JP2003069885A - ビデオカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮影レンズにより投影された大きなイメージ
サークルＬＩＣ内で撮像素子を２次元的に移動させる。 【解決手段】 撮影レンズ１２により撮影した被写体像
を撮像素子１３の撮像面上に結像させて光電変換した後
に被写体の映像信号を出力するビデオカメラ装置１０Ａ
において、撮影レンズ１２により投影された大きなイメ
ージサークルＬＩＣの面積よりも小面積の撮像面を有す
る撮像素子１３を大きなイメージサークルＬＩＣ内で２
次元的に移動させて、大きなイメージサークルＬＩＣ内
で所望の位置に写っている被写体像を撮像素子１３の撮
像面に結像させることを特徴とするビデオカメラ装置で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影レンズにより
投影された大きなイメージサークルの面積よりも小面積
の撮像面を有する撮像素子を大きなイメージサークル内
で２次元的に移動させるように構成したビデオカメラ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型軽量のビデオカメラ装置は、
携帯用とか、監視用とかに多用されている。

【０００３】図５は一般的なビデオカメラ装置を説明す
るために模式的に示した図である。図５に示した如く、
一般的なビデオカメラ装置１００では、鏡筒１０１内の
前方部位に被写体を撮影する撮影レンズ１０２が取り付
けられており、この撮影レンズ１０２で撮影した被写体
像を撮像素子１０３の撮像面上に結像させて、被写体像
を光電変換した後に被写体の映像信号を得ている。尚、
一般的には、撮影レンズ１０２と撮像素子１０３との間
に、ズームレンズとか、フォーカスレンズが光軸方向に
移動自在に設けられているが、ここではこれらのレンズ
の図示を省略する。

【０００４】この際、通常、撮影レンズ１０２は小さな
イメージサークルＳＩＣを持ったレンズを用いている。
尚、イメージサークルとは、撮影レンズ１０２が鮮鋭な
像を結ぶ円の直径をいうものであり、このイメージサー
クルを外れる位置に撮像素子１０３を置いても被写体像
は結像できないものである。

【０００５】そして、撮影レンズ１０２により撮像素子
１０３の撮像面上に投影された小さなイメージサークル
ＳＩＣは、撮像素子１０３の撮像面をカバーできる程度
であり、この際、撮像素子１０３の撮像面が小さなイメ
ージサークルＳＩＣに内接している。言い換えると、撮
像素子１０３の撮像面の対角線の長さは、撮影レンズ１
０２により投影された小さなイメージサークルＳＩＣの
直径と同じ長さに設定すれば良いものであるが、実際に
は寸法精度の誤差等を考慮して僅かに大き目のイメージ
サークルを設定している。これに伴って、被写体側で
は、小さなイメージサークルに対応する範囲内に矩形状
の撮影範囲が存在する。

【０００６】ここで、上記のような一般的なビデオカメ
ラ装置１００を用いて被写体を撮影する際、被写体が移
動した場合には、ビデカメラ装置１００を被写体の移動
に合わせて動かすか、移動した被写体の方向にビデオカ
メラ装置１００自体を傾けるなどして、被写体の移動に
追従させながら被写体を撮影している。

【０００７】上記に対して、被写体の移動をある程度カ
バ一するために、撮像素子を取り付けたベース基板上で
撮影レンズをレンズシフト方向に移動自在に構成したビ
デオカメラ装置が特開平１０−５１６６９号公報に開示
されている。

【０００８】図６は撮像素子を取り付けたベース基板上
で撮影レンズをレンズシフト方向に移動自在に構成した
従来のビデオカメラ装置を分解して示した分解斜視図、
図７は図６に示した従来のビデオカメラ装置を組み立て
た状態を示した斜視図である。

【０００９】図６に示した従来のビデオカメラ装置２０
０は、上記した特開平１０−５１６６９号公報に開示さ
れているものであり、ここでは同号公報を参照して簡略
に説明する。

【００１０】図６に示した如く、従来のビデオカメラ装
置２００では、鏡筒２０１内の前方部位に被写体を撮影
する撮影レンズ２０２が取り付けられており、且つ、鏡
筒２０１は箱状の摺動部２０３の中心部に螺合してい
る。

