JP3243625B2

JP3243625B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3243625B2
Application number: JP21862893A
Authority: JP
Inventors: 秀治大野; 泰弘根本; 太一郎山下; 和夫酒井; 達也茂村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JPH0775001A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＴＲ一体型カメラ
(いわゆるビデオカメラ)等に用いられる撮像装置に係
り、特に、ビデオカメラの手振れを効果的に防止しつつ
しかも被写体の動きが自然な画像を得る手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置の応用機器としては、例えばビ
デオカメラがある。近年、ビデオカメラの市場において
は、激しい軽量化競争のために小型軽量化が年々進み、
同時に高画質化のニーズも高まってきている。一方で、
従来は６倍程度であったズームの倍率が、８倍から１２
倍程度まで光学的に拡大され、被写体を種々の大きさで
撮影できる機種が出てきている。さらに、ディジタル技
術の適用が進み、画像メモリ内の情報処理により、１６
倍から６４倍程度までズーム倍率を電子的に拡大可能な
ビデオカメラも市販されている。

【０００３】このような高倍率の光学的ズーム手段およ
び／または電子的ズーム手段を備えたビデオカメラを手
持ちで撮影する場合は、ビデオカメラの揺れにより生じ
る撮影画像の揺れすなわち手振れが問題となってくる。
例えば、ビデオカメラの揺れが１mmの場合に、ズーム倍
率１倍の時の画像揺れが１であるとすると、ズーム倍率
１２倍の時には１２の揺れとなるので、非常に見苦しい
画像になる。そこで、撮影画像の揺れを機械的方法や電
子的方法等により補正する手振れ補正機能を搭載したビ
デオカメラが提案されている。

【０００４】従来の手振れ補正装置としては、特開平3-
293872号公報に示されるように、ジャイロスコープを回
転運動において慣性空間上に静止させるように制御し、
手振れ補正に必要な回動を制御ミラーに与え、手振れを
補正する方法がある。また、特開平1-174076号公報に示
されるように、複数個の加速度センサからの信号に基づ
いて撮像画像の動きベクトルを演算してメモリに記憶
し、メモリ上のアドレスを変更し、手振れを補正する方
法がある。さらに、特開平4-10780号公報に示されるよ
うに、画像信号処理により画像信号から検出される動き
ベクトルの時間的変化に応じた変動の情報に基づき、プ
リズムを制御し、手振れを補正する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の手振れ補正
方法では、撮影時のカメラの揺れにより生じる撮影画像
の揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率お
よび前記画像補正量の上限値は、一定であり、画像の揺
れ量を１対１に補正するようになっていた。そのため
に、静止している被写体に対して補正する場合は、画像
の揺れが無くなり、手振れによる画質劣化は起こらな
い。

【０００６】ところが、撮影者がカメラを被写体に追従
させて左右に動かす操作すなわちパン操作や上下に動か
す操作すなわちティルト操作を行なう場合は、パン操作
やティルト操作によるカメラの動きと手振れによるカメ
ラの揺れとを区別できないために、動いている被写体を
画像補正量の上限値まで補正するようになり、動きが止
まって見え、補正の上限を越えたところで急に位置が変
わり、その場所でまた補正され動きが止まって見えると
いうような不自然な画像となってしまう。

【０００７】また、パン操作やティルト操作時の画像の
自然さを優先させるために、揺れ補正時の画像補正量の
補正比率や上限値を上記とは逆に低く固定した撮像装置
においては、撮影中に設定値を変更できないので、高倍
率時のように、カメラの揺れに対応して倍率分だけ画像
の揺れが増幅されるような場合は、十分な補正ができな
くなってしまう欠点があった。

【０００８】本発明の目的は、筐体の動き等に応じた手
振れ補正を実行する一方で、動いている被写体について
はより自然な動きの画像が得られるように撮影時の手振
れ補正条件を変更する手段を備えた撮像装置を提供する
ことである。

【０００９】本発明の他の目的は、任意の設定値を越え
た段階から手振れ補正を実行できる手段を備えた撮像装
置を提供することである。

【００１０】本発明の別の目的は、手振れ補正条件を撮
影画像確認用モニタ内に表示し、撮影者が状況に応じて
補正条件を確認し変更しながら撮影できる撮像装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、撮影レンズの光学像を電気信号に変換す
る撮像素子と、撮影時の撮像装置筐体の揺れを検出する
手段と、筐体の揺れにより生じる撮影画像の揺れを補正
する手段とを備えた撮像装置において、筐体の揺れによ
り生じる撮影画像の揺れ量と揺れ補正時の画像補正量と
の間の補正比率および前記画像補正量の上限値の少なく
とも一方を撮影時に変更する手段を備えた撮像装置を提
案するものである。

