JP2786354B2

JP2786354B2 - ワイド画面撮影装置

Info

Publication number: JP2786354B2
Application number: JP3275145A
Authority: JP
Inventors: 信夫植田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH05115032A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、標準レンズを用いて、
単一のビデオカメラで、より広角な画面あるいはワイド
アスペクト比の画面を構成するワイド画面撮影装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハイビジョン・モニターテレビな
ど従来のＮＴＳＣ標準テレビジョン信号のアスペクト比
４：３に比べワイドな画面（アスペクト比１６：９）を
もつ画像表示装置が次々と発表、発売されている。これ
らのワイドアスペクト・モニターはその高画質と臨場感
が相まって、今後大いに普及していくと考えられてい
る。ところが、このような表示装置の信号源としては放
送電波などのソフトウェア・パッケージ的なものしかな
く、ユーザーが任意に映像を映し出すということは考え
られていないのが現状である。また信号規格自体はワイ
ドアスペクトではなく従来方式であっても、広角な画面
で撮影したい状況がしばしばある。現在、ユーザーが任
意の被写体を撮像し、任意の画像を作り出す装置とし
て、家庭用ビデオカメラが広く普及している。このビデ
オカメラにおいて、上述の従来方式での広角画面撮影に
対しては、ワイドコンバージョン・レンズを装着し、標
準レンズよりも広い画角で撮像可能としている。

【０００３】また、同様の目的を達成するために、実開
平２−１４５８７９号公報に開示されているように、垂
直方向の倍率と水平方向の倍率の異なるアナモフィック
・レンズで撮影をし、水平方向を圧縮した画像を記録媒
体に収録し、再生時にテレビ・スクリーンの前面にアナ
モフィック・フレネル・レンズを配置し、水平方向の倍
率を元に戻すことで、ワイドな画面を得るような方法も
考えられている。また、ワイドアスペクト規格の画面に
対しては従来以下に示すような装置が市販に供せられて
いる。

【０００４】ワイド画面撮影装置の第１の従来例を図２
０に示す。同図において、１００はワイド画面撮影用ビ
デオカメラで、３つのＣＣＤ撮像素子１０１，１０２，
１０３と、該ＣＣＤ撮像素子の各々に対応する映像処理
回路１０４，１０５，１０６とで構成されている。１０
７は各映像処理回路１０４，１０５，１０６の出力ビデ
オ信号の輝度レベルなどを調整する映像調整装置、１０
８はケーブルなどで伝送された映像調整装置１０７から
のビデオ信号の特性を揃えるための映像調整装置で、１
０９は３つの映像を各々の撮影位置に対応したビデオテ
ープレコーダ（ＶＴＲ）１１１，１１２，１１３に出力
するか，或いは映像スイッチャー１１０に出力する映像
分配器、１１４は上記ＶＴＲを同期運転するためのＶＴ
Ｒ同期システム、１１５は映像スイッチャー１１０で３
つの映像を切換えた時、継ぎ目で生じる映像の乱れを補
正するスムージング装置、１１６，１１７，１１８はワ
イドスクリーン１１９に投写するビデオプロジェクタで
ある。

【０００５】次に、この第１の従来例について動作の説
明を行なう。図２０において、ワイド画面撮影用カメラ
１００は水平方向に独立したＣＣＤ撮像素子１０１，１
０２及び１０３を並べた構造をしており、各光学系（図
示せず）の画角は相隣り合うＣＣＤ撮像素子の一部が互
いに一定量オーバーラップするように調整されている。
このような状態で撮影し、同期的にＣＣＤ撮像素子で読
み出された撮像信号は次の映像処理回路１０４，１０５
及び１０６でビデオ信号の形にされる。このビデオ信号
は、次の映像調整装置１０７で３つの画面の輝度レベル
を合わされた後、離れた所にワイドスクリーン１１９が
ある場合は伝送に適した信号形態（例えば変調信号）に
変換される。図２０の場合はケーブルで伝送されている
のでバッファ，或いはブースタの働きをさせている。ケ
ーブルを介して映像調整装置１０８に入力されたビデオ
信号は、レベル調整されるとともに必要があれば時間圧
縮される。この圧縮の比率は、ＣＣＤ撮像素子の水平走
査時間とワイドスクリーンで決められた水平走査時間に
関係する。撮像調整装置１０８の出力は撮像分配器１０
９に入力されるが、実時間で映像を送出する場合は映像
スイッチャー１１０へ、そうでない場合はＶＴＲ１１１
〜１１３のような記録再生装置に一度格納される。映像
スイッチャー１１０では、３つの画面の合成を行うた
め、３つの画面のオーバーラップ部で境界をはっきり決
めるように高速で画面を１ライン毎に切換えている。こ
のスイッチャー１１５で切換えられたビデオ信号部分は
スイッチングノイズが生じるので、そのノイズを除去し
ビデオ信号の変化が滑らかになるように次のスムージン
グ装置１１５で処理される。このスムージング装置の出
力は３台のビデオプロジェクタに入力され、最終的にワ
イドスクリーン１１９に合成された映像が映し出され
る。

