JPS6229275A - ビデオカメラ - 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に係り、特に主レンズを通して結
像した被写体を高速度でｆ１１像するビデオカメラに関
する。

従来の技術 一般に、高速度で移動または変化する被写体を撮像する
ビデオカメラとしては、標準方式（ＮＴＳＣ方式）によ
り撮像するものと、標準方式よりも高速度でｌ１ｉｌ像
するチック方式、ＮＨＫ方式、コダック方式と呼ばれる
特殊方式により撮像するものが知られている。

さらに、別の方式として、例えば２台のビデオカメラを
ワイプして同一の被写体を１／６０秒で撮像し、この２
台のビデオカメラよりの各ｍＢＩ信号を夫々特殊効実装
置により一台のモニタ画面上に並列再生することにより
１／１２０秒の画像を得る構成の装置がある。

上記のビデオカメラでは、標準方式の場合、標準のビデ
オテープレコーダあるいはディスクレコーダ笠を使用し
て同一フィールドまたは同一フレームの画面を数回ずつ
再生することによりスローモーション画が得られるため
即時再生が出来、ビデオカメラ及び記録／再生装置が安
価である特徴をｎ１る。しかしながら、撮像間隔が１／
６０秒また１／３０秒に限定されてしまい、これ以上の
高速度で撮像することが出来ないという問題点があった
。また、特殊方式のナック方式、ＮＨＫ方式、コダック
方式では夫々ｆ！準方式よりも高速度で撮像しうるが、
夫々特殊カメラと特殊記録／再生装置とを組み合せて使
用するため、標準方式のビデオテープレコーダあるいは
ディスクレコーダを使用出来ず、製造コストが極めて高
価であるという問題点を有している。また、上記した別
の方式では２台のビデオカメラにより撮像するため、視
差が生じ、また、複数のビデオカメラの焦点距離、絞り
等を夫々のレンズで調整を行うためその操作に手間がか
かるという欠点があった。

そこで本発明者は、上記諸欠点を解決したビデオカメラ
ドして先に特願１１ｒ１５９−２４３５９３号「ビデオ
カメラ」を提案した。このビデオカメラは、主レンズを
通して結像した被写体の実像を光学的手段により複数個
に分割投影し、この複数個の実像のうち−の実像に対向
する開口を有する回転シャッタの回転により上記複数個
の実像を順次露光して時系列的にｒｉｍ画に投影するこ
とにより、高速度Ｓ像を行なう構成であった。

発明が解決しようとする問題点 本発明者が提案したビデオカメラによれば、標準撮像方
式を用いてフィールド周波数１／６０秒よりも速いシャ
ッタ速度例えば１／２４０秒ごとの画像をｍ像出来、特
に高速度で移動または変化する被写体の動作を解析する
のに右利であり、また県像方式は標準方式のままで光学
的のみを変更するだけなので従来の特殊顕像方式のもの
に比較して極めて安価に製造出来る等の種々の利益があ
る。

然るに上記ビデオカメラでは主レンズを通して結像しｌ
ζ被写体の実像を複数個に分割する手段として、例えば
複数個のレンズを一体的に固定した分割投影レンズ、或
は多面プリズム等の光学的手段を設けねばならず、これ
らの光学的手段は一般に高価でありビデオカメラの製品
コストが高くなるという問題点があった。また光学的手
段として分割投影レンズを用いた場合、個々のレンズは
径寸法の小さい暗いレンズを使用ゼねばならず鮮明なｍ
像画面を実現できないという問題点があった。

更に分割された被写体の実像を時系列的に撮像面に投影
するレンズ切替回転シャッタは分割投影レンズと撮像面
の間の今挟所に配設せねばならず、取付は作業が困難で
あると共に構造が複雑化するという問題点があった。

そこで本発明では主レンズを通して結像した被写体の実
像を偏心回転するレンズにより同一搬像面上に結像位置
をずらして投影することにより、上記問題点を解決した
ビデオカメラを提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明では、主レンズを通
して結像した被写体の実像を、回動機構により偏心回転
するレンズにより時系列的に同−撮像面上に結像位置を
ずらして投影し、高速度撮像を行なう構成とした。

