JPH05207356A - 画面振れ検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンデンサを高速に充電させ、このコンデン
サに対する充電が完了した後に補正角度信号が出力され
るようにすることで、例えばビデオカメラに適用した場
合には、電源オン時に生じるいわゆる画ゆれを防止する
と共に、電源オン後に即座にフルレンジでの手振れ補正
を行うことができるようにする。 【構成】 角速度を検出する角速度センサ１を用いて画
面振れを検出し、この検出結果に対応した補正角度信号
を出力するようにした画面振れ検出回路において、電源
入力して角速度センサ１により補正角度信号を得るまで
の間に、補正角度信号により補正が行われない状態とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばいわゆる手振れ
補正機能を有するビデオカメラ等に適用して好適な画面
振れ検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラ等においては、いわ
ゆる画面振れ（手振れ）検出回路が用いられている。

【０００３】この検出回路は、使用者が使用者自身の手
でビデオカメラを持って撮影を行う場合に、個人差はあ
るものの、使用者自身の意志とは無関係に行ってしまう
微妙な手の動きによるビデオカメラの動きを検出する。

【０００４】そしてその検出結果をビデオカメラに搭載
されている補正回路に伝達し、この補正回路により光学
系を動かして、ＣＣＤ素子の撮像面上に安定した被写体
よりの光を照射することにより、この撮像した映像をモ
ニタテレビジョンに映出したときにいわゆる画面振れの
ない安定した画像を得ることができるようになされる。

【０００５】このような画面振れ検出回路の例を図７に
示す。

【０００６】この図７において、１は周知の角速度セン
サ、Ｃ１は直流低減カット用のコンデンサであり、この
コンデンサＣ１及び抵抗器Ｒ１でハイパスフィルタを構
成する。

【０００７】このコンデンサＣ１は増幅回路２の非反転
入力端子（＋）に接続され、この増幅回路２の反転入力
端子（−）には抵抗器Ｒ２を介して基準電源７が接続さ
れ、この増幅回路２の反転入力端子（−）及びこの増幅
回路の出力端子間が抵抗器Ｒ３を介して接続されてい
る。

【０００８】この増幅回路２の出力端子がＡ−Ｄコンバ
ータ３を介してマイクロコンピュータ４の入力端子（入
力ポート）に接続されている。

【０００９】このマイクロコンピュータ４には、電源５
が接続され、また、接地用の端子が接地されている。

【００１０】このマイクロコンピュータ４の出力は出力
端子７を介して図示を省略した補正回路の入力端子に供
給される。

【００１１】次に、上述の画面振れ検出回路の動作につ
いて説明する。

【００１２】使用者の手振れよるビデオカメラの動きが
角速度センサ１に検出され、この角速度センサ１よりそ
の動きが電気信号として出力される。

【００１３】この角速度センサ１よりの検出信号はコン
デンサＣ１及び抵抗器Ｒ１からなるハイパスフィルタに
より直流分が低減カットされた後に増幅回路２の非反転
入力端子（＋）に供給される。

【００１４】増幅回路２に供給された検出信号は、基準
電源７によって定まる直流分が与えられ、更に抵抗器Ｒ
２及びＲ３で決まる利得（例えば２８倍）が与えられた
後にＡ−Ｄコンバータ３を介してマイクロコンピュータ
４の入力ポートに供給される。

【００１５】このマイクロコンピュータ４においては、
図８に示す如きハイパスフィルタの処理が行われる。

【００１６】この図８において、９及び１１は加算回
路、１２は増幅回路、１０は１つ前のサンプルを出力す
る遅延器で、これらの回路でハイパスフィルタが構成さ
れる。

【００１７】図７において説明した増幅回路３におい
て、検出信号に対して基準電源７で規定した直流レベル
にオフセットが付加されるので、入力信号からは、振幅
の中心となる直流レベルが検出できない。

