JPH11513549A

JPH11513549A - 改良ズーム式ビデオカメラ

Info

Publication number: JPH11513549A
Application number: JP9514446A
Authority: JP
Inventors: エリー、リューアル・アンドリュー
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1999-11-16
Also published as: US5684532A; EP0853855A4; BR9611113A; WO1997013357A1; AU705512B2; CA2231095A1; AU7205396A; AR003814A1; EP0853855A1

Abstract

(57)【要約】非常に速い倍率変化を得るためにビデオカメラ２０が操作される。倍率の目標値は、像信号処理回路２８によって与えられる電子ズーム係数の急速な変化で達成される。電子ズーム係数変化の前後において、電子ズーム係数及び機械ズーム係数の同時的相殺変化がカメラの光学系２２によって実行される。２つのズーム係数の同時的相殺変化は、カメラ光学系に対する機械的駆動構成成分の実際の操作と一致した速度で発生する。

Description

【発明の詳細な説明】改良ズーム式ビデオカメラ発明の分野本発明はビデオカメラに関し、特に電子ズーム能力を有するビデオカメラに関する。発明の背景カメラによって捕えられる像の倍率を選択することによって、カメラのオペレータが興味のある対象を『ズームイン』（拡大・縮小）させる、可変焦点距離を有するビデオカメラを提供することは周知である。概してズーム能力は、ズームボタンを作動させることによって操作され、ボタンによりズームレンズモータがカメラの光軸に沿ってズームレンズを駆動させ、それによってカメラ光学系の焦点距離が変化すると共に像の倍率が増減するようにされる。一般的に利用できるビデオカメラは、最大１０×又は１２×の倍率をもつズーム能力を与える。いわゆる『電子ズーム』能力を与えることによってビデオカメラの有効ズーム範囲を拡張することも知られている。『電子ズーム』は、信号の縮尺、即ち、倍率を増大させるようにカメラで生じた像信号を処理することによって行われ、それによってカメラ信号がモニタ又は電子距離計に表示される時見られる像を拡大している。ビデオカメラが安全監視システムで用いられる時には、警急の場合において関心のある場面にズームインするか若しくは一連の先決監視場面において一場面から他の場面へ急速に変化させるために、カメラのズーム状態が非常に早く変えられ得ることがしばしば望ましい。しかし、光学系の焦点距離を変えるためにズームレンズを機械的に駆動することによってズーム状態を変える場合には、拡大率を変化させ得る速度には実際的な制限が存在する。例えば、最低倍率の位置から最大倍率の位置までズームレンズを移動するために１秒程度の時間間隔を要するであろう。この時間間隔を減らすためには、より強力なモータ、頑丈な機械要素、複雑なソフトウエアフィードバックアルゴリズムを用いることが考えられる。しかし、この様な改変はカメラのコストを増大させると共にズーム調節速度の点で依然として重大な制約がある。さらに光学系成分を高速で駆動することは装置の有効寿命を低減させる傾向がある。また焦点距離の急速な変化はカメラの自動焦点能力を超えて不安定な像若しくは品質の悪い像に帰着する可能性がある。倍率を変えるために光学系を機械的に駆動する代わりに電子ズーム能力を用いることも考えられる。しかし、電子ズームの使用では表示される像の分解能が低下し、ズームレンズを駆動することによって一般的に与えられる倍率の全範囲に亘って電子ズームが用いられる場合には、分解能の喪出が非常に重要になる。発明の目的及び概要それゆえ本発明の目的は、非常に速いズーム調節及び高倍率で十分な解像度を有するビデオカメラを提供することである。本発明の第１面によると、ビデオカメラの操作方法が与えられる。同ビデオカメラは、像を形成する光学系、光学系によって形成される像を表す像ピックアップ信号を発生させる像ピックアップ装置、光学系の焦点距離を変えるために機械的に光学系を駆動する機械ズーム装置及び電子ズーム回路であって、像ピックアップ信号を処理すると共に光学系の焦点距離と、電子ズーム回路によって行われる処理とに依存する倍率特性を有する処理済像信号を出力する電子ズーム回路要素を含む。同操作方法は、光学系の焦点距離が変わるように光学系を駆動し、光学系の駆動から結果的に生じる焦点距離の変化を補償するために電子ズーム回路要素により像ピックアップ信号を同時に処理し、処理される像信号の倍率特性が光学系の駆動中実質的に変化しないようにすることを含む。さらに本発明のこの面によると、光学系はその焦点距離を増加させる方向に駆動されることが可能で、焦点距離が増加するにつれて電子ズーム回路素子は電子ズーム回路素子によって像ピックアップ信号に与えられる倍率の度合を低下させる。その代わりに、光学系はその焦点距離を減少させる方向に駆動されることが可能で、焦点距離が減少するにつれて電子ズーム回路素子は電子ズーム回路素子によって像ピックアップ信号に与えられる倍率の度合を増加させる。さらに同方法は、処理される像信号に存在する像要素を検出し、検出される像要素のサイズを監視し、検出される像要素の監視されるサイズの変化に応答して機械ズーム機構及び電子ズーム回路要素の少なくとも１つを制御することをさらに含む。本発明の他の面によると、ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから第１の倍率レベルより大きい第２の倍率レベルへ増加させる方法であって、出力像信号によって示される倍率の度合が、カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せの結果から生じる方法が提供される。