중과 같이 정정의 량을 최소화하는 정정 모드는 컨버전스 모드로 불린다. 제 5도의 저역-통과 필터의 저역-통과 필터의 적분 값(LPF 적분 값)에서, 적분값(SH 및 SV)은 CCD 영상 센서(2)의 수평 방향 및 수직 방향에서 초과 영역의1/2 과 동일한 화소의 숫자에 각각 대응한다.
비디오 카메라의 편향 상태가 사용자가 의도하는 것과 다르게 발생하면, 이 같은 상태는 손떨림에 의해 야기된 것으로 간주된다. 이 같은 경우에 있어서, 가능한한 영상의 편향을 제거하기 위하여 손떨림 정정이 이루어진다 특히, 감쇄 계수(K3)와 적분 계수(K4)는 가능한한 1에 근접한 값이 되도록 설정되여 손떨림 정정의 계산된 값이 제 6도에 도시된 바와 같이 저역-통과 필터(54)의 출력값이 되도록 한다. 가능한한 정정량이 증가되는 이같은 정정 동작 모드는 정정 모드로 불리고, 사용자의 의지와 무관하게 비디오 카메라가 편향되었을 때 100% 정정에 근접한다. 제 6도의 LPF 적분값 SH 및 SV)은 CCD 영상 센서(2)의 수평 방향 및 수직 방향에서 초과하는 영역의 1/2와 동일한 화소의 숫자에 각각 대응한다. 안정 상태에서 상기 정정 모드의 정정의 경우에 있어서, CCD 영상 센서(2)의 수평 방향 및 수직 방향에서 초과하는 영역의 화소 숫자의 1/2보다 낮은 영역은 손떨림 정정에 사용될 수 있는 영역을 나타낸다. 그러나 안정 상태에서 수평 및 수직 방향에서 화소 숫자의 초과하는 영역의 1/2와 동일한 영역이 정정을 위해 전부 사용될 경우, 초과하는 영역의 2/1과 동일한 영역이 초과되면 영상의 연속성을 잃게된다. 이 같이 실제에 있어서는, 수평 방향에서 LPF 적분값(SH)에 이르고 수직 방향에서 LPF적분값(SV)에 이르는, 화소의 사전-설정 숫자 보다 초과하는 영역의 화소 숫자의 2/1보다 낮은 영역이 정정을 위해 사용된다. LPF 적분값을 벗어난 적분 계수(K4)는 컨버전스를 위한 정정량을 줄이기 위하여 감소된다.
비디오 카메라의 편향 상태가 사용자가 고의로 비디오 카메라를 편향시키는 팬닝 또는 틸팅 동작과 사용자의 의지와 관계없이 비디오 카메라가 편향되는 손떨림사이의 중간 상태일 경우, 정정은 손떨림 정정이 결합된 컨버전스가 된다. 특히 감쇄 계수(K3)와 적분 계수(K4)는 적절한 값으로 설정되어 제 7도에 도시된 바와 같이 정정과 컨버전스가 결합되어 사용되도록 한다. 팬닝 또는 틸팅과 손떨림사이의 중간의 정정 모드는 부-(SUB-) 또는 준-(QUASI-) 정정 모드로 불린다. 제 7도의 LPT 적분값(SH 및 SV)은 각각 CCD 영상 센서(2)의 수평 방향 및 수직 방향에서 초과하는 영역의 1/2와 동일한 화소 숫자에 대응한다. 안정된 상태아래의 부-정정 모드에서의 정정의 경우, 손떨림 정정에 사용될 수 있는 영역은 CCD 영상 센서(2)의 수평 및 수직의 각 방향에서 초과하는 영역의 화소 숫자의 1/2보다는 적다. 그러나 안정된 상태에서 수평 및 수직 방향에서의 화소 숫자의 초과하는 영역의 1/2와 동일한 영역이 정정을 위해서 전체적으로 사용될 경우, 초과하는 영역의 2/1과 동일한 영역이 초과되면 영상의 연속성을 잃게된다. 이 같이 실제에 있어서는, 수평 방향에서 LPF 적분값(SH)에 이르고 수직 방향에서 LPF적분값(SV)에 이르는, 화소의 사전-설정 숫자보다 초과하는 영역의 화소 숫자의 2/1보다 낮은 영역이 정정을 위해 사용된다. LPF 적분값을 벗어난 적분 계수(K4)는 컨버전스를 위한 정정량을 줄이기 위하여 감소된다.
상기의 감쇄 계수(K3)는 K3X< K3Y< K3Z의 관계를 갖고, 적분 계수(K4)는 K4X< K4Y< K4Z의 관계를 갖는다. 이 부등식에 있어서, X, Y 및 Z는 컨버전스 모드,부-정정 모드 및 안정 상태에서의 정정 모드를 각각 나타낸다. 현재의 실시예에 있어서, 비디오 카메라 편향에 대한 정정은 컨버전스 모드, 부-정정 모드 및 정정 모드중의 하나를 사용하여 수행된다. 이들 모드중 어느 것이 사용되느냐 하는 것은 모드 검출 회로(44)에 의해 비디오 카메라 편향 상태의 분석에 기초하여 결정된다.
