JPH02185169A - 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〕 この発明は、たとえば手に持って撮像することができる
ように小型・軽量に構成されたビデオカメラなどと称さ
れる撮像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、例えば特開昭５８−５６５８１号公報あるい
は特開昭５８−１５７２６３号公報に示されるように、
複数のフィールド画面を用いて高画質画面を得るように
した撮像装置が用いられている。

第９図は従来の撮像装置の基本的な構成を示すブロック
図である。第９図において、９０１は固体撮像素子、９
０２は固体撮像素子の位置を制御するアクチュエータ、
９０３はアクチュエータ駆動回路、９０４は同期信号発
生回路、９０５は信号処理回路である。

このように構成された従来の記録撮像装置の動作を第１
０図を用いて説明する。第１０図においてＰ＋＋、Ｐ＋
□、・・・・＊Ｐｔｓは固体撮像素子９０１の画素であ
る。アクチュエータ駆動回路９０訃は、同期信号発生回
路９０４の発振周波数によって規定される周期（１フイ
一ルＶ期間）でアクチエエータ９０２を駆動し、これに
よって固体撮像素子９０１は１フイ一ルド期間毎に１画
素分だけ水平方向に沿って双方向に移動する。このため
、ＮＴＳＣＴＶ信号における奇数フィールド期間には、
固体撮像素子９０１の画素ｐＨ〜Ｐ□は実線で示す位置
にあり、偶数フィールド期間には、前述の画素Ｐ、〜Ｐ
ｕｓはそれぞれ水平方向へ１画素分程度の距離Ｈだけ移
動した参照符号Ｐ′１．〜Ｐ’ｔ％で示す位置にある。

この結果、見かけ上の画素数は２倍となり、水平方向の
解像度が２倍となった信号が得られる。

第１１図には他の従来の撮像装置の基本的な構成をか示
されている。この第１１図において、１００１はアナロ
グ／ディジタル変換器（以下ｒＡ／Ｄ変換器」という、
）に１００３は画像メモリ、１００２はＡ／Ｄ変換器１
００１出力信号とメモリ１００３出力信号とを加算する
加算器、１００４はメモリ１００３を制御するメモリ制
御回路、１００５は同期信号発生回路である。

この撮像装置において、入力された第１フィールドの映
像１３号はＡ／Ｄ変換器１００１によりディジタル信号
に変換され加算器１００２を経てメモリ１００３に入力
される。次に第２フィールドの映像信号は、Ａ／Ｄ変換
１１００１によりディジタル信号に変換され加′ＪＸ器
１００２においてメモリ１００３に記録された前記第１
フィールドの映像信号に加算されてメモリ１００３に記
録される。以下第３フィールド以降の映像信号も同様に
処理され、複数の映像信号を加算して１フィールドに再
構成した映像信号が得られる。この結果、たとえば低照
度時における感度を向上し、また信号対雑音比を向上す
ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記のような構成では、複数フィールドの
映像信号を利用して、解像度を向上し、また感度の向上
および信号対雑音比の向上を図るようにしているために
、たとえば手プレなどのために撮像装置本体の被写体に
対する位置が変化すると、複数フィールド間の映像信号
における被写体の位置関係が乱れ、このため上述の所期
の効果を充分に得ることができないという問題があった
。

この発明の目的は、解像度の向上または感度の向上およ
び信号対雑音比の向上が確実に達成されるようにした撮
像装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の撮像装置は、１フィールドの入力映像信号を
記憶する記憶手段と、 撮像装置本体の変位を検出する動き検出回路と、この動
き検出回路出力から、前記撮像装置本体の変位による映
像信号の変化分を補正するための補正データを作成する
動き補正回路と、この動き補正回路からの前記補正デー
タに基づいて前記記憶手段に記憶した入力映像信号に補
正を施し、前記撮像装置本体の変位による映像信号の変
化分を補正した補正映像信号を前記記憶手段から出力さ
せるメモリ制御回路とを備えたことをＩＩ徴とする。

〔作　用〕

この発明の構成によれば、動き検出回路で撮像装置本体
の変位が検出され、この撮像装置本体の変位による映像
信号の変化分を補正するためのデータが動き補正回路で
作成される。記憶手段に記憶されたｌフィールドの入力
映像信号には、前記補正データに基づく・補正がメモリ
制御手段によって施され、そのようにして補正された補
正映像信号が前記メモリ制御手段の制御の下に記憶手段
から出力される。