同方法は、倍率の度合を第１レベルから第２レベルまで増加させるように電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数を増加させ、電子ズーム係数の増加後電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数を減少させ、倍率の度合を実質的に第２レベルに維持するために光学系によって与えられる機械ズーム係数を同時に増加させることを含む。電子ズーム係数の増加は１０分の１秒未満の期間内に行うことが可能であり、例えば、電子ズーム係数の増加は１３分の１秒の期間（標準ビデオフレーム期間）以内に行い得る。本発明のこの面による方法では、倍率の非常に速い初期増加が得られ、その後増加した倍率レベルはある時間期間（１秒の範囲で）に亘って維持され、その間機械ズーム係数の補償増加が起こると同時に電子ズーム係数を低下させることによって像解像度が改良される。本発明のさらなる面によると、ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから第１の倍率レベルより低い第２の倍率レベルへ低下させる方法であって、出力像信号によって示される倍率の度合が、カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せの結果から生じる方法が提供される。同方法は、倍率の度合を第１レベルから第２レベルまで低下させるように電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数を低下させ、電子ズーム係数の低下後電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数を増加させ、倍率の度合を実質的に第２レベルに維持するために光学系によって与えられる機械ズーム係数を同時に減少させることを含む。本発明のさらに別の面によると、ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１倍率レベルから第１倍率レベルより低い第２倍率レベルへ低下させる方法であって、出力像信号によって示される倍率の度合が、カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せにの結果から生じる方法が提供される。同方法は、電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数を増加させ、その間倍率度合を実質的に第１レベルに維持するために光学系によって与えられる機械ズーム係数を同時に低下させ、機械ズーム係数の同時的減少と共に行われる電子ズーム係数の増加後、第１レベルから第２レベルへ倍率の度合を低下させるように電子ズーム係数を低下させることを含む。本発明のさらなる面によると可変ズームビデオカメラが提供される。同可変ズームビデオカメラは、像を形成する光学系と、光学系によって形成される像を表す像ピックアップ信号を発生させる像ピックアップ装置と、処理された像信号を形成するために像ピックアップ信号を処理する電子像信号処理回路であって、処理された像信号が、光学系によって与えられる機械ズーム係数及び電子像信号処理回路によって与えられる電子ズーム係数の組合せから結果的に生じる倍率度合を表す電子像信号処理回路と、光学系の焦点距離を変えるように光学系を駆動し、それによって光学系によって与えられる機械ズーム係数を変える機械ズーム機構と、光学系の焦点距離を変えるために機械ズーム機構を制御すると共に、焦点距離の変化によって生じる光学系により与えられる機械ズーム係数の変化を補償しかつ焦点距離の変化にかかわらず処理された像信号により示される倍率の度合をほぼ一定レベルに維持するような方法で、電子像信号処理回路によって与えられる電子ズーム係数を変えるように電子像信号処理回路を選択的かつ同時に制御する制御回路要素とを含む。さらに本発明の後者の面によると、制御回路要素は、光学系の焦点距離を増加させる方向に光学系を駆動するために機械ズーム機構を制御し、同時に焦点距離の増加につれて電子ズーム係数が減少するように電子像信号処理回路を制御することができる。その代わりに、制御回路要素は、光学系の焦点距離を減少させる方向に光学系を駆動するために機械ズーム機構を制御し、同時に焦点距離の減少につれて電子ズーム係数が増加するように電子像信号処理回路を制御することができる。さらに本発明のこの面によると、ビデオカメラは、処理された像信号内に存在する像要素を検出する検出回路と、検出回路によって検出される像要素のサイズの変化を検出する監視回路とを含み、監視回路によって検出される像要素のサイズの変化により機械ズーム機構及び電子像信号処理回路の少なくとも１つを制御するために、制御回路要素が監視回路要素に応答すようにされ得る。検出回路及び監視回路は共に適切なプログラムが作られた制御装置により構成され、制御装置がまた制御回路要素を構成するようにし得る。図面の簡単な説明図１は、本発明が適用されるビデオカメラの構成図である。図２は、本発明の第１実施形態で用いられるズームイン技術を例示するグラフである。図３は、本発明の第１実施形態で用いられるズームアウト技術を例示するグラフである。図４は、本発明の第２実施形態で用いられるズームイン技術を例示するグラフである。図５は、本発明の第２実施形態で用いられるズームアウト技術を例示するグラフである。図６は、本発明の第３実施形態で用いられるズームイン技術を例示するグラフである。図７は、本発明の第３実施形態で用いられるズームアウト技術を例示するグラフである。図８は、図２のズームイン技術を行うソフトウエアルーチンのフローチャートである。図９は、図３のズームアウト技術を行うソフトウエアルーチンのフローチャートである。図１０は、図４のズームイン技術を行うソフトウエアルーチンのフローチャートである。図１１は、図４のズームアウト技術を行うソフトウエアルーチンのフローチャートである。図１２は、ソフトウエアルーチンを例示するフローチャートであり、機械及び電子的な補償ズーム操作を行うと同時にフィードバックを与えるために本発明に従って用い得る。望ましい実施形態の説明先ず図１を参照して本発明の望ましい実施形態につき説明する。図１では、参照番号２０は概してビデオカメラを示す。ビデオカメラ２０は、多数のレンズから成る光学系２２を含む。