(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置を移動させて複数枚の画像を撮像する画像信号撮像装置において、
光軸の方向を変化させる光軸可変手段と、
上記光軸可変手段を介して入射される映像を画像データへ変換する撮像素子を有する移動可能とされた撮像装置と、
上記画像データを圧縮する圧縮手段と、
圧縮された上記画像データを記録する記録媒体と、
上記記録媒体から読み出した上記画像データを伸張する伸張手段と、
時間的に隣り合う画像データ間から上記撮像装置の動きを検出する検出手段と、
上記撮像素子の露光開始のタイミングでアクティブとされ、上記検出手段の出力を積分し、所定のタイミングでリセットされる積分手段と、
上記積分手段の出力に応じて上記撮像装置の移動を打ち消す方向に光軸を変化させるように上記光軸可変手段を制御する制御手段と
からなることを特徴とする画像信号撮像装置。
【請求項２】
上記撮像装置の移動する速度を検出する角速度センサと、
上記検出手段の出力および上記角速度センサの出力を合成する合成手段とを有し、
上記積分手段では、上記合成手段の出力が積分されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項３】
上記所定のタイミングは、フィールド単位のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項４】
上記所定のタイミングは、フレーム単位のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項５】
上記所定のタイミングは、少なくとも２以上のフレーム単位のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項６】
上記所定のタイミングは、上記撮像素子の露光が無効とされる期間内のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項７】
上記所定のタイミングは、非同期のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項８】
上記記録媒体に、上記非同期のタイミングで記録された上記画像データを間欠記録するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の画像信号撮像装置。
【請求項９】
上記積分手段の出力に対して直流成分をカットする手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項１０】
上記撮像素子のシャッタ速度が速いときには、露光が有効となるタイミングに合わせて、上記積分手段をアクティブとするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項１１】
シャッタ速度が速いときには、上記積分手段をリセットした後、上記積分手段の出力が一定値に戻るまでの傾斜を緩やかにするようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の画像信号撮像装置。
【請求項１２】
パンニングキーを設け、上記パンニングキーを押しながら上記撮像装置をパンしたときに、上記制御手段の処理を実行するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項１３】
パンニングオフキーを設け、上記パンニングオフキーを押しながら上記撮像装置をパンしたときに、上記制御手段では、手振れ補正モードとパンニングモードとの自動切り替え処理を停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の画像信号撮像装置。
【請求項１４】
撮像装置を移動させて複数枚の画像を撮像する画像信号撮像方法において、
光軸可変手段によって光軸の方向を変化させ、
上記光軸可変手段を介して入射される映像を画像データへ変換する撮像素子を有する撮像装置が移動可能とされ、
上記画像データを圧縮し、
