(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズにより結像された画像を電気信号に変換する撮像素子と、
該撮像素子の揺れを検出する複数の揺れ検出器と、
該複数の揺れ検出器から出力される検出信号を用いて該撮像素子の水平方向の揺れ量と垂直方向の揺れ量の少なくとも一方を算出する揺れ算出回路と、
該水平方向の揺れ量もしくは該垂直方向の揺れ量に応じて、該撮像素子から出力される電気信号の水平方向と垂直方向の少なくとも一方の揺れを補正する変換回路と、
を備え、
前記複数の揺れ検出器はそれぞれ、異なる方向の検出軸を有し、前記撮像素子の揺れの該検出軸方向の成分を検出して出力し、
前記揺れ算出回路は、前記複数の揺れ検出器からの検出信号をベクトル演算して、前記水平方向の揺れ量もしくは前記垂直方向の揺れ量を算出すること、
を特徴とするビデオカメラ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記揺れ算出回路のおけるベクトル演算に用いる所定の係数を前記揺れ算出回路に供給する係数発生器を備えることを特徴とするビデオカメラ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記複数の揺れ検出器は２つであり、
該２つの揺れ検出器の検出信号をＭｈ、Ｍｖ、撮像素子の揺れＭ、前記水平方向の揺れ量ＭＨ、前記垂直方向の揺れ量ＭＶとしたとき（但し、いずれもベクトルである）、
Ｍ＝Ｍｈ＋Ｍｖ＝ＭＨ＋ＭＶ
がほぼ成立することを特徴とするビデオカメラ装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記揺れ算出回路のおけるベクトル演算に用いる、前記式が成立させるための係数を前記揺れ算出回路に供給する係数発生器を備えることを特徴とするビデオカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、撮像素子を用いたビデオカメラ装置に係り、特に、電子的な手振れ補正機能を有するビデオカメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラ装置の普及に伴い、その小型、軽量化のための開発が進んでいる。しかし、小型化が進むにつれて撮影時に手振れが生じ易くなり、撮影した映像を再生した場合、手振れによる画像揺れが目立つようになってきた。
【０００３】
そこで、ビデオカメラ装置の手振れ補正手段が種々提案されているが、その１つとして、例えば、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  ＣＥ，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．４，Ｎｏｖ．１９８９でのＭ．Ｏｓｈｉｍａ，ｅｔ．ａｌ．による「ＶＨＳ  ＣＡＭＣＯＲＤＥＲ  ｗｉｔｈ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＩＭＡＧＥ  ＳＴＡＢＩＬＩＺＥＲ」と題する論文に記載されるように、角速度センサを用いる方式が知られている。この方式は、ビデオカメラ装置に手振れの検出回路を設け、この検出回路の検出結果により、手振れをキャンセルできる量だけ撮像素子や光学レンズを動かすようにしたものである。即ち、手振れによる垂直、水平方向の動き量を検出する手段として２つの角速度センサが用いられており、一方の角速度センサで手振れによる垂直方向の動き量を検出し、他方の角速度センサで同じく水平方向の動き量を検出し、夫々の検出結果によって、手振れによる画像の動きを相殺するように、撮像素子や光学レンズを動かす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、次のような問題があった。
即ち、図４（ａ）において、Ａを角速度センサの検出軸、Ｖ、Ｈを夫々手振れによる動きの垂直方向成分、水平方向成分とし、検出軸Ａに対する動きの垂直方向成分Ｖの角度がθ、検出軸Ａに対する動きの水平方向成分Ｈの角度がδとすると、角速度センサの検出感度は、図４（ｂ）に示すように、角度θ、δに応じて変化する。従って、例えば垂直方向の動き成分を検出するために取り付けられた角速度センサが、取付け誤差により、水平方向に傾いていたとすると、水平方向にも検出感度を有してしまい、水平方向にのみ手振れが生じた場合でも動きを検出してしまう。このとき、垂直方向に手振れが生じていないにもかかわらず、垂直方向にも手振れがあったとする誤検出を行なってしまい、誤った手振れ補正を行なってしまって画面での映像が垂直方向に揺れることになる。
【０００５】
また、角速度センサがその出力ゲインを下げるような位置に取り付けられている場合でも、正確に手振れによる垂直、水平方向の動きの成分量を検出することができない。