모드 검출 회로(44)에 의한 모드 판단에 대한 기준(결정을 위한 조건)과 현재의 실시예의 손떨림 정정 장치에 의한 정정 동작은 이제부터 설명되는 모드 판단의 결과에 대응한다.
현재의 실시예의 손떨림 정정 장치에서 모드 결정은 제 11도 내지 제 17도와 관련하여 이 후에 설명되는 것과 같이 7 종류의 판단 조건하에서, 예컨대 제 8도에 도시된 바와 같이 각속도 데이터의 128 샘플에 대응하는 t0초의 사전-설정 시간에 대해 모드 검출 회로(44)에 의해 이루어진다. t0에서 2 t0까지와 같은 다음의 뒤따르는 사전-설정 시간 기간에 대해 정정 동작은 결정의 결과에 따라서 수행되고, 추가로 모드 결정은 다음 사전-설정 시간 기간에 대해 주어진다. 강제 컨버전스 모드의 경우에 있어서, 제 9도에 도시된 바와 같이 순간적으로 컨버전스 모드 동작을 수행하기 위해 어떤 모드가 적용되는지에 관계없이, 후속하여 설명하는 바와 같이 강제적인 컨버전스 모드에 대한 결정 조건이 설정되는 즉시 강제적인 인터럽트가 수행된다.
모드 결정의 뒤따르는 설명에서 사용된 각속도 데이터의 수평 교차점의 숫자는 제 10에서 도시된 바와 같이 정의된다. 이 도면에 있어서, 사전-설정 시간기간(128샘플)에서 각속도 데이터 샘플의 숫자는 Sm이고, 사전-설정 임계값(THL_ 또는 THL+)은 0으로 가정하고, 사전-설정 시간 기간내에 임계값을 통과하는 각속도 데이터의 샘플 숫자 즉 128 샘플의 각속도 데이터의 부호가 역인 숫자는 Pn이고, 리미터(31)의 사전-설정 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 숫자(예컨대 LIM=8)는 Sx이다. 각속도 데이터의 샘플의 숫자가 계속하여 리미터(31)의 한계값(LIM)50(예컨대 LIM=8)을 초과하면, 수평 교차점 숫자의 카운트는 리세트되고, 제 1의 수평 교차점으로부터와 같이 카운트 리세트로부터 사전-설정 시간 기간의 종료까지 샘플의 숫자는 Sn이다. 이 같이 제 10 도에 있어서, Pn = 9 이고, Sx < 50 에 대해 샘플의 숫자 S = Sm이다. 반면 Pn = 4 이고, Sx ≥50 에 대해 샘플의 숫자 S = Sn이다.
다음의 가정하에서 모드 검출 회로(44)는 다음의 모드 결정 조건하에서 모드 결정에 영향을 미친다. 현재의 실시예의 손떨림 정정 장치는 모드 결정의 결과에 기초하여 편향 정정을 수행한다.
현재 모드의 판정시에 사전-설정 한계값(LIM)(샘플에 대해 LIM = 8)을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 숫자가 50개의 샘플을 초과하지 않고 임계 레벨(THL+또는 THL_)을 횡단하는 각속도 데이터의 수평 교차점 숫자가 3 보다 적지 않고 7보다 크지 않으면, 제 11도에 도시된 바와 같이, 처리 모드는 제 6도에 도시된 정정 모드가 된다. 즉, 결정을 위한 조건이 부합되는 안정 상태의 처리하에서 감쇄 계수(K3)는 1로 설정되고, 제 6도의 적분 계수(K4)는, 정정 모드 동작을 수행하는 방법에 의해, 모드 결정의 사전- 설정 시간 간격이후의 샘플인 129번째 샘플로부터와 같이 사용된다. 현재의 실시예에서 샘플 주파수(fs)는 240 Hz이기 때문에, 129번째 샘플까지의 시간 경과는 대략 0.5초정도 이다.
이전 모드가 정정 모드 또는 부-정정 모드이면, 현재 모드를 판정할 때에, 사전-설정 한계값(LIM)(예컨대 LIM = 8)을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 숫자가 연속하여 50개의 샘플을 초과하면, 처리 모드는 강제적으로 제 5도에 도시된 컨버전스모드로 설정된다. 즉, 상기 결정 조건이 부합되는 안정적인 상태의 처리하에서, 모드는 강제적으로 결정을 위한 조건이 부합되는 시간(t1)으로부터와 같이 컨버전스 모드가 된다. 이같이 제 5도에 도시된 바와 같이 감쇄 계수(K3)(= 0)와 적분 계수(K4)(=0.9)를 사용하여 상기 처리는 수행된다. 한편, 정정 모드 또는 부-정정 모드가 현재 모드의 결정의 기간의 전반부에 존재하면, 상기 결정 조건이 부합되면 강제적인 컨버전스 모드가 선호된다.
