JPH0593610A - カメラ一体型ビデオテープレコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な回路構成の付加のみによって目標物体の
移動距離の計測を可能としたカメラ一体型ビデオテープ
レコーダを提供する。 【構成】撮像画面に対応して平面的に配置された画像メ
モリ７と、画面固定された撮像素子１によって撮影され
る目標物体の映像信号の２値化処理を行うことによって
目標物体の大きさを求めるとともに、目標物体の撮像素
子１のＣＣＤセンサ上での移動前の位置と移動後の位置
とに対応した画像メモリ７上の各位置に、移動前の目標
物体の２値化処理信号と移動後の目標物体の２値化処理
信号とをそれぞれ記憶させる制御を行う記憶制御回路８
と、この記憶制御回路８によって記憶された画像メモリ
７上の各２値化処理信号に基づき、目標物体の実際の移
動距離を座標計算によって求めるマイクロプロセッサ９
とを備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体を撮影して記録
媒体上に記録するカメラ一体型ビデオテープレコーダに
関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の移動距離や移動速度を物体から離
れて計測するものとして、レーダを始め各種の装置が提
供されている。

【０００３】例えば、ドップラー計測装置もその一つで
ある。

【０００４】図６は、ドップラー計測装置の概略構成を
示しており、主として送信器５１、送信アンテナ５２、
受信アンテナ５４、受信器５５及び位相比較器５６を備
えている。

【０００５】すなわち、送信器５１から送信アンテナ５
２を通じて電波若しくは超音波を送信する。この送信電
波等は目標物体５３に当たって反射し、その反射波が受
信アンテナ５４を通じて受信器５５で受信されるように
なっている。このとき、位相比較器５６において送信電
波と受信電波の周波数差を測定し、その周波数差によっ
て目標物体５３の移動速度を知ることができるようにな
っている。また、移動方向は、例えば目標物体５３が図
面中ＡからＡ′に移動している場合には、ドップラー効
果によって波長が長くなり、Ａ′からＡに移動している
場合には、波長が短くなることから判別できるようにな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、目標物体
の移動距離や移動速度等を計測するものは種々あるが、
このような各種計測装置をカメラ一体型ビデオテープレ
コーダに搭載することは、装置自体が大掛かりであるこ
とからカメラ一体型ビデオテープレコーダの小型化に反
することとなり、また価格的にも高価なものとなってコ
スト面で不利であるといった問題があった。

【０００７】本発明は係る実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単な回路構成の付加のみによって目
標物体の移動距離の計測を可能としたカメラ一体型ビデ
オテープレコーダを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のカメラ一体型ビデオテープレコーダは、撮
像画面に対応して平面的に配置された画像メモリと、画
面固定された撮像素子によって撮影される目標物体の映
像信号の２値化処理を行うことによって前記目標物体の
大きさを求めるとともに、前記目標物体の前記撮像素子
面上での移動前の位置と移動後の位置とに対応した前記
画像メモリ上の各位置に、移動前の目標物体の前記２値
化処理信号と移動後の目標物体の前記２値化処理信号と
をそれぞれ記憶させる制御を行う目標物体記憶制御部
と、この目標物体記憶制御部によって記憶された前記画
像メモリ上の各２値化処理信号に基づき、目標物体の実
際の移動距離を座標計算によって求める距離演算部とを
備えた構成とする。

【０００９】

【作用】目標物体記憶制御部では、画面固定された撮像
素子によって撮影される目標物体の映像信号の２値化処
理を行うことによって目標物体の大きさを求める。ま
た、目標物体の撮像素子面上での移動前の位置と移動後
の位置とに対応した画像メモリ上の各位置に、移動前の
目標物体の２値化処理信号と移動後の目標物体の２値化
処理信号とをそれぞれ記憶させる制御を行う。

【００１０】すなわち、撮像画面に対応して平面的に配
置された画像メモリ上には、目標物体の移動前の位置と
移動後の位置とのそれぞれに対応した位置に、それぞれ
に対応した大きさの２値化処理信号が記憶されることに
なる。