【０００６】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、任意方向の手振れに対して、画像の揺れを精度良く除くことができるようにしたビデオカメラ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、撮像素子の互いに異なるの方向の揺れを検出する複数個の揺れ検出器と、該揺れ検出器夫々から出力される揺れ検出信号から画像の水平方向あるいは垂直方向の揺れを算出する揺れ算出回路と、該揺れ算出回路で算出された水平方向あるいは垂直方向の揺れに応じて該撮像素子の出力ビデオ信号の水平方向あるいは垂直方向の時間軸を変換する時間軸変換回路とを備える。
【０００８】
【作用】
複数個の揺れ検出器の検出出力は揺れ算出回路でベクトル演算され、真の垂直、水平方向の揺れ成分を表わす揺れ検出信号が生成される。時間軸変換回路はこれら揺れ検出信号に応じて撮像素子の出力ビデオ信号の時間軸を変換し、手振れによる画像の揺れを補正するのであるが、該揺れ検出器の検出軸の方向が、その取付け誤差により、真の垂直、水平方向からずれていても、揺れ算出回路での上記ベクトル演算によってこの取付け誤差の影響が打ち消され、この取付け誤差に影響されない上記揺れ検出信号が得られる。従って、揺れ検出器に取付け誤差があっても、これに影響されず、手振れによる画像の揺れを正確に補正することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は本発明によるビデオカメラ装置の一実施例を示すブロック図であって、１は光学レンズ、２は撮像素子、３は時間軸変換回路、４は垂直方向揺れ検出器、５は水平方向揺れ検出器、６は揺れ算出回路である。
【００１０】
同図において、図示しない被写体からの光は光学レンズ１を通って撮像素子２の受光面に入射し、これにより、この受光面上に被写体像が結像される。撮像素子２はこの被写体像を撮像し、この被写体像に応じた電気信号を出力する。この電気信号は時間軸変換回路３を通って図示しない信号処理回路に供給され、ビデオ信号となる。
【００１１】
一方、垂直方向揺れ検出器４と水平方向揺れ検出器５が設けられており、撮影中に手振れなどによる揺れが生じたときには、垂直方向揺れ検出器４からはその揺れの垂直方向成分に応じた検出信号Ｍｖが出力され、水平方向揺れ検出器５からはその揺れの水平方向成分に応じた検出信号Ｍｈが出力される。垂直方向揺れ検出器および２から出力された検出信号は、揺れ算出回路６でベクトル演算され、垂直方向の揺れ検出信号ＭＶと水平方向の揺れ検出信号ＭＨとが生成される。このようにこれら揺れ検出信号ＭＶ、ＭＨをベクトル演算によって求めると、垂直方向揺れ検出器４や水平方向揺れ検出器５が取付け誤差によってずれた位置に取り付けられていたとしても、これら揺れ検出信号ＭＶ、ＭＨは夫々正確に垂直、水平方向の揺れ量を表わすことになる。
【００１２】
これら揺れ検出信号ＭＶ、ＭＨは時間軸変換回路３に供給される。時間軸変換回路３は、これら揺れ検出信号ＭＶ、ＭＨにより、手振れによる画像の揺れを打ち消すように撮像素子２からの電気信号の垂直、水平方向の時間軸を変換する。
【００１３】
図２は図１における揺れ算出回路６の一具体例を示すブロック図であって、７は係数発生器、８〜１１は乗算器、１２、１３は加算器である。
同図において、垂直方向揺れ検出器４から出力される検出信号Ｍｖが乗算器８、９に供給され、水平方向揺れ検出器５から出力される検出信号Ｍｈが乗算器１０、１１に供給される。乗算器８ではこの検出信号Ｍｖに係数発生器７からの係数α１が乗算され、乗算器９では検出信号Ｍｖに係数発生器７からの係数α３が乗算される。また、乗算器１０では検出信号Ｍｈに係数発生器７からの係数α２が乗算され、乗算器１１では検出信号Ｍｈに係数発生器７からの係数α４が乗算される。
【００１４】
ここで、係数発生器７から出力される係数α１は、垂直方向揺れ検出器４（図１）が、取付け誤差によって水平方向に傾いていた結果、垂直方向にだけ揺れが生じても水平方向に揺れが生じたように検出するのを補正するための係数である。係数発生器７から出力される係数α２は、水平方向揺れ検出器５（図１）が、取付け誤差によって垂直方向に傾いていた結果、水平方向にだけ揺れが生じても垂直方向に揺れが生じたように検出するのを補正するための係数である。
【００１５】
また、係数発生器７から出力される係数α３、α４は、揺れ検出器４、５が、その取付け誤差によって、これらのゲインを下げるような位置に取り付けられている場合、それを補正するための係数である。
【００１６】
乗算き８、１１の出力は加算器１２で加算され、乗算器９、１０の出力は加算器１３で加算される。加算器１２の出力が上記の垂直方向揺れ検出信号ＭＶであり、加算器１３の出力が上記の水平方向揺れ検出信号ＭＨである。従って、これら揺れ検出信号ＭＶ、ＭＨは次式で示すベクトル演算によって求められたことになる。
