JPH08181894A

JPH08181894A - ビデオカメラ装置

Info

Publication number: JPH08181894A
Application number: JP7274362A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Kimura; 正信木村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、小形であっても複数方向の撮影が
可能であり、監視画像情報や立体画像情報を得るにも有
効なカメラを得るものである。【解決手段】固体撮像素子１２０の右側の結像面にはレ
ンズ１１１を介して像Ａが結像され、左側の結像面には
レンズ１０２、プリズム１０３を介して像Ｂが結像され
る。左右の結像面で取得された撮像信号は、色分離及び
信号処理回路１２３で分離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、監視カメラ、立
体カメラ、内視鏡カメラ等として有効なビデオカメラ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の簡易型の工業用監視カメラシステ
ムとして、複数のビデオカメラを用意し、このカメラの
出力を画像合成器に導き、画像合成器出力をモニタの画
面に同時表示するものがある。また電子内視鏡カメラと
して、直視型のカメラと、側視型のカメラがある。この
直視型カメラと側視型カメラはそれぞれ目的に応じて使
いわけて使用される。

【０００３】上記したように従来は、カメラを複数用意
してそれぞれのカメラ出力の画像合成を行って、同一画
面で見たり、また、撮影条件によりカメラのタイプを使
いわけている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
システムでは、監視カメラとして非常に小型で１個が用
意された場合に、同時に複数の画面を得ることができな
い。電子内視鏡カメラにおいて同時に複数方向の撮影が
要求された場合に、従来の撮像装置では対応できないと
いう問題がある。

【０００５】そこでこの発明は、小形であっても複数方
向の撮影が可能なビデオカメラ装置を提供することを目
的とする。またこの発明は、監視用画像情報や立体画像
情報を得るにも有効なビデオカメラ装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明のビデオカメラ装置は、筐体の異なる位置
に設けられた第１と第２の光学系と、前記筐体の内部に
設けられ前記第１と第２の光学系からの第１と第２の光
学像を結像する結像面を有した固体撮像素子と、前記固
体撮像素子から読み出された前記第１と第２の光学像に
対応した第１と第２の撮像信号を分離する撮像信号分離
手段と具備するものである。上記の手段により、小形で
筐体内部に設けられた固体撮像素子により、複数角度か
らの撮像情報を同時に得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１はこの発明の第１の実施の
形態の構成を示し、図２の（Ａ）、（Ｂ）には、動作説
明のための画像配置例を示し、図２の（Ｃ）には固体撮
像素子の例を示している。

【０００８】図１において、１００はカメラ本体の筐体
であり、例えば円筒形である。筐体１００の先端部に
は、透明の材質でなる保護キャップ１０１が被せられて
いる。筐体１００の内部には、軸方向へ仕切り板１０２
が設けられている。仕切り板１０２の先端は、筐体１０
０の先端の壁と一体になり、また仕切り板１０２いつの
後端は、後部板１０３と一体になっている。この後部板
１０３は、筐体１００の側部の内壁に一体化されてい
る。そして、後部板１０３には、円形の穴が形成されて
おり、ここには、栓１０４が取り付けられている。これ
により、仕切り板１０２と、後部板１０３と、筐体１０
０の一部内壁は、収容部１０５を形成している。収容部
１０５は、密閉され防水が図られている。

【０００９】ここで、筐体１００の収容部１０５の側部
には、レンズ１１１が設けらており側視が可能となって
いる。またこの筐体１００の収容部１０５の前方には、
レンズ１１２が設けられ直視が可能となっている。レン
ズ１１１から導入された例えば光学像Ａは、直接固体撮
像素子１２０の例えば右側結像面に結像される。またレ
ンズ１１２から導入された光学像Ｂは、プリズム１１３
により方向変換されて、前記固体撮像素子１２０の例え
ば左側結像面に結像される。