圧縮された上記画像データを記録媒体に記録し、
上記記録媒体から読み出した上記画像データを伸張し、
時間的に隣り合う画像データ間から上記撮像装置の動きを検出し、
上記撮像素子の露光開始のタイミングでアクティブとされ、所定のタイミングでリセットされる積分手段によって、上記検出結果を積分し、
上記積分された結果に応じて上記撮像装置の移動を打ち消す方向に光軸を変化させるように上記光軸可変手段を制御する
ようにしたことを特徴とする画像信号撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動画のビデオカメラの撮像方式に関し、ビデオカメラを水平方向および／または垂直方向に移動しながら撮影してもブレのない静止画を得ることができる画像信号撮像装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の出願人は、特願平１０−３５７４７０号において、カメラ一体型ディジタルＶＴＲ（以下、ディジタルカメラと称する）を水平方向に移動（以下、パンと称する）させたときの、速度を角速度センサで検出するものを出願している。遠距離および近距離に係わらず画像の変化する速さと、角速度センサの出力とは、比例の関係にあるので、角速度センサは、正確に動作する。しかしながら、ディジタルカメラの操作者が平行移動を伴ってパンしたとき、角速度センサの出力には誤差が含まれる。この誤差は、遠距離の場合は、殆ど問題はないが、近距離の場合は、その影響が顕著に表れる。
【０００３】
例えば、水平画角が約４度p-p となる１２倍ズームのＴＥＬＥ端で水平画素数を６４０画素とし、シャッタ速度を１／１００sec とする。ディジタルカメラと被写体との距離が２ｍとなるときの横サイズｌｘは、
ｌｘ＝２・２０００・ｔａｎ（２deg ）＝１３９ｍｍ
となる。従って、１ｍｍが６４０／１３９＝４．６画素となる。ここで、２０ｃｍ／sec の速さで横に移動したとき、露光時間の１０ｍsec の間に２ｍｍ移動することになる。すなわち、９．２画素のブレが生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、角速度センサは、平行移動に不感なため、センサ出力はゼロとなる。ディジタルカメラの主点と異なる点を中心にしてパンしたときは、純粋なパンに、この平行移動成分が加わるため、実際の平行移動は、角速度センサの出力とは異なる問題がある。これに対して、被写体とディジタルカメラとの距離が２０ｍのときは、この誤差は単純に１／１０に減少するので、上述したような問題は無くなる。従って、近距離で角速度センサのみに頼るのは問題がある。
【０００５】
よって、この発明の目的は、角速度センサが不感となる平行移動成分を検出することができる画像信号撮像装置および方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、撮像装置を移動させて複数枚の画像を撮像する画像信号撮像装置において、光軸の方向を変化させる光軸可変手段と、光軸可変手段を介して入射される映像を画像データへ変換する撮像素子を有する移動可能とされた撮像装置と、画像データを圧縮する圧縮手段と、圧縮された画像データを記録する記録媒体と、記録媒体から読み出した画像データを伸張する伸張手段と、時間的に隣り合う画像データ間から撮像装置の動きを検出する検出手段と、撮像素子の露光開始のタイミングでアクティブとされ、検出手段の出力を積分し、所定のタイミングでリセットされる積分手段と、積分手段の出力に応じて撮像装置の移動を打ち消す方向に光軸を変化させるように光軸可変手段を制御する制御手段とからなることを特徴とする画像信号撮像装置である。
【０００７】
請求項１４に記載の発明は、撮像装置を移動させて複数枚の画像を撮像する画像信号撮像方法において、光軸可変手段によって光軸の方向を変化させ、光軸可変手段を介して入射される映像を画像データへ変換する撮像素子を有する撮像装置が移動可能とされ、画像データを圧縮し、圧縮された画像データを記録媒体に記録し、記録媒体から読み出した画像データを伸張し、時間的に隣り合う画像データ間から撮像装置の動きを検出し、撮像素子の露光開始のタイミングでアクティブとされ、所定のタイミングでリセットされる積分手段によって、検出結果を積分し、積分された結果に応じて撮像装置の移動を打ち消す方向に光軸を変化させるように光軸可変手段を制御するようにしたことを特徴とする画像信号撮像方法である。
