(57)【要約】【課題】  近年の高画質化のビデオカメラにおいて、微小振幅の手振れ検出のダイナミックレンジが充分ではなく、これに対応するには、Ａ／Ｄ変換器に広いダイナミックレンジのものを用いればよいが現実的ではない。【解決手段】  手振れセンサ３７（３８）の出力センサ信号からアンプ３９（４０）で増幅した通常利得のセンサ信号と、アンプ３９及び４４（４０及び４５）で増幅した拡大利得のセンサ信号とを生成し、これらをＳＷ４６で交互に切り換え、Ａ／Ｄ変換部４１（４２）でデジタル信号に変換してマイコン４３に供給する。マイコン４３は、通常利得のセンサ信号はビット拡張部４３ｂでビット拡張してメモリ５４に格納し、拡大利得のセンサ信号はメモリ５５に格納する。ビット拡張した通常利得のセンサ信号が所定値未満のときのみ、メモリ５５の拡大利得のセンサ信号を用いて手振れ補正信号を生成する。【選択図】            図１
2004320733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力アナログ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送するための情報信号処理方法であって、
前記入力アナログ信号を互いに異なるゲインが付与された複数のアナログ信号に変換して、前記伝送系を伝送させる第１のステップと、
伝送された前記複数のアナログ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして複数のデジタル信号を生成する第２のステップと、
前記複数のデジタル信号のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えていないときは、最大のゲインが付与されたデジタル信号のサンプリング点の値を選択し、一又は二以上のデジタル信号の第１のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えているときは、前記ダイナミックレンジを超えていないデジタル信号の中で最も大きなゲインが付与されたデジタル信号の前記第１のサンプリング点の片側又は両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて補間した値を選択する第３のステップと
を含み、前記第３のステップにより選択されたサンプリング点の値を時系列的に合成した信号を出力することを特徴とする情報信号処理方法。
【請求項２】
入力アナログ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送するための情報信号処理方法であって、
前記入力アナログ信号を所定値以下の小振幅の信号部分を拡大した第１のアナログ信号と、前記所定値よりも大振幅の信号部分の振幅を表わす第２のアナログ信号とに変換して、前記伝送系を伝送させる第１のステップと、
伝送された前記第１及び第２のアナログ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして第１及び第２のデジタル信号を生成する第２のステップと、
前記第１のデジタル信号のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えていないときは、そのサンプリング点の値を選択し、前記第１のデジタル信号の第１のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えているときは、前記第２のデジタル信号の前記第１のサンプリング点の両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて所定の演算式により算出して得た前記ダイナミックレンジよりも大なる補間値を選択する第３のステップと
を含み、前記第３のステップにより選択されたサンプリング点の値を時系列的に合成した信号を出力することを特徴とする情報信号処理方法。
【請求項３】
撮像素子により撮像して得られた映像信号を映像信号メモリに一時的に保存すると共に、角速度センサにより得られたセンサ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送し、伝送された前記センサ信号により得られた手振れ補正信号に基づき、前記映像信号メモリの読み出し位置を可変制御することにより、前記映像信号メモリから手振れ補正された映像信号を読み出すビデオカメラであって、
前記角速度センサにより得られたセンサ信号を互いに異なるゲインが付与された複数のセンサ信号に変換する変換手段と、
前記複数のセンサ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして複数のデジタルセンサ信号を生成するＡ／Ｄ変換手段と、
前記複数のデジタルセンサ信号のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えていないときは、最大のゲインのデジタルセンサ信号のサンプリング点の値を選択し、一又は二以上のデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えているときは、前記ダイナミックレンジを超えていないデジタルセンサ信号の中で最もゲインの大きなデジタルセンサ信号の前記第１のサンプリング点の片側又は両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて補間した値を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたサンプリング点の値の時系列合成信号に基づき、前記手振れ補正信号を生成する手振れ補正信号生成手段と
を有することを特徴とするビデオカメラ。
【請求項４】
撮像素子により撮像して得られた映像信号を映像信号メモリに一時的に保存すると共に、角速度センサにより得られたセンサ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送し、伝送された前記センサ信号により得られた手振れ補正信号に基づき、前記映像信号メモリの読み出し位置を可変制御することにより、前記映像信号メモリから手振れ補正された映像信号を読み出すビデオカメラであって、
前記センサ信号を所定値以下の小振幅の信号部分を拡大した第１のセンサ信号と、前記所定値よりも大振幅の信号部分の振幅を表わす第２のセンサ信号とに変換する変換手段と、
前記第１及び第２のセンサ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして第１及び第２のデジタルセンサ信号を生成するＡ／Ｄ変換手段と、