설명되는 것과 같이 이전 모드가 강제적인 컨버전스 모드 또는 연속적인 컨버전스 모드이고, 현재의 모드를 판정할 때에 사전-설정 한계값(LIM)(예컨대 LIM = 8)을 초과하는 각속도 데이터가 연속하여 50개 샘플동안 지속되면, 처리 모드는 연속적으로 제 5도에 도시된 컨버전스 모드로 설정된다. 즉, 상기 결정 조건이 부합되는 안정적인 상태의 처리하에서, 연속적인 컨버전스 모드 처리는, 모드 결정의 사전-설정 시간 간격 다음에 뒤따르는 129번째 샘플 이후 즉 다음에 뒤따르는 사전-설정 시간 간격의 제 1의 샘플 이후에, 5도의 감쇄 계수(K3= 0)와 적분계수(K4=0.9)로 수행된다. 정정 모드가 현재 모드의 시간 결정의 후반부에 들면, 정정 모드가 선호된다.
각속도 데이터의 128개의 샘플이 사전-설정 임계 레벨(THL+또는 THL_)을 초과하지 않으면, 제 15도에 도시된 바와 같이, 처리 모드는 제 5도의 컨버전스 모드로 설정된다. 즉, 결정을 위한 상기 조건이 부합되는 안정 상태의 처리에서, 다음에 뒤따르는 사전-설정 시간 간격의 제 1의 샘플인 모드 결정의 사전-설정 시간 간격 다음의 129 번째 샘플로부터와 같이 제 5도의 감쇄 계수(K3=0)와 적분 계수(K4=0.9)를 사용하여 안정적인 컨버전스 모드하의 처리가 수행된다. 임계 레벨은 비디오 카메라가 삼각대 또는 책상위에 안정적으로 설치되었을 때 고역-통과 필터(52)의 최대 출력 값으로 설정된다.
현재 모드를 결정할 때에, LIM = 8과 같은 리미터(31)의 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 50개의 연속적인 샘플이 연속하여 생성되지 않고, 사전-설정 임계 레벨(TH+또는 TH_)을 횡단하는 각속도 데이터의 수평 교차점의 숫자가 2 보다 적고, 또한 처리 모드가 안정적인 컨버전스 모드가 아니면, 상기 처리 모드는 제 7도에 도시된 부-정정 모드로 설정된다. 즉, 상기 결정 조건이 부합되는 처리의 안정 상태하에서, 상기 부-정정 모드 처리는, 다음에 뒤따르는 사전-설정 시간 간격의 제 1의 샘플 이후인 즉 모드 결정의 사전-설정 시간 간격 다음에 뒤따르는 129번째 샘플로부터와 같이 제 7도의 감쇄 계수(K3< 1)와 적분 계수(K4)로 수행된다.
이전 모드가 정정 모드이고, 현재 모드를 결정할 때에 LIM=8과 같은 리미터(31)의 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 50개의 연속적인 샘플이 계속하여 생성되지 않고, 사전-설정 임계값(THL+또는 THL_)을 횡단하는 각속도 데이터의 수평 교차점의 숫자가 8보다 크면, 상기 처리 모드는 제 6도에 도시된 정정 모드로 설정된다. 즉, 결정에 대한 현재 조건이 부합되는 안정적인 상태에서의 처리하에서의 정정 모드 동작은, 모드 결정이 주어지는 동안의 사전-설정 시간 간격내에서 제 6도의 적분 계수(K4)를 사용하여 수행된다. 결정 조건이 부합될 때 정정 모드를 채용하는 이유는 비디오 카메라 내부의 진동에 의해서가 아닌 각속도 데이터내의 잡음에 의한 잘못된 판단을 피하기 위함이다.
이전 모드가 정정 모드가 아니고, 현재 모드를 결정할 때 LIM=8과 같은 리미터(31)의 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 50개의 연속적인 샘플이 계속하여 생성되지 않고, 사전-설정 임계값(THL+또는 THL_)을 횡단하는 각속도 데이터의 수평 교차점의 숫자가 8보다 크면, 상기 처리 모드는 제 13도에 도시된 연속적인 컨버전스 모드로 설정된다. 즉, 결정에 대한 현재 조건이 부합되는 안정적인 상태에서의 처리하에서의 연속적인 컨버전스 모드 동작은, 모드 결정이 주어지는 동안의 사전-설정 시간 간격내에서 제 5도의 적분 계수(K4=0.9)를 사용하여 수행된다. 결정 조건이 부합될 때 연속적인 컨버전스 모드를 채용하는 이유는 각속도 데이터가 비디오 카메라 내부 진동에 의한 것이기 때문이다.
모드 결정에 대해 모드 검출 회로(44)는 카운트값을 리세팅하고 다음의 조건하에서 재카운팅하면서, 00h 에서 0Fh 까지의 범위내에의 카운트값에 대한 리미터(31)의 사전-설정 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 카운팅을 수행한다.