【００１８】従って、上述のハイパスフィルタにより、
入力信号の直流分をカットする。

【００１９】このハイパスフィルタの後段は加算回路１
３、増幅回路１５及び１つ前のサンプルを出力する遅延
器１４から構成される積分回路が接続される。

【００２０】この積分回路では、ハイパスフィルタから
の直流カットされた入力信号を積分して角度指令を行う
ための制御信号が得られる。

【００２１】また、この積分回路における帰還係数は、
完全に積分すると滑らかな制御を行えなくなるという理
由から、“１”ではなく、Ｋ₂ とされる。

【００２２】さて、マイクロコンピュータ４に供給され
た、即ち、この図２の入力端子８に供給された検出信号
は、加算回路９に供給され、この加算回路９で加算され
た後に出力され、遅延器１０及び加算回路１１に供給さ
れる。

【００２３】遅延器１０においては、加算回路９よりの
出力が遅延され、この出力（１つ前のサンプル）が増幅
回路１２及び加算回路１１に夫々供給される。

【００２４】そしてこの増幅回路１２よりの出力は加算
回路９に供給されて加算され、再び遅延器１０及び加算
回路１１に供給されることとなる。

【００２５】加算回路１１では、加算回路９よりの加算
出力及び遅延器１０よりの出力が加算される。

【００２６】そしてこれにより、入力端子８よりの入力
信号（検出信号）の直流分がカットされる。

【００２７】この加算回路１１よりの出力は、加算回路
１３に供給される。

【００２８】加算回路１３よりの出力は出力端子１６に
供給されると共に、遅延器１４に供給される。

【００２９】加算回路１３よりの出力は、この遅延器１
４において遅延され、増幅回路１５に供給される。

【００３０】そしてこの増幅回路１５よりの出力は、加
算回路１３に供給されて、加算回路１１よりの出力と加
算され、再び遅延器１４及び出力端子１６に夫々供給さ
れる。

【００３１】そしてこれにより、加算回路１１よりの出
力信号が積分され、これが出力端子１６を介して、図示
を省略した補正回路に供給され、この補正回路により光
学系が制御される。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】上述の画面振れ検出回
路においては、電源オン時（電源オフからオンの瞬間）
において、角速度センサ１から出力される信号と、基準
電源７との直流レベルに差があるため、コンデンサＣ１
に差分充電されるまでの間、ハイパスフィルタ出力｛増
幅回路２の非反転入力端子（＋）の入力｝の直流レベル
は基準電源７のレベルとはならない。

【００３３】例えば、コンデンサＣ１の容量を３３μ
Ｆ、抵抗器Ｒ１の抵抗値を４７０ＫΩとすると、カット
オフ周波数が０．０１Ｈｚとなり、これによって出力の
直流レベルが基準電源７のレベルとなるまでに略１００
秒かかってしまう。

【００３４】図８のハイパスフィルタ（加算回路９及び
１１、増幅回路１２、遅延器１０）も初期状態において
は、安定するまでに時間を要する。

【００３５】例えばカットオフ周波数を０．１Ｈｚにす
るように、サンプリング周波数１２５ＨｚでＫ₁ を２５
５／２５６に設定した場合は、同様に１０秒かかってし
まう。

【００３６】即ち、アナログ部分（図７の増幅回路２の
入力までの部分）及びディジタル部分（図８に示すハイ
パスフィルタ部分）で略１１０秒もの時間がかかること
となる。

【００３７】実使用上、図７の基準電源７の電圧を２．
５Ｖ、マイクロコンピュータ４の電源５の電圧を５Ｖ、
アナログ増幅回路（増幅回路２、抵抗器Ｒ２及びＲ３に
よる回路）の利得を２８倍、図８の積分回路（加算回路
１３、増幅回路１５及び遅延器１４）の帰還係数Ｋ₂ を
２５５／２５６とした場合について説明する。

【００３８】このような条件において、例えばアナログ
ハイパスフィルタ（コンデンサＣ１及び抵抗器Ｒ１）の
出力において信号のレベルが２ｍＶのずれを生じた場合
は、図７に示したアナログ増幅回路（増幅回路２、抵抗
器Ｒ２及びＲ３による回路）で２８倍、図８の積分回路
（加算回路１３、増幅回路１５及び遅延器１４）で１０
０倍になされるので、５．６Ｖの変位（２ｍＶ×２８×
１００＝５６００ｍＶ）に相当する。