【００１１】また、ベース基板２０４の略中心部上には
撮像素子２０５が取り付けられている。ここでは、撮影
レンズ２０２により撮影した被写体像を撮像素子２０５
の撮像面（公報ではセンサー部と呼称）２０５ａ上に結
像して光電変換する際、撮影レンズ２０２が結像する映
像のイメージサークルの直径を撮像素子２０５の撮像面
２０５ａの対角線より長く設定しているので、撮影レン
ズ２０２は大きなイメージサークルを持ったレンズであ
る。

【００１２】これに伴って、撮影レンズ２０２を保持し
た摺動部２０３は、撮影レンズ２０２のレンズシフト方
向（矢印方向）に摺動自在な状態でベース基板２０４上
に直接取り付けられている。

【００１３】即ち、ベース基板２０４上で撮像素子２０
５を挟んだ左右にスリット孔２０４ａ，２０４ａを形成
し、且つ、これらのスリット孔２０４ａ，２０４ａに合
わせて摺動部２０３の左右にめねじ部２０３ａ，（２０
３ａ）を形成し、ベース基板２０４の裏面から取り付け
ねじ２０６，２０６をベース基板２０４のスリット孔２
０４ａ，２０４ａを介して摺動部２０３のめねじ部２０
３ａ，（２０３ａ）に螺合させて摺動部２０３をベース
基板２０４上に摺動可能に取り付けている。

【００１４】また、ベース基板２０４上で撮影レンズ２
０２のレンズシフト方向の一端にＬ字状の金属板２０７
を取り付け、且つ、この金属板２０７に調節ねじ２０８
を回転自在に取り付けて、調節ねじ２０８の先端を摺動
部２０３に形成したねじ孔２０３ｂに螺合させている。
この際、調節ねじ２０８は金属板２０７対して回転は行
うが、金属板２０７から所定位置以上レンズシフト方向
に突出しないように軸部に係止部材２０９が取付けられ
ている。

【００１５】そして、ビデオカメラ装置２００を組み立
てると図７に示した状態になり、この状態で、調節ねじ
２０８を回すと摺動部２０３に取り付けた撮影レンズ２
０２がレンズシフト方向に移動するので、撮影レンズ２
０２と撮像素子２０５との相対位置が変わるため、ベー
ス基板２０４に取り付けた撮像素子２０５の撮像面２０
５ａ上にはレンズシフト方向にシフトした位置に写って
いる被写体像を結像することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した一
般的なビデオカメラ装置１００を用いて被写体を撮影す
る際、被写体が移動した場合には、ビデカメラ装置１０
０を被写体の移動に合わせて動かすか、移動した被写体
の方向にビデオカメラ装置１００自体を傾けるなどし
て、被写体の移動に追従させながら被写体を撮影してい
るので、移動した被写体の方向にビデオカメラ装置１０
０を向けると、被写体に対して光軸が傾いた状態とな
り、台形ひずみが発生し、正対した映像にならない。

【００１７】一方、上記した従来のビデオカメラ装置２
００では、摺動部２０３に取り付けた撮影レンズ２０２
をベース基板２０４上でレンズシフト方向に移動するこ
とで被写体の移動をある程度カバ一でき、これによりビ
デオカメラ装置２００は勿論のこと、テレビインターホ
ン装置とか監視用ビデオカメラ装置などにも適用可能で
あるものの、この技術的思想を利用してモータなどを用
いて摺動部２０３に取り付けた撮影レンズ２０２をレン
ズシフト方向に自動的に移動する場合に、摺動部２０３
に取り付けた撮影レンズ２０２は重量があるため、モー
タのパワーをあげなければならないので消費電力が大き
くなり、且つ、モータも大型になり、ビデオカメラ装置
２００の小型軽量化に支障をきたすばかりでなく、コス
トアップになってしまうなど問題点が生じる。また、摺
動部２０３に取り付けた撮影レンズ２０２は、レンズシ
フト方向のみ移動可能であるものの、このレンズシフト
方向に対して直角の方向には移動できないので、撮影レ
ンズ２０２をベース基板２０４上で２次元的に移動させ
ることのできない構造形態である。

