JP2001028706A

JP2001028706A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001028706A
Application number: JP11238443A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yamashita; 紀之山下
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光軸変換手段において十分な応答速度を得れ
るようにし、然も、構造的に簡素化が図れるようにす
る。【解決手段】光軸の方向を第１の方向に変える変化手
段（３２，３３，３４）と、変化手段（３２，３３，３
４）を駆動するアクチュエータ（４０，３７，３８，４
１，４２）と、変化手段（３２，３４）とアクチュエー
タ（４０，３７，３８，４１，４２）とを取り付ける支
持部（３５，３６）と、光軸の向きを第２の方向に変え
るために支持部（３５，３６）を回転させさるモータ
（３６，４３，４４，４５，５２）とからなる光軸変換
部（１，７）をレンズブロック３の前に配し、ミラー３
２を直交する２軸方向に回転変位させることでレンズブ
ロック３の光軸を所定の方向に向ける。また、アクチュ
エータとしてヨーク４０とマグネット３７，３８とコイ
ル４１等からなる磁気式のものを用いる。

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、シャッターを押
すと素早く光軸の方向を変位させて２枚以上（数十枚）
の被写体の像を撮影して記録する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置を用いて、複数の静止画
（部分画）を撮影し、その複数の静止画を１枚の静止画
に合成することによって、解像度の高い１枚の静止画を
得ることができることは既に知られている。

【０００３】例えば、従来の撮像装置として特願平８−
３００４７８号に示されるディジタルビデオレコーダが
知られている。この装置を用いて撮影を行う際には、先
ず、ファインダを覗き、画枠サイズを決定する。画枠サ
イズが決まると、フォーカスを合わせ、記録キーを押
す。記録キーが押されると、反射鏡が所定の方向に向い
て光軸が所定位置で止まり、ＣＣＤ撮像素子の電子シャ
ッターが開き、一定時間後に閉じる。そして、反射鏡が
次の方向に向いて光軸が所定位置で止まる。この動作中
にＣＣＤ撮像素子から供給された画像信号がメモリに記
録される。この光軸の移動と撮影動作とを所定枚数分、
例えば１２回繰り返し、１２枚の部分画が撮影される。
この１２枚の部分画は、画歪補正および境界処理が施さ
れることで合成され、通常より高解像度の一枚分の画像
信号として記録および出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
撮像装置においては、光軸変換手段の応答速度が十分で
ないという問題点を有しており、また、カメラブロック
全体を回転させるため、信号線の処理や構造が複雑とな
る問題点を有していた。

【０００５】従って、この発明の目的は、光軸変換手段
において十分な応答速度を得ることができ、然も、構造
的に有利な撮像装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被写体からの光軸の方向を変えて撮像素子へ導き、
光軸の方向を変えながら２枚以上の部分画を撮影する撮
像装置において、複数の部分画の撮影時にフォーカスを
合わせるレンズブロックと、複数の部分画を取り込む撮
像素子と、レンズブロックの前に配され、光軸の方向を
変える変化手段と、光軸の方向を第１の方向に変えるた
めに変化手段を駆動させるアクチュエータと、変化手段
およびアクチュエータを取り付ける支持部と、光軸の方
向を第２の方向に変えるために支持部を回転させるモー
タとからなる光軸変換部とを有し、アクチュエータおよ
びモータの少なくともいずれか一方を駆動することによ
って光軸の方向を変え、複数の部分画を撮影するように
したことを特徴とする撮像装置である。

【０００７】請求項２に記載の発明は、被写体からの光
軸の方向を変えて撮像素子へ導き、光軸の方向を変えな
がら２枚以上の部分画を撮影する撮像装置において、複
数の部分画の撮影時にフォーカスを合わせるレンズブロ
ックと、複数の部分画を取り込む撮像素子と、レンズブ
ロックの前に配され、光軸の方向を変える変化手段と、
光軸の方向を第１の方向に変えるために変化手段を駆動
させるアクチュエータと、変化手段およびアクチュエー
タを取り付ける支持部と、光軸の方向を第２の方向に変
えるために支持部を回転させるモータとからなる光軸変
換部とを有する第１の撮像手段と、被写体の周囲全体の
画像を広角で撮影する第２の撮像手段と、第２の撮像手
段からの画像から背景と異なる被写体を検出する検出手
段とを有し、検出手段の検出結果に基づいて背景と異な
る被写体を含む範囲を複数の部分画に分割し、光軸を１
フレームまたは１フィールドおきに分割された部分画に
相当する各領域に移動させて第１の撮像手段で望遠撮影
し、第１の撮像手段から得られる複数の部分画から１枚
の画像を合成するようにしたことを特徴とする撮像装置
である。

【０００８】請求項３に記載の発明は、被写体からの光
軸の方向を変えて撮像素子へ導き、光軸の方向を変えな
がら２枚以上の部分画を撮影する撮像装置において、複
数の部分画の撮影時にフォーカスを合わせるレンズブロ
ックと、複数の部分画を取り込む撮像素子と、レンズブ
ロックの前に配され、光軸の方向を変える変化手段と、
光軸の方向を第１の方向に変えるために変化手段を駆動
させるアクチュエータと、変化手段およびアクチュエー
タを取り付ける支持部と、光軸の方向を第２の方向に変
えるために支持部を回転させるモータとからなる光軸変
換部とを有する第１の撮像手段と、被写体の周囲全体の
画像を広角で撮影する第２の撮像手段と、第２の撮像手
段からの画像から動き物体を検出する検出手段とを有
し、検出手段の検出結果に基づいて動き物体の前の位置
と現在の位置から動き物体の次の位置を予測し、予測し
た次の位置に光軸を１フレームまたは１フィールドおき
に移動させ、第１の撮像手段で望遠撮影するようにした
ことを特徴とする撮像装置である。

【０００９】この発明では、光軸の方向を第１の方向に
変える変化手段と、変化手段を駆動するアクチュエータ
と、変化手段およびアクチュエータとを取り付ける支持
部と光軸の方向を第２の方向に変えるために支持部を回
転させるモータとからなる光軸変換部がレンズブロック
の前に配される。このため、ＣＣＤ撮像素子およびレン
ズブロックからなる撮像手段全体を回転させることな
く、ミラーブロックのミラーを直交する２軸方向に自在
に回転変位させることでレンズブロックの光軸を所定の
方向に向けることが可能となる。また、ヨークおよびマ
グネットからなる磁気回路と、コイルと、支持片とから
なる磁気式アクチュエータが光軸変換部のアクチュエー
タとして用いられるため、十分な応答速度を得ることが
可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、この発明の第１の
実施形態の全体構成を示す。ミラーブロック１は、後述
するようにミラーをアクチュエータで駆動する構成とさ
れている。ミラーサーボ２によってアクチュエータが駆
動することにより、ミラーが例えば垂直方向に回転す
る。このミラーサーボ２は、シスコン（システムコント
ローラ）２２によって制御される。また、ミラーブロッ
ク１は、後述するようにパンモータ７と一体に構成され
ている。この一体化されたミラーブロック１と、パンモ
ータ７とにより光軸変換部（１，７）が構成されてい
る。ミラーブロック１は、パンモータ７によって例えば
水平方向に回転する。パンモータ７は、モータ制御回路
８によって駆動される。モータ制御回路８は、シスコン
２２によって制御される。

【００１１】ミラーブロック１を介された被写体の像
は、レンズブロック３へ供給される。レンズブロック３
は、フォーカスサーボ４によって駆動される。そのフォ
ーカスサーボ４は、シスコン２２によって制御される。
レンズブロック３に入射された被写体の像は、フォーカ
スを合わせ、ＣＣＤ撮像素子５へ供給される。ＣＣＤ撮
像素子５は、電子シャッター６によって駆動され、静止
画記録キー２１が操作されることによって、供給された
被写体の像を取り込む。電子シャッター６は、シスコン
２２によって制御される。

【００１２】具体的には、フォーカスが合わせられ、静
止画記録キー２１が押されることによって、被写体の１
枚の部分画は、ミラーブロック１で反射し、レンズブロ
ック３を通過し、ＣＣＤ撮像素子５に入射される。

【００１３】ＣＣＤ撮像素子５に取り込まれた被写体の
１枚の部分画は、部分画の画像信号としてスイッチ１０
および圧縮回路１１を介して、メモリ１２で記憶され
る。圧縮回路１１では、メモリ１２に記憶された部分画
に対して画像圧縮が行われる。この画像圧縮の一例とし
て、ＤＣＴ（離散的コサイン変換）が部分画に対して施
される。圧縮された画像信号（以下、圧縮画像信号と称
する）は、記録媒体１３へ供給される。