【００３９】尚、マイクロコンピュータ４においては５
Ｖとされる。

【００４０】もし元の補正レンジが０〜５Ｖである場合
は、手振れしていない状態においては２．５Ｖの状態に
あるべきである。

【００４１】従って、ずれ方が非常に大きくなる。

【００４２】このずれ分は１１０秒かけて収束（２．５
Ｖになること）に至るので、例えばこの画面振れ検出回
路が搭載されたビデオカメラで撮影して得た映像信号を
テレビジョンモニタに供給し、その管面に画像として映
出した場合は、完全な静止状態で被写体を撮影していて
も、１１０秒かけて、画像が管面上において略半分も動
き、非常に煩わしく、良好な画像といえない。

【００４３】また当然ながら、ずれが大きい場合には、
手振れ補正のための片側のダイナミックレンジが小さく
なり、補正性能が劣化する。

【００４４】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、例えばビデオカメラに適用した場合には、電源オン
時に生じるいわゆる画ゆれを防止すると共に、電源オン
後に即座にフルレンジでの画面振れ（手振れ補正）を行
うことのできる画面振れ検出回路を提案しようとするも
のである。

【００４５】

【課題を解決するための手段】本発明画面振れ検出回路
は例えば図１〜図６に示す如く、角速度を検出する角速
度検出手段１を用いて画面振れを検出し、この検出結果
に対応した補正角度信号を出力するようにした画面振れ
検出回路において、電源入力して角速度検出手段１によ
り補正角度信号を得るまでの間に、補正角度信号により
補正が行われない状態とするようにしたものである。

【００４６】

【作用】上述せる本発明によれば、角速度を検出する角
速度検出手段１を用いて画面振れを検出し、この検出結
果に対応した補正角度信号を出力するようにした画面振
れ検出回路において、電源入力して角速度検出手段１に
より補正角度信号を得るまでの間に、補正角度信号によ
り補正が行われない状態とするようにしたので、例えば
ビデオカメラに適用した場合には、電源オン時に生じる
いわゆる画ゆれを防止すると共に、電源オン後に即座に
フルレンジでの画面振れ（手振れ補正）を行うことがで
きる。

【００４７】

【実施例】以下に、図１〜図４を参照して本発明画面振
れ検出回路の一実施例について詳細に説明する。

【００４８】図２には以下に図１、図３及び図４を参照
して説明する画面振れ検出回路が適用されたビデオカメ
ラの例を示している。

【００４９】この図２において、角度センサ１からマイ
クロコンピュータ２０までは以下に説明する図１の画面
振れ検出回路を示す。

【００５０】この図２から明らかなように、本例におい
ては、ビデオカメラの最も前面にあるレンズ２３より前
にプリズム２２を配し、このプリズム２２をプリズム駆
動部２７によって動かすことにより、光軸を手振れによ
る被写体の動きに対応する分だけ変化させて補正する方
法を採用する。

【００５１】そして、このように手振れによる画像の動
きが補正されながらＣＣＤ素子２４に供給された被写体
よりの光は、ＣＣＤ素子２４により光電変換され、電気
信号としてビデオカメラ本体回路２５に供給される。

【００５２】このビデオカメラ本体回路２５に供給され
た信号は各種信号処理され、例えばコンポジット映像信
号（白黒またはカラー）として出力端子２６を介して、
例えばテレビジョンモニタ等に供給され、その管面に画
像として映出される。

【００５３】さて、以下図１を参照して本例画面振れ検
出回路について説明する。

【００５４】この図１において、図７と対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００５５】この図１に示すように、本例においては、
図７に示したＡ−Ｄコンバータ３を例えばマイクロコン
ピュータ２０内に内蔵させ、更に増幅回路２の非反転入
力端子（＋）及び反転入力端子（−）間にスイッチ２１
を配し、このスイッチ２１の開閉をマイクロコンピュー
タ２０により制御するようにする。

【００５６】電源オン時には、例えば数秒間マイクロコ
ンピュータ２０の制御によりスイッチ２１をオンにし、
基準電源７によりコンデンサＣ１に高速に電荷をチャー
ジする。