【０００８】
光軸可変素子として、シフトレンズを含むレンズ群を介して被写体の像がＣＣＤ撮像素子へ投影される。このとき、シフトレンズは、パンするディジタルカメラと逆の方向に光軸を可変することによって、光軸の方向を一定に保持するように制御される。光軸の方向を一定に保持するために、画像移動量検出部および角速度センサによって、ディジタルカメラがＸ方向およびＹ方向に移動した平行移動成分Ｍｘ、Ｍｙおよび角速度Ｓｘ、Ｓｙが検出される。検出された平行移動成分Ｍｘ、Ｍｙおよび角速度Ｓｘ、Ｓｙを積分し、ディジタルカメラの移動量が求められる。この移動量は、ＣＣＤ撮像素子の露光開始のタイミングで積分回路がアクティブにされ、供給される平行移動成分Ｍｘ、Ｍｙおよび角速度Ｓｘ、Ｓｙが積分され、求められる。また、露光終了のタイミングで積分回路はリセットされる。求められた移動量に応じてシフトレンズが光軸の方向を変えられる。こうして撮影されると、パンしながら撮影されても画素ブレのない画像が撮影される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された一実施形態の全体的構成を示す。１で示すレンズ群を介して入射された被写体の像がＣＣＤ撮像素子２へ供給される。レンズ群１は、シスコン（システムコントローラ）１４によって、ズーム制御およびフォーカス制御が行われる。このレンズ群１は、後述するように、光軸の方向を変化させることができる光軸可変素子を含む。
【００１０】
ＣＣＤ撮像素子２では、被写体からの入射光が電荷として蓄積される。ＣＣＤ撮像素子２は、シスコン１４によって、電子シャッタのオン／オフが制御される。これによって、ＣＣＤ撮像素子２の電子シャッタが駆動され、供給された被写体の像が取り込まれる。取り込まれた被写体の像は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりディジタル化され、ディジタル撮像信号（以下、画像信号と称する）として、圧縮回路３を介して一旦画像メモリ４に記憶される。
【００１１】
画像メモリ４は、数フレームまたは数フィールドの画像を記憶する容量を有する。この画像メモリ４に記憶された画像信号は、圧縮回路３によって順次圧縮処理が施される。一例として、静止画として取り込まれた画像に対してＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）が施され、動画として取り込まれた画像に対してＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）が施される。このように処理された圧縮画像信号は、記録媒体５に供給される。記録媒体５に供給された圧縮画像信号は、シスコン１４の制御に従って記録される。この記録媒体５の一例として、磁気テープ、磁気ディスク、光磁気ディスクまたは半導体メモリなどの中から適宜選択された記録媒体が用いられる。
【００１２】
各種の操作キー群１５からの指定に応じたシスコン１４の制御によって、記録媒体５から圧縮画像信号が読み出される。読み出された圧縮画像信号は、伸張回路６を介して一旦画像メモリ４へ記憶され、伸張回路６によって、順次伸張処理が施される。すなわち、この伸張回路６では、ＪＰＥＧまたはＭＰＥＧの復号がなされる。伸張された画像信号は、伸張回路６から表示装置７に表示されると共に、ビデオ出力端子８を介して外部のＴＶモニタ等に表示される。
【００１３】
上述した画像メモリ４は、画像信号に対して圧縮を施す場合、および圧縮画像信号を伸張する場合に用いられる。このとき、圧縮が施される領域と、伸張が施される領域とをアドレスによって分けるようにしても良いし、記憶された信号に圧縮用のフラグまたは伸張用のフラグを付けるようにしても良い。また、圧縮用のメモリおよび伸張用のメモリを別々に設けるようにしても良い。また、この画像メモリ４には、図示しないが現画像信号が記憶されるメモリと、１フレーム前の画像信号画記憶されるメモリとが設けられている。
