JP2754083B2 - 撮像装置の画ブレ防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、撮像装置の画ブレ防止装置に関し、さら
に特定的には、CCD等の固体撮像素子を用いた撮像装置
における画ブレ防止装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は従来の画ブレ防止機能付撮像装置の構成を示
す概略ブロック図である。図において、ズームレンズ１
は被写体の像をCCDイメージセンサ２の上に投影する。C
CDイメージセンサ２は、第６図に示すように、複数のフ
ォトダイオード21と、垂直レジスタ22と、水平レジスタ
23と、オーバーフロードレイン24と、電荷／電圧変換回
路25とを含む。各フォトダイオード21は、垂直方向およ
び水平方向に沿ってマトリクス状に配置され、フォトセ
ルアレイ20を構成している。垂直レジスタ22は、フォト
ダイオード21の各々、列ごとに設けられている。各垂直
レジスタ22は、対応する列のフォトダイオード21から読
出した電荷を垂直方向に転送する。水平レジスタ23は、
垂直レジスタ22から転送されてきた電荷を水平方向にシ
フトする。水平レジスタ23の出力は電荷／電圧変換回路
25に与えられ、電圧に変換される。オーバーフロードレ
イン24は、垂直方向の画ブレを補正する際に、フォトセ
ルアレイ20における無効領域から読出された電荷を掃き
捨てて無効化するためのものである。

上記CCDイメージセンサ２の出力は信号処理回路３に
与えられる。信号処理回路３は、同期信号発生回路６か
ら与えられる同期信号およびタイミングジェネレータ11
から与えられるタイミングパルスに応答して動作し、CC
Dイメージセンサ２の出力から輝度信号および色差信号
を作成して出力する。信号処理回路３の出力は、水平画
ブレ補正回路４で水平方向の画ブレが補正された後エン
コーダ５に与えられる。エンコーダ５は、同期信号発生
回路６から与えられる同期信号およびサブキャリアに応
答して動作し、水平画ブレ補正回路４の出力をエンコー
ドして映像信号を出力する。

ズームレンズ１に関連して設けられたズームポテンシ
ョメータ７は、画角信号を出力し、ブレ検出回路８に与
える。また、ブレ検出回路８には、垂直方向の画ブレ量
を検出する垂直ブレセンサ９および水平方向の画ブレ量
を検出する水平ブレセンサ10の各々から出力される角速
度信号が与えられる。

ブレ検出回路８は、第７図に示すように、垂直方向ブ
レセンサ９および水平方向ブレセンサ10から得た角速度
信号を積分回路81および82で積分することにより、角度
信号に変換する。積分回路81および82の出力は、アナロ
グスイッチ83によって適宜切換えられてゲインコントロ
ールアンプ84に与えられる。ゲインコントロールアンプ
84は、乗算型D/A変換器およびオペアンプで構成されて
おり、角度信号の振幅を調整する。ゲインコントロール
アンプ84の出力はマイクロコンピュータ85に与えられ
る。マイクロコンピュータ85は、ゲインコントロールア
ンプ84の出力を内蔵されたA/D変換器によってディジタ
ル量に変換し、角度データを得る。また、マイクロコン
ピュータ85は、ズームポテンショメータ７から与えられ
る画角信号を内蔵されたA/D変換器によりディジタル量
に変換し、画角データを得る。マイクロコンピュータ85
は、上記角度データおよび画角データを演算し、または
これら角度データおよび画角データをアドレスとしてRO
Mテーブルから対応するブレデータを読取ることによ
り、垂直ブレ補正データおよび水平ブレ補正データを作
成し出力する。

ブレ検出回路８から出力される垂直ブレ補正データは
タイミングジェレネータ11に与えられる。タイミングジ
ェネレータ11は、この垂直ブレ補正データに基づいて、
CCDイメージセンサ２における垂直レジスタ22のための
垂直転送パルスを制御することにより、垂直方向の画ブ
レを補正せしめる。上記垂直転送パルスは、ドライバ回
路12で増幅された後、CCDイメージセンサ２に与えられ
る。一方、ブレ検出回路８から出力される水平ブレ補正
データは、水平ブレ補正回路４に与えられる。水平ブレ
補正回路４は、与えられた水平ブレ補正データに基づい
て、水平方向の画ブレを補正する。

