JPH04168890A - ビデオカメラ - 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］ 本発明はビデオカメラに関し、特に、カメラの揺動によ
る録画面上での画像ブレを補正する機能を備えたビデオ
カメラの改善に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は、カメラの揺動による画像ブレを補正する機能
を備えた従来のビデオカメラの一例を示すブロック図で
ある。ビデオカメラ２０１内には、垂直面内でのカメラ
の揺動角速度を検出するための垂直角速度センサ２０２
と、水平面内での揺動角速度を検出するための水平角速
度センサ２０３が設けられている。これらの角速度セン
サ２０１と２０３によって検出された垂直角速度信号ω
７と水平角速度信号ω８は、それぞれ第１と第２の積分
器２０４と２０５によって積分され、ビデオカメラ２０
１の揺動角度に比例した垂直揺動角度信号θ７と水平揺
動角度信号θ８が算出される。

これらの角度信号θ７とθ８は、それぞれ第１と第２の
Ａ／Ｄ変換器２０６と２０７によってアナログ／ディジ
タル変換されて、垂直ディジタルデータＮｖおよび水平
ディジタルデータＮＨとして撮像素子制御回路２０８に
送られる。

撮像素子制御回路２０８は、垂直と水平のディジタルデ
ータＮｖとＮイに基づいて、撮像素子２１０上の映像の
うち選択して出力する領域を映像のブレの方向と大きさ
に一致させて移動させ、映像信号処理回路２０９はその
ように選択された映像情報を受取って映像信号を出力す
る。したがって、その選択された映像領域内で録画され
る画像は、あたかもブレを生じなかったかのように観察
される。

第６Ａ図と第６Ｂ図は、ビデオカメラの揺動による画像
ブレの補正の原理を説明するための概念図である。第６
Ａ図において、矢印ＡＢである被写体４０１は、ビデオ
カメラのレンズ４０２によって撮像面４０３上に矢印ａ
ｂである像４０４として結像される。この場合、被写体
４０１の下端点Ｂは、レンズ４０２の光軸上に位置して
いるから、撮像面４０３と光軸との交点位置すに結像さ
れる。

ここで、第６Ｂ図において、レンズの光軸がビデオカメ
ラの揺動によって角度θだけ回転したとする。このとき
被写体４０１の下端点Ｂは光軸から離れて撮像面４０３
上の結像位置すは撮像面４０３と光軸との交点位置から
移動する。この移動量Ｘは、移動による回転角θが小さ
い場合にはＸ＝ｆ’ｔａｎθ＝ｆ・θで与えられる。こ
こで、ｆはレンズの焦点距離である。すなわち、第５図
に示された垂直と水平のディジタルデータＮｖとＮＨか
らビデオカメラの垂直方向と水平方向の揺動角θ９とθ
。が知られ、また焦点距離ｆは一定であるから、撮像面
上の像の垂直方向と水平方向の移動量ＸＶとｘ、は、Ｘ
ｖ＝ｆ・θＶ　＋　Ｘ　）Ｉ　＝ｆ・θ□として求めら
れる。

したがって、第７図の左側の列において実線の枠で示さ
れた撮像素子上の映像領域のうち、揺動による移動量Ｘ
ｖとｘＨに基づいて破線の枠で示された領域を録画領域
として選択することによって、右側の列において実線の
枠内に示されているように、録画面上では揺動による画
像のブレがなかったかのように補正されたことになる。

［発明が解決しようとする課題］ 第８Ａ図ないし第８Ｃ図は、撮像素子上で移動した映像
をテレビ画面の１フイ一ルド時間に対応する時間間隔で
示している。第８Ａ図にように像が静止している状態か
ら、第８Ｂ図の示されているように次の１フイ一ルド時
間内に像が右方向に移動し、そして、第８Ｃ図に示され
ているようにさらに次の１フイールド内で像が停止する
場合を考える。撮像素子においては、入射される映像の
光量に対して生じるフォトダイオードの電荷を通常は１
フイ一ルド期間である１７６０秒間だけ蓄積することに
よって、映像が電気信号に変換される。

