JPH02502327A - ポータブルビデオカメラのための像安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポータプルビデオカメラのための像安定化装置発明の背景 本発明はポータプルビデオカメラのだめの像安定化装置に関する。

ビデオカメラの小型化の進歩によシ、これらのカメラは重量がますます低減され 手でも持てるようになっている。そのため所定の被写体を狙っている撮影者が動 くト、カメラのターデッドグレート上の被写体像のわずかな変位が生ずる：この 変位は受像機の像の相応の変位に変換されて、受像面上にぼやけた像を生ぜさせ てしまう。

図面の簡単な説明 第１図はポータプルビデオカメラの略図、第２図は第１図のビデオカメラのター ゲットプレートの拡大図、第３図は本発明による像安定化装置の実施例のブロッ クダイヤグラム図、第４図は像安定化装置の別の実施例のブロックダイヤグラム 図を示す。

有利な実施例の詳細な説明 第１図はポータプルカメラとその主要な部品を、本発明を一層良く理解するため に、示す。

ビデオカメラは対物レンズまたはレンズ１．ターゲットプレート２．電子銃３お よびＸ方向への走査のための水平偏向コイル４および、Ｘ方向への走査のための 偏向コイル５を含む。しかしこれらのコイルは偏向板とすることもできる。

公知のようにカメラの外側の被写体６がビデオカメラのターデッドプレート２の 上に光学像を形成し、この光学像が、電子銃３から放射される電子ビームを用い てカメラのカソード読み出し装置によシ走査され、この場合、電子は、垂直およ び水平の磁界を有する偏向コイル４および５によシ、水平におよび垂直にそれぞ れ偏向される。

第２図は破線で、カメラの光学軸０２を中心に回転したターゲットプレート２を 示す。ここで注意すべきことは、ターデッドプレート上の像の位置の変位を補償 するために、即ち像の安定化のために、ターデソト領域は、対物レンズまたはレ ンズ１によシ七のターゲット領域上に投射される光学像の領域よシも大きくすべ きことである。

カメラのターデッドプレート２の位置は、デカルト座標でＸｓＶおよび２軸を用 いて定めることができる。

まず時刻０とｔの間でカメラはその光学軸０２を中心に角度が変化したとする。

プレート２の上の光学像７における１つの点が、時刻０において、その座標Ｘ０ ｙＹＯ９ｚによシ定められる。この点が軸○Ｚを中心に角度γだけ回転すると、 この点はｙｅｔ、　　ｙｉ、　　ｚ　（ｚは変らない）によシ定められる。

角度変化γがカメラの出力信号に何も影響を与えないようにするだめに、即ち受 像機の受像面に対する像の位置に何の影響も与えないようにするためＫは、この 角度変化を補償する必要があシ、さらにカメラのカソード読み出し装置を同じ角 度γだけ回転する必要がある。

工ｘおよびＩＹが、偏向コイル４および５の垂立磁界および水平磁界を発生させ る電流を表わすとする。そのためカメラの角度変位が無い時はＩｙ：、Ｉｙは、 本発明による像安定化装置を備えていないカメラに対するＸおよびｙ走査の偏向 電流となる。

上述の所望の補償を実施するために、変換される信号ＨｚおよびＩＩＹをそれぞ れコイル４および５に流す必要がある。これらの信号の値はそれぞれ次の式で示 される： ＩＩＸ　＝　ＩＸ　ｃｏｓ　ｒ　＋　Ｉｙ　ｓｉｎ　ｒＩｉｙ　ｗ　工ｙ　ｃｏ ｓ　ｒ　−Ｉｘ　ｓｉｎγているレートジャイロスコープに所属する正弦および 余弦変換器によシ発生することができる。この場合このジャイロスコープはこれ が、カメラの対物レンズの軸を中心とするカメラの角速度の測定値を供給するよ うに、取シ付けられている。このように像安定化装置全体は、弾性的に懸架され るカメラに対する揺動または振動減衰器として作用する。

れておシ、さらに、カメラの対物レンズの軸Ｏ２を中心とするカメラの角速度の 測定値をジャイロスコープが供給するように位置されている。レートジャイロス コープ１０は出力側で、この角速度を迅速な運動のための角度に変換するために 、緩慢なゼロ復帰形式の積分器１１と接続されている。この積分器は正弦および 余弦関数の変換器１２と接続されておシ、これらの変換器はＩＪ　＝ヤ関数変換 器回路１３と接続されている。