즉, 모드 검출 회로(44)는 다음의 조건하에서 개시 및 재카운팅 동작에 대한 사전-설정 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 샘플의 카운트값을 클리어한다: 이전 모드 결정 시간 기간(사전-설정 시간 간격)의 각속도 데이터의 최종값이 사전-설정 한계값(LIM)보다 적을때 현재 모드 결정 영역(사전-설정 시간 간격)이 삽입되면, 카운트값은 클리어된다. 또한, 카운트값이 50보다 작고, 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 카운팅 동작중에 각속도 데이터가 한계값(LIM)보다 적은 값을 취하면, 제 19도에 도시된 바와 같이, 카운트값은 클리어된다. 또한, 이전 모드 및 다음의 현재 모드 결정 시간 기간에 선행하는 시간 기간에서 강제 컨버전스 모드가 설정되었다면, 카운트값은 클리어된다.
한편, 이전 모드가 강제 컨버전스 모드가 아니고, 이전 모드 결정 시간 기간의 최종값(최종 각 데이터 샘플값)이 50보다 적은 카운트값에 대해 한계값(LIM)보다 큰 값을 취하고, 모드 결정 시간 기간이 이전 모드 결정 시간 기간으로부터 현재 모드 결정 시간 기간으로 전송된다면, 카운트값은 클리어되지 않고, 제 21도에 도시된 바와 같이 카운트 동작은 계속된다. 이전 모드가 강제 컨버전스 모드 또는 연속 컨버전스 모드이고, 현재 모드 결정중 한계값(LIM)을 초과하는 각속도 데이터의 카운트값이 50보다 같거나 크게 되면, 제 22도에 도시된 바와 같이, 한계 플래그가 설정되고 카운트값은 51에 유지된다. 그러나, 한계 플래그를 설정한 후, 각속도 데이터 값의 수평 교차점이 상기 결정 시간 기간(현재 모드 결정 시간 기간) 중에 발생하거나 상기 모드가 정정 모드로 판단되면, 카운트값은 클리어된다.
상기 예에 있어서, 모드 검출 회로(44)에 의한 모드 결정은 상기 7종류의 모드 결정 조건하에서 수행된다. 그러나, 대안으로서, 정정 모드와 컨버전스 모드가 재정의되어 부-정정 모드가 2개의 재정의된 모드중 하나에 포함되도록 할 수 있다. 이 때에, 제 5도 내지 제 7도에 도시된 감쇄 계수(K3)와 적분 계수(K4)에 의해 표시되는 정정 계수들은 동시에 변경된다. 연속적인 컨버전스 모드와 강제적인 컨버전스 모드는 한 모드로 정의되고 처리될 수도 있다. 정정 모드가 아닌 모드와 고정된 컨버전스 모드를, 리미터(31) 내의 사전-설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터를 채용하는 결정을 설정함이 없이, 동일한 모드로 간주할 수도 있다. 상기 실시예들에 대해 다수의 정정 알고리즘을 부가하는 것도 고려해 볼 수 있다.
모드 결정이 상기의 설명과 같이 이루어지고 이들 설정의 모드에 따라 처리가 수행되면, 정정 동작은 모드 천이 동안에 스위칭되어 부드러운 화상의 움직임이 달성되지 못할 수도 있다. 이 같이 현재의 실시예에 있어서, 모드 천이중 화상의 움직임을 부드럽게 하기 위한 감쇄 계수(K3)와 적분 계수(K4)에 연속성을 조화시키기 위해 다음의 기술이 사용된다. 모드 천이는, 정정 모드에서 컨버전스 모드로의 천이, 컨버전스 모드에서 정정 모드로의 천이, 정정 모드에서 부-정정 모드로의 천이, 부-정정 모드에서 정정 모드로의 천이, 컨버전스 모드에서 부-정정 모드로의 천이 및 부-정정 모드에서 컨버전스 모드로의 천이의 6가지의 경우로 이루어지지만, 처리 방법은 이들 경우 모두에 대해 동일하다. 따라서 다른 경우의 설명은 생략하고 정정 모드에서 컨버전스 모드로의 천이에 대한 설명만을 한다.
수직(V) 방향에서의 적분 계수(K4)는, 제 5도 내지 제 7도에서 도시된 바와 같이, SV로부터 SM까지의 저역-통과 필터(54)의 적분값 영역에 대한 모드들에 대해서는 변하지 않는다. 따라서 이 영역에 대한 계수에 연속성을 줄 필요는 없다. 한편, 수평(H) 방향에서의 적분 계수(K4)는 SV에서 SM까지의 저역-통과 필터(54)의 적분값 영역에 대한 모드에 대해서는 변하지 않는다. 따라서, 유사하게 이 영역에 대한 계수에 연속성을 줄 필요는 없다.
제 23도를 참조하여 저역-통과 필터(54)의 적분값의(0)으로부터 SH까지의 영역에 대한 수직 방향에서의 처리가 설명된다.
