JPS6336677A - カメラレンズ系の振動制御装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、スチルカメラあるいはムービングカメラ等の
電子映像カメラに適用されるレンズ系の振動制御装置、
詳しくはレンズ系を振動制御することによって、いわゆ
るインターレース走査を利・用して高解像度撮像を実現
するための振動制御装置に関するものである。

（発明の背景） 従来より、カメラ等においては、カメラに生ずる振動（
例えば手ブレ）に由来する振動が映像のブレとして好ま
しくない影響を与えることが知られ、このような振動に
由来した叱りの除去のために、上記振動を検出しこの（
手ブレ）振動由来の信号を用いて像プレ防止を図る方法
が提案されてきている。例えば本出願人は、除去すべき
振動成分を加速度センサ等によって検出し、信号処理（
積分）して、カメラのレンズ系を光軸に対し直角な方向
に振動制御させる方式の像プレ防止装置を既に種々提案
してきている。

第３図はこのようなカメラの振動を検出して像ブレを防
止するための機構の構成概要を一例的に示したものであ
る（ただし第３図はＸＹ力方向防振の片軸のみの図を示
している）。この図において、１は撮像レンズ系であり
、これに・　より撮像デバイス２（固体撮像素子等のイ
メージセンサ）に光学像を結像させて所定の光電変換を
行なわせ、撮像情報を取出すようになっている。

そしてこのような構成の撮像系において、加速度センサ
３（振動検知デバイス）によりカメラの振動を検出し、
信号処理回路４（通常は積分回路）により得たカメラ振
動に由来の速度信号又は変位信号によりアクチュエータ
５を駆動させ像ブレを防止するシステムを構成させてい
る。

カメラにおける１辰勤の問題は、上記のような像ブレの
点からだけでなく別の観点から考慮すべき問題としても
従来から知られ、例えばムービングカメラにおいては、
周知のように、解像度の向上、動画像のチラッキ抑制の
ため画面の繰返し周波数を上げるインターレース走査（
例えばＮＴＳＣ方式ではフレーム画面（フレーム周波数
３０１１　Ｚ　）を、その２倍の６０　Ｈｚの（周波数
）タイミングで繰替される奇数、偶数のフィールド画面
の２画面で合成する走査）を採用している。

しかし、フレーム時間内に被写体が動けばフレーム画面
で像ブレを生ずることは避けられない。また、被写体が
静止している場合であっても、カメラがこのフレーム時
間に相応する周波数（前記ＮＴＳＣ方式では３０）１ｚ
）で振動している場合にはフィールド画面（切替周波数
６０１１ｚ）の像ブレを招くことになる。

第４図及び第５図はこのような関係を図解的に示したも
のであり、第４図の奇数（１，３゜・・・）番号で示さ
れる画面（奇数フィールド画面）と、偶数（２，４，、
・・・）番号で示される画面（偶数フィールド画面）と
は６０Ｈｚで繰返されるから、カメラに第５図の３０Ｈ
ｚの振動があると、この３０　ｔｌ　ｚで合成されるフ
レーム画面（２フイ一ルド画面の合成）像にブレが生ず
ることになる。

また周知の如く、イメージセンサの各画素（撮像管では
画素構造はないが分解能を定める微小面積部分が実質的
にこれに相当する）感度を上げるためにいわゆる蓄積方
式を採用し、蓄積時間は一般に画面の繰返し時間である
１フイ一ルド時間とされているが、この蓄積時間の長短
も前記に像ブレに影響する。

なお以上の問題は、ＰＡＬ方式等の他のインターレース
走査方式にあってもフレーム周波数、フィールド周波数
が異なる点を除けば同様に解することができるものであ
る。

要するに、カメラと被写体が前記フレーム周波数で光軸
に対しく垂直走査方向に）振動していると、各フィール
ド画面の間で、像はチラッキ感を生じて見苦しくなるの
である。したがってこのようなインターレースに特有の
問題に関連した像ブレ（フレーム周波数に相当する周波
数帯域での振動に由来した像ブレ）の防止に関しては、
前記第３図の像プレ防止のための装置を、加速度センサ
３により走査垂直方向の振動を検出し、また信号処理回
路４によって、前記フレーム周波数に相当する周波数帯
域の振動を選択的に積分処理する防振系を構成とするこ
とにより、インターレース由来の像のチラッキ感を゛低
減させることが可能となると言える。