前記第１のデジタルセンサ信号のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えていないときは、そのサンプリング点の値を選択し、前記第１のデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の値が前記ダイナミックレンジを超えているときは、前記第２のデジタルセンサ信号の前記第１のサンプリング点の両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて所定の演算式により算出して得た前記ダイナミックレンジよりも大なる補間値を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたサンプリング点の値の時系列合成信号に基づき、前記手振れ補正信号を生成する手振れ補正信号生成手段と
を有することを特徴とするビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報信号処理方法及びビデオカメラに係り、特に角速度センサを用いて手振れを検出したセンサ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で処理する情報信号処理方法及び手振れ補正装置を搭載したビデオカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラの手持ち撮影時において生じ易い手振れ等による像振を防止するため、ビデオカメラの振れ情報を振れ検出手段によって検出し、その検出結果に応じて光学的もしくは電子的にその振れをキャンセルすることによって手振れ補正を実現する手振れ補正装置が種々提案されている。
【０００３】
この手振れ補正装置は、例えばＣＣＤイメージセンサの前段に設けられ被写体からの撮像光の光軸補正を行うアクティブプリズムと、ビデオカメラの垂直方向及び水平方向の角速度を検出する角速度センサと、この角速度センサの出力角速度データに基づいてアクティブプリズムを駆動する制御部等を備えている。
【０００４】
そして、上記制御部は、ハイパスフィルタ及び積分回路を有しており、このハイパスフィルタにより上記角速度データから直流成分を除去し、上記積分回路により角速度を示す角速度データを手振れの角度を示す角度データに変換して上記アクティブプリズムに供給する。このアクティブプリズムは、供給された角度データに応じて撮像光の光軸を補正して、被写体の同位置からの光がＣＣＤイメージセンサの同じ位置に受光されるように手振れ補正を行う。
【０００５】
しかしながら、上記の手振れ補正装置を搭載した従来のビデオカメラは、パンニングあるいはティルティングを行ったときでも手振れ補正装置によって手振れ補正が行われているために、パンニング又はティルティング方向と逆方向にアクティブプリズムの光軸が補正され、いわゆる揺り戻し現象が起こり、パンニング及びティルティングを行っているにもかかわらず撮影される画像中の被写体の位置が変化しない等の問題があった。
【０００６】
そこで、上述のハイパスフィルタの回路特性を切り換え、手振れ時とパンニング又はティルティング時との判別を行い、この判別結果に応じた手振れ補正を行うことにより、手振れ補正の精度を向上させることができるビデオカメラが従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２８８７３４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年ビデオカメラの高画質化が進み、手振れ補正機能そのものに要求される精度も高くなってきている。特に微小振幅の手振れであっても確実に補正できることが必要になってきており、これに対応するには手振れ検出手段に広いダイナミックレンジを必要とする。
【０００９】
しかるに、特許文献１記載の従来のビデオカメラでは、手振れ補正時には、角速度センサにより垂直方向及び水平方向の角速度を検出してフィルタと増幅回路を介して１０ビットのＡ／Ｄ変換器に供給し、これにより角速度検出データを形成し、更にこの角速度検出データから手振れ検出信号を生成する構成であるため、微小振幅の手振れ検出には、ダイナミックレンジが充分ではない。これに対応するには、Ａ／Ｄ変換器に広いダイナミックレンジのものを用いればよいが現実的ではなく、また手振れ補正装置の規模増大や処理速度の低下などの問題がある。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、角速度センサから出力されるセンサ信号を互いに異なるゲインが付与された複数のセンサ信号に変換し、複数のセンサ信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているか否かに応じて、最適のゲインのセンサ信号のサンプリング点の値を選択するか、又は複数のサンプリング点の値から補間することにより、回路規模を増大することなく手振れ補正装置に高いダイナミックレンジを確保することができる情報信号処理方法及びビデオカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、第１の発明の情報信号処理方法は、入力アナログ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送するための情報信号処理方法であって、入力アナログ信号を互いに異なるゲインが付与された複数のアナログ信号に変換して、伝送系を伝送させる第１のステップと、伝送された複数のアナログ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして複数のデジタル信号を生成する第２のステップと、複数のデジタル信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、最大のゲインが付与されたデジタル信号のサンプリング点の値を選択し、一又は二以上のデジタル信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、ダイナミックレンジを超えていないデジタル信号の中で最も大きなゲインが付与されたデジタル信号の第１のサンプリング点の片側又は両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて補間した値を選択する第３のステップとを含み、第３のステップにより選択されたサンプリング点の値を時系列的に合成したアナログ信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、互いにゲインの異なる複数のデジタル信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、最大のゲインのデジタル信号のサンプリング点の値を選択し、一又は二以上のデジタル信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、ダイナミックレンジを超えていないデジタル信号の中で最もゲインの大きなデジタル信号の第１のサンプリング点の片側又は両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて補間した値を選択するようにしたため、ダイナミックレンジが有限な系において、小振幅のアナログ信号をできるだけゲインの大きなデジタル信号として伝送することができる。