JPH10243286A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無理にカメラの振動を押さえることもなく、一
定した位置、方向の被写体を撮像することができ、小型
化に適し、低消費電力を実現する。 【解決手段】筐体１０８の内部には、撮像素子１０２
と、光学系１０１とが封入されており、撮像素子１０２
と一体に構築されている回路には、筐体が同一方向を向
いたときの映像を得るために、筐体の振動周期の整数倍
の周期で撮影を繰り返す撮像タイミング設定手段が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超小型カメラと
して有効なカメラ装置に関し、例えば１つの筐体内に光
学系、撮像素子を封入しカプセル型に構成した場合、機
械的に固定できない揺れに対応できるようにしたもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラの映像の揺れ補正に関する
従来の技術としては、以下のような技術が開示されてい
る。すなわち、撮像素子に対して照射される光像の位置
を一定に保つもの（特開平６−３０３４９２号公報、特
開平７−３１８９９号公報など）、映像信号を画像メモ
リに蓄え画像メモリから映像信号を読み出すタイミング
を制御することで画像の揺れを補正するもの（特開平６
−２２２０４号公報、特開平６−２６１２４１号公報な
ど）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】撮像素子に対して照射
される光像の位置を一定に保つ方式では、動きベクトル
を検出するための手段や、レンズや撮像素子を移動させ
る機構や、光路をまげる機構が必要なため、カプセル型
カメラの小型化が困難である。又映像信号を画像メモリ
に蓄える方式は、動きベクトルを検出するための手段
と、画像メモリが必要なため、消費電力が増加してしま
うので、より大きな電源を内蔵させる必要がある。する
と、カプセル型のカメラを実現するのに無理が生じる。

【０００４】そこでこの発明は、無理にカメラの振動を
押さえることもなく、一定した位置、方向の被写体を撮
像することができ、小型化に適し、低消費電力を実現す
ることができるカメラ装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、撮像素子
と、前記撮像素子に光学像を結像するための光学系とが
少なくとも同一筐体内に封入されており、前記筐体が同
一方向を向いたときの映像を得るために、前記筐体の振
動周期の整数倍の周期で撮影を繰り返す撮像タイミング
設定手段を設けていることを特徴とする。この手段によ
り、無理にカメラの姿勢を制御するような大掛かりな装
置は不要であり小型化を実現するのに好適となる。

【０００６】

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面を参
照して説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態で
ある。このカメラはカプセル型であり、その外装の筐体
１０８は、外観が例えば卵型である。そして、長手方向
の一方の頭部は、レンズ１０１を形成している。材質と
しては、例えば透明な合成樹脂が用いられており、頭部
と後方部とが捩子構造により一体化できるようになって
いる。この一体化手段は各種の形態が可能であり、例え
ば前部と後部とを分離し、部品の組込みが終わった後、
前部と後ろ部とを接着材により固定する方法でもよい。

【０００７】筐体１０８の内部には、レンズ１０１の後
方の光軸上に撮像面の中心を一致させて撮像素子１０２
が配置されている。撮像素子１０２は、例えば四角形で
あり、各辺には、支持バネ１０３Ａ、１０３Ｂ、…の一
端が固定されている。この支持バネ１０３Ａ、１０３
Ｂ、…の他端は、後方に延長され、且つ筐体１０８の内
面に辺り当接しており、撮像素子１０２を光軸上に保持
している。又、この支持バネ１０３Ａ、１０３Ｂ、…の
１つはアンテナ１０３Ａとして利用される。又支持バネ
１０３Ｃの後方端部は、振動センサユニット１０６を後
方に押して、筐体１０１の内部に支持している。振動セ
ンサユニット１０６は、水平方向角速度センサ１０７
Ｈ，垂直方向角速度センサ１０７Ｖを有する。

【０００８】又、支持バネ１０３Ｂと１０３Ｄ（図示せ
ず）は、互いに対向した位置関係にあり、電源１０５を
支持している。また支持バネは、適宜、信号線、或いは
電源ラインとして適用されている。さらにこの撮像素子
１０２の側部には、前方を照明するための発光ダイオー
ド（光源）１０４Ａ，１０４Ｂ…も取り付けられてい
る。

