JPH09284637A - 手振れ補正方法およびそれを用いたビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転方向および並進方向の手振れを補正できる
手振れ補正方法およびそれを用いたビデオカメラを提供
する。 【解決手段】プリズム１０を傾斜させるときの支点とな
る軸が、例えば「ｍ：ｎ」の内分点となるよう加速度セ
ンサ４１，５１を設ける。プリズム１０を傾斜させたと
きの撮像素子２１上の結像位置の移動方向とセンサ４
１，５１の加速度検出方向を一致させる。センサ４１の
信号ＳAAとセンサ５１の信号ＳABを「ｎ：ｍ」の比で加
算し並進加速度ＳAPを得る。信号ＳAAと信号ＳABを減算
し回転加速度ＳAQを得る。積分フィルタ４５，４６で加
速度ＳAPを積分し並進変位ＳPDCを得る。積分フィルタ
５５，５６で角加速度ＳAQを積分し角度変位ＳQDCを得
る。並進変位ＳPDCと被写体までの距離ＳDの逆正接関数
で制御角ＳGを得る。角度変位ＳQDCに基づきプリズム１
０を傾斜させて回転方向の手振れを補正する。制御角Ｓ
Gに基づき並進方向の手振れを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、手振れ補正方法
およびそれを用いたビデオカメラに関する。詳しくは、
第１の方向の手振れを２つの加速度センサで検出し、２
つの加速度センサで得られた加速度信号を用いて並進加
速度信号と角加速度信号を算出し、この並進加速度信号
と角加速度信号を２回積分して並進方向の距離情報と回
転情報を得ると共に、オートフォーカス部からの距離情
報と並進方向の距離情報から並進方向の角度情報を算出
し、回転情報と並進方向の角度情報に基づいてプリズム
を駆動して第１の方向の手振れを補正するものである。
また第１の方向と直交する第２の方向の手振れを同様に
２つの加速度センサで検出して第２の方向の手振れを補
正するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、手振れ状態を補正する手振れ補正
では、例えばプリズムを用いて手振れ補正が行われる。
このプリズムを用いた手振れ補正装置では、入射光をプ
リズムでもって任意の方向に屈折させることにより、手
振れによって生じる入射光の変動を補正するものであ
る。

【０００３】ここで、図６を参照して従来のプリズムを
用いた手振れ補正方法を説明する。なお、この図は手振
れ補正方法をビデオカメラに用いた例である。

【０００４】図６において、プリズム１０は、２枚の板
ガラスの間にガラスと同じ屈折率を有する液体を注入し
て構成されており、この板ガラスを傾けて入射光が所定
の方向に屈折される。

【０００５】プリズム１０で屈折された入射光は、レン
ズ２０によって集光されて撮像素子（例えばＣＣＤ）２
１の撮像面上に被写体の光学像として結像される。この
光学像は、撮像素子２１によって電気信号である撮像信
号に変換される。この撮像信号は、図示しない信号処理
回路に供給されて映像信号に変換される。

【０００６】次に、角速度センサ３１ではカメラ本体の
手振れによる横揺れと縦揺れの角速度が検出される。こ
の検出された角速度を示す角速度信号ＳAVは、高域フィ
ルタ３２に供給されて帯域制限されたのち、積分フィル
タ３３に供給されて積分される。この角速度信号ＳAVの
積分信号である角度変位信号ＳADは、特性補償フィルタ
３４に供給される。特性補償フィルタ３４では、角度変
位信号ＳADの利得及び位相が補償される。この利得及び
位相が補償された角度変位信号ＳADは、補償角度変位信
号ＳADCとしてプリズム制御部３５に供給される。

【０００７】プリズム制御部３５では、補償角度変位信
号ＳADCに基づき駆動信号ＲＤが生成される。この駆動
信号ＲＤが、プリズム１０の駆動コイル部１７に供給さ
れてプリズム１０の板ガラスが傾けられることにより入
射光の屈折方向が制御される。

【０００８】なお、プリズム１０にはプリズム１０の縦
方向および横方向の傾きを検出する頂角センサ１８が配
設されており、プリズム１０の板ガラスの傾きを示す傾
斜信号ＳＰがプリズム制御部３５に供給されることで、
プリズム１０の駆動が安定して行われる。

