JP2004343614A - Filter switching mechanism for video camera - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常の照度では赤外カットフィルタを光路上に配置してカラー映像で撮像し、低照度時は赤外カットフィルタを光路上から外して白黒映像で撮像することで、高感度化を図ったビデオカメラのフィルタ切換機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のビデオカメラでは、カメラの光路上、つまり撮像素子の撮像方向と同軸に赤外カットフィルタ及びローパスフィルタを配置していた。光路上に赤外カットフィルタを配置することで、人間の目で見ることの出来ない赤外域の光をカットして、カラー映像のバランスを保つことができる。また、光路上にローパスフィルタを配置することで映像にモアレが発生するのを防ぐことができる。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−72689号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のビデオカメラでは、カラー映像で撮像することを前提に撮像方向と同軸に常に赤外カットフィルタを配置していた。しかし、低照度の場合には赤外波長の光を有効に活用した白黒映像で撮像することが望ましい。つまり、従来技術の構成では映像種類の切換に伴う赤外カットフィルタの挿脱ができないという課題があった。
【0005】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、赤外カットフィルタを光路上から外すフィルタ切換機構を提供することで、通常の照度では撮像方向と同軸に赤外カットフィルタを配置してカラー映像で撮像し、低照度時は赤外カットフィルタを光路上から外し、白黒映像で撮像できるビデオカメラのフィルタ切換機構を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるビデオカメラのフィルタ切換機構は、ビデオカメラの撮像方向と平行に設けた回転軸と、上記回転軸を中心に回転する回転部と、上記回転部に保持するフィルタを撮像方向と同軸に配置可能に設けたフィルタホルダ部と、上記回転部の外周に設けた第1ヨーク部と、上記第1ヨーク部と直交して巻回固定するコイル部と、上記コイル部に駆動電流を供給する電源部と、上記第1ヨーク部と平行に設けるとともに端部を第1ヨーク部と接続する第2ヨーク部と、上記第2ヨーク部上に上記第1ヨーク部と対向して設けたマグネット部と、上記回転部の回転を当接により上記フィルタを撮像方向と同軸に配置させる停止部とを備えたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図について説明する。図1はこの発明の実施の形態1に示すフィルタ切換機構を有するビデオカメラの外観図である。また、図2は図1に示すビデオカメラの分解斜視図である。カメラ1は、本体2、カメラヘッド取りつけ板金3、撮像ユニット4、フロントシャーシ5、フランジバック調整ネジ6、スプリング7、Eリング8、レンズ9、レンズカバー10から構成されている。
【0008】
また、図3は図2に示す撮像ユニット4の分解斜視図である。撮像ユニット4は撮像素子基板11、撮像素子12、ローパスフィルタ13、撮像素子基板取りつけネジ14、フィルタ切換部15、カバー16、カバー取りつけネジ17から構成されている。また、ローパスフィルタ13は撮像素子12に接着にて取り付けている。
【0009】
フィルタ切換部15はさらに、フィルタホルダ18、空間フィルタ19、赤外カットフィルタ20、第1ヨーク21、マグネット22、第2ヨーク23、コイル24、コイルホルダ25、コイル基板26、電源と接続するコイル電源ケーブル27から構成されている。また、空間フィルタ19、赤外カットフィルタ20はフィルタホルダ18に、コイル24はコイルホルダ25に、それぞれ接着固定されている。また、コイル24のリード線はコイル基板26を介してコイル電源ケーブル27に電気的に接続されており、コイル24はコイル電源ケーブル27を通じて電源を供給される。
【0010】
フィルタホルダ18は回転軸となるフィルタ軸15aによって回転可能な形で支持されており、定位置で停止するようにストッパ15b及び15cが設けられている。第1ヨーク21はコイル24を貫通しており、第1ヨーク21、マグネット22、第2ヨーク23、コイル24にてボイスコイルモータ(以下、VCMと称す)を構成している。この状態でコイル24に電流を流すと、電流の向きに応じて、フィルタホルダ18は右回転または左回転して、ストッパ15bまたは15cに当接して停止する。フィルタホルダ18がストッパ15bまたは15cに当接して停止した後もコイル24に電流を流し続けることによって、フィルタホルダ18はストッパ15bまたは15cに押し当てられて停止位置に保持される。
【0011】
図4はVCMの原理を示す説明図である。尚、24aは電源である。第1ヨーク21、マグネット22、第2ヨーク23によって磁気回路を構成すると、磁界が図の矢印の向きに発生する。コイル24に電流を矢印の向きに流すと、フレミングの左手の法則により第1ヨーク21、マグネット22、第2ヨーク23での力が矢印方向に発生する。また、電流を逆方向に流すと力が矢印と逆方向に発生する。これにより、フィルタホルダ18がフィルタ軸15aを中心に左右に回転する。
【0012】
また、図5はこの発明の実施の形態1に示すフィルタ切換機構のブロック図である。図において、24bはコイル駆動回路、30は映像処理回路である。撮像素子12にレンズ9を通して光が入射すると、映像処理回路30は映像信号を出力すると共に映像信号の明るさ情報をコイル駆動回路24bに通知する。するとコイル駆動回路24bは映像信号の明るさに応じて出力する映像信号をカラー映像とするか白黒映像とするか決定して、映像処理回路30に制御信号にて指示すると共に、コイル24に流す電流の方向を決定し、コイル24を通電する。
【0013】
また、図6はカメラ1の光学系の模式図である。カメラ1ではレンズ9と同軸に撮像素子12を配置し、レンズ9で集光した光を撮像素子12上に結像させる。撮像素子12の前面にはローパスフィルタ13を配置して映像にモアレが発生するのを防いでいる。また、レンズ9と撮像素子12の間にフィルタホルダ18が配置され、空間フィルタ19および赤外カットフィルタ20を切換可能な形で保持している。
【0014】
次に動作を説明する。映像処理回路30は撮像素子12からの映像信号の明るさ情報をコイル駆動回路24bに通知する。するとコイル駆動回路24bは前記明るさ情報により映像信号の照度が十分に高いと判断した場合、映像処理回路30にカラー映像での撮像を指示する制御信号を映像処理回路30に出力する。また、コイル駆動回路24bはコイル24に赤外カットフィルタ20が撮像素子12の撮像方向と同軸に来るような方向の電流を流す。これにより、カメラ1がカラー映像で撮像する場合は、光路上に赤外カットフィルタ20を挿入することで、人間の目で見ることの出来ない赤外波長域の光をカットして、映像のカラーバランスを保ったカラー映像を撮像することができる。
【0015】
