JP3727966B2 - アスペクト比切り換え可能な撮像装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はアスペクト比切り換え可能な撮像装置に関し、例えば有効画面のアスペクト比を4:3から16:9へと可逆的に変換する際に撮影系の一部にアスペクト比切り換え用の変換レンズ群を挿脱可能に設けるようにしたTVカメラやビデオカメラ等のエクステンダーを内蔵した撮像装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
一般のテレビジョンカメラやビデオカメラ等の有効撮像面(画面)の横縦比、所謂アスペクト比は4:3である。これに対して最近は、次世代放送方式として画面のアスペクト比が16:9のEDTV方式が実用化されつつある。この為、最近はアスペクト比4:3の通常TV方式とアスペクト比16:9のEDTV方式の両方式に対応する為、アスペクト比16:9とアスペクト比4:3の双方を選択的に切り換えて使用できるカメラ(撮像装置)が種々と提案されている。
【0003】
例えば、撮像管方式のカメラにおいては電子ビームの偏向面積を電気的に切り換えることにより画面対角長を保ったまま横縦比(アスペクト比)を変えている。しかしながら、この方式をCCD素子等の固体撮像素子を用いて行うには以下のようにする必要がある。
【0004】
図11に示すように撮像面111の本来のアスペクト比が16:9のCCD素子を使用しているカメラではアスペクト比16:9画面の全面積112を使用する。一方、このサイズの撮像素子の一部の領域であってアスペクト比4:3の画面を撮影するときには図10に示すように撮影面101の左右を使用せず、中央部のアスペクト比4:3画面の面積102のみを使用する。
【0005】
このように撮像素子の撮像面を部分的に使用するときは、画面の対角長が短くなる為に撮影レンズによって得られた像を有効に活用できず、対角画角が狭くなったり、感度が低下してしまうという欠点を有する。
【0006】
従来よりTVカメラ等では撮影系(ズームレンズ)の一部にエクステンダーを挿脱させることにより全系の焦点距離範囲を変化させる方式を用いている。アスペクト比を変換することにより対角画面が狭くなるということは全系の焦点距離を長い方に延ばす目的で構成されるエクステンダーにおいては更に見掛け上、焦点距離が更に伸びることを意味してくる。これはエクステンダーを使用する状態では焦点距離が長くなる方向になるので問題はないが、エクステンダーを使用しない状態では広角側の焦点距離が望遠側にシフトしてしまうことになり、大きな問題となってくる。
【0007】
これに対して特開平6−230279号公報ではエクステンダー用に設けられたターレット上にイメージサイズを変換する(例えば図10の2点鎖線で示す画面103)レンズ群を配し、該ターレットの回転により変換レンズ群(以下「シュリンカ」と呼ぶ)を光路に対して挿脱することにより撮像面の中心部を使用する場合において上記欠点を回避する方法が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特開平6−230279号公報で提案されている方法ではエクステンダーの切り換えにターレット方式を使用している。この為、この方式は例えばスタジオカメラ用レンズのように大型の撮影レンズのときは大変有効である。
【0009】
しかしながらポータブルハンディカメラのように撮影者が肩に担いで撮影を行うカメラシステムでは手動でエクステンダーを切り換えることが一般的である為、上記ターレットを新たに具備すると以下のような問題点が発生してくる。
【0010】
(イ)ターレット及びその回転機構が撮影系に付加されることでハンディカメラシステムとしては重量が大きく増加してくる。
【0011】
(ロ)従来よりハンディカメラ用の撮影レンズは切り換えレバーの上下または左右の切り換え操作によってエクステンダーの切り換えを実現していた。ターレットを回転させる為にはターレットに連結されたダイヤル、つまみ等の回転操作によって行うのが一般的である。この操作でシュリンカだけでなく、エクステンダー切り換えも行うことになる為、従来のレンズ操作に慣れた撮影者に違和感を与える一方、切り換えに要する時間がかかり、動きの早い被写体を撮影する際に支障が生じてくる。
【0012】
(ハ)切り換え機構が大型化し、撮影レンズの移動する軌道面積が拡大する為、手動でフォーカスやズーム、アイリス操作を行う際、レンズ円周上に設けられた指標が見にくくなり、操作に支障をきたしてくる。
【0013】
(ニ)撮影の際、カメラ側で一旦アスペクト比を選択した後は、撮影者はシュリンカの有無について意識することなく従来通り等倍とエクステンダの選択のみを意識していたのにも関わらず、選択を誤ると画面がけられてしまう場合がある。この為手動操作を行う撮影者は撮影中も絶えずアスペクト比とシュリンカの関係に気をつけなければならない。
【0014】