【００１２】筐体の揺れにより生じる撮影画像の揺れ量
と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率および前記
画像補正量の上限値の少なくとも一方を変更する手段
は、ズーム倍率等の撮影時の撮影倍率に対応して変更す
る手段とすることができる。

【００１３】また、筐体の揺れにより生じる撮影画像の
揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率およ
び前記画像補正量の上限値の少なくとも一方を撮影者が
任意の値に設定変更する手段を備えることも可能であ
る。

【００１４】さらに、筐体の揺れにより生じる撮影画像
の揺れを補正する手段を所定値以上のゆれのみで動作さ
せる判定手段を備えることができる。

【００１５】撮影の便宜上、撮影中の画像を確認するた
めのモニタ内に、筐体の揺れにより生じる撮影画像の揺
れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率および
前記画像補正量の上限値の少なくとも一方を表示する手
段を備えることが望ましい。

【００１６】筐体の揺れにより生じる撮影画像の揺れ量
と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率および前記
画像補正量の上限値の少なくとも一方を撮影時に変更す
る手段から補正手段への信号を撮影者がオン／オフさせ
る切換え手段を備えるようにしてもよい。

【００１７】

【作用】本発明においては、筐体の揺れにより生じる撮
影画像の揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正
比率および前記画像補正量の上限値の少なくとも一方を
撮影時に変更する手段を備えているので、筐体の揺れに
応じて、手振れの補正条件を細かく変更でき、ビデオカ
メラの手振れではない被写体自体の動きを必要以上に補
正することがなくなり、不自然な動きとして撮影するこ
とが避けられる。

【００１８】手振れの補正条件を撮影倍率に応じて変更
する手段を備えた場合は、高倍率撮影時のように、カメ
ラの揺れに対して画像揺れが増幅されるときほど十分に
補正するように、ズーム倍率が高くなるにつれて補正比
率や画像補正量が高くなるように設定し、逆に、ズーム
倍率が低くなるにつれて、補正比率や画像補正量が低く
なるように設定すれば、例えばパン操作やティルト操作
したとき、手振れによらない被写体自体の動きを補正し
過ぎ、不自然な画像になることがない。

【００１９】また、筐体の揺れにより生じる撮影画像の
揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率およ
び前記画像補正量の上限値の少なくとも一方を撮影者が
任意の値に設定変更する手段を備えると、補正比率や補
正量を撮影者が自由に設定できるので、画像の揺れを良
く補正したい場合には、設定値を高くし、パンやティル
トのようにカメラを故意に動かすような場合には、設定
値を低くすれば、より自然な画像を得ることができる。

【００２０】さらに、筐体の揺れにより生じる撮影画像
の揺れを補正する手段を所定値以上のゆれのみで動作さ
せる判定手段を備えた場合は、所定値より少ない手振れ
を容認する撮影を実行可能である。

【００２１】モニタ内に筐体の揺れにより生じる撮影画
像の揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率
および前記画像補正量の上限値の少なくとも一方を表示
する手段を備えると、撮影者は実際の画像の状況に応じ
て、手振れの補正条件を確認しながら、必要な変更を行
ない、撮影できる。

【００２２】前記撮影条件の変更手段から補正手段への
信号を撮影者がオン／オフさせる切換え手段を備える
と、それまでの手振れ防止の設定条件にかかわりなく、
手振れをそのまま取り込んだ撮影に瞬時に移行でき、映
像表現上必要な場合は、手振れの効果を活かした画像が
得られる。

【００２３】なお、本明細書においては、高撮影倍率と
なる焦点距離を含むズームレンズを採用したビデオカメ
ラを例として本発明を説明しているが、本発明の手振れ
補正手段は、高撮影倍率の単焦点望遠レンズ等の種々の
レンズを着脱交換可能なビデオカメラにも適用できるこ
とは明らかであろう。

【００２４】また、本発明は、ビデオカメラのみなら
ず、いわゆる流し撮りを行なう電子スチルカメラにも応
用できる。

【００２５】

【実施例】次に、図１〜図５を参照して、本発明による
手振れ防止手段を備えた撮像装置の実施例を説明する。
図１は、本発明による手振れ補正手段を備えた撮像装置
すなわちビデオカメラの一実施例の制御系統の構成を示
すブロック図であり、図２は、本発明による手振れ補正
手段を備えたビデオカメラの一実施例の(Ａ)外観および
(Ｂ)ビューファインダ内の表示の一例を示す図である。