【０００９】このように、手振れによる横揺れと縦揺れ
を角速度センサで検出して、得られた角速度信号とプリ
ズムの状態を示す傾斜信号に基づいてプリズムが制御さ
れる。このため、ビデオカメラに入射された被写体の光
線はプリズムでもって所定の方向に屈折されるので、ビ
デオカメラが手振れを生じた場合であっても被写体の結
像位置が撮像素子の撮像面上の一定の位置に保たれて、
画像の振れが防止される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
角速度センサを用いた手振れ補正では、回転方向の手振
れを角速度センサで検出して手振れ補正を行うものであ
り、例えばビデオカメラが縦方向や横方向にほぼ平行移
動（以下「並進」という）するような手振れを生じたと
きには、角速度センサから角速度信号を得られないため
に手振れ補正を行うことができない。

【００１１】そこで、この発明では回転方向および並進
方向の手振れを補正できる手振れ補正方法およびそれを
用いたビデオカメラを提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る手振れ補
正方法は、被写体の結像位置を撮像素子の撮像面上の任
意の位置に移動するプリズムと、１つの手振れ方向に対
して２つの加速度センサを設け、加速度センサからの加
速度信号を加算して並進加速度を算出し、加速度センサ
からの加速度信号を減算して角加速度を算出し、並進加
速度から並進方向の移動情報を得ると共に角加速度から
回転情報を得て、移動情報と回転情報に基づきプリズム
を制御して、撮像素子の撮像面上での被写体の結像位置
を所望の位置に保持するものである。

【００１３】また、並進方向の移動情報を角度情報に変
換する情報変換手段を有し、回転情報と情報変換手段で
得られた角度情報に基づきプリズムを制御するものであ
る。

【００１４】さらにこの発明に係るビデオカメラは、被
写体の結像位置を撮像素子の撮像面上の例えば縦方向お
よび横方向に移動するプリズムと、２つの加速度センサ
から構成されると共にこの加速度センサの加速度検出方
向を縦方向とする第１の加速度検出部と、２つの加速度
センサから構成されると共にこの加速度センサの加速度
検出方向を横方向とする第２の加速度検出部と、フォー
カス調整を行うと共に被写体までの距離情報を出力する
オートフォーカス部と、第１の加速度検出部の加速度セ
ンサで得られた加速度信号とオートフォーカス部からの
距離情報から、縦方向の回転情報と並進方向の移動情報
を算出して、プリズムを駆動する第１のプリズム駆動手
段と、第２の加速度検出部の加速度センサで得られた加
速度信号とオートフォーカス部からの距離情報から、横
方向の回転情報と並進方向の移動情報を算出して、プリ
ズムを駆動する第２のプリズム駆動手段とを有し、第１
のプリズム駆動手段でプリズムを駆動して被写体の結像
位置を撮像面上の縦方向に移動すると共に、第２のプリ
ズム駆動手段でプリズムを駆動して被写体の結像位置を
撮像面上の横方向に移動させて、被写体の結像位置を撮
像面上の所望の位置に保つものである。

【００１５】この発明においては、２つの加速度センサ
で第１の方向の手振れが検出されて、２つの加速度セン
サで得られた加速度信号を用いて並進加速度信号と角加
速度信号が算出される。この並進加速度信号と角加速度
信号が２回積分されて第１の方向の回転情報と並進方向
の距離情報が得られる。オートフォーカス部からの距離
情報と並進方向の距離情報で並進方向の角度情報が算出
される。回転方向の手振れの補正量を示す回転情報と並
進方向の手振れの補正量を示す角度情報に基づきプリズ
ムが駆動される。また第１の方向と直交する第２の方向
の手振れによっても同様に処理されて、回転情報と並進
方向の角度情報に基づきプリズムが駆動される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照しながら、この
発明に係る手振れ補正方法およびそれを用いたビデオカ
メラの実施の一形態について説明する。