このようにして、記憶手段から出力される前記補正映像
信号は撮像装置本体の変位による映像信号の変化分を除
去しているので、複数フィールドの映像を相互にずれを
生じさせることなく１フィールドの映像信号に再構成す
ることができる。したがって、たとえば撮像装置本体が
操作者の手ブレなどによって変位し、撮像位置が僅かに
変化したりなどするときにも、前記映像の再構成が良好
に行われるようになる。これによって、撮像装置におい
て、たとえば複数フィールドの映像の重ね合わせによっ
て低照度時における感度や信号対囃背比を向上するため
の構成を有するものや、解像度を向上するための構成を
有するものなどにおいて、各機能を良好に働かせること
ができるようになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の撮像装置の基本的な構成
を示すブロック図である。第１図において１０１は入力
映像信号ＶＩＮを記憶する記憶手段であるメモリ回路、
１０２はメモリ回路１０１を制御するメモリ制御回路、
１０３はメモリ回路１０１の出力信号を記憶するフィー
ルドメモリＩ〜Ｎ、１０４はメモリ回路１０１およびフ
ィールドメモリ１０３の出力信号を加算する加算回路、
１０５はフィールドメモリ１０３を制御するメモリ制御
回路、１０６は手ブレなどによる撮像装置本体の変位量
を検出する動き検出回路、１０７は動き検出回路１０６
出力から動き補正データを得る動き補正回路、１０８は
上記回路を総合制御するシステム制御回路である。

入力映像信号ＶＩＮはメモリ回路１０１に１フィールド
の映像信号の形態で記憶されるとともに、動き検出回路
１０６に入力される。動き検出回路１０６は１フィール
ド前に入力された映像信号との比較により１フイ一ルド
間の動き量（撮像装置の変位量）を検出する。その動き
量データを用いて動き補正回路１０７は、補正データを
作成する。

メモリ制御回路１０２は、補正データを用いてメモリ回
路１０１から撮像装置本体の位置変化による映像信号の
変化分である動き成分を補正した補正映像信号を得る。

この動き補正された補正映像信号は加算回路１０４に入
力されるとともにフィールドメモリ１０３に順次記憶さ
れ、加算回路１０４では所定のフィールド数の補正映像
信号が加算されて出力される。このときのフィールドメ
モリ１０３の制御をメモリ制御′ｒ１１回路１０５が行
っている。

たとえば、連続する３フィールドの入力映像信号ＶＩＮ
に対応する映像が第２図（１）〜（３）に示すように変
化した場合を想定し、第２図（１１に示す第１フィール
ドの映像から第２図（２）に示す第２フイー・ルドの映
像への変化、および前記第２フィールドの映像から第２
図（３）に示す第３フィールドの映像への変化はいずれ
も、操作者の手ブレなどによる撮像装置本体の変位によ
るものとする。第２図（１）〜（３）には同時に各映像
の参照符号ｉ工で示す走査線に対応する入力映像信号Ｖ
ＩＮの波形が示されている。なおこの第２図において、
輝度の変化を斜線を付して示す。

前記第１フィールドの映像では、前記走査線ＩＮに対応
する入力映像信号ＶＩＮは、この走査線１゜に対する走
査開始後時刻ｔｌ’−’−ＴＩの期間にレベルＡとなる
のに対し、第２、第３フィールドの映像ではそれぞれ時
刻ｔ２〜Ｔｔ、時刻ｔ、〜Ｔ。

の期間にレベルＡとなる。このような撮像装置本体の変
位によるずれが生じている第１〜第３フィールドの映像
を重ね合わせた映像が第２図（４）に示す映像であり、
走査’ｉｓ　ｉ　ｓに対応する映像信号が同時に示され
ている。すなわち、映像を正確に重ね合わせることがで
きないために、感度の向上や信号対雑音比（以下「ＳＺ
Ｎ比」という、）の向上が妨げられている。

第３図（１１〜（３）には、前述の第２図＋１１〜（３
）図示の映像に対応する映像信号がメモリ回路１０１に
記憶され、そして、メモリ制御回路１０２による補正を
受けてメモリ回路ｌｏｔから出力された補正映像信号に
対応する映像が示されており、これらの映像はたとえば
フィールドメモリｒ　−ｍ　（１０３）に記憶される。

第３図ｉｌｌ〜（３）には同時に各映像の参照符１．ｌ
で示す走査線に対応する映像信号の波形が示されており
、これらの映像信号は、前記走査線に対する走査開始後
時刻ｔ０〜Ｔ０の期間に等しくレベルＡとなる。加算回
路１０４では第３図（１）〜（３）図示の映像に対応す
る映像信号の加算が行われ、そのようにして第３図（４
）図示の映像が得られる。第３図（４）にはまた走査ｖ
Ａ１イに対応する映像信号が示されており、時刻【。〜
Ｔ０の期間の映像信号のレベルは３Ａとなっており、極
めて感度が増大されていることが理解される。