また、コイル駆動回路24bは上記明るさ情報により映像信号の照度が低いと判断した場合、映像処理回路30に白黒映像での撮像を指示する制御信号を映像処理回路30に出力する。また、コイル駆動回路24bはコイル24に空間フィルタ19が撮像素子12の撮像方向と同軸に来るような方向の電流を流す。これにより、カメラ1が白黒映像で撮像する場合は、光路上に空間フィルタ19を挿入する。空間フィルタ19は、厚み及び屈折率を適切に設定することで、レンズ9と撮像素子12間の光学的距離を調整する働きを持つ。正しく設定した空間フィルタ19を光路上に挿入することで、白黒映像で撮像した場合のフォーカスのずれを最小限に保つことができる。
【0016】
このとき、光路上から赤外カットフィルタ20が外れている為、赤外波長域の光がカットされず、撮像素子12への光量が増え、カメラ1の感度が高くなる一方で、人間の目で見ることの出来ない波長域の光が加わるため、映像のカラーバランスがくずれるが、カメラ1は白黒映像を出力するため問題とはならない。これにより、カメラ1は、高照度時には赤外カットフィルタ20を通してカラー映像を出力し、低照度時には空間フィルタ19を通して白黒映像を出力する。
【0017】
上述の通り、本発明では、フィルタ軸15aをカメラ1の撮像方向と平行に設け、フィルタ軸15aを中心に回転するフィルタ切換機構を提供する。フィルタ切換機構では、フィルタホルダ18が保持する空間フィルタ19又は赤外カットフィルタ20を撮像方向と同軸に配置可能に設け、第1ヨーク21を回転するフィルタ切換機構の外周に設け、コイル24を第1ヨーク21と直交して巻回固定し、電源24がコイル24に駆動電流を供給し、第1ヨーク24と平行に設けた第2ヨーク23の端部を第1ヨーク24と接続し、マグネット22を第2ヨーク23上に第1ヨーク24と対向して設け、ストッパ15b又はストッパ15cとの当接により空間フィルタ19又は赤外カットフィルタ20を撮像方向と同軸に配置させることで、ビデオカメラのフィルタ切換機構を単純な構造で実現している。
【0018】
また、本発明によるフィルタ切換機構にVCMを用いた理由を説明する。本フィルタ切換機構を搭載したカメラ1は図示しないカメラ回転台によりパン・チルト方向に回転する。また、カメラ1の設置場所の振動、衝撃等により上下左右にぶれる場合が発生する。このため、フィルタの移動方向が上記パン・チルト方向または振動方向と同方向になった場合、カメラ1の回転モーメント力がフィルタ切換機構の駆動方向に直接掛かり、場合によっては、フィルタ位置がずれる場合も発生する。よって、フィルタ切換機構の駆動方向はカメラ1の光路に対して周方向に配置することが望ましい。これにより、カメラ1の姿勢にかかわらず、外部から加速度が加わった場合もフィルタ切換機構の駆動方向にモーメントが発生しない為、振動、衝撃の影響を受けにくいフィルタ切換機構とすることができる。
【0019】
また、本発明と同様なフィルタ切換機構を回転軸を有したモータで構成しようとすると、モータ本体をカメラ1の光路から外すためにモータと光路とを離して配置する必要がある。よってフィルタ切換機構の径が大きくなるためカメラ1本体が大型化する。また、このようなカメラ1を小型化するためには、モータの回転方向を変化させる歯車等の駆動機構が別途必要となる。このため、前記駆動機構が不要かつ小型のままフィルタホルダ18をフィルタ軸15a中心に回転させることができるVCMを本発明のフィルタ切換機構に採用した。
【0020】
また、本発明によるフィルタ切換機構では、駆動源としてVCMを使用していることから、フィルタホルダ18がストッパ15bまたは15cに当接してロックした状態でも、消費電力が増えたり、振動が発生したりすることがないという利点がある。
【0021】
発明の実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を図について説明する。図7はこの発明の実施の形態2に示す光学系の模式図である。発明の実施の形態1においては、1個のローパスフィルタ13を撮像素子12の直前に接着により配置したが、ローパスフィルタ13a及び13bを赤外カットフィルタ20および空間フィルタ19と一体に重畳させてもよい。このようにすれば、撮像素子12のみの交換を簡単に行える。
【0022】
発明の実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を図について説明する。図8はこの発明の実施の形態3に示す光学系の模式図である。赤外カットフィルタ20が十分に薄い場合、赤外カットフィルタ20を光路上に挿入した場合と挿入しない場合のレンズ−撮像素子間の光学的距離の差は無視することができる。この場合、空間フィルタ19を省略することで、ビデオカメラのフィルタ切換機構をより単純な構造で実現することができる。
【0023】
発明の実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を図について説明する。図9は例えばこの発明の実施の形態1で使用するコイル24の駆動電流とフィルタホルダ18の角速度を示すグラフである。また、図10はこの発明の実施の形態4で使用するコイル24の駆動電流とフィルタホルダ18の角速度を示すグラフである。発明の実施の形態1では、一定の電流をコイル24に供給するため、フィルタホルダ18がストッパ15bまたは15cの何れかに当接するまで加速を続けるため、フィルタホルダ18がストッパ15bまたは15cと当接したときの衝突音が大きいという欠点があった。衝突音の大きさは、フィルタホルダ18がストッパ15bまたは15cに当たるときの角速度に比例する。
【0024】
これに対し、本実施の形態では、例えばコイル駆動回路24bに図示しないタイマを設け、本タイマにはフィルタフォルダ18がストッパ15bまたは15cの何れかに当接するまでの時間を設定する。そして、図10に示すように、フィルタフォルダ18がストッパ15bまたは15cの何れかに当接するまでのコイル24の駆動電流をパルス状とする。これにより、フィルタホルダ18は略一定の角速度でストッパ15bまたは15cに当接するので衝突音を比較的小さくすることができる。
【0025】
また、本発明によるフィルタ切換機構では、上述の通り外部から加速度が加わった場合もフィルタ切換機構の駆動方向にモーメントが発生しないため、振動、衝撃等の影響を受けにくいことから、フィルタの切換に要する駆動力が小さくて済み、小さい消費電力でコイル24に通電しつづけることでフィルタを所定の位置に保持することが可能である。このため、本実施の形態ではさらに図10に示すように、上記タイマの設定された時間後の電流値、つまりフィルタフォルダ18がストッパ15bまたは15cの何れかに当接後の電流値をフィルタホルダ18を保持するために必要な値まで下げている。これにより、実施の形態1と比較して少ない電流でフィルタホルダ18を保持でき省電力化を図れる。
【0026】
【発明の効果】
この発明によれば、ビデオカメラのフィルタ切換機構は、回転軸をビデオカメラの撮像方向と平行に設け、回転部を上記回転軸を中心に回転させ、フィルタホルダ部を上記回転部に保持するフィルタを撮像方向と同軸に配置可能に設け、第1ヨーク部を上記回転部の外周に設け、コイル部を上記第1ヨーク部と直交して巻回固定し、電源部が上記コイル部に駆動電流を供給し、端部を第1ヨーク部と接続する第2ヨーク部と上記第1ヨーク部と平行に設け、マグネット部を上記第2ヨーク部上に上記第1ヨーク部と対向して設け、停止部が上記回転部の回転を当接により上記フィルタを撮像方向と同軸に配置させるので、ビデオカメラの姿勢にかかわらず、外部から上下左右方向の加速度が加わった場合もフィルタ切換機構の駆動方向にモーメントが発生しなくなり、振動、衝撃の影響を受けにくいフィルタ切換機構を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に示すフィルタ切換機構を有するビデオカメラの外観図である。
