JPH03190380A - 撮像カメラ - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は撮像カメラ（以下ビデオカメラと称す）に関
し、特に操作者が手に支持して撮影するビデオカメラの
画像振れ防止技術に関する。

［従来の技術］ 第４図は従来の画像振れ補償装置を有するビデオカメラ
の基本構成を示すブロック図である。第４図を参照して
、このビデオカメラは所定の光軸を有し、被写体から入
射する光線を予め定める結像面上に結像するための光学
系１ｏと、受光面が結像面上に配置され、受光面上の像
を受光電流に変換するための固体撮像素子１２と、固体
撮像素子１２から出力された受光電流を処理して映像信
号として出力するための信号処理回路１４と、信号処理
回路１４の出力を処理して複合映像信号として出力する
ためのエンコーダ１６と、固体撮像素子１２上の受光面
からの電荷の読出を制御するために、タイミング信号を
発生するタイミング信号発生器１７と、このビデオカメ
ラに固定され、光学系１０の光軸の振れを検出して画像
振れ信号を出力するための画像振れ検出回路４８とを含
む。

画像振れ検出回路４８の出力は、タイミング信号発生器
１７に接続されており、タイミング信号発生器１７は、
固体撮像素子１２上の電荷の読出領域を、検出された画
像振れ信号に応答して食代させる。

画像振れ検出回路４８は、光学系１０の光軸の水平方向
の振れを検出するための水平方向画像振れ検出回路５０
と、光軸の垂直方向の振れを検出するための垂直方向画
像振れ検出回路５２とを含む。水平方向画像振れ検出回
路５０は、光軸の、光軸と交わる垂直方向の所定の軸ま
わりの回転角速度ωＨを検出するための角速度センサ２
８と、角速度センサ２８の出力を入力され、時間的に積
分して振れ角度信号を出力するための積分器３０と、振
れ角度信号を入力され、ディジタル信号に変換するため
のＡ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換器３２とを含
む。

垂直方向画像振れ検出回路５２は、光学系１０の光軸と
交わる水平方向の所定の軸まわりの、光軸１０の回転角
速度ωＶを検出するための角速度センサ３８と、角速度
センサ３８の出力を時間的に積分して垂直方向の振れ角
度信号を出力するための積分器４０と、垂直方向の振れ
角度信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換
器４２とを含む。

第４図を参照して、従来のビデオカメラの動作が説明さ
れる。光学系１０は、固体撮像素子１２の受光面上に被
写体の像を結像させる。水平方向の角速度センサ２８は
、ビデオカメラの水平方向の振れに相当する角速度ωＨ
を検出する。垂直方向角速度センサ３８は、ビデオカメ
ラの垂直方向の振れに相当する角速度ωＶを検出する。

角速度センサ２８．３８から出力された水平および垂直
方向の角速度信号ω８、ω■は、積分器３０．４０にそ
れぞれ人力される。積分器３０，４０は角速度信号ω８
、ωＶを積分することにより、カメラの水平および垂直
方向の振れに相当する振れ角度信号を出力する。積分器
３０．４０から出力する振れ角度信号はＡ／Ｄ変換器３
２．４２によってディジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換器３２．４２の出力するディジタル振れ角度
信号は、タイミング信号発生器１７に人力される。タイ
ミング信号発生器１７は、固体撮１象索子１２の、画像
信号の読出を制御する。すなわちタイミング信号発生器
１７は、Ａ／Ｄ変換器３２．４２によってＡ／Ｄ変換さ
れた振れ角度信号により、固体撮像素子１２を制御して
、光電変換により蓄積された電荷を読出すための画像領
域を、画像振れを補償するように移動させる。

固体撮像素子１２から出力された受光電流は、信号処理
回路１４に入力される。信号処理回路１４は受光電流を
増幅し、輝度信号と色信号とに分離する。信号処理回路
１４は他に種々の処理を受光信号に行なって、映像信号
をエンコーダ１６に出力する。エンコーダ１６は、輝度
信号および色信号を変調することにより、複合映像信号
を作成しビデオ信号として出力する。