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、第２の発明の情報信号処理方法は、入力アナログ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送するための情報信号処理方法であって、入力アナログ信号を所定値以下の小振幅の信号部分を拡大した第１のアナログ信号と、所定値よりも大振幅の信号部分の振幅を表わす第２のアナログ信号とに変換して、伝送系を伝送させる第１のステップと、伝送された第１及び第２のアナログ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして第１及び第２のデジタル信号を生成する第２のステップと、第１のデジタル信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、そのサンプリング点の値を選択し、第１のデジタル信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、第２のデジタル信号の第１のサンプリング点の両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて所定の演算式により算出して得たダイナミックレンジよりも大なる補間値を選択する第３のステップとを含み、第３のステップにより選択されたサンプリング点の値を時系列的に合成したセンサ信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、入力アナログ信号を所定値以下の小振幅の信号部分を拡大した第１のデジタル信号と、所定値よりも大振幅の信号部分の振幅を表わす第２のデジタル信号のうち、第１のデジタル信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、そのサンプリング点の値を選択し、第１のデジタル信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、第２のデジタル信号の第１のサンプリング点の両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて所定の演算式により算出して得たダイナミックレンジよりも大なる補間値を選択するようにしたため、ダイナミックレンジが有限な系において、小振幅センサ信号をできるだけゲインの大きな第１のデジタル信号として伝送することができる。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、第３の発明のビデオカメラは、撮像素子により撮像して得られた映像信号を映像信号メモリに一時的に保存すると共に、角速度センサにより得られたセンサ信号をダイナミックレンジが有限の伝送系で伝送し、伝送されたセンサ信号により得られた手振れ補正信号に基づき、映像信号メモリの読み出し位置を可変制御することにより、映像信号メモリから手振れ補正された映像信号を読み出すビデオカメラであって、角速度センサにより得られたセンサ信号を互いに異なるゲインが付与された複数のセンサ信号に変換する変換手段と、複数のセンサ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして複数のデジタルセンサ信号を生成するＡ／Ｄ変換手段と、複数のデジタルセンサ信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、最大のゲインのデジタルセンサ信号のサンプリング点の値を選択し、一又は二以上のデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、ダイナミックレンジを超えていないデジタルセンサ信号の中で最もゲインの大きなデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の片側又は両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて補間した値を選択する選択手段と、選択手段により選択されたサンプリング点の値の時系列合成信号に基づき、手振れ補正信号を生成する手振れ補正信号生成手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、互いにゲインの異なる複数のデジタルセンサ信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、最大のゲインのデジタルセンサ信号のサンプリング点の値を選択し、一又は二以上のデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、ダイナミックレンジを超えていないデジタルセンサ信号の中で最もゲインの大きなデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の片側又は両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて補間した値を選択するようにしたため、小振幅のセンサ信号をできるだけゲインの大きなデジタルセンサ信号に変換して伝送し、このデジタルセンサ信号に基づき手振れ補正信号を生成することができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するため、第４の発明のビデオカメラは、角速度センサにより得られるセンサ信号を所定値以下の小振幅の信号部分を拡大した第１のセンサ信号と、所定値よりも大振幅の信号部分の振幅を表わす第２のセンサ信号とに変換する変換手段と、第１及び第２のセンサ信号を所定のサンプリングクロックで別々にサンプリングして第１及び第２のデジタルセンサ信号を生成するＡ／Ｄ変換手段と、第１のデジタルセンサ信号のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えていないときは、そのサンプリング点の値を選択し、第１のデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の値がダイナミックレンジを超えているときは、第２のデジタルセンサ信号の第１のサンプリング点の両側に隣接した第２のサンプリング点の値を用いて所定の演算式により算出して得たダイナミックレンジよりも大なる補間値を選択する選択手段と、選択手段により選択されたサンプリング点の値の時系列合成信号に基づき、手振れ補正信号を生成する手振れ補正信号生成手段とを有する構成としたものである。