제 23도의 점(Q1)을 고려하면, 모드가 정정 모드로부터 컨버전스 모드로 연속적으로 스위칭된다면, 128개의 샘플 시간 동안에 적분 계수(K4)를 연속적으로 0.999에서 0.9까지 변화시킬 필요가 있다. 정정 모드로부터 컨버전스 모드까지의 천이에 대해, 정정 모드에 대한 적분 계수(K4)의 값(0.999)과 컨버전스 모드에 대한 적분 계수(K4)의 값(0.9)사이의 영역, 즉, 0.999로부터 0.9까지의 영역은 128개 샘플로 나누어져, 적분 계수(K4)는 각 샘플에 대해 0.099/128 만큼 감소하게 된다. (0)부터 sh까지의 저역-통과 필터(54)의 적분값의 영역에 대하여, 적분 계수(K4)는 이러한 방식으로 각 샘플에 대해 0.099/128만큼 감소한다. sh부터 SH까지의 저역-통과 필터(54)의 적분된 값의 영역에 대해, 점(Q2)은 점(Q1)의 적분 계수(K4)를 각 샘플에 대해 0.099/128 만큼 감소시킴으로써 생성되고, 고정점(Q3)은, 저역-통과 필터(54)의 현재의 적분 계수에 대응하는 적분 계수(K4)가 발견되는 라인 세그먼트에 의해 상호 접속된다.
이 같이, 정정 모드로부터 컨버전스 모드까지의 천이 동안에, 상기의 처리는, 적분값(0) 내지 적분값(sh)에 대한 영역, 적분값(sh) 내지 적분값(SH)에 대한 영역, 및 적분값(SH) 내지 적분값(SM)에 대한 영역에 대해서, 적분 계수(K4)의 연속성을 유지하기 위하여 128개 샘플에 대해 지속적으로 수행된다.
감쇄 계수(K3)에 대한 대응하는 연속성의 처리를 위해서는, 감쇄 계수(K3)가 저역-통과 필터(54)의 적분된 값의 함수가 아니기 때문에, 감쇄 계수(K3)의 1에서 0까지의 값에 대한 각 샘플에 대해 적분 계수(K4)를 (1-0)/128 만큼 줄이는 것으로 충분하다.
손떨림 정정 신호를 생성하기 위한 제 3도의 영상 제어 회로(8)에 제공된 장치는 제 4도에 도시된 것으로부터 제 24도 내지 제 29도에 도시된 것으로 수정될 수 있다. 제 24도 내지 제 29도에서, 제 4도의 것과 유사한 부분 및 소자는 동일한 참조 번호로 도시되었다. 제 24도는 평활 필터(43)와 감쇄기(53)가 제 4도의 장치로부터 제거되고 그 대응하는 기능이 저역-통과 필터(54)에 부가되어 있는 장치를 도시한다. 제 25도는 제 4도의 장치에서 계산 유니트의 모니터 유니트와 고역-통과필터가 하나의 고역-통과 필터(61)로 결합되어 있는 장치를 도시한다. 제 26도는 리미터와 감쇄기가 제 4도의 장치로부터 제거되고 그 대응하는 기능이 저역-통과 필터(54)에 부가되어 있는 장치를 도시한다. 제 27도는 제 26도의 장치에서 계산 유니트의 모니터 유니트와 고역-통과 필터가 하나의 고역-통과 필터(61)로 결합된 장치를 도시한다. 제 29도는 제 25도의 장치로부터 감쇄기(53)가 제거되고 그 대응하는 기능이 저역-통과 필터(54)에 부가되어 있는 장치를 도시한다.
현재의 실시예에 있어서, 상기한 바와 같이, 비디오 카메라 편향 상태는 각 속도 센서(12, 13)로부터 얻어진 데이터 또는 저역-통과 필터(54)의 출력 데이터(적분된 값)에 따라 수개의 모드로 분류되고, 대응하는 처리 동작들은 손떨림 정정 성능과 팬닝/틸팅 지원 성능을 개선시키도록 결합된다. 즉, 현재 실시예의 손떨림 정정 장치와 비디오 카메라에 대해서, 팬닝/틸팅 요소의 주요 부분은 저역-통과 필터에 입력되는 데이터로부터 제거된다. 입력 데이터는 강력한 주기적 요소이기 때문에, 충분한 선형 정정 영역이 얻어진다. 즉, 동일한 CCD 초과 영역에 대해 높은 정정 능력이 제공될 수 있다. 덧붙여, 본 실시예의 손떨림 정정 장치와 비디오 카메라에서, 팬닝/틸팅 동안에 컨버전스 처리가 입력되기 때문에, 잔존 손떨림은 생성될 소지가 적다. 즉, 종전의 손떨림 정정 장치와 비교하여 팬닝/틸팅 지원-특성이 개선될 수 있다. 덧붙여, 본 실시예의 손떨림 정정 장치와 비디오 카메라는 CCD 영상 센서의 초과 화소의 효과적인 사용을 가능케한다.