変換器１２はその出力側に２つの値ｓｉｎγおよびｃｏｓγを供給する。これら の値は、迅速な角度変化の際の、カメラの先行の位置からのカメラの傾きの角度 の正弦および余弦に比例する。さらに変換器１２は角速度が減少する時はこれら の関数の次第に低減される部分値を供給する。上述の正弦および余弦変換は、次 の目的でジャイロスコピック装置によシ測定される角度にもとづいて動作する変 換器で置きかえることができる。その目的は、それぞれ正弦および余弦関数に相 応するこれらの関数の多項式を即ち指数数列（ティ２−）を得るためである。こ の多項式は１次の近似においては第１項（リニヤ）のＩ要素だけを用いることが できる。それ以上の精度が所望される時は第２項以上の多項式を用いることがで きる。

リニヤ関数回路１３がカメラの、信号Ｉｘおよび工ｙを供給する回路の出力側に 接続されている。後者の回路は１４で示されている。リニヤ関数回路１３は、信 号の乗算および加算を実施するのに適した乗算器および加算器回路を含む。その ため前述の変換される信号ＩＩＸおよヒエ１ｙが得られる。一方ではカメラによ シ発生される工ｘおよび１ｙに関連する信号と、他方ではγに関してレートジャ イロスコープ、積分器および変換器によシ発生される信号とのこの種の乗算およ び加算は、公知のアナログまたは数値回路によシ実時間で著しく容易に実施され る。上で前提とされたことは、カメラがその対物レンズの光学軸ＯＺを中心に、 角度が変位されることである。

次に前提とされることは、カメラがその光学軸に垂直な軸を中心として、例えば 第２図の軸Ｘ−水平面にある−を中心として変位されることである。

軸Ｘを中心とするいかなる回転運動αもＹ方向の光学像Ｔの変位に変換される。

この変位は角度α（小さいα）に比例する。光学像７のこの種の迅速な変位が受 像機における電子像の相応の変位に変換されるのを阻止するために一αに正比例 する直流電流を垂直走査電流Ｉ７に付加する必要がある。このようにして１つの 点に相応する陰極線が、前述の回転運動と１無関係に、この点に一致させられる 。

そのため変換される信号は次の値を前提とする：Ｉｉｙ腐ＩＹ　十に１α レートジャイロスコープによシ、積分後に、第２図のｙ軸を中心とする角度変化 βを得ることができる。

レートジャイロスコープに対する同一の誘導式は、変換される信号が次のように 表わされることを示す：Ｉｉｘ　＝　工ｘ　＋　Ｋ２β この種の変換される信号の使用は必ずしも一般的には必要とされない。何故なら ばカメラが動く時に受けるショックは、角度βに比例してＸ方向に像を変位させ るｙ軸を中心とする運動により、ｔ１！とんと低減され″　　ないからである。

第４図は前述の回路を用いた、カメラの任意の角度変化に対する安定化装置全体 を示す。

カメラのいか力る角度変化も極座標において角度α。

βおよびγによシ定められる。そのためこの装置は、第２図のレートジャイロス コープ１０と同様の３つのレートジャイロスコープ１０ａ＊　　１０ｂｔ　　１ Ｑｃを含む。これらは角度変化γ、αおよびβに相応する情報をそれぞれ供給す るために設けられる。

係数に１およびに２は、光軸ｏＺにそれぞれ垂直な水平軸および垂直軸を中心に カメラが旋回する角度に乗算される。このに１およびに２は、対物レンズが被写 体の像をターデッドプレートの光感面へ集束する距離に依存する。何故ならばこ の距離がターゲット平面における光学像の変位を定めるからである。対物レンズ の焦点距離を変化できるズームレンズが用いられる場合は、係数に１およびに２ は焦点距離の関数として変化可能にされる。このことを可能にするために１図示 されて゛いるように、光学軸を中心とする回転によシ制御されるズームレンズが ポテンショメータの摺動軸に機械的に（ギヤ、ベルトとプーリで）結合される。