レンズは、像ピックアップ要素２４によって捕らえられるべき像内への入射光を形成する。像ピックアップ要素２４はＣＣＤでよい。像ピックアップ要素２４は、光学系２２によって形成される像を表す像信号２６を出力する。像ピックアップ信号２６は、像信号処理回路２８に供給される。制御回路３０は、電子ズーム制御信号３２を発生させ、同制御信号は像信号処理回路２８に供給される。電子ズーム制御信号３２によると、像信号処理回路２８は、電子ズーム係数ＺEを像ピックアップ信号に適用するために像ピックアップ信号２６に従来の電子ズーム処理を施す。その結果、像信号処理回路からの処理された像信号３４出力は、電子ズーム係数に相当するある度合の倍率を示す。電子ズームに加えて、像信号処理回路２８はまた従来ビデオカメラに与えられる他の像信号処理機能を行うこともできる。ズームモータ３６及び焦点モータ３８は、光学系２２と連携される。制御回路３０によって与えられる信号の制御下で、ズームモータ３６は光学系２２に含まれる少なくとも１つのレンズを駆動して光学系２２の焦点距離を変えるようにさせる。それによって像ピックアップ要素２４で捕らえられる像に与えられる倍率の度合を変える。光学系２２によって与えられる倍率の度合は、本明細書では時には機械ズーム係数ＭZと称する。処理されたビデオ信号３４を表示することによって形成される像で示される倍率Ｍの総合的度合は、機械係数及び電子ズーム係数の乗積であることが理解されよう。即ち、Ｍ＝ＺM・ＺE 焦点モータ３８もまた、光学系２２の焦点条件を変えるために制御回路３０の制御下で作動する。制御回路３０から与えられるそれぞれの制御信号に応答して、パンモータ４０及びティルティングモータ４２は、ビデオカメラ２０の視野の方向を変えるために作動する。構成要素２２、２４、２８、３６、３８、４０及び４２の各々は、従来の構成のものでよい。制御回路３０は、本発明により提供されるソフトウエア命令の制御下で操作される従来のマイクロ制御装置、即ち、マイクロプロセッサで構成され得る。別に示してないが、制御回路３０の操作を制御するソフトウエアを記憶するためにプログラムメモリが与えられることは理解されるであろう。制御回路３０の機能に加えて単一マイクロプロセッサが像信号処理回路２８の少なくとも若干の機能を提供することも考慮されている。制御回路３０は、本出願の譲受人から入手可能なＴＯＵＣＨＴＲＡＣＫＥＲカメラのような、使用者操作制御装置（図示せず）から従来の方法で与えられる入力制御指令４４を受け取る。その代わりに、入力制御指令４４は、先決の移動予定及び標的捕捉に応じてそのパン、ティルティング及びズーム状態を変えるためにカメラを方向づける外部装置（図示せず）によって発生されてもよい。他の代わりとして、カメラ自体が記憶されたプログラムを含み、それに応じて一連の標的又は光景を得るためにパン、ティルティング及びズーム状態を変えるようにしてもよい。本発明の第１実施形態では、本発明により行われる急速ズーム調節操作中を除き、出力ビデオ信号（処理された像信号３４）の最適解像度を維持することが望ましいことが仮定されるであろう。従って、この実施形態において維持すべき正常、即ち、『ホーム』状態は、電子ズーム係数が１（即ち、ＺE＝１）に保たれることである。本発明の第１実施形態で行われる操作につき図２及び８を参照して説明する。同操作より出力ビデオ信号によって示される倍率の度合は、５×から８×まで急速に増加される。上記仮定により、操作前には、電子ズーム係数ＺEは１（ＺE＝１）の値を有し、機械ズーム係数の値は５であった。図２を参照すると、曲線４６は１から１０×までの機械ズーム係数の範囲を表す。曲線４８は、対応するＺ Mの各値につきＭ＝５を達成するために与えられるべき電子ズーム係数ＺEの各値を表す。特に、曲線４８上の各点は、倍率５×を与えるのに必要な適切なＺE の値に対応する。その所与の各値ＺMは、曲線４８上のそれぞの点の垂直上方にある。同様に、曲線５０は対応するＺMのそれぞれの値に対し倍率８×を与えるのに必要なＺEの値を表す。本発明によると、倍率Ｍが５×から８×まで増加されるべき時においては、図２の矢印Ａ１で示す通り、電子ズーム係数ＺEが１から１.６まで急速に増加されるように、制御回路３０が像信号処理回路２８に信号３２を出力する。電子ズーム係数ＺEの増加は、事実上瞬間的に、即ち、出力ビデオ信号の１フレーム（３０分の１秒に相当する）以内で行い得る。電子ズーム係数ＺEのこの増加の結果、解像度の若干の低下はあるが、出力ビデオ信号によって表される倍率Ｍの総合的度合は５×から８×まで増加される。その後、出力ビデオ信号の解像度を所望の度合の高解像度に戻すために、ズームモータ３６の適切な操作に従った速度で機械ズーム係数ＺMが５から８まで増加され、それと同時に電子ズーム係数ＺEが１.６から１まで低下される。機械ズーム係数の増加は図２の矢印Ａ２で例示され、電子ズーム係数の補償的低下が矢印Ａ３で例示される。矢印Ａ３で例示される電子ズーム係数の低下は、矢印Ａ１で表される操作で電子ズーム係数が先に増加された速度より遥かに低い速度で行われることが理解されるであろう。さらに、それぞれ矢印Ａ２及びＡ３で示される操作は、倍率Ｍ＝ＺM×ＺEが値８において維持されるように行われる。こんな風に、本発明の第１実施形態は、光学系の焦点距離を変えることによって実際的に行われるより遥かに速くズーム状態を変えることが可能である。次いで、急速なズーム操作後、機械ズーム係数に補償増加を与えると同時に電子ズーム係数を１に低下させる（共に光学系の焦点距離を変える機械構成要素の操作上の実際的制限を考慮した速度で）ことによって出力信号の解像度が回復される。図２のズームイン操作を実行するために与えられるソフトウエアルーチンは、図８にフローチャートの形で例示される。図８のルーチンは、段階５２で始まり、そこで倍率Ｍを現レベルＭOLDから所望の新レベルＭNEW＞ＭOLDへ増加させる時が来たかどうかが決定される。段階５２のような確認決定は、実時間で発生される入力信号に応答して操作員によるか又は警急状態を検出するセンサ装置によるかのいずれかによってなされるか、若しくはカメラによって捕捉されるべき場面を変える先決のプログラムの結果であってもよい。