JP2003069892A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像信号と同期信号との位置関係を調整する
ことによって、光軸のずれを補正する。 【解決手段】 撮像素子駆動手段からの水平駆動信号を
信号処理手段での信号処理に応じた時間だけ遅延させ
て、同期信号生成手段に送り込む。この遅延した水平駆
動信号に基づいてタイミングで水平同期信号を生成す
る。信号処理された映像信号に水平同期信号を挿入する
と、両者の位置関係が変更される。画面上での画像の位
置がずらされ、結果的に光軸のずれが補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子からの映
像信号をビデオ信号として出力する車載用カメラ、ドア
ホンカメラに適した撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子を用いた撮像装置におい
て、撮像素子にレンズを取り付ける際に生じる光軸のず
れや、撮像装置を所定の位置に固定する場合に生じる光
軸のずれは、精度上の問題から避けられぬ現象として認
識されている。

【０００３】したがって、この際に生じる誤差を補完し
て、表示装置の画面の中央に画像が表示されるように、
画像を水平方向、垂直方向にずらす技術が利用されてい
る。この技術として、例えば特開平４−６５９９３号公
報に記載されているように機械的にレンズと撮像素子と
の相対的位置をずらす方式、画像データを一旦メモリに
読み込み補正する方式、特開平６−２９６２５２号公報
に記載されているように撮像素子の駆動回路の画素読み
出しパルスの開始タイミングをずらす方式が提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、機械的にずらす方式やメモリを使用する方式では、
移動機構を設けたり、メモリを増設したりしなければな
らず、コストアップだけでなくスペース上の制約も発生
するといった問題がある。また、駆動回路のタイミング
をずらす方式では、専用の駆動回路が必要となり、ＴＧ
（タイミングジェネレータ）として市販されている汎用
の駆動素子を利用することができず、一般的な方式とは
言えない。

【０００５】本発明は、このようなコスト的問題を解決
するとともに一般的なＬＳＩを使用できるように、低コ
ストで容易に光軸ずれを補正できる撮像装置の提供を目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する撮
像素子駆動手段と、同期信号を生成する同期信号生成手
段と、撮像素子の出力信号を信号処理して映像信号に変
換し、同期信号に基づいてビデオ信号を生成する信号処
理手段と、映像信号に対する同期信号の挿入位置を駆動
信号に基づいて調整することにより光軸補正を行う光軸
補正手段とを備えたものである。

【０００７】光軸補正手段では、撮像素子駆動手段から
出力された駆動信号を所定時間遅延させた遅延信号を生
成して、この遅延信号が同期信号生成手段に入力される
と、遅延信号に同期した同期信号を生成する。そして、
信号処理手段において、信号処理して生成した映像信号
に対して同期信号を挿入することにより、ビデオ信号が
生成される。

【０００８】したがって、信号処理によって映像信号は
駆動信号に対して遅延するが、同期信号も駆動信号に対
して遅延するように生成されるので、両者の相対的な位
置関係については大きな変化は見られない。そこで、映
像信号に対する同期信号の挿入位置を調整すれば、画面
上の画像の位置を任意にずらすことが可能となる。光軸
のずれによって生じる画像の位置ずれに応じて同期信号
の挿入位置を適切に調整することにより、光軸ずれを補
正することができる。

【０００９】そして、同期信号の挿入位置を任意に調整
できるように、駆動信号の遅延時間を可変するための可
変手段を設けておく。これによれば、使用者が好みに応
じて遅延時間を設定することにより、画像も任意の位置
にずらすことができる。

【００１０】また、映像信号に同期信号を挿入してビデ
オ信号を生成するときに、映像信号と同期信号が重なっ
てしまうと、同期信号がつぶれてビデオ信号の同期を取
ることができなくなり、画像が乱れてしまう。このよう
な同期信号に対する映像信号の影響を防ぐために、同期
信号を保護する保護信号を生成する保護手段を設ける。

【００１１】この保護信号は、１ライン中における映像
信号の領域を規定する信号であって、保護信号によって
規定された領域外の映像信号はカットされる。この領域
として、同期信号が挿入される領域を除いた領域とする
ことにより、同期信号は映像信号の影響を受けず保護さ
れることになる。なお、保護信号は、上記とは逆に映像
信号の侵入を禁止する領域を規定するようにしてもよ
い。

【００１２】さらにまた、同期信号の挿入位置を変更す
ることによって画像をずらしていくと、ブランキング期
間が画面に現れることがある。そこで、ブランキング期
間が映像として表示されることを防ぐために１ライン中
の映像信号の領域を規制する規制信号を生成する規制手
段を設ける。

