JPH04196878A - ビデオカメラの自動あおり装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はビデオカメラ、電子スチルカメラ等のあおり装
置に係り、特に映像信号から高域周波数成分（焦点電圧
）を検出し、焦点電圧が最大となるようにレンズもしく
は、撮像素子の傾きを制御するＴＴＬ映像方式に甲いて
好適な自動あおり装置に関する。

〔従来の技術〕

複数の被写体に対して合焦させることができるカメラと
して、３５ｍｍｍレフカメラの交換レンズにティルト機
構を内臓したシステムがある。大型カメラにおいては、
レンズを傾けるものやフィルムを傾けるものが多々製品
化されている。これらのティルト機構は、いずれもマニ
ュアル動作を基本とするものであり、撮影者の技量を必
要とした。

また、ティルト機構を用いないで複数点の被写体に対し
てほぼ合焦状態とするため、多点について測距するオー
トフォーカス（ＡＦ）カメラがある。この例としては、
特公昭６２−２０５２２号公報に記載の複数のターゲッ
トに投光するカメラや、特開昭５９−１０７３３２号公
報に記載の最も近距離のＡＦデータを採用するカメラや
、開始昭６２−５２５３８号公報に記載の複数の被写体
が被写界深度内に収まるようピントを調整するカメラが
ある。これらのカメラは、複数点の被写体のＡＦデータ
のうち１つを選択するか、あるいは平均をとることによ
り、合焦失敗となる可能性を減少するものであり、２点
以上の被写体に積極的に合焦させるものではない。従っ
て、これらの問題点は次の通りとなる。

従来ティルト機構のついたカメラでは、撮影者がファイ
ンダをのぞきながらレンズ等をマニュアルで傾けなけれ
ばならず、面倒であった。そして、レンズ等を傾けると
、焦点がずれるので、さらに、合焦のためにレンズを動
かさなければなれず、シャッタチャンスを逃すおそれが
あった。また、ファインダでその効果を確認しながらテ
ィルト機構を１動しなければならないので、ビューファ
インダカメラにはティルト機構の採用は不可能であった
。

この問題点を解決するものとして、特開平２−７９８０
８号公報に記載の距離の異なる複数点の被写体に対して
合焦状態とするように、自動的にフィルム面または、レ
ンズを傾けることができるあおり機構内臓カメラがある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の自動的にフィルム面または、レンズを傾ける
ことができるあおり機構内臓カメラでは、被写体の少な
くとも３点以上の部分を測距可能な多点測距センサの具
備が必要であり、その結果、構造が複雑になり、また重
量が重くなるという問題点があった。

また、従来の自動あおり機構内臓カメラで、単純にあお
り補正を行った場合では、被写体像の大きさが縮小及び
拡大する。例えば、フィルム面を傾けるあおり機構内臓
カメラでは、フィルム面が被写体から離れる部分では被
写体像の大きさが拡大し、フィルム面が被写体に近づく
部分では被写体像の大きさが縮小する。すなわち、静止
画であるスチルカメラでは問題とはならないが、動画で
あるビデオカメラの場合は、あおりの前後で被写体像の
大きさが変動し大きな問題となる。

この発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、
距離の異なる複数点の被写体に対して合焦状態とするよ
うに、自動的に撮像素子、またはレンズを傾けることが
でき、また、撮像素子上の被写体像の大きさをその時の
あおり量に対応して縮ｉＪｒ及び拡大演算したものを映
像信号とすることができる自動あおり装置内臓のビデオ
カメラを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記日的はあおり機構を有し、撮像信号の高域周波数成
分が最大となるように１動する撮像のあおり補正は、レ
ンズの一部、もしくは全部をあるいは撮像素子を回転さ
せることによりなし、かつこれを所定の周期で微小回転
変動させながら回転させる様にモータ１動し、さらには
、上記撮像素子上の被写体像を上記あおり量に応じて、
縮小及び拡大演算したものを映像信号として用いること
により達成される。