【図2】図1に示すビデオカメラの分解斜視図である。
【図3】図2に示す撮像ユニット4の分解斜視図である。
【図4】VCMの原理を示す説明図である。
【図5】この発明の実施の形態1に示すフィルタ切換機構のブロック図である。
【図6】カメラ1の光学系の模式図である。
【図7】この発明の実施の形態2に示す光学系の模式図である。
【図8】この発明の実施の形態3に示す光学系の模式図である。
【図9】この発明の実施の形態1で使用するコイルの駆動電流とフィルタホルダの角速度を示すグラフである。
【図10】この発明の実施の形態4で使用するコイル24の駆動電流とフィルタホルダ18の角速度を示すグラフである。
【符号の説明】
1 カメラ
2 本体
4 撮像素子ユニット
9 レンズ
12 撮像素子
13 ローパスフィルタ
15 フィルタ切換部
15a フィルタ軸
15b、15c ストッパ
18 フィルタホルダ
19 空間フィルタ
20 赤外カットフィルタ
21 第1ヨーク
22 マグネット
23 第2ヨーク
24 コイル
24a 電源
24b コイル駆動回路
27 コイル電源ケーブル
30 映像処理回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, the sensitivity is increased by arranging an infrared cut filter on the optical path at normal illuminance and capturing an image in a color image, and removing the infrared cut filter from the optical path and capturing an image in black and white image at a low illuminance. And a filter switching mechanism of the video camera.
[0002]
[Prior art]
In a conventional video camera, an infrared cut filter and a low-pass filter are arranged on the optical path of the camera, that is, coaxially with the imaging direction of the imaging device. By arranging the infrared cut filter on the optical path, it is possible to cut the light in the infrared region that cannot be seen by human eyes, and to maintain the balance of the color image. Further, by arranging the low-pass filter on the optical path, it is possible to prevent the occurrence of moire in an image.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-72689 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional video camera, an infrared cut filter is always arranged coaxially with an imaging direction on the assumption that an image is captured in a color image. However, in the case of low illuminance, it is desirable to capture an image in black and white video using light of infrared wavelengths effectively. That is, in the configuration of the related art, there is a problem that the infrared cut filter cannot be inserted / removed with the switching of the image type.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a filter switching mechanism that removes an infrared cut filter from the optical path, so that the infrared cut filter is coaxial with the imaging direction at normal illuminance. It is an object of the present invention to obtain a filter switching mechanism of a video camera which can be arranged and picked up with a color image, removes an infrared cut filter from an optical path at low illuminance, and picks up a black and white image.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A filter switching mechanism for a video camera according to the present invention includes a rotating shaft provided in parallel with the imaging direction of the video camera, a rotating unit rotating about the rotating shaft, and a filter held by the rotating unit coaxial with the imaging direction. A first yoke provided on the outer periphery of the rotating portion, a coil portion wound and fixed orthogonal to the first yoke portion, and a drive current supplied to the coil portion. A power supply section, a second yoke section provided in parallel with the first yoke section and having an end connected to the first yoke section, and a magnet provided on the second yoke section to face the first yoke section. And a stop unit for abutting the rotation of the rotating unit to arrange the filter coaxially with the imaging direction.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First Embodiment of the Invention