しかし、第８Ｂ図に示されているように、この蓄積期間
の１／６０秒内に像が移動した場合、像に対応して電荷
を蓄積するフォトダイオードは順次右側のものに移って
いく。すなわち、第８Ｂ図において交差線のハツチング
で示された以外の領域であって平行線のハツチングで示
された領域内にあるフォトダイオードは、１／６０秒の
時間内において、被写体像の光が当たっていた時間は被
写体像の光量に比例した電荷を蓄積し、被写体像が移動
して背景像の光が当たっていた時間は背景像の光量に比
例した電荷を蓄積することになる。

したがって、１／６０秒の蓄積時間内で被写体像と背景
像の両方の光を受けたフォトダイオード内には、両方の
光量に対応する電荷が交じった状態で蓄積されることに
なる。これを録画映像として見れば、被写体像が移動方
向に膨らんだようないわゆる尾引した映像として観察さ
れる。

すなわち、このような場合には、録画映像上でカメラの
揺動に対する像の全体的な位置のブレの補正をしたとし
ても、その補正後においても像が膨らんだり縮んだりし
て像がぼけたようになり、非常に見辛い状態となる。こ
のような像のぼけを軽減するために、電荷の蓄積時間を
短くする高速電子シャッタが用いられるが、従来の電子
シャッタではシャッタ速度が固定であるために、暗い室
内で撮影した場合などにはスミアや暗電流ノイズなどを
生じて画質を劣化させるという課題があった。

そこで、本発明の目的は、比較的高速でビデオカメラが
揺動しても、録画面上で像のブレやぼけを十分に低減す
るように補正し得る機能を備えたビデオカメラを提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるビデオカメラは、カメラの揺動を検出する
ための揺動検出手段と、その揺動検出手段によって検出
された揺動速度が速い場合には撮像素子への入射光によ
る電荷の蓄積時間を揺動のない場合の所定の時間よりも
短くする電子シャッタ手段と、揺動検出手段から出力さ
れる揺動方向と揺動速度の情報に基づいて撮像素子から
の画像信号を録画面上での揺動を打消すように選択的な
領域から読出すための選択的読出手段とを備えたことを
特徴としている。

［作用］ 本発明によるビデオカメラにおいては、カメラが比較的
高速で揺動しても、選択的読出手段によって録画面上で
の像の位置ブレが補正されるのみならず、電子シャッタ
手段によって像の伸縮などによるぼけが減じられる。し
かも、電子シャッタ手段はカメラの揺動が比較的高速で
ある場合にのみ撮像素子の電荷蓄積時間を短くするので
、比較的暗い場所での撮像においてもスミアや暗電流ノ
イズなどによる画質の劣化を抑制しつつ画像のぼけを減
少させることができる。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例によるビデオカメラを示すブ
ロック図である。

ビデオカメラ１０１内には、垂直面内でのカメラの揺動
速度を検出するための垂直角速度センサ１０２と水平面
内での揺動角速度を検出するための水平角速度センサ１
０３が設けられている。これらの角速度センサ１０２と
１０３によって検出された垂直角速度信号ω７と水平角
速度信号ω８は、それぞれ策１の第２の積分器１０４と
１０５によって積分され、ビデオカメラ１０１の揺動角
度に比例した垂直揺動角度信号θＶと水平揺動角度信号
θ８が算出される。これらの角度信号θ７とθ□は、そ
れぞれ第１と第２のＡ／Ｄ変換器１０６と１０７によっ
てアナログ／ディジタル変換され、垂直ディジタルデー
タＮｖおよび水平ディジタルデータＮＨとして撮像素子
制御回路１０８に送られる。

撮像素子制御回路１０８は、垂直と水平のディジタルデ
ータＮｖとＮＨに基づいて、揺動に応じて選択された撮
像素子１１０上の録画領域の録画信号を出力するための
垂直と水平の転送制御パルス１１４を生成するとともに
、撮像素子１１０のフォトダイオードをリセットする信
号１１１およびＡＧＣ（自動ゲイン制御）アンプ１１２
の制御信号１１３を出力する。そして、撮像素子１１０
の選択された領域から出力された信号は、ＡＧＣアンプ
１１２を通って映像信号処理回路１０９にて映像処理が
行なわれた後に、映像信号として出力される。