いかなる場合においても、倍率を増加すべき時が来ると、段階５４が段階５２に続く。段階５４は、図２の矢印Ａ１で示されるＺEの急速な増加に相当する。段階５４に続く段階５６は、相殺操作（矢印Ａ２及びＡ３）に相当し、それによってＺMが増加されると同時にＺEが減少され、倍率は目標レベルＭNEWに維持される。段階５６に続く段階５８は決定ブロックであり、そこでは機械ズーム係数ＺMが目標倍率レベルＭNEWに達したかどうかが決定される。もし達成されないなら、段階５６が継続する。さもなければ、段階６０が段階５８に続く。段階６０では、機械ズーム係数ＺMが目標ＭNEW（これは勿論ＺE＝１の所望のホーム状態に相当する）に達したので相殺ズーム調節操作が終了される。図３は、本発明の第１実施形態で行われるズームアウト操作を例示する。図から分かるように、図３のズームアウト操作は、倍率の低下が何時起こるべきかについての予備知識を必要とし、従って、予告できない操作員入力又は警急信号に応答して行うことはできない。むしろ、図３の操作は、記憶されるプログラムの制御下で指示される視界の変化の一部としての先決タイミングで行われる。図３の操作において、倍率Ｍの度合を８×から５×まで低下させるのが望ましい。倍率の度合を低下させるのが望ましい時に先立つ先決時点で開始し、図３の矢印Ｂ３で示す通り、電子ズーム係数ＺEが１の値（ＺE＝１）から１.６の値まで増加され、矢印Ｂ１で示す通り、同時に機械ズーム係数ＺMの８から５までの相殺低下が起こる。電子ズーム係数の増加及び機械ズーム係数の低下の双方は、光学系の機械構成要素が実際に移動可能な速度を考慮した十分長い時間に亘って行われる。また、矢印Ｂ１及びＢ２で示される相殺操作の開始間の時間間隔と、ズームアウト操作が起こるべき時とは相殺操作に要する時間期間に対応すべきである。さらに、総合倍率Ｍがほぼ８×に維持されるように、電子ズーム係数の増加及び機械ズーム係数の低下が整合される。電子ズーム係数の増加につれて解像度の損失が起こることが理解されるであろう。しかし、電子ズーム係数の増加は、カメラの視界方向の先決変化と時間的に重複され、その場合解像度の損失はそれ程目立たないであろう。とにかく、それぞれ矢印Ｂ２及びＢ１で示される電子ズーム係数の増加及び機械ズーム係数の低下の終了後には、矢印Ｂ３で示す通り、電子ズーム係数は極短時間（例えば、１フレーム期間）以内に１.６から１まで低下される。その結果、倍率Ｍの総合度合が８×から５×まで急速に低下されて最適像解像度が回復される。図３の操作を実行するソフトウエアルーチンが図９のフローチャートに例示される。図９のルーチンは、段階６２で開始し、そこでは倍率の低下が起こるべき時より前に先決時間であるかどうかが決定される。この時間が到来すると段階６４が起こる。段階６４では、矢印Ｂ１及びＢ２で示される操作が起こる。次の段階６６では、矢印Ｂ１及びＢ２で示される操作が完了されるかどうかが決定される。完了されるなら、段階６８が続き、そこで矢印Ｂ３で示される電子ズーム係数の低下が起こる。図４、５、１０及び１１を参照して本発明の第２実施形態につき説明する。第２実施形態においては、電子ズーム係数に対する遊び値、即ち、ホーム値が１より高いレベルに維持され、ある程度まで、第２実施形態で殆ど瞬間的にズームインのみならずズームアウトができるようにされる。特に、第２実施形態では、電子ズーム係数ＺEに対するホーム値が倍率Ｍの現総合度合の平方根になるように設定される。図４は、総合倍率を５×から８×Ｍまで増加させるのに要する操作を例示する。図４では、それぞれ矢印Ｃ１、Ｃ２及びＣ３で表される操作が、図２の矢印Ａ１、Ａ２及びＡ３で示される操作に対応すが、矢印Ｃ１で示される操作では、電子ズーム係数ＺEが値√５から値８÷√５まで（図２の１から１.６まで増加するよりはむしろ）増加される点で異なる。矢印Ｃ１で示される操作中機械ズーム係数が√５の値に維持されるので、結果的にＣ１が倍率の総合レベルで５×から８ ×まで非常に急速に増加することが理解されるであろう。対応的に、矢印Ｃ３で示されるその後の電子ズーム係数ＺEの低下は、値８÷√５から√８までであり、同時に機械ズーム係数ＺMは、矢印Ｃ２で示す通り、√５から√８まで増加される。図２に示す通り、図４の矢印Ｃ２及びＣ３で示される操作は、光学系２２が実際に駆動され得る速度を考慮した速さで実行される。図５は、電子ズーム係数の予備的増加（図３の操作で必要とされたような）を行うことなく、倍率の度合を非常に急速にに低下させるために本発明の第２実施形態が操作され得ることをを例示する。特に、図５では、矢印Ｄ１で表されるように、電子ズーム係数ＺEを√８から５÷√８まで低下させることによって、８ ×から５×までの非常に急速な総合倍率の低下を実施している。矢印Ｄ１で表される操作に続いて、機械ズーム係数ＺMは、矢印Ｄ２で示す通り、√８から√５まで低下され、同時に電子ズーム係数ＺEは５÷√８から√５（矢印Ｄ３で表されるように）まで相殺的に増加され、総合倍率Ｍが５×に維持されるようにされる。再び、勿論、矢印Ｄ２及びＤ３で示される操作は、光学系を機械的に駆動する構成要素によって実際的に支持され得る速度で実施される。図４及び５の操作を実行するそれぞれのソフトウエアルーチンは、図１０及び１１に例示される。段階７０−７８から成る図１０のルーチンは、それぞれ図８の段階５２−６０と同様なので詳細な説明は不要である。ただし、段階７６では機械ズーム係数ＺMの目標値が倍率の目標度合の平方根（図８のルーチンのように、目標倍率それ自体よりはむしろ）として設定されている点で異なる。段階８０−８８から成る図１１は、本質的に図１０のルーチンの鏡像であり、従って、これ以上説明することなく容易に理解されると確信する。第２実施形態は、ある一定範囲において倍率を非常に急速に低下させる能力に対する妥協的解決として理解され得る。第２実施形態における電子ズーム係数Ｚ Eのホーム値は、現倍率（遊び状態に対してＺE＝√Ｍ）に依存して変化するので、解像度も変化することが理解されるであろう。