このようにして、この実施例によれば、複数フィールド
の映像信号を、撮像装置本体の位置変イヒを除去して加
算させることができるので、とくに低照度時における撮
像装置の感度の向上に有利である。

第４図はこの発明の第２の実施例の撮像装置の基本的な
構成を示すブロック図である。この第４図において前述
の第１図に示された各部と同等の部分には同一の参照符
号を付して示す。この実施例では加算回路１０４の後段
に除算回路４０８が設けられている。この除算回路４０
８では、加算回路１０４からの映像信号が加算したフィ
ールド数で除算される。

これによって、たとえば、１フィールドの映像信号の信
号レベルをＳａ　、Ｈ音レベルをＮ、とすると、２フィ
ールドの映像信号を加算した場合の信号レベルＳ、は、
撮像装置本体の変位による映像信号の動き成分を補正し
ているので、Ｓ＊＝２Ｓｏ　　　　　　　　・・・・（
１１雑音レベルＮ２は、 Ｎｚ＝ｖ’Ｔ”Ｎｏ　　　　　　　・・・・（２）とな
り、このときのＳ／Ｎ比は、 Ｓｔ　／　Ｎｚ　＝　２　Ｓｏ　／　６Ｎｏ　＝　Ｎ’
Ｔ　Ｓｏ　／　Ｎ。

・・・・（３） となる。このようにして、この実施例に従えば、Ｓ／Ｎ
比が格段に向上されることが理解される。

第５図はこの発明の第３の実施例の基本的な構成を示す
ブロック図である。この第５図において５０１は固体撮
像素子、５０２は固体撮像素子５０１を変位させるアク
チュエータ、５０３はアクチュエータ駆動回路、５０４
は手プレなどによる撮像装置本体の変位を検出する動き
検出回路、５０５は動き検出回路５０４で検出される動
き量データを用いて動き補正を行う動き補正回路、５０
６は固体撮像素子５０１の出力信号を記憶する記憶手段
であるメモリ回路、５０７はメモリ回路５０６を制御す
るメモリ制御回路、５０８はｌフィールドの映像信号を
単位として加算する加算器、５０９は加算器５０８の出
力信号を記憶するメモリ回路、５１０はメモリ回路５０
９を制御するメモリ制御回路、５１１は信号処理回路、
５１２は上述した各回路を総合的に制御するシステム・
制御回路である。

このように構成された本実施例の撮像装置の動作を第６
図を用いて説明する。第６図においてｐＨ〜ｐｚｓは固
体撮像素子５０１の画素である。第５図に示したアクチ
ュエータ駆動回路５０２は、システム制御回路５１２の
制御の下に、成る一定の周期（１フイ一ルド期間）でア
クチエエータ５０２を駆動し、これによって固体撮像素
子５０１は１フイ一ルド期間ごとに１画素分程度の距離
だけ水平方向に沿って双方向に移動する。このため、Ｎ
ＴＳＣＴＶ信号における奇数フィールド期間には前述の
画素Ｐ、〜Ｐ、Ｓは実線で示す位置にあり、偶数フィー
ルド期間には、同体Ｉｉ像素子５０１の画素Ｐ＋＋−Ｐ
ｓｓはそれぞれ水平方向へ距離Ｈだけ移動した参照符号
ｐ　’　＋ｔ〜Ｐ′１．で示す位置にある。この結果、
見かけ上の画素数は２倍となり、水平方向の解像度が２
倍となった信号が得られる。

上述のようにいわば振動している固体撮像素子５０１の
出力信号はメモリ回路５０６に記憶される。また動き検
出回路５０４は手プレなどによる撮像装置本体の変位に
対応する動き量データを得て、このデータを用いて動き
補正回路５０５は動き補正データを作成する。そしてこ
の動き補正データに基づいてメモリ制御回路５０７はメ
モリ回路５０６より動き補正した補正映像信号を読み出
す、ここで読み出される補正映像信号は、加算器５０８
、メモリ回路５０９およびメモリ制御回路５１０の働き
によって、２フィールドの映像信号を用いた高解像度フ
レーム静止画一または４フイ一ルド以上の映像信号を用
いた高解像度、高感度のフレーム静止画を表す映像信号
に再編成される。