この発明では、ダイナミックレンジが有限な系において、小振幅センサ信号をできるだけゲインの大きな第１のデジタルセンサ信号として伝送することができる。
【００１８】
更に、上記の目的を達成するため、本発明のビデオカメラは、入来光を撮像素子にて映像信号に変換し一時的に映像信号メモリに保存して、角速度センサを用いて得られた角速度信号から映像信号メモリの読み出し位置を算出して、映像信号メモリの映像信号の読み出し位置を可変することによって手振れ補正を実現するビデオカメラにおいて、角速度センサからの出力信号を第１の利得値で増幅して第１の増幅信号を出力する第１の信号増幅手段と、角速度センサからの出力信号を第１の利得値よりも大きい第２の利得値で増幅して第２の増幅信号を出力する第２の信号増幅手段と、第１及び第２の増幅信号を映像信号メモリを駆動する映像周期の２倍の周期で切り換える選択手段と、選択手段により選択された第１及び第２の増幅信号をサンプリングするＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータにより第１の増幅信号をサンプリングして得られた第１のデジタル信号をビット拡張により利得補正するビット拡張手段と、ビット拡張手段から出力される第１のデジタル信号を格納する第１のメモリと、Ａ／Ｄコンバータにより第２の増幅信号をサンプリングして得られた第２のデジタル信号を格納する第２のメモリと、第１及び第２のメモリからそれぞれ出力される第１及び第２のデジタル信号の一方を選択するメモリ出力選択手段と、第１のメモリから出力される利得補正された第１のデジタル信号の値が所定値に達することを検出した場合は、メモリ出力選択手段が第１のメモリから出力される第１のデジタル信号を選択し、利得補正された第１のデジタル信号の値が所定値未満のときはメモリ出力手段が第２のメモリから出力される第２のデジタル信号を選択するようにメモリ出力選択手段を制御する出力制御手段と、メモリ出力選択手段により選択されて出力された第１又は第２のデジタル信号に基づいて映像信号メモリの読み出し位置を示す手振れ補正信号を生成する手振れ補正信号生成手段とを有し、手振れ補正信号により映像信号メモリの読み出し位置を可変して手振れ補正を実現することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の情報信号処理方法によれば、ダイナミックレンジが有限な系において、小振幅のセンサ信号をできるだけゲインの大きなデジタルセンサ信号として伝送できるようにしたため、デジタルセンサ信号を生成するＡ／Ｄ変換手段としてダイナミックレンジの比較的な小さなものを使用して、小振幅のセンサ信号を高精度で伝送できる。
【００２０】
また、本発明のビデオカメラによれば、角速度センサにより手振れを検出して得られるセンサ信号のうち、小振幅のセンサ信号をできるだけゲインの大きなデジタルセンサ信号として伝送し、このデジタルセンサ信号に基づき手振れ補正信号を生成できるようにしたため、デジタルセンサ信号を生成するＡ／Ｄ変換手段としてダイナミックレンジの比較的な小さなものを使用して、小振幅のセンサ信号を高精度で伝送でき、これにより回路規模を増大することなく、従来よりもより高精度の手振れ補正ができる。
【００２１】
更に、本発明によれば、微少振幅の手振れ時においても高いビット数が有効になっているので、マイコンによる演算処理による誤差が少なく、精度良く手振れ補正量を出力することができ、手振れ補正精度の向上が可能なビデオカメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１（ａ）は本発明になるビデオカメラの一実施の形態の概略ブロック図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部の一実施の形態のブロック図を示す。
【００２３】
まず、入来映像の処理につき同図（ａ）を用いて順次説明する。図示しないレンズより入来した撮像被写体光は、固体撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）３１に結像されて撮像信号に光電変換された後、Ａ／Ｄ変換部３２にてデジタル変換され周知の信号処理回路３３にて映像信号に整形された後、メモリ３４に供給されて記憶される。
【００２４】
一方、手振れ検出部分においては、角速度センサであるヨー（Ｙａｗ）方向（あるいはヨーイング方向）の手振れセンサ３７とピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向（あるいはピッチング方向）の手振れセンサ３８からそれぞれ出力されるセンサ信号がアンプ３９と４０で別々に増幅された後、スイッチ（ＳＷ）４６に直接供給される一方、アンプ４４と４５で更に別々に増幅されてＳＷ４６に供給される。ＳＷ４６により選択されたヨー方向のセンサ信号とピッチ方向のセンサ信号とは、Ａ／Ｄ変換部４１、４２に供給されて別々にデジタル変換された後、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略す）４３に供給される。
【００２５】
マイコン４３では、後述する手振れセンサ信号処理を行い、手振れ補正信号を生成してメモリ３４の読み出し位置を変更することで手振れ補正を行う。メモリ３４から読み出されたデジタル映像信号は、Ｄ／Ａ変換部３５でアナログ信号に変換された後、モニタ３６に供給されて手振れのない良好な被写体画像として表示される。
【００２６】