【０００６】次に第２の従来例を示す。これは特開平３
−１６４７６号公報に開示されている撮像素子であり、
図２１は第２の従来例による撮像素子を用いた撮像装置
のブロック図を示すものである。図において、１５１は
画像信号を光として入力する光学系、１５２は光学系１
５１が光として入力した画像信号を電気信号に変換する
ワイドアスペクト比１６：９で、順次走査タイプのＣＣ
Ｄ、１５３はＣＣＤ１５２が電気信号に変換した画像信
号を信号処理するプロセス回路、１５４は信号処理を行
った画像信号を輝度信号と２つの色差信号に変換するマ
トリックス回路、１５５はローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、１５６は輝度信号と２つの色差信号と同期信号を
複合ビデオ信号に変換するエンコーダ、１５７は標本化
周波数１３．５ＭＨｚを発振する発振器、１５８は同じ
く１８ＭＨｚを発振する発振器、１５９は標本化周波数
からタイミング信号を発生するタイミング発生器、１６
０はタイミング信号から同期信号を発生する同期信号発
生器、１６１はタイミング信号から撮像素子１５２の駆
動信号を発生する駆動回路、１６２は１３．５ＭＨｚと
１８ＭＨｚを切り換える切換えスイッチである。以上の
ように構成された撮像装置において、光学系１５１より
画像信号を入力すると、入力された画像はＣＣＤ１５２
によって電気信号に変換される。次にガンマ補正、ホワ
イトクリップなどのプロセス回路１５３を通った後、マ
トリックス回路１５４に加えられ、輝度信号と２つの色
差信号に変換される。最後に同期信号発生器１６０が発
生した同期信号と輝度信号と２つの色差信号をエンコー
ダ１５６によって複合ビデオ信号に変換して出力する。

【０００７】図２２は第２の従来例におけるＣＣＤ１５
２の構成図である。図において、１７１は受光量及び受
光時間に応じた電荷を蓄積する感光部、１７２はシフト
パルスの印加により感光部１７１の蓄積電荷が転送さ
れ、この転送されてきた電荷をライン単位でかつ高速に
垂直方向に転送する垂直転送部、１７３は垂直転送部１
７２からの転送電荷を水平方向に第１の周波数、本例で
は１８ＭＨｚで転送する第１の水平転送部、１７４は垂
直転送部１７２からの転送電荷を水平方向に第２の周波
数、本例では１３．５ＭＨｚで転送する第２の水平転送
部である。第２の水平転送部１７４は、垂直転送部１７
２からの転送電荷のうち中央の第１の水平転送部１７３
からの信号のみを水平転送するものとする。１７５は垂
直転送部１７２からの転送電荷を前記第１の水平転送部
１７３へ転送するか、前記第２の水平転送部１７４へ転
送するか選択することができる転送手段、１７６は信号
出力部である。図２３，図２４はＣＣＤ１５２の駆動方
法を示した図である。図２３は順次走査、図２４は飛越
走査を示す。

【０００８】以下、図２２と図２３，図２４を用いて第
２の従来例の動作を説明する。まず、順次走査で、ワイ
ドアスペクト比１６：９の場合のＣＣＤ１５２の駆動方
法を説明する。まず図２３に示すように、感光部１７１
からシフトパルスの印加によって、垂直転送部１７２へ
信号電荷を一度に転送する。次に垂直転送部１７２を一
斉に動作させ、１周期分信号電荷を転送させる。この動
作によって信号電荷を第１の水平転送部１７３に転送す
る。第１の水平転送部１７３を１８ＭＨｚで動作させ蓄
積された信号電荷を順次出力端に転送する。これらの動
作を繰り返して順次走査でワイドアスペクト比１０：９
に対応することができる。

【０００９】次に、飛越走査でアスペクト比４：３の場
合のＣＣＤ１５２の駆動方法を説明する。まず、奇数フ
ィールドでは図２４（ａ）に示すように水平転送部１７
４に近い画素から奇数番目の信号と、次の偶数番目の信
号を同時に垂直転送部１７２で加算して読み出す。次に
偶数フィールドでは図２４（ｂ）に示すように加算の組
合わせを変え、下から偶数番目の画素と次の奇数番目の
画素の信号を垂直転送部１７２で加算して読み出す。こ
の動作によって信号電荷を第２の水平転送部１７４に転
送する。第２の水平転送部１７４を１３．５ＭＨｚで動
作させ蓄積された信号電荷を順次出力端に転送する。こ
れらの動作を繰り返して飛越走査でアスペクト比４：３
に対応することができる。以上のようにして、第２の実
施例では水平転送部を２つもつ特別なＣＣＤを用意し、
それに対応した水平転送周波数をＮＴＳＣ用とワイドア
スペクト比用の２種類設けることで、通常画面とワイド
アスペクト比画面の両立をはかっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のワイド画面撮影
装置は以上のように構成されているので、通常撮影とワ
イド画面撮影とでレンズを交換したり、或いは複数の撮
像装置（素子）や特別な撮像素子を用意しなければなら
ず、装置の小形・軽量化が困難であった。また画面のア
スペクト比も固定であり、表示画面の大きさや信号規格
に対して柔軟な対応が不可能であるなどの問題点があっ
た。

【００１１】本発明の上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、単一の撮像装置（素子）で、レン
ズを交換することもなく、広角画面あるいはワイド・ア
スペクトな画面を得ることができるとともに、そのアス
ペクト比も任意に変えることが可能なワイド画面撮影装
置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るワイド画面
撮影装置は、少なくとも撮像装置の水平方向に一定角度
回転可能なレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒を回転させるた
めのアクチュエータと、該アクチュエータの駆動回路
と、上記レンズ鏡筒と一体に回転する光電変換素子と、
該光電変換素子の出力のうち少なくとも一画面全体また
は一部分の映像を記憶する記憶手段と、上記光電変換素
子の露光を、上記鏡筒の第１のポジションと、これより
ある一定角度回転した後の第２のポジションにおいて行
ない、上記２つのポジションで各々１画面分の画像を
得、上記光電変換素子の水平電荷転送周波数を通常周波
数の合成画面数倍に上げることで時間圧縮を行い、上記
記憶手段に記憶された上記時間圧縮された２つの画像を
一つの画面として水平方向に合成する映像合成手段とを
備えたものである。