また、メモリ回路５０６から読み出される補正映像信号
は信号処理回路５１１を経てテレビジョン信号となる。

このようにしてこの実施例によれば、動き補正を行って
撮像装置本体の変位による信号の変化分のみを除去する
ことにより、固体撮像素子５０１の水平方向の振動によ
る解像度の向上が効果的に行われる。

第７図には上述のような撮像装置本体の変位・による信
号の変化分のみを除去するための動き検出回路５０４の
構成例が示されている。なおこの第７図において第５図
に示された各部に対応する部分には同一の参照符号を付
して示す。同図において、７０１，７０２は代表点メモ
リ、７０３は代表点メモリ７０１．７０２を制御する代
表点メモリ制御回路、７０４は代表点メモリ７０１また
は７０２の出力信号と入力信号ＶＩＮとの演算回路、７
０５は演算回路の出力信号より動き量データを得る動き
量作成回路である。

代表点メモリ７０１．７０２は、代表点メモリ制御回路
７０３により１フィールドおきの映像信号における代表
点の値を記憶する。たとえば代表点メモリ７０１に第Ｎ
フィールドの、代表点メモＩＪ　７０２に第（Ｎ＋１）
フィールドの代表点の値が記憶されているときには、演
算回路７０４では次のフィールドである第（Ｎ＋２）フ
ィールド信号と２フィールド前の第Ｎフィールドの代表
点の値とが演算される。このように１フィールドおきの
、すなわちフレーム間の各代表点の値の演算によってフ
レーム間でのブレによる動き量データを動き量作成回路
７０５で得、この動き量データを用いて動き補正回路５
０５が動き補正データを得る。さらに動き補正データを
用いてメモリ制御回路５０７がメモリ回路５０６より動
き補正された第（Ｎ＋２）フィールドの信号を得る。

このようにしてフレーム間の動き量を検出して動き補正
が行われるので、奇数フィールドと偶数フィールドとの
間で量体撮像素子５０１の位置が変化するにもかかわら
ず、撮像装置本体の変位による信号の変化分のみを除去
して、動き補正を正確に行うことができる。

第８図はこの発明の第４の実施例の基本的な構成を示す
ブロック図である。この実施例は前述の第５図に示され
た第３実施例に類似するので、対応する部分には同一の
参照符号を付して示す、同図において８０１は奇数ある
いは偶数フィールドのどちらか一方のフィールド信号の
みを通過させるフィールド選択回路、８０２は通過した
フィールド信号における代表点値を記憶する代表点メモ
リ、８０３は代表点メモリの出力信号とフィールド選択
回路の出力信号との演算回路、８０４は演算回路の出力
信号より動き量データを得る動き量作成回路、８０５は
動き量作成回路の出力信号を用いて他の動き量データを
得る動き量合成回路、８０６は動き量作成回路８０４と
動き量合成回路８０５との出力信号を選択するデータ選
択回路、８０８はフィールドメモリである。前記フィー
ルド選択回路８０１、代表点メモリ８０２、演算回路８
０３、動き量作成回路８０４、動き量合成回路８０５お
よびデータ選択回路８０６を含んで動き検出回路８００
が構成されている。

フィールド選択回路８０１は奇数あるいは偶数フィール
ドのどちらか一方の映像信号のみを通過させるが、ここ
では奇数フィールドの映像信号のみを通過させる場合を
想定して説明する６代表点メモリ８０２には奇数フィー
ルドの代表点値が記憶される。演算回路８０３では成る
奇数フィールドにおける代表点値と、それより２フィー
ルド後になる現在の奇数フィールド信号とを演算する、
その演算結果を用いて動き量作成回路８０４は動き量デ
ータを得る。ここで得られる動き量データは奇数フィー
ルド信号におけるフレーム間動き量データである０次に
動き量合成回路８０５では前述した奇数フィールド信号
におけるフレーム間動き量データを２つ用いて、その間
の偶数フィールド信号における動き量データを作成する
。すなわち、第１フィールドと第３フィールド信号を用
いて、第３フィールドを動き補正する動き量データＤｏ
３を得、次に同じく第３フィールドと第５フィールド信
号を用いて第５フィールドを動き補正する動き量データ
Ｄｏ５を得る。このときＤｏ３とＤｏｓとを用いて第４
フィールドの動き量データＤｏ、をいわば補間により得
るわけである。

データ選択回路８０６は奇数フィールドと偶数フィール
ドの動き量データを選択して動き補正回路５０５に与え
ており、またフィールドメモリ８０８は入力映像信号を
１フィールド期間遅らせて出力し、メモリ回路５０６に
おける映像信号と、動き補正データとのタイミングを調
整している・。