【００１４】シスコン２２によって制御されるサブデー
タ付加回路１４では、時刻や日付などに加え、ミラーの
垂直方向の角度、水平方向の角度、フォーカス状態、電
子シャッターの速度などのサブデータが圧縮回路１１を
介して、対応する圧縮画像信号と共に記録媒体１３へ供
給される。記録媒体１３は、テープ、ディスクまたはＩ
Ｃメモリなどからなるものである。この記録媒体１３
は、シスコン２２によって制御され、サブデータが付加
された圧縮画像信号の記録／再生が行われる。

【００１５】こうして１枚の部分画が記録媒体１３に記
録されると、シスコン２２は、ミラーサーボ２および／
またはモータ制御回路８へ指令を出し、ミラーの垂直方
向の角度と水平方向の角度を別の値にして、１枚目の部
分画に１部分重なるように２枚目の部分画を撮影する。
撮影された２枚目の圧縮画像信号とサブコードが記録媒
体１３に記録される。つまり、ＣＣＤ撮像素子５にて露
光した電荷は、所定期間に一回、他の部分画の撮影位置
に光軸を移動させるジャンプ動作を行っている期間に排
出し、ジャンプ動作を行っている期間以外で露光した電
荷を部分画に対応した撮像出力として得る。このように
次々と縦横に光軸を移動させるジャンプ動作とジャンプ
動作完了後の撮影動作とが繰り返してなされ、複数の部
分画が撮影され、記録媒体１３へ記録される。撮影され
た複数の部分画の圧縮画像信号の記録が終わると、直ち
に再生される。再生された圧縮画像信号は、記録媒体１
３から伸張回路１５を介してメモリ１２へ供給される。
伸張回路１５では、メモリ１２に記憶された圧縮画像信
号が逆ＤＣＴ等によって画像信号へ復号される。復号さ
れた部分画は、撮影された全ての画像信号が記憶できる
画像メモリ１６へ供給される。そして、その部分画と共
に読み出されたサブデータは、サブデータ読み取り回路
１７へ供給される。サブデータ読み取り回路１７では、
供給されたサブデータが読み取られ、読み取られた時
刻、日付、ミラーの垂直方向の角度、水平方向の角度、
フォーカス状態、電子シャッターの速度などがシスコン
２２へ供給される。

【００１６】メモリ１２は、圧縮回路１１および伸張回
路１５と結合されており、圧縮回路１１で用いる領域と
伸張回路１５で用いる領域とに分けて使用しても良い
し、その都度メモリ１２のアドレスをシスコン２２によ
って管理して使用しても良い。また、それぞれ別のメモ
リを用意するようにしても良い。

【００１７】画像メモリ１６では、シスコン２２に供給
されたサブデータに基づいて、画歪補正および境界処理
が記憶された１２枚の部分画に対して行われ、１枚の合
成画像が生成される。画歪補正および境界処理は、一例
としてシスコン２２内のソフトウェアにより実行され
る。生成された１枚の合成画像は、スイッチ１０を介し
て圧縮回路１１へ供給され、再度圧縮され、サブデータ
と共に記録媒体１３に記録される。このとき、画像メモ
リ１６からの合成画像を形成する圧縮画像信号は、ＣＣ
Ｄ撮像素子５からの部分画からなる圧縮画像信号とは異
なる別の領域に記録される。

【００１８】このようにして完成された合成画像を再生
するには、再生キー２０を操作することによって、その
合成画像に対応する圧縮画像信号が記録媒体１３から読
み出される。読み出された圧縮画像信号は、伸張回路１
５において、圧縮が解かれ、画像信号へ変換される。変
換された画像信号は、画像メモリ１６を介して表示回路
１８へ供給される。表示回路１８は、間引きフィルタお
よび／または補間フィルタからなり、供給された画像信
号に対して間引きフィルタおよび／または補間フィルタ
の処理が施される。表示回路１８において処理が施され
た画像信号は、出力端子１９から取り出される。

【００１９】なお、上述した第１の実施形態の説明にお
いては、圧縮画像信号を記録媒体１３に記録している
が、圧縮を施さない画像信号を記録媒体１３に記録する
ことも可能である。

【００２０】また、上述した第１の実施形態において
は、撮影された複数の部分画に対して、画歪補正と境界
処理とを行って１枚の解像度の高い合成画像を得るよう
にしているが、複数の部分画をパーソナルコンピュータ
に転送し、パーソナルコンピュータ側で画歪補正と境界
処理とを行って合成画像を生成するようにしても良い。

【００２１】次に、上述した第１の実施形態における光
軸変換部（１，７）の構成について図２、図３および図
４を用いて説明する。図２は、光軸変換部（１，７）の
構造を示す断面図である。光軸変換部（１，７）は、図
２に示すように前述したレンズブロック３の前に配され
ており、被写体の像は、光軸変換部（１，７）およびレ
ンズブロック３を介してＣＣＤ撮像素子５に入射され
る。なお、図２中におけるＡ−Ａ’は、レンズブロック
３の光軸を示す。

【００２２】図２において３２で示されるのが被写体の
像を反射してＣＣＤ撮像素子に導く、平面状のミラーで
ある。ミラー３２は、支持板３３に取り付けられてお
り、支持板３３は、軸部３４を中心に図中ａで示す矢印
で示すように±１５°程度回転するように構成されてい
る。つまり、軸部３４は、レンズブロック３の光軸Ａ−
Ａ’に直交するように配され、ミラー３２は、レンズブ
ロック３の光軸Ａ−Ａ’に対して４５°程度の角度なす
方向に対して±１５°程度回転することが可能とされて
いる。この軸部３４がフレーム３５により支持され、フ
レーム３５がパンモータ７のロータ３６の外周面側に取
り付けられている。

【００２３】また、図２において４０で示されるのが磁
気回路を構成する断面コ字状の軟鉄製のヨークである。
図３は、磁気回路の外観を示し、図３に示すようにヨー
ク４０の内周側に対向するように２個のマグネット３
７、３８が配設されて閉磁路が形成されており、マグネ
ット３７、３８との間のギャップ３９には強い磁界が発
生している。このヨーク４０およびマグネット３７、３
８からなる磁気回路がフレーム３６と同様にパンモータ
７のロータ３６の外周面側に取り付けられている。

【００２４】さらに、図３において４１で示されるのが
略々半円状に成形されたコイルである。コイル４１は、
支持板３３から延設された支持片４２により支持されて
いる。図４は、コイル４１の取り付け状態を示し、図４
に示すようにコイル４１は、その直線部がギャップ３９
に位置するように支持片４２により支持される。従っ
て、コイル４１に電流が流されると、コイル４１に発生
する磁界と、マグネット３７、３８の磁界の関係により
ギャップ３９の間を軸部３４を中心としてコイル４１お
よび支持板４２を回動させるトルクが発生する。つま
り、ヨーク４０およびマグネット３７、３８からなる磁
気回路と、コイル４１と、支持片４２とにより磁気式ア
クチュエータが構成される。なお、コイル４１の中心
は、後述するロータ７が回転した場合の慣性モーメント
を減らすため、図２に示すようにレンズブロック３の光
軸Ａ−Ａ’に対して５°〜１０°ずれるように配されて
いる。

【００２５】一方、図２において５２で示されるのがパ
ンモータ７の軸部であり、例えばレンズブロック３の光
軸Ａ−Ａ’と一致するように配設されている。軸部５２
は、ステータ４５に設けられた二つのボールベアリング
の軸受けで支持されており、回転自在とされ、この軸部
５２とロータ３６とが連結されている。ロータ３６の内
周面側には、マグネット４３が取り付けられており、マ
グネット４３と対向する位置には、ステータ４５に固定
された三相モータ（パンモータ７）のコイルおよび磁極
４４が配されている。従って、コイルおよび磁極４４の
コイルに電流が流されると、軸部５２を中心としてトル
クが発生し、図中ｂで示す矢印に示すようにレンズブロ
ック３の光軸Ａ−Ａ’を中心に３６０°回転するように
構成されている。

【００２６】また、図２において４６で示されるのがド
ーム状のカバーであり、パンモータ７のステータ４５を
固定している。カバー４６に対してさらに透明カバー３
１が延設され、この透明カバー３１は、レンズブロック
３およびＣＣＤ撮像素子５側と結合している。