【００１３】この規制信号によって規制される領域は、
ブランキング期間が現れないように画像をずらしていく
ことができる限界の領域とされる。規制信号によって領
域外の映像信号をカットすることにより、画像の両端あ
るいは一端がカットされることになり、画像がずらされ
てもブランキング期間が画面に表示されることを防止で
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の撮像装置の
構成を図１に示す。図１において、１はＣＣＤあるいは
ＣＭＯＳからなる撮像素子、２は撮像素子駆動手段、３
は信号処理手段、４は同期信号生成手段、５はレンズで
ある。

【００１５】被写体からの光がレンズ５を介して撮像素
子１の受光面に結像して、撮像素子駆動手段２からの水
平駆動信号および垂直駆動信号に応じて撮像素子１の各
画素の出力信号が読み出され、信号処理手段３に送られ
る。信号処理手段３は、色差信号生成部と輝度信号生成
部を備えており、撮像素子１からの出力信号より輝度信
号および色差信号を含む映像信号を生成して、同期信号
生成手段４によって生成された水平同期信号、垂直同期
信号およびバースト信号を重畳することにより、最終的
にビデオ信号を生成して出力する。

【００１６】ＮＴＳＣ方式のビデオ信号に必要な同期信
号には、等価パルスや切り込みパルス等の複雑な信号を
挿入しなければならない。そのため、撮像素子駆動手段
２の駆動信号をそのまま同期信号として使用することは
できず、同期信号生成手段４によって同期信号を発生さ
せなければならない。

【００１７】また、撮像素子１からの出力信号は信号処
理手段３における処理により映像信号に変換されるが、
このとき図２に示すように、信号処理手段３の回路固有
の処理時間分だけ駆動信号に対して映像信号が遅延す
る。なお、図中、ＨＤが水平駆動信号、ＣＣＤ有効画素
が撮像素子１の出力信号、信号処理手段３よりの有効デ
ータが映像信号である。

【００１８】そこで、遅延する映像信号に応じて同期信
号の生成するタイミングを調整するために、撮像素子駆
動手段２と同期信号生成手段４との間に、撮像素子駆動
手段２から出力された駆動信号を所定時間遅延させて、
同期信号生成手段４に入力させる遅延手段が設けられ
る。遅延手段は、例えばシフトレジスタといった遅延素
子によって構成される。遅延手段によって生成された遅
延信号をトリガーとして同期信号処理手段４に送り込
み、同期信号処理手段４は駆動信号に対して遅延した同
期信号を生成する。

【００１９】これらの各信号のタイミングチャートを図
３に示す。図中、遅延したＨＤが遅延信号、ビデオ用同
期タイミングが水平同期信号である。この例では撮像素
子駆動手段２により生成された水平駆動信号を所定の段
数遅らせた遅延信号の立ち上がりを基準として、同期信
号生成手段４では水平同期信号を生成するようになって
いる。

【００２０】ところで、同期信号の生成タイミングによ
って、図４に示すように、同期信号とそれに組み合わさ
れる映像信号との位置関係は変わることになる。映像信
号に対して挿入される同期信号の位置が変わると、図５
に示すように、表示装置に表示される画像の位置はそれ
に対応して変化することになる。図４のＡ、Ｂ、Ｃに対
応する表示が図５のＡ、Ｂ、Ｃである。すなわち、同期
信号の開始位置から映像信号の開始位置までの期間がＢ
のように短いと、画像が画面の左寄りに現れる。逆に、
Ｃのように長いと、画像は画面の右寄りに現れる。

【００２１】このことを利用して、映像信号に対する同
期信号の挿入位置を調整すれば、画面に対して画像の位
置をずらすことができ、光軸ずれを容易に補正すること
が可能となる。したがって、遅延手段が光軸補正を行う
光軸補正手段としての機能を果たすことになり、撮像素
子駆動手段２から同期信号生成手段４に駆動信号を伝送
する間に駆動信号を遅延させるだけで画像をずらすこと
ができ、容易に光軸のずれを補正できる。

【００２２】さらに、画面上の画像の位置を任意にずら
すことができるように、撮像素子駆動手段２と同期信号
生成手段４との間において遅延手段の後段に可変手段を
設ける。可変手段は、図６に示すように、撮像素子駆動
手段２からの駆動信号を順次遅延するカスケード接続さ
れた複数段のシフトレジスタ１０と、各シフトレジスタ
１０の出力から１つを選択する切換スイッチ１１とから
構成される。

【００２３】シフトレジスタ１０は、クロック信号によ
り１クロックずつ水平駆動信号を遅延する。切換スイッ
チ１１は、使用者が好みに応じて入力した水平表示位置
選択信号に基づいて切換えられ、選択されたシフトレジ
スタ１０の出力を遅延信号であるタイミング合わせ信号
として同期信号生成手段４に供給する。