次に、第５図に示す従来の撮像装置における画ブレ補
正動作を説明する。

まず、垂直方向の画ブレ補正動作を説明する。CCDイ
メージセンサ２は、ズームレンズ１により投影される被
写体像を、各フォトセンサ21により光電変換する。した
がって、各フォトセンサ21には、投影された被写体像に
対応する電荷が蓄積される。各フォトセンサ21に蓄積さ
れた電荷は、対応する垂直レジスタ22上に読出される。
垂直レジスタ22上に読出された電荷は、順次水平レジス
タ23に転送される。これを垂直転送と言い、垂直転送パ
ルスによって垂直レジスタ22を駆動することにより行な
われる。垂直転送パルスは、通常は、1H（Ｈは１水平走
査期間）に１回ずつ与えらられるが、これを連続的に垂
直レジスタ22に与えることにより、必要な段数（走査線
数）を早送りすることができる。これを高速垂直転送と
言い、垂直方向の画ブレ補正はこの技術を用いて行なわ
れる。すなわち、第10図に示すように、垂直ブランキン
グ期間において、フォトダイオード21から垂直レジスタ
22に電荷を読出す期間を挾んで、前側と後側とで２回の
高速垂直転送を行なう。この高速垂直転送により読出さ
れた電荷は、水平レジスタ23から溢れだし、オーバーフ
ロードレイン24に掃き捨てられて無効化される。したが
って、この高速垂直転送は、第11図に示すように、フォ
トセルアレイ20の上側の無効領域から読出された電荷と
下側の無効領域から読出された電荷とを無効化するため
に行なわれている。なお、１垂直ブランキング期間にお
いて行なわれる２回の高速垂直転送のうち、前側の高速
垂直転送は、当該垂直ブランキング期間の直前における
読出画面の下側の無効領域からの転送電荷を無効化して
おり、後側の高速垂直転送は、次の読出画面の上側の無
効領域からの転送電荷を無効化している。タイミングジ
ェネレータ11は、垂直レジスタ22に与える垂直転送パル
スを発生するが、ブレ検出回路８から与えられる垂直ブ
レ補正データに基づいて、上下の無効領域の段数（高速
垂直転送パルスのパルス数に対応する）を変化させるこ
とにより、垂直方向の画ブレを補償するように有効領域
を垂直方向にシフトさせる。これによって、垂直方向の
画ブレが補正される。