このポテンショメータの抵抗路は、ズームレンズの調整によシ変化可能な電圧を 供給するために、ＤＣ電源の端子間に接続されている。ズームレンズの焦束作用 における変化がその制御装置の回転の角度に対して非線形の場合は、ポテンショ メータの抵抗器をこの非線形関数に追従させることができる。レオスタットの形 式に接続されたこの種の２つのポテンショメータを２つの演算増幅器のフィード バック路中に接続することもできる。この場合これらの演算増幅器は、これらの 増幅器の各利得を変化させるために、２つの別のジャイロスコープ装置（カスケ ード接続のレートジャイロスコープおよび積分路）によシ与えられる信号を増幅 する。

個々のレートジャイロスコーｆ１０ａｔ１０ｂｙ１０Ｃは積分器１１ａ１　１１ ｂｊ　　１１０に接続されておシ、これらの積分器は変換器１２ａｔ　　１２ｂ ＊　　１２０に接続されている。変換器１２ａの正弦および余弦関数変換器であ シ、変換器１２ｂおよび１２Ｃはそれぞれ、相応のジャイロスコープにょシ検出 される角度変化に比例する直流電流に１αおよびに２βを供給する。

ＩＪ＝ヤ関数回路１３′は、第３図の回路１４と同一の回路１４′から信号工ｘ および１ｙを供給される。このリニヤ関数回路１３′は変換器１２ａ、１２ｂお よび１２Ｃの出力側と接続されている。そのためリニヤ関数回路１３′はその出 力側に、上述のＩｘ、　　Ｉｙ、　　ｓｉｎγ、　ｃｏｓγ、αおよびβのリニ ヤ関数である信号を供給する。

これらの信号は第１図の偏向コイル４および５へ加えられる。これらの信号は次 のように表わすことができる： Ｉ２Ｘ　−工ｘ　ｃｏｓγ十Ｉｙ　ｓｉｎ、ｒ　＋に２／Ｉ２ｙ　ｍ　Ｉｙ　ｃ ｏｓγ−Ｉｘ　ｓｉｎγ＋に１αコイルによる偏向を静電偏向で置き換える場合 は、偏向板に加えられる電圧に対する上述のＩＪ　＝ヤな演算を実施するために １同一の誘導式を当然適用する必要がある。

注意すべきことは、前述の説明全体において、カメラの対物レンズ１およびター ゲットプレート２によシ形成される偉７の大きさを、変換される信号の前記の値 がターゲットプレートの縁の内部に位置させなければならないことである。

さらにカメラに設けられているスイッチは、安定化装置の動作を、このことが有 効であると思われる時以外は、遮断することができる。

カメラが第５図に示されている電荷結合方式の固体画像装置を使用する時は走査 は、ディジタルコンピュータまたはマイクロプロセッサを用いて、マトリクス形 式で実施される。走査される画像面のまたは走査のスタート点のＩＪニヤな垂直 および水平の偏向は、読み出し点のアドレスにもとづく著しく簡単な動作である 。

しかしカメラの光学軸を中心とする像の回転はより複雑な動作である、何故なら ば１本の走査線を形成するためにＣＯＤのエレメントの複数個の列を連続的に読 み出さなければならないからである。実際に、回転の角度（γ）の値に依存して ｎ番目の列の所定数の相続くエレメントを読み出す必要があシ、次に（ｎ十ｉ） 番目の同数のエレメントを読み出し、以下同様にして各走査線の終シまで読み出 す必要がある。その後で後続の（ｎ＋１）番目のまたは（ｎ＋２）番目の列が（ 走査が飛び越し走査である場合）、一つの列から次の列へ移行することによシ、 前述と同様に読まれる。回転が反対の方向の時は、二番目の列のエレメントの次 に（ｎ−１）番目のエレメントが続き、次に（ｎ−２）番目のエレメントが続く 。以下同様である。適切なアルゴリズムを、読み出しのアドレスにおける所望の シフトを実施するために、マイクロプロセッサに所属の読み出し専用メモリの中 に記憶することができる。シフト関数は回転の角度の正弦および余弦に実質的に 相応する。

この開示はフランス国特許出願第８７１００７２０号、１９８７．ｉ、２２にお いて示された構成に関連し、その明細書全体がここに引用されて一体化されてい る。

本発明の上記の構成は種々の修正、変形および改善が可能であることは明らかで あシ、同じことが従属形式の請求項の類似の構成の意味および範囲内に含まれる ように意図されている。