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view of a video camera having a filter switching mechanism according to
[0008]
FIG. 3 is an exploded perspective view of the imaging unit 4 shown in FIG. The imaging unit 4 includes an imaging element substrate 11, an
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of VCM. 24a is a power supply. When a magnetic circuit is configured by the
[0012]
FIG. 5 is a block diagram of the filter switching mechanism according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 24b is a coil drive circuit, and 30 is a video processing circuit. When light enters the
[0013]
FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system of the
[0014]
Next, the operation will be described. The
[0015]
If the coil drive circuit 24b determines that the illuminance of the video signal is low based on the brightness information, it outputs a control signal to the
[0016]
At this time, since the
[0017]
As described above, in the present invention, a filter switching mechanism is provided in which the
[0018]
The reason why the VCM is used for the filter switching mechanism according to the present invention will be described. The
[0019]
Further, if a filter switching mechanism similar to the present invention is to be constituted by a motor having a rotating shaft, it is necessary to dispose the motor and the optical path apart in order to remove the motor body from the optical path of the
[0020]
Further, in the filter switching mechanism according to the present invention, since the VCM is used as the drive source, even when the
[0021]
Embodiment 2 of the invention
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic diagram of an optical system according to Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment of the invention, one low-
[0022]
Embodiment 3 of the Invention
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a schematic diagram of an optical system according to Embodiment 3 of the present invention. When the
[0023]
Embodiment 4 of the Invention
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a graph showing the drive current of the
[0024]
On the other hand, in the present embodiment, for example, a timer (not shown) is provided in the coil drive circuit 24b, and the timer sets the time until the
[0025]
Further, in the filter switching mechanism according to the present invention, since no moment is generated in the driving direction of the filter switching mechanism even when external acceleration is applied as described above, the filter switching mechanism is not easily affected by vibration, impact, and the like. The required driving force is small, and the filter can be held at a predetermined position by continuously energizing the