〔作用〕

本発明の作用原理を第３図、第４図をもとに説明する。

先ず、シャインプルフの法則について説明する。

一般に、撮影レンズ系（１）と撮像素子（２）が並行で
あれば被写体（１８）が斜めになっている場合は。被写
体（１８）の全域に焦点が合わない。全域に焦点を合わ
せるには、撮像素子（２）被写体面の交点Ｑが、撮影レ
ンズ系（１）の傾きの延長線と交わればよい。これがシ
ャインプルフの法則と呼ばれ、第４図のように撮像素子
（２）を傾ける場合と、第３図のように撮影レンズ系（
１）を傾ける場合とがある。

このように、被写体（１８）が斜めになっていても、撮
影レンズ系（１）の一部または全部、あるいは、撮像素
子（２）を回転し傾けることによって、被写体（１８）
の全域に焦点を合わせることが可能となる。このように
、静止画であるスチルカメラの場合は、これであおり補
正が達成される。

しかし、動画であるビデオカメラで、例えば撮像素子（
２）を角度θ回転し傾けた第６図のような場合では、あ
おり補正によって、被写体像の大きさが変化する。すな
わち、撮像素子（２）が撮影レンズ系（１）に遠ざかっ
て部分では、被写体像の大きさが○Ａから○Ｃと大きく
なり、逆に撮像素子（２）が撮影レンズ系（１）から近
づいた部分では、被写体像の大きさがＯＢからＯＤと小
さくなる。従って、あおり補正によって被写体像の大き
さが変化、すなわち、変動し、動画では見ずらい画面と
なってしまう。

この対策としては、あおり補正量、例えば、撮像素子（
２）の回転角度θをもとに、点Ａを含む撮像素子（２）
側の被写体像を○Ａ／○Ｃ倍し、同時に点Ｂを含む撮像
素子（２）側の被写体像を０Ｂ１０Ｄ倍することによっ
て、被写体像の大きさの変動を防止することが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、このあおり機構内臓のビデオカ
メラの実施例を説明する。

第１図は、本発明の第１実施例である。第１図において
１は撮影レンズ系、１−１は前置レンズ群、１−２は前
置レンズ群（１−１）で収束された軸上光束をほぼ並行
な光束とする装置レンズ群、１−３は絞り、１−４は本
実施例では回動レンズとして用いている後置レンズ群、
２は本実施例では固定の撮像素子、３は撮像素子（２）
より得られる映像信号を増幅する前置増幅回路、４は前
置増幅回路（３）で増幅された映像信号をあおり機構で
のあおり量に対応して縮小及び拡大する映像変倍演算回
路、５はあおり機構及び映像変倍演算回路（４）で補正
された映像信号をもとにカメラ信号を生成するカメラ回
路、６は映像変倍演算回路（４）によって処理された映
像信号から高域周波数成分を抽出する高域成分抽出回路
である。７は高域成分抽出回路（６）の出力信号変化成
分、すなわち、撮影レンズ系（１）の一部分である回動
レンズとして用いている後置レンズ群（１−４）の微小
回動によって変化する微変動基準周波数成分を検出する
検出回路である。９は回動レンズとして用いている後置
レンズ群（１−４）を微変化させて、あおり補正のため
に後置レンズ群（１−４）の回動方向及び回動量を検出
するためのもとどなる原基準周波数成分信号を発生する
基準信号発生源である。１１は検出回路（７）から得ら
れた検出信号を基準信号発生源（９）で発生させた原基
準周波数成分信号を用いて同期検波する同期検波回路で
ある。１０は同期検波回路（１１）で検出した基準周波
数成分信号の極性と振幅をもとにあおり機構を制御、す
なわち、撮像素子（２）の高周波成分の振幅が最大とな
るよう、あおり補正を行うための制御信号を発生する制
御信号発生回路である。８は基準信号発生源（９）、制
御信号発生回路（１０）、同期検波回路（１１）から構
成された制御回路である。１３はあおり機構を回動し制
御するステンピンクモータ、あるいは超音波モータ等、
パルス信号によって鮭動されるモータである。１２は制
御信号発生回路（１０）の出力信号によってモータ（１
３）を能動するティルト駆動回路である。また、制御信
号発生回路（１０）で発生した制御信号は動時に映像変
倍演算回路（４）にも入力され、後述する映像信号の変
倍演算処理に用いられている。