【００２７】さらに、ロータ３６が連結されるパンモー
タ７の軸部５２の反対側には、カップ状の延設部が設け
られており、延設部の端部には、環状磁気ストライプ４
７が形成されると共に、カップ状の延設部の所定の位置
には、遮光板５１が取り付けられている。一方、ステー
タ４５の環状磁気ストライプ４７に対応する所定位置に
は、磁気センサの一例として、２相ＭＲ（Magneto Resi
stance）センサ４８が設けられており、２相ＭＲセンサ
４８からは、１回転で３６０波の二つのサイン波が９０
°の位相差で得られる。この２相ＭＲセンサ４８の出力
信号を用いてロータ３６を０．２５°単位に任意の角度
に制御することが可能とされている。また、ステータ４
５の遮光板５１に対応する所定位置には、フォトインタ
ラプタ４９が支持片５０を介して取り付けられており、
フォトインタラプタ４９によりミラー３２の横方向の角
度が検出される。

【００２８】なお、上述した環状磁気ストライプ４７、
遮光板５１、２相ＭＲセンサ４８、フォトインタラプタ
４９と同様のものが支持板３３およびフレーム３５との
間にも取り付けられる。この支持板３３およびフレーム
３５との間に取り付けられた２相ＭＲセンサ、フォトイ
ンタラプタなどによってミラー３２の縦方向の角度が検
出される。

【００２９】このように構成される光軸変換部（１，
７）のアクチュエータを２相ＭＲセンサおよびフォトイ
ンタラプタの出力信号に基づいてミラーサーボ２によっ
て駆動することで、ミラー３２が例えば垂直方向に回転
して所定方向に保持される。さらに、２相ＭＲセンサ４
８およびフォトインタラプタ４９の出力信号に基づいて
パンモータ７をモータ制御回路８によって駆動すること
で、ミラー３２およびフレーム３５が例えば水平方向に
回転して所定方向に保持される。この状態で以て撮影が
なされて１枚の部分画が記録媒体１３に記録されると、
シスコン２２は、ミラーサーボ２および／またはモータ
制御回路８へ指令を出し、ミラーの垂直方向の角度と水
平方向の角度を別の値にして、１枚目の部分画に１部分
重なるように２枚目の部分画を撮影する。このとき、Ｃ
ＣＤ撮像素子５にて露光した電荷は、他の部分画の撮影
位置に光軸を移動させるジャンプ動作を行っている期間
に排出し、ジャンプ動作を行っている期間以外で露光し
た電荷を部分画に対応した撮像出力として得る。このよ
うに次々と縦横に光軸を移動させるジャンプ動作とジャ
ンプ動作完了後の撮影動作とが、例えば、１フレーム毎
または１フィールド毎に繰り返してなされ、複数の部分
画の撮影がなされ、得られた撮像出力に基づいて１枚の
合成画像が生成される。

【００３０】この光軸変換部を用いて光軸の方向を変化
させて複数の部分画を撮影する第１の例を図５を参照し
て説明する。この部分画は、一例として、上述した光軸
変換部をパンモータ７で経度方向にのみ一定の速度で駆
動させて撮影されたものである。また、この一例では、
説明を容易とするために、１フィールド毎に光軸の方向
を静止（部分画の撮影）および動作が交互に繰り返され
る。

【００３１】図５には、移動角と時間（フィールド）と
の関係を示す。ビデオカメラの角速度を図５Ａの線ａに
示す。この線ａの角速度を角速度センサなどを使って検
出し、その検出結果に基づいて光軸の方向が図５Ｂの線
ｂのように１．２（deg ）の間で、ビデオカメラの移動
する方向と逆方向に制御される。この結果、図５Ａの線
ｃに示すように、シャッター開放時間Ｓ_ONの間、被写体
に対してＣＣＤ撮像素子を静止させることができる。す
なわち、光軸の方向は、シャッター開放時間Ｓ_ONの１０
（msec）の間、リニアに移動し、シャッターが閉じてい
るＳ_OFFの６．６７（msec）の間、速やかに次のフィー
ルドで撮影される部分画の略中心付近に光軸の方向を移
動させるジャンプ動作を繰り返す。もし、光量が十分で
シャッター速度を速くできるとき、すなわちシャッター
開放時間Ｓ_ONを短くできるときは、図５Ｃの線ｄに示す
ように光軸の方向を制御することによって、光軸の方向
を移動させる変化幅を狭くすることができる。

【００３２】また、ビデオカメラが回転する速度（角速
度）の検出精度を上げるため、画像のフィールド間の動
き検出の結果を使うようにしても良い。こうすれば、１
フィールド前後の平均移動速度が画素単位で得られる。
ただし、平均値しか得られないためシャッター開放時間
Ｓ_ON内にリニアな変化以外（２次、３次の変化）の動き
成分があると補正できない。また、画像が平坦な場合に
は正しい動き検出ができないので角速度センサを併用す
る。

【００３３】光軸変換部を用いて光軸の方向を変化させ
て複数の部分画を撮影する第２の例について図６を参照
して説明する。図６は、部分画の撮影と光軸の移動を１
フレーム毎または１フィールド毎に行う。図６Ａ中の数
字は、説明を容易とするために、撮影される部分画に順
に付された番号である。番号が付されていない部分で
は、パンモータ７および／または磁気式アクチュエータ
を駆動して、光軸の方向が変えられている期間、すなわ
ちジャンプ動作を行う期間である。図６Ａに示すよう
に、パンモータ７を静止状態とし、垂直方向に光軸の方
向を変えるために磁気式アクチュエータのみを駆動す
る。垂直方向の所定の枚数の撮影が終了した後、パンモ
ータ７を駆動する。この一例では、垂直方向に３枚の部
分画を撮影した後、右方向に光軸の方向を変える。この
ときの、被写体上の光軸の方向は、図６Ｂに示すような
軌跡で移動する。また、図６Ｃに示すように、撮影され
る部分画は、隣り合う部分画と重複する。

【００３４】光軸変換部を用いて光軸の方向を変化させ
て複数の部分画を撮影する第３の例について図７を参照
して説明する。図７は、図６と同様に、部分画の撮影と
光軸の移動を１フレーム毎または１フィールド毎に行
う。図７Ａ中の数字は、説明を容易とするために、撮影
される部分画に順に付された番号である。番号が付され
ていない部分では、パンモータ７および磁気式アクチュ
エータを駆動して、光軸の方向が変えられている期間、
すなわちジャンプ動作を行う期間である。図７Ａに示す
ように、光軸を変えるためにパンモータ７および磁気式
アクチュエータを駆動し、撮影が終了すると、次の光軸
の位置となるようにパンモータ７および磁気式アクチュ
エータを駆動する。このときの、被写体上の光軸の方向
は、図７Ｂに示すような軌跡で移動する。また、図７Ｃ
に示すように、撮影される部分画は、隣り合う部分画と
重複する。

【００３５】また、磁気式アクチュエータを静止状態と
し、パンモータ７を駆動し、所定の枚数水平方向の部分
画を撮影した後、磁気式アクチュエータを上または下に
駆動させ、所定の枚数水平方向の部分画を撮影し、所定
の枚数部分画を撮影するようにしても良い。

【００３６】ここで、上述したＣＣＤ撮像素子の一例を
図８に示す。このＣＣＤ撮像素子は、例えばインターラ
イン転送方式のＣＣＤ撮像素子の一例である。撮像エリ
ア６４は、センサ部６１、読み出しゲート部６２および
垂直ＣＣＤ６３から構成される。センサ部６１では、入
射光をその光量に応じた電荷量が信号電荷に変換され蓄
積される。このセンサ部６１は、行（垂直）方向および
列（水平）方向にマトリクス状に配列される。各センサ
部６１には、読み出しゲート部６２が設けられる。垂直
ＣＣＤ６３では、読み出しゲート部６２によって読み出
された信号電荷が垂直転送される。この垂直ＣＣＤ６３
は、複数のセンサ部６１の垂直列ごとに設けられる。

【００３７】センサ部６１は、例えばＰＮ接合のフォト
ダイオードからなる。このセンサ部６１に蓄積された信
号電荷は、読み出しゲート部６２に読み出しパルスＸＳ
Ｇが印加されることにより垂直ＣＣＤ６３に読み出され
る。垂直ＣＣＤ６３は、例えば４相の垂直転送クロック
Ｖφ１、Ｖφ２、Ｖφ３およびＶφ４によって転送駆動
され、読み出された信号電荷を水平ブランキング期間の
一部にて１走査線（１ライン）に相当する部分ずつ順に
垂直方向に転送する。

【００３８】垂直ＣＣＤ６３において、１相目および３
相目の転送電極は、読み出しゲート部６２のゲート電極
を兼ねている。このことから、４相の垂直転送クロック
Ｖφ１〜Ｖφ４のうち、１相目の転送クロックＶφ１と
３相目の転送クロックＶφ３が低レベル、中間レベルお
よび高レベルの３値をとるように設定されており、その
３値目の高レベルのパルスが読み出しゲート部６２の読
み出しパルスＸＳＧとなる。