【００５７】これにより、マイクロコンピュータ２０へ
のアナログ電圧が安定する。

【００５８】図３には、マイクロコンピュータ２０内部
のハイパスフィルタ及び積分回路を示し、以下これにつ
いて説明するに、図８と対応する部分には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。

【００５９】この図３において、３１及び３４は加算回
路、３３は増幅回路、３２は１つ前のサンプルを出力す
る遅延器で、これらでハイパスフィルタを構成する。

【００６０】このハイパスフィルタの帰還係数は、増幅
回路３３に示されているように、Ｋ _C である。

【００６１】３６は加算回路、３８は増幅回路、３７は
１つ前のサンプルを出力する遅延器で、これらで積分回
路を構成する。

【００６２】この積分回路の帰還係数は、増幅回路３８
に示されているように、Ｋ_E である。

【００６３】またこの図３に示すように、ハイパスフィ
ルタ及び積分回路間、即ち、加算回路３４及び加算回路
３６間にスイッチ３５を配し、このスイッチ３５をマイ
クロコンピュータ２０が制御するようにする。

【００６４】尚、図中“０”が添えられたブロック４０
は、マイクロコンピュータ２０により、“０”でオフ、
“１”でオンとなる制御がなされることを示している。

【００６５】図１において説明したスイッチ２１をオン
としているときには、図３のハイパスフィルタ（加算回
路３１及び３４、増幅回路３３、遅延器３２）のカット
オフ周波数を高くし、高速に収束させるようにする。

【００６６】実際には、例えばＫ_C ’を３１／３２（カ
ットオフ０．７Ｈｚに相当する）にし、１〜２秒間で収
束させ、Ｋ_C を２５５／２５６に戻すようにする。

【００６７】Ｋ_C ’が３１／３２とすると、入力端子３
０に供給される入力をｘとしたときに、遅延器３２より
の出力は３２ｘとなり安定するが、Ｋ_C が２５５／２５
６の場合には、２５６ｘが安定ポイントなので、切り換
え時に遅延器３２の値を１−Ｋ_C ／１−Ｋ_C ’倍（前述
の場合は８倍）する。

【００６８】切り換えが終了するまでは、ハイパスフィ
ルタの出力、即ち、加算回路３４の出力は安定していな
いので、積分回路（加算回路３６、増幅回路３８及び遅
延器３７）で積分されないように、図３のスイッチ３５
をオフにする。

【００６９】そして切り換え終了後、即ち、スイッチ２
１をオフとした後にスイッチ３５をオンにする。

【００７０】また、上述のスイッチ２１のオンからオフ
への切り換えは、オフにしたときにコンデンサＣ１に対
する電荷のチャージが完了していないと出力に直流的な
段差が生じてしまうので、スイッチ２１がオンとなって
いる時間は、コンデンサＣ１に対する電荷のチャージが
完了する時間となる。

【００７１】また、上述のスイッチ２１をオンとする
と、マイクロコンピュータ２０のハイパスフィルタが初
期化される。

【００７２】本例においては、上述のスイッチ２１（図
１参照）及びスイッチ３５（図３参照）の制御はマイク
ロコンピュータ２０によって行われるようにする。

【００７３】このマイクロコンピュータ２０による各ス
イッチの制御について図４のフローチャートを参照して
説明する。

【００７４】ステップ１００では、図３のスイッチ３５
を“０”側にセット、即ち、オフにする。そしてステッ
プ１１０に移行する。

【００７５】これにより、ハイパスフィルタの出力、即
ち、加算回路３４の出力が積分回路（加算回路３６、増
幅回路３８及び遅延器３７）に供給されない。

【００７６】ステップ１１０では、図１に示したスイッ
チ２１をオンにする。そしてステップ１２０に移行す
る。

【００７７】これにより、コンデンサＣ１に対する充電
が高速に行われ、且つ、増幅回路２の非反転入力端子
（＋）に入力される電圧が基準電源７よりの電圧とな
り、増幅回路２の出力電圧が安定する。