【００１８】そこで、上記した問題点を解決すべく、撮
像素子に対して十分に大きなイメージサークルを持つレ
ンズにより構成されたビデオカメラ装置を構築し、大き
なイメージサークル内を撮像素子が２次元的に移動する
ことにより、ビデオカメラ装置に位置、角度の変更なく
被写体に垂直な正対した映像を解像度を落とさずに撮像
素子に結像させ、且つ、ズーム動作時に撮像素子で得ら
れた被写体の映像の中心位置を補正して撮影できるビデ
オカメラ装置が望まれている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、撮影レンズによ
り撮影した被写体像を撮像素子の撮像面上に結像させて
光電変換した後に被写体の映像信号を出力するビデオカ
メラ装置において、撮影レンズにより投影された大きな
イメージサークルの面積よりも小面積の撮像面を有する
撮像素子を前記大きなイメージサークル内で２次元的に
移動させて、前記大きなイメージサークル内で所望の位
置に写っている被写体像を前記撮像素子の撮像面に結像
させることを特徴とするビデオカメラ装置である。

【００２０】また、第２の発明は、上記した第１の発明
のビデオカメラ装置において、前記撮影レンズと前記撮
像素子との間にズームレンズを移動自在に設けた際、ズ
ーム時に前記撮像素子で得られた前記被写体の映像の中
心位置を補正するように該撮像素子を前記大きなイメー
ジサークル内で移動させることを特徴とするビデオカメ
ラ装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るビデオカメラ
装置の一実施例を図１乃至図４を参照して＜第１実施例
＞，＜第２実施例＞の順に詳細に説明する。

【００２２】＜第１実施例＞図１は本発明に係る第１実
施例のビデオカメラ装置を説明するための構成図、図２
は本発明に係る第１実施例のビデオカメラ装置におい
て、撮影レンズにより投影された大きなイメージサーク
ルに対して撮像素子の大きさを説明するために模式的に
示した図、図３は本発明に係る第１実施例のビデオカメ
ラ装置において、撮影レンズにより投影された大きなイ
メージサークル内で撮像素子を移動した状態を説明する
ために模式的に示した図である。

【００２３】図１に示した如く、本発明に係る第１実施
例のビデオカメラ装置１０Ａでは、鏡筒（又は筐体）１
１内の前方部位に被写体を撮影する撮影レンズ１２が取
り付けられており、この撮影レンズ１２で撮影した被写
体像を撮像素子１３の撮像面上に結像させて、被写体像
を光電変換した後に被写体の映像を得ている。

【００２４】ここで、図２に模式的に示した如く、ビデ
オカメラ装置１０Ａの鏡筒１１に取り付けた撮影レンズ
１２は、大きなイメージサークルＬＩＣを持ったレンズ
を用いている。そして、撮影レンズ１２で投影した大き
なイメージサークルＬＩＣ内には、この大きなイメージ
サークルＬＩＣの面積よりも小面積の撮像面を有する撮
像素子１３が大きなイメージサークルＬＩＣ内を移動自
在に設けられている。この際、撮影レンズ１２として２
／３インチのＣＣＤ用レンズを用いており、撮像面サイ
ズは対角で約１１ｍｍである。一方、撮像素子１３は１
／４インチのＣＣＤを用いており、撮像面サイズは対角
で約４．５ｍｍである。従って、撮影レンズ１２の撮像
面サイズと撮像素子１３の撮像面サイズとの関係から約
２．４倍の大きなイメージサークルＬＩＣが得られるこ
とになる。

【００２５】図１に戻り、鏡筒１１内には、撮像素子１
３を大きなイメージサークルＬＩＣ内でＹ軸方向及びＸ
軸方向に２次元的に移動移動させる撮像素子移動機構２
０が設けられている。