１４はモータ（１３）に取付けられモータと一体となっ
て回動するモータギア、１５はギア（１４）の回転を伝
達する伝達ギア、１６は回動レンズとして用いている後
置レンズ群（１−４）が取付けられ後置レンズ群（１−
４）と一体となって回動する回動レンズ枠である。また
、回動レンズ枠（１６）には伝達ギア（１５）の回転を
伝達するための回動ギア（１７）が設けである。

以上の説明で、各構成要素及びその機能を説明したが、
次に、あおり機構及び制御回路（８）等の回路も含めた
全体での動作を説明する。

被写体がビデオカメラに対して、斜めになっている場合
、被写体の像面と撮像素子（２）の撮像面とが重ならず
、すなわち、斜めにずれ、このときの映像信号の高周波
成分が小さくピントが合っていないことがわかる。

そこで、制御回路（８）内の基準信号発生源（９）の出
力信号をもとに、あおり機構を制御し。

後置レンズ群（１−４）を回動させる。このとき。

原基半周波数信号を用いて映像信号から同期検波した基
準周波数成分信号の極性と振幅とを検出する。すなわち
、あおり補正はこの振幅を最大にすることと等価であり
、後置レンズ群（１−４）の回転の方向及び回転角度の
量を制御回路（８）で調整、フィールドバックすること
によって、あおり補正が自動的に達成されるわけである
。

次に、第２図を用いて、第２実施例について説明する。

第２図において、第１図と同一符号を示すものは第１図
と同一性能２作用を有する。第１図の実施例と異なると
ころは、第１図ではあおり補正機能を撮影レンズ系（１
）の一部分である後置レンズ群（１−４）にもたせたが
、第２図の実施例は撮像素子（２）にあおり補正機能を
もたせるようにしたもので、モータ（１３）は撮像素子
（２）を微小回転させながら回転してあおり補正をする
ように可動する。この場合、前記の後置レンズ群（１−
４）は固定する。

この第２図の実施例によれば帰還回路系が、撮像素子（
２）、前置増幅回路（３）、映像変倍演算回路（４）、
高域成分抽出回路（６）、微変動基準周波数成分の検出
回路（７）、制御回路（８）。

ティルト駆動回路（１２）、モータ（１３）、モータの
回転を伝えるギア、撮像素子移動手段によって構成され
る。すなわち、撮影レンズ系（１）とは切り離して帰線
回路系が構成されるので、ズーミング機構以外は撮影レ
ンズ系（１）に可動部が必要なくレンズ設計におよぼす
影響も少なく、従って一層、簡明な自動あおり装置が実
現できる。

以上、第１．第２図に示した実施例において、モータ（
１３）によって回転される撮影レンズ系（１）あるいは
撮像素子（２）は小さく軽いためモータ（１３）の種類
については特に限定するものではないがステッピングモ
ータ、超音波モータもようなパルス駆動モータを用いれ
ば回転子の慣性も少なく、微回転の制御を適切に行うこ
とができるため、好適である。また、このようなモータ
は無接触型であるの高寿命、あるいは速度制御が容易な
と、−層優れた自動あおり装置とすることが可能である
。

次に、静止画であるカメラ等と異なり、動画のビデオカ
メラ等では作用の項目で説明したように、あおり補正時
の像の大きさが変動するという問題点がある。この問題
点に対しては、基本的にはあおり補正のための回動量に
応じた像の大きさ補正を行えば良い。