【００３９】撮像エリア６４の図面上の下側には、水平
ＣＣＤ６５が配されている。この水平ＣＣＤ６５には、
複数本の垂直ＣＣＤ６３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ６５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１、Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ６３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。

【００４０】また、複数本の垂直ＣＣＤ６３と水平ＣＣ
Ｄ６５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部６６が設けられている。このコントロールゲート
部６６は、複数本の垂直ＣＣＤ６３から水平ＣＣＤ６５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域、この一例
では、両端部の領域において選択的に禁止するために、
撮像エリア６４における水平方向の両端部に設けられて
いる。

【００４１】すなわち、コントロールゲート部６６は、
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ６３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ６５に転送する。一方、高速撮像モードでは、複数
本の垂直ＣＣＤ６３から１ライン分ずつ送り込まれる信
号電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷について
は、水平ＣＣＤ６５への転送を禁止し、中央部の信号電
荷のみを水平ＣＣＤ６５へ転送する。このコントロール
ゲート部６６は、通常撮像モードと、高速撮像モードと
を切り換えて用いられる。

【００４２】水平ＣＣＤ６５の転送先の端部には、例え
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部６７が設けられている。この電荷電圧変換
部６７は、水平ＣＣＤ６５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。

【００４３】この図８から明らかなように、コントロー
ルゲート部６６は、撮像エリア６４の中央部６４ａを除
く左右両側に設けられている。そして、通常撮像モード
時には、高レベル（垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の
中間レベルに相当）のコントロール電圧Ｖ-Hold が、転
送電極および蓄積電極に印加される。これにより、コン
トロールゲート部６６のポテンシャルが深くなるため、
垂直ＣＣＤ６３から水平ＣＣＤ６５へ信号電荷がそのま
ま転送される。

【００４４】一方、高速撮像モード時には、コントロー
ル電圧Ｖ-Hold が低レベルとなることにより、コントロ
ールゲート部６６のポテンシャルが浅くなるため、垂直
ＣＣＤ６３から水平ＣＣＤ６５への信号電荷の転送が禁
止され、中央部６４ａの信号電荷のみが読み出し可能と
なる。なお、コントロール電圧Ｖ-Hold が低レベルのと
きのコントロールゲート部６６のポテンシャルは、垂直
ＣＣＤ６３の転送時に水平ＣＣＤ６５に信号電荷が溢れ
ない程度に設定される。

【００４５】このように、ＣＣＤ撮像素子は、全体の１
／ｎとなる中央部の領域の画素と、全領域の画素とを選
択して読み出すことが可能な構成とされており、撮像エ
リア６４の水平方向の所定の領域において、垂直ＣＣＤ
６３から水平ＣＣＤ６５への信号電荷の転送を選択的に
禁止する領域が設けられる。すなわち、撮像エリア６４
の水平方向には、コントロールゲート部６６を配置する
領域と、信号電荷の転送を禁止しない領域とが設けられ
る。このとき、コントロールゲート部６６を配置しない
領域を１とし、その比率を約ｎ：１：ｎとする場合、例
えばアスペクト比４：３で、ｎ＝０．５の倍、４倍速の
高速撮像が実現できる。また、ｎ＝１の場合、９倍速、
ｎ＝２の場合、２５倍速の高速撮像が実現できる。４：
３以外のアスペクト比で良ければ、垂直ＣＣＤ６３の垂
直ブランキング期間中の高速転送段数をコントロールす
ることで、可変速の高速撮像が可能となる。

【００４６】具体的には、水平画角をＴＥＬＥ端の４倍
の画角（２０[deg pp]）にし、ＣＣＤ撮像素子の中央部
６４ａの面積を例えば１／１６とする。このときＣＣＤ
撮像素子の転送クロックはそのままで、１フレームの時
間に中央部６４ａだけを１６回読み出すことができる。
こうすることによって、１／１６の画素数のＣＣＤ撮像
素子を水平画角５[deg pp]の望遠で撮影したものと同等
になる。しかも、１枚の画像は、１／１６の時間で転送
されるため撮影時間も１／１６に短縮される。

【００４７】次に、ＣＣＤ撮像素子における通常撮像モ
ード時の動作および高速撮像モード時の動作について説
明する。最初に、通常撮像モード時の動作について、図
９および図１０のタイミングチャートを参照して説明す
る。

【００４８】まず、図９に示す垂直同期信号ＶＤが低レ
ベルとなる垂直ブランキング期間のあるタイミングにお
いて、垂直転送クロックＶφ１、Ｖφ３に読み出しパル
スＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート部６２によ
って各センサ部６１から垂直ＣＣＤ６３へ信号電荷が読
み出される。さらに、垂直方向において隣り合う２画素
の信号電荷が垂直ＣＣＤ６３内で混合される。なお、混
合される垂直２画素の組み合わせは、第１フィールドと
第２フィールドとで異なる。

【００４９】次に、図１０に示す水平同期信号ＨＤが高
レベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の時点Ｔ
ａでは、垂直転送クロックＶφ１、Ｖφ２、が中間レベ
ル（３値の中間レベル）であることから、１相目、２相
目の転送電極のポテンシャルが深く、センサ部６１から
読み出された垂直２画素分の信号電荷は、このパケット
に蓄積されている。このとき、垂直転送クロックＶφ
３、Ｖφ４が低レベル、コントロール電圧Ｖ-Hold が低
レベルであることから、３相目、４相目の転送電極およ
びコントロールゲート部６６の電極の下のポテンシャル
は浅い。

【００５０】続いて、水平ブランキング期間において、
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３、が中央レベル
になり、３相目の転送電極の下のポテンシャルが深くな
るので、１相目、２相目の転送電極の下に蓄積されてい
た信号電荷が３相目の転送電極の下へ移動する。この時
点では、コントロール電圧Ｖ-Hold が高レベル（＝垂直
転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の中央レベル）になり、コ
ントロールゲート部６６の電極の下のポテンシャルも深
くなる。

【００５１】時点Ｔｃでは、垂直転送クロックＶφ１が
低レベルに、垂直転送クロックＶφ４が中央レベルにな
り、１相目の転送電極の下のポテンシャルが浅く、４相
目の転送電極の下のポテンシャルが深くなるので、１相
目〜３相目の転送電極の下に蓄積されていた信号電荷
が、２相目〜４相目の転送電極の下に移動する。

【００５２】時点Ｔａでは、垂直転送クロックＶφ１、
Ｖφ４が中央レベルで、垂直転送クロックＶφ２、Ｖφ
３が低レベルにあるため、１相目、４相目の転送電極の
下のポテンシャルが深く、２相目、３相目の転送電極の
下のポテンシャルが浅くなる。このとき、コントロール
ゲート部６６の電極の下のポテンシャルが深い状態にあ
るため、２相目、３相目の転送電極の下に蓄積されてい
た信号電極が、４相目の転送電極の下およびコントロー
ルゲート部６６を経て水平ＣＣＤ６５へ移される。

【００５３】時点Ｔｅでは、垂直転送クロックＶφ２が
中央レベルに、垂直転送クロックＶφ４が低レベルにな
り、２相目の転送電極の下のポテンシャルが深く４相目
の転送電極の下のポテンシャルが浅くなるため、４相目
の転送電極の下の信号電荷もコントロールゲート部６６
を経て水平ＣＣＤ６５へ移される。時点Ｔｆでは、コン
トロール電圧Ｖ-Hold が低レベルになるため、コントロ
ールゲート部６６の電極の下のポテンシャルが浅くな
る。そして、時点Ｔｇでは、水平ＣＣＤ６５の水平転送
が行われる。

【００５４】次に、高速撮像モード時の動作について図
１１および図１２に示すタイミングチャートを参照して
説明する。なお、この一例では、上述したコントロール
ゲート部６６を配置する領域をｎ＝１とし、９倍速の高
速撮像モードとする。このことから、撮像エリア６４に
おける水平方向の中央部１／３、垂直方向の中央部１／
３が画素を読み出すための領域である中央部６４ａとな
る。

【００５５】まず、図１１に示す垂直同期信号ＶＤが低
レベルとなる垂直ブランキング期間のあるタイミングに
おいて、垂直転送クロックＶφ１、Ｖφ３に読み出しパ
ルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート部６２に
よって各センサ部６１から垂直ＣＣＤ６３へ信号電荷が
読み出される。さらに、垂直方向において、隣り合う２
画素の信号電荷が垂直ＣＣＤ６３内で混合される。な
お、混合される垂直２画素の組み合わせは、第１フィー
ルドと第２フィールドとで異なる。