【０００９】図２には、上記した撮像素子１０２の電気
的回路ブロックを示している。この固体撮像素子１０２
は、１チップとして半導体で構成されている。チップの
一方の面のほぼ中央には、撮像領域２０１が形成されて
いる。

【００１０】さらに次に述べるような回路が構築されて
いる。撮像領域２０１から読み出した信号をデジタル信
号に変換するための、Ａ／Ｄ変換器２０２、デジタル化
された撮像信号を処理するための信号処理回路２０３、
さらに信号処理した映像信号を外部に送るために変調す
る変調回路２０４が設けられている。さらに、撮像素子
のタイミングを取るためのタイミングパルスを出力する
タイミングパルス発生回路２０５、撮像動作において垂
直方向への駆動パルスを出力する垂直駆動回路２０６、
水平方向への駆動パルスを出力する水平駆動回路２０
７、水平期間内にスッチを操作するための走査回路２０
８が構築されている。

【００１１】さらにまた、先の振動センサユニット１０
６からの信号を受けて、姿勢を判定し、シャッタタイミ
ングを設定する振動検出回路２０９も設けられ、また、
光源の発光タイミングを制御するための光源制御回路２
１０も設けられている。

【００１２】図３には、上記の振動センサユニット１０
６と、上記の光源１０４Ａ、１０４Ｂ…の関係を示して
いる。角速度センサ１０７Ａ，１０７Ｂの角速度検出出
力は、増幅器３０１Ａ，３０１Ｂを介して、信号検出回
路２０９に入力される。信号検出回路２０９では、現在
の首振り角速度を検出する。現在の首振り角速度は、円
柱形の電源１０５の所定軸（光軸）を基準にしている。
上下（縦横）の関係は、撮像素子１０２の垂直、水平方
向が基準となる。

【００１３】角速度センサ１０７Ａ，１０７Ｂの値が、
振動検出回路２０９の中に設定されている比較値と一致
すると、タイミングパルスが出力され、これが光源制御
回路２１０に入力される。すると光源制御回路２１０
は、タイミングパルスに同期して光源１０４Ａ，１０４
Ｂ…を発光させる。

【００１４】振動検出回路２０９の中の比較値は、外部
からの制御で可変することができる。したがって比較値
を可変すれば、光源１０４Ａ，１０４Ｂ…の発光タイミ
ングが変わることになる。この発光タイミングに併せ
て、撮像素子１０２の電子シャッタも動作する。する
と、カメラ本体は首振りをしているにも関わらず、一定
の方向を向いたときの映像信号を得るので、カメラが静
止しているかのごとく撮影されることになる。また、カ
メラ装置が暗い環境の中で使用される場合には、特にシ
ャッタはなくてもよい。これは、発光素子が被写体を照
明したときにだけ撮像素子の感光画素に信号電荷が蓄積
されからである。逆に、カメラが常に撮像を行うのに十
分な明るさの環境で用いられることが分かっていれば、
光源は省略し、シャッタだけを駆動するようにすればよ
い。この場合は、信号検出回路２０９から出力されるタ
イミングパルスは、シャッタ制御部に供給されることに
なる。撮像素子１０２の感光部に蓄積された信号電荷
は、垂直駆動回路２０６、水平駆動回路２０７、走査回
路２０８の駆動信号により振動周期の整数倍の周期で読
み出される。

【００１５】図４（Ａ）には、カメラ装置の振動の様子
を示し、図４（Ｂ）には揺れ角度と撮影タイミングの関
係の例を示している。上記のように撮像された撮像信号
は、Ａ／Ｄ変換器２０１でアナログデジタル変換され、
信号処理回路２０３で利得制御、ガンマ補正、ノイズ除
去などの処理を受けて、変調回路２０４に入力される。
変調回路２０４では、例えばスペクトル拡散変調がかけ
られ、アンテナ１０３Ａを介して送信される。