상기 실시예에서 손떨림을 정정하기 위하여 메모리 제어 시스템이 사용되었지만, 손떨림을 정정하기 위해 광학적 처리에 의한 방법도 역시 사용가능하다. 광학적 처리에 의한 손떨림을 정정하기 위한 공지된 방법중에는 짐벌(gimbal) 기계 시스템과 능동 프리즘 시스템이 있다. 짐벌 기계 시스템에서는, 전체의 렌즈 유니트가, 손떨림을 정정을 위해 손떨림 제거를 위한 손떨림의 검출에 대해 광 구동 수단에 의해 움직인다. 이 시스템에서, 렌즈 유니트가 전체적으로 움직이기 때문에, 상기 구조는 크기가 증가하여 소비전력이 커진다. 그러나 이 시스템은 해상도 저하가 없으며, 증가된 크기에도 불구하고 더 넓은 정정 영역을 가지기 때문에 고해상도를 달성하는데에 적합하다. 능동 프리즘 시스템에서, 손떨림 검출시에 광학 구동 수단에 의해 손떨림 상쇄시키는 방향으로 렌즈 유니트 부분이 이동됨으로써 손떨림을 정정한다. 이 시스템은 짐벌 기계 시스템에 비교하여 넓은 범위의 정정이 가능하면서 크기가 적고 소비전력이 적고 해상도 저하가 없기 때문에, 작고 경량이며 높은 영상 품질의 카메라에 적합하다. 광학적 처리에 의한 이러한 시스템의 손떨림 정정이 사용된다면, 손떨림 모드를 결정하고 모드 결정의 결과에 따른 정정을 함으로써, 팬닝이나 틸팅에 의한 편향에 대한 개선된 지원과 효과적인 손떨림 정정이 얻어질 수 있다.
상기의 실시예에서 손떨림을 검출하기 위한 방법으로써 각속도 검출 시스템이 채용되었지만, 소위 말하는 동작 벡터 검출 시스템 역시 채용될 수 있다. 동작 벡터 검출 시스템은 화상 처리에 의해 반도체 메모리에 저장된 현재 필드와 이전 필드의 물체 영상 신호의 차이를 생성시킴으로써 물체 움직임의 양과 방향을 검출한다.
제 30도는 동작 벡터 검출 시스템에 대한 본 발명의 실시예를 도시한다. 본실시예에 있어서, 동작 검출 회로(18)는 카메라 신호 처리 회로(5)에 의해 출력되는 카메라 신호들의 프레임 또는 필드 상관성을 찾아 그 최대 오프셋을 출력시킨다. 동작 검출 회로(18)에서의 동작 벡터 검출 방법으로서, 예컨대 소위 말하는 전형적 포인트 정합(typical point matching) 방법에 의한 동작 벡터 검출 방법이 사용될 수 있다. 전형적 포인트 정합 방법은 현재 프레임 또는 필드의 블록 내의 전형적인 포인트들과 다음 프레임 또는 필드에서 처음-기술된 블록 내의 대응하는 블록 내의 포인트들의 픽셀들간 상관관계값들을 찾아 이 값들을 누적하여 동작 벡터를 찾는다. 동작 검출 회로(18)에 의해 이 같이 검출된 동작 벡터 데이터는 영상 제어 회로(8)에 보내진다. 이 시스템은 IC에 의해 실현될 수 있기 때문에, 손떨림 정정 장치와 이에 따른 비디오 카메라는 크기와 원가를 줄일 수 있다.
제 1도는 손떨림 정정 신호를 발성하기 위한 종래의 장치를 도시하는 개략적 블록 회로도.
제 2도는 손떨림 및 종래의 컨버전스에 대한 종래의 정정을 수행하기 위한 공통의 적분 계수를 도시하는 그래프.
제 3도는 본 발명을 구현하는 내장된 손떨림 정정 장치를 갖는 비디오 카메라를 도시하는 개략적 블록 회로도.
제 4도는 본 발명을 구현하는 비디오 카메라의 영상 제어 회로내에 제공되는 손떨림 정정 신호를 발생하기 위한 장치를 도시하는 블록 회로도.
제 5도는 컨버전스 모드에서 적분 계수들과 저역-통과 필터의 적분값들 사이의 관계를 도시하는 그래프.
제 6도는 정정 모드에서 적분 계수들과 저역-통과 필터의 적분값들 사이의 관계를 도시하는 그래프.
제 7도는 의사(Pseudo)-정정 모드에서 적분 계수들과 저역-통과 필터의 적분 값들 사이의 관계를 도시하는 그래프.
제 8도는 모드 결정 및 실행 처리의 흐름을 도시하는 도면.
제 9도는 정정이 특정 모드를 지정하는 모드 결정 실행의 처리의 흐름을 도시하는 도면.
제 10도는 다양한 용어의 정의를 도시하는 도면.
제 11도는 정정 모드에 대한 결정 조건을 도시하는 도면.
제 12도는 강제적인 컨버전스 모드에 대한 결정 조건을 도시하는 도면.
제 13도는 연속적인 컨버전스 모드에 대한 결정 조건을 도시하는 도면.
제 14도는 고정적인 컨버전스 모드에 대한 결정 조건을 도시하는 도면.