【００１３】また、上記ワイド画面撮影装置は、通常モ
ードとワイド画面モードとの二つのモードを有し、通常
モードにおいては、上記光電変換素子出力の映像信号を
標準テレビジョン信号のフォーマットに適するものにし
て上記記憶手段，または映像合成手段を介さずに出力
し、ワイド画面モードにおいては、上記映像合成手段よ
り標準テレビジョン信号として合成された映像を出力す
るか、または標準テレビジョン信号とアスペクト比（画
面の縦横比）の異なる映像を出力するものである。

【００１４】

【００１５】また、上記一定角度の回転に要する時間を
１フィールド期間の整数倍としたものである。

【００１６】また、上記光電変換素子の二画面分の出力
は互いにオーバーラップ領域をもち、オーバーラップ領
域における同一部位の輝度信号レベルを同等にするため
のレベル調整回路を設けたものである。

【００１７】また、レンズ系の焦点距離を検出する焦点
距離検出器を備え、上記レンズ鏡筒及び光電変換素子の
回転角度を上記焦点距離検出器出力に応じて変えるよう
に構成したものである。

【００１８】また、上記映像合成手段は、標準カラーテ
レビ信号として同期信号が付加される前、あるいはカラ
ーサブキャリアで変調される前の上記光電変換素子の出
力を入力するものである。

【００１９】また、上記可動レンズ鏡筒の水平回転駆動
機構を、撮像装置の画像動き補正機構と共用するもので
ある。

【００２０】また、上記画像動き補正機構の制御軸のう
ち、該可動レンズ鏡筒が回転する方向を除いて、他の制
御軸を固定するロック機構を設えたものである。

【００２１】また、上記レンズ鏡筒の第１のポジショ
ン，及び第２のポジションにおける露光は、光電変換素
子の電子シャッター機構を用いて、１／６０秒以下とし
たものである。

【００２２】

【作用】本発明における回転可能なレンズ鏡筒，及び光
電変換素子は、光電変換素子の水平方向に一定角度回転
される始点と終点において、光電変換素子の電子シャッ
ター機能を用いて、オーバーラップ部分をもつ２画面分
の映像を得、その２画面分の映像を、タイミングパルス
発生装置の出力を用いて、時間圧縮したのち１つの画面
に合成し、広角な画面あるいはワイド・アスペクトの画
面を出力する。

【００２３】また、レベル調整回路は、上記２画面のオ
ーバーラップ部分での輝度レベルを一致させることによ
り、合成した２画面の境界部分を判別不可能にする。

【００２４】また、本発明における回転可能なレンズ鏡
筒，及び光電変換素子は、焦点距離検出器出力に応じ
て、回転角度を変換する。

【００２５】上記光電変換素子の電子シャッター機能
は、レンズ鏡筒の回転周期に同期して稼働し、１フィー
ルド内に複数回シャッターが降りることで、動きのある
被写体に対しても連続的な画像を得るようにしている。

【００２６】

【実施例】実施例１．本発明における第１の実施例のブロック図を図１に示
す。同図において、１はレンズ鏡筒、２はこのレンズ鏡
筒１と一体となっている光電変換素子（撮像素子）、３
は光電変換素子２からの出力信号を映像信号の形にする
カメラ信号処理回路、４はそのカメラ信号処理回路３か
らの出力を一時的に記憶するための記憶手段（メモ
リ）、５は上記レンズ鏡筒１と光電変換素子２を一体に
回転させる鏡筒回転機構、６は２つの画面の映像信号を
合成する映像合成回路、９は鏡筒回転機構５を回転駆動
するアクチュエータ、１０はそのアクチュエータ９を駆
動するアクチュエータ駆動回路、１１は各回路へ制御パ
ルスを与えるタイミングパルス発生回路である。

【００２７】次に動作の説明を行なう。図１において、
レンズ鏡筒１は焦点距離ｆをもつレンズ系を内蔵してお
り、入射した光はレンズ鏡筒１と水平軸方向を合わせて
一体となって装着されている光電変換素子２に結像す
る。光電変換素子としては、ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌ
ｅｄＤｅｖｉｃｅ（ＣＣＤと略す）やＭＯＳ（Ｍｅｔ
ａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型撮
像デバイスなどが実用化されているが、ここではＣＣＤ
を例にとり説明を行なう。図２はインターライン転送Ｃ
ＣＤの画素構造を示す図で、フォトダイオード、ＭＯＳ
トランジスタなどで作られた感光部と並行して蓄積部が
交互に混在した形になっている。すなわち、垂直ライン
上に伸びた感光部と蓄積部が水平方向に交互に配列さ
れ、その下に水平転送部が設けられている。ここでは感
光部の１つの画素が転送用ＣＣＤと隣接しているので、
感光部で光電変換された全画素の信号電荷は垂直ブラン
キングの一部で瞬時に蓄積部に移される。従って、１回
の転送だけで感光部から蓄積部への転送が完了し、感光
部は再び蓄積状態になる。各蓄積部に移された信号電荷
は、水平ブランキング期間の一部に１走査線ずつ水平転
送部へ移され、１走査線分の信号電荷は順次信号出力端
子まで転送され、標準の画像が得られる。すなわち電荷
蓄積時間はＮＴＳＣの場合、１フィールド期間に等しく
１／６０秒である。