次に、水平方向の画ブレ補正動作を説明する。この水
平方向の画ブレの補正は、水平ブレ補正回路４において
行なわれる。この水平ブレ補正回路４は、ディジタルメ
モリ技術を応用したもので、第８図に示すように、A/D
変換器,2Hラインメモリ,D/A変換器，ローパスフィルタ
（LPF），メモリコントローラ等から構成されている。
このような構成を有する水平ブレ補正回路４は、必要な
部分の映像信号のみをラインメモリに書込み、その読出
しを書込クロックよりも少し低速なクロックで行なうこ
とにより、時間軸変換（伸長）を行なう（第９図参
照）。そして、メモリコントローラは、ブレ検出回路８
から与えられる水平ブレ補正データに基づいて、2Hライ
ンメモリに書込む映像信号の範囲を指定することによ
り、水平方向の画ブレを補償する（第12図参照）。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の撮像装置においては、水
平ブレ補正回路４はディジタルメモリ技術により水平方
向の画ブレを補正しているため、消費電力が大きくなる
とともに、水平ブレ補正回路４の構成が複雑かつ大型化
するという問題点があった。特に、小型，軽量化が要求
される家庭用ビデオカメラ等においては、第５図に示す
ようなブレ補正機能を実装することが困難であった。ま
た、水平ブレ補正回路４においては、書込みと読出しに
異なる周波数のクロックが必要となるため、ビートなど
のノイズが発生しやすいという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、小型かつ低消費電力で、またノイズも発
生しにくい画ブレ防止装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る撮像装置の画ブレ防止装置は、水平方
向および垂直方向に沿ってマトリクス状に配置された複
数の光電変換セルを有し、投影された被写体の像を蓄積
された電荷の形態に変換するための光電変換セルアレイ
と、各光電変換セルに蓄積された電荷を垂直方向に転送
するための垂直方向転送手段と、垂直方向転送手段から
出力される電荷を水平方向に転送するための水平方向転
送手段とを備え、水平方向転送手段の出力に基づいて投
影された被写体の像に対応する映像信号を作成して出力
するような映像装置に設けられており、画ブレ検出手段
と、垂直方向画ブレ補償手段と、水平方向画ブレ補償手
段とを備えている。画ブレ検出手段は、水平方向および
垂直方向の画ブレを検出して水平方向の画ブレ補正デー
タおよび垂直方向の画ブレ補正データを出力する。垂直
方向画ブレ補償手段は、垂直方向の画ブレ補正データに
基づいて、垂直方向の画ブレを補償する。水平方向画ブ
レ補償手段は、水平方向の画ブレ補正データに基づい
て、水平方向の画ブレを補償する。そして、垂直方向画
ブレ補償手段は、垂直方向の画ブレ補正データに基づい
て光電変換セルアレイの垂直方向における無効領域を決
定し、該無効領域からの転送電荷を無効化するための手
段を含んでいる。水平方向画ブレ補償手段は、垂直方向
転送手段と水平方向転送手段との間に介挿されて垂直方
向転送手段の出力を一時的に記憶し、かつ記憶した情報
を水平方向の左右いずれにもシフト可能なシフトレジス
タ手段と、シフトレジスタ手段の両端部付近の出力をマ
スクし、それによってシフトレジスタ手段に記憶された
情報のうち水平方向における一定領域の記憶情報のみが
水平方向転送手段に与えられるようにするためマスク手
段と、水平方向の画ブレ補正データに基づいて、シフト
レジスタ手段のシフト方向およびシフト量を制御し、そ
れによってシフトレジスタ手段の一定領域から水平方向
の画ブレが補償された画素情報が水平方向転送手段に与
えられるようにするためのシフトレジスタ制御手段とを
含んでいる。

［作用］ この発明においては、垂直方向転送手段から転送され
てきた電荷は、一旦シフトレジスタ手段に記憶される。
そして、水平方向の画ブレ補正データに基づいて、シフ
トレジスタ手段のシフト方向およびシフト量が制御さ
れ、マスク手段によりマスクされない部分（一段領域）
に水平方向の画ブレが補償された情報が位置するように
される。そして、この水平方向の画ブレが補償された情
報が水平方向転送手段に与えられて外部へ読出される。
このように、水平方向画ブレ補償手段は、簡単なシフト
レジスタ手段およびマスク手段とそれを制御するための
シフトレジスタ制御手段とにより構成でき、小型化が可
能である。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例の構成を示す概略ブロ
ック図である。この実施例は以下の点を除いて第５図に
示す従来の画ブレ夫々補正機能付撮像装置と同様であ
り、相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明
を省略する。第１図において、この実施例では第５図の
従来装置におけるような水平ブレ補正回路４は設けられ
ていない。それに代えて、この実施例では、垂直方向の
画ブレ補正のみならず水平方向の画ブレ補正も行なえる
ようなCCDイメージセンサ200が設けられている。したが
って、ブレ検出回路８から出力される垂直方向ブレ補正
データおよび水平ブレ補正データは、いずれもタイミン
グジュネレータ11に与えられる。このタイミングジェネ
レータ11は、垂直方向の画ブレ補正のみならず、水平方
向の画ブレ補正も行なえるように、CCDイメージセンサ2
00のためのタイミングパルスを制御する。

