JP2580577B2 - 画像回転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、テレビカメラによる撮像時又はモニタに映
し出す際に画像を所定位置に回転するようにした画像回
転装置に関する。

（従来技術） 従来、例えば顕微鏡カメラ等のように撮像系が固定さ
れている場合には、撮像管の走査線方向（横方向）とそ
れに直交する方向（縦方向）とでは解像度が異なるため
被写体のある方向を高い解像度で観察したい時には、そ
の方向を解像度の高い走査線方向に合致するよう被写体
を回転させなければならなかった。

しかし、被写体が特に微生物であったような場合に
は、できるだけ動かさないことが望ましい。

そこで、テレビカメラによる撮像信号をディジタル変
換してフレームメモリに一旦書込み、ディジタル画像処
理を行なうようにすれば比較的簡単に画像を任意の方向
に回転した状態でモニタ等に映し出すことができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ディジタル画像処理による画像の回転
にあっては、少なくとも１画面分の記憶容量をもったフ
レームメモリが必要であり、更に画面回転のために回転
角に応じた座標変換に基づくアドレス指定でフレームメ
モリの画像データを読出した後にD/A変換して映像信号
を作り出すことから、画像処理装置が複雑で非常に高価
なものになってしまうという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、水平及び垂直偏向波形の調整により画像を任意
の位置に回転することのできる構成が簡単でコスト的に
も安価な画像回転装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、被写体の撮像
走査又はモニタ画面での偏向走査に用いられる水平及び
垂直偏向波形を発生する偏向波形発生手段と、該偏向波
形発生手段で得られた水平偏向波形と垂直偏向波形を画
像回転角に応じた所定比率で相互に混合して画像回転の
ための水平混合偏向波形及び垂直混合偏向波形を発生す
る混合偏向波形発生手段と、該混合波形発生手段からの
画像の回転中心点Ａを任意に設定する回転中心設定手段
とを備え、該回転中心設定手段は、前記混合波形発生手
段による画像の回転中心点Ａの座標をXa,Ya、前記画像
の中心点Ｆの座標をXf,Yf、前記回転中心点Ａを中心に
回転させる角度をθとした時に、以下の式で示されるX,
Y方向の移動量Xs,Ys Xs＝（Xf−Xa）cosθ−（Yf−Ya）sinθ＋（Xa−Xf） Ys＝（Xf−Xa）sinθ＋（Yf−Ya）cosθ＋（Ya−Yf） で示される量だけ移動させるようにしたものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、水平及び垂直偏向
波形の混合という簡単な回路処理により画像を回転する
ことができ、顕微鏡カメラの撮影画像を任意の方向に回
転して撮影またはモニタ表示することができる。また回
転している被写体については、被写体の回転検出信号に
基づく回転撮像走査により静止画像を得ることができ、
更にテレビカメラの傾きを検出して傾きに応じた回転角
による偏向走査で正しいカメラ設置状態での画像を得る
こともできる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図で
ある。

まず構成を説明すると、１は垂直偏向波形発生回路で
あり、通常のテレビジョン走査方式における垂直偏向波
形信号を発生する。この垂直偏向波形信号は第２図
（ａ）に示す信号波形となる。尚、第２図は１画面分の
偏向波形を簡略化して示したものである。

２は水平偏向波形発生回路であり、通常のテレビジョ
ン走査方式における水平偏向波形信号を発生し、この水
平偏向波形信号は第２図（ｂ）に示す偏向波形となる。

垂直偏向波形発生回路１及び水平偏向波形発生回路２
の出力は、可変抵抗器3a,3bを介して加算器５に与えら
れると共に、可変抵抗器4a,4bを介して加算器６に与え
られ、加算器5,6において両者が混合される。即ち、加
算器５は可変抵抗3aで調整された垂直偏向波形信号と、
可変抵抗器3bで調整された水平偏向波形信号を加算して
画像回転のための垂直混合偏向波形を作り出す。また、
加算器６は可変抵抗器4aの調整で得られた水平偏向波形
信号と、可変抵抗器4bの調整で得られた垂直偏向波形信
号とを加算して画像回転のための水平混合偏向波形を作
り出す。

この加算器５より得られる垂直混合偏向波形は、例え
ば第３図（ａ）示す偏向波形となり、また、加算器６よ
り得られる水平混合偏向波形は第３図（ｂ）に示す偏向
波形となる。このため、可変抵抗器3a,3bとa,4bによる
垂直偏向波形と水平偏向波形の混合比率波は、画像の回
転角θに基づいて適宜に調整されることとなる。具体的
には、モニタ画面に画像を映し出した状態で可変抵抗器
3a,3b及び可変抵抗器4a,4bを調整し、画面を見ながら所
望の画像回転を作り出すようになる。