実施例 第１図に本発明になるビデオカメラの一実施例を示す。

第１図中、ビデオカメラ１の館の被写体２を撮像すると
、被写体２は主レンズ３を通してアパーチャ４の位置で
結像する。アパーチャ４には搬像するのに必要な大きさ
に画郭を制限する開口４ａが設けである。したがって、
主レンズ３を通して結像した実像の周囲の余分な部分は
アパーチャ４の開口４ａを通過せず、所定の画郭の範凹
内の画像が！ａ＠される。

なお、主レンズ３はＣマウントレンズで一般に１６＋１
鵬シネカメラ用のレンズであり、焦点距離の異なる他の
Ｃマウントレンズと容易に交換しつる。

第２図に示す如（，５は回転シャッタで、扇形状の４個
の間口５８〜５ｄを９０度間隔で配設されており、回転
すると開口５ａ〜５ｄが順次アパーチャ４の開口４ａに
対向し開口５ａ〜５ｄの開口角度によって任意の露光時
間が１７られるよう構成されている。回転シャッタ５の
開口５８〜５ｄは２０度の開口角度で形成されており、
回転シャッタ５を例えば毎秒６０回転で回転させると、
各間口５ａ〜５ｄは１／１０８０秒のシャッタ速度で露
光する。６は開口４ａ、５ａ〜５ｄを通過した被写体２
の入射光を平行光線として出射するレンズである。また
、７は帥合せ用のレンズで、主レンズ３とレンズ６との
瞳位置のズレを補正し眸合せを行うよう設けられている
。

なお、峙合せ用のレンズ７はアパーチャ４の後側に設け
られているが、アパーチャ４の前に設けても良く、主レ
ンズ３とレンズ６の瞳の位置に応じて凸レンズあるいは
凹レンズを用いる。また８は回転シャッタ５を所定回転
数をもって回転させるモータである。

上記アパーチャ４及びレンズ６．７はビデオカメラ１の
シャーシ（図示ぜず）に取付は固定された管状の支持部
材９内の所定位置に配設されている。またアバーチｔ＝
４の開口４ａの中心位置及び各レンズ６．７の光軸は夫
々同軸的に一致するよう（図中矢印Ａで示寸一点鎖線で
一致している）配設位置が選定されている。

支持部材９の右方端部近傍の外周上には、針状ころ軸受
１０を介して支持枠１１が支持部材９を支軸として回動
自在に取付けられている。支持枠１１は環状部１１ａと
側面部１１ｂとより構成されており、環状部１１ａの外
周上にはギヤ１２が配設されている。このギヤ１２はス
テッピングモータ１３の回動軸に取付けられたギヤ１４
と噛合している。従ってステッピングモータ１３の回動
に応じて支持枠１１は支持部材９を支軸として回動する
。また支持枠１１の側面部１１ｂには投影レンズ１５が
配設されており、その光軸（図中矢印Ｂで示す一点鎖線
）は他の各レンズ３．７．６の光軸△より所定寸法ずら
して配設されている（これについては後に詳述する）。

この投影レンズ１５は支持枠１１の回動に伴ない被写体
２の実像を時系列的に固体撮像素子１６の撮像面１６ａ
上に分割投影結像させるものであり、その焦点距離はレ
ンズ６の焦点距離の１／２に選定されている。この投影
レンズ１５は従来のビデオカメラに用いられていた分割
投影レンズと異なり被写体２の実像を複数に分割するも
のではない。従って投影レンズ１５の径寸法は光軸Ａに
対して所定寸法ずれを構成し得る範囲で大なる径寸法を
選定することが可能となり明るい大なる径寸法を有する
レンズを使用できる。これにより固体撮像素子１６に結
像される被写体２の実像は非常に明るくなり鮮明な撮像
画面を得ることができる。この投影レンズ１５とレンズ
６によりリレーレンズ系１７が構成される。更に固体撮
像素子１６の撮像面１６ａの中心位置は各レンズ３．７
．６の光軸Ａと一致するよう配設されている。

上記の如く投影レンズ１５の光軸は各レンズ３゜７．６
の光軸Ａと所定寸法ずらして配設されているため、支持
枠１１の回動により投影レンズ１５は光軸Ａに対して偏
心回転する。この投影レンズ１５の偏心回転について第
３図（Ａ）〜（Ｄ）を用いて以下説明する。第３図に示
す各図は第１図におけＣ−Ｃ線に沿う支持部材９の断面
を示している。同図において矢印りで示す点は撮像画１
６ａの中心点であり、これは各レンズ３，７．６の光軸
Ａと一致している。また矢印Ｅで示す点は投影レンズ１
５の中心位置であり、点Ｅに対応する撮像面１６ａ上に
被写体２の実像は結像される。更に上記の如く投影レン
ズ１５は支持枠１１に取付けられておりステッピングモ
ータ１３により図中矢印で示寸方向に回動するよう構成
されている。