【００５６】そして、高い周波数の垂直転送クロックＶ
φ１〜Ｖφ４が垂直ＣＣＤ６３の各電極に印加されるこ
とにより、読み出し領域６４ａよりも下側約１／３のラ
イン分だけ高速にて垂直転送が行われる（時点Ｔ２）。
なお、信号電荷の読み出し以前からコントロール電圧Ｖ
-Hold が低レベルにあり、コントロールゲート部６６の
ポテンシャルが浅くなっているので、水平方向の中央部
１／３を除く両端部の信号電荷については、水平ＣＣＤ
６５への転送がコントロールゲート部６６のポテンシャ
ルバリアによって阻止される。また、水平方向の中央部
１／３の領域についての信号電荷は、水平ＣＣＤ６５に
転送され、この水平ＣＣＤ６５を介して外部へ掃き捨て
られる。

【００５７】垂直高速転送の終了直後の時点Ｔ３では、
水平方向の中央部１／３の領域について、読み出し領域
６４ａの直前のラインの信号電荷が水平ＣＣＤ６５に転
送される。続いて、時点Ｔ４では、水平ＣＣＤ６５に移
された信号電荷が１／３ライン分だけ水平転送される。

【００５８】次に、高速撮像モード時におけるコントロ
ールゲート部６６の動作の詳細について、図１２のタイ
ミングチャートを参照して説明する。図１２に示す水平
同期信号ＨＤが低レベルとなる水平ブランキング期間に
入る直前の時点Ｔａでは、垂直転送クロックＶφ１、Ｖ
φ２が中央レベルであることから、１相目、２相目の転
送電極の下のポテンシャルが深く、センサ部６１から読
み出された垂直２画素分の信号電荷は、このポテンシャ
ルに蓄積される。このとき、垂直転送クロックＶφ３、
Ｖφ４が低レベル、コントロール電圧Ｖ-Hold が低レベ
ルであることから、３相目、４相目の転送電極およびコ
ントロールゲート部６６の電極の下のポテンシャルは浅
い。

【００５９】続いて、水平ブランキング期間において、
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が中央レベルに
なり、３相目の転送電極の下のポテンシャルが深くなる
ので、１相目、２相目の転送電極の下に蓄積されていた
信号電荷が３相目の転送電極の下へ移動する。この時点
では、コントロール電圧Ｖ-Hold が引き続き低レベルを
維持し、コントロールゲート部６６の電極の下のポテン
シャルが浅い状態にある。

【００６０】時点Ｔｃでは、垂直転送クロックＶφ１が
低レベルに、垂直転送クロックＶφ４が中央レベルにな
り、１相目の転送電極の下のポテンシャルが浅く、４相
目の転送電極の下のポテンシャルが深くなるので、１相
目〜３相目の転送電極の下に蓄積されていた信号電荷
が、２相目〜４相目の転送電荷の下に移動する。

【００６１】時点Ｔｄでは、垂直転送クロックＶφ１、
Ｖφ４が中央レベルで、垂直転送クロックＶφ２、Ｖφ
３が低レベルにあるため、１相目、４相目の転送電極の
下のポテンシャルが深く、２相目、３相目の転送電極の
下のポテンシャルが浅くなる。このとき、２相目、３相
目の転送電極の下に蓄積されていた信号電荷は、コント
ロールゲート部６６のポテンシャルバリアによって水平
ＣＣＤ６５への転送が阻止され、４相目の転送電極の下
に蓄積される。

【００６２】時点Ｔｅでは、垂直転送クロックＶφ２が
中央レベルに、垂直転送クロックＶφ４が低レベルにな
り、２相目の転送電極の下のポテンシャルが深く、４相
目の転送電極の下のポテンシャルが浅くなるため、４相
目の転送電極の下の信号電極は、３相目の転送電極の下
を経て逆流し、１相目、２相目の転送電極の下に蓄積さ
れる。以降、時点Ｔｆを経て時点Ｔｇに以降し、この時
点Ｔｇでは、水平ＣＣＤ６５の水平転送が行われる。

【００６３】上述したように、撮像エリア６４と水平Ｃ
ＣＤ６５との間に、垂直ＣＣＤ６３から水平ＣＣＤ６５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域において選
択的に禁止可能なコントロールゲート部（転送制御部）
６６を設ける。高速撮像モードでは、水平方向の例えば
両端部において垂直ＣＣＤ６３から水平ＣＣＤ６５への
信号電荷の転送を禁止するようにしたことで、その禁止
領域に対応する水平ＣＣＤ６５の転送電荷を破壊しない
で済む。

【００６４】これにより、上述したコントロールゲート
部６６を配置する領域をｎ＝１とした場合、垂直ＣＣＤ
６３から水平ＣＣＤ６５へ転送した約１／３ライン分の
信号電荷を１／３Ｈでコントロールゲート部６６の下に
水平転送した後、引き続いて次のラインの信号電荷を水
平ＣＣＤ６５へ転送することができるので、この連続し
た動作を１Ｈ期間に３回行うことにより、水平ＣＣＤ６
５の駆動周波数を上げなくても水平３倍速の高速撮像を
実現できる。また、駆動周波数を上げなくても済むこと
により、消費電力の点でも有利である。

【００６５】しかも、撮像エリア６４の水平方向におい
て、垂直ＣＣＤ６３から水平ＣＣＤ６６への信号電荷の
転送を禁止する領域を、撮像エリア６４の両端部とした
ことにより、常に撮像エリア６４の中央部６４ａの信号
電荷を読み出せることになるので、撮像中心が撮像エリ
ア６４の隅に偏ることはなく、常に光学中心軸上での高
速撮像の実現が可能となる。

【００６６】このように、ＣＣＤ撮像素子５の全体の１
／ｎとなる中央部の領域の画素と、全領域の画素とを選
択して読み出すことが可能な構成となるので、撮影時間
を短くすることができ、高解像度の部分画を撮影するこ
とができる。

【００６７】ここで、被写体が明るいときに、フレーム
毎またはフィールド毎に光軸の方向を変え、複数の部分
画を撮影し、被写体が暗いときに、２フレーム毎または
２フィールド毎に光軸の方向を変え、複数の部分画を撮
影する一例を図１３、図１４および図１５を参照して説
明する。

【００６８】まず、被写体が通常の明るさのときに、複
数の部分画を撮影する一例を図１３を参照して説明す
る。一例として、光軸の方向を静止状態から次の静止状
態に変化させるために必要な時間を約７msecとする。図
１３において、フレームパルスに同期して時点Ａで光軸
の方向が静止状態から次の部分画の撮影位置へ変化す
る。そして、時点Ｂまでに光軸の方向が静止状態とな
る。この時点Ａから約７msec後の時点Ｂまでの間、光軸
の方向が移動しているので、時点Ｂでは、排出パルスに
基づいてＣＣＤ撮像素子に蓄積された電荷が基板に排出
される。そして、時点Ｂから時点Ｃまでの間、光軸の方
向が静止状態となり、ＣＣＤ撮像素子に電荷が蓄積され
る。フィールドの終わりとなる時点Ｃで読み出しパルス
に基づいてＣＣＤ撮像素子に蓄積された電荷が垂直ＣＣ
Ｄに転送される。垂直ＣＣＤに転送された電荷は、時点
Ｃから始まるフィールド（時点Ｃから時点Ｅ）の間に、
ＣＣＤ撮像素子から出力される。

【００６９】そして、次の第２フィールドでは、光軸の
方向を静止状態としたまま、露光の条件を同じにするた
め、時点Ｃから時点Ｄまでの間に、ＣＣＤ撮像素子に蓄
積された電荷が時点Ｄで排出パルスに基づいて基板に排
出される。そして、時点Ｄから時点Ｅまでの間に、ＣＣ
Ｄ撮像素子に蓄積された電荷がフィールドの終わりとな
る時点Ｅで読み出しパルスに基づいて垂直ＣＣＤに転送
される。垂直ＣＣＤに転送された電荷は、時点Ｅから始
まるフィールドの間に、ＣＣＤ撮像素子から出力され
る。このように、１フレームの部分画が撮影される。ま
た、この時点Ｅでは、光軸の方向を静止状態から次の光
軸の方向へ変化させる。このようにして１フレームから
なる１枚の部分画が１秒間に３０フレーム撮影され、記
録されること可能となる。

【００７０】次に、被写体が明るいときに、複数の部分
画を撮影する一例を図１４を参照して説明する。上述の
一例と同じく、光軸の方向を変化させるために必要な時
間を約７msecとする。図１４において、垂直同期信号Ｖ
Ｄに同期して時点ａで光軸の方向が静止状態から次の光
軸の方向へ変化する。そして、時点ｂまでに光軸の方向
が静止状態となる。この時点ａから約７msec後の時点ｂ
までの間、光軸の方向が移動しているので、時点ｂで
は、排出パルスに基づいてＣＣＤ撮像素子に蓄積された
電荷が基板に排出される。

