JPH04154279A - 画ブレ補正機能付撮像装置 - 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、画ブレ補正機能付撮像装置に関し、特に、
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　　ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ
の略）などの固体撮像素子を用いた画ブレ補正機能付撮
像装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は、従来の画ブレ補正機能付撮像装置の構成を示
す概略ブロック図である。

図において撮像装置は、ズームレンズ１、前記ズームレ
ンズ１を介して被写体の像を結像し、応じて光電変換す
るＣＯＤイメージセンサ２、前記イメージセンサ２によ
る出力電気信号を入力し、応じて輝度信号ならびに色差
信号を作成して出力する信号処理回路３、前記回路３の
出力信号を入力し、応じて入力信号について被写体像の
水平方向の画ブレを補正するための水平ブレ補正回路４
、および前記回路４による出力を入力し、応じてエンコ
ード処理して映像信号を出力するエンコーダ５を含む。

さらに、図示される撮像装置は、発振回路を内蔵し、同
期信号ならびにサブキャリアを出力する同期信号発生回
路６、前記ズームレンズ１に関連して設けられ、画角信
号を出力するズームポテンショメータ７、ブレ検出回路
８、垂直および水平方向ブレセンサ９および１０、タイ
ミングジェネレータ１１、ＣＣＤイメージセンサ２にそ
の水平および垂直方向の電荷転送のための信号を与える
ドライバ回路１２を含む。

前記ズームレンズ１は、被写体からの反射光を入射して
、ＣＣＤイメージセンサ２の上に被写体の像を結像させ
る。前記イメージセンサ２は、複数のフォトダイオード
、垂直レジスタ、水平レジスタ、オーバフロードレイン
ならびに電荷／電圧変換回路を含んで構成される。前記
各フォトダイオードは垂直方向および水平方向にマトリ
クス状に配置されて図示されないフォトセルアレイ２０
を構成している。前記垂直レジスタはフォトダイオード
の各列ごとに設けられている。各垂直レジスタは、対応
するフォトダイオード列から読出された電荷を垂直方向
に転送する。水平レジスタは垂直レジスタから転送され
てきた電荷を水平方向にシフトする。水平レジスタの出
力電荷は電荷／電圧変換回路に与えられて、電圧信号に
変換される。オーバフロードレインは、垂直方向の画ブ
レを補正する際に、フォトセルアレイ２０における無効
領域（後述する）から読出された電荷を掃き捨て、無効
化するためのものである。

前記ＣＣＤイメージセンサ２の出力は、信号処理回路３
に与えられる。信号処理回路３は、同期信号発生回路６
から与えられる同期信号およびタイミングジェネレータ
１１から与えられるタイミングパルスに応答して動作し
、ＣＣＤイメージセンサ２の出力から輝度信号および色
差信号を作成して出力する。信号処理回路３の出力は、
水平ブレ補正回路４に与えられ、ここで水平方向の画ブ
レが補正された後、エンコーダ５に与えられる。

エンコーダ５は、同期信号発生回路６から与えられる同
期信号およびサブキャリアに応答して動作し、水平ブレ
補正回路４の出力をエンコード処理して映像信号を出力
する。

ズームレンズ１に関連して設けられたズームポテンショ
メータ７は画角信号を出力し、ブレ検出回路８に与える
。また、ブレ検出回路８には、垂直方向の画ブレ量を検
出する垂直方向ブレセンサ９および水平方向の画ブレ量
を検出する水平方向ブレセンサ１０のそれぞれから出力
される角速度信号が与えられる。

ブレ検出回路８は、図示されないマイクロコンピュータ
を内蔵しており、前記センサ９および１０から与えられ
る角速度信号に基づいて、該撮像装置の傾きを示す角度
データを得る。また、前記マイクロコンピュータは、ズ
ームポテンショメータ７から与えられる画角信号に基づ
いて画角データを得る。そして、マイクロコンピュータ
は、前記角度データおよび画角データについて所定の演
算処理を実行して、垂直ブレ補正データおよび水平ブレ
補正データを作成し出力する。