【００１０】図２（Ａ）は、固体撮像素子１２０の結像
面の像を光電変換して読み出した場合の像Ａ、Ｂの状態
を模式的に示している。像Ｂは、プリズム１０３で方向
転換される際に左右が入れ代わっている。

【００１１】固体撮像素子１２０の光電変換出力は、出
力増幅器１２１を介して導出され、ノイズ低減回路１２
２でノイズ低減処理を受ける。ノイズ低減された撮像信
号は、色分離及び信号処理回路１２３に入力され、規格
のビデオ信号としてデコードされる。ここで、この信号
処理回路１２３は、像Ａと像Ｂを分離する機能を有しそ
れぞれの信号を分離して出力する。この分離処理は、信
号が出力されるときに例えば水平走査の中間位置でスイ
ッチにより振り分ける方式である。像Ａ、Ｂが上下方向
に並ぶような撮影の場合は、垂直走査の中間位置でスイ
ッチにより振り分ければよい。

【００１２】像Ａの信号は遅延器１２４を介して合成器
１２５に供給されるが、像Ｂの信号は左右反転回路１２
６を介して左右位置が反転されて合成器１２５に供給さ
れる。合成器１２５は、左右反転回路１２６から出力さ
れた撮像信号と、色分離及び信号処理回路１２３で分離
された撮像信号とを時間多重して、１画面用のビデオ信
号に変換する。合成器１２５の出力は、出力増幅器１２
７を介してモニタに供給される。モニタ１３０では、図
２（Ｂ）に示すように、像Ａ、Ｂが正常に表示される。
なお、左右反転回路１２６は、撮像信号の水平走査の時
間軸に反転処理を施すものでメモリを用いた処理を行っ
ている。よって、左右反転回路１２６で時間的遅延が生
じるので、その分の調整のために像Ａの信号は合成器１
２５に入力する前に遅延器１２４で遅延されている。

【００１３】通常の固体撮像素子の場合は、図２（Ｃ）
に示すように、水平走査方向の最後の部分に暗電流の影
響を避けるために光学的黒（オプティカルブラック）部
１４０を設けているが、この発明の装置で使用される素
子は、左右中央にも光を遮断する画面分離ブラック部１
４１を設けている。画面分離ブラック部１４１は、固体
撮像素子を製造するときに、感光部の上に設けられた絶
縁剤である透明保護層の上にアルミを印刷または塗布す
ることにより構成される。

【００１４】なお上記ビデオカメラが、正面の像Ａと上
または下方向の像Ｂを撮影するものであれば、上述した
左右反転は上下反転処理となる。図２（Ｃ）に示した撮
像素子の出力信号がそのまま画面上に表示された場合、
画面分離ブラック部１４１の影響が表れる。即ち、画面
中心に黒帯が表れる。そこで左右反転回路１２６の読み
出し時間や、遅延器１２４の遅延時間を調整することに
より、黒帯を除くことができる。

【００１５】図３（Ａ）には、固体撮像素子１２０の撮
像面側の具体的構造の例を示している。固体撮像素子１
２０の上面には、オプティカルブラック部１４０、画面
分離ブラック部１４１及び水平ラインの開始部分に対応
して、遮光部材１５１、１５２、１５３が一体化されて
配置される。特に遮光部材１５２は、左右の撮像領域の
光が干渉しないように左右の撮像領域間の光を遮断して
いる。またこの遮光部材１５１、１５２、１５３は、プ
リズム１１３及び保護ガラス１１４と固体撮像素子１２
０を一体化するためのスペーサとしても兼用されてい
る。

【００１６】図３（Ｂ）には、上記の固体撮像素子１２
０から読み出された信号Ｓ１と、通常の固体撮像素子か
ら読み出された信号Ｓ２とを比較して示している。この
ようにこの装置における固体撮像素子１２０からは、従
来と同様な通常の読み出しを行っても２画面分の映像信
号を得ることができる。