【００７１】そして、時点ｂから時点ｃまでの間、光軸
の方向が静止状態となり、ＣＣＤ撮像素子に電荷が蓄積
される。フィールドの終わりとなる時点ｃでは、読み出
しパルスに基づいてＣＣＤ撮像素子に蓄積された電荷が
垂直ＣＣＤに転送される。垂直ＣＣＤに転送された電荷
は、時点ｃから始まるフィールドの間に、ＣＣＤ撮像素
子から出力される。このように、１フィールドの部分画
が撮影される。また、時点ｃでは、光軸の方向を静止状
態から次の光軸の方向へ変化させる。このようにして、
１フィールドからなる１枚の部分画が１秒間に６０フィ
ールド撮影され、記録されることが可能となる。

【００７２】このように、フレーム毎またはフィールド
毎に、光軸の方向を変え、複数の部分画を撮影するもの
を説明したが、２フレーム毎または２フィールド毎に、
光軸の方向を変え、複数の部分画を撮影するようにして
も良い。また、被写体が明るいときには、フレーム毎ま
たはフィールド毎に、光軸の方向を変え、複数の部分画
を撮影し、被写体が暗いときには、２フレーム毎または
２フィールド毎に光軸の方向を変え、複数の部分画を撮
影するようにしても良い。

【００７３】また、被写体が暗いときに、複数の部分画
を撮影する一例を図１５を参照して説明する。この図１
５では、２フレーム毎に光軸の方向を変え、複数の部分
画を撮影するようにした例であり、上述の一例と同じ
く、光軸の方向を変化させるために必要な時間を約７ms
ecとする。フレームパルスに同期して光軸の方向が移動
される。図１５では、区間Ａの始まりで光軸の方向が静
止状態から次の光軸の方向へ変化する。この区間Ａで
は、光軸の方向が移動しているので、排出パルスに基づ
いてＣＣＤ撮像素子に蓄積された電荷が基板に排出され
る。

【００７４】そして、区間Ｂで光軸の方向が静止状態と
なり、ＣＣＤ撮像素子に電荷が蓄積される。区間Ｂの終
わりでは、読み出しパルスに基づいてＣＣＤ撮像素子に
蓄積された電荷が垂直ＣＣＤに転送される。垂直ＣＣＤ
に転送された電荷は、次のフレームの間に、ＣＣＤ撮像
素子から出力される。このように、２フレームからなる
１枚の部分画が１秒間に７．５枚撮影され、記録される
ことが可能となる。

【００７５】このように、被写体が暗いときには、撮影
時間が長くなり、被写体が明るいときには、撮影時間を
短くすることができ、高解像度の部分画を撮影すること
ができる。

【００７６】図１６は、この発明の第２の実施形態の全
体構成を示す。図１６に示すこの発明による撮像装置
は、広角カメラブロックと望遠カメラブロックとの二つ
の撮像手段を有する。望遠カメラ側に前述した一実施形
態における光軸変換部（１，７）を設けると共に、広角
カメラ側に動き検出回路を設けて動き物体に対して望遠
カメラブロックの光軸を自動追尾させさて撮影を行う。
なお、図１６において図１と対応する箇所には、同一の
参照符号を付し、説明を簡単とするためその部分の説明
を省略する。

【００７７】図１６において１０１で示されるのが広角
カメラブロックである。広角カメラブロック１０１は、
その設置されされている周囲の画像を撮影する。広角カ
メラブロック１０１で撮影することにより得られる画像
信号は、動き検出回路１０２におよび圧縮回路１０４に
供給されると共に、スイッチ回路１０３を介して出力端
子１１３から取り出され、モニタＴＶに出力される。

【００７８】動き検出回路１０２では、常に供給される
画像信号に対して動き検出が行われる。その動き検出の
一例を説明する。動き検出回路１０２において、１フィ
ールド間、１フレーム間または数フレーム間等の時間的
に隣接する２枚の画像の間でブロックマッチングが行わ
れる。このブロックマッチングによって、ブロック単位
で動きベクトルが検出される。検出された動きベクトル
が同じような動きベクトルのブロックと近似され、代表
動きベクトルに分類され、代表動きベクトルの度数分布
が求められる。所定のしきい値より大きい度数分布があ
るとき、画面中に比較的大きな動き領域が存在すると判
断し、その領域を動き物体として判断する。

【００７９】この動き検出回路１０２の検出結果は、シ
スコン（システムコントローラ）１１１に供給される。
動き検出回路１０２からの検出結果に基づいて動き物体
があると判断されると、シスコン１１１によってミラー
サーボ２およびモータ制御回路８を介して光軸変換部
（１，７）が制御されると共に、望遠カメラブロック１
０９が制御される。望遠カメラブロック１０９では、後
述するようにミラーブロック１を介して動き物体が注目
画像として撮影される。また、シスコン１１１では、動
き物体が検出されないと判断したときには、広角カメラ
ブロック１０１および望遠カメラブロック１０９からの
画像信号が記録媒体１０６へ記録されないように制御し
ても良い。これによって、記録媒体１０６の消費を抑え
ることができる。望遠カメラブロック１０９によって撮
影された注目画像は、圧縮回路４へ供給されると共に、
スイッチ回路３を介してモニタＴＶに表示される。

【００８０】圧縮回路１０４に供給された広角カメラブ
ロック１０１からの周囲の画像または望遠カメラブロッ
ク１０９からの注目画像は、メモリ１０５に記憶され
る。圧縮回路１０４では、メモリ１０５に記憶された画
像または注目画像に対して、例えばＤＣＴ（離散的コサ
イン変換）によって画像圧縮が行われる。圧縮された画
像信号（以下、圧縮画像信号と称する）は、記録媒体１
０６へ供給される。記録媒体１０６は、テープ、ディス
クまたはＩＣメモリなどからなるものである。この記録
媒体１０６は、シスコン１１１によって制御され、圧縮
画像信号の記録／再生が行われる。記録された圧縮画像
信号は、再生され、伸張回路１０７に供給される。

【００８１】伸張回路１０７に供給された圧縮画像信号
は、メモリ１０５に記憶される。伸張回路１０７では、
メモリ１０５に記憶された圧縮画像信号に対して、例え
ば逆ＤＣＴが施され、元の画像信号へ変換される。変換
された周囲の画像は、スイッチ回路１０３のPBＡ端子お
よび出力端子１１３を介して取り出され、モニタＴＶへ
出力される。また、変換された注目画像は、スイッチ回
路１０３のPBＢ端子および出力端子１１３を介して取り
出され、モニタＴＶへ出力される。

【００８２】メモリ１０５は、圧縮回路１０４および伸
張回路１０７と結合されており、圧縮回路１０４で用い
る領域と伸張回路１０７で用いる領域とに分けて使用し
ても良いし、その都度メモリ１０５のアドレスをシスコ
ン１１１によって管理して使用しても良い。また、それ
ぞれ別のメモリを用意するようにしても良い。また、操
作系１１２には、各種設定を行うためのテンキーおよび
スイッチ等が設けられており、テンキーおよびスイッチ
等が操作されることで発生した検出信号がシスコン１１
１へ供給される。

【００８３】ここで、上述した第２の実施形態における
処理の一例について説明する。動き物体に対する処理の
場合には、広角カメラブロック１０１の時間的に隣接す
る画像間で動き検出がなされる。画像の中に動き物体が
現れたらその動き物体の大きさ（画像の範囲）を求め、
その中心位置に望遠カメラブロック１０９の光軸を向け
るように光軸の方向がシスコン１１１によって制御され
る。同時にその動き物体の大きさに応じた画角になるよ
うに望遠カメラブロック１０９のズームがシスコン１１
１によって制御される。さらに、動き物体までの距離が
フィールド毎に測定され、望遠カメラブロック１０９の
のフォーカスがシスコン１１１によって制御される。ま
たは、望遠カメラブロック１０９がオートフォーカス機
能を有するときには、自動的にフォーカスが動き物体に
合うようになされる。

【００８４】このようにシスコン１１１によって制御さ
れる望遠カメラブロック１０９の光軸の方向、ズームお
よびフォーカスを予測し、注目画像の撮影を行う。例え
ば、光軸の方向制御では、あるフィールドで動き物体の
位置を検出すると、次のフィールドで検出された位置へ
移動するように光軸を制御するので、位置を検出したフ
ィールドと光軸の方向を制御するフィールドとが１フィ
ールドずれてしまう。そこで、１フィールド前の位置と
現在の両方を用いて、検出された動き物体が等速直線運
動を行う仮定の下で次のフィールドにおける位置を予測
して光軸の方向が制御される。