【００２４】これによって、遅延信号の遅延時間を任意
に可変でき、映像信号に対する同期信号の挿入位置が調
整されて、画像を水平方向にずらして任意の位置に表示
することができる。なお、クロック信号の代わりに画素
クロックを用いれば、画素単位で画像の位置をずらすこ
とができる。

【００２５】また、垂直方向に関しても同様に画像の位
置をずらすことができる。すなわち、水平駆動信号（Ｈ
Ｄ）、垂直駆動信号（ＶＤ）および垂直ブランキング期
間における同期信号には、図７に示すような関係があ
る。そして、撮像素子駆動手段２と同期信号生成手段４
との同期は、ＮＴＳＣ方式における偶数フィールドの垂
直同期信号に基づいて生成された垂直タイミング合わせ
信号により行うものとする。

【００２６】図８に示す基準信号生成回路によって、撮
像素子駆動手段２により生成される奇数フィールド時の
垂直駆動信号の立ち上がりに基づいて垂直タイミング合
わせ基準信号を生成する。そして、この垂直タイミング
合わせ基準信号を遅延手段によって所定時間遅らせた遅
延信号を垂直タイミング合わせ信号として使用する。基
準信号生成回路は、複数のシフトレジスタ１２ａ〜１２
ｃ、ＮＯＴ回路１３、ＡＮＤ回路１４から構成され、撮
像素子駆動手段２と同期信号生成手段４との間に設けら
れている。

【００２７】この回路の動作を説明する。奇数フィール
ドと偶数フィールドとでは垂直駆動信号の立ち上がり位
置が異なり、奇数フィールドでは１ラインのほぼ真中、
すなわちＨＤ＝“Ｌ”のときに立ち上がり、偶数フィー
ルドでは水平駆動信号とほぼ同時に立ち上がる。この偶
数フィールドの立ち上がりを検出するため、第１のシフ
トレジスタ１２ａにおいて、垂直駆動信号を１クロック
遅らせた信号を生成し、この信号に合わせて第2のシフ
トレジスタ１２ｂにおいて、水平駆動信号を取り込み、
垂直駆動信号の立ち上がりに水平駆動信号が“Ｈ”であ
ることを検出する。このときの水平駆動信号をＡＮＤ回
路１４に入力する。また、１Ｈ期間だけＡＮＤ回路１４
の出力を“Ｈ”とするために、第３のシフトレジスタ１
２ｃとＮＯＴ回路１３により、垂直駆動信号の立ち上が
り後の最初の１Hを検出する。すなわち、垂直駆動信号
が、１Ｈ前には “Ｌ”であり、現在は“Ｈ”であると
いう条件のときに生成された信号がＡＮＤ回路１４に入
力される。ＡＮＤ回路１４では、これらの２つの信号と
垂直駆動信号との論理積を出力する。これにより、垂直
駆動信号の立ち上がりの１Ｈの期間だけ“Ｈ”が出力さ
れる。この信号が垂直タイミング基準信号となる。

【００２８】そして、垂直タイミング基準信号を遅延手
段により所定時間、例えば９Ｈの期間遅延させて、垂直
タイミング合わせ信号を生成する。この遅延させる時間
は任意に可変することができる。すなわち、基準信号生
成回路の後段に、可変手段を設ける。可変手段は、図９
に示すように、垂直タイミング合わせ信号を順次遅延す
るカスケード接続された複数段のシフトレジスタ１５
と、各シフトレジスタ１５の出力から１つを選択する切
換スイッチ１６とから構成され、図６に示したものと同
じ構成である。この場合、使用者が好みに応じて入力し
た垂直表示位置選択信号に基づいて１Ｈ期間ずつ垂直タ
イミング合わせ信号は遅延される。

【００２９】したがって、垂直方向においても遅延信号
の遅延時間を任意に可変でき、映像信号に対する垂直同
期信号の挿入位置が調整されて、画像を垂直方向にもず
らして任意の位置に表示することができる。以上のよう
にして、画面上の画像の位置を水平方向および垂直方向
にずらすことにより、光軸を補正した効果が容易に得ら
れる。

【００３０】ここで、一般的に同期信号と映像信号の合
成は、ブランキング期間に同期信号が挿入され、ブラン
キング期間以外の期間に同期信号レベルを映像信号に加
算することにより実現されている。この映像信号と同期
信号の合成は、図１０に示す加算手段により実施され
る。加算手段は、２つのセレクタ１７と加算器１８とか
ら構成され、１ライン中に水平同期信号、バースト信号
に続いて映像信号が合成されたビデオ信号を生成する。
垂直同期信号についても同様に、垂直ブランキング期間
に挿入される。

【００３１】上記の手段によって画像の移動量を増やし
ていくと、図４を見れば明らかな通り、映像信号が同期
信号の領域に入り込むことが想定される。すると、同期
信号がつぶれてしまい、同期信号を検出できなくなるの
で、正常な表示ができなくなってしまう。