【００１７】上記の実施例は、２方向の被写体を撮像す
る例について述べたが、この発明はこの実施例に限定さ
れるものではない。図１に戻って説明する。

【００１８】図１の筐体１００の内部において、仕切り
板１０２の収容部１０５と反対側、つまり図面では下側
には、さらに空間的余裕がある。そしてこの空間部１０
６の前方には、貫通穴１０７が形成されている。これ
は、さらに前方を照明するための照明具や、さらには手
術等に利用する鉗子を設けるための穴として利用でき
る。図面上では、１つの貫通穴１０７が示されている
が、さらに複数が用意されている。また、筐体１００の
側部にも照明を行うための貫通穴１０８が設けられてい
る。

【００１９】図１に示したビデオカメラ装置は、医療用
のカメラとして用いた場合、その機能を有効に発揮する
ことができる。例えば患者の胃を監視する場合、カメラ
の向きを変えなくても前方と側部を同時に撮像すること
ができる。

【００２０】このビデオカメラ装置において信号処理が
行われる場合、色分離及び信号処理回路１２３では、ま
ず色信号生成処理が行われ、次に左右画面の分離処理が
行われる。色信号生成処理を先行して行う理由は、色同
期を乱さないためである。仮に先に左右画面の分離処理
行われると色再現が困難になる。

【００２１】上記の説明では、筐体１００は外周の外観
が円形筒状であるとしたが、楕円形であってもよく、ま
た三角、四角などのな形状であってもよい。また上記の
固体撮像素子１２０は、カラーフィルタを有するカラー
固体撮像素子であるが、白黒のものでもよいことは当然
である。また筐体１００はレンズを一体に有するように
透明材質のもので成形されてもよい。

【００２２】さらに上記の実施例において、ノイズ低減
回路１２２、色分離及び信号処理回路１２３、左右反転
回路１２６、遅延器１２４、合成器１２５、増幅器１２
７が一体となって筐体１００内に収容される場合には、
十分な防水と振動に強い固定機構が採用される。ノイズ
低減回路１２２、色分離及び信号処理回路１２３、左右
反転回路１２６、遅延器１２４、合成器１２５、増幅器
１２７が一体となって筐体１００内に収容されるとして
いるが、これらは筐体外部の遠隔位置に設けられてもよ
い。また、左右反転回路１２６の出力信号と遅延器１２
４の出力信号とは合成器１２５で合成されているが、そ
れぞれ別々のモニタに導くようにしてもよい。

【００２３】図４（Ａ）はさらにこの発明の他の実施例
である。図４（Ａ）に示すように、この実施例の場合、
第１、第２、第３のレンズ２０１、２０２、２０３を備
える。第１のレンズ２０１は、保護ガラス２１１を介し
て固体撮像素子３００の左右中央撮像面３０１に像を結
像させる。第２のレンズ２０２は、左側部からの光学像
をプリズム２１２を介して固体撮像素子３００の左側撮
像面３０２に結像させる。第３のレンズ２０３は、左側
部からの光学像をプリズム２１３を介して固体撮像素子
３００の右側撮像面３０３に結像させる。３５１、３５
２、３５３、３５４は、各撮像面を光学的に分離する遮
光部材である。また、遮光部材３５１、３５２、３５
３、３５４に対応する位置には、固体撮像素子３００に
画面分離ブラック部３６１、３６２、３６３、３６４が
形成されている。

【００２４】この構成によると、図４（Ｂ）に示すよう
に２７０度の光学歪みの少ない広角カメラを実現するこ
とができる。そしてモニタ上には図４（Ｃ）に示すよう
に正面画像、左側画像、右側画像を映し出すことができ
る。

【００２５】このビデオカメラ装置は、監視カメラとし
て用いることにより、その効果を発揮することができ
る。また自動車に取り付けることにより運転者は、前
方、左右を監視するときに、有効に活用することができ
る。また自動車の後方の取り付けてもよい。この場合も
自動車の後方と左右を監視する場合に有効に活用するこ
とができる。