以下に、固体撮像素子１２による画像の振れの補正方法
について説明する。第５図は固体撮像素子１２の受光面
６０を示す模式図である。固体撮像素子１２は、ビデオ
信号を作成するために必要な大きさおよび形を有する画
像領域６２ａに対して、上下および左右方向に振れの補
正のための領域６４を有する。受光面６０上の全領域に
はフォトダイオード等の光電変換素子が画素単位で並べ
られている。周体撮像素子１２のフォトダイオード等に
生じた電荷は、タイミング信号発生器１７から出力され
るタイミング信号、すなわち転送パルスにより画素単位
で順次出力される。固体撮像素子１２の受光面はそのた
めに、たとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ
　　Ｄｅｖｉｃｅ）のようなシフトレジスタで形成され
た、電荷の垂直および水平転送部を有する。

画像領域６２ａを現在のフィールド期間において選択さ
れた画像領域であるとする。次のフィールド期間までに
、光学系１０の光軸に振れが生じ、被写体の像６６ａが
画像領域６２ｂの像６６ｂの位置まで移動した場合、タ
イミング信号発生Ｓ１７は次のフィールド期間のビデオ
信号を出力するための領域として、画像領域６２ｂを選
択する。

固体撮像素子１２は、変更された水・１也および垂直転
送パルスに応答して画像領域６２ｂの画像を受光電流に
変換して出力する。これにより得られた画像信号を処理
することにより、振れを含まない品位の良い画像を表わ
すビデオ信号が得られる。

振れを補正するための画像領域６２ｂを選択するために
、画像振れ検出回路４８が画像の振れを検出し、タイミ
ング信号発生器１７がその画像の振れを補償するように
固体撮像素子１２の画像読出領域を制御している。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の装置において、撮影者が意識的にビデオカメラの
光軸を振るような動作、すなわちバンニングやチルティ
ングを行なったときを考える。第６図を参照して、画像
振れ検出回路４８により出力される振れ角度信号は、始
め一定の値付近で細かく変動している（期間Ｉ）。この
変動は、主として操作者の手振れなどにより起こるもの
である。

操作者がバンニング、チルティング等を行なうと、振れ
角度信号は細かく変動しながら、バンニング等の動作に
伴なって大きく変動する（期間■）。

そして操作者が再び光軸を一定の方向に向けると、期間
■で示されるように、振れ角度信号の値は新たな値に止
まり、その付近で細かく変動する。

このとき、角速度センサ２８．３８は、手振れなどによ
る不要な振れ成分と、バンニング、チルティングなどに
よる振れ成分とを合計した角速度を検出する。タイミン
グ信号発生器１７は、バンニング、チルティングの成分
を含めて振れを補正する方向に固体撮像素子１２の画像
領域の移動を制御する。

バンニング、チルティング等の振れ成分は、視覚上問題
となる不要な振れの成分と異なり、一方向に持続的に大
きく発生する。したがって、タイミング信号発生器１７
はバンニング、チルティングによる振れ角度信号に応答
して、それを補償するために一方向に大きく固体撮像素
子１２の画像領域を移動させる。

ところが、第５図に示されるように、受光面６０の面積
は限られており、振れを補正するための補正用撮像領域
６４には限界がある。そのため、前述のバンニング、チ
ルティングによる振れが補正可能範囲を越えてしまうこ
とがよく起こる。結果的に、視覚上問題となる不要な振
れに対する補正が不可能となる。そのため、バンニング
、チルティング等を行なったときに得られる映像信号か
ら、不要な振れによる乱れを取除くことができず、良好
な映像信号を得られないという問題点がある。