図６及び７に例示する本発明の第３実施形態では、急速なズームアウト操作能力を得るために本質的に同一の妥協がなされているが、遊び又はホーム解像度は電子ズーム係数の固定ホーム値は、ＺE＝２のように、１より大きく選択することによって固定される。従って、図６に示す通り、倍率が５×から８×まで急速に増加させなければならない時には、矢印Ｅ１で示すように、電子ズーム係数Ｚ Eは、２から２.３まで急速に増加される。電子ズーム係数ＺEが３.２からその目標値２まで逆に相殺的に減少されるにつれて（矢印Ｅ２で示すように）で示すように機械ズーム係数ＺMはその後２．５から４まで（矢印Ｅ２で示すように）増加される。図７は、倍率を８×から５×まで急速に減少させる第３実施例の操作を例示する。最初に、矢印Ｆ１で示すように、倍率を急速に減少させるために電子ズーム係数ＺEは２から１.２５まで急速に減少される。次いで機械ズーム係数ＺMは、矢印Ｆ２で示すように、４から２.５まで勾配をなして下降され、同時に電子ズーム係数ＺEは１.２５からその目標値２まで勾配をなして相殺的に上昇（矢印Ｆ３）される。図６及び７の操作を実行するために与えられるソフトウエアルーチンは、それぞれ図１０及び１１に示すものと同一であるが、ＺMの目標値（段階７６及び８６に示す）は、√ＭNEWよりはむしろＭNEW÷２であろう。機械及び電子ズーム係数の相殺変化（段階５６、６４、７４及び８４）はループ制御下で行うことが考慮されている。その代わりに、総合的倍率Ｍが不変に維持されるように機械及び電子ズーム係数の変化の適切な整合を確保するためにフィードバック信号を供給することが考慮されている。この目的のために、図１の参照番号９０で示すように、像信号処理回路から出力される処理された像信号３４は、制御回路３０の入力信号として供給することができる。処理された像信号３４がフィードバック信号として制御回路３０によって用いられることは、図１２にフローチャートの形で例示される。最初に、段階９２で制御回路３０は、従来の像分析技術により信号３４内の像要素を検出する。例えば、段階９２で行われる分析は、エッジ抽出アルゴリズムのような既知の特性抽出アルゴリズムを含み得る。次いで段階９４が段階９２に続く。段階９４で、制御回路３０は検出される像要素のサイズが変わったかどうかを決定する。もし変わっているなら、次に続く段階９６で制御回路３０は、電子ズーム係数が変更される速度又は機械ズーム係数が変更される速度の少なくとも１つを調節する。こんな風に、電子及び機械ズーム係数の同時相殺調節の間それらの適切な整合を維持するために制御回路３０は処理された像信号を用いる。図１２に示すフィードバック技術は、既にに述べた段階５６、６４、７４及び８４の一部として実行されることを理解すべきである。図２−７に示すＭの初期及び目標値は、本発明の上記実施形態で実行できる多くのズームイン及びズームアウト操作の単なる例に過ぎないことを理解すべきである。さらに、上記実施形態で示すような値、即ち、１、２又は√Ｍ以外の代わりの電子ズーム係数ＺEの遊び又はホーム値を提供することが考慮されている。本発明は安全監視システムで用いられるビデオカメラの関係で記載されているる。それにもかかわらず、本発明が、消費者カムコーダ等その他の用途で用いられることも考慮され、そこでは延長された時間期間に亘って不当に像解像度の妥協を行うことなく、非常に急速なズーム操作を可能にすることが望まれる。さらに、上記実施形態はパン及びティルティング能力を備えるカメラの関係で記載されているが、手に持つか又は視野方向に固定されるカメラに本発明を適用することも考慮されている。本発明から逸脱することなく、上記ビデオカメラ装置の各種の他の変更及び上記実施例の修正が導入され得る。従って、特殊の望ましい方法及び装置は例示を目的とするものであって限定の意味ではない。本発明の真の要旨及び範囲は以下あの請求項に規定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１０月６日【補正内容】請求の範囲１像を形成する光学系と、該光学系によって形成される像を表す像ピックアップ信号を発生させる像ピックアップ装置と、該光学系の焦点距離を変えるために機械的に該光学系を駆動する機械ズーム装置と、電子ズーム回路であって、該像ピックアップ信号を処理すると共に該光学系の焦点距離及び該電子ズーム回路によって行われる処理に依存する倍率特性を有する処理された像信号を出力する電子ズーム回路要素とから成る、ビデオカメラの操作方法であって、該光学系の焦点距離が変わるように該光学系を駆動し、該光学系の前記駆動から結果的に生じる焦点距離の前記変化を補償するために該電子ズーム回路要素により像ピックアップ信号を前記駆動段階と同時に処理し、該処理される像信号の倍率特性が前記駆動中実質的に変化しないようにし、前記駆動及び信号処理段階と同時に、該処理される像信号に存在する像要素を検出し、該検出される像要素のサイズを監視し、該検出される像要素の該監視されるサイズの変化に応答して該処理される像信号の倍率特性を実質的に不変に維持するために該機械ズーム装置及び該電子ズーム装置の少なくとも１つを制御することから成るビデオカメラ操作方法。２前記光学系はその焦点距離を増加させる方向に駆動され、前記焦点距離が増加するにつれて前記電子ズーム装置は該電子ズーム装置によって該像ピックアップ信号に与えられる倍率の度合が低下される、請求項１の方法。３前記光学系はその焦点距離を減少させる方向に駆動され、前記焦点距離が減少するにつれて前記電子ズーム装置は該電子ズーム装置によって該像ピックアップ信号に与えられる倍率の度合が増加される、請求項１の方法。４前記検出段階が該処理された像信号に関してエッジ抽出アルゴリズムを行うことを含む、請求項１の方法。５ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を変化させる方法において、前記出力像信号によって示される前記倍率の度合が、該カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、該カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せの結果から生じる方法であって、前記倍率の度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで増加させるように該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を増加させ、前記電子ズーム係数の増加後該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を減少させ、前記倍率の度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該光学系によって与えられる該機械ズーム係数を同時に増加させ、該電子ズーム係数が実質的に１より大きいレベルに維持されるように前記減少段階を終了させ、該電子ズーム係数を実質的に１より大きい前記レベルに維持した後該機械ズーム係数を変えることなく前記倍率の度合を前記第２レベルから減少させるために、該電子ズーム係数を実質的に１より大きい前記レベルから減少させることから成るビデオカメラの倍率度合増加方法。６前記電子ズーム係数の増加は１０分の１秒未満の期間内に行われる、請求項５の方法。７前記電子ズーム係数の増加は３０分の１秒の期間以内でに行われる、請求項６の方法。８ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから前記第１の倍率レベルより低い第２の倍率レベルへ低下させる方法であって、前記出力像信号によって示される前記倍率の度合が、該カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、該カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せの結果から生じる方法であって、前記倍率の度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで低下させるように該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を低下させ、前記電子ズーム係数の低下後該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を増加させ、前記倍率の度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該光学系によって与えられる該機械ズーム係数を同時に減少させることから成るビデオカメラ倍率度合減少方法。９ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから前記第１の倍率レベルより低い第２の倍率レベルへ低下させる方法であって、前記出力像信号によって示される前記倍率の度合が、該カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、該カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せにの結果から生じる方法であって、該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を増加させ、その間前記倍率度合を実質的に前記第１レベルに維持するために該光学系によって与えられる該機械ズーム係数を同時に低下させ、該機械ズーム係数の減少と共に行われる該電子ズーム係数の前記増加後、前記第１レベルから前記第２レベルまで前記倍率の度合を低下させるように該電子ズーム係数を低下させることから成るビデオカメラ倍率度合減少方法。 10 前記電子ズーム係数の減少は１０分の１秒未満の期間内に行われる、請求項９の方法。 11 前記電子ズーム係数の減少は３０分の１秒の期間以内でに行われる、請求項１０の方法。 12 該電子ズーム係数を増加させる前記段階の直前では該電子ズーム係数が実質的に１である、請求項９の方法。 13 前記減少段階の間に該電子ズーム係数が実質的に１まで減少される、請求項９の方法。 14 像を形成する光学系と、該光学系によって形成される像を表す像ピックアップ信号を発生させる像ピックアップ装置と、処理された像信号を形成するために該像ピックアップ信号を処理する電子像信号処理回路であって、前記処理された像信号が、前記光学系によって与えられる機械ズーム係数及び該電子像信号処理回路によって与えられる電子ズーム係数の組合せから結果的に生じる倍率度合を表す電子像信号処理回路と、前記光学系の焦点距離を変えるように該光学系を駆動し、それによって該光学系によって与えられる機械ズーム係数を変える機械ズーム装置と、該光学系の焦点距離を変えるために前記機械ズーム装置を制御すると共に、焦点距離の変化によって生じる該光学系により与えられる該機械ズーム係数の変化を補償しかつ焦点距離の変化にかかわらず前記処理された像信号により示される倍率の度合をほぼ一定レベルに維持するような方法で、前記電子像信号処理回路によって与えられる電子ズーム係数を変えるように該電子像信号処理回路を選択的かつ同時に制御する制御装置と、該処理された像信号内に存在する像要素を検出する検出装置と、前記検出回路によって検出される該像要素のサイズの変化を検出する監視装置とから成り、前記監視回路によって検出される該像要素のサイズの変化により前記機械ズーム装置及び前記電子像信号処理装置の少なくとも１つを制御するために、前記制御装置が該監視回路要素に応答すようにされ、同時に前記該処理された像信号によって表される倍率の度合を実質的に一定に維持することを含む可変ズームビデオカメラ。 15 前記制御装置は、前記光学系の焦点距離を増加させる方向に該光学系を駆動するために前記機械ズーム装置を制御し、同時に前記焦点距離の増加につれて前記電子ズーム係数が減少するように前記電子像信号処理回路を制御する、請求項１４のビデオカメラ。 16 前記制御装置は、前記光学系の焦点距離を減少させる方向に該光学系を駆動するために前記機械ズーム装置を制御し、同時に前記焦点距離の減少につれて前記電子ズーム係数が増加するように前記電子像信号処理装置を制御する、請求項１４のビデオカメラ。 