ここで、フォトダイオードリセット信号１１１ぽ、撮像
素子１１０上の被写体像を光電変換するフォトダイオー
ドの電荷蓄積時間を制御することによって電子シャッタ
の機能を発揮させるための信号である。

′Ｍ２図は、このような電子シャッタの機構を説明する
ための回路図である。撮像素子内のフォトダイオード６
０１に蓄積された光電荷は、映像信号に必要な線順次信
号を得るために、垂直転送読出パルスによって制御され
るスイッチ６０４を通って、垂直走査期間ごとに垂直転
送ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）６０２へ読出される。ＶＣＣＤ６
０２＋７）電荷はさらに、水平転送ＣＯＤ　（ＨＣＣＤ
）６０３によって水平走査期間ごとに読出されて画像信
号として出力される。しかし、フォトダイオードリセッ
ト信号１１１中のリセットパルスによってスイッチ６０
５がオンされたとき、フォトダイオード６０１に蓄積さ
れていた電荷はＧＮＤ　（アース）へ流れ、フォトダイ
オード６０１の電荷蓄積はリセットされて再スタートす
る。換言すれば、スイッチ６０５による放電がない場合
には電荷蓄積時間は垂直同期期間の１／６０秒になるが
、スイッチ６０５による放電がなされた場合には、電荷
蓄積時間は１／６０秒より短くなる。すなわち、電荷蓄
積時間が短くなることは、電子シャッタの高速化と同等
の意義を有している。

第３図は、リセット信号１１１のタイミングチャートを
示している。ＮＴＳＣ方式の場合、垂直同期信号ＶＤの
１走査期間ｌｖ内に水平同期信号ＨＤは２６２．５クロ
ツクだけ存在する。フォトダイオードリセット信号１１
１は水平同期信号ＨＤと同期したフォトダイオードリセ
ットをパルスを含んでおり、たとえば垂直走査期間１ｖ
の先頭からｍ個のパルス列を含んでいる。これらのリセ
ットパルスがスイッチ６０５に加えられた場合、垂直走
査期間１ｖのうちリセットパルスの生じている期間の蓄
積電荷はＧＮＤに放電され、リセットパルスの生じてい
ない期間のみの光電荷が画像信号として出力される。す
なわち、垂直走査期間の１７６０秒のうちリセットパル
スの生じていない（１−ｍ／２６２．５）／６０秒の間
のみ被写体像が光電変換され、リセットパルス数ｍの増
加は電子シャッタの高速化を意味する。

そこで、本実施例においては、垂直走査期間ＩＶ内にお
ける揺動速度の大きさに比例して、これらのリセットパ
ルスの数ｍが増減させれられる。

すなわち、揺動速度が大きい場合にはパルス数ｍを大き
くして電子シャッタを高速にし、揺動速度が小さい場合
にはパルス数ｍを小さくして電子シャッタを標準速度の
１／６０秒に近付ける。

第４図は、撮像素子制御回路１０８内に含まれるリセッ
トパルス発生回路を示すブロック図である。まず、第１
と第２のＡ／Ｄ変換器１０６と１０７から与えられる垂
直と水平のディジタルデータＮｖとＮＨは、それぞれ第
１と第２の遅延回路７０１と７０２によって１垂直走査
期間だけ遅延させられる。次に、現在のフィールドにお
けるディジタルデータＮｖ、Ｎｉ４と遅延回路７０１．
　７０２の出力である１フイールド前のディジタルデー
タＮｖ、ＮＨとの差がそれぞれ第１と第２の減算器７０
３と７０４によって算出され、前フィールドと現在のフ
ィールドとの間の垂直と水平の揺動変化△ＮｖとΔＮＨ
が求められる。これらの揺動変化△ＮｖとΔＮ８は揺動
速度に対応している。