【００１４】
そして、この一実施形態では、現画像信号が画像移動量検出部１０のメモリ１１ａに供給され、記憶される。１フレーム前の画像信号が画像移動量検出部１０のメモリ１１ｂに供給され、記憶される。動き検出回路１２では、メモリ１１ａおよび１１ｂに記憶された画像信号に基づいて動き検出が行われる。動き検出の結果に基づいて演算回路１３では、画像信号の横方向の平行移動成分Ｍｘおよび縦方向の平行移動成分Ｍｙが算出される。算出された平行移動成分ＭｘおよびＭｙは、シスコン１４に供給される。
【００１５】
具体的には、１画素の１／２程度の精度で動き検出を行うため、メモリ１１ａおよび１１ｂに記憶された画像信号が縦横とも２倍程度に拡大される。このとき、小さいブロック毎に処理を行うので、メモリ１１ｂは、そのブロックサイズだけあれば良い。もう一方のメモリ１１ａは、メモリ１１ｂよりサーチ範囲の分大きなメモリが必要となる。
【００１６】
また、あるブロック内の画像が平坦な画像のときは、位置検出が不可能である。このような場合、誤った値を出力しないようにするため、そのブロックの画像のバリアンスＶａを計算し、計算結果が小さいときは、そのブロックは位置検出を行わないようにする。ここで、バリアンスＶａは、
Ｖａ＝Σ（ｙｉ2 ）／Ｋ−（Σ（ｙｉ／Ｋ））2 
（ただし、ｙｉ：輝度値、Ｋ：ブロック内の画素数）
となる。また、ｉをブロック番号とし、ブロック毎に縦横の平行移動成分を求め、求められたブロック毎の横方向の平行移動成分をｘ〔ｉ〕とし、ブロック毎の縦方向の平行移動成分をｙ〔ｉ〕とする。
【００１７】
多くのブロックから得られた平行移動成分ｘ〔ｉ〕およびｙ〔ｉ〕がそれぞれ同じ値となった場合、画面全体が平行移動したと見做される。もし、平行移動成分ｘ〔ｉ〕およびｙ〔ｉ〕が同じ値とならなかった場合、傾斜または伸縮があるが、中央部の値または平均値をもって、その画像信号の平行移動成分ＭｘおよびＭｙとする。
【００１８】
このように、画像移動量検出部１０は、１フレーム前の画像信号に対して現在の画像信号がどんな位置にあるかを調べ、平行移動成分ＭｘおよびＭｙを出力する。その平行移動成分ＭｘおよびＭｙは、シスコン１４へ供給される。シスコン１４に供給された平行移動成分ＭｘおよびＭｙは、合成回路１９に供給される。角速度センサ９の角速度センサ９Ｘおよび９Ｙで検出される横方向の角速度Ｓｘおよび縦方向の角速度Ｓｙがシスコン１４へ供給される。シスコン１４に供給された角速度ＳｘおよびＳｙは、合成回路１９に供給される。合成回路１９では、平行移動成分ＭｘおよびＭｙと、角速度ＳｘおよびＳｙとが合成される。合成された平行移動成分Ｍｘが積分回路２０Ｘへ供給され、合成された平行移動成分Ｍｙが積分回路２０Ｙへ供給される。
【００１９】
積分回路２０Ｘおよび２０Ｙでは、供給された縦方向および横方向の平行移動成分が積分され、横方向の移動量Ｘおよび縦方向の移動量Ｙが求められる。その移動量ＸおよびＹは、Ｄ／Ａ変換器２１Ｘおよび２１Ｙへ供給される。Ｄ／Ａ変換器２１Ｘおよび２１Ｙでは、供給された移動量ＸおよびＹがディジタル化され、レンズ群１へ供給される。レンズ群１では、供給された移動量ＸおよびＹに応じて光軸の方向を変化させるように光軸可変素子が駆動される。
【００２０】
ここで、一例としてパンニングキー１６が押されると、スイッチ回路１８がオン状態となる。スイッチ回路１８がオン状態となると、入力端子１７を介してビデオ信号から抽出された垂直同期信号がリセット信号として、積分回路２０Ｘおよび２０Ｙに供給される。すなわち、フレーム単位で積分回路２０Ｘおよび２０Ｙがリセットされる。また、フィールド単位で積分回路２０Ｘおよび２０Ｙのリセットを行っても良い。このリセットは、ＣＣＤ撮像素子２の露光が無効とされる期間に行われる。具体的には、ＣＣＤ撮像素子２の露光開始のタイミングで積分回路２０Ｘおよび２０Ｙをアクティブとし、露光終了のタイミングで積分回路２０Ｘおよび２０Ｙをリセットとする。