【００２６】この発明は上記の実施例に限定されるもの
ではない。立体撮像ビデオカメラとして適用することも
できる。図５は立体撮像ビデオカメラの構成例を示して
いる。

【００２７】筐体５００には、輻輳角を有した左右の撮
像レンズ５Ｌ、５Ｒが取り付けられており、このレンズ
５Ｌ、５Ｒを通って入射した光学像ＡＬ、ＡＲは、それ
ぞれプリズム部あるいは反射鏡部５１Ｌ、５１Ｒを介し
て、固体撮像素子５２０の撮像面の左右に導かれてい
る。固体撮像素子５２０から読み出された撮像信号は、
増幅器５２１を介して、左右分離回路５２２に入力され
て左右の撮像信号が分離導出される。左右のビデオ信号
を立体視する手法としては、のぞき式、眼鏡式等の各種
の方法がある。

【００２８】図６は、さらにこの発明の他の実施例であ
る。この実施例では筐体６００の中心軸を挟んで固体撮
像素子１２０Ｒ、１２０Ｌが背面を対向させて接着剤に
より一体化されて配設されている。固体撮像素子１２
Ｒ、１２０Ｌのそれぞれの後部の撮像領域（結像面）に
対向してレンズ１１１Ｒ、１１１Ｌが設けられている。
レンズ１１１Ｒ、１１１Ｌは筐体６００の側部に取り付
け固定されている。また、固体撮像素子１２０Ｒ、１２
０Ｌのそれぞれの前部の撮像領域には、それぞれプリズ
ム１１３Ｒ、１１３Ｌが一体化されている。プリズム１
１３Ｒ、１１３Ｌに対しては、それぞれレンズ１１２
Ｒ、１１２Ｌからの光学像が導かれている。レンズ１１
２Ｒ、１１２Ｌは筐体６００の前方の壁部の穴に取り付
け固定されている。

【００２９】固体撮像素子１２０Ｒ、１２０Ｌは、その
前方のエッジ及び側部のエッジが筐体６００の内部に形
成されている支持部６１１により支持され、また後方の
エッジは固定部材６１２により保持されている。また固
定部材６１２は、固体撮像素子１２０Ｒ、１２０Ｌに接
続される配線を導出する部分も備えている。

【００３０】このビデオカメラ装置によると、前方と左
右の側部をそれぞれ撮像し、視野を拡大することができ
る。撮像信号をどのように処理してそして表示するか
は、撮像信号を分離処理するビデオ信号処理回路により
決めることができる。

【００３１】上記の実施例では、支持部６１１は筐体６
００の内部に形成されるとした。しかし支持部６１１
は、回転軸であってもよい。この場合は、固体撮像素子
１２０Ｒ、１２０Ｌ、プリズム１１３Ｒ、１１３Ｌは一
体化され、回転可能に筐体内部に設けられる。一体化さ
れた状態を撮像ユニットという。またレンズ１１１Ｒ、
１１１Ｌの他に、同一円周上に倍率のことなる他のレン
ズが配置されてもよい。このようにすると、撮像ユニッ
トの回転方向を選択することにより、近い被写体と遠い
被写体を撮像する場合とでレンズを使いわけることがで
きる。

【００３２】図７はこの発明の他の実施例である。この
実施例では、保護キャップ１０１が複数のコンバーティ
ングレンズ１１５１１６、１１７、…（１１６、１１７
は図示せず）を円周上に有する、この保護キャップ１０
１は筐体１００の回りを回転できる。これにより、コン
バーティングレンズの１つが選択的にレンズ１１１に対
応することができる。この実施例によれば、コンバーテ
ィングレンズを切り替えることにより、倍率の異なる画
像信号を得ることができる。他の部分は、図１の実施例
と同じであるから説明は省略する。上記したようにこの
発明によれば、小形であっても複数方向の撮影が可能で
あり、立体画像情報を得るにも有効なビデオカメラ装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のビデオカメラ装置の一実施例を示す
説明図である。