【００２６】上記した撮像素子移動機構２０において、
第１撮像素子取付板２１上に取り付けた撮像素子１３
は、第１撮像素子取付板２１よりも大きく形成した第２
撮像素子取付板２２上でＹ軸方向に移動自在に設けられ
ている。即ち、第２撮像素子取付板２２上には、第１モ
ータ２３の軸に取り付けた第１リードスクリュー２４が
回転自在に支持され、この第１リードスクリュー２４に
第１撮像素子取付板２１に突出形成した突出部２１ａを
係合させることで、第１撮像素子取付板２１上に取り付
けた撮像素子１３が第２撮像素子取付板２２上でＹ軸方
向に移動自在になっている。この際、撮像素子１３のＹ
軸方向の位置検出は、第１モータ２３の軸に取り付けた
第１位置センサ２５からの第１位置センサ出力信号２５
ａで検出している。

【００２７】また、撮像素子１３を第１撮像素子取付板
２１を介して取り付けた第２撮像素子取付板２２をＸ軸
方向に移動するために、第２撮像素子取付板２２に突出
形成した突出部２２ａを第２モータ２６の軸に取り付け
た第２リードスクリュー２７に係合させている。この際
に、撮像素子１３のＸ軸方向の位置検出は第２モータ２
６の軸に取り付けた第２位置センサ２８からの第２位置
センサ出力信号２８ａで検出している。

【００２８】上記により、第１，第２モータ２３，２６
をそれぞれ回転させることで、撮像素子１３は大きなイ
メージサークルＬＩＣ内を２次元的に移動自在になって
いる。ここで、一般的に、撮像素子１３は小型軽量であ
るので、この撮像素子１３をＹ軸方向及びＸ軸方向に移
動させるための第１，第２モータ２３，２６は消費電力
の小さい小型モータを適用できる。

【００２９】次に、鏡筒１１内に設けた信号処理部３０
は、電源部３１と、画像処理回路３２と、映像出力端子
３３と、撮像素子位置検出回路３４と、映像・撮像素子
位置表示器３５と、撮像素子移動操作ボタン３６と、撮
像素子移動回路３７とで概略構成されている。

【００３０】まず、電源部３１は上記した信号処理部３
０内の各回路及び前記した撮像素子移動機構２０内の各
電子部品に電源を供給している。

【００３１】次に、撮像素子１３で被写体像を光電変換
した後に撮像素子１３から出力される撮像素子出力信号
１３ａは画像処理回路３２に送られて、この画像処理回
路３２内で撮像素子出力信号１３ａに対してＮＴＳＣな
どのフォーマットに従って画像処理され、ここで処理さ
れた被写体の映像信号３２ａが映像出力端子３３と映像
・撮像素子位置表示器３５とに出力される。

【００３２】次に、大きなイメージサークルＬＩＣ内で
の撮像素子１３の位置を示すために、第１，第２位置セ
ンサ２５，２８から出力された第１，第２位置センサ出
力信号２５ａ，２８ａが撮像素子位置検出回路３４に送
られており、この撮像素子位置検出回路３４でＹ軸方向
及びＸ軸方向の撮像素子位置信号３４ａを求めて、この
撮像素子位置信号３４ａを映像・撮像素子位置表示器３
５に出力している。

【００３３】次に、映像・撮像素子位置表示器３５は、
ビューアとも呼称されるものであり、撮影者はこの映像
・撮像素子位置表示器３５内に表示された被写体の映像
と、大きなイメージサークルＬＩＣ内での撮像素子１３
の位置表示とを目視し、ここで現在の被写体の映像をそ
のまま取り込む場合には、撮像素子１３の位置をそのま
まの位置に設定し、一方、大きなイメージサークルＬＩ
Ｃ内で所望の位置に写っている他の被写体像を取り込む
場合には撮像素子１３を他の被写体像が写っている位置
まで移動させる。

【００３４】ここで、撮像素子１３を大きなイメージサ
ークルＬＩＣ内で他の被写体像が写っている位置まで移
動させる際に、撮像素子移動操作ボタン３６を操作する
と撮像素子移動指示信号３６ａが撮像素子移動回路３７
に送られるので、撮像素子移動回路３７は撮像素子移動
指示信号３６ａに応じて第１，第２モータ駆動信号３７
ａ，３７ｂをそれぞれ生成し、これらの第１，第２モー
タ駆動信号３７ａ，３７ｂを第１，第２モータ２３，２
６に供給することで、図３にも示したように、撮像素子
１３が大きなイメージサークルＬＩＣ内を移動して、移
動した位置に対応した撮影範囲の被写体像が撮像素子１
３の撮像面上に結像される。