【００１７】図１において、プリズム１０は、例えば図
２に示すように２枚の板ガラス１１ａ，１１ｂがフィル
ム１２によって伸縮自在に連接される。この２枚の板ガ
ラス１１ａ，１１ｂの間にはガラスと同じ屈折率を有す
る液体１３が注入されている。

【００１８】また、板ガラス１１ａには板ガラス１１ａ
をビデオカメラの縦方向に傾けるための横軸１４ａが設
けられており、板ガラス１１ｂには板ガラス１１ｂを横
方向に傾けるための縦軸１４ｂが設けられている。さら
に、横軸１４ａおよび縦軸１４ｂは駆動コイル部１７に
連結されており、この駆動コイル部１７に後述する駆動
信号ＲＤが供給されることにより横軸１４ａおよび縦軸
１４ｂが回転駆動されて、板ガラス入射光が所定の方向
に屈折される。

【００１９】このプリズム１０で屈折された入射光は、
図１に示すようにレンズ２０によって集光されて、撮像
素子２１の撮像面上に被写体の光学像として結像され
る。この光学像は、撮像素子２１によって電気信号であ
る撮像信号に変換される。

【００２０】ビデオカメラの手振れ補正は、第１の方向
（例えばビデオカメラの縦方向）の手振れを検出して補
正信号を出力する第１手振れ補正部４０と、第２の方向
（例えばビデオカメラの横方向）の手振れを検出して補
正信号を出力する第２手振れ補正部７０を用いて行われ
る。

【００２１】第１の加速度検出部である第１手振れ補正
部４０の加速度センサ４１，５１は、図３に示すように
プリズム１０の横軸１４ａおよび入射光の方向と平行な
平面Ｐ上に配設されてビデオカメラの縦方向の加速度が
検出される。加速度センサ４１で得られた加速度信号Ｓ
AAは第１のプリズム駆動手段を構成する乗算器４２と減
算器５３に供給される。また加速度センサ５１で得られ
た加速度信号ＳABは乗算器５２と減算器５３に供給され
る。なお、第１のプリズム駆動手段は乗算器４２や減算
器５３、積分フィルタ４５，４６，５５，５６、プリズ
ム制御角算出部６１、加算器６２、プリズム制御部３６
等で構成される。

【００２２】乗算器４２では、加速度信号ＳAAに係数
「ｎ」が乗算される。この乗算結果を示す信号ＳAAnは
加算器４３に供給される。また乗算器５２では、加速度
信号ＳABに係数「ｍ」が乗算される。この乗算結果を示
す信号ＳABmは減算器５３に供給される。

【００２３】加算器４３では、信号ＳAAnと信号ＳABmが
加算されて並進加速度信号ＳAPが生成される。この並進
加速度信号ＳAPは高域フィルタ４４に供給されて帯域制
限されたのち、積分フィルタ４５に供給されて積分され
る。この積分フィルタ４５で得られた並進加速度信号Ｓ
APの積分信号ある並進速度信号ＳPVは、積分フィルタ４
６に供給される。積分フィルタ４６では、並進速度信号
ＳPVが積分されて並進変位信号ＳPDとされる。この並進
変位信号ＳPDは特性補償フィルタ４７に供給されて利得
や位相が補償されて、補償並進変位信号ＳPDCとして情
報変換手段であるプリズム制御角算出部６１に供給され
る。

【００２４】プリズム制御角算出部６１にはオートフォ
ーカス部６０から被写体までの距離を示す距離信号ＳD
が供給されており、補償並進変位信号ＳPDCと距離信号
ＳDの逆正接関数によって制御角信号ＳGが算出される。
この制御角信号ＳGは加算器６２に供給される。

【００２５】減算器５３では、加速度信号ＳABから加速
度信号ＳAAが減算されて角加速度信号ＳAQが生成され
る。この角加速度信号ＳAQは高域フィルタ５４に供給さ
れて帯域制限されたのち積分フィルタ５５に供給されて
積分される。この積分フィルタ５５で得られた角加速度
信号ＳAQの積分信号ある角速度信号ＳQVは、積分フィル
タ５６に供給される。積分フィルタ５６では、角速度信
号ＳQVが積分されて角度変位信号ＳQDとされる。この角
度変位信号ＳQDは特性補償フィルタ５７に供給されて利
得や位相が補償されて、補償角度変位信号ＳQDCとして
加算器６２に供給される。