ＭＨ＝α１・Ｍｖ＋α４・Ｍｈ    ……（１）
ＭＶ＝α３・Ｍｖ＋α２・Ｍｈ    ……（２）
このようにして求められた垂直方向揺れ検出信号ＭＶと水平方向揺れ検出信号ＭＨとにより、図１の時間軸変換回路３が撮像素子２からの電気信号の垂直、水平方向の時間軸を変換し、手揺れによる画像の揺れを打ち消す。
【００１７】
図３は上記のベクトル演算で揺れ検出器４、５の取付け誤差が除かれることを示す説明図である。
同図において、実際の垂直方向をＶ、実際の水平方向をＨとし、垂直方向揺れ検出器４の検出軸をＡＶ、水平方向揺れ検出器５の検出軸をＡＨとする。また、垂直方向揺れ検出器４、水平方向揺れ検出器５の取付け誤差により、これら検出軸ＡＶ、ＡＨは夫々垂直方向、水平方向からずれているものとする。このような状態で任意方向に揺れＭが生じたものとすると、垂直方向揺れ検出器４はこの揺れＭの検出軸ＡＶの方向の成分Ｍｖを検出し、水平方向揺れ検出器５はこの揺れＭの検出軸ＡＨの方向の成分Ｍｈを検出する。しかし、これら検出軸ＡＶ、ＡＨは夫々垂直方向Ｖ、水平方向Ｈに一致していないから、成分Ｍｖは揺れＭの垂直方向Ｖの成分ＭＶではなく、また、成分Ｍｈは揺れＭの水平方向Ｈの成分ＭＨではない。
【００１８】
ところで、これら揺れＭ、成分Ｍｖ、成分Ｍｈ、揺れＭの垂直方向Ｖの成分ＭＶ、水平方向Ｈの成分ＭＨを絶対値としてそれらの方向を加味したベクトルを想定すると、これらベクトルの演算により、揺れＭの垂直方向Ｖの成分ＭＶ、水平方向Ｈの成分ＭＨを求めることができる。
【００１９】
即ち、揺れＭ、これら成分のベクトルをこれらの符号にダッシュを付けて表わすと、図３から明らかなように、ベクトルＭ´と各成分のベクトルとの間に、
Ｍ´＝Ｍｖ´＋Ｍｈ´＝ＭＶ´＋ＭＨ´
の関係式が成立するようにすることができる。このためには、上記式（１）、（２）が同時に成立する必要があり、これらが同時に成立するように、図２の係数発生器７が垂直方向揺れ検出器４の検出軸ＡＶの垂直方向Ｖからのずれ量、水平方向揺れ検出器５の検出軸ＡＨの水平方向Ｈからのずれ量に夫々応じた係数α１、α２、α３、α４を発生するのである。
【００２０】
かかる係数α１、α２、α３、α４は垂直方向揺れ検出器４の検出軸ＡＶの垂直方向Ｖからのずれ量、水平方向揺れ検出器５の検出軸ＡＨの水平方向Ｈからのずれ量から求めることができるが、次のような方法によっても求めることができる。
いま、垂直方向ＶにのみＭＶの揺れを与えたとし、このときの垂直方向揺れ検出器４の検出出力をＭｖｖとし、水平方向揺れ検出器５の検出出力をＭｈｖとすると、ＭＨ＝０であるから、上記式（１）、（２）により、
ＭＶ＝α３・Ｍｖｖ＋α２・Ｍｈｖ    ……（３）
０＝α１・Ｍｖｖ＋α４・Ｍｈｖ    ……（４）
が成立し、また、水平方向ＶにのみＭＨの揺れを与えたとし、このときの垂直方向揺れ検出器４の検出出力をＭｖｈとし、水平方向揺れ検出器５の検出出力をＭｈｈとすると、ＭＶ＝０であるから、上記式（１）、（２）により、
０＝α３・Ｍｖｈ＋α２・Ｍｈｈ    ……（５）
ＭＨ＝α１・Ｍｖｈ＋α４・Ｍｈｈ    ……（６）
が成立する。従って、式（３）、（５）から係数α２、α３を求めることができて、式（４）、（６）から係数α１、α４を求めることができる。
【００２１】
以上述べたように、揺れ検出器が取付け誤差によって傾いて取り付けられていた場合でも、ベクトル演算を用いることによって、かかる揺れ検出器の検出出力を用いて正確な手振れ補正が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の揺れ検出器から出力される揺れ検出信号をベクトル計算することにより、揺れ検出器に取付け誤差があったとしても、この取付け誤差に影響されない揺れ補正信号を得ることができ、正確に手振れを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビデオカメラ装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１における揺れ算出回路の一具体例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した揺れ算出回路のベクトル演算を示す説明図である。
【図４】角速度センサの取付け誤差による検出感度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１  光学レンズ
２  撮像素子
３  時間軸変換回路
４  垂直方向揺れ検出器
５  水平方向揺れ検出器
６  揺れ算出回路
７  係数発生器
８〜１１  乗算器
１２、１３  加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003671972.tif 000004
【図４】
0003671972.tif 000005