以下、第２実施例の撮像素子（２）の回動方式で用いた
像の大きさ補正方法について第５図及び第６図を用いて
説明する。

第５図は、左右方向の被写体（１８）の倒れを補正する
ために、撮像素子（２）を撮影レンズ系（１）の光軸（
１９）に対して、左右方向く水平方向）に回転させる構
造となっている。

モータ（１３）にはモータ（１３）と一体となって回転
するモータギア（１４）が取付けられている。このモー
タギア（１４）の回転は撮像素子（２）に取付けられた
回転ギア（１７）によって撮像素子（２）に伝達される
。以上の構成により、モータ（１３）を回転することに
よって、撮像素子（２）を撮影レンズ系（１）の光軸（
１９）に対して、左右方向に回転することができる。

次に、第６図を用いて、撮像素子（２）が撮影レンズ系
（１）の光軸（１９）に対して、回転したときの、撮像
素子（２）上での被写体（１８）の像の大きさの変化に
ついて説明する。

点Ｐは撮影レンズ系（１）の射呂瞳位置、点○は撮像素
子（２）と撮影レンズ系（１）の光軸（１９）との交点
であり同時に撮像素子（２）の回転中心の位置、点Ａと
点Ｂはそれぞれ撮像素子（２）が撮影レンズ系（１）の
光軸（１９）に対して垂直の状態にあるときの撮像素子
（２）上の左右の２点、点Ｃは点Ｐと点Ａを含む直線と
撮像素子（２）が点Ｏを中心に角度θ回転したときの撮
像素子（２）を含む面との交点、点りは点Ｐと点Ｂを含
む直線と撮像素子（２）が点Ｏを中心に角度θ回転した
ときの撮像素子（２）を含む面との交点である。

すなわち、撮像素子（２）が回転していない場合（θが
Ｏの場合）は撮像素子（２）上での被写体（１８）の像
の大きさは、線分ＡＯ及び、線分ＢＯとなる。これに対
し、撮像素子（２）が角度θ回転した場合は撮像素子（
２）上でのθがＯの場合と同一の被写体（１８）の像の
大きさは、線分ＣＯ及び、線分Ｄ○となる。すなわち、
点Ａの側は被写体（１８）の像の大きさが線分の長さの
比（Ｃｏ／ＡＯ）分大きくなり、点Ｂの側は被写体く１
８）の像の大きさが線分の長さの比（Ｄ。

／Ｂ　Ｏ）分小さくなる。この、被写体（１８）の像の
大きさの変化の仕方は、撮像素子（２）の回転角度θに
対応するので、回転角度θに合わせた補正を行えばよい
こととなる。

次に、回転角度θに応じた、被写体（１８）の像の大き
さの補正方法について説明する。

三角形ＰＡＯと点Ｃを含む三角形の相似関係によって、 す）ｌ　リ）’＋１ＪＣｓｉｒｌ 従って、ＯＣについて式をまとめると、となる。同様に
、点ＰＢ○の三角形の相似関係によって、 従って、ＯＤについて式をまとめると、となる。また、
この２式は、ｓｉｎθの符号が正と負で異なるが、θを
撮影レンズ系（１）から離れる側と近づく側で正と負と
すれば、（１）式と（２）式は同一の形となる。

この式の意味をつ次に説明する。撮像素子（２）が回転
していない場合（θがＯの場合）は、点Ａの位置の増幅
された映像信号をそのままカメラの入力信号として用い
る。そして、撮像素子（２）が角度θだけ回転した場合
は、前述の式で求まる撮像素子（２）上の点Ｃの位置の
増幅された映像信号をもとの点Ａの映像信号の替わりに
、カメラの入力信号として用いる。この場合、点への側
の撮像素子（２）上の被写体く１８）の像は撮像素子（
２）で直接得た映像信号を縮小し、逆に点Ｂの側の撮像
素子（２）上の被写体く１８）の像は撮像素子（２）で
直接得た映像信号を拡大することとなる。