次に、図２を用いて手振れセンサ信号の処理を説明する。図２（ａ）は、手振れセンサ３７又は３８の波形を、同図（ｂ）は、アンプ３９又は４０の通常利得で得られた出力波形を示している。手振れがあると、その手振れの方向に応じて手振れセンサ３７及び３８の両方又は一方から、手振れの大きさに応じたレベルのセンサ信号が取り出される。アンプ４４、４５の入力信号はアンプ３９、４０の出力信号であるから、アンプ４４又は４５の出力信号波形は、同図（ｂ）の通常利得波形を更に増幅した同図（ｃ）に示す拡大利得波形となる。
【００２７】
この通常利得で増幅されたセンサ信号と拡大利得で増幅されたセンサ信号の２つのセンサ信号は、ＳＷ４６で切り換えられてＡ／Ｄ変換部４１、４２でデジタル変換されるので、同じビット数すなわち同じＤレンジ（ダイナミックレンジ）１でマイコン４３に供給される。マイコン４３内部では、図２（ｄ）に示すような、後述するビット拡張によって示すＤレンジ２の合成信号を得る。図２（ｂ）に示す通常利得のセンサ信号中の小振幅部分Iはアンプ４４又は４５によって通常利得の大きさから同図（ｄ）に示す合成信号中のIIで示す大きさに拡大しているので、ビット精度が向上する。この合成信号に基づき、手振れ補正信号が生成される。
【００２８】
次に、図１（ｂ）のブロック図と、図３のタイムチャートと、図４のフローチャートを併せ参照して、異なるゲイン(利得)の２つのセンサ信号の合成方法について説明する。図１（ｂ）はマイコン４３の内部における利得信号の合成部分の詳細ブロック図であり、説明の便宜上、ヨー（Ｙａｗ）方向の手振れセンサ３７により検出されたセンサ信号のみの処理部４３ａを示している。
【００２９】
図１（ａ）のＡ／Ｄ変換部４１から供給されるヨー（Ｙａｗ）方向のデジタルセンサ信号ａは、ＳＷ４６の端子（０）の接続期間ではアンプ３９の出力信号をＡ／Ｄ変換して得られた通常利得のセンサ信号データであり、ＳＷ４６の端子（１）の接続期間ではアンプ４４の出力信号をＡ／Ｄ変換して得られた拡大利得のセンサ信号データである。
【００３０】
上記の通常利得のセンサ信号データは、図１（ｂ）のビット拡張部４３ｂにてアンプ４４のゲイン分デジタル増幅(利得補正)された後メモリ５４に格納される。ここで、アンプ４４のゲインが”２”であれば、拡大利得のセンサ信号データと同じレベルとするため、上記のビット拡張部４３ｂは通常利得のセンサ信号データを１ビット拡張し、そのＬＳＢを０にする。
【００３１】
また、上記の拡大利得のセンサ信号データは直接メモリ５５に供給されて格納される。上述のＳＷ４６の切り換えタイミング及びメモリ５４、５５への格納タイミングは、スイッチコントロール（ＳＷＣＴＬ）部４３ｆが制御している。
【００３２】
図３は利得信号のＡ／Ｄ変換データ取り込みの動作を示すタイムチャートで、ＳＷＣＴＬ部４３ｆは、同図（ａ）に示すように、Ａ／Ｄ変換及びデータ取り込みパルスを従来の取り込みパルスの２倍の頻度（１／２倍の周期）で発生させ、更にそのデータ取り込みパルスに同期させ、かつ、データ取り込みパルスの２倍の周期で同図（ｂ）に示すＳＷ４６の切り換えパルスｄを生成してＳＷ４６に供給して切り換え制御する。
【００３３】
上記のＡ／Ｄ変換及びデータ取り込みパルスは、Ａ／Ｄ変換部４１にサンプリングパルスとして供給されると共に、メモリ５４及び５５に書き込みパルスとして供給される。また、上記の切り換えパルスｄは、ＳＷ４６に供給されてＳＷ４６をスイッチング制御すると共に、メモリ５４及び５５に供給されてどちらか一方のみを書き込み動作可能とし、その書き込み動作可能なメモリを交互に切り換える。ここでは、切り換えパルスｄのローレベル期間ではメモリ５４が書き込み動作可能状態に制御され、ハイレベル期間ではメモリ５５が書き込み動作可能状態に制御される。
【００３４】
ＳＷ４６は切り換えパルスｄのローレベル期間では端子（０）の入力信号を選択するように接続制御され、これにより端子（０）を経たアンプ３９からの通常利得のセンサ信号データが、ビット拡張部４３ｂでビット拡張（利得補正）された後、このローレベル期間内の同図（ａ）のデータ取り込みパルスに基づきメモリ５４に格納される。また、ＳＷ４６は切り換えパルスｄのハイレベル期間では端子（１）の入力信号を選択するように接続制御され、これにより端子（１）を経たアンプ４４からの拡大利得のセンサ信号データが、このハイレベル期間内の同図（ａ）のデータ取り込みパルスに基づきメモリ５５に格納される。
【００３５】
従って、メモリ５４と５５のデータ格納状態は図３（ｃ）、（ｄ）に模式的に示す如くになる。その後、メモリ５４と５５に格納された増幅センサ信号データを、後述するようにＳＷ４３ｃで選択合成することにより、図３（ｅ）に模式的に示す手振れ補正に使用するための補正使用値ｃが得られる。
【００３６】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、メモリ５４、５５にデータを格納する動作、及び格納されたデータからセンサ信号を選択合成する動作について更に詳細に説明する。まず、図４（ａ）を用いてセンサ信号データの取り込み動作について説明する。図１（ａ）に示したＳＷ４６の出力であるセンサ信号（角速度信号）がＡ／Ｄ変換部４１に入力されると（ステップＳ５０）、このセンサ信号がＡ／Ｄ変換部４１でＡ／Ｄ変換されてセンサ信号データとなる（ステップＳ５１）。
【００３７】
次に、ＳＷ４６が端子（１）に接続されているか判定され（ステップＳ５２）、端子（１）接続されている期間内では、Ａ／Ｄ変換部４１からのセンサ信号データをメモリ５５に格納する（ステップＳ５４）。他方、ＳＷ４６が端子（０）に接続されている場合は、利得補正によってアンプ４４（又は４５）と同じ利得だけビット拡張した後（ステップＳ５３）、メモリ５４に格納する（ステップＳ５５）。こうしてセンサ信号データの取り込みを終了する（ステップＳ５６）。
【００３８】
次に、図４（ｂ）を用いてセンサ信号データを選択合成し、手振れ補正信号を生成する動作について説明する。図４（ａ）に示す手順に従ってセンサ信号データのメモリ５４及び５５への取り込みを終了すると、手振れ補正信号の生成が開始される（ステップＳ６０）。
【００３９】
図１（ｂ）に示したデータ制御部４３ｅには、手振れの大きさを判別するための基準値Ｃｏｍが予め設定されている（ステップＳ６１）。この基準値Ｃｏｍのデフォルト値は、アンプ４４及び４５のＤレンジの最大値に相当する値であり、調整可能になっている。データ制御部４３ｅは、まず、メモリ５４に格納されている利得補正（ビット拡張）されたセンサ信号データを読み出し、その利得補正されたセンサ信号データが、上記の基準値Ｃｏｍより大きく、かつ、２クロック以上連続するかどうか判定する（ステップＳ６２）。２クロック、すなわち、ＳＷ４６切り換えパルスと同一周期のクロックが２個以上連続するかどうかを判定するのは、ノイズによる誤検出防止のためである。