【００８５】次に、木の葉等が風に揺れる場合に誤動作
を防ぐ一例を説明する。広角カメラブロック１０１でフ
レーム間の動き検出を行い、ある物体の動きを追跡す
る。その結果、小さな範囲で動いている間はその物体を
追尾しない。ある物体が設定した範囲を越えて移動した
とき初めて望遠カメラブロック１０９によって追尾され
る。一旦追尾を始めたら動きが止まってもその物体の撮
影を続ける。そして、動きが止まってから一定時間を越
えると次の動き物体を探す。

【００８６】また、動きが検出されたときに、広角カメ
ラブロック１０１および望遠カメラブロック１０９は、
フィールド毎に交互に出力するうように構成されてい
る。一例として、奇数フィールドのときには、広角カメ
ラブロック１０１で撮影された画像信号が出力され、偶
数フィールドのときには、望遠カメラブロック１０９で
撮影された画像信号が出力される。これは、光軸変換部
（１，７）がフィールド毎に静止動作と、光軸の方向を
変える動作とを繰り返すため、光軸の方向を変える動作
をしているフィールド期間（上述した例では、奇数フィ
ールドの期間）は、広角カメラ部１０１からの画像信号
を出力する。

【００８７】図１７は、この発明の第３の実施形態の全
体構成を示す。図１７に示すこの発明による撮像装置
は、広角カメラブロックと望遠カメラブロックとの二つ
の撮像手段を有する。望遠カメラ側に前述した一実施形
態における光軸変換部（１，７）を設けると共に、広角
カメラ側に動き検出回路を設けて背景と異なる被写体を
含む範囲を望遠カメラブロックで部分画に分割して撮影
し、得られた部分画を合成することで一枚の合成画像を
生成する。なお、図１７において図１および図１６と対
応する箇所には、同一の参照符号を付し、説明を簡単と
するためその部分の説明を省略する。

【００８８】図１７において１０１で示されるのが広角
カメラブロックである。広角カメラブロック１０１は、
その設置されされている周囲の画像を撮影する。広角カ
メラブロック１０１で撮影することにより得られる画像
信号は、動き検出回路１０２におよび圧縮回路１２３に
供給されると共に、スイッチ回路１３８および１２７を
介して出力端子１３６から取り出され、モニタＴＶに出
力される。

【００８９】動き検出回路１０２では、常に供給される
画像信号に対して動き検出が行われる。この動き検出回
路１０２の検出結果は、シスコン（システムコントロー
ラ）１３５に供給される。動き検出回路１０２からの検
出結果に基づいて動き物体があると判断されると、シス
コン１１１によってミラーサーボ２およびモータ制御回
路８を介して光軸変換部（１，７）が制御されると共
に、望遠カメラブロック１０９が制御される。望遠カメ
ラブロック１０９では、後述するようにミラーブロック
１を介して得られる複数の部分画が撮影される。隣合う
部分画には、互いに重畳する領域が設けられる。また、
シスコン１３５では、動き物体が検出されないと判断し
たときには、広角カメラブロック１０１および望遠カメ
ラブロック１０９からの画像信号が記録媒体１０６へ記
録されないように制御しても良い。これによって、記録
媒体１０６の消費を抑えることができる。

【００９０】望遠カメラブロック１０９によって撮影さ
れた複数の部分画のそれぞれは、圧縮回路１２３へ供給
されると共に、スイッチ回路１２８を介して画像合成回
路１２９に供給される。また、撮影されたそれぞれの部
分画は、スイッチ回路１２８および１２７を介してモニ
タＴＶに表示される。画像合成回路１２９では、リアル
タイムで供給された複数の部分画から１枚の静止画が生
成され、スイッチ回路１２７を介してモニタＴＶに表示
される。この望遠カメラブロック１０９で撮影される部
分画は、一例として広角カメラブロック１０１で撮影さ
れる画像の面積に対して１／６４の面積であり、その１
／６４の面積を複数の部分画に分割したものである。

【００９１】圧縮回路１２３では、広角カメラブロック
１０１からの周囲全体の画像および望遠カメラブロック
１０９からの部分画に対して、例えばＤＣＴによって画
像圧縮が行われる。圧縮された画像信号は、記録媒体１
２４へ供給される。記録媒体１２４は、テープ、ディス
クまたはＩＣメモリなどからなるものである。この記録
媒体１２４は、シスコン１３５によって制御され、圧縮
画像信号の記録／再生が行われる。記録された圧縮画像
信号は、再生され、伸張回路１２５およびデータ変換回
路１２６へ供給される。

【００９２】伸張回路１２５では、供給された圧縮画像
信号に対して、例えば逆ＤＣＴが施され、元の画像信号
へ変換される。変換された周囲全体の画像は、スイッチ
回路１３８および１２７を介して出力端子１３６から取
り出され、モニタＴＶへ出力される。また、変換された
部分画のそれぞれは、画像合成回路１２９と結合してい
るメモリ１３０に記憶される。この画像合成回路１２９
では、望遠カメラブロック１０９からの複数の部分画が
合成される。合成された画像信号は、スイッチ回路１２
７を介して出力端子１３６からモニタＴＶへ出力され
る。

【００９３】データ変換回路１２６では、圧縮画像信号
がパーソナルコンピュータ用の画像信号へ変換される。
変換された画像信号は、出力端子１３７からパーソナル
コンピュータに転送される。パーソナルコンピュータで
は、一例としてソフトウェアによって、複数の圧縮画像
信号を伸張し、伸張された複数の部分画から一枚の静止
画が生成される。

【００９４】ここで、上述した第３の実施形態における
処理の一例について説明する。通常、広角カメラブロッ
ク１０１によって設置されている周囲全体が撮影され
る。圧縮回路１２３からの圧縮画像信号は、記録媒体１
２４に記録され、記録された周囲全体の圧縮画像信号
は、伸張回路１２５で伸張される。伸張された周囲全体
の画像信号は、スイッチ回路１２７を介して出力端子１
３６から取り出される。また、動き検出回路２では、供
給された画像信号から動きを検出した場合、その動きを
含む範囲が望遠カメラブロック１０９によって撮影され
る。

【００９５】このとき、望遠カメラブロック１２のズー
ムおよひフォーカスが合わせられ、光軸の方向は、光軸
変換部（１，７）によって垂直方向および水平方向に変
えられる。この望遠カメラブロック１０９では、上述し
たように比較的狭い範囲が複数の部分画に分割されて撮
影される。望遠カメラブロック１０９からの複数の部分
画のそれぞれは、圧縮回路１２３およびスイッチ回路１
２８を介して画像合成回路１２９にも供給される。

【００９６】画像合成回路１２９では、広角カメラブロ
ック１０１からの画像に対して複数の部分画のそれぞれ
が供給される度に、リアルタイムで合成処理が行われ
る。合成されたサイズの大きい画像は、スイッチ回路１
２７を介して出力端子１３６から取り出され、モニタＴ
Ｖに表示される。撮影された複数の部分画は、圧縮回路
１２３において圧縮された後、記録媒体１２４に記録さ
れる。

【００９７】記録媒体１２４に記録された複数の部分画
からなる圧縮画像信号が再生される場合、伸張回路１２
５で伸張された後、スイッチ回路１２８へ供給される。
スイッチ回路１２８を介した部分画は、画像合成回路１
２９へ供給され、画像合成回路１２９において、複数の
部分画が一枚に合成される。合成された画像は、スイッ
チ回路１２７および出力端子１３６を介して出力され、
ＴＶモニタで表示される。

【００９８】このようにスイッチ回路１３８では、記録
時には、広角カメラブロック１０１からの周囲全体の画
像が選択され、再生時には、記録媒体１２４に記憶さ
れ、伸張回路１２５で伸張された周囲全体の画像が選択
される。スイッチ回路１２８では、記録時には、望遠カ
メラブロック１０９からの複数の部分画のそれぞれが選
択され、再生時には、記録媒体１２４に記憶され、伸張
回路１２５で伸張された複数の部分画のそれぞれが選択
される。

【００９９】そして、スイッチ回路１２７では、記録時
には、スイッチ回路１３８を介して広角カメラブロック
１０１からの周囲全体の画像と、スイッチ回路１２８を
介して望遠カメラブロック１０９からの複数の部分画の
それぞれと、画像合成回路１２９からの合成された画像
との中から一つが選択される。また、再生時には、スイ
ッチ回路１３８を介して記録媒体１２４からの周囲全体
の画像と、スイッチ回路１２８を介して記録媒体１２４
からの複数の部分画のそれぞれと、画像合成回路１２９
からの合成された画像との中の一つがスイッチ回路１２
７で選択される。