加算器５からの垂直混合偏向波形は垂直センタリング
調整部７に与えられ、また、加算器６からの水平混合偏
向波形は水平センタリング調整部８に与えられる。垂直
及び水平センタリング調整部7,8は、例えばモニタ画面
における画像の回転中心を任意に設定する。例えば、画
面の中心を回転中心とした画像回転については、垂直及
び水平センタリング調整部7,8は加算器６からの垂直及
び水平混合偏向波形をそのまま出力するようになり、一
方、画面中心を外れた任意の回転中心による画像回転に
ついては、後の説明で明らかにするように、可変抵抗器
3a,3b及び4a,4bにより所定の画像回転θを行なった後に
垂直及び水平センタリング調整部7,8で回転画像を所定
方向にシフト移動する偏向電圧の設定を行なうようにな
る。

次に、第１図の実施例の動作を説明する。

まず画像回転を行なわない場合には、可変抵抗器3a,4
aの抵抗値を零にすると共に、可変抵抗器3bと4bの抵抗
値を最大値とし、加算器５に対しては垂直偏向波形発生
回路１からの垂直偏向波形信号のみを供給し、また、加
算器６に対しては水平偏向波形回路２から水平偏向波形
信号のみを供給する。勿論、垂直及び水平センタリング
調整部7,8も加算器5,6からの垂直及び水平偏向波形信号
をそのまま通過する。

このようにして得られた画像回転を行なわない垂直及
び水平偏向波形を用いて、例えば第４図（ａ）に示すよ
うにテレビカメラの画像面（走査域）10に結像している
像12の撮像偏向走査を行なったとすると、この偏向走査
は通常の偏向走査であることから、第４図（ｂ）に示す
モニタ画面14に映し出されるモニタ像15は撮像面10の像
12と同じ位置関係を持つ。

次に、画面回転を行なう場合には、可変抵抗器3a,3b
を調整して加算器５において垂直及び水平偏向波形信号
を所定の比率で混合し、例えば第３図（ａ）に示すよう
な垂直混合偏向波形を作り出し、同時に可変抵抗器4a,4
bを調整して垂直及び水平偏向波形を所定比率で混合し
て第３図（ｂ）に示すような水平混合偏向波形を作り出
す。尚、この画像回転は画面中心を回転中心とした回転
であることから、垂直及び水平センタリング調整部7,8
は加算器5,6からの垂直及び水平混合偏向波形をそのま
ま通過するようになる。

第５図（ａ）は第１図の加算器5,6から得られた垂直
及び水平混合偏向波形によるテレビカメラにおける撮像
面（走行域）10の偏向走査を示した説明図であり、垂直
及び水平混合偏向波形による撮像面10の走査であること
から、像12に対し所定の回転角θの回転状態における垂
直及び水平偏向走査が行なわれることとなる。この撮像
面10の所定回転θによる偏向走査で得られた映像信号を
モニタ画面に映し出すと、第５図（ｂ）に示すように、
モニタ画面14上では通常の垂直及び水平走査が行なわれ
ることから、像15は撮像面10の回転角θに対し逆回りに
θだけ回転したモニタ像として映し出されることにな
る。勿論、この場合の画像回転はモニタ画面14の画面中
心を回転中心とした像15の回転となる。

次に、垂直及び水平センタリング調整部7,8による画
面中心以外の任意の回転中心の設定による画像回転を説
明する。

第６図は画像の回転中心Ａが撮像面の走査域16におけ
る中心Ｆと一致しない場合を示している。尚、l1,l2,l3
は平行で、∠Ａ＝∠Ｂとなる。

今、Ａ点を回転中心として像12aをθ゜回転して像12c
として撮像する場合を説明する。

このＡ点を回転中心とした像12aの12cに対するθ回転
は、まず走査域16の中心Ｆを回転中心として像12aをθ
回転として像12bとし、この回転後に12bを12cの位置に
平行移動することで結果としてＡ点を回転中心としてθ
゜回転した像12cの偏向走査を行なうようになる。

即ち、走査域16の中心Ｆを回転中心とした像12のθ回
転は、第１図に示した可変抵抗器3a,3b及び4a,4bの調整
で行なうことができるので、垂直及び水平センタリング
調整部7,8は走査域16を中心Ｆを回転中心としてθ゜回
転した像1bを12cに平行移動させるための偏向波形の電
圧調整を行なうことになる。