【００３５】ここで、大きなイメージサークルＬＩＣの
範囲内で、撮像素子１３を移動させると、ビデオカメラ
装置１０Ａの光軸を移動することなく、また、ビデオカ
メラ装置１０Ａの光軸を傾けることなく、被写体の動き
に合わせて撮影範囲を移動でき、被写体に対して正対
し、且つ、撮像素子１３の解像度がもっとも効率よい状
態で被写体を撮影することができる。

【００３６】この原理を利用すると、子供の運動会の撮
影など被写体の正面に位置する「ベストポジション」に
既に別のカメラマンが陣取っていて、その位置からの撮
影が不可能な場合、やや離れた位置から被写体に垂直な
光軸の映像を撮影することが可能になる。あるいは、被
写体となる人に対して撮影レンズ１２の光軸が向いてい
ないために、その被写体となる人に気づかれずに被写体
を撮影することも可能である。更に、被写体の動きに合
せて撮像素子１３を大きなイメージサークルＬＩＣ内で
自動的に追従させるようにすれば好適な監視用ビデオカ
メラ装置が得られる。

【００３７】＜第２実施例＞図４は本発明に係る第２実
施例のビデオカメラ装置を説明するための構成図であ
る。

【００３８】図４に示した第２実施例のビデオカメラ装
置１０Ｂは、先に説明した第１実施例のビデオカメラ装
置１０Ａの構成と一部を除いて同様の構成であり、ここ
では説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一
の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は図示のみと
し、第１実施例と異なる構成部材に新たな符号を付して
異なる点についてのみ説明する。

【００３９】図４に示した如く、本発明に係る第２実施
例のビデオカメラ装置１０Ｂでは、撮影レンズ１２と撮
像素子１３との間にズームレンズ１４が撮影レンズ１２
の光軸に沿って移動自在に設けられている。

【００４０】これに伴って、ズーム操作ボタン３８とズ
ーム時映像中心補正回路３９とが第１実施例に対して追
加されている。

【００４１】ここで、ズーム操作ボタン３８を操作した
時にズーム操作指示信号３８ａがズーム時映像中心補正
回路３９に送られ、且つ、撮像素子位置検出回路３４か
ら撮像素子位置信号３４ａがズーム時映像中心補正回路
３９に送られている。そして、ズーム時映像中心補正回
路３９は、ズーム操作ボタン３８からのズーム操作指示
信号３８ａと、撮像素子位置検出回路３４からの撮像素
子位置信号３４ａとに応じて撮像素子１３で得られた被
写体の映像の中心位置を補正するために補正中心位置を
算出し、ここで算出した補正中心位置と対応した撮像素
子位置補正信号３９ａを撮像素子移動回路３７に送って
いる。

【００４２】そして、撮影者が大きなイメージサークル
ＬＩＣ内で所望の位置に写っている被写体像まで撮像素
子１３を移動させるために撮像素子移動操作ボタン３６
を操作すると、撮像素子移動回路３７は、撮像素子移動
操作ボタン３６からの撮像素子移動指示信号３６ａと、
ズーム時映像中心補正回路３９からの撮像素子位置補正
信号３９ａとを合せて考慮して第１，第２モータ駆動信
号３７ａ，３７ｂをそれぞれ生成し、これらの第１，第
２モータ駆動信号３７ａ，３７ｂを第１，第２モータ２
３，２６に供給することで、ズーム時に撮像素子１３で
得られた被写体の映像の中心位置を補正するように撮像
素子１３を大きなイメージサークルＬＩＣ内で移動させ
ているので、大きなイメージサークルＬＩＣ内の任意の
点を中心としたズーム操作による被写体を撮影すること
が可能となる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係るビデオカメラ
装置によると、請求項１記載によると、とくに、撮影レ
ンズにより投影された大きなイメージサークルの面積よ
りも小面積の撮像面を有する撮像素子を大きなイメージ
サークル内で２次元的に移動させて、大きなイメージサ
ークル内で所望の位置に写っている被写体像を撮像素子
の撮像面に結像させているため、ビデオカメラ装置の光
軸を移動することなく、また、ビデオカメラ装置の光軸
を傾けることなく、被写体の動きに合わせて撮影範囲を
移動でき、被写体に対して正対し、且つ、撮像素子の解
像度がもっとも効率よい状態で被写体を撮影することが
できる。また、撮像素子を大きなイメージサークルＬＩ
Ｃ内で２次元的に移動させるための第１，第２モータ
は、撮像素子が小型軽量であるので、消費電力の小さい
小型モータを適用できる。