この発明は上述の問題を解決するためになされたもので
、バンニング、チルティングｔ１作等を行なったときに
も、画像の振れを安定して補正することが可能な撮像カ
メラ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］ この発明にかかる撮像カメラは、所定の光軸を有し、予
め定める結像面に被写体の像を結像させる撮像レンズ装
置と、光軸上の結像面に固定された受光面を有し、かつ
外部から与えられるタイミング信号によって受光面上の
予め定める面積と形とを有する任意の撮像領域上の像を
受光電流に変換するための撮像手段と、光軸と予め定め
る第１ノ点において交わり、かつ第１の点において互い
に交わる２本の軸のまわりの光軸の回転角度量を検出し
て、２本の軸にそれぞれ対応する第１および第２の角度
信号を出力する角度信号出力手段と、第１および第２の
角度信号を入力され、角度信号の予め定める周波数より
高い周波数を有する信号成分のみを抽出することにより
、受光面上の画像の振れを検出し、第１および第２の画
像振れ信号を出力する画像振れ検出手段と、第１および
第２の画像振れ信号に応答して、画像振れを補償するよ
うに、撮像領域を決定するタイミング信号を発生するタ
イミング信号発生手段と、受光電流を入力されて、映像
信号を発生するための映像信号回路とを含む。

［作用］ 撮像手段の受光面上に形成される像は、たとえば操作者
による光軸の回転、あるいはその手振れなどに伴なって
、受光面上を移動する。角度信号出力手段は、光軸の回
転を検出して角度信号を出力する。角度信号は、操作者
の意図による光軸の回転による低周波成分と、操作者の
意図とは関係なく、手の振動などにより生ずる画像振れ
を表わす高周波成分とを含む。画像振れ検出手段は、角
度信号のうち、予め定める周波数以上の周波数を合する
成分のみを抽出することにより、画像振れを表わす画像
振れ信号を出力する。タイミング信号発生手段は、画像
振れ信号に応答して、画像振れを補償するようにタイミ
ング信号を発生する。

撮像手段はこのタイミング信号に応答して、画像振れを
補償するように受光面上の撮像領域を逐次変化させ、受
光電流を出力する。そのため、映像信号回路から得られ
る映像信号中には、操作者の意図に基づかない原因によ
る光軸の振れに起因する画像振れは含まれない。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例のビデオカメラのブロック図
である。第１図を参照して、このビデオカメラが第４図
に示される従来のビデオカメラと異なるところは、積分
器３０とＡ／Ｄ変換器３２との間、および積分器４０と
Ａ／Ｄ変換器４２との間に、水平方向の角度信号から、
高周波成分のみを抽出するための高周波成分抽出回路２
４と、垂直方向の角度信号から高周波成分のみを抽出す
るための高周波成分抽出回路２６とをさらに含むことで
ある。第１図に示されるビデオカメラと、第４図に示さ
れるビデオカメラとにおいて、同一の構成要素には同一
の符号および名称が与えられている。それらの機能も同
一である。したがって、それらについての詳細な説明は
ここでは繰返されない。

高周波成分抽出回路２４は、積分器３０の出力に入力が
接続され、周波数０．５Ｈｚ以下の周波数成分のみを抽
出するためのローパスフィルタ（以下“ＬＰＦ”と省略
する）３４と、プラス入力が積分器３０に、マイナス人
力がＬＰＦ３４の出力に接続され、振れ角度信号から、
０．　５Ｈｚ以下の周波数成分を減算するための減算器
３６とを含む。減算器３６の出力はＡ／Ｄ変換器３２に
入力されている。

高周波成分抽出回路２６は、同様に積分器４０に入力が
接続されたＬＰＦ４４と、プラス入力が積分器４０に、
マイナス入力がＬＰＦ４４に接続され、垂直方向の振れ
角度信号から、０．　５Ｈｚ以下の周波数成分を減算す
るための減算器４６とを含む。減算器４６の出力はＡ／
Ｄ変換器４２に入力されている。