17 前記検出装置が該処理された像信号に関してエッジ抽出アルゴリズムを行う装置を含む、請求項１４のビデオカメラ。 18 前記制御装置は、該処理された像信号によって表される倍率の度合を第１倍率レベルから前記第１倍率レベルより高い第２倍率レベルまで増加させるよう作動し、前記倍率度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで増加させるように該電子ズーム係数を増加させるために初めに該像信号処理装置を制御し、次いで該電子ズーム係数を減少させるために該電子像信号処理装置を制御し、同時に前記倍率度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該機械ズーム係数を増加させるように機械ズーム装置を制御する、請求項１４のビデオカメラ。 19 前記制御装置は、該処理された像信号によって表される倍率の度合を第１倍率レベルから前記第１倍率レベルより低い第２倍率レベルまで減少させるよう作動し、前記倍率度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで減少させるように該電子ズーム係数を減少させるために初めに該像信号処理装置を制御し、次いで該電子ズーム係数を増加させるために該電子像信号処理装置を制御し、同時に前記倍率度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該機械ズーム係数を減少させるように機械ズーム装置を制御する、請求項１４のビデオカメラ。 20 前記制御装置は、該処理された像信号によって表される倍率の度合を第１倍率レベルから前記第１倍率レベルより低い第２倍率レベルまで減少させるよう作動し、該電子ズーム係数を減少させるために初めに該像信号処理装置を制御し、同時に前記倍率度合を実質的に前記第１レベルに維持するために該機械ズーム係数を減少させるように機械ズーム装置を制御し、次いで前記倍率度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで減少させるように該電子ズーム係数を減少させるために該電子像信号処理装置を制御する、請求項１４のビデオカメラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１像を形成する光学系と、該光学系によって形成される像を表す像ピックアップ信号を発生させる像ピックアップ装置と、該光学系の焦点距離を変えるために機械的に該光学系を駆動する機械ズーム装置と、電子ズーム回路であって、該像ピックアップ信号を処理すると共に該光学系の焦点距離及び該電子ズーム回路によって行われる処理に依存する倍率特性を有する処理された像信号を出力する電子ズーム回路要素とから成る、ビデオカメラの操作方法であって、該光学系の焦点距離が変わるように該光学系を駆動し、該光学系の前記駆動から結果的に生じる焦点距離の前記変化を補償するために該電子ズーム回路要素により像ピックアップ信号を前記駆動段階と同時に処理し、該処理される像信号の倍率特性が前記駆動中実質的に変化しないようにすることから成るビデオカメラ操作方法。２前記光学系はその焦点距離を増加させる方向に駆動され、前記焦点距離が増加するにつれて前記電子ズーム装置は該電子ズーム装置によって該像ピックアップ信号に与えられる倍率の度合が低下される、請求項１の方法。３前記光学系はその焦点距離を減少させる方向に駆動され、前記焦点距離が減少するにつれて前記電子ズーム装置は該電子ズーム装置によって該像ピックアップ信号に与えられる倍率の度合が増加される、請求項１の方法。４該処理される像信号に存在する像要素を検出し、該検出される像要素のサイズを監視し、該検出される像要素の該監視されるサイズの変化に応答して該機械ズーム装置及び該電子ズーム装置の少なくとも１つを制御することをさらに含む、請求項１の方法。５前記検出段階が該処理された像信号に関してエッジ抽出アルゴリズムを行うことを含む、請求項４の方法。６ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから前記第１の倍率レベルより大きい第２の倍率レベルへ増加させる方法であって、前記出力像信号によって示される前記倍率の度合が、該カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、該カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せの結果から生じる方法であって、前記倍率の度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで増加させるように該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を増加させ、前記電子ズーム係数の増加後該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を減少させ、前記倍率の度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該光学系によって与えられる該機械ズーム係数を同時に増加させることから成るビデオカメラの倍率度合増加方法。７前記電子ズーム係数の増加は１０分の１秒未満の期間内に行われる、請求項６の方法。８前記電子ズーム係数の増加は３０分の１秒の期間以内でに行われる、請求項７の方法。９該電子ズーム係数を増加させる前記段階の直前では該電子ズーム係数が実質的に１である、請求項６の方法。 10 前記減少段階の間に該電子ズーム係数が実質的に１まで減少される、請求項９の方法。 