【００７８】ステップ１２０では、図３のハイパスフィ
ルタ（加算回路３１、増幅回路３３及び３４、遅延器３
２）の帰還係数Ｋ_C を３１／３２にする。そしてステッ
プ１３０に移行する。

【００７９】この場合、増幅回路２の出力をサンプリン
グするタイミングを１ＫＨｚとすると、カットオフ周波
数は０．７Ｈｚに相当する。

【００８０】ステップ１３０では、所定時間経過したか
否かを判断し、「ＹＥＳ」であればステップ１４０に移
行する。

【００８１】ステップ１４０では、図３のハイパスフィ
ルタ（加算回路３１、増幅回路３３及び３４、遅延器３
２）の帰還係数Ｋ_C 及び１つ前のサンプルの変換を行
う。そしてステップ１５０に移行する。

【００８２】即ち、帰還係数Ｋ_C を２５５／２５６にす
ると共に、１つ前のサンプルに８を乗じたものを得る。

【００８３】ステップ１５０では、図１のスイッチ２１
をオフにする。そしてステップ１６０に移行する。

【００８４】ステップ１６０では、図３のスイッチを
“本線側”、即ち、オンにする。

【００８５】これにより、図３の積分回路（加算回路３
６、増幅回路３８及び遅延器３７）よりにより積分され
て得られた制御信号（角度指令信号）が出力端子３９を
介して図２において説明したプリズム駆動部２７に供給
される。

【００８６】上述のフローチャートにおいては、上述の
ディジタルハイパスフィルタ（加算回路３１及び３４、
増幅回路３３、遅延器３２）が収束するよりも速くコン
デンサＣ１が充電されるので、ウエイト時間を設けてい
ない。

【００８７】このように、本例においては、マイクロコ
ンピュータ２０の制御により、電源オン時にはスイッチ
２１をオンにしてコンデンサＣ１に高速に充電を行うよ
うにすると共に、マイクロコンピュータ２０内のハイパ
スフィルタ（加算回路３１及び３４、増幅回路３３、遅
延器３２）及び積分回路（加算回路３６、増幅回路３８
及び遅延器３７）間のスイッチ３５をオフにし、コンデ
ンサＣ１に対する充電が完了した後にスイッチ２１をオ
フにし、更にこの後スイッチ３５をオンとするようにし
たので、電源オン時にテレビジョンモニタの管面上にお
いて発生するいわゆる画振れを防止すると共に、フルレ
ンジでの手振れ補正を行うことができる。

【００８８】図５は図３に示した回路構成例の他の例で
あり、この図５においては、図３において配されたスイ
ッチ３５を積分回路（加算回路３６、増幅回路３８及び
遅延器３７）及び出力端子３９間に配した場合を示して
いる。

【００８９】この回路構成としても、上述と同様に、電
源オン時にテレビジョンモニタの管面上において発生す
るいわゆる画振れを防止すると共に、フルレンジでの手
振れ補正を行うことができる。

【００９０】尚、この回路構成の場合には、スイッチ２
１の切り換え時には、ハイパスフィルタ（加算回路３１
及び３４、増幅回路３３、遅延器３２）は安定している
ので、１つ前のサンプルは“０”となっており、従って
図４のフローチャートのステップ１４０の帰還係数Ｋ_C
及び１つ前のサンプルの変換を行わなくとも良く、ま
た、スイッチ２１のセットを“０”にセットするように
しても良い。

【００９１】図６は図１において説明した回路構成のア
ナログ部分をなくし、角度センサ１よりの検出出力をダ
イレクトにマイクロコンピュータ４１に供給する場合に
ついて示している。

【００９２】この場合、このマイクロコンピュータ４１
内においてＡ−Ｄコンバータによりアナログ−ディジタ
ル変換を行うこととなるので、Ａ−Ｄコンバータの分解
能をアップさせる（例えば１５ビット以上）必要があ
る。

【００９３】図１のマイクロコンピュータ２０内（外付
けでも良い）のＡ−Ｄコンバータの分解能は例えば１０
ビットである。

【００９４】従って、２８倍相当の分解能を持たせるた
めには、１５ビット以上必要となる、即ち、２⁴ ＝１
６、２⁵ ＝３２なので、４ビット追加した１４ビットの
分解能では足りないこととなる。