ブレ検出回路８から出力される垂直ブレ補正データはま
ず、タイミングジェネレータ１１に与えられる。タイミ
ングジェネレータ１１は、この垂直ブレ補正データに基
づいて、ＣＣＤイメージセンサ２における垂直レジスタ
のための垂直方向への電荷転送パルスを制御することに
より、垂直方向の画ブレを補正せしめる。前記垂直転送
パルスはドライブ回路１２で増幅された後、ＣＣＤイメ
ージセンサ２に与えられる。一方、ブレ検出回路８から
出力される水平ブレ補正データは、水平ブレ補正回路４
に与えられる。水平ブレ補正回路４は、与えられる水平
ブレ補正データに基づいて、水平方向の画ブレを補正す
る。

第６図は、前掲第５図に示された画ブレ補正機能付撮像
装置の垂直方向の画ブレ補正動作をフォトセルアレイに
対応して示す図である。

第７図は、前掲第５図に示された画ブレ補正機能付撮像
装置の水平方向の画ブレ補正動作をフォトセルアレイに
対応して示す図である。

前掲第６図および第７図は、いずれもＣＣＤイメージセ
ンサ２のフォトセルアレイ２０（図示せず）の画素配列
を模式的に示しており、ここではＰＡＬ　（Ｐｈａｓｅ
　　Ａｌｔｅｒｎａｔ　１ｏｎｂｙ　　Ｌｉｎｅの略）
方式のフォトセルアレイ２０を、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏ
ｎａｌ　　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　
Ｃｏｍｍ１ｔｔｅｅの略）方式の映像信号処理に採用し
た場合を示している。図示されるように、ＰＡＬ方式と
ＮＴＳＣ方式との走査線数の差を斜線で示される垂直方
向の画ブレ補正のための領域として用いている。

次に、前掲第５図に示された従来の画ブレ補正機能付撮
像装置における画ブレ補正動作について説明する。

まず、垂直方向の画ブレ補正動作を第５図および第６図
を参照して説明する。

ＣＣＤイメージセンサ２は、前段のズームレンズ１を介
して結像された被写体の像について、各フォトセンサが
その受光量に応じて光電変換するしたがって、各フォト
センサにおいては、撮影された被写体の像に対応する電
荷が蓄積される。各フォトセンサに蓄積された電荷は対
応する垂直レジスタ上に読出される。垂直レジスタに読
比された電荷は、順次水平レジスタに転送される。これ
を、垂直転送と呼び、ドライバ１２を介して与えられる
垂直転送パルスによって垂直レジスタが駆動されること
により行なわれる。

前記垂直転送パルスは、通常撮影時、すなわち画ブレ補
正動作を伴わない撮影時には、１’Ｈ（Ｈは１水平走査
期間）ごとに１パルスずつ前記垂直レジスタに与えられ
るが、これをＩＨにつき連続的に垂直レジスタに与える
ことで必要な走査線数を早送りすることができる。これ
を、高速垂直転送と呼び、垂直方向の画ブレ補正は、こ
の技術を用いて実現される。つまり、この高速垂直転送
は、第６図の有効領域を画ブレ分だけ垂直方向にシフト
させる。これにより、垂直方向の画ブレが補正される。

次に、水平方向の画ブレ補正動作を第５図および第７図
を参照して説明する。

この水平方向の画ブレの補正は、水平ブレ補正回路４に
おいて行なわれる。この水平ブレ補正回路４はディジタ
ルメモリ技術を応用したものであり、ラインメモリを含
んで構成される。水平ブレ補正回路４は、必要な部分の
映像信号のみをラインメモリに書込み、その読出を書込
クロックよりも少し低速なりロックで行なうことにより
、映像信号の時間軸変換（伸長）を行なっている。この
とき、ブレ検出回路８から与えられる水平ブレ補正デー
タに基づいて第７図に示されるようにラインメモリに書
込まれる映像信号の範囲が指定されて、水平方向の画ブ
レが補償される。