【００１１】距離演算部では、この画像メモリ上に記憶
された各２値化処理信号に基づいて、目標物体の実際の
移動距離を座標計算によって求める。つまり、画像メモ
リ上の各２値化処理信号の２点間の距離と、そのときの
レンズの焦点距離及び結像距離とから、目標物体の横方
向の実際の移動距離を計算で求める。次に、各２値化処
理信号によって示される各目標物体の大きさの変化か
ら、遠近方向の移動距離を計算で求める。そして、これ
らの計算結果から、目標物体の実際の移動距離（すなわ
ち、３次元的な移動距離）を求める。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１３】図１は、本発明のカメラ一体型ビデオテー
プレコーダの電気的構成を示すブロック図である。

【００１４】図において、レンズ系１１を通じて入力し
た被写体光を電気信号に変換する撮像素子１の出力は、
信号処理回路２に導かれている。また、信号処理回路２
で分離処理された輝度信号の出力は、その後のＶＴＲ系
処理回路５と２値化回路６とに導かれているとともに、
２値化回路６の出力は、撮像画面に対応して平面的に配
置された画像メモリ７に導かれている。また、信号処理
回路２で分離処理されたクロマ信号の出力は、ＶＴＲ系
処理回路５に導かれている。

【００１５】また、２値化回路６には、２値化レベルを
調整する２値化レベル可変ボリューム１０の出力と、記
憶制御回路８の出力とが導かれているとともに、記憶制
御回路８と画像メモリ７とは双方向性の接続となってい
る。

【００１６】一方、レンズ系１１を制御するレンズコン
トロール回路４の出力は、本装置全体の動作制御を行う
とともに、目標物体の移動距離の演算をも行うマイクロ
プロセッサ９に導かれており、マイクロプロセッサ９と
記憶制御回路８とは双方向性の接続となっている。

【００１７】また、撮像素子１、信号処理回路２、記憶
制御回路８にはＳＳＧ回路３からの同期信号が導かれた
構成となっている。

【００１８】上記構成において、２値化回路６と記憶制
御回路８とによって目標物体記憶制御部が構成され、マ
イクロプロセッサ９によって距離演算部が構成されてい
る。

【００１９】図２は、レンズ系１１と撮像素子１との構
成を示しており、筒鏡２１内に配置された凹レンズ１１
１の前方にフォーカスレンズ１１２、後方にズームレン
ズ１１３が配置されており、ズームレンズ１１３のさら
に後方の筒鏡２１の背面に撮像素子１が配置されてい
る。また、筒鏡２１の下部には、フォーカスレンズ１１
２を前後に移動させるフォーカスモータ１１４と、ズー
ムレンズ１１３を前後にに移動させるズームモータ１１
５とが設けられており、各モータ１１４，１１５にレン
ズコントロール回路４の駆動制御信号が導かれるように
なっている。

【００２０】次に、上記構成のカメラ一体型ビデオテー
プレコーダにおいて、目標物体の移動距離を演算する動
作について説明する。

【００２１】まず、撮像素子１による撮影画面を固定し
てカメラ一体型ビデオテープレコーダを設置し、この後
目標物体の撮影を開始する。

【００２２】これにより、レンズ系１１を通って撮像素
子１のＣＣＤセンサ上で結像した目標物体の光は、ここ
で電気信号に変換され、次の信号処理回路２で輝度信号
とクロマ信号とに分離された後、両信号ともＶＴＲ系処
理回路５に導かれ、適宜の信号処理が施されて図示しな
い記録媒体に複合ビデオ信号として記録されることにな
る。

【００２３】一方、信号処理回路２から出力された輝度
信号は、２値化回路６にも導かれている。２値化回路６
は、２値化レベル可変ボリューム１０によって、予め目
標物体だけを区別可能なレベルに調整されている。その
ため、２値化回路６に入力された輝度信号は、ここで目
標物体だけが取り出され、背景と切り離されることにな
る。

【００２４】ここで、記憶制御回路８は、ＳＳＧ回路３
からの同期信号に基づいて２値化回路６と画像メモリ７
とを制御し、２値化回路６によって背景と区別された目
標物体を示すデータを画像メモリ７上の所定位置に順次
書き込んでいく。このとき、目標物体が移動している場
合には、レンズ系１１を通って撮像素子１のＣＣＤセン
サ上に結像する目標物体の結像位置もその移動に追随し
て変化することから、２値化処理された目標物体のデー
タも画像メモリ７上をその移動に追随して随時書き換え
られることになる。