【００２８】次に本発明で使用する電子シャッター機能
について説明する。図３はＮＴＳＣ信号を例にとった場
合のタイミング・チャートである。フィールド・インデ
ックス（ＦＩ）信号は、１フレームを構成する奇（ＯＤ
Ｄ）フィールドと偶（ＥＶＥＮ）フィールドとを区別す
るための信号である。ＶBLK 信号は垂直ブランキング信
号であり、Ｈ（高）の期間が有効画面、Ｌ（低）の部分
が垂直ブランキング期間に対応する。Ｔpulse は光電変
換素子の電荷蓄積時間制御のための信号であり、例えば
インターライン型ＣＣＤ撮像素子の場合には画素出力を
垂直転送用ＣＣＤに読み出すためのパルスである。尚、
Ｔpulse ａとｂの間には垂直転送用ＣＣＤ内の電荷を、
ｂとａの間には垂直転送用ＣＣＤ内の電荷を水平転送部
に向けて一般的な電子シャッターではテレビジョン・レ
ートで転送する。アイリス・ゲート信号は、電子シャッ
ターのための規準となる映像信号として、１／１０００
秒の蓄積信号か１／６０秒の蓄積信号のどちらを用いる
かを指定する信号である。もちろん１／１０００秒、１
／６０秒は一例であり、他の蓄積時間（１／６０秒以
下）を選択しても同じである。図示例では、垂直ブラン
キング期間の間に１／１０００秒の蓄積を行い、次の有
効画面期間にその１／１０００秒蓄積信号を出力する。
そして、１／１０００秒蓄積期間の直後に実質１／６０
秒の電荷蓄積を行い、次フィールドの有効画面にその１
／６０秒蓄積信号を出力する。このようにして各フィー
ルド毎に２種類（この実施例では１／１０００秒と１／
６０秒）の蓄積時間の信号が交互に出力される。図１中
のＰｉ信号は図３に示したＣＣＤ駆動用パルスを（複数
パルスをまとめて）表わしている。

【００２９】上記は一般的な電子シャッターの説明であ
るが、本発明における電子シャッターでは２画面を合成
し、１画面として構成するため時間圧縮（但し水平走査
方向のみ）を行わなければならない。そのため、水平転
送部への転送レートはテレビジョン・レートのｎ倍にし
なければならず、例えば、ＮＴＳＣの異なる２画面を合
成し、ＮＴＳＣ１画面とする場合は、ｎ＝２となる。１
／２インチサイズのＣＣＤでは水平有効画素は７６４で
有効走査期間は５２．７μｓであるから１画素あたり６
９ｎｓとなり、転送周波数は１４．３１８１８ＭＨｚと
なっている。従ってｎ＝２の場合、２×１４．３１８１
８ＭＨｚで水平転送することで水平方向時間軸が２倍に
圧縮される。また、合成した画面を通常よりワイドアス
ペクトにする時は、垂直方向はそのままで、水平方向だ
けをＫ倍に拡大したとすると、上記ｎはｎ＝２／Ｋと設
定すればよい。ｎ＝２の場合を例として、図３と同様の
タイミング・チャートを図４に示す。同図(a) は１／２
５０秒での電子シャッター電荷を１フィールドに２回蓄
積するタイミングを示し、(b) は通常１／６０秒で水平
転送部に転送される電荷を２倍の１／１２０秒で転送す
ることを表わしている。本発明では１フィールドまたは
１フレーム中に異なる２画像を取り入れることが主旨で
あるので（詳細は後述する）、同図(b) に示すように２
画像を合成するスイッチ動作が必要となる。ここでフィ
ールドの最初の１／２５０秒で取り込まれた画像は１／
１２０秒の画像としてメモリ（図１の４）１に格納さ
れ、次の１／２５０秒の画像が１／１２０秒の画像とし
て光電変換素子（ＣＣＤ）を出力するとき、同期してメ
モリ４より先ほどの画像が読み出される。

【００３０】図５に図４に対応した、メモリ４とＣＣＤ
２からの画像合成の様子を示す。同図（ｂ）のＡの部分
は１フィールドの最初の１／２５０秒に対応する画像で
メモリに格納されている。Ｂは同じフィールドの後の１
／２５０秒の画像であり、ＣＣＤからそのまま読み出さ
れる。図１の映像合成回路６中のスイッチはこの画像信
号を切換えるスイッチで、Ａに対応する時はＭＥＭＯＲ
Ｙ側へ、Ｂに対応する時はＣＣＤ側へ接続される。この
切換えスイッチのコントロール信号Ｐｃはタイミングパ
ルス発生回路１１より発生される。図５（ｃ）に示すよ
うにメモリ４に格納された信号Ａの第ｍライン目（ｍ；
１〜２５５）の信号は、ＣＣＤ２から出力される信号Ｂ
の第ｍライン目より１／２ｔH （ｔH ；ＮＴＳＣ信号の
１水平走査期間を示す）だけ早く読み出しが始まり、１
ライン分のデータの読み出しが終わった直後、切換えス
イッチをＣＣＤ側に接続して信号Ｂの第ｍライン目の信
号を出力する。このような動作を各ラインについて行な
うと結局映像合成回路６の出力は図５（ｄ）のようにＮ
ＴＳＣの１画面を構成する。なお、図１のタイミングパ
ルス発生回路からの信号Ｐｉは光電変換素子（ＣＣＤ）
２の垂直・水平転送などを行なう複数の駆動パルスをま
とめて表現している。

【００３１】次に鏡筒の回転動作について説明する。図
６に本発明の実施例１における回転機構の概略図を示
す。同図において、１は光学レンズ群をおさめたレンズ
鏡筒で、そのレンズ鏡筒の結像端にＣＣＤ撮像素子を装
着した光電変換素子２の基板が固定されている。図中の
９はアクチュエータで、この場合はパルスモータを想定
しており、パルスモーターの回転軸（スピンドル）は上
記レンズ鏡筒全体を駆動すべくレンズ鏡筒に固定させて
いる。１０はこのパルスモーターの駆動回路で、タイミ
ングパルス発生回路１１からの駆動パルスＰａにより、
パルス数だけパルスモーターを回転させる。パルスモー
ターは１パルスで回転する角度が決まるので、本発明の
ように一定角度だけ回転させようとする機構には制御成
の面からよく合致する。このようなモーター，駆動回路
で構成された回転機構はＣＣＤ撮像素子の水平方向（図
中のｘ軸方向）だけに回転する。