【００２６】図２(Ａ)のビデオカメラにおいて、被写体
２２からの光信号は、ズームレンズ１５により取り込ま
れ、被写体近傍の音声等はステレオマイクロホン１４に
より入力される。撮影者は、ビデオカメラを手持ちで撮
影する場合、グリップ１６を握り、録画ボタン１７で録
画のスタート／ストップをビデオカメラに指令する。手
振れ補正切換えスイッチ１９を入れると、手振れ補正機
能を動作させることができ、さらに、手振れ補正時のオ
ートモード１９ａとマニュアルモード１９ｂとのいずれ
かを選択できる。被写体２２のズームアップまたはズー
ムアウトはズームボタン１３で指令し、オートモードで
は撮影中のズーム倍率に連動させて、補正比率や画像補
正量の上限値を変更できる。一方、マニュアルモードで
は、可変レバー(またはダイアル)１８を操作して、補正
比率を変更できる。

【００２７】また、図２(Ｂ)において、不要な外光を遮
断するアイカップ２１とビューファインダ画面２０とか
らなるビューファインダ１２には、被写体２２を含む撮
影中の画像が表示されている。ビューファインダ画面２
０内の補正比率および画像補正量表示部２３を見ると、
画像補正量の上限値２３ａや撮影中の補正量２３ｂまた
は補正比率を確認できる。

【００２８】次に、図１の制御系統において、被写体２
２からの光信号は、撮影レンズ１により撮像素子２上に
結像される。撮像素子２は、被写体２２からの光信号を
ビデオ信号に変換し、映像信号処理手段３に出力する。
映像信号処理手段３は、ビデオ信号を映像信号に変換
し、補正信号作成手段４に出力する。

【００２９】一方、撮影時のビデオカメラの揺れ量は、
(外部)振動検出手段６で検出され、画像揺れ量演算手段
７において、ビデオカメラの揺れにより生じる撮影画像
の揺れ量に変換される。ズーム倍率検出手段１０は、検
出される撮影時のズーム倍率を検出する。スイッチ操作
量検出手段１１は、可変レバー１８の操作量を検出す
る。補正量上限値および補正比率設定手段８は、画像揺
れ量演算手段７からの撮影画像の揺れ量の信号とズーム
倍率検出手段１０からの撮影時のズーム倍率とスイッチ
操作量検出手段１１からの可変レバー１８の操作量とを
取り込み、撮影画像の揺れ量に対する補正比率および補
正量上限値を設定する。なお、ここでは図示していない
が、本実施例のビデオカメラは、プリセットメモリを備
えており、撮影者が設定する補正比率や補正量上限値を
記憶しておき、撮影者の画像表現の傾向に合った撮影条
件を再現できるようになっている。補正信号作成手段４
は、設定された補正比率や補正量上限値に応じて、補正
された映像信号を作成する。補正画像出力手段５は、補
正された映像信号を出力する。

【００３０】補正比率や補正量上限値は、補正量上限値
および補正比率表示手段９で表示用信号に変換され、補
正画像とともに補正画像出力手段５出力され、ここで合
成されて、図２のビューファインダ画面２０に示すよう
に、例えば画面下側の補正比率および画像補正量表示部
２３に重畳して表示される。

【００３１】図３は、本実施例のビデオカメラの(Ａ)パ
ン操作に対する(Ｂ)手振れ補正動作の一例を示す図であ
る。図１および図２で説明したような本実施例のビデオ
カメラにおいて、撮影画像の揺れに対する画像補正量の
補正比率や画像補正量の上限値を変更すれば、手振れ補
正時にパン操作を行なった場合でも、図３に示すような
効果が得られる。

【００３２】図３(Ａ)のように、パン操作によりカメラ
を動かした時のパン操作角度をθとし、この時に撮影画
面上で被写体が動く動作角度をφとすると、補正比率が
零の場合、パン操作角度θと動作角度φとの大きさは、
図３(Ｂ)に示すように等しくなる。

【００３３】これに対して、例えば補正比率が１の場合
には、被写体の動きに対して１対１で補正量上限値まで
補正するので、撮影画面上での動作角度φは零となり、
被写体は止まって見えることになる。次に、パン操作に
よる被写体の動きが、補正量上限値を超えると手振れ補
正が解除されるので、動作角度φが零の位置から、実際
の被写体の位置である動作角度φ₁に移ることになる。
さらにパン操作を続けると、カメラの連続的な動きに対
して、被写体の動作角度φは、零→φ₁→φ₂というよう
になり、不連続に動いているように見える。