ここで、回転中心Ａの座標を（Xa,Ya）、走査域16の
中心Ｆの座標を（Xf,Yf）、像12aの中心Ｃの座標を（X
c,Yc）、像12bの中心Ｈの座標を（Xh,Yh）、更に像12c
の中心Ｄの座標（Xd,Yd）とすると、Ｆを中心にθ゜回
転した像12bを像12cの位置に平行移動させるための移動
量Xs,Ysは次式で与えられる。

Xs＝Xd−Xh＝ （Xf−Xa）cosθ−（Yf−Ya）sinθ＋（Xa−Xf） ・・・（１） Ys＝Yd−Yh＝ （Xf−Xa）sinθ＋（Yf−Ya）cosθ＋（Ya−Yf） ・・・（２） 従って、第１図の垂直センタリング調整部７は、前記
第（２）式に基づいて加算器５から得られた垂直混合偏
向波形を制御することになり、また水平センタリング調
整部８は前記第（１）式に基づいて加算器６から得られ
た水平混合偏向波形を制御することになる。具体的には
垂直混合偏向波形及び水平混合偏向波形による水平及び
垂直方向の掃引開始点を前記第（１），第（２）式に基
づいて電圧シフトするようになる。

第７図は本発明の画像回転装置を用いて比較的回転数
の遅い回転物体の静止画像を得るようにした装置の実施
例を示したブロック図である。

第７図において、18は比較的回転数の遅い回転物体で
あり、回転物体18の回転数は回転センサ20で検出されて
CPU22に与えられる。回転センサ20は回転物体18におけ
る任意の位置をターゲット18aとして回転物体18の回転
を検出しており、回転センサ20による回転物体18におけ
るターゲット18aの回転検出情報をCPU22で、例えば一定
周期毎に演算し、このターゲット18aの回転情報を偏向
回路24に画像回転情報として与える。偏向回路24は第１
図に示した回路構成を備え、可変抵抗器3a,3b及び4a,4b
としてはCPU22からの回転情報に基づいて抵抗値を可変
することのできる可変インピーダンス素子、例えばFET
等を使用しており、CPU22からの回転情報に基づいてタ
ーゲット18aの回転位置に応じた垂直及び水平混合偏向
波形を発生する。偏向回路24で発生されたターゲット18
aの回転情報に基づく垂直及び水平混合偏向波形はテレ
ビカメラ26に供給され、テレビカメラ26には回転物体18
の像が結像されていることから、ターゲット18aの回転
に追従した撮像面における走査域の回転走査が行なわ
れ、このテレビカメラ26から得られた映像信号をモニタ
28に映し出すことによりモニタ28の画面においては静止
した回転物体18の画像を得ることができる。

この第７図の実施例によれば、撮影対象となる物体が
回転していても、常にモニタ画面上では静止画面を得る
ことができるので、回転物体の監視装置や回転中心の移
動監視装置として利用することができる。また、第７図
の実施例で撮影対象となる物体は回転物体に限らず、振
動する物体に適用することで振動物体についても静止画
像を得ることができる。

第８図は本発明の画像回転装置を用いた他の実施例を
示した説明図であり、この実施例にあってはテレビカメ
ラが光軸に垂直な面内で傾いていた場合に、テレビカメ
ラの傾きを補正した正しいモニタ画像を得るようにした
ことを特徴とする。

第８図において、30はテレビカメラであり、レンズ32
の光軸34に垂直な面内でα度傾いた状態で被写体38を撮
影していた状態を示す。このように傾きα度の状態でそ
のままモニタ40に撮影画像を映し出すと、モニタ40の画
面上で被写体38がテレビカメラ30の傾きαだけ傾いた画
像となってしまう。

そこで、この実施例にあっては、テレビカメラ30に傾
きαを検出する傾斜検出器36を設け、傾斜検出器36で検
出したテレビカメラ30の傾きαをテレビカメラ30に内蔵
された第１図に示した本発明の画像回転装置に与えて検
出傾斜角αに基づく垂直及び水平混合偏向波形を発生し
て撮像面の走査位置の撮像走査を行なう。このようなテ
レビカメラ30の走査で得られた画像をモニタテレビ40に
映し出すことにより、テレビカメラ30に傾きαがあって
もモニタ40にはテレビカメラ30を正しく設置した場合と
同じ被写体38の画像を映し出すことができる。

尚、テレビカメラ30に設置する傾斜検出器36として
は、回転型ポテンショメータの摺動子に錘を吊り下げ、
摺動子を常に鉛直方向に指向させ、テレビカメラ30の傾
きによる摺動子の摺動抵抗に対する接触位置の変化もっ
て傾斜角αを検出すれば良い。勿論、傾斜検出器36とし
ては適宜のものを用いることができる。