このような防振系がない場合には、例えば垂直方向につ
いては走査線間のチラッキとなり、水平方向については
１フレームとして見た時の垂直線のギザギザ（段々）と
なり水平解像度の低減に結ながる。

ところで、インターレース走査に関しては、上述した像
のチラッキ等の問題とは全く別の観点から更に次ぎの問
題がある。

すなわち従来のムービングカメラにおける垂直解像度を
上げるための方法の一つとして、前記インターレース走
査の考え方を採用、応用した方法がある。これは１フレ
一ム画面を合成する複数フィールド画面の各画面を、撮
像デバイスの撮像面全面を利用して読出し、受像器側に
おいてのフレーム画面形成を、前記複数の各フィールド
画面のインターレースにより行なう方式ある（以下本明
細書においては区別の便宜上、機構的インターレースと
いう場合がある）。

これは例えば、イメージセンサの撮像面を構成している
固体撮像素子（以下ＣＣＤという）を上下（垂直走査方
向）に振動させることで、奇数フィールド画面を上移動
位置で作成させ、また偶数フィールド画面を下移動位置
で作成させるようにした方式のものとして知られている
（例えば５ｙｎｃｒｏ　Ｖｉｓｉｏｎ−ＣＣＤカメ９７
Ｍ　１５５０　　：東芝株式会社）。

この機構的インターレースを例えばＮＴＳＣ方式にあて
はめれば次のように説明される。つまり前記ＣＣＤをフ
レーム周波数（３ｏｕｚ）に一致して上下方向（垂直走
査方向）に振動させながら、撮像信号の読出しをフィー
ルドタイミングに同期させて行い、インターレースの１
フレ一ム画面を形成する（奇数、偶数）２フイ一ルド画
面を、前記３０　ＩＩ　ｚで振動するＣＣＤの（振動の
正負ピーク位置）に位置合して得る。

このような機構的インターレースは、垂直解像度の向上
に優れている。しかし撮像デバイスの振動方式であるた
め、多数の電気的配線が結線されたイメージセンサを、
奇数、偶数のフィールドタイミングに合わせて正確かつ
高精度に動かさねばならず、このことに種々の技術的困
難性を伴なう難があるし、可動部分の配線の耐久性にも
問題が多いことが指摘される。

またこの機構的インターレースは、イメージセンサに撮
像管を用いたカメラでは、該撮像管の振動（平行移動）
が実質的に不可能であることから実現することはできな
い。

（発明の目的） 本発明は、以上の観点からなされたものであり、その目
的は、従来のＣＯＤ振動による機構的インターレースの
方式に比べ、構成が極めて容易で耐久性にも優れ、かつ
制御が簡単である機構的インターレースの撮像を実現す
ることができるカメラレンズ系の振動制御装置を提供す
るところにある。

また本発明の他の目的は、インターレース撮像を行なう
カメラにおいての像のチラッキを可及的に小ならしめる
ことができるカメラレンズ系の振動制御装置を提供する
ところにある。

（発明の概要） 而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なるカメラレンズ系の振動制御装置の特徴は、イメージ
センサを走査することで撮像画像をフィールド時間毎に
読出しするカメラであって、イメージセンサの撮像面上
の結像が走査線の幅だけ昼勤するのに相応する振幅で、
該撮像画の垂直走査方向にカメラのレンズ系を振動させ
るアクチュエータと、このアクチュエータを駆動させる
レンズ系振動用の駆動信号出力回路とを設け、この駆動
信号出力回路は、前記フィールド時間の２倍のフレーム
時間に同期した周波数信号を前記アクチュエータの駆動
信号として出力するように構成したところにある。

前記構成において、イメージセンサの撮像面上の結像が
走査線の幅だけ垂直昼勤するのに相応する振幅とは、撮
像面に結像される光学的投影像が、レンズ系の前記上下
振動により該撮像面の垂直走査方向に１走査線分だけ移
動するのに相当する振幅をいう。

また前記アクチュエータとしては例えばモータ、ボイス
コイル等のものを例示することができる。このようなア
クチュエータによって振動制御されるレンズ系は、光学
的な像結像のために支障のない構成を考慮した上で、カ
メラのしンズ系の全体、あるいはその一部（例えば一枚
のレンズ）を振動の制御対象とするいずれの場合であっ
てもよい。