【００３２】上記のような回転機構を用い、本発明では
２つの異なる画像を一定時間内に取り込み、それらを前
述した方法で合成し、１つの画像として出力する。この
回転機構と電子シャッターのタイミングを図７をもって
説明する。同図(a) は本発明におけるワイド画面撮影装
置の回転とそれによる撮影被写体の範囲の変化を示す図
である。すなわち、同図の実線で示した状態では被写体
Ａの範囲を撮影しているとする。一定時間後、ワイド画
面撮影装置を角度φだけ図のように回転させると、点線
で示したように被写体Ｂの範囲を撮影することとなる。
この場合、撮影光学系の焦点距離ｆに変化はないものと
する。回転角φを調整すれば、上記ＡとＢは水平方向に
連続した２つの画像となる。図７(b) は前出の図５(a)
に対する図で、図中のＡ，Ｂは被写体Ａ，Ｂの画像を電
子シャッター機能を用いて取り込んでいることを示して
いる。図５(a) の実施例に合わせると１／２５０秒電荷
蓄積を行い、ＣＣＤの水平転送からの読み出しで１／１
２０秒の画像となる。図７(c) はタイミングパルス発生
回路１１からの駆動パルスＰａのタイミングを示したも
ので、電荷蓄積を行なっていない期間に、必要回転角度
φだけレンズ鏡筒１を回転させるべく、ｎ個のパルスが
パルスモーター駆動回路１０へ入力される。それに対応
したパルスモーターを実際に駆動する励磁パルスパター
ンが励磁方法（例えば２相励磁、１−２相励磁）に従っ
て出力され、パルスモーターを回転させる。画像Ａから
Ｂに向う方向を正とすると、図７(c) に示した通り、
正、停止、逆という繰り返しで、レンズ鏡筒を角度φの
往復回転運動させるわけである。

【００３３】従って、例えば図７(d) に示したような画
像Ａ，Ｂが交互に出力され、前述した映像合成回路によ
り同図Ｃのような、水平方向に２倍圧縮された広角な画
像が得られる。結局、従来のＣＣＤの駆動とは、読み出
し速度を変えることと、メモリ読み出しの期間はＣＣＤ
の水平転送は行わないという違いがあるだけで、ＣＣＤ
素子そのものや他の回路は全く同じでありながら、２つ
の画像を出力できるという機能が実現できることがわか
る。なお、本実施例では、時間軸の圧縮をＣＣＤの水平
転送周波数を変えることで実現していたが、図１のメモ
リ４と同様のフィールドメモリなどを使い、その書込み
レートに対して２倍のレートで読み出せば、同様の圧縮
が可能である。

【００３４】実施例２．上記実施例１では、ワイド画面
専用のシステムを示したが、請求項第２項に対する実施
例を実施例２として、通常画面とワイド画面を切換える
ようにすることで、どちらの画像も出力できるようにな
る。このことを図８をもって説明する。

【００３５】図８は実施例１のブロック図である図１に
点線で囲った切換えスイッチ７を設けただけで、他の構
成は全く図１と変わっていない。ただし、ＣＣＤ２の水
平転送周波数は通常の画面とワイド画面とでは切換える
必要がある。ワイド画面の場合は、実施例１で説明した
ように、鏡筒回転機構５により鏡筒を回転し、電子シャ
ッター機能で２つの画像を回転に同期させて交互に得て
いる。この異なる２つの画像を一方はメモリに格納し、
一方はそのままＣＣＤから読み出すことで、映像合成回
路６でつなぎ合わせていた。実施例２では、この映像合
成回路６の出力は切換えスイッチ７のＣＯＭ側に入力さ
れる。通常画面の場合は、水平転送周波数を、ＮＴＳＣ
の場合は、１４．３１８１８ＭＨｚとして、圧縮なしで
読み出し、カメラ信号処理回路を通った画像信号は切換
えスイッチ７のＴＨＲ側に接続される。もちろん、この
場合、鏡筒は回転せず固定の画像が出力されている。こ
のような状態で、撮影者の意志でどちらかのモードを選
択すると図８の切換え信号１２により、ＴＨＲかＣＯＭ
どちらか一方を選択し、撮影者の意図に合った画像を出
力できる。

【００３６】実施例３．次に請求項第５項に対する実施
例を実施例３として図９をもって説明する。実施例１で
は、図７（ａ）の説明から分かるように、レンズ鏡筒の
回転角φを精度よく調整できなければ、画像Ａ，Ｂのス
イッチングポイントで不連続になってしまうことが考え
られる。また、Ａ，Ｂの撮像画面を取り込む際の条件の
違い、例えば、被写体の平均照度や電子シャッターの時
間による露光量の差など、それらは全て映像信号レベル
の差となって現われてくる。更に、実施例１では、２画
面を１画面にするということで説明を行ったが、２画面
からワイドアスペクト比の画面を構成する場合、時間圧
縮をかえることで対応することも可能であるが、圧縮比
を変えずに、２画面の重なり合う部分を調整することで
も対応可能である。実施例３は、そのような点に配慮し
た構成となっており、基本的には図１にレベル調整回路
８が付加されただけである。このレベル調整回路８の内
部ブロック図を図１０に示す。