【００２１】
このように、画像信号の変化分から移動速度を求め、この速度を打ち消すように光軸可変素子を駆動するようにすれば、平行移動または回転移動に依らず正しい制御が行える。現在の画像信号が１フレーム前の画像信号からどの程度移動したかが検出される。この検出結果から、１フレーム当たりの動く速さが得られる。これを積分すれば１フレーム内の瞬時の位置が連続的に求められる。
【００２２】
水平画角をｔｈ〔deg p-p 〕、画像信号の移動速度をｖｅ〔pixel/field 〕とすると、光軸可変素子を
ｔｈ・ｖｅ／６４０〔deg/field 〕
（ただし、水平画素数が６４０とする。）
の速さで駆動すれば良い。
【００２３】
このように、撮影者によって手持ちで撮影されるディジタルカメラは、パンするが、１枚の静止画を撮影する間、光軸を変化させないようにする。すなわち、パンする方向と逆の方向に光軸の方向を移動させる。
【００２４】
また、この一実施形態では、合成回路１９において、平行移動成分ＭｘおよびＭｙと、角速度ＳｘおよびＳｙとを合成し、その合成出力を積分回路２０Ｘおよび２０Ｙへ供給するようにしているが、平行移動成分ＭｘおよびＭｙのみを積分回路２０Ｘおよび２０Ｙへ供給するようにしても良い。
【００２５】
この一実施形態では、ディジタルカメラをパンさせるようにしているが、チルト（垂直方向に移動）するようにしても同様に、使用することができる。
【００２６】
ここで、上述したレンズ群１に含まれる光軸可変素子の第１の例を図２に示す。この図２は、複数のレンズからなるレンズ群１の中に光軸可変素子となるシフトレンズを設けた一例である。通常、シフトレンズは、図２中に点線で示す位置Ｐ１に配置される。位置Ａ１の被写体の像は、位置Ｐ１のシフトレンズを介してＣＣＤ撮像素子２上の位置Ａ１’に投射される。被写体の像がＣＣＤ撮像素子２上の位置Ａ１’に投射されているときに、ディジタルカメラが移動すると、被写体の像はＣＣＤ撮像素子２上の位置Ａ２’に投射される。すなわち、ディジタルカメラから見た場合、被写体が位置Ａ１から位置Ａ２に移動したようになる。このようなとき、ディジタルカメラの移動を画像移動量検出部１０および角速度センサ９によって検出し、検出された移動量に応じてシフトレンズを実線で示す位置Ｐ２へ移動させる。シフトレンズを位置Ｐ２へ移動させることによって、位置Ａ２の被写体の像がディジタルカメラが移動する前と同じ位置Ａ１’に投射される。また、このシフトレンズを用いて手振れ補正を行うこともできる。そして、手振れ補正モードと、パンニングモードとの切り替えを自動的に行うことができる。
【００２７】
このシフトレンズを駆動する回路の一例を図３に示す。画像移動量検出部１０および角速度センサ９では、ディジタルカメラの平行移動成分および角速度が検出される。検出された平行移動成分および角速度は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３１へ供給される。ＬＰＦ３１では、検出された平行移動成分および角速度からノイズ等が除去される。ノイズが除去された平行移動成分および角速度は、積分回路２０へ供給される。積分回路２０では、供給された平行移動成分および角速度が積分され、ディジタルカメラの移動量が検出される。
【００２８】
ビデオ出力が供給される同期信号分離回路３２では、図４に示すように垂直同期信号ＶＤが分離される。分離された垂直同期信号ＶＤは、モノマルチ（単安定マルチバイブレータ、図中では、ＭＭと略す）３３に供給される。モノマルチ３３では、供給された垂直同期信号ＶＤから図４に示す信号Ｍ１が出力される。その信号Ｍ１は、モノマルチ３４へ供給される。モノマルチ３４では、供給された信号Ｍ１から図４に示す信号Ｍ２が出力される。この信号Ｍ２は、リセット信号として積分回路２０へ供給される。
【００２９】