このことは、別の見方をすれば、あおりの補正に対応し
て、撮像素子（２）上での映像信号の読み取り範囲を変
えることである。

以上より、カメラ回路に入力された最終的な被写体（１
８）の像の大きさは、あおりの補正前後で変化せず、動
画であるビデオカメラでの自動あおりが達成される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、自動あおり装置によるあおり補正機構
とは別に特別のあおりのための回転角度検出機構を設置
することなく、実行的にあおりのための回転角度を微変
動させながら、かつ同時に自動あおり機能を有すること
ができる。すなわち、従来例であるあおり機構内臓カメ
ラでは、傾き量を演算するために被写体の少なくとも３
点以上の部分を測距可能な多点測距手段が必要であった
。

しかし、本発明では傾き量すなわち、あおりの補正のた
めの回転角度の検出機構と、自動あおり装置によるあお
り補正機構を兼用したシステムが実現できる。この結果
、自動あおり装置によるあおり補正機構を簡単に構成す
ることができる。

また、静止画用のカメラでは問題とはならなかったあお
り補正の債の被写体像の大きさの変動も、回転角度に対
応して自動的に補正しており、動画であるビデオカメラ
等でも有効な自動あおり装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すシステム構成図、第
２図は本発明の第２実施例を示すシステム構成図、第３
図及び第４図はシャインプルの法則を説明する図、第５
図は撮像素子を撮影レンズ系の光軸に対して回転するあ
おり機構の構成図、第６図はあおりの補正の際の被写体
像の多さの変動を示すモデル図である。 １・・・撮影レンズ系、　　２・・・撮像素子、３・・
前置増幅回路、　４・・・映像変倍演算回路。 訃・・カメラ回路、　　６・・・高域成分抽出回路、７
・・・微変動基準周波数成分の検出回路、８・・・制御
回路、　　　９・・・基準信号発生源、１０・・・制御
信号発生回路、 １１・同期検波回路、１２・ティルト恥動回路、１３・
・モータ、　　　　１４・・・モータギア、１８・・被
写体、　　　１９・・・光軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮像素子（２）より得た映像信号から高域周波数成
   分信号を抽出するＴＴＬ映像方式の自動あおり装置にお
   いて、 該高域周波数成分信号が最大となるようあおり機構及び
   、 該あおり機構を調整する帰還回路 を設けたことを特徴とするビデオメラの自動あおり装置
   。 ２、上記あおり機構は、撮影レンズ系（１）の全部もし
   くはその一部を所定の基準周波数で微小角度変動しなが
   ら回動し、該高域周波数成分から該基準周波数微小角度
   変動成分信号を検出し、該検出信号の極性と振幅を検出
   して撮像素子（２）に対する像面の倒れを補正するよう
   、該あおり機構をモータ駆動することを特徴とする請求
   項第１項記載のビデオカメラの自動あおり装置。 ３、上記あおり機構は、撮像素子（２）を所定の基準周
   波数で微小角度変動しながら回動し、該高域周波数成分
   から該基準周波数微小角度変動成分信号を検出し、該検
   出信号の極性と振幅を検出して像面に対する撮像素子（
   ２）の倒れを補正するよう、該あおり機構をモータ駆動
   することを特徴とする請求項第１項記載のビデオカメラ
   の自動あおり装置。 ４、上記あおり機構は、ステッピングモータ、あるいは
   超音波モータ等、パルス信号によって駆動されるモータ
   により角度制御されることを特徴とする請求項第１項〜
   第４項のいずれかに記載のビデオカメラの自動あおり装
   置。 ５、上記撮像素子（２）より得られた映像信号を上記角
   度制御されたあおり量に応じて、縮小及び拡大演算処理
   し、この演算処理された映像信号をカメラ回路に対する
   入力として用いることを特徴とする請求項第１項〜第３
   項のいずれかに記載のビデオカメラの自動あおり装置。