【００２５】このような状態において、記憶制御回路８
は、目標物体の移動直前に、画像メモリ７に記憶固定信
号を出力して、その時の画像メモリ７上に書き込まれた
目標物体の情報の記憶を固定する。また、記憶制御回路
８は、目標物体の移動直後に、画像メモリ７に記憶固定
信号を出力して、その時の画像メモリ７上に書き込まれ
た目標物体の情報の記憶を固定する。このような記憶固
定信号を出力するタイミングは、例えばこのカメラ一体
型ビデオテープレコーダを操作している操作者の手動に
よる入力操作によって行うことが可能である。ただし、
手動による入力操作に限定されるものではなく、目標物
体の移動状態と静止状態とを検出して、自動的に出力タ
イミングを取るようにすることも可能である。

【００２６】例えば、目標物体としてボールを選んだ場
合、背景との区別を明るさ（白さ）で区別するように、
２値化レベル可変ボリューム１０によってそのレベルを
調整すると、例えばボールは「１」、背景は「０」とし
て画像メモリ７上の所定の位置に記憶されることにな
る。

【００２７】図３は、このようにして画像メモリ７上に
記憶されたボールを示す２値化処理信号「１」の記憶状
態の一例を示している。

【００２８】この場合には、図面左上の位置に、移動前
のボールを示す「１」の集合体が記憶され、図面中央部
の右端の位置に、移動後のボールを示す「１」の集合体
が記憶されており、その他の領域には全て「０」が記憶
されている。また、このときの「１」の集合体は、その
位置でのボールの大きさも表している。つまり、画像メ
モリ７上には、移動前のボールの位置とその大きさ、及
び移動後のボールの位置とその大きさとがそれぞれ記憶
されることになる。

【００２９】この後、記憶制御回路８は、上記した画像
メモリ７に記憶されたデータを読み出してマイクロプロ
セッサ９に出力する。マイクロプロセッサ９では、この
画像メモリ７から読み出されたデータに基づいて、ボー
ルの実際の移動距離Ｌを演算によって求めることにな
る。

【００３０】まず、マイクロプロセッサ９は、画像メモ
リ７上での移動前のボールの大きさと移動後のボールの
大きさ、及び移動前のボールと移動後のボールとの２点
間の距離を、メモリの座標（アドレス）から求める。こ
のときの各ボールの大きさをＣ_S ，Ｃ_E 、２点間の距離
（つまり、撮像素子１に対して横方向の移動距離）をｌ
_X とする。また、このときのレンズ系１１の焦点距離を
ｆとする。この焦点距離ｆは、単焦点レンズの場合には
固有の値があり、ズームレンズの場合にはレンズコント
ロール回路４から（例えば、ズームモータ１１５の回転
角度等から）その時のｆ値を読み取ることができる。

【００３１】ここで、図４に光学系の一般的な説明図を
示す。

【００３２】この図において、結像距離をｂ（このｂ
は、レンズコントロール回路４のフォーカスモータ１１
４の回転角度等から読み取れる）、物体までの距離を
ａ、焦点距離をｆとすると、結像の公式

【００３３】

【数１】１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ から、物体までの距離ａは、

【００３４】

【数２】ａ＝１／（１／ｆ−１／ｂ） として求めることができる。

【００３５】また、倍率Ｍは、

【００３６】

【数３】Ｍ＝ｂ／ａ となる。

【００３７】つまり、メモリの座標（アドレス）から求
めたボールの２点間の距離ｌ_X の実際の長さＬ_X は、

【００３８】

【数４】Ｌ_X ＝ｌ_X ／Ｍ として求めることができる。

【００３９】一方、撮像素子１に対する遠近方向の実際
の移動距離Ｌ_Y は、次のようにして求められる。

【００４０】すなわち、各位置でのボールの大きさすな
わち直径は、上記したようにメモリの座標（アドレス）
からＣ_S ，Ｃ_E として求めることができる。ここで、ボ
ールの実際の直径をＥとし、ボールの直径がＣ_S のとき
（すなわち、移動前）のボールまでの距離をａ″、ボー
ルの直径がＣ_E のとき（すなわち、移動後）のボールま
での距離をａ′とすると、下式がそれぞれ成立する。

