JPH0641281U - ビデオカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビデオカメラにおける、手振れ補正機能起動
時の、画角変化を無くすること。 【構成】 入射する光学像を所定の倍率に変倍するため
のメカニカルズーム系14と、メカニカルズーム系からの
変倍画像を光電変換する固体撮像素子２と、光電変換さ
れた画像信号を一時記憶する記憶手段16，17と、記憶さ
れた画像信号を順次読出して所定の倍率に変倍する電子
ズーム系９と、記憶手段からの読出しタイミングを変化
させて出力画像信号の切出し枠を動かすことによりカメ
ラ本体の手振れを補正する手振れ補正手段15と、手振れ
補正手段の動作開始時に上記電子ズーム系の倍率を所定
倍上げると共に上記メカニカルズーム系の倍率を相補的
に下げることにより合成の倍率を略不変とする手段10，
15等を備えて構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はビデオムービー等のビデオカメラ装置に係り、特に、光学メカニカル ズーム系と電子ズーム系の両ズーム機構を備えた、手振れ補正機能（防振機能） 付きのビデオカメラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、ビデオカメラ装置のズーミング（変倍）方式として、複数のレンズ からなる光学系中にズームレンズを備え、このズームレンズをメカニカルに連続 的に移動させて倍率を変化させるメカニカルズーミング方式がある。また、エク ステンダを装備し、所望時にこれをレンズ系に挿入して、瞬時に倍率を変えるズ ーミング方式もある。更に、かかるメカニカルズーミング方式に加えて、所定倍 率に達した点で、それ以上の倍率を達成するために、フィールドメモリを利用し て電子的にズーミングする電子ズーム併用タイプのズーミング方式もある。

【０００３】 ところで、所謂ホームビデオムービー等のビデオカメラ装置は、これを三脚等 で固定せずに使用者が手で持って撮像することが多いが、特に被写体を追いかけ 乍ら撮影したりすると、カメラが上下左右に揺れる所謂手振れ現象が生じる。そ の際には録画した画像も当然揺れるわけで、かかる手振れ現象はズームアップす ればするほど大きくなり、再生時にＴＶ画面に映出した際の画面の揺れによって 、視聴者が船酔い症状を起こすことさえある。そこで、かかる手振れによる画像 の揺れを解消するために、手振れ補正機能（防振機能＝Auto Stabilizer)付きの ビデオカメラが近年開発されつつあり、今後はかかる防振機能はビデオカメラに とって必要不可欠の機能になることが予想されている。

【０００４】 かかる防振機能には、大別して機械式，光学式，電子式の３方式があり、この うち本考案に関係の深い電子式手振れ補正方式では、電子ビームをシフトさせた り、ＣＣＤ（固体撮像素子）又はメモリからの読出し信号をシフトしたりするこ とにより手振れ補正している。具体的には“ファジージャイロ”と呼ばれる技術 を使用して手振れ状態を自己判断している。即ち、求められた動きベクトルが手 振れによるものか、それとも被写体の動きによるものかを正しく判断する必要が あるが、その判定にファジー理論を用い、所定のルールによりマイコンに演算さ せている。

【０００５】 具体的には、異なる動きベクトルが検出されてその差も次第に大きくなる時に は、画面中に動く被写体が存在すると判断し、全ての動きベクトルが同じ方向で その差も小さい時には、画面は手振れ状態であると判断させている。そして、手 振れ状態であると判断した際には、以下のような動作原理により手振れによる画 像振れを補正している。その具体的なディジタル信号処理は公知なので、詳細な 説明は省略して、動作原理のみを簡潔に説明する。

【０００６】 まず、ズームレンズを含む光学系より入来した被写体像の撮像光をＣＣＤで光 電変換して、光学像に応じた電気的な映像信号を得ているが、その映像信号（特 に輝度信号）を１フィールド毎にフィールドメモリに取込み、入来中の現在の色 差信号とフィールドメモリに一時記憶された１フィールド前の信号の内容を、動 き検出用ＬＳＩ（動き量ベクトル検出回路）で比較することによって、動きの方 向と量（動きベクトル）を検出し、そのデータに応じてフィールドメモリ及び補 間処理用ＬＳＩにより、出力する画面の切出し枠を、手振れによる動きと逆の方 向に平行移動することにより、揺れを補正している。