以上が画ブレ補正時の動作であるが、画ブレ補正機能を
使用しない、通常撮影時には、水平ブレ補正データなら
びに垂直ブレ補正データは、ブレ量−〇に相当するデー
タ（以下、センターデータと呼ぶ）として扱われるので
、垂直方向は、第６図の通常垂直転送領域に、水平方向
は第７図のラインメモリ書込領域に結像された被写体像
が映像出力として得られることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の画ブレ補正機能付撮像装置
においては、画ブレ補正機能を使用しない通常撮影時で
あっても、第６図および第７図に示されるように、ＰＡ
Ｌ方式のフォトセルアレイ２０上の補正用画素を除いた
領域のみからの出力信号に基づいてＮＴＳＣ方式の映像
信号を得ている。そのため、水平方向の解像度は低下し
たままであり、画質の劣化を招くという問題があった。

これは、従来の画ブレ補正機能付撮像装置は、画ブレ補
正を可能ならしめるように、ＮＴＳＣ方式の映像信号処
理を、第６図および第７図に示されるＰＡＬ方式の画素
構成を備えたフォトセルアレイ２０を採用して実現して
いることに起因する。

つまり、第６図の有効領域の画素数は、ＮＴＳＣ方式に
基づいて一意に決定され、さらに第７図の水平方向のラ
インメモリ書込領域の画素数は画像のアスペクト比（縦
：横＝３：４）に基ツイテ決定される。ところが、本来
、ＰＡＬ方式とＮＴＳＣ方式に採用されるフォトセルア
レイ中の画素ピッチは、垂直方向はそれぞれの方式によ
って異なるが、水平方向はともに等しいので、通常撮影
時においても、上述したような垂直方向の有効領域の画
素数とアスペクト比だけで決定された箪７図のラインメ
モリ書込領域からの出力信号だけを用いていたのでは、
水平方向の画像に関するデータ量が少なくなり、どうし
てもその解像度が本来のＮＴＳＣ方式よりも劣らざるを
得ないという問題があった。

それゆえに本発明の目的は、画ブレ補正と、画ブレ補正
機能を使用しない通常撮影時における解像度の向上とを
同時に実現することのできる画ブレ補正機能付撮像装置
を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る画ブレ補正機能付撮像装置は、水平方向お
よび垂直方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の
光電変換セルを有し、投影された被写体の像を蓄積され
た電荷の形態に変換するための光電変換セルアレイを含
み、前記光電変換セルアレイは、垂直方向の画ブレを補
償するための領域と、水平方向の画ブレを補償するため
の領域とを含み、該装置は、投影された被写体像の水平
方向の画ブレと垂直方向の画ブレを検出する手段と、前
記検出手段の検出出力に応答して、被写体の像の画ブレ
を補償する手段とを備えており、さらに、画ブレ補償し
ない場合に、前記被写体の像を、垂直方向において前記
垂直方向の画ブレを補償する領域を除く領域に投影し、
かつ水平方向において前記水平方向の画ブレを補償する
領域を含む全領域に投影する投影手段とを備えて構成さ
れる。

［作用］ 本発明に係る画ブレ補正機能付撮像装置は、上述のよう
に構成されるので、画ブレ補正機能を使用しないとき、
前記投影手段は、前記光電変換セルアレイの水平方向の
すべての領域に結像された被写体像による蓄積電荷を映
像信号として使用する。すなわち、画ブレ補正用の光電
変換セルをも含めた水平方向のすべての光電変換セルか
らの蓄積電荷を有効とすることにより、ブレ補正機能を
使用しないときの水平方向の解像度を向上させることが
できる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は、本発明の一実施例による画ブレ補正機能付撮
像装置の画ブレ補正しない場合の構成を示す概略ブロッ
ク図である。

第１図に示される画ブレ補正機能付撮像装置は、画ブレ
補正しない場合に取付けられるシリンドリカルレンズ１
３を含む。さらに該装置は、従来と同様な画ブレ補正機
能も実現するために、切換スイッチ１４ならびにブレ補
正０Ｎ１０ＦＦスイツチ１５をさらに含んで構成される
。