すなわち、積分回路２０では、図４に示す信号Ｓのように傾きがディジタルカメラの移動の速度に比例した積分値が出力される。信号Ｓは、積分回路２０からシフトレンズサーボ回路３５へ供給される。シフトレンズサーボ回路３５では、信号Ｓとシフトレンズ３６から供給される位置情報とを比較し、シフトレンズ３６を駆動するための信号が生成される。生成された信号は、シフトレンズ３６に供給される。シフトレンズ３６は、供給された信号に応じて移動する。その移動した位置情報がシフトレンズ３６からシフトレンズサーボ回路３５へ信号として供給される。
【００３０】
このように、信号Ｓは、信号Ｍ２の立ち下がりで積分回路２０がアクティブとされ、信号Ｍ２の立ち上がりでリセットされる。信号Ｍ２がローレベルとされる期間Ｔ１のとき、光軸の方向が一定にされる。すなわち、この期間Ｔ１の間に、ＣＣＤ撮像素子が露光される。
【００３１】
この一実施形態では、画像移動量検出部１０および２組の角速度センサ９Ｘおよび９Ｙを用いて、パンおよびチルト（垂直方向の移動）の角速度を検出することができる。露光終了のタイミングで積分回路２０がリセットされ、露光開始のタイミングで積分回路２０がアクティブとされる。このことにより、積分回路２０の出力は、６０Ｈｚの鋸歯状波になる。期間Ｔ１の鋸歯状波の傾きは、画像移動量検出部１０および角速度センサ９の出力に比例する。
【００３２】
具体的には、パンの速さと同じ速さで逆方向に光軸の方向を動かし、少なくとも露光時間の間だけ、被写体とＣＣＤ撮像素子２の相対位置をフレーム単位で一定に保つものである。
【００３３】
図５Ａに示す信号Ｓは、ディジタルカメラが左右にゆっくり往復したときの波形であり、図５Ｂに示す信号Ｓは、右に一定の速度でパンし、次に左に一定の速度でパンしたときの波形である。この図５Ａおよび図５Ｂに示す波形は、ある方向にパンしているときダイナミックレンジの半分しか使っていない。そこで、図５Ｃに示す信号Ｓのように、ハイパスフィルタを用いて、ＤＣ成分を除去することによって振幅を２倍にできる。すなわち、ダイナミックレンジを２倍にすることができる。
【００３４】
図６Ａに示す信号Ｓは、暗いときの波形の一例である。暗いためＣＣＤ撮像素子２に露光される時間（期間Ｔ１）を長くする必要があるので、ディジタルカメラの移動を遅くして、例えば１フレームを全て使って露光する。ディジタルカメラの移動が遅いので、画像移動量検出部１０および角速度センサ９の出力が小さくなり、図６Ａに示すような波形となる。
【００３５】
図６Ｂに示す信号Ｓは、明るいときの波形の一例である。明るいためＣＣＤ撮像素子２に露光される時間（期間Ｔ１）を短くできるので、ディジタルカメラの移動を早くすることができる。ディジタルカメラの移動が速いので、画像移動量検出部１０および角速度センサ９の出力が大きくなり、図６Ｂに示すような波形となる。この図６Ｂに示す期間Ｔ１の傾斜の最大値を大きくでき、より速いパンニングに対応できる。このとき、積分回路２０に供給されるリセット信号の一例を図６Ｃに示す。また、図６Ｄに示す期間Ｔ２の傾斜を滑らかにするようにしても良い。このとき、積分回路２０の時定数を変える必要がある。
【００３６】
ここで、上述した光軸可変素子の第２の例として、アクティブプリズムの概略図を図７に示し、簡単に説明する。このアクティブプリズムは、前面ガラス４１と後面ガラス４２の間を蛇腹４３でつないだものである。この２枚のガラスの間に高屈折率ｎの液体４４が封入されている。２枚のガラスには、それぞれ縦と横に、回転軸を設け、自由に動作するようにしたものである。このアクティブプリズムを光軸可変素子として使用することによって、光軸が縦と横に曲げられる。
【００３７】
このときの液体４４は、
(1) 前面ガラス４１および後面ガラス４２と屈折率ｎが近い物質
(2) カメラの動作温度範囲で凍結などの異常が生じない物質
(3) 万一破損し、液体４４が流出しても人体には無害な物質
この３つの条件を満たす必要がある。
【００３８】
このアクティブプリズムの動作を簡単に説明する。前面ガラス４１は、例えば水平の軸で保持され、後面ガラス４２は、例えば垂直の軸で保持され、それぞれ軸のまわりを独立に回転できる。その回転軸には、可動コイルが取り付けられる。コイルに流れる電流によって回転角（頂角）が決められる。例えば、手振れによって、ディジタルカメラが上を向いたとき、図７Ａに示すアクティブプリズムの状態から図７Ｂに示すアクティブプリズムの状態へ変化する。