【００１６】上記の説明では、外部からアンテナ１０３
Ａを介してコントロール信号を与え振動検出回路２０９
内の比較値を可変できるとしたが、遠隔制御による可変
機能は必ずしも必要でない。例えば、筐体１０８自体を
外部からの磁界により姿勢制御し、大まかな姿勢を設定
してもよい。そしてこの状態の中で、本体が振動してい
る場合に上記した動作が実行されると、モニタ上には視
点を変えない一層安定した映像信号を得ることができ
る。角速度センサとしては、例えば水晶に電極を設けて
加速度検出できるようにした素子が用いられる。

【００１７】また、上記のカプセル型カメラは、磁石を
内蔵してＮ，Ｓ極を有するようにしてもよい。このよう
にすると地磁気の影響で、ある程度姿勢を方向付けする
ことができるようになるからである。さらに外部から磁
界で姿勢をコントロールすることも可能となるからであ
る。

【００１８】図５にはさらに他の実施の形態を示してい
る。この実施の形態は、図１の装置の振動センサユニッ
ト１０６が、モータ５０６とこのモータ５０６により回
転される重り５０７に置き換わっている。他の部分は、
図１の実施の形態と同じであるから、同じ符号を付して
いる。モータ５０６の回転軸は、光軸と一致するように
取り付けられている。しかし重り５０７は、モータ５０
６の軸が偏心位置に取り付けられている。

【００１９】上記の装置によると、モータ５０６の回転
数を制御することにより、カメラの首振り角度を制御す
ることができる。この首振り運動の方向は、モータ５０
６の駆動信号の位相との対応関係がある。よって、駆動
信号の位相が、首振り方向を示すために、特に振動検出
器及び回路を備えなくても視線方向を把握することがで
きる。カメラ筐体が同一方向を向いたときの映像を得る
ために、モータ５０６、重り５０７でなる振動源に与え
る駆動信号のサイクリックな同一位相の時点で撮像を得
ることで、同じ視点の映像信号が得られる。

【００２０】なお、モータの回転周波数は、外部からの
リモートコントロールにより制御することができる。そ
のための受信及び制御手段は特に図示していないが、例
えば撮像素子と共に１チップ内に集積化して設けられ
る。

【００２１】図６は、撮像素子１０２の撮像エリアにお
ける回路の概略を示している。また図７は、この回路の
動作を説明するためにそのタイミング信号を示してい
る。撮像領域の１つの画素は、フォトダイオード６０１
と、信号読み出しトランジスタ６０２と、リセットトラ
ンジスタ６０３と、電荷電圧変換コンデンサ６０４と、
信号増幅トランジスタ６０５と、行選択トランジスタ６
０６とからなる。各画素の構成は同じであるから、各画
素を構成する素子には同一符号を付して説明は省略す
る。

【００２２】フォトダイオード６０２と、電荷電圧変換
コンデンサ６０４とは、信号読み出しトランジスタ６０
２とリセットトランジスタ６０３をオンにすると、一斉
に初期電圧にセットされる。次に、リセットトランジス
タ６０３をオフにすると、フォトダイオード６０１によ
り光電変換された信号電荷が電荷電圧変換コンデンサ６
０４に蓄積される。次に信号読み出しトランジスタ６０
２をオフにすると、オフした時点の信号電荷が、電荷電
圧変換コンデンサ６０４に保持される。したがって全画
素同一時刻の電子シャッタ撮影が実行される。

【００２３】読み出し時には、行選択トランジスタ６０
６が順次オンされると信号増幅トランジスタ６０５が１
行ずつ活性化され信号出力線から信号電圧が得られる。
各信号増幅トランジスタ６０５の閾値電圧にばらつきが
あったとしても、このトランジスタをオンオフすること
により無信号時の電圧を出力させ、後段の回路で無信号
時の電圧と有信号時の電圧との差を得るようにすれば純
粋に信号のみを得ることができる。

【００２４】図７には、上記の回路の各部の信号の例を
示している。図７（Ａ）駆動信号の位相に同期してお
り、カメラの首振りの回転角を表す波形である。図７
（Ｂ）、図７（Ｃ）は、信号読み出しトランジスタ６０
２に与えるリセットパルス、図７（Ｄ）、図７（Ｅ）
は、リセットトランジスタ６０３に与えるリセットパル
ス、図７（Ｆ）、図７（Ｇ）は、行選択ランジスタ６０
６に与える選択パルス、図７（Ｈ）、図７（Ｉ）は、出
力信号である。