【００２６】加算器６２では、制御角信号ＳGと補償角
度変位信号ＳQDCが加算されてプリズム制御信号ＣＴAと
してプリズム制御部３６に供給される。

【００２７】次に、第２手振れ補正部７０について説明
する。第２の加速度検出部である第２手振れ補正部７０
の加速度センサ７１，８１は、プリズム１０の縦軸１４
ｂおよび入射光の方向と平行な面上に配設されてビデオ
カメラの横方向の加速度が検出される。なお、その他の
部分については第１手振れ補正部と同様に構成されてお
り、加速度センサ７１，８１で得られた加速度信号を第
１手振れ補正部と同様に処理してプリズム制御信号ＣＴ
Bが生成される。この第２手振れ補正部７０で生成され
た得られたプリズム制御信号ＣＴBもプリズム制御部３
６に供給される。なお、第２のプリズム駆動手段も第２
手振れ補正部７０の乗算器や減算器、積分フィルタ、プ
リズム制御角算出部、加算器、およびプリズム制御部３
６等で構成される。

【００２８】プリズム制御部３６では、プリズム制御信
号ＣＴA，ＣＴBに基づき駆動信号ＲＤが生成される。こ
の駆動信号ＲＤが、プリズム１０の駆動コイル部１７に
供給されてプリズム１０の板ガラスが傾けられることに
より入射光の屈折方向が制御される。

【００２９】なお、プリズム１０にはプリズム１０の縦
方向および横方向の傾きを検出する頂角センサ１８が配
設されており、プリズム１０の板ガラスの傾きを示す傾
斜信号ＳＰがプリズム制御部３６に供給されることで、
プリズム１０の駆動が安定して行われる。

【００３０】次に、動作について説明する。第１手振れ
補正部の加速度センサ４１，５１は、図４に示すよう
に、例えばプリズム１０の横軸１４ａに相当する位置
「Ｘ」からの距離の比が「ｍ：ｎ」（なお、ｍ＋ｎ＝１
とする）となる位置「Ａ」，「Ｂ」に配設される。すな
わち、位置「Ｘ」は加速度センサ４１，５１の位置
「Ａ」，「Ｂ」を「ｍ：ｎ」で内分する位置である。

【００３１】ここで、加速度センサ４１で得られた加速
度信号ＳAAの信号レベルが「ａA」であり、加速度セン
サ５１で得られた加速度信号ＳABの信号レベルが、加速
度信号ＳAAの信号レベルと同じ向きで「ａB」であると
き、平面Ｐの並進加速度信号ＳAPの信号レベル「ａX」
は式（１）で算出される。 「ａX」＝「ｎ」×「ａA」＋「ｍ」×「ａB」 ・・・式（１）

【００３２】また平面Ｐの角加速度信号ＳAQの信号レベ
ル「ａR」は式（２）で算出される。 「ａR」＝「ａB」−「ａA」 ・・・式（２）

【００３３】すなわち、図１に示す乗算器４２，５２お
よび加算器４３で式（１）の演算が行われ、減算器５３
で式（２）の演算が行われる。

【００３４】この並進加速度信号ＳAPを積分フィルタ４
５，４６で積分し特性補償フィルタ４７で補償すること
により並進方向の移動情報である補償並進変位信号ＳPD
Cが得られる。

【００３５】ここで、ビデオカメラの位置が、図５に示
すように位置「Ｅ」から位置「Ｆ」に並進したときに
は、位置「Ｅ」から位置「Ｆ」までの距離「ａXC」が上
述の補償並進変位信号ＳPDCの信号レベルで判別でき
る。またオートフォーカス部６０からの距離信号ＳDに
よって被写体までの距離ｄが判別できる。このため、プ
リズム制御角算出部６１では式（３）の逆正接関数によ
ってプリズム制御角「α」が算出される。 α＝ｔａｎ^-1（ａXC／ｄ） ・・・式（３） このプリズム制御角「α」を示す制御角信号ＳGは加算
器６２に供給される。