本発明は、アスペクト比切り換え用の変換レンズ(シュリンカ)とエクステンダーとを有する撮影系において、双方のレンズの光路中への挿脱を行う駆動機構を適切に設定することによりシュリンカの使用、不使用に関わりなく、エクステンダーの光路中への挿脱を行う操作のみで所定のアスペクト比で等倍または異なった倍率(焦点距離範囲)で容易に撮影することができるアスペクト比切り換え可能な撮像装置の提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、撮像面のアスペクト比が切り換え可能な撮像装置において、
撮像光学系の焦点距離を変更するエクステンダーレンズを、所定の軸を中心に回動することにより、前記撮像光学系の光路に対して挿脱させるエクステンダーレンズ切換手段と、
前記撮像光学系のイメージサイズを変換する変換レンズを、所定の軸を中心に回動することにより、前記撮像光学系の光路に対して挿脱させる変換レンズ切換手段と、
前記変換レンズ切換手段を固定する固定手段と、
前記エクステンダーレンズ切換手段及び前記変換レンズ切換手段の連結状態または非連結状態が切換可能な連結手段とを有し、
前記連結手段の非連結状態では、前記エクステンダーレンズ切換手段が操作されることにより前記エクステンダーレンズが前記撮像光学系の光路に対して挿脱されるとともに、前記変換レンズ切換手段は前記固定手段により固定され、
前記連結手段の連結状態では、前記エクステンダーレンズ切換手段または前記変換レンズ切換手段の少なくとも一方が操作されることにより、前記エクステンダーレンズ及び前記変換レンズが連動して、前記撮像光学系の光路に対して交互に挿脱されることを特徴としている。
【0020】
【実施例】
図1は本発明の実施例1の要部断面図、図2は図1の要部側面図、図3は本発明に係る撮像装置の要部外観図、図4,図5は本発明の実施例1の説明図である。
【0021】
のときを示している。
【0022】
図中1はエクステンダー本体であり、後述するエクステンダー2aとシュリンカ3aを収納保持しており、エクステンダー機構部の基部となっている。エクステンダー本体1はズームレンズを有する撮影レンズ本体22とカメラ本体23との間に設けている。
【0023】
尚、図3において28は撮影者、29は撮影者の眼球である。1−1はレンズ鏡筒が納まる撮影光路領域、1−2は上部退避領域、1−3は下部退避領域である。
【0024】
2はエクステンダー鏡筒であり、エクステンダー群2aを保持している。同図では撮影倍率が2倍の拡大系レンズより構成し、全系の焦点距離範囲を長い方に2倍に変化している場合を示している(2倍モード)。3はシュリンカ鏡筒であり、イメージサイズ(アスペクト比)を変換したときに対応させて光路中に挿着する為の変換レンズ3aを保持している。同図では撮影倍率が0.824倍の縮小系レンズより構成している場合を示している。
【0025】
4は回転軸であり、エクステンダー鏡筒2の回転中心に相当している。5は回転軸であり、シュリンカ鏡筒3の回転中心に相当している。6はセクタであり、回転軸4とエクステンダー鏡筒2とを固定している。7はセクタであり、回転軸5とシュリンカ鏡筒3とを固定している。8は操作部材としての切り換えレバー(エクステンダーレバー)であり、エクステンダー鏡筒2やシュリンカ鏡筒3を光路中に選択的に挿脱可能に装着している。8aはレバー軸であり、切り換えレバー8を取り付けている。9はレバーであり、アスペクト比設定手段(不図示)でアスペクト比(第2のアスペクト比)4:3のモードからアスペクト比(第1のアスペクト比)16:9のモードへのモードの切り換え及びその逆に基づいて回転させて、所定のレンズを光路中に配置するようにしている。10はギアであり、レバー軸8aに固定している。11はエクステンダー切り換え手段の一要素を構成するギアであり、セクタ6に固定しており、同図ではギア10に噛み合っている。12は変換レンズ切り換え手段としてのギアであり、セクタ7に固定しており、クラッチギア14と噛み合っている。
【0026】
クラッチギア14は連結手段の一要素を構成しており、軸13の軸上方向でスライド可能となっており、レバー9の回転と一体的に回転可能となっている。クラッチギア14はギア12と常時噛合しており、スライドすることによりギア12とアイドラギア15の双方と噛合している。アイドラギア15はギア10と常時噛合している。16はバネであり、エクステンダー鏡筒2及びセクタ6を弾性保持している。17はバネであり、シュリンカ鏡筒3及びセクタ7を弾性保持している。18は連結解除手段としてのストッパーであり、ギア14とアイドラギア15の噛合及びその解除を規制している。19,20はバネである。21は駆動用グリップであり、撮影レンズ26の一部に設けている。
【0027】
本実施例においてズームレンズ(撮影系)26の一部に、例えばリレーレンズの光路中にエクステンダーとシュリンカの何れか一方を挿脱可能に装着して、または何れも挿着しない状態でアスペクト比の変換及びズーム範囲の拡大(倍率)に対応している。このときの各モードにおけるエクステンダーとシュリンカの使用状態の構成は表−1の如くである。
【0028】
【表1】