【００３９】
具体的には、図７Ａに示すように、２枚のガラス板が平行なときには、アクティブプリズムに入射した光線は直進する。ここで、手振れが発生し、２枚のガラス板が平行位置からある角度だけ回転したとすると、アクティブプリズム内部の屈折率ｎにより、入射した光線が出射するときには、図７Ｂに示すように、屈折する。
【００４０】
次に、光軸可変素子の第３の例を図８に示す。この図８は、光軸可変素子としてアクティブミラーを用いたものである。図８Ａは、このアクティブミラーを正面から見た概略図であり、図８Ｂは、図８Ａ中のＡ−Ａ’の断面図であり、図８Ｃは、可動フレームに設けられる磁気回路の概略図であり、図８Ｄは、軸に設けられた磁気センサの概略図である。
【００４１】
図８Ａに示すように、楕円形のミラー８１の長径に沿って軸８２が設けられる。軸８２は、可動フレーム８３と結合され、その可動フレーム８３の一面には、ミラー８１が取り付けられる。ミラー８１の短径に沿ってミラー８１の外側にコイル８４が固定される。軸８２は、可動フレーム８５の軸受け８６に支えられる。
【００４２】
図８Ｂに示すように、コイル８４の中心は、ミラー８１の反射面の延長上にある。このようにすることによって、ミラー８１が軸８７を中心に回転したときに、回転の中心とミラー８１の反射面とのギャップが最も小さいギャップで済む。コイル８４の輪の中に軟鉄の円柱８９が設けられ、コイル８４の外側にマグネット９０が固定される。マグネット９０と円柱８９がヨーク９１で接続され、磁気回路９２が構成される。この円柱８９の代わりに角柱を用いても良い。
【００４３】
図８Ｃに示すように、軸受け８６付近の可動フレーム８５にコイル９３が固定される。このコイル９３が磁気回路９４のギャップに入る。磁気回路９４は、スピーカと同様のもので良い。コイル９３および磁気回路９４は、ミラー８１が軸８７を中心に回転したときに、円弧状の運動をするだけなので、コイル９３および磁気回路９４のギャップを狭くすることが可能である。すなわち、ミラー８１が軸８２を中心に回転してもコイル９３および磁気回路９４が干渉するなどの影響はない。
【００４４】
図８Ｄに示すように、軸８２の周りに円弧状の強磁性体に細かいＳＮのパターンを着磁した磁気ストライプ９５が固定される。磁気ストライプ９５の外側にＭＲセンサなどの磁気センサ９６が可動フレーム８５上に近接して設けられ、これを角度センサとする。図示しないが、軸８７にも、磁気ストライプ９５と同様のものが設けられ、さらに固定フレーム９７にも、磁気センサ９６と同様のものが設けられる。
【００４５】
このように、磁気回路９２および９４からなるアナログの角度センサと、磁気ストライプ９５および磁気センサ９６からなるディジタルの角度センサとを用いることによって、より光軸の方向が安定する。また、重いマグネットが可動部に設けられていないので、高速動作が可能となる。
【００４６】
この第３の例のアクティブミラーからなる光軸可変素子は、レンズ群１の中に含まれるものではなく、レンズ群１の前に配置される。
【００４７】
この一実施形態では、上述した第１、第２および第３の光軸可変素子のように、光軸の方向を制御できる素子を持っていれば、どのような素子でも良い。例えば、動作速度が１０ｍsec で０．１度の光軸の方向を変えることができ、６．７ｍsec で所望の位置へ戻れることができれば、どのような素子でも良い。ただし、この動作速度がもっと速ければ更に素早いパンニングが可能となる。また、光軸可変素子の動作音が許容できる範囲であることも必要である。
【００４８】
この一実施形態では、このように光軸を制御して撮影した画像は、動画としても鮮明な画像になる。しかしながら、この撮影モードで、動いている電車などをパンしながら撮影すると、背景はブレないが、電車はブレる画像が撮影される。従って、この一実施形態では、通常手振れ補正モードとパンニングモードとを自動切り替えとしているが、パンニングオフキーを設け、そのパンニングオフキーを押しながら、パンしたときには自動切り替えの機能は実行されない。このようにすることによって、動いている電車などの被写体を画素ブレせずに撮影することができる。