11 ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから前記第１の倍率レベルより低い第２の倍率レベルへ低下させる方法であって、前記出力像信号によって示される前記倍率の度合が、該カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、該カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せの結果から生じる方法であって、前記倍率の度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで低下させるように該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を低下させ、前記電子ズーム係数の低下後該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を増加させ、前記倍率の度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該光学系によって与えられる該機械ズーム係数を同時に減少させることから成るビデオカメラ倍率度合減少方法。 12 ビデオカメラからの像信号出力によって示される倍率の度合を、第１の倍率レベルから前記第１の倍率レベルより低い第２の倍率レベルへ低下させる方法であって、前記出力像信号によって示される前記倍率の度合が、該カメラの光学系によって与えられる機械ズーム係数と、該カメラの電子像処理回路によって与えられる電子ズーム係数との組合せにの結果から生じる方法であって、該電子像処理回路によって与えられる該電子ズーム係数を増加させ、その間前記倍率度合を実質的に前記第１レベルに維持するために該光学系によって与えられる該機械ズーム係数を同時に低下させ、該機械ズーム係数の減少と共に行われる該電子ズーム係数の前記増加後、前記第１レベルから前記第２レベルまで前記倍率の度合を低下させるように該電子ズーム係数を低下させることから成るビデオカメラ倍率度合減少方法。 13 前記電子ズーム係数の減少は１０分の１秒未満の期間内に行われる、請求項１２の方法。 14 前記電子ズーム係数の減少は３０分の１秒の期間以内でに行われる、請求項１３の方法。 15 該電子ズーム係数を増加させる前記段階の直前では該電子ズーム係数が実質的に１である、請求項１２の方法。 16 前記減少段階の間に該電子ズーム係数が実質的に１まで減少される、請求項１２の方法。 17 像を形成する光学系と、該光学系によって形成される像を表す像ピックアップ信号を発生させる像ピックアップ装置と、処理された像信号を形成するために該像ピックアップ信号を処理する電子像信号処理回路であって、前記処理された像信号が、前記光学系によって与えられる機械ズーム係数及び該電子像信号処理回路によって与えられる電子ズーム係数の組合せから結果的に生じる倍率度合を表す電子像信号処理回路と、前記光学系の焦点距離を変えるように該光学系を駆動し、それによって該光学系によって与えられる機械ズーム係数を変える機械ズーム装置と、該光学系の焦点距離を変えるために前記機械ズーム装置を制御すると共に、焦点距離の変化によって生じる該光学系により与えられる該機械ズーム係数の変化を補償しかつ焦点距離の変化にかかわらず前記処理された像信号により示される倍率の度合をほぼ一定レベルに維持するような方法で、前記電子像信号処理回路によって与えられる電子ズーム係数を変えるように該電子像信号処理回路を選択的かつ同時に制御する制御装置とを含む可変ズームビデオカメラ。 18 前記制御装置は、前記光学系の焦点距離を増加させる方向に該光学系を駆動するために前記機械ズーム装置を制御し、同時に前記焦点距離の増加につれて前記電子ズーム係数が減少するように前記電子像信号処理回路を制御する、請求項１７のビデオカメラ。 19 前記制御装置は、前記光学系の焦点距離を減少させる方向に該光学系を駆動するために前記機械ズーム装置を制御し、同時に前記焦点距離の減少につれて前記電子ズーム係数が増加するように前記電子像信号処理装置を制御する、請求項１７のビデオカメラ。 20 該処理された像信号内に存在する像要素を検出する検出装置と、前記検出回路によって検出される該像要素のサイズの変化を検出する監視装置とを含み、前記監視回路によって検出される該像要素のサイズの変化により前記機械ズーム装置及び前記電子像信号処理装置の少なくとも１つを制御するために、前記制御装置が該監視回路要素に応答すようにされる、請求項１７のビデオカメラ。 21 前記検出装置が該処理された像信号に関してエッジ抽出アルゴリズムを行う装置を含む、請求項２０のビデオカメラ。 22 前記制御装置は、該処理された像信号によって表される倍率の度合を第１倍率レベルから前記第１倍率レベルより高い第２倍率レベルまで増加させるよう作動し、前記倍率度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで増加させるように該電子ズーム係数を増加させるために初めに該像信号処理装置を制御し、次いで該電子ズーム係数を減少させるために該電子像信号処理装置を制御し、同時に前記倍率度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該機械ズーム係数を増加させるように機械ズーム装置を制御する、請求項１７のビデオカメラ。 23 前記制御装置は、該処理された像信号によって表される倍率の度合を第１倍率レベルから前記第１倍率レベルより低い第２倍率レベルまで減少させるよう作動し、前記倍率度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで減少させるように該電子ズーム係数を減少させるために初めに該像信号処理装置を制御し、次いで該電子ズーム係数を増加させるために該電子像信号処理装置を制御し、同時に前記倍率度合を実質的に前記第２レベルに維持するために該機械ズーム係数を減少させるように機械ズーム装置を制御する、請求項１７のビデオカメラ。 24 前記制御装置は、該処理された像信号によって表される倍率の度合を第１倍率レベルから前記第１倍率レベルより低い第２倍率レベルまで減少させるよう作動し、該電子ズーム係数を減少させるために初めに該像信号処理装置を制御し、同時に前記倍率度合を実質的に前記第１レベルに維持するために該機械ズーム係数を減少させるように機械ズーム装置を制御し、次いで前記倍率度合を前記第１レベルから前記第２レベルまで減少させるように該電子ズーム係数を減少させるために該電子像信号処理装置を制御する、請求項１７のビデオカメラ。