第１図を参照して、このビデオカメラの動作が以下に説
明される。従来装置と同様に、光学系１０は、入射する
光線により固体撮像素子１２の受光面上に被写体の像を
結像させる。ビデオカメラに固定された角速度センサ２
８．３８はそれぞれ、水平方向および垂直方向の光軸の
振れに相当する角速度ωＨ５ωＶを検出する。検出され
た振れの角速度信号ω・Ｈ１ωＶは、積分器３０，４０
により積分され、振れ角度信号に変換される。

積分器３０．４０の出力である振れ角度信号には、バン
ニング、チルティング操作による振れ成分が含まれてい
る。第６図を参照して、波形７０は積分器３０．４０の
出力である振れ角度信号を示す。第２図、第３図を参照
して、第６図に示された波形７０は、画像上では不要な
振れの成分である波形７４と、バンニング、チルティン
グ操作等による振れの成分７２との相加として表わされ
る。

波形７４で示される本来補正されるべき振れ成分と、波
形７２により示されるバンニング、チルティング操作に
よる振れ成分とを実験により比較した場合、次のような
結果を得ることができた。

すなわちこれら波形を周波数スペクトルに分解すると、
波形７４に相当する成分が１〜３Ｈｚの周波数に集中し
ているのに対し、波形７２に相当する成分は、０．５Ｈ
ｚ程度より下の成分に集中している。これは、波形７０
で示される振れ角度信号から、遮断周波数ｆｃ−０，５
ＨｚのＬＰＦにより、パンニング、チルティング操作に
よる振れ角度信号成分７２を分離することが可能なこと
を示している。したがって、画像の振れの補正の対象と
なる振れ信号成分７４は、波形７０により示される振れ
角度信号から、分離された波形７２により表わされる信
号成分を減算することにより求めることができる。

波形７４で示される振れの成分は、操作者がカメラの光
軸を向けている方向を基点と考えれば、その時間的平均
は０である。その最大振幅も、パンニング、チルティン
グ操作による振れ角度成分の振幅に比べて比較的小さい
。

再び第１図を参照して、ＬＰＦ３４．４４は、積分器３
０．４０の出力から、０．５Ｈｚ以下の周波数成分を分
離する。減算器３６．４６はパンニング、チルティング
操作による振れ成分を含む振れ角度信号から、分離され
たパンニング、チルティング操作による振れ成分を減算
する。したがって減算器３６．４６の出力はパンニング
、チルティング操作による振れの成分を除去した振れ角
度信号となる。

減算器３６．４６によって出力された振れ角度信号は、
Ａ／Ｄ変換器３２．４２によりディジタル信号に変換さ
れる。このディジタル信号はタイミング信号発生器１７
にり、えられる。

タイミング信号発生器１７は、ディジタル化された振れ
角度信号に応答して、固体撮像素子１２の画像信号の続
出制御パルスを制御する。この制御により、固体撮像素
子１２は、第５図で示した受光面６０上において、受光
電流を出力するための領域６２ａ、６２ｂ等を適宜選択
し、その領域内のフォトダイオード等に蓄積された電荷
を出力する。これにより、手振れなど操作者の意図と異
なる原因による画像振れを補正することができる。

前述のように、波形７４で示される振れ信号成分の時間
的平均は０である。その最大振幅も比較的小さい。した
がって、固体撮像素子１２の受光面６０上で、画像領域
６２ａ、６２ｂ等が変動する範囲も常に受光面６０の中
心付近である。パンニング、チルティング操作等による
影響を受けないため、撮像領域が受光面６０の一端に偏
ってしまい、画像の振れの補正ができなくなるというお
それはない。

固体撮像素子１０により出力された、振れの補正が行な
われた画像信号は、信号処理回路１４に人力される。信
号処理回路１４は、画像信号を輝度信号、色信号に分離
し、さらにこれに各種の補正を行なって出力する。出力
された映像信号はエンコーダ１１０に入力される。エン
コーダ１１０は、人力された映像信号に各種変、凋を加
えて、複合映像信号を作成しビデオ信号として出力する
。