投影レンズ１５はその中心位置Ｅ＠搬像而面６ａの中心
点Ｄ（光軸Ａ）に対し寸法Ｌ１ずらして配設されており
、その寸法Ｌ１は撮像面１６ａを４分割した際、各分割
面１５ａ−１〜１６ａ−４の中心位置と投影レンズ１５
の中心位ｆｉＥが一致するよう選定されている。よって
支持枠１１の回動により投影レンズ１５の中心位１１Ｅ
は各分割面１６ａ−＋〜１６ａ−４の中心位置を順次通
る軌跡を描いて偏心回転する。

次に上記した投影レンズ１５の偏心回転を回転シャッタ
５及びステッピングモータ１３の動作に対応して以下説
明する。回転シャッタ５の回動とステッピングモータ１
３の回動とは同期するよう構成されており、回転シャッ
タ５の開口５ａがアパーチャ４の開口４ａと対向した際
、投影レンズ１５の中心位置Ｅは第３図（Ａ）に示す如
く、撮像画１６ａの分割面１６ａ−１の中心位置に一致
覆るよう構成されてσＸる。よって被写体２の実像はア
バ−チャ４．レンズ７．６を介して投影レンズ１５に露
光され、投影レンズ１５により分割面１６　ａ　−＋上
に結像される。続いて回転シャッタ５の開口５ｂがアパ
ーチャ４の開口４ａと対向した際、投影レンズ１５の中
心位置Ｅは分割面１６ａ−２の中心位置と一致しており
被写体２の実像は分割面１６ａ　　ｚ上に結像される。

以下同様に第３図（Ｃ）、（Ｄ）に示す如く順次被写体
２の実像は分割面１６ａ−３，１６ａ−４に結像され、
Ｉ！Ｉｗｉ面１６ａ上には時系列的に異なる４１の画像
が結像位置をずらして投影形成される。すなわち支持枠
１１も回転シャッタ５と同じく毎秒６０回転するよう構
成されており、各分割面１６ａ−１〜１６ａ−４には１
／２４０秒間時間的なずれを有する画像が分割面１５ａ
−１から分割面１６ａ−４の順に順次撮像されてゆく。

この際、回転シャッタ５のシャッタ速度で露光された被
写体２の実像はアパーチャ４により所定の大きさの画郭
に画成されて固体撮像素子１６の―像面１６ａに投影さ
れる。なお、レンズ６により被写体２の実像が平行光線
となって投影レンズ１５に入射するため、視差のない４
個の画像を投影しえ、また主レンズ３にズームレンズを
使用すれば４個の画像をズームアツプできる。また、ア
パーチャ４の開口４ａにより予め画郭が所定の大きざに
制限されているので、撮像面１６ａに投影された４個の
画像が亙いに重なり合うといった不都合がない。

おな上記説明から明らかなように、支持枠１１は毎秒６
０回転する回転シャッタ５と同期さＵると共に投影レン
ズ１５の中心位ｆｆＥが各分割面１６ａ−＋〜１６ａ−
ｓ　と一致した際、少なくとも被写体２の実像が回転シ
ャッタ５の開口５ａ〜５ｄにより投影レンズ１５に露光
されている間は静止させる必要がある。（投影レンズ１
５が撮像期間中に移動すると撮像画面にずれやぶれが生
じてしまう）。これはパルスモータ１３を間欠的に駆動
させることにより比較的容易に実現できる。

更に具体的に言うならば、テレビジョン方式の画像は縦
、横の寸法比が３：４に規格されている。

これにより投影レンズ１５の停止位置は幾何的に容易に
計算され、その罐は第４図に示す如く７４°−１０６°
−７４°−１０６°とる（同図において投影レンズ１５
の静止位置をＥ１〜Ｅ４で示す）。従ってパルスモータ
１３の駆動を適宜制御して支持枠１１が上記各角度で静
止するよう構成することにより同一撮像面１６ａ上に結
像位置をずらして鮮明な画像を撮像することができる。