なお、第１図に示されるズームレンズ１ないしドライバ
回路１２の各回路の機能とその動作は、従来と同様なの
で、それらに関する詳細な説明は省略する。

第２図は、本発明の一実施例におけるシリンドリカルレ
ンズ１３の取付状態を説明する図である。

第３図は、前掲第１図に示された画ブレ補正機能付撮像
装置の垂直方向の画ブレ補正しない場合の動作をフォト
セルアレイ２０に対応して示す図である。

第４図は、前掲第１図に示された画ブレ補正機能付撮像
装置の水平方向の画ブレ補正しない場合の動作をフォト
セルアレイ２０に対応して示す図である。

前掲第３図および第４図は、いずれもＣＣＤイメージセ
ンサ２のフォトセルアレイ２０（図示せず）の画素配列
を模式的に示しており、ここではＰＡＬ方式のセルアレ
イ２０をＮＴＳＣ方式の映像信号処理用に採用した場合
を示している。図示されるように、ＮＴＳＣ方式とＰＡ
Ｌ方式との走査線数の差が垂直方向のブレ補正量として
用いられている。

第１図に示されるシリンドリカルレンズ１３は、トリッ
クレンズの一種であり、円を無限遠に置かれたある直線
を中心にして回転させたときにできる面の一部を取出し
てレンズとしたものであり、第２図に示されるように、
ズームレンズ１の前に手動で取付けられて固定される。

シリンドリカルレンズ１３は、上述したように円柱状の
屈折面をもつレンズであり、その取付状態は、第２図に
示されるようにシリンドリカルレンズ１３とズームレン
ズ１との光軸が常に１本で連なるようにバヨネット方式
により固定されて取付けられる。また、シリンドリカル
レンズ１３のＸ方向のψ（パワー焦点距離の逆数）を０
とし、これを除く方向には、ψをもたせるようにレンズ
設計し収差補正する。

第２図に示されるようにＸ軸方向（水平方向）のψを０
とし、Ｙ軸方向（垂直方向）には曲率をもたせるように
収差補正されたシリンドリカルレンズ１３と、ズームレ
ンズ１とは、光軸が１本で連なるようにして一体的に光
学系を構成する。この光学系を介してＣＣＤイメージセ
ンサ２上に結像された被写体の像は、垂直方向に圧縮さ
れた像となる。この圧縮の程度は、シリンドリカルレン
ズ１３の収差補正によるレンズ設計に依存して決定され
る値であり、第３図に示される垂直方向の全画素分の被
写体像データか通常垂直転送領域内において得られるよ
うにレンズ設計する。つまり、第３図に示されるように
、５８２画素において、結像する被写体像が、４８７画
素の有効領域内で得られるように圧縮され、同時に水平
方向は第４図に示されるように画ブレ補正用の画素も含
めたすべての画素、すなわち７５２画素において伸長さ
れて結像されるようにレンズ設計すればよい。

以上のようにシリンドリカルレンズ１３は、画ブレ補正
機能を使用しない場合に手動により取付けられて、ＣＣ
Ｄイメージセンサ２上に垂直方向に圧縮された被写体の
像を結像するように作用する。

第１図に示されるブレ補正ＯＮ１０　Ｆ　Ｆスイッチ１
５は、ユーザに対して撮像時にブレ補正を機能させるか
否かを選択させるための外部スイッチテアリ、このスイ
ッチ入力信号Ｓ１は切換スイッチ１４に与えられる。

切換スイッチ１４は、端子ａ、ｂおよびＣを含む。端子
ａには、信号処理回路３からの画ブレ補正されてない出
力信号が与えられ、端子すには水平ブレ補正回路４から
の画ブレ補正された出力信号が与えられる。スイッチ１
４はスイッチ入力信号Ｓ１に応答して、信号入力側を端
子ａまたはｂのいずれか一方に切換えられて、切換えら
れた端子側に与えられている信号を端子Ｃを介してエン
コーダ５に与えるように動作する。