【００４０】
データ制御部４３ｅは、利得補正されたセンサ信号データが上記の基準値Ｃｏｍより大きく、かつ、２クロック以上連続すると判定した場合は（ステップＳ６２Ｙｅｓ）、メモリ５５に格納されている拡大利得のセンサ信号データが飽和しているので、メモリ５４に格納されている利得補正されたセンサ信号データを、メモリ５４から読み出して手振れ補正信号生成部４３ｄへ供給するようにスイッチ（ＳＷ）４３ｃを切り換え制御する（ステップＳ６３）。
【００４１】
他方、メモリ５４に格納されている利得補正されたセンサ信号データが基準値Ｃｏｍ以下の場合は（ステップＳ６２Ｎｏ）、メモリ５５に格納されている拡大利得のセンサ信号データが飽和しておらず、図２（ｃ）に示すように小振幅部分がＤレンジ１以内の状態であるので、データ制御部４３ｅはメモリ５５に格納されている拡大利得のセンサ信号データを、メモリ５５から読み出して手振れ補正信号生成部４３ｄへ供給するようにスイッチ（ＳＷ）４３ｃを切り換え制御する（ステップＳ６４）。
【００４２】
なお、メモリ５４に格納されている利得補正されたセンサ信号データが基準値Ｃｏｍ以下の場合、利得補正されたセンサ信号データを選択せず、拡大利得のセンサ信号データを選択するのは、ビット拡張部４３ｂによりデジタル信号の単純なビット拡張による利得補正が行われたセンサ信号データに比べ、２つのアンプ３９及び４４で増幅された後でＡ／Ｄ変換することにより生成された拡大利得のセンサ信号データの方が、小振幅部分のレベルにより忠実な分解能の高いデータであるためであり、これにより、Ａ／Ｄ変換部４１として従来と同じ例えば１０ビットのＡ／Ｄ変換器を用いたとしても、小振幅部分のより高精度な手振れ補正を行うことができる。
【００４３】
このように、メモリ５４に格納されている利得補正された通常利得のセンサ信号データと基準値Ｃｏｍとの比較結果に応じて手振れの大きさを判別し、メモリ５４あるいはメモリ５５に格納されているセンサ信号データのどちらを用いるか決定して読み出すことにより、図２（ｄ）に示したＤレンジ２の時系列合成信号がＳＷ４３ｃから得られる。なお、この合成信号は、前述した補正使用値ｃに相当する。
【００４４】
その後、図１（ｂ）の手振れ補正信号生成部４３ｄにおいて、入力されたセンサ信号データ（合成信号）に対して、高域フィルタ（ＨＰＦ）によるＤＣ(直流)成分除去（ステップＳ６５）、ＨＰＦによるパンチルト成分の除去（ステップＳ６６）、低域フィルタ（ＬＰＦ）による積分処理（ステップＳ６７）が順次に施され、最後にズーム倍率を補正するためのズームゲイン処理（ステップＳ６８）が施される。
【００４５】
このようにして、手振れ補正信号生成部４３ｄにおいて生成された手振れ補正信号はメモリ３４へ出力される（ステップＳ６９）。この手振れ補正信号によりメモリ３４の読み出し位置が制御されてヨー（Ｙａｗ）方向の手振れが補正された映像信号がメモリ３４から読み出される。
【００４６】
なお、図１（ａ）のＡ／Ｄ変換部４２から供給されるピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向のデジタルセンサ信号ｂに対しても、ヨー（Ｙａｗ）方向の処理部４３ａと同様の構成の処理部４３ｇで上記と同様の処理が並行して行われ、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向の手振れが補正された映像信号がメモリ３４から読み出される。
【００４７】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図５（ａ）は図１（ａ）に示したアンプ３９（又はアンプ４０、以下ヨー（Ｙａｗ）方向センサ３７の出力のみについて示すが、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向センサ３８の出力についても同じである。）の出力信号波形、図５（ｂ）はアンプ４４の出力信号波形を示す。これらの信号波形は、ＳＷ４６で切り換えられるので、ＳＷ４６の出力信号波形は、図５（ｃ）のようになる。
【００４８】
ここで、Ａ／Ｄ変換部４１のダイナミックレンジの限界をＴＨとすると、大振幅信号はＴＨで飽和するので、図５（ｄ）のような信号波形がＡ／Ｄ変換部４１にてサンプリングされる。そのサンプリングの様子は図５（ｅ）に示される。同図（ｅ）において、ｐ１、ｐ２、・・・はアンプ３９の出力信号波形に関するサンプリング点、ｑ１、ｑ２、・・・は、アンプ４４の出力信号波形に関するサンプリング点を表す。これらのサンプリング点のレベルがデジタル信号とされる。
【００４９】
図５（ｆ）はＡ／Ｄ変換部４１によるＡ／Ｄ変換後に補間処理を行った後のデジタル情報をアナログ波形で示したものである。アンプ４４の出力信号がＡ／Ｄ変換部４１のダイナミックレンジの限界（飽和レベル）ＴＨ未満であるときは、アンプ４４の出力信号のサンプリング点ｑ１、ｑ２、・・・の情報を用い、アンプ４４の出力信号がＡ／Ｄ変換部４１のダイナミックレンジの限界ＴＨを超えているとき、すなわち、サンプリング点ｑ＊（＊は自然数）の値がＴＨのときは、アンプ３９の出力信号のサンプリング点ｐ１、ｐ２、・・・の情報を用いて補間する。
【００５０】
その補間方法は、例えば次のようなものである。
【００５１】
（第１の補間方法）
この第１の補間方法は、補間しようとしているアンプ４４の出力信号のサンプリング点の隣りのアンプ３９の出力信号のサンプリング点の情報（例えば図５（ｅ）において、ｑ５ならばｐ５またはｐ６）の値を２倍（Ａ／Ｄ変換後はデジタル化されて二進法で表現されているので、単にビットシフトを行えばよい）したものを、図５（ｆ）にｒ５で示すように補間する。
【００５２】
後の時点の信号で補間する場合には、後から来る信号を用いて処理ができるようにするためにバッファを用いる。図５のサンプリング点ｐ１、ｐ２、・・・及びｑ１、ｑ２、・・・について具体的に示すと、図６に示すようになる。図６（ａ）〜（ｅ）に示す信号は、図３（ａ）〜（ｅ）に示す信号と対応したものであり、補正使用値は図６（ｅ）に示すように、サンプリング点ｑ＊（＊は自然数）の値がＴＨのとき、アンプ３９の出力信号のサンプリング点ｐ＊の情報を２倍して得られた補間値ｒ５〜ｒ８が用いられる。この値ｒ５〜ｒ８は、図５（ｆ）に示した値である。
【００５３】