제 15도는 유사-정정 모드에 대한 결정 조건을 도시하는 도면.
제 16도는 비디오 카메라에서의 고유 떨림이 대신에 각속도 데이터에서의 잡음에 의해 모드 결정을 하지 않는 모드 결정 조건을 도시하는 도면.
제 17도는 비디오 카메라 내의 내부 떨림에 의해 모드 결정을 하지 않는 모드 결정 조건을 도시하는 도면.
제 18도는 사전설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 개수의 카운트 클리어 및 재-카운트 동작에 대한 조건(한계값보다 낮은 이전 모드의 최종값과 함께 현재 모드 결정 영역으로 진행하는 경우에 대해)을 도시하는 도면.
제 19도는 사전설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 개수의 카운트 클리어 및 재-카운트 동작에 대한 조건(카운트 동작동안 리미터의 값보다 적은 값을 취하는 각속도 데이터 값의 경우)을 도시하는 도면.
제 20도 사전설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 개수의 카운트 클리어 및 재-카운트 동작에 대한 조건(강제 컨버전스 모드의 설정이후 다음 모드 판단 영역으로 진행하는 경우에 대해)을 도시하는 도면.
제 21도는 사전설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 개수의 카운트 클리어를 하지 않고, 카운트 동작을 계속하는 조건(한계값을 초과하는 각속도 데이터의 카운트 동작 동안 현재의 모드 결정으로부터 다음 판단 영역으로 진행하는 경우에 대해)을 도시하는 도면.
제 22도는 사전설정 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 연속적인 샘플 개수의 카운트 값을 유지하는 조건(이전 모드가 강제 컨버전스 모드이거나 연속 컨버전스 모드인 상태에서, 한계값을 초과하는 각속도 데이터의 카운트 값이 현재 모드 판단 시점의 사전설정된 값에 도달하는 경우에 대해)을 도시하는 도면.
제 23도는 모드 전이 동안의 모드의 스위칭을 도시하는 도면.
제 24도는 제 4도의 장치로부터 평활 필터와 감쇄기가 제거되고 그 대응하는 기능이 저역-통과 필터에 부가되어 있는 영상 제어 회로에 제공되는 손떨림 정정 신호를 발생하기 위한 장치의 다른 실시예를 도시하는 블록 회로도.
제 25도는 제 4도의 장치에서 처리 유니트의 모니터 유니트와 고역-통과 필터가 하나의 고역-통과 필터로 결합된 영상 제어 회로에 제공되는 손떨림 정정 신호를 생성하기 위한 장치의 추가의 실시예를 도시하는 블록 회로도.
제 26도는 제 4도의 장치에서 리미터와 감쇄기가 제거되고 대응하는 기능이 저역-통과 필터에 결합된 영상 제어 회로에 제공되는 손떨림 정정 신호를 생성하기 위한 장치의 추가의 실시예를 도시하는 블록 회로도.
제 27도는 제 26도의 장치에서 처리 유니트의 모니터 유니트와 고역-통과 필터가 하나의 고역-통과 필터로 결합되어 있는 영상 제어 회로에 제공되는 손떨림정정 신호를 발생하기 위한 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 블록 회로도.
제 28도는 제 25도의 장치에서 감쇄기가 제거되고 그 대응하는 기능이 리미터에 추가되어 있는 영상 제어 회로에 제공되는 손떨림 정정 신호를 발생하기 위한 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 블록 회로도.
제 29도는 제 25도의 장치에서 감쇄기가 제거되고 그 대응하는 기능이 저역-통과 필터에 첨가된 영상 제어 회로에 제공되는 손떨림 정정 신호를 발생하기 위한 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 블록 회로도.
제 30도는 본 발명에 따른 동작 감지 회로를 떨림 감지 수단으로서 채용하는 내장된 손떨림 정정 장치를 갖는 비디오 카메라를 도시하는 개략적 블록 회로도.
