JPH01170279A - 撮像装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はビデオカメラ等の撮像装置に係り、特に撮像部
の光軸の回転方向の画像揺れをなくシ。

安定なカメラ操作を行うのに好適な補正回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６１−１９２１７８号公報に記載
されているように、ビデオカメラの垂直面内及び水平山
内の揺れを減少させるようになっていた。つまり、第９
図に示すように、カメラ本体１０１の上位置あるいは、
下位置に水平山内の揺れを角速度として検出し、その検
出量を零とするようにアクチュエータを制御するヨーイ
ング回動手段１０２とカメラ本体１０１の横位置に垂直
面内の揺れを角速度として検出し、その検出量が零とな
るようにアクチュエータを制御するピッチング回動手段
１０３により各々の揺れを減少させていた。しかし、カ
メラ本体１０１の光軸に対する回転方向の傾きに関して
は補正効果がなく、回転方向に対する揺れの補正は考慮
されていなかった。

〔発明が解決しよ・うとする問題点〕

上記従来技術は、カメラ本体に光軸に対して回転方向の
傾きが生じた場合の補償について配慮がなされておらず
、カメラからの映像信号を受像装置に描画すると、映像
はカメラ本体が光軸に対して回転していた角度だけ傾い
てしまうという問題があった。

本発明の目的はカメラ本体の光軸に対して生ずる回転方
向の画像の傾きを補正することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、カメラ本体の光軸に対する回転方向の傾き
に応じて、撮像素子の走査線の方向を変えることで、達
成される。

〔作　用〕

傾き検出器はカメラ本体の光軸に対する回転方向の回転
角を検出する。撮像素子の走査回路は傾き検出器で検出
された回転角に応じ画素を走査する。これによって、撮
像装置から読み出される映像信号は光軸に対して補正さ
れるため、受像装置で描画される映像には傾きがなくな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第３図、第４
図、第５図、第１Ｏ図を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例のブロック構成図を、第２図は
第１図中の走査回路の一実施例を、第３図は第２図中の
マイクロコンピュータ（以下、マイコンと記す）のフロ
ーチャートを、第４図はカメラ本体１０１の光軸に対す
る回転方向の傾きを検出する一実施例を、第５図は本実
施例で用いる固体撮像素子の形状と走査領域の関係を示
している。

第１図において、３３は固体撮像素子を、３４は各画素
Ｐに生ずる電荷を出力端子２４へ供給するためのスイッ
チｖＳの制御端子を、３０は半固定抵抗を、３１は半固
定抵抗３０の中点端子の電圧をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器を。

３２はＡ／Ｄ変換器３１の出力信号Ｃに応じて。

スイッチｖＳを順次駆動する走査回路である。また、Ｃ
はＡ／Ｄ変換器３１から出力される複数のディジタル信
号線を、Ｄは走査回路３２から出力される複数のスイッ
チｖＳの制御線を示している。

第２図において、４１はマイコンを、４２はメモリを示
している。

第３図において、５１．５６は映像・サーボ処理ルーチ
ンを、５２は回転角度Ｏのデータ入力ルーチンを、５３
は角度θの判別ルーチンを、５４は角度θに応じた走査
データのメモリからの転送ルーチンを５５は走査制御信
号りの出力ルーチンを示している。

第４図において、３５は導電性の球体、３６は抵抗物質
で形成された円筒体、３７は導電性の円筒体、３８は電
源を示している。

第５図において、Ｅはカメラ本体１０１が光軸の回転方
向に対して傾いていない時に走査される画素子領域を、
Ｆはθ。たけ時計回りに傾いた時に走査される画素領域
を示している。

第１０図において、４３は走査線を示している。

本実施例では、任意の回転角に対して映像をいつも正位
置に描画するようにするため、固体撮像素子３３はその
輪郭が第５図に示すように円形になるざるを得ない。こ
のため、各画素Ｐの配置は必ずしも格子状とはならず、
各スイッチｖＳの走査はマトリック方式にはならない。

ここでは、−膜性をもたせるために、直接スイッチｖＳ
を制御するものとする。

以下、本実施例の動作について説明する。

まず、第１図の走査回路３２の動作について第２図、第
３図を用いて説明する。

走査回路３２を構成するマイコン４１はＡ／Ｄ変換３１
からカメラ本体１０１の回転角度θのデータを受は取る
（第３図５２）と、マイコン４１の内部処理により角度
θを判別する（第３図５３）。