【００４４】また、請求項２記載によると、とくに、撮
影レンズと撮像素子との間にズームレンズを移動自在に
設けた際、ズーム時に撮像素子で得られた被写体の映像
の中心位置を補正するように撮像素子を大きなイメージ
サークル内で移動させているため、大きなイメージサー
クル内の任意の点を中心としたズーム操作による被写体
を撮影することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のビデオカメラ装置を
説明するための構成図である。

【図２】本発明に係る第１実施例のビデオカメラ装置に
おいて、撮影レンズにより投影された大きなイメージサ
ークルに対して撮像素子の大きさを説明するために模式
的に示した図である。

【図３】本発明に係る第１実施例のビデオカメラ装置に
おいて、撮影レンズにより投影された大きなイメージサ
ークル内で撮像素子を移動した状態を説明するために模
式的に示した図である。

【図４】本発明に係る第２実施例のビデオカメラ装置を
説明するための構成図である。

【図５】一般的なビデオカメラ装置を説明するために模
式的に示した図である。

【図６】撮像素子を取り付けたベース基板上で撮影レン
ズをレンズシフト方向に移動自在に構成した従来のビデ
オカメラ装置を分解して示した分解斜視図である。

【図７】図６に示した従来のビデオカメラ装置を組み立
てた状態を示した斜視図である。

【符号の説明】

１０Ａ…第１実施例のビデオカメラ装置、１０Ｂ…第２
実施例のビデオカメラ装置、１１…鏡筒（又は筐体）、
１２…撮影レンズ、１３…撮像素子、１３ａ…撮像素子
出力信号、１４…ズームレンズ、２０…撮像素子移動機
構、２１…第１撮像素子取付板、２２…第２撮像素子取
付板、２３…第１モータ、２４…第１リードスクリュ
ー、２５…第１位置センサ、２５ａ…第１位置センサ出
力信号、２６…第２モータ、２７…第２リードスクリュ
ー、２８…第２位置センサ、２８ａ…第２位置センサ出
力信号、３０…信号処理部、３１…電源部、３２…画像
処理回路、３２ａ…被写体の映像信号、３３…映像出力
端子、３４…撮像素子位置検出回路、３４ａ…撮像素子
位置信号、３５…映像・撮像素子位置表示器、３６…撮
像素子移動操作ボタン、３６ａ…撮像素子移動指示信
号、３７…撮像素子移動回路、３７ａ，３７ｂ…第１，
第２モータ駆動信号、３８…ズーム操作ボタン、３８ａ
…ズーム操作指示信号、３９…ズーム時映像中心補正回
路、３９ａ…撮像素子位置補正信号、ＬＩＣ…大きなイ
メージサークル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズにより撮影した被写体像を撮
   像素子の撮像面上に結像させて光電変換した後に被写体
   の映像信号を出力するビデオカメラ装置において、 撮影レンズにより投影された大きなイメージサークルの
   面積よりも小面積の撮像面を有する撮像素子を前記大き
   なイメージサークル内で２次元的に移動させて、前記大
   きなイメージサークル内で所望の位置に写っている被写
   体像を前記撮像素子の撮像面に結像させることを特徴と
   するビデオカメラ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のビデオカメラ装置におい
   て、 前記撮影レンズと前記撮像素子との間にズームレンズを
   移動自在に設けた際、ズーム時に前記撮像素子で得られ
   た前記被写体の映像の中心位置を補正するように該撮像
   素子を前記大きなイメージサークル内で移動させること
   を特徴とするビデオカメラ装置。