以上のようにこの発明にかかるビデオカメラにおいては
、パンニング、チルティング操作が行なわれるときでも
、受光面上での撮像領域が補正不能な位置にまで移動す
ることはない。手振れ等の不要な振れによる乱れは映像
信号から取除かれ、常に品位の高い映像信号を得ること
ができる。

なお、本発明は上述の実施例には限定されない。

たとえば、本実施例においては、振れ角度信号からＩＨ
ｚ〜３Ｈｚの周波数帯の周波数成分を取出すために、Ｌ
ＰＦ３４．４４と減算器３６．４６との組合わせが使用
された。しかしこれらの組合わせが必須なわけではなく
、たとえばこれをバンドパスフィルタで置換えることも
できる。ただし、現在のところ、本実施例のような構成
をとることにより、最も良い結果を得ることができるた
め、これを例示したものである。

［発明の効果］ 以上の説明のとおり、本発明にかかる撮像カメラにおい
ては、撮像レンズ装置の光軸の回転を表わす角度信号の
うち、操作者の意図とは関係ない原因により生じる高周
波成分のみが、画像振れ検出手段によって検出され、画
像振れ信号としてタイミング信号発生手段に与えられる
。受光面上での撮像領域は画像振れ信号のみによって変
化させられるため、操作者の意図的な光軸の回転により
、受光面上において大きく移動することがない。撮像領
域は、常に受光面の中心付近に維持される。

したがって、操作者がバンニング、チルティング等の操
作を行なっても、撮像領域は常に補正可能な範囲にあり
、視覚上問題となる画像振れが補正できなくなることは
ない。

すなわち、操作者がバンニング、チルティング等の光軸
を振るような動作を行なっても、視覚上問題となる画像
振れを常に防１１−することができる撮像カメラを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のビデオカメラのブロック
図であり、 第２図はバンニング、チルティング等により生じる振れ
角度信号を表イ〕す波形図であり、第３図は、手振れな
どにより生ずる、不要な画像振れの振れ角度信号を表わ
す波形図であり、第４図は、従来のこの種のビデオカメ
ラのブロック図であり、 第５図は、受光面上での撮像領域の移動を表わす受光面
の模式的平面図であり、 第６図は、従来のビデオカメラにおいて画像振れ検出回
路が出力する振れ角度信号を表わす波形図である。 図中、１０は光学系、１２は固体撮像素子、１４は信号
処理回路、１６はエンコーダ、１７はタイミング信号発
生器、１８は画像振れ検出回路、２０は水平方向画像振
れ検出回路、２２は垂直方向画像振れ検出回路、２４．
２６は高周波成分抽出回路、２８．３８は角速度センサ
、３０，４０は積分器、３２．４２はＡ／Ｄ変換器、３
４．４４はＬＰＦ、３６．４６は減算器を示す。 なお、図中同一符号は同一、または相当箇所を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の光軸を有し、予め定める結像面に被写体の
   像を結像させる撮像レンズ装置と、前記光軸上の前記結
   像面に固定された受光面を有し、かつ外部から与えられ
   るタイミング信号によって前記受光面上の予め定める面
   積と形とを有する任意の撮像領域上の前記像を受光電流
   に変換するための撮像手段と、 前記光軸と予め定める第１の点において交わり、かつ前
   記第１の点において互いに交わる２本の軸のまわりの前
   記光軸の回転角度量を検出して、前記２本の軸にそれぞ
   れ対応する第１および第２の角度信号を出力する角度信
   号出力手段と、 前記第１および第２の角度信号を入力され、前記角度信
   号の予め定める周波数より高い周波数を有する信号成分
   のみを抽出することにより、前記受光面上の画像の振れ
   を検出し、第１および第２の画像振れ信号を出力する画
   像振れ検出手段と、前記第１および第２の画像振れ信号
   に応答して、前記画像振れを補償するように前記撮像領
   域を決定する前記タイミング信号を発生するタイミング
   信号発生手段と、 前記受光電流を入力されて、映像信号を発生するための
   映像信号回路とを含む撮像カメラ。