次に、マイコン４１は角度θに応じ、固体撮像素子３３
の画素Ｐを走査するための画素の番地をメモリ４２から
読み込み（第３図５４）、スイッチＶＳの制御信号りと
して走査回路３２から出力する。走査する画素は第１０
図に示すように、必ずしも、走査線上にはないため、周
囲の画素Ｐ（図中黒丸）により補間する必要がある。し
かしながら、画素が直線上になく分散しているため映像
画質が劣化する恐れがある。これに対しては画素Ｐの寸
法を小さくすることにより、十分走査上に近づけること
ができるので、画質劣化を十分抑えた走査線を構成する
ことができる。これにより、角度０に応じて、固体撮像
素子３３の画素Ｐをあらゆる方向に走査することができ
る。

次に固体撮像素子３３の動作について説明する。

図中に記されていない光学系により、受光面に光学像が
結像されると、この受光面に配列された各画素Ｐに光学
像の光量に応じた電荷が生ずる。

そこで、第１図中の走査制御信号線りにより、たとえば
、１番目の画素Ｐが選択されたならば、１番口のスイッ
チｖＳがＯＮ状態になり、１番目の画１ｉ４Ｐに生じた
電荷がスイッチ■Ｓを介して出力端子２４に出力される
。

以下、同様に各画素Ｐが走査され、出力端子２４からは
映像信号が取り出される。

第４図において、円筒体３６．３７の中心は図示してな
い光学系の光軸と一致している。また。

球体３５は円筒体３６．３７により構成される中室部分
を滑らかに移動できる。更に、抵抗である円筒３６は図
中にあるように一箇所で切断されており、その両端子は
電源３８とＧＮＤに接続されている。このため、カメラ
本体１０１が光軸に対して回転すると１球体３５が中室
部分を移動するので１円筒体３７の電圧はカメラ本体１
０１の回転斌に応じ変化する。これは、第１図の半固定
抵抗３０と等価であり１円筒体３７の電圧はＡ／Ｄ変換
器３１に入力され、そのディジタル出力信号Ｃは走査回
路３２に人力される。走査回路３２は先に説明したよう
に、角度Ｏに応じて固体撮像素子３；３の走査線の方向
を変えることができる。つまり、第５図に示すように、
カメラ本体１０１が光軸に対して時計回りにＯ８だけ回
転した場合、固体撮像素子３３の走査領域は領域Ｅから
、領域Ｆへ移動するが、先に述べた走査回路によれば領
域Ｆの走査は容易に実現できる。

以上、説明したように本実施例によれば、カメラ本体が
光軸に対して任意の角度で回転しても、その回転角を自
動的に検出して、固体撮像素子の走査線をその回転角に
応じて変えることができるため、受像装置での映像の傾
きを補正できる。

次に、回転角を９０６ごとに設定した場合の実施例を第
６図、第７図、第８図を用いて説明する。

第６図は本発明のブロック図を、第７図は第６図中の映
像信号出力端子に現われる画素信号の順序を示す図を、
第８図はカメラ本体を９０″ごとに回転させた場合、撮
像素子上に結像される映像を示している。

第６図において、１は縦ｎ個、横ｎ個の格子配列固体撮
像素子を、２，３は固体撮像素子の画素に蓄えられてい
る画像信号を読み出すための走査回路を、４（１）〜４
（ｎ）はＸ方向の画素Ｐの映像信号を読み出すための制
御信号線５（１）・５（ｎ）はＸ方向の画素の画像信号
を読み出すためのスイッチを、７（１）〜７（ｎ）はＹ
方向の画素Ｐの映像信号を読み出すための制御信号線を
ｖＳはＹ方向の画素Ｐの映像信号を読み出すためのスイ
ッチを、１０は５つの抵抗を直列に接続して得られる４
つの異なる電圧を切換えるスイッチを、１０ａ。

１０ｂ、ｌＯｃ、１０ｄはスイッチ１０の入力端子を、
１１はスイッチ１０から入力される電圧をＨＩ　Ｇ　Ｈ
レベル（以下“Ｈ”と記す）、ＬＯＷレベル（以下１１
　Ｌ　Ｉ７と記す）のディジタル信号として出力するＡ
／Ｄ変換器を、１２．１３は“Ｌ″、“Ｉ］″のディジ
タル制御信号により切換ねるスイッチを、２０．２３は
固体撮像素子１に人力する読み出しクロックの入力端子
を、２１．２２は固体撮像素子１の画像信号読み出しの
方向を指令する入力端子と、２４は固体撮像素子１の画
像信号の出力端子を、２５．２６はスイッチ１２．１３
に入力するクロックφ。、φ、の入力端子を示している
。