レンズ系振動用の駆動信号出力回路は、受像器側におい
ての前記２フィールド−１フレームの機構的インターレ
ースを実現するために、フレーム周波数に一致した周波
数の振動制御信号を出力する回路として構成される。こ
の信号はイメージセンサの蓄積時間等を考慮すれば、ス
テップ状の周波数信号であることが理想的であるが、一
般的には制御機構の容易さの点から正弦波周波数信号が
用いられる場合が多い。

（発明の実施例） 以下本発明を、ＮＴＳ（：方式に対応する機構的インタ
ーレースを、固定のイメージセンサ（固体撮像素子：Ｃ
ＣＤ）に対して行なうように構成した振動レンズ系をも
つムービングカメラの実施例として、図面に基づいて説
明する。

第１図は本発明よりなるカメラレンズ系の振動制御装置
の駆動信号出力回路の構成概要−例を示す図である。

本例のこの駆動信号出力回路は、第２図に示す如くカメ
ラレンズ系の駆動信号を正弦波周波数信号として出力す
る構成をなしている。これは次の理由により説明される
。すなわち、前記機構的インターレースのためにフィー
ルド画面をイメージセンサ（本例ではＣＣＤを使用）に
好適に形成（蓄積）させるには、既述の如く理想的には
ステップ状にカメラレンズ系を駆動させるべきであるが
、例えば前記ＮＴＳ（：方式の場合のフレーム周波数３
０Ｈｚを満足して該レンズ系をステップ状に駆動させる
ためには、通常数１００８　Ｚ程度以上でのレンズ系の
駆動制御が必要となる。

しかしこのような高周波での駆動制御は一般に種々の困
難性を伴なう。したがって本例においては正弦波を用い
たレンズ系の振動駆動制御を行なうようにしたのである
。ただし、正弦波を用いた制御においては次のことが考
慮されるべきである。すなわち第２図の符合７〜９で示
した蓄積時間チャートのように、イメージセンサの蓄積
時間は外界光によって長短に変化する。そして特にこの
蓄積時間が長い場合（第２図でいえば符合９の場合）を
考えると前記蓄積時間内での撮像面上での光学像は、出
来るだけその８力が抑制された状態にあることが望まし
い（フィールド画面間の分離及び各フィールド画面自体
の像プレ抑制のため）。このためには、各フィールド画
面はレンズ系のフレーム周波数での振動の各ピークを中
心としてその前後に渡り蓄積時間をもつ（つまり平均撮
像位置が最小移動量の領域で確保される）ようにされる
ことがよい。

本例は以上のような問題を考慮して、フレーム周波数（
ＮＴＳＣ方式における３ｆＥｘの周波数）に一致した正
弦波を用いてカメラのレンズ系を振動させる場合に、こ
のフレーム周波数に一致した周波数の正弦波を、フィー
ルドタイミングに同期して出力するように、前記レンズ
系の駆動信号出力回路を４１１４成させているのである
。

第１図により本例のカメラレンズ系の駆動信号出力回路
の構成の詳細について説明する。

第１図において、ｌＯは３０Ｈｚのｓｉｎ波を出力する
発振器であり、この発振器１０から出力される零度信号
を後述する可変利得増幅器２５を介してレンズ系を振動
制御させる駆動信号として出力するようになっている。

また該発振器１０は、零度信号に対し９０度位相差をも
つｓｉｎ波をライン１１に出力し、この９０度位相差を
もつｓｉｎ波の７交叉時パルスを出力するトリガ発生器
１２を介して、前記零度信号の極大、極小の時点を示す
信号をライン１３に出力するようになっている。

このライン１３からの信号は次のことに利用される。

すなわち前記したイメージセンサの蓄積時間の開始、終
了（各フィールド画面の転送、読出しのタイミング）の
信号（第１図の人力ライン１４゜１７参照）は、不図示
のカメラのコントールユニット（あるいはカメラ外部）
において利用されている既存の信号として与えられる。

そこで本例では、前記発振器１０から出力されるカメラ
レンズ系の振動制御のための前記７度信号と、前記フィ
ールド画面の転送、読出しのタイミングとを、前記第２
図で説明されるようにタイミング合わせ（同期）させる
ように用いるのである。