以上のように本実施例によれば、どちらか一方のフィー
ルド信号（この場合奇数フィールド信号）を用いてフレ
ーム間の動き補正を行うとともに、奇数フィールド間の
動き補正データを用いて偶数フィールド信号の動き補正
データを得ている。このため奇数および偶数フィールド
で固体撮像素子５０１の位置が変化する場合でも固体撮
像素子５０１の位置が相等しいときの信号を用いて正確
な動き量を得ることができるとともに、フレーム間の動
き補正データからフィールド間の動き補正データを合成
するようにしているのでフィールド間の動き成分をも補
正することができる。

前述の第１および第２の実施例において、動き補正され
た補正映像信号を加算する方法として、Ｎ枚のフィール
ドメモリを用いる非巡回型構成を示したが、１枚のフィ
ールドメモリを用いる巡回型構成とすればメモリ回路規
模を縮小することができる。

また、上記第３の実施例において、固体撮像素子が１個
つまり単板カメラの場合を示したが、２個および３個つ
まり２板式および３板式カメラであってもよく、２板式
および３板式カメラにおいては絵素ずらし法を共用する
ことにより解像度をさらに向上させるようにした構成と
してもよい。

さらに固体撮像素子５０１の振動の振幅Ｈに関して、セ
ルピッチ長より短い場合を示したが、色フィルタ等の関
係によりセルピッチ長より長い振動幅が設定される場合
も同様であり、同体撮像素子の構成に関しても例えば積
層タイプ等のように各種の構成を考えることができる。

また第３の実施例において、固体撮像素子５０１として
２次元センサを用いた場合を示したが、１次元センサで
あってもよくまたその振動方向を垂直方向として縦方向
の解像度を向上させるようにしてもよく、さらに水平お
よび垂直の２方向への振動または斜め方向の振動を固定
撮像素子５０１に与えるようにしてもよい。

また、前述の実施例においては動き検出方法としてフィ
ールド間またはフレーム間の映像信号の相関を利用する
場合を示したが、動き検出セン・サ一を用いる構成でも
よく、また両者を併用する構成でもよい。

さらに第４の実施例において、動き量作成回路８０４の
出力信号である動き量データから、動き量合成回路８０
５で他のフィールドの動き量データを得る構成を示した
が、動き量データから動き補正データを得、動き補正デ
ータを用いて他のフィールドの動き補正データを得る構
成でもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の撮像装置によれば、複数フィー
ルドの映像を相互にずれを生じさせることなく１フィー
ルドの映像信号に再構成することができるので、たとえ
ば撮像装置本体の操作者の手ブレなどによる変位よって
、撮像位置が僅かに変化したりなどするときにも、前記
映像の再構成が良好に行われるようになる。これによっ
て、撮像装置において、たとえば複数フィールドの映像
の重ね合わせによって低照度時における感度や信号対雑
音比を向上するための構成を有するものや、解像度を向
上するための構成を有するものなどにおいて、各機能を
良好に働かせることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の基本的な構成を示すブ
ロック図、第２図および第３図は前記第１実施例の動作
を説明するための図、第４図はこの発明の第２実施例の
基本的な構成を示すブロック図、第５図はこの発明の第
３実施例の基本的な構成を示すブロック図、第６図は前
記第３実施例の動作を説明するための図、第７図は前記
第３実施例における動き検出回路の構成例を示すブロッ
ク図、第８図はこの発明の第４実施例の基本的な構成を
示すブロック図、第９図は従来の撮像装置の基本的な構
成を示すブロック図、第１０図は前記従来の撮像装置の
動作を説明するための図、第１１図は他の従来例の基本
的な構成を示すブロック図である。 １０１．５０６・・・メモリ回路（記憶手段）、１０２
．５０７・・・メモリ制御回路、１０６，５０４゜８０
０・・・動き検出回路、１０７，５０５・・・動き補正
回路 第 図 Ｔ２ＴＩＴ３−函 （４）。 第 図 第 図 第 図 国諺国戸 第１０ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数フィールドの入力映像信号を１フィールドの映像信
   号に再構成するようにした撮像装置において、 １フィールドの入力映像信号を記憶する記憶手段と、 撮像装置本体の変位を検出する動き検出回路と、この動
   き検出回路出力から、前記撮像装置本体の変位による映
   像信号の変化分を補正するための補正データを作成する
   動き補正回路と、 この動き補正回路からの前記補正データーに基づいて前
   記記憶手段に記憶した入力映像信号に補正を施し、前記
   撮像装置本体の変位による映像信号の変化分を補正した
   補正映像信号を前記記憶手段から出力させるメモリ制御
   回路とを備えたことを特徴とする撮像装置。