第７図において、Ｌｚ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第
８図に示した４つの像に対応して、第６図の画像信号の
出力端子２４に現われる画像信号のデータの順序を示し
ている。

第８図において、（ａ）は図９のカメラ本体１０１を光
軸に対して０″の姿勢すなわち、正座させた時に固体撮
像素子１に結像する像を、（ｂ）はカメラ本体１０１を
反時計回りに９０°の姿勢にした時に固体撮像素子１に
結像する像を、（ｃ）はカメラ本体１０１を反時計回り
に２７０’の姿勢にした時に固体撮像素子１に結像する
像を、（ｄ）はカメラ本体１０１を１８０’回転させた
時に固体撮像素子１に結像する像を示している。

以下、本発明の実施例の動作について説明する。

第６図において、矢印Ｘ、Ｙ方向に各々ｎ個のフォトダ
イオード、つまり画素が２次元的に配列されており、各
画素の位はは左上隅を（１，ｌ）とし、右下隅を（ｎ、
ｎ）としている、また、Ｘ方向に配列されたｎ個の画素
列をＸ画素列、Ｙ方向に配列されたｎ個の画素列をＹ画
素列という。

図面上、左からｉ番目のＹ画素列の各画素Ｐはそれぞれ
、スイッチ■Ｓを介して、Ｘ信号線７（ｉ）に共通に接
続されている。すなわち、左から１番目のＹ画素列の各
画ＪＰはスイッチｖＳを介してＸ信号線７（１）に共通
に接続され、左から２番目のＹ画素列の各画素Ｐはスイ
ッチｖＳを介してＸ信号線７（２）に共通に接続され、
以下、同様に、左からｎ番目のＹ画素列の各画素Ｐはス
イッチｖＳを介してＸ信号線７（ｎ）に共通に接続され
ている。各Ｙ信号線７（１）、７（２）＝・７（ｎ−１
）。

７（ｎ）はスイッチ５（１）、５（２）・・・５（ｎ−
１）。

５（ｎ）を介して出力端子２４に接続されている。

スイッチ５（１）、５（２）・・・５（ｎ−１）、５（
ｎ）は走査回路３から供給されるＸ方向走査パルスによ
り、ＯＮ・ＯＦＦ制御される。また、スイッチ■ＳはＹ
方向走査回路２から供給される走査パルスによってＯＮ
・ＯＦＦ制御されるが１図面上、上から、５番目のＸｎ
Ｔｊｉ列の各画素Ｐに接続されたスイッチ■Ｓは同時に
ＯＮ・ＯＦＦ制御されることになる。つまり、上から１
番目のＸ画素列の各画素Ｉ】に接続された各スイッチｖ
ＳにはＸ信号線４（１）を介して、同時にＹ方向走査回
路２から走査パルスが供給され、スイッチｖＳが同時に
ＯＮ・ＯＦＦ制御され、以下同様に上から０番目のＸ画
素列の各画素Ｐに接続された各スイッチ■ＳにはＸ信号
線４（ｎ）を介して同時にＹ方向走査回路２から走査パ
ルスが供給され、スイッチｖＳが同時に０Ｎ−ＯＦＦ制
御される。

次に、この固体撮像素子ｌの動作について説明する。図
中にない光学系により、受光面に光学像が結像されると
、この受光面に配列された各画素Ｐに光学像の光量に応
じた電荷が生じる。そこで、まず、Ｙ方向走査回路２は
Ｘ走査線４（１）に走査パルスを出力し、これに応じて
上から１番目のＸ画素列の各画素Ｐに接続されたスイッ
チｖＳがＯＮ状態となり、これらの画素Ｐの電荷が各々
Ｙ信号線７（１）、７（２）・・・７（ｎ−１）、７（
ｎ）に転送される。かかる転送が完了すると、まず、Ｘ
方向走査回路３はスイッチ５（１）に走査パルスを供給
してそれをＯＮ状態とし、Ｘ信号線７（１）の電荷（す
なわち１位置（１，１）の画素Ｐに生じた電荷）はスイ
ッチ５（１）を介して出力端子２４に出力される。次に
Ｘ方向走査回路３はスイッチ５（２）に走査パルスを供
給してそれをＯＮ状態とし、Ｘ信号線７（２）の電荷（
すなわち、位ｌｉ！！（１゜２）の画素Ｐに生じた電荷
）はスイッチ５（２）を介して出力端子２４に出力され
る。このようにして、走査回路３からスイッチ５（１）
、５（２）・・・５（ｎ−１）、５（ｎ）に順次走査パ
ルスが供給されて各Ｙ信号線７（１）、７（２）−７（
ｎ−１）、７（ｎ）の電荷が順次出力端子２４に供給さ
れ、１つのＸＩｉ素列の映像信号が読み出されることと
なる。