【００９５】また、このマイクロコンピュータ４１内部
の構成は図３または図５に示す如き構成で良い。

【００９６】この場合、前段のハイパスフィルタ（図１
の抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１）は、従来の直流カッ
トと共に、ハイパスフィルタとしてのノイズ除去を行う
ようにして用いる。

【００９７】従来の画面振れ検出回路において、電源オ
ン時にマイクロコンピュータ４に入力される増幅回路２
よりの出力信号が安定しなかったのは、ハイパスフィル
タを構成する抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１の影響であ
り、角速度センサ１の出力が安定しない訳ではないの
で、この図６に示すマイクロコンピュータ４１は、電源
オン時に内部のディジタルフィルタの初期化のみ行うよ
うにすれば良い。

【００９８】但し、短時間でディジタルフィルタを収束
させるには、角速度センサ１の角速度検出を一時的に停
止させる必要がある。

【００９９】尚、手振れのない静止状態では不用とな
る。

【０１００】従来の画面振れ検出回路においても、抵抗
器Ｒ１及びコンデンサＣ１から構成されるハイパスフィ
ルタを削除してしまえば良いと考えられる可能性がある
が、もし、抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１を削除する場
合は、マイクロコンピュータ４内部のハイパスフィルタ
でノイズの除去を行うこととなるが、角速度センサ１の
出力の直流レベルが基準電源７のレベルとは差があるの
で、増幅回路２において増幅され、常に出力が電源或は
接地側に対していわゆるはりつきを起こしてしまい、マ
イクロコンピュータ４が手振れの情報を得られなくなっ
てしまう。

【０１０１】具体的な数値は、上述の通り、２ｍＶ異な
るだけで５．６Ｖも変位してしまう。

【０１０２】従って、抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１を
削除しても何等効果を得られることができない。

【０１０３】このように、本例においては、コンデンサ
Ｃ１を高速に充電させ、このコンデンサＣ１に対する充
電が完了した時点にディジタルフィルタを初期化するよ
うにしたので、本例画面振れ検出回路を例えばビデオカ
メラに適用した場合には、電源オン時に生じるいわゆる
画ゆれを防止すると共に、電源オン後に即座にフルレン
ジでの手振れ補正を行うことができる。

【０１０４】尚、上述の実施例は本発明の一例であり、
本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取
り得ることは勿論である。

【０１０５】

【発明の効果】上述せる本発明によれば、角速度を検出
する角速度検出手段を用いて画面振れを検出し、この検
出結果に対応した補正角度信号を出力するようにした画
面振れ検出回路において、電源入力して角速度検出手段
により補正角度信号を得るまでの間に、補正角度信号に
より補正が行われない状態とするようにしたので、例え
ばビデオカメラに適用した場合には、電源オン時に生じ
るいわゆる画ゆれを防止すると共に、電源オン後に即座
にフルレンジでの手振れ補正を行うことができる利益が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明画面振れ検出回路の一実施例を示す構成
図である。

【図２】本発明画面振れ検出回路をビデオカメラに適用
した場合の例を示す構成図である。

【図３】本発明画面振れ検出回路の一実施例の要部を示
す構成図である。

【図４】本発明画面振れ検出回路の一実施例の説明に供
するフローチャートである。

【図５】本発明画面振れ検出回路の一実施例の要部の他
の例を示す構成図である。

【図６】本発明画面振れ検出回路の他の例を示す構成図
である。

【図７】従来の画面振れ検出回路の例を示す構成図であ
る。

【図８】従来の画面振れ検出回路の例の要部を示す構成
図である。

【符号の説明】

１ 角速度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角速度を検出する角速度検出手段を用い
   て画面振れを検出し、該検出結果に対応した補正角度信
   号を出力するようにした画面振れ検出回路において、 電源入力して上記角速度検出手段により上記補正角度信
   号を得るまでの間に、上記補正角度信号により補正が行
   われない状態とするようにしたことを特徴とする画面振
   れ検出回路。