また昨今、一般受像器は水平偏光の位相υ１１１１１及
び電源電圧の変動を考慮して画郭の比は３：３．５程度
に設計されているのが実情であり、従って上記投影レン
ズ１５の停止位置を９０°の等間隔駆動としても実用上
支障はないと考えられる。

このようにして被写体２の実像は１／１０８０秒のシャ
ッタ速度を有する回転シャッタ５によりリレーレンズ系
１７に間欠的に露光され、かつ間欠的に駆動されるステ
ッピングモータ１３により偏心回転する投影レンズ１５
により時系列的に同−撮像面１６ａ上に結像位置をずら
して投影される。

従って上記の如く撮像された被写体２の実像を再生する
とモニターテレビジョン１８には第５図に示すように４
分割された画面が１９−１〜１９−４が現われる。同図
に示すように、本実施例になるビデオカメラ１ではＩｌ
ｉ像画面に時系列的に異なる４分割画面１９−１〜１９
−４が形成される。

各画面１９−１〜１９−４は搬像面１６ａの各分割面１
６ａ−１〜１６ａ−４に対応する。この４つの画面１９
−１〜１９−４に現れる被写体２の実像は時系列的に夫
々１／２４０秒のずれを有しており、テレビジョンの１
フイールド走査時間１／６０秒間に同一撮像面１６ａ上
に形成される。

よって１フイ一ルド周期１／６０秒より〒い１／２４０
秒の画像をひとつの撮像面１６ａに複数投影１１ｉｌ像
することにより、ＮＴＳＣ方式を変更することなく高速
度搬像を行なうことができる。

また上記説明から自明の如く、ビデオカメラ１が接続さ
れる磁気記録再生装置及びモニタ等は頻用されているＮ
ＴＳＣ方式のものをそのまま使用することができ、高速
度撮像システムを安価に構成することができる。なお上
記実施例では搬像体として固体撮像素子１６を用いて説
明したが、これに限るものではなく、固体搬像素子１６
に代えて蓄積型囮像管を用いても良いのは勿論である。

発明の効果 上述の如く本発明になるビデオカメラにＪ、れば、主レ
ンズを通して結像した被写体の実像を回動機構により偏
心回転するレンズにより時系列的に同一撮像面上に結像
位置をずらして投影し、高速度搬像を行なう構成とする
ことにより、従来のビデオカメラで行なっていた被写体
の実像を複数個に分割する必要はなくなり、よって一般
に高価な被写体の実像を分割する分割投影レンズ等の光
学的手段は不用となり一枚のレンズで同一撮像面上に複
数の画像を形成することができ、また被写体の実像を搬
像面上に結像するレンズは、上記偏心回転を行なう範囲
において大なる径寸法を有する明るいレンズを用いるこ
とが可能となるため鮮明なＷａ像画面を得ることができ
、更にレンズを偏心回転させる回動機構は例えばステッ
ピングモータ及び支持枠に設けられたギヤ等の簡単な構
成で実現することができ、回動機構を設けることにより
ビデオカメラの構造を徒らに複雑にしたり、またコスト
を上昇させるようなことはなく、被写体を１フイ一ルド
周ＪｆＪ１／６０秒より早い速度で撮像し得るビデオカ
メラを安価に提供することができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるビデオカメラの一実施例を説明す
るための図、第２図は第１図に示す回転シャッタを示す
平面図、第３図は（Ａ）〜（Ｄ）は投影レンズの偏心回
転を回転シャッタ及びステッピングモータの動作に対応
して説明するための図、第４図は偏心回転する投影レン
ズの停止角度を説明するための図、第５図は第１図に示
すビデオカメラでＩｌｍされた陽像画面を示す図である
。 １・・・ビデオカメラ、２・・・被写体、３・・・主レ
ンズ、４・・・アパーチャ、５・・・回転シャッタ、５
ａ〜５ｄ・・・開口、９・・・支持部材、１０・・・針
状ころ軸受、１１・・・支持枠、１２・・・ギヤ、１３
・・・ステッピングモータ、１４・・・ギヤ、１５・・
・投影レンズ、１６・・・固体撮像素子、１６ａ・・・
ＩＩ像面、１９−１〜１９−４・・・画面。 第３図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＢ）第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主レンズを通して結像した被写体の実像を、回動機構に
   より偏心回転するレンズにより時系列的に同一撮像面上
   に結像位置をずらして投影し、高速度撮像することを特
   徴とするビデオカメラ。