次に、走査回路２はＸ信号線４（２）に走査パルスを出
力し、同様にして、上から２番目のＸ画素列の各画素Ｉ
）の電荷をＸ信号線７（１）に各々転送する。そして、
Ｘ方向走査回路３はスイッチ５（Ｌ）、５（２）・・５
（ｎ−１）、５（ｎ）に順次走査パルスを供給し、Ｘ信
号線７（１）、７（２）・・・７（ｎ−１）、７（ｎ）
の電荷が順次出力端子２４に供給され、次の１走査分の
映像信号が得られる。

このようにして、走査回路２から走査パルスによる画素
Ｐの電荷のＸ信号線７（１）、７（２）・・・７（ｎ−
１）、７（ｎ）への転送と、走査回路３からのＸ方向走
査パルスによるＹ（ｄ量線７（１）。

７（２）・・・７（ｒ＋−１）、７（ｎ）から出力端子
２４への順次の電荷転送が各Ｘ画素列毎に行なわれ、出
力端子２４に映像信号が得られる。

次に本実施例における固体撮像素子の走査について第６
図、第７図を用いて説明する。

スイッチ１０はその位置を１０７２，１０ｂ。

１０ｃ、ｌｏｄに各々切換えることで、抵抗比に応じた
電圧をＡ／Ｄ変換器１１に入力する。Ａ／Ｄ変換器１１
は２ｂｉｔのディジタル信号Δ、Ｂを出力するようにな
っており、信号Ａ、Ｂは固体撮像素子１の入力端子２１
．２２に供給される。

固体撮像素子１を構成する走査回路２，３は、共に、入
力端子２１．２２から入力される制御信号により、その
出力信号が上位方向、下位方向へ遷移するシフトレジス
タであり、入力されるクロックにより出力信号が遷移す
る。

一方、クロックφ。、φ□が端子２５．２６から入力さ
れ、信号Ｂにより制御されるスイッチ１２゜１３を介し
て走査回路２．３に供給され、走査回路２，３はタロツ
クφ。、φ１に同期した走査パルスを出力する。その周
波数の関係はクロックφ。。

φ１の周波数をｆ、、　ｆ、とすると、ｆよ＝ｎｆ、で
ある。ここで、信号Ｂが“Ｌ”の時、スイッチ１２がク
ロックφ。をスイッチ１３がクロックφ１を選択するも
のとする。

信号Ａ、Ｂが共に１１　Ｌ　Ｉｔの場合、走査回路３、
走査回路２はＸ方向、あるいはＹ方向に沿って走査パル
スを供給するものとすれば、各画素Ｐに生じた電荷の読
み出し順序としては、第７図（ａ）に示すように位置（
１，ｌ）、（１，２）・・・（ｌｌｎ）１（２，１）、
（２，２）・・・（２，ｎ）・・・（ｎ＋　　ｔＬ　　
（Ｄｔ２）・・・（ｎ、ｎ）の画素の順となる。信号Ａ
、Ｂが共に”　Ｈ″′の場合、各画素Ｐに生じた電荷の
読み出し順序としては、（ｄ）に示すように位［（ｎ、
ｎ）。

（ｎ、ｎ−１）・・・（ｎ、１）・・・（２，ｎ）、（
２，ｎ−１）・・・（２ｆ　ｔＬ　Ｈｅ　ｎＬ　（１１
ｎ　　１）・・・（１゜１）の画素の順となる。信号Ａ
、Ｂが各々１１　Ｌ　ＩＩ。

１１１１＋１の場合、各画素Ｐに生じた電荷の読み出し
順序としては（ｂ）に示すように位置（ｎ、１）、（ｎ
−１，ｌ）・・・（１，１）、（ｎ、２）、（ｎ−１，
２）・・・（１，２）・・・（ｎｔ　ｎＬ　（ｎ−ｔｔ
　ｎ）・・・（１，ｎ）の画素の順となる。