尚、上記の実施例はテレビカメラの撮像面の偏向走査
を例にとるものであったが、テレビカメラの偏向走査は
通常通り行ない、モニタテレビに映す際に本発明の画面
回転装置による偏向波形を用いて偏向走査を行なうよう
にしても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、被写体の撮
像走査またはモニタ画面での偏向走査に用いる水平及び
垂直偏向波形を、画像の回転角に応じた所定の比率で混
合して水平混合偏向波形及び垂直混合偏向波形を発生
し、更に回転中心を撮像面走査域の中心またはモニタ画
面の中心のみならず適宜の位置に回転位置を設定するセ
ンタリング調整を行なうようにしたため、垂直及び水平
偏向波形を混合するという簡単な回路構成のみで被写体
やカメラを動かすことなく画像を回転させることがで
き。例えば顕微鏡カメラに適用した場合に被写体を任意
の方向でモニタ上に映し出し、例えば解像度の高い横方
向（水平走査線と平行な方向）に合わせることにより被
写体のより精密な観察を行なうことができる。

また、回転体の回転検出情報に基づいた画像回転によ
り固定設置したテレビカメラにより回転体の静止画像を
得ることができ、回転被写体の状況や回転中心の移動等
の監視を適切に行なうことができる。

更に、テレビカメラの傾斜角を検出して画像回転のた
めの偏向走査を行なうことで、テレビカメラの設置状態
がずれていても、常に正常な向きをもった画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図、第
２図は画像回転を行なわないときの垂直及び水平偏向波
形の説明図、第３図は画像回転を行なったときの垂直及
び水平偏向波形（混合偏向波形）の説明図、第４図は画
像回転を行なわない時の撮像面及びモニタ画面の走査状
態を示した説明図、第５図は画像回転を行なった時の撮
像面及びモニタ画面の走査状態を示した説明図、第６図
は撮像面の走査地域の中心から外れた回転中心による画
像回転の原理を示した説明図、第７図は本発明の回転被
写体に対する応用例を示したブロック図、第８図はテレ
ビカメラの傾き補正に適用した本発明の応用例を示した
説明図である。 1:垂直偏向波形発生回路 2:水平偏向波形発生回路 3a,3b,4a,4b:可変抵抗器 5,6:加算器 7:垂直センタリング調整部 8:水平センタリング調整部 10:撮像面 12:像 14:モニタ画面 15:モニタ像 16:撮像面の走査域 18:回転物体 18a:ターゲット 20:回転センサ 22:CPU 24:偏向回路 26,30:テレビカメラ 28,40:モニタ 32:レンズ 34:光軸 36:傾斜検出器 38:被写体

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体の撮像走査又はモニタ画面での偏向
   走査に用いられる水平及び垂直偏向波形を発生する偏向
   波形発生手段と、該偏向波形発生手段で得られた水平偏
   向波形と垂直偏向波形を画像回転角に応じた所定比率で
   相互に混合して画像回転のための水平混合偏向波形及び
   垂直混合偏向波形を発生する混合偏向波形発生手段と、
   該混合波形発生手段からの画像の回転中心点Ａを任意に
   設定する回転中心設定手段とを備え、該回転中心設定手
   段は、前記混合波形発生手段による画像の回転中心点Ａ
   の座標をXa,Ya、前記画像の中心点Ｆの座標をXf,Yf、前
   記回転中心点Ａを中心に回転させる角度をθとした時
   に、以下の式で示されるX,Y方向の移動量Xs,Ys Xs＝（Xf−Xa）cosθ−（Yf−Ya）sinθ＋（Xa−Xf） Ys＝（Xf−Xa）sinθ＋（Yf−Ya）cosθ＋（Ya−Yf） で示される量だけ移動させることを特徴とする画像回転
   装置。
2. 【請求項２】前記混合偏向波形発生手段は、前記被写体
   を撮影する撮像手段の傾斜角度を検出する傾斜角度検出
   手段を含み、該傾斜角度検出手段の検出する該傾斜角度
   に基づいて、前記角度θを設定することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像回転装置。
3. 【請求項３】前記被写体の回転角度を検出する回転角度
   検出手段と、該回転角度検出手段の回転角度情報に基づ
   きある時刻における前記被写体の回転角度、前記被写体
   の位置を求める演算手段とを備え、前記混合偏向波形発
   生手段は、前記演算手段で求めた回転角度に基づいて前
   記水平偏向波形と前記垂直偏向波形とを混合する比率を
   求め、この求めた比率で前記水平偏向波形と前記垂直偏
   向波形とを混合し、前記回転中心設定手段は、特許請求
   の範囲第１項記載の式で移動量Xs,Ysを求める時前記演
   算手段で求めた回転角度及び位置を代入して求め、この
   求めた量だけ移動させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の画像回転装置。