【００３７】図１０のカメラ信号処理回路３は図１及び
図９と同じカメラ信号処理回路でＣＣＤからの映像信号
はデジタル化されているとする。このカメラ信号処理回
路３の出力はレベル調整回路８とメモリ４に入力され
る。メモリ４に入力されるのは実施例１の説明で用いた
図５のＡの部分であり、レベル調整回路８に入力される
のがＢの部分であるとする。本実施例では、レンズ鏡筒
の回転角ｗを実施例１のφよりも小さくし、画像ＡとＢ
を図１１に示したように一部重なり合うようにしてい
る。このような条件で、レベル調整回路８内のデータ比
較回路２０に、画像Ａがメモリ４より、画像Ｂがカメラ
信号処理回路３より入力され、図１１のオーバーラップ
部について、データ比較すなわち減算が行われる。画像
ＡとＢのオーバーラップ部分でのレベル差を検出し、オ
ーバーラップ部での平均レベル差を平均値算出回路２１
で求める。この求めたレベル差によって、画像Ｂ（ＣＣ
Ｄからの出力）のレベルを画像Ａと一致するようデータ
変換回路２２でレベル変更する。このレベル変更は画像
Ａのデータが全て出力された後から（オーバーラップ部
より後）、画像Ｂに対して行なわれる。すなわち、図１
０の映像合成回路６のＣＣＤ側はＢの画像のうちオーバ
ーラップ部を除いた期間だけ選択され、他の期間はＭＥ
ＭＯＲＹ側が選択される。このようにすることで、画像
ＡとＢの境界で不連続を生じることなく、またＡとＢの
映像レベルが揃う為、画像切換えのポイントが目立たな
くなる。

【００３８】実施例４．ところで、実施例１〜３では焦点距離ｆは固定と考え、
その画角は変化しないものとして説明を進めてきた。と
ころが、実際の家庭用ビデオカメラはほとんどズーム機
能を備えており、焦点距離ｆは撮影者の意志により時々
刻々変化すると考えられる。このようにｆが変化した場
合、図７(a) で示した被写体の範囲（ＡあるいはＢ）は
大きく変わる。この関係を図１２をもって説明する。等
価的に無限遠に物体（被写体）が有る場合、傾いた平行
光束で入射して像側焦点上に有限の大きさｙ′の像をつ
くるから、ｙ＝−ｆｔａｎω (1) の関係が成り立つ。ここで、ωは平行光束の光軸に対す
る傾角で、時計回りの向きを正とする。

【００３９】そこで、視野絞りの中心を光軸と一致さ
せ、画面寸法（ＣＣＤのイメージサイズ）の半分をｙ′
とすれば上記(1) 式より最大物体角度がわかり、それを
半画角として２ωを画角と言う。いま、ＣＣＤのイメー
ジサイズ（水平方向）をＷとすると(1) 式より

【００４０】

【数１】

【００４１】実施例１の場合、画像ＡとＢは重なり合う
部分がないことから、レンズ鏡筒は２ω回転すればよい
ことがわかる。すなわち、回転角φはφ＝２ω＝２tan-
1(Ｗ／-f）で求まる。また、実施例３のように画像Ａと
Ｂとでオーバーラップ部をもつ場合、そのオーバーラッ
プ部のイメージサイズに対する割合をαとすれば、必要
な回転角φは

【００４２】

【数２】

【００４３】となる。どちらにしてもイメージサイズＷ
はあらかじめわかっているので、焦点距離ｆさえ求めら
れればφは得られることになる。

【００４４】本発明の実施例４は特許請求の範囲第６項
に対応するもので、上記のような原理をもとに、ズーム
時にも所望のワイド画面を得ることを目的としたもの
で、そのブロック図を図１３に示す。実施例１のブロッ
ク図（図１）に焦点距離検出器１３が付加されている。
この焦点距離検出器１３の構成を図１４に示す。同図に
おいて、(a) はズームレンズの外形構成図、(b) は回路
ブロック図である。図１４(a) はフォーカスレンズ２３
を収めている鏡筒部で、回転しながら光軸方向に前後し
焦点調整を行なう。２４はズームレンズ群を収める鏡筒
で、やはり回転しながら前後に移動する。このズームレ
ンズ鏡筒部には溝２５が鏡筒２４の外周上に刻まれてお
り、これがポテンションメータ２７の軸の先に取り付け
られた歯車２６とかみ合っている。従ってズームレンズ
鏡筒２４が回転するに応じてポテンションメータ２７の
軸も回転し、その中点（Ｂ）の位置はズームレンズ鏡筒
の位置，すなわちズーム位置に対応する。ポテンション
メータ２７の他の２端子を電源＋Ｂ（Ａ）と接地ＧＮＤ
（Ｃ）に接続すると、中点（Ｂ）にはズーム位置に対応
した電圧が発生する。この電圧値を次のアナログ−デジ
タル変換器（Ａ／Ｄ）２８でデジタル値に変換し、演算
回路２９でその電圧値が焦点距離のいくらに対応するか
を演算させる。この演算回路で得られたｆをもとに回転
角φを前出の式(2) より求め、次段のタイミングパルス
発生回路１１に回転角の演算値を出力する。このタイミ
ングパルス発生回路１１では、回転角によりアクチュエ
ータを駆動するパルスＰａのパルス数を調整し、所望の
φ中だけレンズ鏡筒を回転させる。このように構成する
ことでズーム比の変化に対してもワイド画面の撮影は可
能となる。

【００４５】実施例５．本発明では、例えばＮＴＳＣの信号を合成（正確に言え
ばスイッチング）し１つの画像として出力することを考
えているが、その際注意すべき点がある。その１つは、
ＮＴＳＣの信号として出力する時は同期信号（水平、垂
直同期など）が付加されてょくこと、更にもう１つは、
カラー信号はサブキャリアで変調されており、しかもそ
のサブキャリア位相は図１５に示したように、１ライン
毎に１８０°回転していることである。このような処理
は全て、従来例２のブロック図（図８）に示した通りエ
ンコーダ１５６で行われている。