【００３６】また、角加速度信号ＳAQを積分フィルタ５
５，５６で積分し特性補償フィルタ５７で補償すること
により回転情報である補償角度変位信号ＳQDCが得られ
る。

【００３７】このように、特性補償フィルタ４７からの
補償並進変位信号ＳPDCとオートフォーカス部６０から
の距離信号ＳDによって、手振れによる並進で生ずるプ
リズム１０の制御角を示す制御角信号ＳGが生成される
と共に、特性補償フィルタ５７からの補償角度変位信号
ＳQDCによって、手振れでの回転によって生ずるプリズ
ム１０の角度変位が得られるので、制御角信号ＳGと補
償角度変位信号ＳQDCが加算された制御信号ＣＴAに基づ
いてプリズム１０を制御することにより、手振れによっ
て生じる縦方向の回転および並進の影響を補正すること
ができる。また、第２手振れ補正部７０からの制御信号
ＣＴBに基づいてプリズム１０を制御することにより、
手振れによって生じる横方向の回転および並進の影響を
補正することができる。

【００３８】なお、加速度センサの位置は、プリズムの
軸が内分点となるように設定されるものではなく、外分
点となるように配設するものものとしてもよい。この場
合には、乗算器４２，５２で乗算される係数が外分に応
じて変更される。

【００３９】また、プリズムの軸１４ａは、必ずしも
（２つの加速度センサが配設される）平面上にある必要
はない。この場合、平面Ｐの回転軸を示す位置「Ｘ」
は、プリズムの軸１４ａを平面Ｐ上に平面Ｐに垂直に投
影した場合の直線で定められる。

【００４０】また、並進加速度信号や角加速度を２回積
分して並進変位信号や角度変位信号を生成してプリズム
１０を制御する場合に限らず、並進加速度信号や角加速
度を１回積分して得られた並進速度信号や角速度信号を
用いてプリズム１０を制御することもできる。

【００４１】このように上述の実施の形態によれば、２
つの加速度センサ４１，５１で１方向の手振れが検出さ
れて、２つの加速度センサ４１，５１で得られた加速度
信号ＳAA，ＳABを用いて並進加速度信号ＳAPと角加速度
信号ＳAQが算出される。この並進加速度信号ＳAPと角加
速度信号ＳAQが２回積分されて回転情報である補償角度
変位信号ＳQDCと移動情報である補償並進変位信号ＳPDC
が得られる。この補償並進変位信号ＳPDCとオートフォ
ーカス部６０からの距離信号ＳDから角度情報である制
御角信号ＳGが算出される。この補償角度変位信号ＳQDC
と制御角信号ＳGに基づきプリズム１０を駆動すること
で、回転方向だけでなく並進方向の手振れも補正するこ
とができる。

【００４２】このため、例えば第１の手振れ補正部４０
でビデオカメラの縦方向の手振れを補正するものとし、
第２の手振れ補正部７０で横方向の手振れを補正するこ
とにより、手振れのない良好な撮影画像を得ることがで
きる。

【００４３】なお、この発明に係る手振れ補正方法はビ
デオカメラだけでなくスチルカメラ等にも容易に適用で
きることは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、２つの加速度センサ
で第１の方向の手振れが検出されて、２つの加速度セン
サで得られた加速度信号を用いて並進加速度信号と角加
速度信号が算出される。この並進加速度信号と角加速度
信号が２回積分されて第１の方向の回転情報と並進方向
の距離情報が得られる。さらに、オートフォーカス部か
らの距離情報と並進方向の距離情報で並進方向の角度情
報が算出される。

【００４５】この回転情報と並進方向の角度情報に基づ
きプリズムを駆動することで、回転方向だけでなく並進
方向の手振れを補正することができる。また第１の方向
と直交する第２の方向の手振れに対しても同様に処理す
ることで、例えばビデオカメラの縦方向と横方向の手振
れを補正することができ、手振れのない良好な撮影画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るビデオカメラの実施の一形態の
構成の要部を示す図である。