【０００７】 ここで肝要なことは、単に平行移動すると、移動方向側の画面の端が切れてし まう。そこで、ビデオカメラの筺体表面に設けられた手振れ補正機能を作動用ス イッチ（図示せず）をONにした際、ＣＣＤからの画像信号を図４(A) に破線で示 す部分で切出して、図４(B) に示す大きさに自動的に拡大（例えば14％アップ） してから信号処理している。かかる拡大は電子ズームにより行なっており、これ らの動作やＬＳＩの制御，演算等は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータ（以下 「マイコン」と略記する）で行なっている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ビデオカメラの操作者が、録画したい画角を設定してから、手振れ補正機能を 作動させると、前記の如く電子ズームが自動的に働くので、図４(A) の破線より 外側の部分の画像（図中の△等）が、画角から外れてしまい、撮像できなくなっ てしまうという欠点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記問題点を解決するために、入射する光学像を所定の倍率に変倍 するためのメカニカルズーム系と、このズーム系からの画像を光電変換する固体 撮像素子と、光電変換された画像信号を記憶する記憶手段と、記憶された画像信 号を読出して所定の倍率に変倍する電子ズーム系と、上記記憶手段からの読出し タイミングを変化させて出力画像信号の切出し枠を動かすことによりカメラ本体 の手振れを補正する手振れ補正手段と、この補正手段の動作開始時に上記電子ズ ーム系の倍率を所定倍上げると共にメカニカルズーム系の倍率を相補的に下げる ことにより合成の倍率を略不変とする手段とを備えて構成したビデオカメラ装置 を提供するものである。

【００１０】

【実施例】

本考案のビデオカメラ装置の一実施例について、図面を参照し乍ら説明する。 なお、具体的なメカニカルズーム機構は公知のものを使用するものとし、手振れ 補正機能（防振機能）の機構的な構成は、前記従来の電子式手振れ補正方式を用 いることにするので、それらの詳細な説明は省略し、まず、本考案装置における ズーミング動作について説明する。

【００１１】 図２は後述の構成により形成されるメカニカルズーム系のズーム特性を表わし た直線であり、縦軸にズーム倍率（上の方が望遠側）を、横軸にズーミング操作 時間を示している。このズーム直線は、傾きをｋとすれば logＹ＝ｋ・ｔ で表 わせる直線であり、ビデオカメラの筺体表面に設けられたテレ・ズーム用スイッ チ（後述する図１のＳW1）を手動で押し続けることにより実施される。一方、本 考案において、手振れ補正機能の作動用スイッチ（図１の操作スイッチＳW2）を 手で操作した場合には、図２の傾きとは逆に、例えば図３に破線で示すようなワ イド側に移動する傾きの直線となる。

【００１２】 図３は本考案装置における手振れ補正機能ON時の各ズーム系のズーム動作を表 わす図であり、この図に示すように、時刻ｔ_o にて手振れ補正機能用スイッチを ONとすると、後述する電子ズーム機構が自動的に動作して、時刻ｔ₁ に電子ズー ム系による倍率を1.14倍とする。それと略同時にメカニカルズーム機構が上記電 子ズーム系と相補的に上記破線に沿って動作する。これにより、両倍率は相殺さ れて、結果的にズーム倍率不変のまま、手振れ補正作動での録画モードに短時間 に移行するわけである。従って、録画したい画角を設定してから手振れ補正機能 を作動させても、画角が変ることはない。

【００１３】 なお、メカニカルズーム系のズーム特性図（図２）において、ズーム直線の傾 きをｋとしたが、この場合の図３におけるメカニカルズーム直線の傾きは−ｋで ある必要はなく、従って、電子ズーム特性直線の傾きはメカニカルズーム直線の 傾きと相補的でありさえすれば良く、ｋの値にする必要はない。