【００２５】図８は、さらにまたこの発明の他の実施の
形態である。この実施の形態は、撮像素子１０２の撮像
領域の前に液晶シャッタ８０１を設けた例である。他の
部分は、先の図５の実施の形態と同じであるから、同一
符号を付して説明は省略する。このカメラであると、明
るい場所を撮像し、撮像素子を保護する必要があるよう
な場合に有効である。

【００２６】図９はさらにまた他の実施の形態である。
このカメラは、撮像素子１０２の前に機械的な回転円板
型のシャッタ９０１を設けている。他の部分は、先の図
９の実施の形態を同じであるから同一符号を付してい
る。

【００２７】図１０には上記の回転円板型のシャッタ９
０１の構成例を示している。すなわち、２枚の回転円板
型シャッタ９０１Ａ，９０１Ｂを一部重ねて実現されて
いる。互いの透明部を重ね合わせた部分がシャッタとし
て機能するようになっている。このシャッタであると、
開口時間率を低下させてもシャッタ開口字の開口面積を
大きく取れ、画像の同時性を向上できる。

【００２８】上記したようにカメラが同一方向を向いて
いるときのみが撮影されるため、撮像素子出力である映
像信号のぶれが簡単に低減される。また振動源を内蔵し
た場合には振動振幅を調整することにより首振り角度を
調整することができ、機械的にカプセルカメラを固定し
なくても撮影方向を制御することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
無理にカメラの振動を押さえることもなく、一定した位
置、方向の被写体を撮像することができ、小型化に適
し、低消費電力を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す図。

【図２】図１の撮像素子の回路領域の説明図。

【図３】図１のカメラの振動センサユニットと光源との
関係を示す図。

【図４】図１のカメラの動作例を説明するための図。

【図５】この発明の他の実施の形態を示す図。

【図６】図５のカメラの撮像素子の撮像領域の回路を示
す図。

【図７】図６の回路の動作を説明するために示したタイ
ミングチャート。

【図８】この発明のまた他の実施の形態を示す図。

【図９】この発明のさらに他の実施の形態を示す図。

【図１０】この発明のカメラに適用されるシャッタの構
成例を示す図。

【符号の説明】

１０１…レンズ １０２…撮像素子 １０３Ａ…支持バネ（アンテナ） １０４Ａ、１０４Ｂ…光源 １０５…電源 １０６…振動センサユニット １０８…筐体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像素子と、前記撮像素子に光学像を結像
   するための光学系とが少なくとも同一筐体内に封入され
   ており、前記筐体が同一方向を向いたときの映像を得る
   ために、前記筐体の振動周期の整数倍の周期で撮影を繰
   り返す撮像タイミング設定手段を設けていることを特徴
   とするカメラ装置。
2. 【請求項２】同一筐体内に封入された、撮像素子と、前
   記撮像素子に光学像を結像するための光学系と、前記筐
   体を振動させる振動源と、前記筐体が同一方向を向いた
   ときの映像を得るために、前記振動源に与える駆動信号
   のサイクリックな同一位相の時点で撮像を得る撮像タイ
   ミング設定手段を設けていることを特徴とするカメラ装
   置。
3. 【請求項３】前記撮像タイミング設定手段は、光学シャ
   ッタまたは電子シャッタ動作を制御することを特徴とす
   る請求項１または２記載のカメラ装置。
4. 【請求項４】前記筐体内には光源が内蔵されており、こ
   の光源のパルス発光に同期して前記撮像タイミング設定
   手段が動作することを特徴とする請求項１または２記載
   のカメラ装置。
5. 【請求項５】撮像素子と、前記撮像素子を駆動するため
   の駆動回路と、前記撮像素子の出力信号を無線で送出す
   る送信手段と、前記撮像素子、駆動回路、送信手段に電
   力を供給する手段とが同一筐体内に封入されていること
   を特徴とする請求項１または２記載のカメラ装置。