垂直と水平の揺動変化量△Ｎｖと６８Ｍは比較器７０５
に入力されて大小比較される。スイッチ７０６は、その
比較の結果に基づいて垂直と水平の揺動変化量△Ｎｖと
６８Ｍのうち大きい方を選択し、最大の揺動速度ΔＮと
して導出する。この選択は、垂直と水平の揺動変化△Ｎ
ｖとΔＮＨのうち変化速度の速い方に電子シャッタの速
度を対応させるためになされるのである。

揺動速度ΔＮは、回路７０７において予め定められた値
Ｎｏによって割られた後に、回路７０８において２６２
．５倍にされる。したがって、回路７０８の出力ｍは、
ｍ＝２６２．５Ｘ△Ｎ／ＮＯとなる。回路７０８の出力
ｍはリセットパルスカウンタ７０９に入力され、垂直走
査期間の先頭から水平同期信号ＨＤに同期したｍ個のパ
ルス列であるリセットパルスが出力される。

しかし、電子シャッタの速度が変化して電荷蓄積時間が
変化すれば、それに伴なって光電荷の量も変化して録画
像の輝度変化を生じる。したがって、パルス数ｍが大き
いときはＡＧＣアンプ１１２のゲインを大きくして、パ
ルス数ｍが小さいときはそのゲインを小さくするための
ＡＧＣ制御信号１１３がＡＧＣアンプ１１２に与えられ
る。このＡＧＣ制御信号１１３は、パルス数ｍをＤ／Ａ
変換器７１０でアナログ値に変換することによって生成
され、ＡＧＣアンプ１１２の制御端子に入力される。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、ビデオカメラが比較的
高速で揺動しても選択的読出手段によって録画面上での
像の位置ブレが補正されるのみならず、電子シャッタ手
段によって像の伸縮みなどによるぼけが減じられる。し
かも、電子シャッタ手段はカメラの揺動が比較的高速で
ある場合にのみ撮像素子の電荷蓄積時間を短くするので
、比較的暗い場所での撮影においてもスミアや暗電流ノ
イズなどによる画質の劣化を抑制しつつ画像のぼけを減
少させることができる。

その結果、比較的高速でビデオカメラが揺動しても、録
画面上での像のプレやぼけを十分に低減するように補正
し得る機能を備えたビデオ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、本発明の一実施例によるビデオカメラを示す
ブロック図である。 第２図は、電子シャッタの機構を説明するための回路図
である。 第３図は、リセット信号のタイミングを示す図である。 第４図は、リセットパルス発生回路を示すブロック図で
ある。 第５図は、従来のビデオカメラの一例を示すブロック図
である。 第６Ａ図と第６Ｂ図は、ビデオカメラの揺動による画像
ブレの補正の原理を説明するための概念図である 第７図は、録画面上での画像のブレの補正を示す図であ
る。 ｊｌＩ８Ａｖ！Ｊないし第８Ｃ図は、撮像素子上での被
写体像の移動を示す図である。 図において、１０１はビデオカメラ、１０２は垂直角速
度センサ、１０３は水平角速度センサ、１０４と１０５
は第１と第２の積分器、１０６と１０７は第１と第２の
Ａ／Ｄ変換器、１０８は撮像素子制御回路、１０９は映
像信号処理回路、１１０は撮像素子、１１１はフォトダ
イオードリセット信号、１１２はＡＧＣアンプ、１１３
はＡＧＣ制御信号、１１４は垂直と水平の転送制御パル
スを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ビデオカメラの揺動を検出するための揺動検出手段と、 前記揺動検出手段によって検出された揺動速度が速い場
   合には撮像素子への入射光による電荷蓄積時間を揺動の
   ない場合の所定の時間よりも短くする電子シャッタ手段
   と、 前記揺動検出手段から出力される揺動方向と揺動速度の
   情報に基づいて、前記撮像素子からの画像信号を録画面
   上での揺動を打消すように選択的な領域から読出すため
   の選択的読出手段と、を備えたことを特徴とするビデオ
   カメラ。