【００４６】本発明の実施例１のブロック図、図１でカ
メラ処理回路３のすぐ後にエンコーダ回路を置いた場
合、映像合成回路６にはエンコーダからの複合映像信号
が入力されることとなる。すなわち、映像合成回路６の
ＣＣＤ側にもＭＥＭＯＲＹ側にも同期信号が付加され、
更にスイッチングした時のカラーサブキャリアの位相合
わせ、及び位相の不連続に対して回路的な対策が必要と
なってくる。例えば同期信号に対しては、エンコーダ回
路で同期付加は行わず、合成した後で別の回路を用意
し、その回路で同期付加を行うなどが考えられるが回路
の増大はまぬがれない。

【００４７】本発明の実施例５は上記のような問題点を
解決すべく構成されており、それを図１６に示す。図１
６は図１のブロック図に対してエンコーダ回路１２が追
加されており、しかもエンコーダ回路を設ける位置は映
像合成回路６の必ず後段になるようにする。このように
することにより、画像合成時に生じる上記の同期信号及
びサブキャリアの位相の問題は特別なハードウエアを追
加することなく解決される。

【００４８】実施例６．近年の家庭用ビデオカメラでは、小形軽量化を推進して
いったが為に、逆に片手で撮影を行うことが多くなり、
それに伴って画像の揺れが問題となってきた。この揺れ
による画像の動きを補正し、三脚などで固定して撮影し
たと同等の画像を得るために画像動き補正装置なるもの
が提案され、市販のビデオカメラにも搭載されるように
なってきた。この機能は小形化と歩調を合わせて標準化
される勢いとなってきた。

【００４９】図１７は特公平１−５３９５７号公報に一
実施例として開示された画像動き補正装置である。同図
において、本発明に関係のある部分についてのみ説明を
行なう。まず、同図の３０は結像系すなわちレンズ鏡筒
部であり、３１は撮像部である。３２，３３，３４は各
々ロール、ピッチ、ヨーの駆動部で、３５，３６，３７
はロール、ピッチ、ヨー方向の揺動検出部である。ま
た、３８は画像制御回路であり、その中に、ロール、ピ
ッチ、ヨー制御回路４０，４２，４４があり、更にその
中に各々のフィールド３９，４１，４３が内蔵されてい
る。

【００５０】次に図１７を用いて、この画像動き補正機
構の動作を説明する。まず、ビデオカメラの本体に取付
けられた、３方向（ロール、ピッチ、ヨー）の揺動検出
部３５，３６，３７で各方向におけるビデオカメラの動
きを検出する。この検出器は通常加速度センサあるいは
角加速度センサが用いられている。この検出部からの出
力は画像制御回路３８中の３方向の制御回路４０，４
２，４４に用意されているフィルタ回路に入力される。
ここでは抽出すべき帯域成分のみを抜き出して、それに
対応した制御量を各方向の駆動部に出力している。すな
わち、ビデオカメラが一方向に揺動したことを検知し、
それとは反対の方向に対応した大きさだけ結像系３０及
び撮像部３１を強制的に振ってやれば、あたかもビデオ
カメラは動いていないかのような画像を得られることに
なる。結像系３０と撮像部３１は一体で可動し、３方向
に自由に可動するいわゆるジンバル機構で支えられてい
る。従って各方向の駆動部により図に示した矢印方向に
自由に駆動できるため、あらゆるビデオカメラに対応で
きる。結局、ビデオカメラの動きをセンサで検出し、そ
れと反対方向に受動的に結像系、撮像部を回転駆動する
のが基本的な考えといえる。

【００５１】図１７からわかるように、本発明の実施例
１で示した鏡筒回転機構と同一の機構がこの画像動き補
正機構に使われている。図６の鏡筒回転機は、能動的に
鏡筒を回転させるのに対して、図１７のヨー制御回路４
４、ヨー制御部３４はヨー方向揺動検出部３７からの信
号をもとに回転駆動しているという差があるだけであ
る。従って、今後標準化される画像動き補正回路の機構
を共用することで、本発明のワイド画面撮影機能は機
構，回路とも小さな追加だけで実現できる。本発明の実
施例６はこの考えを実現するものである。

【００５２】図１８は実施例６の回路ブロック図を示し
たもので、図１における鏡筒回転機構５の代わりに画像
動き補正機構を共用している。図１９は共用した場合の
画像動き補正機能とワイド画面撮影機能の切換えを示す
ものである。まず、本発明の水平方向の画像合成に係り
のないロール及びピッチ方向の駆動を止めるために切換
えスイッチ４７，４８を設け、Ａ側に従来の画像動き補
正用制御回路４０，４２の出力を接続する。一方Ｂ側に
はワイド画面撮影のためにその方向の動きを禁止する保
持回路４５，４６の出力が接続される。保持回路４５，
４６からは駆動部が回転しないよう保持電圧を出力して
いる。駆動すべきヨー方向に対しては同様にスイッチ４
９を設け、そのＡ側にヨー制御回路４４からの出力が接
続され、Ｂ側には図１あるいは図１８で示したアクチュ
エータ駆動部１０が接続される。このような状態で撮影
者が画像動き補正機能を選択した場合はＡ側、ワイド画
面撮影機能を選択した場合はＢ側を駆動部に接続するこ
とで前記の両機能の共用が可能となる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、レン
ズ鏡筒の回転に同期して電子シャッター機能を用い、複
数の画像を取り込み、光電変換素子の水平電荷転送周波
数を通常周波数の合成画面数倍に上げることで時間圧縮
を行い、その後合成することで、標準レンズ、標準撮像
素子を用いて、広角な画面あるいはワイドアスペクト比
の画面を得られるという効果があり、また、装置を簡単
な構成とすることができる効果がある。また、標準テレ
ビジョンの画面，広角な画面，またはワイドアスペクト
比の画面を撮影者の意図により選択できる効果がある。
さらに、合成した各画像間の境界に不連続が発生するこ
とを防止し、また、合成した各画像の映像レベルを揃え
ることにより、画像切換えのポイントが目立たなくなる
効果がある。また、ズーム比の変化に対してもワイド画
面の撮影が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における回路ブロック図であ
る。