【００３４】そこで、補正比率を例えば半分の０.５に
変更し、この時の補正量上限値も半分に変更すれば、実
際の被写体の位置と、撮影画面での被写体の位置とのず
れが半分になり、補正比率が１の場合よりも、動きが自
然になる。

【００３５】補正比率や補正量上限値をさらに小さくす
れば、カメラの連続的な動きに対する被写体の不連続な
動きは減少する。

【００３６】なお、パン操作時により自然に手振れを補
正するには、補正量上限値を超えてからの補正動作を、
パン操作角度θと動作角度φが等しくなる直線の傾きに
近づければよい。例えば、補正量上限値まで補正する時
の被写体の動きをメモリに記憶しておき、補正量上限値
を超えた後の動きを予測するような補正操作を行なって
もよい。

【００３７】図４は、本実施例のビデオカメラのズーム
倍率変更に対応した手振れ補正操作の一例を示す図であ
る。図４において、ズーム倍率の変化に対する補正比率
を高い一定値(例えば補正比率＝１)とした状態で、パン
操作やティルト操作を行なった場合、高い補正比率によ
る手振れ補正のために、動いているはずの被写体が止ま
って見えるという不自然な画像となってしまう。

【００３８】一方、パン操作やティルト操作を行なった
場合の画像の自然さを優先するために、例えば補正比率
を０.５と低くすると、高倍率撮影時は、画像の大きな
揺れを十分には補正できなくなってしまう。

【００３９】本実施例では、ズーム倍率が低い時には補
正比率を小さくし、ズーム倍率が高くなるにつれて補正
比率が大きくなるようにし、同時に画像補正量の上限値
も変化させるようにしてある。その結果、ズーム倍率に
連動した手振れ補正を実現でき、より自然な画像が得ら
れる。

【００４０】図５は、本実施例における手振れ補正比率
および補正量上限値の変更手順の一例を示す図である。
手振れを補正する場合、ステップ５０１において、手振
れ補正スイッチをオンさせるのであるが、実際は、ステ
ップ５０２において、図２に示す手振れ補正切換えスイ
ッチ１９により、オートモード１９ａとマニュアルモー
ド１９ｂと補正無しモードとのいずれかを選択する。

【００４１】オートモードを選択した場合、ステップ５
０３において、手振れ補正を実行するズーム倍率の範囲
を設定する。ここでは、手振れ補正を良く効かせたいズ
ーム範囲のみを設定できるので、種々のズーム倍率につ
いて補正比率および画像補正量の上限値をより細かく変
更可能である。なお、範囲を設定しない場合は、全ズー
ム倍率範囲が自動設定される。ステップ５０４におい
て、ズームボタン１３により被写体をズームアップ／ズ
ームアウトする操作を行なう。ステップ５０５におい
て、ズーム倍率を検出する。ステップ５０６において、
ズーム倍率が設定された範囲か否かを判断する。設定さ
れた範囲ならば、ステップ５０７において、補正比率お
よび画像補正量の上限値がズーム倍率に連動して設定さ
れる。ステップ５０８において、補正信号が作成され、
ステップ５０９において、手振れ補正が行なわれ、補正
画像が出力される。なお、この時の補正比率または画像
補正量の上限値２３ａや撮影中の補正量２３ｂは、ビュ
ーファインダ２０内に表示されるので、撮影者は表示さ
れた補正比率や画像補正量を見ながら、最適な手振れ補
正となるように、ズーム倍率の設定範囲を変更できる。

【００４２】一方、ステップ５０２において、マニュア
ルモードを選択した場合、ステップ５１０において、メ
モリに前回の設定値が存在する否かを確認する。既に存
る場合、ステップ５１１において、メモリ内の設定値と
なるように補正比率が設定される。メモリに設定値がな
い場合、ステップ５１２において、画像の揺れ量を基本
的な比率すなわち１対１補正比率が設定される。いずれ
の場合にも、ステップ５１３において、撮影者は補正比
率および補正量上限値を変更するための可変レバー１８
をマニュアル操作する。ステップ５１４において、この
レバー操作量を検出する。ステップ５１５において、検
出したレバー操作量に対応する補正比率および補正量上
限値を設定する。ステップ５１６において、設定された
補正比率および補正量上限値をメモリに保存する。な
お、ビデオカメラの電源ＯＦＦ時には、カレンダー用の
バッテリによりメモリの内容がバックアップされる。ス
テップ５１７において、実際の補正信号を作成し、ステ
ップ５１８において、手振れ補正を実行するとともに、
この時の補正比率および補正量上限値をビューファイン
ダ１２内に表示する。したがって、撮影者は表示された
補正比率や画像補正量を見ながら、最適な手振れ補正と
なるように、補正比率や補正量を変更できる。