この場合、補間された値は振幅方向の分解能が１／２となるが、ビットシフトという簡単な処理で実現できるという利点がある。この分解能の低下については、大振幅時に起こるのであるが、例えば高精細ビデオ撮影用ビデオカメラにおいて、大振幅の手振れに対しては従来並みの補正は行うこととし、画像が高精細であることにより特に細かい手振れが問題になるために、小振幅の手振れに対しては特に高精度に補正することにすれば、大振幅の手振れが起きるのは比較的頻度が少なく、ユーザーがしっかり構えたつもりでも高精細画像の撮影としては細かく振れていることによる手振れは恒常的であるので、この細かい手振れが高精度に補正されるだけでも得られる画像において大きな改善となるものである。
【００５４】
なお、この例では、ＳＷによる切り換え出力をサンプリングした信号において補間しようとする点の前または後の値から得た値で代用するため、時間的に一つ前後の時点の情報で代用することになる。これについては、手振れ検出出力の信号の変化がサンプリング周期に対して十分ゆっくりしている場合には実質上問題にならない。
【００５５】
（第２の補間方法）
第２の補間方法は、補間しようとしているアンプ４４の出力信号のサンプリング点（例えば、ｑ５）の両隣のアンプ３９の出力信号のサンプリング点（例えば、ｐ５及びｐ６）の情報を加算してｒ５として補間する。この場合、補間しようとしている点の前後の時点の情報から補間されるので、ｑ５の時点の情報を予測していることになる。この方法によれば、例えばｐ５の値が”６”でｐ６の値が”７”の場合、その加算値は”１３”となり、予測補間された値ではあるものの、第１の補間方法のように分解能が低下することはない。
【００５６】
この第２の補間方法による各波形を図５のｐ１、ｐ２、・・・及びｑ１、ｑ２、・・・について具体的に示すと、図７（ａ）〜（ｅ）のようになる。図７（ａ）〜（ｅ）に示す信号は、図３（ａ）〜（ｅ）に示す信号と対応したものであり、補正使用値は図７（ｅ）に示すように、サンプリング点ｑ＊（＊は自然数）の値がＴＨのとき、そのサンプリング点の両隣のアンプ３９の出力信号のサンプリング点の情報を加算して得られた補間値ｒ５〜ｒ８が用いられる。
【００５７】
このように、第１及び第２の補間方法によれば、小振幅信号に対しては大きなゲインでＡ／Ｄ変換部４１、４２に入力し、このゲインではＡ／Ｄ変換部４１、４２のダイナミックレンジに対して飽和するような大振幅信号に対しては、隣接するサンプリング点において、より小さなゲインの信号を配置してその信号から補間することにより、小振幅の手振れにおいて高精度な補正を行うと共に、大振幅の手振れに対しても補間作成された信号により補正手段に対して大振幅分に見合った量の駆動を行うことができる。
【００５８】
なお、前記第１の補間方法では、補間するための信号は補間される点よりもサンプリング周期分ずれた時点の信号になるが、この時間のずれを生じないように補間信号と被補間信号の時点を合わせるには、アンプ３９及びアンプ４４のいずれかの出力において、ＳＷ４６に入力する前にサンプリング周期分の遅延回路を挿入すればよい。
【００５９】
また、前のサンプリング点から作った情報で補間する場合（具体的には、例えば図５（ｅ）において、ｑ５の時点の信号をｐ５の信号を２倍することで補間する場合）には、図８のようにアンプ４４（及び４５）側に１サンプル周期分の遅延回路４７（及び４８）を挿入し、後のサンプリング点から作った情報で補間する場合（具体的には、例えば図５（ｅ）において、ｑ５の時点の信号をｐ６の信号を２倍することで補間する場合）には、図９のようにアンプ３９（及び４０）側に１サンプル周期分の遅延回路４９（及び５０）を挿入すればよい。
【００６０】
なお、以上の実施の形態では、一つのセンサ３７（又は３８）の出力センサ信号から、ゲインの異なる２つのセンサ信号を生成するために２つのアンプ３９及び４４(又はアンプ４０及び４５)を用意したが、図５（ｃ）のような波形を得るには、一つのセンサ３７（又は３８）の出力センサ信号を振幅変調(ＡＭ変調)して２つのセンサ信号を得るようにしてもよい。
【００６１】
すなわち、図１０に示すように、各センサ３７、３８から出力されるセンサ信号は、ＡＭ変調器１０１、１０２で振幅変調されて、Ａ／Ｄ変換部４１、４２に供給される。ＡＭ変調器１０１、１０２には、ＳＷ４６の切り換えパルスｄを搬送波として供給する。これにより、ＡＭ変調器１０１、１０２からはゲインの異なる２つのセンサ信号が切り換えパルスの周期で時系列的に合成された波形がＡＭ変調波として出力される。ここで、センサ出力はセンサ３７、３８の後段に設けられたプリアンプ等で適宜増幅されてもよい。
【００６２】
また、以上の実施の形態では、異なる２つのゲインの信号を順次サンプリングするように説明したが、２つのゲインの信号に限るものではなく、例えば図１１に示すように、３つのアンプ２０１、２０２及び２０３を用いることにより、３つのゲインの信号をＳＷ２０６で切り換えるようにしてもよい。ここでは、後のサンプリング点を用いて補間するとして、図９と同様に遅延回路２０４、２０５によりサンプリングされる元の信号の時点が補間時に揃うようにされている。
【００６３】
例えば、手振れセンサの出力センサ信号を最初に増幅するアンプ２０１のゲインを”１”とすると、アンプ２０１の出力センサ信号をそれぞれ増幅するアンプ２０２及び２０３のうち、アンプ２０２のゲインが”２”、アンプ２０３のゲインが”４”とされる。これら３つのゲインのアンプ２０１〜２０３の各出力センサ信号について、図５（ｅ）と（ｆ）を合わせたものに対応する図を図１２に示す。
【００６４】
この図１２においては、遅延回路２０４及び２０５による時間合わせも反映している。最大ゲインのサンプル点での情報がＡ／Ｄ変換部４１(又は４２)の飽和レベルＴＨに達していないとき（例えばｓ１、ｓ２）にはその情報を用い、飽和レベルＴＨに達しているとき（例えばｓ３、ｓ４等）には次に大きなゲインのサンプル点の情報（例えばｓ３に対してｔ３）を用いてビットシフト等により補間を行い（例えばｖ３を得る）、更にこれでもまだ飽和レベルＴＨに達しているとき（例えばｓ７もｔ７も飽和）には、更に最小ゲインのサンプル点の情報（例えばｕ７）を用いて補間を行う（例えばｖ７を得る）。
【００６５】
このように、複数のゲインを切り換えてサンプルするようにＡ／Ｄ変換を行って補間を行うことで、センサで検出された微小な変動については非常に大きな分解能で精度良く検出を行い、それよりはやや大きい変動に対しては中程度の分解能で検出を行い、非常に大きな変動に対しても分解能の精度は大まかではあるが、変動の大きさに対応した量の情報を手振れ補正用のマイコンに送ることができ、微小変動を精度良く検出することと幅広い変動範囲をカバーすることの両立が実現できる。以上、３つのゲインの切り換えについて述べたが、４つ以上のゲインの切り換えについても同様に実現できる。
【００６６】