つまり前記７度信号の極大、極小の時点を示す信号を利
用して、前記タイミング同期のための該Ｔ変信号の位相
シフトを行なわせるのである。なお前記コントロールユ
ニットとは、例えばムービングカメラにおけるＡＥ制御
回路、蓄積時間制御回路等の回路ユニットをいい、前記
イメージセンサの蓄積時間の開始、終了のタイミング信
号を形成、利用するものとして周知のものである。

以下この７変信号の位相シフトのための構成につき説明
する。

１４は上記した不図示のコントールユニットにおいて利
用されている既存の蓄積時間信号の人力ラインを示し、
この人力ライン１４から入力される蓄積時間信号は、１
７２割算器１５によって蓄積時間の半分の時間に応じた
信号とされる。

そしてこの蓄積時間の１７２時間に相当する信号は可変
遅延回路１６に送られ、前記ライン１３からこの可変遅
延回路１６に送られる信号（すなわち前記；可信号とは
９０度位相差をもつｓｉｎ波の；交叉時パルスを出力す
るトリガ発生器１２からの信号＝；雫度号の極大、極小
の時点を示す信号）を、該蓄積時間の１７２時間だけ遅
延させて位相比較器１８に出力する。つまりこの位相比
較器１８に入力される信号は、前記雫度信号の極大又は
極小の時点の前後にまたがって好ましくタイミングを合
わせたイメージセンサの蓄積を行なせた場合において、
該蓄積が終了すべきタイミングを示す信号ということに
なる。

位相比較器１８においては、前記可変遅延回路１６から
の前記信号（蓄積終了タイミングを示す信号）と、ライ
ン１７から入力される上記不図示のコントールユニット
において利用されている既存の蓄積終了パルス（フィー
ルドパルス）信号とを、それぞれ人力してこれら信号の
位相差を検出し、前記Ｔ変信号の発振位相差のフィード
バック情報として前記発振器１０にロックインするよう
になっている。

以上によって、本例における機構的インターレース走査
を目的としたカメラレンズ系の振動制御は一応実現され
る。

なお本例においては、更に次の構成により、蓄積時間の
長短の変化があっても蓄積時間内のフィールド画面が安
定して形成されることを実現するようにしている。即ち
蓄積時間が少なければ振力のビーク−ビークの像移動と
なり、蓄積時間が１７６０なら実効値分の像移動となり
　１．４倍異なるのを同じ像移動量になるように制御し
ている。

すなわち、第１図における符合１９はフリップフロップ
回路（以下Ｉｔｓ−ＦＦと略称する）であり、前記Ｔ変
信号の極小値あるいは極大値が現われた時点でトリガ発
生器１２からの信号によりセットされ、また前記蓄積終
了を示す可変遅延回路１６からの信号によってリセット
される。

したがって該Ｒ５−ＦＦＩ！］は、セット時点以降の蓄
積時間中においてｒｌｌｉＪ信号をライン２０に出力し
、これに応動したスイッチ２１のオンによって前記τ変
信号（レンズ系の駆動信号）を乗算器２２に入力させる
。

他方前記Ｒ５−ＦＦ１９からの信号は（１／２）分周器
２２により分周されて各フィールド毎にｒｌ＋ｉＪ。

「Ｌｏ」を繰返す信号として前記乗算器２３に人力され
、これにより該乗算器２３においては、これら信号の同
期乗算にして上述の蓄積時間相当中の変位信号を選択的
にフィールド毎に符合を変えて積算する。

この乗算器２３からの信号はサンプルホールド回路２４
に人力され、このサンプルホールド回路２４において前
記可変遅延回路１６からの信号を受けてフレーム周波数
に同期させて出力し、前フレームでのインターレース間
の実効変位量として出力し、こねにより前記可変利得増
幅器２５を利得可変制御し撮像時のレンズ系の変位を所
定値に制御するようにしているのである。

以上述べた第１図のレンズ系駆動のための駆動信号出力
回路の出力信号（すなわち可変利得増幅器２５からの信
号）は、例えば前記第３図に示したレンズ駆動機溝の信
号処理回路４と加算してアクチュエータに人力させるこ
とにより、機構的インターレース走査の制御が実現され
ることになる。

振動が無ければ上述制御通り動作するが、カメラに振動
があった場合、上述の制御が相殺されたりすることが起
こる。これを防ぐため少なくとも同帯域の防振系を併用
し、防振の成立した上における制御が望ましい。