次に、第１図に示される画ブレ補正機能付撮像装置の撮
像動作について説明する。

まず、画ブレ補正による撮像動作について説明する。

画ブレ補正時、第１図に示された画ブレ補正機能付撮像
装置は、シリンドリカルレンズ１３が取外された状態で
使用される。また、スイッチ１５はＯＮされるので、切
換スイッチ１４の入力側は入力信号Ｓ１によって端子す
側に切換えられる。

ズームレンズ１を介してＣＣＤイメージセンサ２のフォ
トセルアレイ２０上に被写体像が結像されたことにより
、ＣＣＤイメージセンサ２から電圧による出力信号が信
号処理回路３に与えられる。

このとき撮像装置の水平方向および垂直方向の傾きがブ
レ量としてセンサ９ならびに１０により検出されて、角
度信号か得られる。また、ズームレンズ１に関連して取
付けられているズームポテンショメータフにより画角信
号が得られ、これらのデータはブレ検出回路８に与えら
れる。したがって、ブレ検出回路８は、与えられるすべ
てのデータに基づいて、水平ブレ補正データおよび垂直
ブレ補正データを作成し出力する。まず、前記垂直ブレ
補正データは、タイミングジェネレータ１１へ与えられ
、垂直方向の画ブレ補正を、従来のようにＣＣＤイメー
ジセンサ２における高速垂直転送技術により行なう。す
なわち、第３図に示された上下の無効領域が垂直方向の
画ブレ補正量として使用される。一方、水平ブレ補正デ
ータは、水平ブレ補正回路４に与えられ、回路４内に設
けられるラインメモリへのデータ書込範囲が指定され、
書込、読出の速度の差によって水平方向のデータの時間
軸変換が行なわれて水平方向の画ブレ補正が行なわれる
。以上のようにして水平および垂直方向の画ブレが補正
された信号は、エンコーダ５を介して映像信号として外
部出力されることになる。

以上のように、第１図に示される画ブレ補正相能付撮像
装置の画ブレ補正動作は、従来と同様にして実現される
。

次に、画ブレ補正を機能させない場合の撮像艷作につい
て説明する。

画ブレ補正なしの場合、第１図に示されるようにシリン
ドリカルレンズ１３が手動で取付けらｔて固定されると
ともに、ブレ補正ＯＮ１０　Ｆ　Ｆスイッチ１５はＯＦ
Ｆされるので、切換スイッチ１４の入力側は入力信号Ｓ
ｌによって端子ａ側に錠換えられる。

シリンドリカルレンズ１３およびズームレンズ１による
光学系を介してＣＣＤイメージセンサ２上のフォトセル
アレイ２ｏ上に結像された被写体像は、前述したように
、垂直方向に圧縮された像となる。すなわち、被写体像
は前記フォトセルアレイ２０上の垂直方向には、第３図
の通常垂直転送領域において、同時に、水平方向には第
４図の水平方向映像領域において結像され、応じて光電
変換される。このとき、ブレ検出回路８は、入力信号Ｓ
１に応答して、垂直ブレ補正データをセンターデータに
設定しかつ水平ブレ補正データは固定データに設定し出
力する。したがって、ＣＣＤイメージセンサ２のフォト
セルアレイ２０上においては、−第３図に示される上下
の無効領域の電荷は、前述した高速垂直転送技術により
高速に読み捨てられ、同時に、有効領域の電荷は、通常
垂直転送（１／６０秒の続出速度）で読出されて、電圧
信号に変換される。つまり、第３図に示されるフォトセ
ルアレイ２０の有効領域には、垂直方向に圧縮された被
写体像のデータ（通常のに倍のデータ量：ｋ＞１）があ
り、この圧縮データを通常の読出速度で読出せば、垂直
方向に時間軸伸長が行なわれることになる。つまり、画
像としては垂直方向に圧縮されていたものが、この通常
垂直転送により垂直方向に拡大されて圧縮前の状態に戻
されることになる。同時に、垂直方向の画像圧縮により
、反対に水平方向に伸長された第４図の水平方向映像領
域の画像データについては、ＣＣＤイメージセンサ２の
フォトセルアレイ２０上の水平方向の有効領域をすべて
使っているので、水平方向についての画像データが多量
に得られることになり、水平方向の解像度が向上するこ
とになる。