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, a filter switching mechanism for a video camera includes a filter for providing a rotation axis parallel to an imaging direction of the video camera, rotating a rotation unit about the rotation axis, and holding a filter holder unit on the rotation unit. Is provided so as to be coaxial with the imaging direction, a first yoke portion is provided on an outer periphery of the rotating portion, a coil portion is wound and fixed orthogonal to the first yoke portion, and a power supply unit supplies a drive current to the coil unit. And a second yoke portion having an end connected to the first yoke portion and the first yoke portion are provided in parallel with each other, and a magnet portion is provided on the second yoke portion so as to face the first yoke portion. Since the stop unit abuts the rotation of the rotating unit and abuts the filter coaxially with the imaging direction by abutting, the driving direction of the filter switching mechanism is also possible when external vertical and horizontal acceleration is applied regardless of the orientation of the video camera. To mo Cement is not generated, there is an effect capable of providing vibration, less susceptible filter switching mechanism the effect of impact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a video camera having a filter switching mechanism according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the video camera shown in FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the imaging unit 4 shown in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of VCM.
FIG. 5 is a block diagram of a filter switching mechanism according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system of the
FIG. 7 is a schematic diagram of an optical system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram of an optical system according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a driving current of a coil and an angular velocity of a filter holder used in the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing a driving current of a
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記回転軸を中心に回転する回転部と、
上記回転部に保持するフィルタを撮像方向と同軸に配置可能に設けたフィルタホルダ部と、
上記回転部の外周に設けた第1ヨーク部と、
上記第1ヨーク部と直交して巻回固定するコイル部と、
上記コイル部に駆動電流を供給する電源部と、
上記第1ヨーク部と平行に設けるとともに端部を第1ヨーク部と接続する第2ヨーク部と、
上記第2ヨーク部上に上記第1ヨーク部と対向して設けたマグネット部と、
上記回転部の回転を当接により上記フィルタを撮像方向と同軸に配置させる停止部とを備えたことを特徴とするビデオカメラのフィルタ切換機構。A rotation axis provided in parallel with the imaging direction of the video camera,
A rotating unit that rotates about the rotation axis,
A filter holder unit provided so that the filter held by the rotating unit can be arranged coaxially with the imaging direction,
A first yoke portion provided on an outer periphery of the rotating portion;
A coil portion wound and fixed orthogonal to the first yoke portion;
A power supply unit for supplying a drive current to the coil unit;
A second yoke portion provided in parallel with the first yoke portion and having an end connected to the first yoke portion;
A magnet portion provided on the second yoke portion so as to face the first yoke portion;
A filter switching mechanism for a video camera, comprising: a stop for rotating the rotation unit so that the filter is arranged coaxially with an imaging direction by abutting the rotation of the rotation unit.
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