なお本発明は以上述べた実施例に限定される趣旨のもの
でないことは言うまでもなく、種々の変形した態様のも
のとして実力Ｎすることが可能である。例えば、いわゆ
る手プレ振動による像ブレを防止する目的のレンズ系の
振動制御装置を、本発明のレンズ系の振動制御装置と駆
動装置等を共用させることも可能である。

以上のような構成をなすレンズ系の振動制御装置を有す
るカメラにおいては、垂直方向については少なくとも３
０Ｈｚの防振を行なった上で機構的インターレース制御
を行ない、また望ましくは水平方向についても同様の帯
域での防振制御を行なって、フィールド画面間の安定が
達成することができ、動画としてはチラチラ感の少ない
きれいに流れた画が実現できるという効果が得られる。

更に以上の構成に１〜３０　Ｈｚ程度の帯域を対象とし
た一般的防振制御を加えた場合には、画の流れのない、
静止画としても優れた撮像が可能となるという効果が得
られる。

なお、イメージセンサが撮像管である場合には、該撮像
管は読出しビーム径が１水平ラインより広いことが多い
ため、第１図に示した蓄積時間としては１フイ一ルド時
間の信号が相当し、遅延は１／２フイ一ルド時間岬１／
１２０秒のものを用いるようにすることがよい。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明よりなるカメラレンズ系の振動
制御装置は、従来のＣＣＤ振動による機構的インターレ
ース走査の方式に比べ、電気的配線をもたないレンズ系
の振動制御を行なうため、構成が極めて容易で耐久性に
も優れ、かつ制御が簡単である機構的インターレースを
実現できる効果が得られるという特徴がある。

また本発明は、従来の方式とは異なりイメージセンサが
ＣＯＤである場合だけでなく、撮像管であっても同様に
適用することが可能であるという特徴がある。

また、インターレースを行なうカメラにおいて、該イン
ターレースと関連した特有の像のチラッキを可及的に小
ならしめることができるという効果があり、その有用性
は極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなるカメラレンズ系の振動制御
装置の構成概要−例を示す図、第２図は同振動制御装置
によって行なわれるカメラレンズ系の振動とイメージセ
ンサの蓄積時間およびそのタイミングの関係を示したタ
イミング図、第３図は本発明が適用されるカメラのレン
ズ系振動のための装置構成概要を示した図、第４図はイ
ンターレース走査を説明するための図、第５図はＮＴＳ
Ｃ方式におけるインターレースのフレーム周波数とフィ
ールド周波数の関係を説明するための図である。 １：結像レンズ ２：結像デバイス（ＣＯＤ） ３：振動検知デバイス（加速度計） ４：信号処理回路（積分器） ５：アクチュエータ　６：ｓｔｎ波 ７．８．９　：蓄積時間チャート １０　：　（３０Ｈｚ）発振器　ｌｌニライン１２：ト
リガ発生器 １３ニライン　　　　　１４ニライン １５：ｌ／２割算器　　　１６：可変遅延回路１７：ラ
イン　　　　　１８：位相比較器１９・ｌ５−ＦＦ　　
　　　　２０ニライン２１：スイッチ　　　　２２：分
周器 ２３：乗算器 ２４：サンプルホールド回路 ２５、可変利得増幅器 第１図 ｎ 第３図 １　　　　１　　　　１　　　　１〜７１＋−，１１条
−一　　−一÷　　−〜８〜９

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）イメージセンサを走査することで撮像画像をフィ
   ールド時間毎に読出しするカメラであって、イメージセ
   ンサの撮像面上の結像が走査線の幅だけ移動するのに相
   応する振幅で、該撮像面の垂直走査方向にカメラのレン
   ズ系を振動させるアクチュエータと、このアクチュエー
   タを駆動させるレンズ系振動用の駆動信号出力回路とを
   設け、この駆動信号出力回路は、前記フィールド時間の
   ２倍のフレーム時間に同期した周波数信号を前記アクチ
   ュエータの駆動信号として出力することを特徴とするカ
   メラレンズ系の振動制御装置。
2. （２）アクチュエータの駆動信号が、正弦波周波数信号
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のカメラレンズ系の振動制御装置。
3. （３）アクチュエータの駆動信号である正弦波周波数信
   号のピークを、前記フィールド時間に対応した垂直同期
   パルスに同期させたことを特徴とする特許請求の範囲第
   （２）項記載のカメラレンズ系の振動制御装置。