以上により、画像のアスペクト比を維持しながら、水平
方向の解像度が上げられたＣＣＤイメージセンサ２出力
による信号は、次段の信号処理回路３を経て、切換スイ
ッチ１４の端子ａ側に与えられる。切換スイッチ１４は
、端子ａ側に与えられる信号処理回路３の出力信号を端
子Ｃを介してエンコーダ５に与えるので、エンコーダ５
からは、ブレ補正なしの場合でも、水平方向解像度の向
上した映像出力が得られることになる。

以上のように、ブレ補正機能を使用しないとき、シリン
ドリカルレンズ１３を使用してＣＣＤイメージセンサ２
上に被写体像を結像させることにより、第４図に示され
るようにフォトセルアレイ２０の水平方向のすべての映
像領域を有効とした映像信号を抽出することができるの
で、画像のアスペクト比を維持しながら、従来のような
水平方向の解像度の悪さを解消することができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、画ブレ補正機能を動作させる場合は、
従来と同様にして画ブレを補償することができる。

さらに、画ブレを補償しない場合には、投影手段か、被
写体の像を垂直方向において光電変換セルアレイの垂直
方向の画ブレを補償する領域を除く領域に投影し、かつ
水平方向において光電変換セルアレイの水平方向の画ブ
レを補償する領域を含む全領域に投影することにより、
光電変換セルアレイの水平方向のすべての領域からの蓄
積電荷を有効とし、映像信号として使用できるので、水
平方向の解像度を向上させることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による画ブレ補正機能付撮
像装置の画ブレ補正しない場合の構成を示す概略ブロッ
ク図である。第２図は、本発明の一実施例によるシリン
ドリカルレンズの取付状態を説明する図である。第３図
は、第１図に示された画ブレ補正機能付撮像装置の垂直
方向の画ブレ補正しない場合の動作をフォトセルアレイ
に対応して示す図である。第４図は、第１図に示された
画ブレ補正機能付撮像装置の水平方向の画ブレ補正しな
い場合の動作をフォトセルアレイに対応して示す図であ
る。第５図は、従来の画ブレ補正機能付撮像装置の構成
を示す概略ブロック図である。 第６図は、第５図に示された画ブレ補正機能付撮像装置
の垂直方向の画ブレ補正動作をフォトセルアレイに対応
して示す図である。第７図は、第５図に示された画ブレ
補正機能付撮像装置の水平方向の画ブレ補正動作をフォ
トセルアレイに対応して示す図である。 図において、２はＣＣＤイメージセンサ、４は水平ブレ
補正回路、７はズームポテンショメータ、８はブレ検出
回路、９は垂直方向ブレセンサ、１０は水平方向ブレセ
ンサ、１１はタイミングジェネレータ、１２はドライバ
回路、１３はシリンドリカルレンズ、１４は切換スイッ
チ、１５はブレ補正ＯＮ１０　Ｆ　Ｆスイッチ、２０は
フォトセルアレイ、およびＳｌはスイッチ入力信号であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　水平方向および垂直方向に沿ってマトリクス状に配置
   された複数の光電変換セルを有し、投影された被写体の
   像を蓄積された電荷の形態に変換するための光電変換セ
   ルアレイを含み、 前記光電変換セルアレイは、垂直方向の画ブレを補償す
   るための領域と、水平方向の画ブレを補償するための領
   域とを含み、 前記投影された被写体の像の垂直方向の画ブレと、水平
   方向の画ブレを検出する手段と、 前記検出手段の検出出力に応答して、前記被写体の像の
   画ブレを補償する手段と、 画ブレ補償しない場合に、前記被写体の像を、垂直方向
   において前記垂直方向の画ブレを補償する領域を除く領
   域に投影し、かつ水平方向において前記水平方向の画ブ
   レを補償する領域を含む全領域に投影する投影手段とを
   備えた、画ブレ補正機能付撮像装置。