【０１００】モニタＴＶに表示する方法として、一部を
切り出して表示する拡大モードと、全体を間引いて表示
する全体モードとがある。拡大モードは、拡大率と切り
出し位置とが指定できる。そして、再生時には、圧縮画
像信号を伸張しながら画像を合成してモニタＴＶに表示
することができる。また、パーソナルコンピュータに転
送して高精細な静止画に仕上げて印刷することも可能で
ある。

【０１０１】また、広角カメラブロック１０１からの画
像信号によって動きが検出されたときに、広角カメラブ
ロック１０１および望遠カメラブロック１０９は、フィ
ールド毎に交互に出力するうように構成されている。一
例として、奇数フィールドのときには、広角カメラブロ
ック１０１で撮影された画像信号が出力され、偶数フィ
ールドのときには、望遠カメラブロック１０９で撮影さ
れた画像信号が出力される。これは、光軸変換部（１，
７）がフィールド毎に静止動作と、光軸の方向を変える
動作とを繰り返すため、光軸の方向を変える動作をして
いるフィールド期間（上述した例では、奇数フィールド
の期間）は、広角カメラ部１０１からの画像信号を出力
する。

【０１０２】

【発明の効果】この発明では、光軸の方向を第１の方向
に変える変化手段と、変化手段を駆動するアクチュエー
タと、変化手段およびアクチュエータとを取り付ける支
持部と光軸の方向を第２の方向に変えるために支持部を
回転させるモータとからなる光軸変換部がレンズブロッ
クの前に配される。また、ヨークおよびマグネットから
なる磁気回路と、コイルと、支持片とからなる磁気式ア
クチュエータが光軸変換部のアクチュエータとして用い
られる。従って、この発明に依れば、光軸の方向を変化
させる手段において十分な応答速度を得ることができ
る。また、この発明に依れば、カメラブロック全体を回
転させることなく、光軸を２軸方向に可変することがで
き、信号線の処理を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図２】この発明の第１の実施形態における光軸変換部
の構成を示す断面図である。

【図３】この発明の第１の実施形態における光軸変換部
の説明に用いる斜視図である。

【図４】この発明の第１の実施形態における光軸変換部
の説明に用いる断面図である。

【図５】この発明に適用される光軸の移動の第１の例を
説明するための略線図である。

【図６】この発明に適用される光軸の移動の第２の例を
説明するための略線図である。

【図７】この発明に適用される光軸の移動の第３の例を
説明するための略線図である。

【図８】この発明に適用されるＣＣＤ撮像素子の一例を
説明するための略線図である。

【図９】この発明に適用される通常撮像モードを説明す
るためのタイミングチャートである。

【図１０】この発明に適用される通常撮像モードを説明
するためのタイミングチャートである。

【図１１】この発明に適用される高速撮像モードを説明
するためのタイミングチャートである。

【図１２】この発明に適用される高速撮像モードを説明
するためのタイミングチャートである。

【図１３】この発明に適用される部分画の撮影を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図１４】この発明に適用される部分画の撮影を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図１５】この発明に適用される部分画の撮影を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図１６】この発明の第２の実施形態の全体構成を示す
ブロック図である。

【図１７】この発明の第３の実施形態の全体構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１・・・ミラーブロック、２・・・ミラーサーボ、３・
・・レンズブロック、４・・・フォーカスサーボ、５・
・・ＣＣＤ撮像素子、６・・・電子シャッター、７・・
・・パンモータ、８・・・モータ制御回路、２２・・・
システムコントローラ、３２・・・ミラー、３７、３８
・・・マグネット、４０・・・ヨーク、４１・・・コイ
ル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光軸の方向を変えて撮像素
子へ導き、上記光軸の方向を変えながら２枚以上の部分
画を撮影する撮像装置において、複数の部分画の撮影時にフォーカスを合わせるレンズブ
ロックと、上記複数の部分画を取り込む撮像素子と、上記レンズブロックの前に配され、光軸の方向を変える
変化手段と、上記光軸の方向を第１の方向に変えるため
に上記変化手段を駆動させるアクチュエータと、上記変
化手段および上記アクチュエータを取り付ける支持部
と、上記光軸の方向を第２の方向に変えるために上記支
持部を回転させるモータとからなる光軸変換部とを有
し、上記アクチュエータおよび上記モータの少なくともいず
れか一方を駆動することによって上記光軸の方向を変
え、上記複数の部分画を撮影するようにしたことを特徴
とする撮像装置。
【請求項２】被写体からの光軸の方向を変えて撮像素
子へ導き、上記光軸の方向を変えながら２枚以上の部分
画を撮影する撮像装置において、複数の部分画の撮影時にフォーカスを合わせるレンズブ
ロックと、上記複数の部分画を取り込む撮像素子と、上記レンズブロックの前に配され、光軸の方向を変える
変化手段と、上記光軸の方向を第１の方向に変えるため
に上記変化手段を駆動させるアクチュエータと、上記変
化手段および上記アクチュエータを取り付ける支持部
と、上記光軸の方向を第２の方向に変えるために上記支
持部を回転させるモータとからなる光軸変換部とを有す
る第１の撮像手段と、上記被写体の周囲全体の画像を広角で撮影する第２の撮
像手段と、上記第２の撮像手段からの画像から背景と異なる被写体
を検出する検出手段とを有し、上記検出手段の検出結果に基づいて上記背景と異なる被
写体を含む範囲を複数の部分画に分割し、上記光軸を１
フレームまたは１フィールドおきに上記分割された部分
画に相当する各領域に移動させて上記第１の撮像手段で
望遠撮影し、上記第１の撮像手段から得られる複数の部
分画から１枚の画像を合成するようにしたことを特徴と
する撮像装置。
【請求項３】被写体からの光軸の方向を変えて撮像素
子へ導き、上記光軸の方向を変えながら２枚以上の部分
画を撮影する撮像装置において、複数の部分画の撮影時にフォーカスを合わせるレンズブ
ロックと、上記複数の部分画を取り込む撮像素子と、上記レンズブロックの前に配され、光軸の方向を変える
変化手段と、上記光軸の方向を第１の方向に変えるため
に上記変化手段を駆動させるアクチュエータと、上記変
化手段および上記アクチュエータを取り付ける支持部
と、上記光軸の方向を第２の方向に変えるために上記支
持部を回転させるモータとからなる光軸変換部とを有す
る第１の撮像手段と、上記被写体の周囲全体の画像を広角で撮影する第２の撮
像手段と、上記第２の撮像手段からの画像から動き物体を検出する
検出手段とを有し、上記検出手段の検出結果に基づいて上記動き物体の前の
位置と現在の位置から上記動き物体の次の位置を予測
し、予測した上記次の位置に上記光軸を１フレームまた
は１フィールドおきに移動させ、上記第１の撮像手段で
望遠撮影するようにしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】上記光軸の方向を第１の方向に変える変
化手段は、一つの軸を中心として回転するミラーである
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の撮像装
置。
【請求項５】上記アクチュエータを駆動することで変
わる光軸の第１の方向とは、上記レンズブロックの光軸
と直交する軸を中心として回転する方向であることを特
徴とする請求項１、２または３に記載の撮像装置。
【請求項６】上記モータを駆動することで変わる光軸
の第２の方向とは、上記レンズブロックの光軸を中心と
して回転する方向であることを特徴とする請求項１、２
または３に記載の撮像装置。
【請求項７】上記撮像素子は、全体の整数分の１とな
る中央部の領域の画素と、全領域の画素とを選択して読
み出すことが可能な構成とされることを特徴とする請求
項１、２または３に記載の撮像装置。
【請求項８】上記撮像素子にて露光した電荷を所定期
間に一回、他の部分画の撮影位置に上記光軸を移動させ
るジャンプ動作を行っている期間に排出し、上記ジャン
プ動作を行っている期間以外で露光した電荷を部分画に
対応した撮像出力として得るようにしたことを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の撮像装置。
【請求項９】撮影される被写体が明るいか暗いかを判
定し、上記被写体が明るいと判定された場合、上記１フレーム
または１フィールドに一回、他の部分画の撮影位置に上
記光軸を移動させるジャンプ動作を行い、上記ジャンプ
動作をされている期間に、上記撮像素子に露光した電荷
を排出し、上記ジャンプ動作をされている期間以外で、露光した電
荷を部分画に対応する撮像出力として得るようにし、上記被写体が暗いと判定された場合、上記１フレームま
たは１フィールドの２倍の期間に一回、上記ジャンプ動
作を行い、上記ジャンプ動作をされている期間に、上記
撮像素子に露光した電荷を排出し、上記ジャンプ動作をされている期間以外で、露光した電
荷を部分画に対応する撮像出力として得るようにしたこ
とを特徴とする請求項１、２または３に記載の撮像装
置。