【００４９】
この一実施形態では、画像移動量検出部および角速度センサを用いているが、用途によって速度および方向が予め決められている場合、画像移動量検出部、角速度センサおよび積分回路を不要としても良い。例えば、連像的に左右に首を振るタイプの監視カメラに、この一実施形態を適用した場合、カメラが移動する速度および方向が予め分かっているので、画像移動量検出部、角速度センサおよび積分回路がなくても、光軸可変素子を制御することができるので、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
この一実施形態では、積分回路のリセットがフレーム単位でリセットが施される場合、フレーム単位の静止画を得ることができる。また、フレーム単位に関係なく、画像移動量検出部の出力および角速度センサの出力が所定の値となるまでの期間を、露光開始から露光終了までの期間としても良い。
【００５１】
この一実施形態では、フレーム単位を所定のタイミングの一例としているが、フィールド単位を所定のタイミングとしても良いし、２以上のフレーム単位を所定のタイミングとしても良い。また、連続して撮影する、所謂連写モードの撮影するタイミングを所定のタイミングとしても良い。さらにまた、所定のタイミングを、非同期のタイミングとしても良く、このとき記憶媒体には、間欠記録が行われるようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
この発明に依れば、ディジタルカメラの主点と異なる点を中心にしてパンしても、画像の移動する方向と速度から光軸を移動する方向と速度を決めるため、近距離の被写体を撮影しても誤差を抑え、画素ブレのない画像を生成することができる。
【００５３】
この発明に依れば、さほど明るくない部屋の内部の様子を短時間の間にＴＥＬＥ端で撮影し、撮影後静止画として再生し細部を調整することができる。また、集合写真を撮影しているときに、パンしながら一人一人の顔をアップで撮影し、撮影後１枚１枚の静止画とすることができる。さらに、複数の静止画を繋ぎ合わせ高精細な１枚の静止画を生成するために、互いに重複する複数の静止画をパンしながら手軽に撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されるカメラ一体型ディジタルＶＴＲの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】この発明に適用される光軸可変素子の第１の例を説明するための略線図である。
【図３】この発明に適用されるの光軸可変素子を駆動する回路の一例を示すブロック図である。
【図４】この発明に適用される光軸可変素子を駆動する回路の一例のタイミングチャートである。
【図５】この発明に適用される光軸可変素子を駆動する回路の一例のタイミングチャートである。
【図６】この発明に適用される光軸可変素子を駆動する回路の一例のタイミングチャートである。
【図７】この発明に適用される光軸可変素子の第２の例を説明するための略線図である。
【図８】この発明に適用される光軸可変素子の第３の例を説明するための略線図である。
【符号の説明】
１・・・レンズ群、２・・・ＣＣＤ撮像素子、３・・・圧縮回路、４・・・画像メモリ、５・・・記録媒体、６・・・伸張回路、７・・・表示装置、９、９Ｘ、９Ｙ・・・角速度センサ、１０・・・画像移動量検出部、１１ａ、１１ｂ・・・メモリ、１２・・・動き検出回路、１３・・・演算回路、１４・・・シスコン、１５・・・操作キー群、１６・・・パンニングキー、１８・・・スイッチ回路、１９・・・合成回路、２０Ｘ、２０Ｙ・・・積分回路、２１Ｘ、２１Ｙ・・・Ｄ／Ａ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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