【図２】本発明の光電変換素子の一例であるインターラ
イン転送ＣＣＤの構成を示す図である。

【図３】本発明で用いる電子シャッター機能の駆動タイ
ミング・チャート図である。

【図４】本発明の一実施例における画像の取り込みタイ
ミングを示す図である。

【図５】本発明における画面合成を示す図である。

【図６】本発明における鏡筒回転機構を示す構成図であ
る。

【図７】本発明における鏡筒回転と電子シャッターの関
係を示す図である。

【図８】本発明の実施例２における回路ブロック図であ
る。

【図９】本発明の実施例３における回路ブロック図であ
る。

【図１０】本発明の実施例３におけるレベル調整回路の
ブロック図である。

【図１１】本発明の実施例３におけるレベル調整の説明
図である。

【図１２】本発明の実施例４における回転角と焦点距離
の関係を示す図である。

【図１３】本発明の実施例４における回路ブロック図で
ある。

【図１４】本発明の実施例４における焦点距離検出器の
構成図である。

【図１５】本発明の実施例５におけるＮＴＳＣ信号の説
明図である。

【図１６】本発明の実施例５における回路ブロック図で
ある。

【図１７】本発明の実施例６における従来の画像動き補
正装置の構成図である。

【図１８】本発明の実施例６における回路ブロック図で
ある。

【図１９】本発明の実施例６における画像動き補正装置
の構成図である。

【図２０】従来のワイド画面撮影装置の第１の実施例に
おける回路ブロック図である。

【図２１】従来のワイド画面撮影装置の第２の実施例に
おける回路ブロック図である。

【図２２】図２１におけるＣＣＤ構造図である。

【図２３】図２１における順次走査の動作説明図であ
る。

【図２４】図２１における飛越し走査の動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１レンズ鏡筒２光電変換素子４記憶手段５鏡筒回転機構６映像合成回路７切換えスイッチ８レベル調整回路１２エンコーダ回路１３焦点距離検出器１４画像動き補正機構１５回転角度センサ回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも撮像装置の水平方向に一定角
度回転可能なレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒を回転させる
ためのアクチュエータと、該アクチュエータの駆動回路と、上記レンズ鏡筒と一体に回転する光電変換素子と、該光電変換素子の出力のうち少なくとも一画面全体また
は一部分の映像を記憶する記憶手段と、上記光電変換素子の露光を、上記鏡筒の第１のポジショ
ンと、これよりある一定角度回転した後の第２のポジシ
ョンにおいて行ない、上記２つのポジションで各々１画
面分の画像を得、上記光電変換素子の水平電荷転送周波
数を通常周波数の合成画面数倍に上げることで時間圧縮
を行い、上記記憶手段に記憶された上記時間圧縮された
２つの画像を一つの画面として水平方向に合成する映像
合成手段とを備えたことを特徴とするワイド画面撮影装
置。
【請求項２】通常モードとワイド画面モードとの二つ
のモードを有し、通常モードにおいては、上記光電変換素子の出力の映像
信号を標準テレビジョン信号のフォーマットに適するも
のにして上記記憶手段，または映像合成手段を介さずに
出力し、ワイド画面モードにおいては、上記映像合成手段より標
準テレビジョン信号として合成された映像を出力する
か、あるいは標準テレビジョン信号とアスペクト比（画
面の縦横比）の異なる映像を出力することを特徴とする
請求項１記載のワイド画面撮影装置。
【請求項３】上記一定角度の回転に要する時間を、１
フィールド期間の整数倍としたことを特徴とする請求項
１記載のワイド画面撮影装置。
【請求項４】該光電変換素子の二画面分の出力は互い
にオーバーラップ領域をもち、オーバーラップ領域にお
ける同一部位の輝度信号レベルを同等にするためのレベ
ル調整回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のワ
イド画面撮影装置。
【請求項５】レンズ系の焦点距離を検出する焦点距離
検出器を備え、上記レンズ鏡筒及び光電変換素子の回転角度を上記焦点
距離検出器出力に応じて変えるように構成したことを特
徴とする請求項１記載のワイド画面撮影装置。
【請求項６】上記映像合成手段は、標準カラーテレビ
信号として同期信号が付加される前、あるいはカラーサ
ブキャリアで変調される前の上記光電変換素子の出力を
入力するものであることを特徴とする請求項１記載のワ
イド画面撮影装置。
【請求項７】上記可動レンズ鏡筒の水平回転駆動機構
を、撮像装置の画像動き補正機構と共用することを特徴
とする請求項１記載のワイド画面撮影装置。
【請求項８】上記画像動き補正機構の制御軸のうち、
該可動レンズ鏡筒が回転する方向を除いて、他の制御軸
を固定するロック機構を備えたことを特徴とする請求項
１記載のワイド画面撮影装置。
【請求項９】上記レンズ鏡筒の第１のポジション，及
び第２のポジションにおける露光は、光電変換素子の電
子シャッター機能を用いて、１／６０秒以下の時間行な
うことを特徴とする請求項１記載のワイド画面撮影装
置。