第２図は、第１図におけるCCDイメージセンサの垂直
レジスタの最終段付近の構造を示す図である。なお、こ
の第２図は、CCDイメージセンサのチップパターンその
ものを示すものではなく、図面の簡単化のために、画素
数等などが簡略化して少なく描いてある。図において、
双方向性水平レジスタ201は、各垂直レジスタ22の最終
段から転送されてくる電荷を受取り記憶する。この双方
向性水平レジスタ201は、水平方向の左右いずれにもシ
フト可能に構成されている。フォトセルアレイ20は、マ
ゼンタ（Mg），グリーン（Ｇ），シアン（Cy），イエロ
ー（Ye）などの補色フィルタが取付けられている部分
と、オプチカルブラック（OB）としてアルミニウム膜な
どによって遮光された部分とがある。このうち、補色フ
ィルタの取付けられている部分すなわち補足フィルタ領
域からの転送電荷が、双方向性水平レジスタ201に蓄え
られ、OB領域からの転送電荷がOBレジスタ202に蓄えら
れる。ただし、補色フィルタ領域と隣接しているOB領域
の１画素については、そのまま水平オーバーフロードレ
イン203に与えられ、無効化される。これは、水平オー
バーフロードレイン203を配置するためにやむおえない
ものであるが、OB領域は実際には数十画素も有している
ため、１画素分が失われても全く問題とはならない。

双方向性水平レジスタ201の両端部には水平オーバー
ドレイン203が設けられている。そのため、双方向性水
平レジスタ201が左右いずれの方向に電荷の転送を行な
っても、その転送段数（画素数）分だけ電荷が左右いず
れかの水平オーバーフロードレイン203に掃き捨てられ
る。また、左右の水平オーバーフロードレイン203は、
双方向性水平レジスタ201から単方向性水平レジスタ23
に転送される電荷のうち、その一部をマスクして単方向
性水平レジスタ23に与えられないようにするためのマス
ク手段としても用いられる。その目的で、水平オーバー
フロードレイン203は、双方向性水平レジスタ201の左右
端から所定画素分だけ双方向性水平レジスタ201の出力
部を覆うように形成されている。したがって、単方向性
水平レジスタ23は、有効な映像情報を記憶する領域A1
と、水平オーバーフロードレイン203によってマスクさ
れて何の情報も記憶しない空送り領域A2と、オプチカル
ブラックレジスタ202からの転送情報を記憶するOB領域A
3とを含むことになる。単方向性水平レジスタ23に隣接
して垂直オーバーフロードレイン24が設けられる。この
垂直オーバーフロードレイン24は、高速垂直転送時にお
いて単方向性水平レジスタ23から溢れる不要電荷を掃き
捨てるために用いられる。単方向性水平レジスタ23は、
記憶情報を一方方向のみシフト可能であり、その出力は
電荷／電圧変換回路25に与えられる。電荷／電圧変換回
路25は、たとえばリセット端子付コンデンサおよび出力
アンプによって構成されており、与えられた電荷を電圧
に変換して出力する。

次に、第１図に示す実施例の画ブレ防止動作について
説明する。

まず、垂直方向の画ブレ補正は、第５図に示す従来の
撮像装置と全く同様に行なわれる。すなわち、フォルト
セルアレイ20において上側の無効領域と下側の無効領域
とから読出された電荷は、高速垂直転送によって垂直オ
ーバーフロードレイン24に掃き締てられ、無効化され
る。このとき、フォルトセルアレイ20における上側の無
効領域と下側の無効領域との段数がブレ検出回路８から
の垂直補正データに基づいて制御され、それによって垂
直方向の画ブレが補正される。