また、以上の実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部４１、４２のようなダイナミックレンジが有限の伝送系で特に小振幅の信号を高精度に伝送するように説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば以下に説明するノンリニア回路を用いた伝送系にも適用できる。
【００６７】
図１３は本発明の要部の他の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１（ａ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１３に示す実施の形態では、ノンリニア回路の一種としてのコアリング回路７１及び７２を用いて、コアリング回路７１、７２を通ったセンサ信号と、コアリング回路７１、７２を通らず遅延回路５１、５２で遅延されたセンサ信号とをＳＷ４６で切り換えるものである。コアリング回路７１及び７２の入出力特性は、例えば図１４（ａ）に示すように、入力の小振幅について不感帯を持っており、この不感帯以外の入出力特性の傾きは同図（ａ）では１とされている。
【００６８】
図１５は図１３に示した回路の動作説明用信号波形図である。図１５（ａ）〜（ｆ）に示す各信号波形は、図５（ａ）〜（ｅ）に示す各信号波形と対応している。図１５（ａ）はコアリング回路７１(又は７２)を通らないアンプ３９から出力された大振幅のセンサ信号波形を示し、同図（ｂ）はその大振幅のセンサ信号が供給されるコアリング回路７１(又は７２)の出力センサ信号波形を示す。
【００６９】
これらのセンサ信号が図１３のＳＷ４６で交互に切り換えられ、図１５（ｃ）に示すように出力されてＡ／Ｄ変換部４１(又は４２)に入力され、この切り換えに同期してサンプリングされる。ここで、Ａ／Ｄ変換部４１のダイナミックレンジの限界をＴＨとすると、大振幅信号はＴＨで飽和するので、図１５（ｄ）のような信号波形がＡ／Ｄ変換部４１にてサンプリングされる。従って、サンプリング点を表すと図１５（ｅ）のようになる。
【００７０】
ここで、図５と同様に、大振幅の信号波形がＡ／Ｄ変換部４１(又は４２)のダイナミックレンジの限界（飽和レベル）ＴＨで飽和しているサンプリング点ｑ５、ｑ６、ｑ７、ｑ８については、サンプリング点ｎ５〜ｎ９のコアリング回路７１(又は７２)の出力センサ信号を用いて補間される。
【００７１】
例えば、図１５（ｅ）のサンプリング点ｑ５の信号に関しては、演算式
ｍ５  ＝  ＴＨ＋｛（ｎ５＋ｎ６）／２｝
に基づいて演算されたｍ５を作成し補間する。
【００７２】
なお、以上ではノンリニアの不感帯以外の入出力特性の傾きを、図１４（Ａ）に示したように１としたので、スレシホールドＴＨの２倍までの信号を通過させることができる。もし、Ａ／Ｄ変換部４１、４２の入力において、ＴＨの２倍よりも大きな振幅の信号が入力される可能性がある場合には、図１４（ｂ）に示すように、不感帯以外の入出力特性の傾きを１より小さくすれば、より大振幅までＴＨ以下に収めてコアリング回路７１、７２を通すことができるので、それらのサンプリング点の情報より拡大して補間することにより、２倍以上の大振幅までの通過をカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のビデオカメラの一実施の形態の概略ブロック図と要部のブロック図である。
【図２】図１のビデオカメラの手振れセンサ信号の処理を説明した図である。
【図３】図１のビデオカメラの手振れセンサ信号の取り込み動作説明用タイムチャートである。
【図４】本発明における手振れ補正信号を生成するための一実施の形態のフローチャートである。
【図５】図１のビデオカメラの手振れセンサ信号中の大きなピーク部分について、より詳細に図１の動作を説明する信号波形図である。
【図６】図５の手振れセンサ信号の取り込み動作の一例の説明用タイムチャートである。
【図７】図５の手振れセンサ信号の取り込み動作の他の例の説明用タイムチャートである。
【図８】本発明のビデオカメラの要部において、時間のずれを生じないように補間信号と被補間信号の時点を合わせる一例のブロック図である。
【図９】本発明のビデオカメラの要部において、時間のずれを生じないように補間信号と被補間信号の時点を合わせる他の例のブロック図である。
【図１０】本発明のビデオカメラの要部において、異なる２つのゲインのセンサ信号を得る他の例のブロック図である。
【図１１】３つのゲインのセンサ信号を用いた本発明のビデオカメラの要部の一例のブロック図である。
【図１２】図１１の要部の信号波形とサンプリング点の一例を示す図である。
【図１３】本発明のビデオカメラの要部の更に他の実施の形態のブロック図である。
【図１４】図１３中のコアリング回路の入出力特性の各例を示す図である。
【図１５】図１３のビデオカメラの手振れセンサ信号中の大きなピーク部分について、より詳細に図１３の動作を説明する信号波形図である。
【符号の説明】
【００７４】
３１  ＣＣＤ（固体撮像素子）
３２、４１、４２  Ａ／Ｄ変換部
３３  信号処理回路
３４，５４，５５  メモリ
３５  Ｄ／Ａ変換部
３６  モニタ
３７、３８  手振れセンサ
３９、４０、４４、４５、２０１、２０２、２０３  アンプ
４３  マイクロコンピュータ（マイコン）
４３ａ、４３ｇ  センサ信号処理部
４３ｂ  ビット拡張部
４３ｃ、４６、２０６  スイッチ（ＳＷ）
４３ｄ  手振れ補正信号生成部
４３ｅ  データ制御部
４３ｆ  スイッチコントロール（ＳＷＣＴＬ）部
４７〜５２、２０４、２０５  遅延回路
７１、７２  コアリング回路
１０１、１０２  ＡＭ変調器
【図１】
2004320733.tif 000003
【図２】
2004320733.tif 000004
【図３】
2004320733.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004320733.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004320733.tif 000009
【図８】
2004320733.tif 000010
【図９】
2004320733.tif 000011
【図１０】
2004320733.tif 000012
【図１１】
2004320733.tif 000013
【図１２】
2004320733.tif 000014
【図１３】
2004320733.tif 000015
【図１４】
2004320733.tif 000016
【図１５】
2004320733.tif 000017