【００４３】ステップ５０２において、手振れの効果を
意識してねらうために、補正の必要が無いと考えた場
合、ステップ５１９において、補正無しモードを選択す
る。

【００４４】なお、補正比率等を変更するスイッチとし
て、レバー状のスイッチを用いているが、ボタン状のス
イッチ等を用いてもよい。また、スイッチ操作を省略す
るために、撮影者がビデオカメラを支える時のグリップ
の圧力に連動させ、補正比率や補正量を変更することも
できる。さらに、この例では、スイッチ類の操作の煩雑
さを避けるため、補正比率に連動して画像補正量の上限
値を変更しているが、補正比率と画像補正量の上限値と
を独立のスイッチにより変更してもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、筐体の揺れにより生じ
る撮影画像の揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の
補正比率および画像補正量の上限値の少なくとも一方を
撮影時のズーム倍率に対応しておよび／または撮影者の
スイッチ操作に応じて撮影中に変更する手段をビデオカ
メラに設けたので、画像の揺れを十分に補正したい場合
は補正比率や補正量を高くし、手振れ補正をあまり必要
としない場合は補正比率や補正量を低くするというよう
に、補正比率や補正量を撮影者が自由に設定できる。し
たがって、筐体の動き等に応じた手振れ補正を実行で
き、より自然な画像が得られる。

【００４６】また、筐体の揺れにより生じる撮影画像の
揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率およ
び画像補正量の上限値の少なくとも一方を撮影者が任意
の値に設定する手段では、任意の設定値を越えた段階か
ら手振れ補正手段を動作させることができる。

【００４７】さらに、筐体の揺れにより生じる撮影画像
の揺れ量と揺れ補正時の画像補正量との間の補正比率お
よび画像補正量の上限値の少なくとも一方を撮影画像を
確認するためのモニタ内に表示する手段をビデオカメラ
に設けたので、撮影者はより自然な撮影ができるよう
に、補正比率や補正量を確認しながら適確に変更でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による手振れ補正手段を備えたビデオカ
メラの一実施例の制御系統の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明による手振れ補正手段を備えたビデオカ
メラの一実施例の(Ａ)外観および(Ｂ)ビューファインダ
内の表示の一例を示す図である。

【図３】本発明によるビデオカメラの(Ａ)パン操作に対
する(Ｂ)手振れ補正動作の一例を示す図である。

【図４】本発明によるビデオカメラのズーム倍率変更に
応じた手振れ補正動作の一例を示す図である。

【図５】本発明における手振れ補正比率および補正量上
限値の変更手順の一例を示す図である。

【符号の説明】

１撮影レンズ２撮像素子３映像信号処理手段４補正信号作成手段５補正画像出力手段６ (外部)振動検出手段７画像揺れ量演算手段８補正量上限値および補正比率設定手段９補正量上限値および補正比率表示手段１０ズーム倍率検出手段１１スイッチ操作量検出手段１２ビューファインダ１３ズームボタン１４ステレオマイクロホン１５ズームレンズ１６グリップ１７録画ボタン１８可変レバー１９手振れ補正切換えスイッチ１９ａオートモード１９ｂマニュアルモード２０ビューファインダ画面２１アイカップ２２被写体２３補正比率および画像補正量表示部２３ａ画像補正量上限値２３ｂ撮影中の画像補正量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井和夫茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者茂村達也茨城県勝田市稲田1410番地株式会社日立製作所ＡＶ機器事業部内 (56)参考文献特開平４−165775（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232 G03B 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズの光学像を電気信号に変換す
る撮像素子と、撮影時の撮像装置筐体の揺れを検出する
手段と、前記筐体の揺れにより生じる撮影画像の揺れを
補正する手段とを備えた撮像装置において、前記筐体の揺れにより生じる撮影画像の揺れ量と揺れ補
正時の画像補正量との間の補正比率および前記画像補正
量の上限値の少なくとも一方を撮影者が任意の値に設定
変更する手段を備えたことを特徴とする撮像装置。