♠ 도면에 사용된 주요 부호의 설명 ♠
1 : 광학 시스템 2 : CCD 영상 센서
3 : 신호 조정 회로 4, 11 : A/D 변환기
5 : 카메라 신호 처리 회로 7 : 선형 보간 계산 회로
8 : 영상 제어 회로 9 : 카메라 제어 회로
10 : 타이밍 발생기 12, 13 : 각속도 센서
14 : 동기 발생기 15 : V-구동기
16 : 손떨림 정정 명령 유니트
28, 128 : 전체 이득 조정 유니트
30, 130 : 줌 이득 표
31 : 리미터 44 : 모드 검출 회로
54, 154 : 저역-통과 필터 51, 52, 61, 121 : 고역-통과 필터

Claims (12)

  1. 손떨림 정정 장치에 있어서,
    편향 검출 신호를 수신하고 그로부터 편향 상태를 검출하기 위한 편향 검출 수단과,
    상기 검출된 편향 상태가 고의적 편향인지 손떨림에 의해 유발된 편향인지를 판별하고 그에 따라 편향 상태 판별 신호를 형성하기 위한 편향 상태 판별 수단과,
    상기 편향 상태 판별 수단으로부터의 상기 편향 상태 판별 신호에 기초하여 상기 편향 검출 신호로부터 편향 정정량을 계산하여 편향 정정 신호를 얻어 출력하기 위한 편향 정정 신호 출력 수단으로서, 상기 편향 상태 판별 신호에 응답하여 감쇄 계수들을 발생하는 수단을 구비하고 상기 편향 검출 신호에 관련된 신호를 상기 감쇄 계수들을 이용하여 감쇄하는 감쇄기, 및 상기 편향 상태 판별 신호에 따라서 적분 계수들을 발생하는 수단을 구비하고 상기 감쇄기로부터의 감쇄 신호를 상기 적분 계수들을 이용하여 적분하는 필터를 포함하는, 손떨림 정정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 편향 정정 신호 출력 수단은, 상기 편향 상태 판별 신호가 상기 고의적 편향 상태를 가리키면 상기 편향 정정량을 0으로 감소시키고,
    상기 편향 정정 신호 출력 수단은, 상기 편향 상태 판별 신호가 상기 손떨림 상태에 의한 편향을 가리키면 편향 정정량의 계산된 값을 유지하는, 손떨림 정정장치.
  3. 제1항에 있어서, 고의적 편향 상태 동안에 사용되는 상기 적분 계수들은 손떨림 편향 상태 동안에 사용되는 적분 계수들과 같지 않은, 손떨림 정정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 편향 검출 수단은 진동들을 검출하는, 손떨림 정정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 편향 검출 수단은 영상 신호들로부터 영상 움직임을 검출하는, 손떨림 정정 장치.
  6. 비디오 카메라에 있어서,
    촬상 표면상에 입사하는 광에 대응하는 전기적 신호들을 발생하기 위한 촬상 수단과,
    입사 광 영상을 상기 촬상 수단의 상기 촬상 표면상에 형성하기 위한 광학 시스템과,
    상기 촬상 수단의 상기 전기 신호들로부터 영상 신호들을 발생하기 위한 영상 신호 발생 수단과,
    편향 검출 신호들을 수신하고 그로부터 편향 상태를 검출하기 위한 편향 검출 수단과,
    검출된 편향 상태가 고의적 편향인지 손떨림에 의한 편향인지를 판별하고 그에 따라 편향 상태 판별 신호를 형성하기 위한 편향 상태 판별 수단과,
    상기 편향 상태 판별 신호에 기초하여 상기 편향 검출 신호로부터 편향 정정량에 계산하고 상기 정정량에서 편향 정정 신호를 얻어 출력하기 위한 편향 정정 신호 출력 수단으로서, 상기 편향 상태 판별 신호에 응답하여 감쇄 계수들을 발생하는 수단을 구비하고 상기 편향 검출 신호에 관련된 신호를 상기 감쇄 계수들을 이용하여 감쇄하는 감쇄기, 및 상기 편향 상태 판별 신호에 따라서 적분 계수들을 발생하는 수단을 구비하고 상기 감쇄기로부터의 감쇄 신호를 상기 적분 계수들을 이용하여 적분하는 필터를 포함하는, 상기 편향 정정 신호 출력 수단과,
    상기 편향 정정 신호에 응답하여 상기 편향을 정정하기 위한 정정 수단을 포함하는 비디오 카메라.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 편향 정정 신호 출력 수단은, 상기 편향 상태 판별 신호가 상기 고의적 편향 상태를 가리키면 편향 정정량을 0으로 감소시키고,
    상기 편향 정정 신호 출력 수단은, 상기 편향 상태 판별 신호가 상기 손떨림 상태에 의한 편향을 가리키면 편향 정정량의 계산된 값을 유지하는, 비디오 카메라.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 편향 정정 수단은 상기 영상 신호들의 부분을 영상 프레임으로서 취하고, 이전 필드의 영상 프레임과 현재 필드의 영상 프레임을 양 프레임이 서로 일치하도록 상기 편향 정정량에 따라 이동시키고,
    상기 편향 정정 수단은 서로 일치하는 상기 두 영상 프레임들에 의해 편향을 정정하는, 비디오 카메라.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 편향 정정 수단은 상기 촬상 수단의 촬상 표면상에 형성된 입사 광 영상의 위치를 쉬프트하기 위해 상기 광학 시스템을 구동시키기 위한 구동 수단을 가지며,
    상기 편향 정정 수단은 상기 촬상 수단의 촬상 표면상에 형성된 입사 광 영상의 위치를 상기 편향을 정정하기 위한 편향 정정량에 따라 쉬프트하는, 비디오 카메라.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 편향 검출 수단은 진동들을 검출하는, 비디오 카메라.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 편향 검출 수단은 영상 신호들로부터 영상의 움직임을 검출하는, 비디오 카메라.
  12. 제 6항에 있어서, 고의적 편향 상태 동안에 사용되는 상기 적분 계수들은 손떨림 편향 상태 동안에 사용되는 적분 계수들과 같지 않은, 비디오 카메라.
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