【図２】プリズム１０の構成を示す図である。

【図３】加速度センサの位置を説明するための図であ
る。

【図４】並進加速度と角加速度を示す図である。

【図５】制御角の算出方法を示す図である。

【図６】従来の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０・・・プリズム、１１ａ，１１ｂ・・・板ガラス、
１２・・・フィルム、１３・・・液体、１４ａ・・・横
軸、１４ｂ・・・縦軸、１７・・・駆動コイル部、１８
・・・頂角センサ、２０・・・レンズ、２１・・・撮像
素子、３２，４４，５４・・・高域フィルタ、３３，４
５，４６，５５，５６・・・積分フィルタ、３４，４
７，５７・・・特性補償フィルタ、３５，３６・・・プ
リズム制御部、４０・・・第１手振れ補正部、４１，５
１・・・加速度センサ、４２，５２・・・乗算器、６０
・・・オートフォーカス部、６１・・・プリズム制御角
算出部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の結像位置を撮像素子の撮像面上
   の任意の位置に移動するプリズムと、 １つの手振れ方向に対して２つの加速度センサを設け、 上記２つの加速度センサからの加速度信号を加算して並
   進加速度を算出し、 上記２つの加速度センサからの加速度信号を減算して角
   加速度を算出し、 上記並進加速度から並進方向の移動情報を得ると共に上
   記角加速度から回転情報を得て、 上記移動情報と回転情報に基づき上記プリズムを制御し
   て、上記被写体の結像位置を上記撮像面上の所望の位置
   に保つことを特徴とする手振れ補正方法。
2. 【請求項２】 上記並進方向の移動情報を角度情報に変
   換する情報変換手段を有し、 上記回転情報と上記情報変換手段で得られた角度情報に
   基づき上記プリズムを制御して、上記被写体の結像位置
   を上記撮像面上の所望の位置に保つことを特徴とする請
   求項１記載の手振れ補正方法。
3. 【請求項３】 上記情報変換手段では、フォーカス調整
   を行うオートフォーカス部から供給される被写体までの
   距離情報と、上記並進方向の移動情報に基づいて角度情
   報を算出することを特徴とする請求項２記載の手振れ補
   正方法。
4. 【請求項４】 上記プリズムは、２枚の板ガラスの間に
   ガラスと同じ屈折率を有する液体を注入して構成され、 上記板ガラスの側面に設けた軸を支点として板ガラスを
   傾けることにより被写体の結像位置を撮像素子の撮像面
   上の所定の方向に移動するものとし、 上記加速度センサの加速度検出方向を上記被写体の結像
   位置の移動方向とすることを特徴とする請求項１記載の
   手振れ補正方法。
5. 【請求項５】 被写体の結像位置を撮像素子の撮像面上
   の第１の方向および第１の方向と直交する第２の方向に
   移動するプリズムと、 ２つの加速度センサから構成されると共に加速度センサ
   の加速度検出方向を上記第１の方向とする第１の加速度
   検出部と、 ２つの加速度センサから構成されると共に加速度センサ
   の加速度検出方向を上記第２の方向とする第２の加速度
   検出部と、 フォーカス調整を行うと共に被写体までの距離情報を出
   力するオートフォーカス部と、 上記第１の加速度検出部の２つの加速度センサで得られ
   た加速度信号と上記オートフォーカス部からの距離情報
   から回転情報と並進方向の角度情報を算出し、得られた
   回転情報と並進方向の角度情報に基づき上記プリズムを
   駆動する第１のプリズム駆動手段と、 上記第２の加速度検出部の２つの加速度センサで得られ
   た加速度信号と上記オートフォーカス部からの距離情報
   から、回転情報と並進方向の角度情報を算出し、得られ
   た回転情報と並進方向の角度情報に基づき上記プリズム
   を駆動する第２のプリズム駆動手段とを有し、 上記第１のプリズム駆動手段でプリズムを駆動して被写
   体の結像位置を撮像面上の第１の方向に移動すると共
   に、上記第２のプリズム駆動手段でプリズムを駆動して
   被写体の結像位置を撮像面上の第２の方向に移動するこ
   とにより、被写体の結像位置を撮像面上の所望の位置に
   保つことを特徴とするビデオカメラ。