次に、水平方向の画ブレ補正動作について説明する。
たとえば、水平方向の画ブレが全くないとき、すなわち
ブレ検出回路８からの水平方向ブレ補正データが０のと
きは、双方向性水平レジスタ201では水平方向のシフト
が行なわれず、記憶された情報はそのまま単方向性水平
レジスタ23に転送される。このとき、双方向性水平レジ
スタ201の左右両側の数十画素（ただし、第２図では２
画素ずつ）については、そのまま水平オーバーフロード
レイン203に掃き捨てられ、中央部分の数百画素（ただ
し、第２図では７画素）が単方向性レジスタ23の有効映
像領域A1に転送される。一方、水平方向の画ブレが発生
している場合、すなわち、ブレ検出回路８からの水平ブ
レ補正データが０以外のときは、垂直レジスタ22からの
垂直転送が終わった後、双方向性水平レジスタ201にお
いて水平方向のシフト動作が行なわれる。このとき、左
右いずれの方向にシフトを行なうか、およびそのシフト
量は何画素とするかは、ブレ検出回路８からの水平ブレ
補正データに基づいて制御される。この双方向性水平レ
ジスタ201におけるシフト動作によって、単方向性水平
レジスタ23の有効映像領域A1には、水平方向の画ブレが
補償された画素情報が転送される。したがって、単方向
性水平レジスタ23から読出される画素情報のうち、有効
映像領域A1の画素情報のみを取出せば、水平方向の画ブ
レが補正された画素情報を得ることができる。

第３図は、第１図に示す実施例において、水平転送パ
ルスと垂直転送パルスの関係を表わすタイミングチャー
トである。この第３図において、パルスHDXは、基準ク
ロックパルスあり、このパルスHDXの立下がりを基準と
して水平転送パルスおよび垂直転送パルスのタイミング
が決定される。水平転送パルスFHA1は、双方向性水平レ
ジスタ201のためのシフトパルスである。水平転送パル
スFHB1は、単方向性水平レジスタ23のためのシフトパル
スである。水平レジスタ間転送パルスGABは、双方向性
水平レジスタ201と単方向性水平レジスタ23との間の転
送タイミングを規定するためのパルスである。垂直転送
パルスV1X〜V4Xは、垂直レジスタ22のシフト動作を制御
するための４相クロックである。OBクランプパルスOBCP
は、単方向性水平レジスタ23のOB領域A3の画素情報をク
ランプするためのパルスである。空送りクランプパルス
CPは、単方向性水平レジスタ23の空送り領域A2の画素情
報をクランプするためのパルスである。この第３図から
明らかなように、各タイミングパルスの処理がすべて水
平ブランキング期間（Ｈ−BLK）中で行なわれている。
これは、CCDイメージセンサ200が２種類の水平レジスタ
201および23を有し、かつそのうち１つが双方向性であ
るため可能となったものである。たとえば、水平レジス
タ201が双方向性でなければ、シフト段数は第２図に比
べて２倍必要となる（ただし、構造は多少異なる）。し
たがって、シフト量が最大の場合、各タイミングパルス
（特に、水平転送パルス）が水平ブランキング期間をは
みだしてしまい、映像期間にノイズとして現われてしま
うことになる。第１図および第２図に示す実施例におい
ては、第３図に示したように、シフト量がたとえ最大で
あっても、水平転送パルスFHA1は水平ブランキング期間
内に収まってしまい、ノイズの発生を防止できる。

第４図は、上記実施例において、水平方向の画ブレ補
正動作を、フォルトセルアレイ20に対応して示したもの
である。第４図において、フォルトセルアレイ20の左右
の斜線部分は、無効領域であって、ここから読出された
画素情報は水平オーバーフロードレイン203によってマ
スクされ、単方向性水平レジスタ23には与えられない。
そして、ブレ検出回路８からの水平ブレ補正データに基
づいて双方向性水平レジスタ201のシフト方向およびシ
フト画素数を制御することにより、左右の無効領域の画
素数が水平方向のブレに応じて調整され、有効映像領域
からは水平方向の画ブレが補正されて画素情報が得られ
ることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、従来の撮像
装置に設けられている水平ブレ補正回路のような複雑な
ディジタルメモリを用いることなく、簡単なシフトレジ
スタにより垂直方向および水平方向の画ブレ補正ができ
る。したがって、画ブレ補正装置の構成が簡単かつ小型
なものとなり、また消費電力も低減できる。さらに、従
来の撮像装置に設けられている水平ブレ補正回路のよう
に異なる周波数のクロックパルスを用いる必要がないの
で、クロックノイズの低減を図ることができる。