【００１４】 次に、かかる動作を実現し得る本考案のビデオカメラ装置の具体的構成例につ いて、図１のブロック図を参照して説明する。同図において、Ｌはフォーカスレ ンズ及びアイリス（図示せず）が内蔵されたズームレンズ系で、このズームレン ズ系Ｌより入来した撮像光はＣＣＤ２により光電変換され、この電気的信号が次 段のＳ／Ｈ（サンプル・ホールド）・ＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール） 回路３に供給されてサンプルホールドされると共に、適切なレベルに自動的に利 得制御される。

【００１５】 このＳ／Ｈ・ＡＧＣ回路３の出力信号は、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変 換回路４に供給され、ここで、例えば９ビットのディジタル信号に変換される。 そのディジタル信号は輝度信号処理回路５に供給されて、オプチカル・ブラック ・クランプ，ガンマ補正，色信号除去，アパーチャ補正等の信号処理が施された 後、エッジ検出・積算回路６，色信号処理回路７，動きベクトル検出回路８，及 び補間・電子ズーム回路９に夫々供給される。エッジ検出・積算回路６では、オ ートフォーカス制御用信号となる焦点情報を検出するために、輝度信号の高域成 分が抜き取られたり、内蔵の積算器で画面を複数分割して各ブロック毎の積算値 が求められたりして、これらの情報がデータバスａを通じてマイコン１０に供給 される。

【００１６】 このマイコン１０には、ズームレンズ系Ｌ内のズームレンズやマスターレンズ （図示せず）の位置情報等が供給されており、ここでこれらの情報と上記エッジ 検出・積算回路６からの情報に基づいて、各レンズの合焦点位置，アイリスの絞 り値，ＣＣＤ２のシャッタ速度等が算出されると共に、必要に応じてマイコン１ ０内のテーブルからズーム補正量が読出されて、ＣＣＤ駆動回路１１やＡＦ駆動 回路１２，アイリス駆動回路１３，及びレンズ駆動回路１４を駆動するための各 駆動信号が生成されて、以上の各回路に供給される。かかる構成により前記メカ ニカルズーム系を形成している。

【００１７】 ここで、メカニカルズーム用の操作スイッチＳW1が操作されると、マイコン１ ０からレンズ駆動回路１４に駆動信号が供給されて、図２に示した特性に沿って 操作経過時間ｔに応じた倍率の画像が得られる。そして、操作スイッチＳW1が操 作し続けられる間に、メカニカルズームにおける限界の倍率（例えば８倍）にな ると、レンズ駆動停止をマイコン１０が検知して、この情報がデータバスｃを通 じてマイコン１５に供給される。このマイコン１５では、この情報に基づいて制 御信号をデータバスｂを通じて補間・電子ズーム回路９に供給する。そして、こ の補間・電子ズーム回路９では、これに基づいてズームすべき画像をフィールド メモリ１６，１７から呼び出し、所定の画像を切出して、スイッチＳW1の操作時 間に応じた例えば９倍以上の例えば１６倍までの拡大画像が得られる。これによ り通常の電子ズーム処理が行われることになる。

【００１８】 一方、色信号処理回路７では、内蔵のマトリクス回路で線順次色差信号Ｒ−Ｙ 及びＢ−Ｙが取り出され、両色差信号にガンマ補正，雑音低減等の処理が施され た後、同時化されて線順次色差信号となり、次段の補間・電子ズーム回路９に供 給される。更に、動き量ベクトル検出回路８では、入来中の現在の色差信号とフ ィールドメモリ１６又は１７に一時記憶された１フィールド前の信号の各代表点 の内容比較に基づいて動きベクトルが検出され、このデータがデータバスｂを通 じて手振れ防止・電子ズーム制御用のマイコン１５に供給され、ここで動き量が 算出され、手振れ補正機能付き録画モードになった際の制御信号に供される。