【００３２】そこで、ビデオ信号生成時に同期信号に対
する映像信号の影響を防ぐために、図１１に示すような
ビデオ信号の制御領域を保護する同期信号保護信号を生
成する保護手段が同期信号生成手段４に設けられる。同
期信号保護信号は、バースト信号の出力後から次ライン
の同期信号出力前までの期間に出力される。この信号が
非アクティブな場合には、加算手段における加算に使用
される映像信号を０とし、アクティブな場合にのみ映像
信号を加算する。これによって、同期信号の挿入位置が
映像信号に重なってしまっても、同期信号保護信号の存
在により所定の範囲の映像信号がカットされるので、同
期信号は映像信号の影響を受けることがなく、ビデオ信
号を正常に表示することができる。なお、保護手段は、
水平同期信号だけでなく垂直同期信号にも適用すること
ができる。

【００３３】また、撮像素子１の有効画素には限界があ
り、上記の手段によって画像をずらしていった場合、ブ
ランキング期間が画面上に現れる可能性がある。しか
も、そのブランキング期間の移動が目視されると、違和
感のある画像となる場合がある。

【００３４】そのため、ブランキング期間が画面上に表
示されることを防ぐように、１ライン中の映像信号の領
域を規制する規制手段が同期信号生成手段４に設けられ
る。規制手段は、図１２に示すように、左右方向に最大
にずらした場合における有効データの両端の限界領域を
示す規制信号（両端カット信号）を生成する。この信号
が非アクティブとなる領域では、加算手段において加算
に使用される映像信号を０とし、アクティブとなる領域
では、映像信号を加算する。これによって、映像信号の
両端あるいは一端がカットされるので、画像をずらすこ
とに伴ってブランキング期間までもが移動するという現
象を防ぐことができ、ブランキング期間が画面上に現れ
ることを防止できる。なお、規制手段は、水平ブランキ
ング期間だけでなく垂直ブランキング期間にも適用する
ことができる。

【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。可変手
段による遅延信号の遅延時間を自動的に可変できるよう
にしてもよく、あらかじめ信号処理手段の処理時間に基
づいた遅延時間を設定しておけば、常に画像を画面の中
央に表示することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、映像信号の信号処理に要する遅延時間を利用し
て遅延させた同期信号を生成することにより、映像信号
と同期信号との相対的な位置関係を変更でき、光軸ずれ
の補正を行うことができる。

【００３７】したがって、複雑な機械的機構やコスト的
に不利なメモリを使用する必要がなく、一般的なＬＳＩ
を使用することが可能であって、複雑な制御も行うこと
なく、容易に光軸ずれの補正機能を付加することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の撮像装置の概略構成を示
すブロック図

【図２】映像信号の遅延を示す図

【図３】水平駆動信号、水平同期信号および映像信号の
関係を示す図

【図４】水平同期信号と映像信号との位置関係を示す図

【図５】画面に表示された画像の位置を示す図

【図６】水平同期信号用可変手段のブロック図

【図７】駆動信号と垂直同期信号の関係を示す図

【図８】基準信号生成回路のブロック図

【図９】垂直同期信号用可変手段のブロック図

【図１０】加算手段のブロック図

【図１１】保護信号を示す図

【図１２】規制信号を示す図

【符号の説明】

１ 撮像素子 ２ 撮像素子駆動手段 ３ 信号処理手段 ４ 同期信号生成手段 ５ レンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮影する撮像素子と、該撮像素
   子を駆動するための駆動信号を生成する撮像素子駆動手
   段と、同期信号を生成する同期信号生成手段と、前記撮
   像素子の出力信号を信号処理して映像信号に変換し、前
   記同期信号に基づいてビデオ信号を生成する信号処理手
   段と、前記映像信号に対する前記同期信号の挿入位置を
   前記駆動信号に基づいて調整することにより光軸補正を
   行う光軸補正手段とを備えたことを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 光軸補正手段は、駆動信号を所定時間遅
   延させた遅延信号に同期した同期信号を生成して、映像
   信号に対して前記同期信号を挿入することを特徴とする
   請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 光軸補正手段に、駆動信号の遅延時間を
   可変するための可変手段が設けられたことを特徴とする
   請求項２記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 ビデオ信号生成時に同期信号に対する映
   像信号の影響を防ぐための保護信号を生成する保護手段
   が設けられたことを特徴とする請求項１、２または３記
   載の撮像装置。
5. 【請求項５】 ブランキング期間が映像として表示され
   ることを防ぐために１ライン中の映像信号の領域を規制
   する規制信号を生成する規制手段が設けられたことを特
   徴とする請求項１、２または３記載の撮像装置。