【図２】図１のビデオカメラ装置の動作を説明するため
に示した画像の説明図及び図１のビデオカメラ装置の固
体撮像素子の説明図である。

【図３】この発明のビデオカメラ装置の固体撮像素子部
を取り出して示す図及び固体撮像素子からの読み出し信
号の説明図である。

【図４】この発明の他の実施例によるビデオカメラ装置
を示す説明図及びこのビデオカメラ装置の撮像エリアを
示す説明図及びこのビデオカメラ装置により撮像した画
面の説明図である。

【図５】この発明のさらに他の実施例によるビデオカメ
ラ装置を示す図である。

【図６】この発明のまた他の実施例によるビデオカメラ
装置を示す図である。

【図７】この発明の他の実施例によるビデオカメラ装置
を示す図である。

【符号の説明】

１００…筐体、１０１…保護キャップ、１０２…仕切り
板、１０３…後部板、１０４…栓、１０５…収容部、１
１１、１１２…レンズ、１１３…プリズム、１１４…保
護ガラス、１１５…コンバータレンズ、１２０…固体撮
像素子、１２１…出力増幅器、１２２…ノイズ低減回
路、１２３…色分離及び信号処理回路、１２４…遅延
器、１２５…合成器、１２６…左右反転回路、１２７…
出力増幅器、１３０…モニタ、１４０…オプティカルブ
ラック部、１４１…画面分離ブラック部、１５１〜１５
３…遮光部材、２０１〜２０３…レンズ、２１１…保護
ガラス、２１２、２１３…プリズム、３００…固体撮像
素子、５００、６００…筐体、５Ｌ、５Ｒ…レンズ、５
２０、１２０Ｒ、１２０Ｌ…固体撮像素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ 5/335 Ｖ 7/18 ＥＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体の異なる位置に設けられた第１と第２
の光学系と、前記筐体の内部に設けられ、前記第１と第２の光学系か
らの第１と第２の光学像を結像するためのそれぞれの結
像面を、画面分離ブラック部で分離して有する固体撮像
素子と、前記固体撮像素子から読み出された前記第１と第２の光
学像に対応した第１と第２の撮像信号を分離する撮像信
号分離手段と具備したことを特徴とするビデオカメラ装
置。
【請求項２】前記固体撮像素子の結像面の一部は、前記
第１と第２の光学系の少なくとも１つと一体化されてい
ることを特徴とする請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項３】前記固体撮像素子は、その結像面が前記筐
体の軸と平行になるように配置されていることを特徴と
する請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項４】前記第２の光学系は、反射部材を介して前
記固体撮像素子の結像面に光学像を導き、前記第１の光
学系は直接前記固体撮像素子の結像面に光学像を導くよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１記載のビ
デオカメラ装置。
【請求項５】前記第１及び第２の光学系は、それぞれが
反射部材を介して前記固体撮像素子の結像面にそれぞれ
の光学像を導くように構成されていることを特徴とする
請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項６】前記撮像信号分離手段から分離された一方
の撮像信号に対しては水平走査の時間軸を反転処理を施
す左右反転回路をさらに有することを特徴とする請求項
１記載のビデオカメラ装置。
【請求項７】前記左右反転回路から出力された第２の撮
像信号と、前記前記撮像信号分離手段から分離された他
方の撮像信号とを時間多重して、１画面用のビデオ信号
に変換する手段をさらに具備したことを特徴とする請求
項６記載のビデオカメラ装置。
【請求項８】筐体内部の固体撮像素子と、第１の反射部材を介して前記固体撮像素子の第１の結像
面に第１の光学像を導く第１の光学系と、第２の反射部材を介して前記固体撮像素子の第２の結像
面に第２の光学像を導く第１の光学系と、直接前記固体撮像素子の第３の結像面に第３の光学像を
導く第３の光学系とを具備したことを特徴とするビデオ
カメラ装置。