【００１９】 ここで、手振れ補正用のスイッチＳW2が閉成(ON)されることにより、手振れ補 正機能動作が指示された場合には、このマイコン１５から制御信号が補間・電子 ズーム回路９とマイコン１０に供給される。そして、マイコン１０からレンズ駆 動回路１４に制御信号が供給されて、ズームレンズ系Ｌをワイド側に移動させて 例えば約0.88(1／1.14）倍のメカニカルズーム倍率にする。それと略同時に、補 間・電子ズーム回路９ではこの制御信号に基づいて、輝度信号用フィールドメモ リ１６及び色信号用フィールドメモリ１７に読出し信号を出力し、各メモリ１６ ，１７から夫々対応する画像を読出して、この画像を所定範囲で切出した後、所 定の画角まで電子ズーム動作により例えば1.14倍まで拡大する。これにより、図 ３に示したように、電子ズームとメカニカルズームによる相殺が行なわれるので 、画角が変ることなく、スムーズに防振録画モードに移行できるわけである。

【００２０】 その後、前記した動作原理により、即ち各メモリ１６，１７からの読出しタイ ミングを変化させて出力画像信号の切出し枠を動かすことにより、カメラ本体の 手振れ補正が行われる。そして、この補間・電子ズーム回路９において、手振れ 補正及びズーム処理等が施された２つの色差信号及び輝度信号は、次段のエンコ ーダ処理回路１８に供給され、ここで必要に応じて、タイトルコントロール回路 （図示せず）の同期信号に基づいて重畳すべきタイトル文字等がＲＡＭ(Random Access Memory)１９に記憶され、所望時にこの情報が呼び出されて、タイトル信 号として入来中の信号に重畳されたり、２つの色差信号が平衡変調されたりして 、変調色信号と輝度信号とを出力する構成としている。

【００２１】 なお、マイコン２０は、データバスｄを通じて輝度信号処理回路５，色信号処 理回路７，エンコーダ処理回路１８，マイコン１５のセットアップ，ゲイン等を 制御するためのコンピュータである。

【００２２】 以上の説明においては、メカニカルズームと電子ズームとの特性を直線形状の 特性として説明したが、これに限るものではなく、前記直線形状に準じた曲線形 状の特性としても良いのは勿論である。

【００２３】

【考案の効果】

叙上の如く、本考案のビデオカメラ装置によれば、電子ズーム系とメカニカル ズーム系との併用により、録画したい画角を設定してから手振れ補正機能を作動 させても、画角が変化しないので、従来装置に比べて画角を設定し直す必要が無 くなるという優れた特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のビデオカメラ装置の一実施例を示すブ
ロック図。

【図２】本考案装置におけるメカニカルズーム系のズー
ム特性を示す図。

【図３】本考案装置における手振れ補正機能ON時の各ズ
ーム系のズーム動作を表わす図。

【図４】ビデオカメラ装置における手振れ補正機能ON時
の電子ズーム動作を説明するための画角変化模式図。

【符号の説明】

１ ビデオカメラ装置 ２ ＣＣＤ ４ Ａ／Ｄ変換回路 ５ 輝度信号処理回路 ７ 色信号処理回路 ８ 動きベクトル検出回路 ９ 補間・電子ズーム回路 １０，１５，２０ マイコン １４ レンズ駆動回路 １６，１７ フィールドメモリ Ｌ ズームレンズ系 ＳW1,2,3 スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入射する光学像を所定の倍率に変倍するた
   めのメカニカルズーム系と、該メカニカルズーム系から
   の画像を光電変換する固体撮像素子と、該光電変換され
   た画像信号を記憶する記憶手段と、該記憶された画像信
   号を読出して所定の倍率に変倍する電子ズーム系と、上
   記記憶手段からの読出しタイミングを変化させて出力画
   像信号の切出し枠を動かすことによりカメラ本体の手振
   れを補正する手振れ補正手段と、該手振れ補正手段の動
   作開始時に上記電子ズーム系の倍率を所定倍上げると共
   に上記メカニカルズーム系の倍率を相補的に下げること
   により合成の倍率を略不変とする手段とを備えたことを
   特徴とするビデオカメラ装置。