【００４１】

【数５】Ｃ_S ／Ｅ＝ｂ／ａ″

【００４２】

【数６】Ｃ_E ／Ｅ＝ｂ／ａ′ 従って、上記２式より、

【００４３】

【数７】ａ″／ａ′＝Ｃ_S ／Ｃ_E が成立する。

【００４４】ここで、Ｃ_S の時とＣ_E の時とは、いずれ
もフォーカスがとれた状態（被写界深度内）であるか
ら、先に図４の関係から求めた物体までの距離ａは、
ａ′とａ″との中間にあると近似できる。従って、図５
に示す関係から、

【００４５】

【数８】２ａ＝ａ′＋ａ″ が成立する。

【００４６】この式と、上記で求めた式

【００４７】

【数９】ａ″／ａ′＝Ｃ_S ／Ｃ_E とから、ａ′とａ″とが求められるので、その差から遠
近方向の実際の移動距離Ｌ_Y を求めることができる。

【００４８】つまり、上記した各演算によって撮像素子
１に対する横方向の実際の移動距離Ｌ_X と遠近方向の実
際の移動距離Ｌ_Y とが求められることから、ボールの実
際の移動距離Ｌは、

【００４９】

【数１０】

【００５０】から求めることができるものである。

【００５１】なお、上記実施例では、図４の関係から求
めた物体までの距離ａを、ａ′とａ″との中間にあると
近似して目標物体の実際の移動距離を求めているが、ａ
がａ′とａ″との中間にあると近似できない場合であっ
ても、下式

【００５２】

【数１１】 ａ″＝〔１−１／２（１−ａ′／ａ″）〕＝ａ から遠近方向の実際の移動距離Ｌ_Y を求めることが可能
である。

【００５３】当然ながら、移動前と移動後の置換をプロ
セッサーで計測し、移動速度に換算することも可能であ
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明のカメラ一体型ビデオテープレコ
ーダは、目標物体の撮像素子面上での移動前の位置と移
動後の位置とに対応した画像メモリ上の各位置に、移動
前の目標物体の２値化処理信号と移動後の目標物体の２
値化処理信号とをそれぞれ記憶し、この記憶した画像メ
モリ上の各２値化処理信号に基づき、目標物体の実際の
移動距離を座標計算によって求めるように構成したの
で、家庭用のカメラ一体型ビデオテープレコーダに僅か
な回路を付加するだけの安価な構成で目標物体の実際の
移動距離や移動速度、例えばボールの飛んだ距離、速度
等を簡単に計測することができるといった効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカメラ一体型ビデオテープレコーダの
電気的構成を示すブロック図である。

【図２】レンズ系と撮像素子との概略構成図である。

【図３】画像メモリの拡大図である。

【図４】光学系の一般的な説明図である。

【図５】画像メモリに記憶されたボールの位置及び大き
さと、実際のボールの位置及び大きさとの関係を示す図
である。

【図６】物体の移動距離や移動速度を計測する従来の計
測装置の一例を示すドップラー計測装置の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 撮像素子 ６ ２値化回路 ７ 画像メモリ ８ 記憶制御回路 ９ マイクロプロセッサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮影して記録媒体上に記録する
   カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいて、 撮像画面に対応して平面的に配置された画像メモリと、 画面固定された撮像素子によって撮影される目標物体の
   映像信号の２値化処理を行うことによって前記目標物体
   の大きさを求めるとともに、前記目標物体の前記撮像素
   子面上での移動前の位置と移動後の位置とに対応した前
   記画像メモリ上の各位置に、移動前の目標物体の前記２
   値化処理信号と移動後の目標物体の前記２値化処理信号
   とをそれぞれ記憶させる制御を行う目標物体記憶制御部
   と、 この目標物体記憶制御部によって記憶された前記画像メ
   モリ上の各２値化処理信号に基づき、目標物体の実際の
   移動距離を座標計算によって求める距離演算部とを備え
   たことを特徴とするカメラ一体型ビデオテープレコー
   ダ。