また、各種処理（高速垂直転送，双方向水平転送，水
平レジスタ間転送，通常垂直転送）をすべて垂直ブラン
キング期間あるいは水平ブランキング期間内で行なえる
ため、映像期間中に不要なノイズが混入することも防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の構成を示す概略ブロッ
ク図である。 第２図は、第１図に示すCCDイメージセンサにおける垂
直レジスタの最終段付近の構成を示す図である。 第３図は、第１図に示す実施例の各種転送動作を説明す
るためのタイミングチャートである。 第４図は、第１図に示す実施例における水平方向の画ブ
レ補正動作をフォトセルアレイに対応して示す図であ
る。 第５図は、従来の画ブレ補正機能付撮像装置の構成を示
す概略ブロック図である。 第６図は、第５図に示すCCDイメージセンサの構成を示
す図である。 第７図は、第５図に示すブレ検出回路の構成を示すブロ
ック図である。 第８図は、第５図に示す水平ブレ補正回路の構成を示す
ブロック図である。 第９図は、第５図に示す実施例における水平方向画ブレ
補正動作を説明するためのタイミングチャートである。 第10図は、第５図に示す実施例における垂直方向の画ブ
レ補正動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。 第11図は、第５図に示す実施例における垂直方向の画ブ
レ補正動作をフォトセルアレイに対応して示す図であ
る。 第12図は、第５図に示す実施例における水平方向の画ブ
レ補正動作をフォトセルアレイに対応して示す図であ
る。 図において、１はズームレンズ、200はCCDイメージセン
サ、７はズームポテンショメータ、８はブレ検出回路、
９は垂直ブレセンサ、10は水平ブレセンサ、11はタイミ
ングジェネレータ、21はフォトダイオード、22は垂直レ
ジスタ、23は単方向性水平レジスタ、24は垂直オーバー
フロードレイン、201は双方向性水平レジスタ、203は水
平オーバーフロードレインを示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向および垂直方向に沿ってマトリク
   ス状に配置された複数の光電変換セルを有し、投影され
   た被写体の像を蓄積された電荷の形態に変換するための
   光電変換セルアレイと、前記各光電変換セルに蓄積され
   た電荷を垂直方向に転送するための垂直方向転送手段
   と、前記垂直方向転送手段から出力される電荷を水平方
   向に転送するための水平方向転送手段とを備え、前記水
   平方向転送手段の出力に基づいて前記投影された被写体
   の像に対応する映像信号を作成して出力するような撮像
   装置において、水平方向および垂直方向の画ブレを防止
   するための装置であって、 水平方向および垂直方向の画ブレを検出して水平方向の
   画ブレ補正データおよび垂直方向の画ブレ補正データを
   出力する画ブレ検出手段、 前記垂直方向の画ブレ補正データに基づいて、垂直方向
   の画ブレを補償するための垂直方向画ブレ補償手段、お
   よび 前記水平方向の画ブレ補正データに基づいて、水平方向
   の画ブレを補償するための水平方向画ブレ補償手段を備
   え、 前記垂直方向画ブレ補償手段は、前記垂直方向の画ブレ
   補正データに基づいて前記光電変換セルアレイの垂直方
   向における無効領域を決定し、該無効領域からの転送電
   荷を無効化するための手段を含み、 前記水平方向画ブレ補償手段は、 前記垂直方向転送手段と前記水平方向転送手段との間に
   介挿されて垂直方向転送手段の出力を一時的に記憶し、
   かつ記憶した情報を水平方向の左右いずれにもシフト可
   能なシフトレジスタ手段と、 前記シフトレジスタ手段の両端部付近の出力をマスク
   し、それによって当該シフトレジスタ手段に記憶された
   情報のうち水平方向における一定領域の記憶情報のみが
   前記水平方向転送手段に与えられるようにするためのマ
   スク手段と、 前記水平方向の画ブレ補正データに基づいて、前記シフ
   トレジスタ手段のシフト方向およびシフト量を制御し、
   それによってシフトレジスタ手段の前記一定領域から水
   平方向の画ブレが補償された画素情報が前記水平方向転
   送手段に与えられるようにするためのシフトレジスタ制
   御手段とを含む、撮像装置の画ブレ防止装置。