中心とするカメラの回転の角速度に比例する信号を発生するル−トジャイロスコ ープ″または”レートジャイロ”を意味する（レートジャイロとはそのジンバル が物体−この上にレートジャイロが引つ張シばねによシ取シ付けられその運動が 減衰される−に対して固定の位置の中に制限されるジャイロスコープのことであ る）。信号は、回転角度に比例する出力信号を供給する緩慢な放電（ゼロ復帰） 速度を有する積分器において、積分される。カメラの角度変位に比例する電圧を 供給する任意の機種の装置（トランスジューサ）を用いることもできる。本発明 の実験的な七デルにおいて模型飛行機用のジャイロスコープが有利に適用された 。

ＣＣＤ−９−サ°−・／Ｆ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　１　年７　月２４日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．ポータブルビデオカメラのための像安定化装置において、カメラの任意の軸 を中心とする角度変化に対して、像分析装置（例えば水平および垂直走査装置） が、記録されるまたは伝送される像の静止を保証すると ために、角度測定装置とカメラの相応の装置に作用する計算器とを備えるように したことを特徴とするポータブルビデオカメラのための像安定化装置。
2. ２．ポータブルビデオカメラのための像安定化装置において、カメラの光学軸（ ＯＺ）を中心とする角度変位γに対して、および安定化されない時のカメラの垂 直偏向電流Ｉｘおよび水平偏向電流Ｉｙに対して、これらの偏向電流をカメラと 統合的に接続されている角度測定装置により変換して次の形式を有するようにし ：Ｉ１ｘ＝Ｉｘｃｏｓγ＋Ｉｙｓｉｎγ Ｉ１ｙ＝Ｉｙｃｏｓγ−Ｉｘｓｉｎγ この場合、Ｉ１ｘは変換された水平偏向電流，Ｉ１ｙは変換された垂直偏向電流 を表わし、これらの電流をそれぞれ相応の水平および垂直偏向コイル（それぞれ ４および５）へ加えるようにしたことを特徴とするポータブルビデオカメラ用の 像安定化装置。
3. ３．ポータブルビデオカメラ用の像安定化装置において、対物レンズの軸（ＯＺ ）に垂直の水平軸（Ｘ）を中心とする角度変化αに対して、および安定化されな い時のカメラの垂直偏向電流（Ｉｙ）に対して、垂直偏向コイル（５）に加えら れる垂直偏向電流を、カメラと統合的に接続されている角度測定装置により次の 形式で即ち Ｉｉｙ＝Ｉｙ＋Ｋ１α． で変換するようにしたことを特徴とするポータブルビデオカメラのための像安定 化装置。
4. ４．ポータブルビデオカメラのための像安定化装置において、対物レンズの軸（ ＯＺ）に垂直の垂直軸（ｙ）を中心とする角度変化βに対して、および安定化さ れない時のカメラの水平偏向電流Ｉｘに対して、水平偏向コイル（４）に加えら れる水平偏向電流を、カメラに統合的に接続された角度測定装置により次の形式 で即ち Ｉｉｘ＝Ｉｘ＋Ｋ２β． で変換することを特徴とするポータブルビデオカメラ用の像安定化装置。
5. ５．カメラの任意の角度変化に対して、水平および垂直偏向コイル（それぞれ４ および５）に、カメラと統合的に接続された角度測定装置を介して加えられる水 平および垂直偏向電流が、信号を受信する積分器を介して得られるｓｉｎγ，ｃ ｏｓγ，αおよびβの、次の形式で表わされるＩｘ，Ｉｙのリニヤ関数で表わさ れるようにし、即ち Ｉ２ｘ＝Ｉｘｃｏｓγ＋Ｉｙｓｉｎγ＋Ｋ２βＩ２ｙ＝Ｉｙｃｏｓγ−Ｉｘｓｉ ｎγ＋Ｋ１α．の形式で表わされるようにした請求項１−３に記載のポータブル カメラ用の像安定化装置。
6. ６．カメラと統合的に接続された角度測定装置が、アナログまたは数値変換器（ １２）と接続された積分器（１１）に接続される少くとも１つのレートジヤイロ スコープ（１０）を含むようにし、該変換器の出力側をリニや関数回路（１３） を介してカメラのコイル（４および５）へまたは水平および垂直偏向板へ接続す るようにした請求項１から４までのいずれか１項記載のポータブルビデオカメラ 用の像安定化装置。