信号Ａ、Ｂが各々１１　Ｈ４１，“Ｌ″の場合、各画素
Ｐに生じた電荷の読み出し順序は、（ｃ）に示すように
位置（１，ｎ）、（２，ｎ）・・・（ｎｔ　ｎＬ　Ｄｔ
　ｎ−１）、（２，ロー１）・・・（ｎ、ｌｌ−１）、
（１，１）。

（２，１）・・・（ｎ、１）の画素の順となる。

以下、本実施例の動作について説明する。

カメラ本体１０１が光軸の回転方向に傾いていない時、
固体撮像素子１の映像信号の読み出し方と受像装置の走
査方式と一致している場合は第８図（ａ）のように映像
が描画される。しかし、固体撮像素子１の映像信号の読
み出し方と受像装置の走査方式を固定しておいて、カメ
ラ本体１０１と光軸の回転方向に反時計回りに９０°、
２７０°。

１８０°と回転させると、映像は第８図（ｂ）。

（Ｃ）、（ｄ）のように９０°ずつ回転したものとなっ
てしまう。

そこで、第１図のスイッチ１０の状態をカメラ本体１０
１の姿勢に対応させて選択することで、Ａ／Ｄ変換器１
１から出力される信号Ａ、Ｂにより、先に説明したよう
に画素に生ずる映像信号の読み出し方を変える。すなわ
ち、第８図（ｂ）のように映像が表示される場合、信号
Ａ、Ｂを“Ｌ”。

′“Ｉ（″となるように、（Ｃ）のように映像が表示さ
れる場合、信号Ａ、Ｂを＃　ＨＩｔ　、　１１　Ｌ　１
１となるように（ｄ）のように映像が表示される場合、
信号Ａ。

Ｂを“ＨＩＩ　、　Ｉｔ　ＨＩＩとなるようにスイッチ
１０を選択する。この時、信号Ｂに応じて走査回路２，
３に走査クロックφ。、φ１が入力される。これにより
、固体撮像素子１の映像信号の走査方向は第８図（ｂ）
、（Ｃ）、（ｄ）の図中の方向となるので、カメラ本体
１０１が光軸に対して回転しても受像装置で描画する映
像は常時（ａ）のようになる。

以上、本実施例について述べたが、ＮＴＳＣ方式等の既
存のＴＶシステムについても本発明は有効である。ただ
、ＮＴＳＣ方式の場合には画像の縦横比は３：４となっ
ているので、固体撮像素子１から映像信号で読み出す時
に、画素Ｐを選択しなければならないが、走査回路２，
３において画素Ｐの選択は容易に実現できる。

このように、カメラ本体１０１を光軸に対して９０”ご
とに回転させる場合に対しては、映像の傾きを補正する
ことは言うまでもなく、マイコン及びメモリを用いず、
シフトレジスで走査回路が簡単に構成できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ビデオカメラ本体が光軸の回転方向に
対して揺れていても映像の傾きを補正できるので、撮影
時の姿勢をいろいろに変えることができ、操作性が向上
する。また、積極的に操作することにより、映像を回転
させる特殊撮映も行なえる。

図、第２図は第１図中の走査回路のブロック構成図、第
３図はフローチャート、第４図は傾き検出器の断面図、
第５図は固体撮像素子の外形図、第７図は第６図中に呪
われる映像信号列説明図、第８図は第６図中の撮像素子
に結像される映像の説明図、第９図は従来例の外観図、
第１０図は走査線と画素の関係の説明図である。

１．３３・・・固体撮像素子、２，３．３２・・・走査
回路、１１．３１・・・Ａ／Ｄ変換器、１２．１３・・
・スイッチ、３０・・・半固定抵抗。

葛　１　図 革２図 第　３　図 革十　図 萬５　図 へ　　へ　　リ　　へ ｄ−ＱＣＪ　　　　づ 、、すνＱ 第　８　　図 （Ｃ）　　　　　　　　　　　（ＣＬ）革９図 ○　　／θ３ 堪横浜市戸塚区吉田町２９旙地　日立ビデオエンジング
株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の画素が２次元的に配列された固体撮像素子と
   、該固体撮像素子上に光学的に結像され光学像の光量に
   応じて生ずる電荷を、該画素から取り出し映像信号を形
   成するための走査回路とからなる撮像装置において、光
   学的構造物の光軸と該固体撮像素子の角度的位置関係を
   検出する手段と、該角度的位置関係に応じて該画素の走
   査方向を可変できる走査回路を具備したことを特徴とす
   る撮像装置。