表−1に示すように撮影者の望む2つのアスペクト比に対して計4つのモード(撮影条件)が存在する。実際には光路中にエクステンダーとシュリンカのないとき(モードA)、エクステンダーを配置するとき(モードB,モードD)、そしてシュリンカを配置するとき(モードC)の3つの配置となる。これは従来の技術にて説明したとおり、エクステンダーの使用状況から焦点距離を伸ばす方向の修正は不要との判断からである。従って同じ2倍のエクステンダーを使った場合でもアスペクト比4:3のエクステンダーの使用モードの場合には、
2÷0.824=2.427
より撮影系全体としては見掛け上、2.427倍の焦点距離となる。
【0029】
アスペクト比が16:9のモード(アスペクト比16:9モード)の場合にはシュリンカ鏡筒3は常に光軸La上から退避した状態にある。そしてエクステンダー切り換えレバー8を操作することでギア10を回転させてギア11とギア15を回転させる。このときギア15は空転している。これによりエクステンダー鏡筒2のみの光軸上への挿脱を行い、全系の焦点距離範囲を等倍(モードA)と2倍(モードB)へと変化させている。
【0030】
このときセクタ6はエクステンダー2の光軸中心をエクステンダー本体1の光軸上に一致させるようにエクステンダー本体1との接点を設定している。端をセクタ6に固定し、片端を回転軸4と不一致させたバネ16が縮むことによって接点に押し当て支持している。
【0031】
またアスペクト比が4:3のモード(アスペクト比4:3モード)の場合にはレバー9でストッパー18を解除し、連結手段14をスライドさせて図7に示すようにエクステンダー切り換え手段11のギア10に噛合するギア15とシュリンカ切り換え手段12とを連結させる。
【0032】
このとき切り換えレバー8を下方に回転させ、ギア10を回転させるとそれに連動してギア11とアイドラギア15が回転する。ギア11はその回転によりセクタ6を介してエクステンダー鏡筒2を光軸上に位置している。この際、セクタ6はエクステンダー鏡筒2の光軸中心をエクステンダー本体1の光軸上に一致させるようにエクステンダー本体1との接点を設計しており、端をセクタ6に固定、もう片端を回転軸4と不一致させたバネ16が縮むことによってこれを接点に押し当て支持する。またアイドラギア15はギア14を通してギア12を回転させる。これによりシュリンカ鏡筒3を光路中に配置している。
【0033】
本実施例ではアスペクト比4:3のモードのときはシュリンカ鏡筒3とエクステンダー鏡筒2のいずれか一方が操作部材8の一操作で必ず光軸La上に配置されるようにしている。即ち切り換えレバー8の一操作によってシュリンカ鏡筒3とエクステンダー鏡筒2の双方が同時に移動するようにクラッチギア14により連結している。
【0034】
次にこのときの動作を切り換えレバー8の操作に従って説明する。
【0035】
図1,図2はアスペクト比が16:9のときで、エクステンダーを用いていない全系が等倍のモードA(アスペクト比16:9,等倍モード)のときを示している。このときは表−1に示すようにエクステンダー鏡筒2とシュリンカ鏡筒3は共に光軸Laから退避した位置に配置している。
【0036】
ここで、この状態で切り換えレバー8を操作すると切り換えレバー8が取り付けられたレバー軸8aも回転し、ギア10も回転する。ギア10はギア11の噛み合いをもっている為、ギア11が回転し、セクタ6を回転させる。これにより図4で示したようにエクステンダー鏡筒2を光軸La上に配置している。このときはアスペクト比16:9で全系の焦点距離範囲を2倍に拡大したモードB(アスペクト比16:9,2倍モード)となる。
【0037】
また、逆に切り換えレバー8を戻すと同一部材が逆転し、エクステンダー鏡筒2を光軸Laより退避する。この間、シュリンカ鏡筒3側に設けられたギア14にはギア15は一切触れず、従ってシュリンカ鏡筒3は光路中より退避したままとなっている。このときアスペクト比16:9で全系の焦点距離範囲は変化のない等倍のモード(アスペクト比16:9,等倍モード)となる。
【0038】
このように本実施例ではアスペクト比(第1のアスペクト比)16:9モードを選択している場合にはエクステンダー操作を従来のシュリンカを構成しない撮影レンズと同様に切り換えレバー8の切り換え操作のみで行っている。
【0039】
次にアスペクト比(第2のアスペクト比)4:3のモードの場合について説明する。
【0040】
本実施例ではエクステンダー2aを光軸La上に配置した状態でアスペクト比設定手段(不図示)でモード切り換えを行う為、一旦切り換えレバー8を操作し、エクステンダー鏡筒2を光軸La上に配置する。
【0041】
ここでモード切り換えを行う為にレバー9を回転させてストッパー18を解除する。この結果、図7に示すようにクラッチギア14はスライドし、予め該クラッチギア14と噛み合うように配置されたアイドラギア15と噛み合う位置で固定される。この状態で切り換えレバー8はエクステンダーONの位置にある為、これをもとに戻す操作をするとアスペクト比16:9モードの場合と同様にエクステンダー鏡筒2はギア10とギア11の回転伝達によって光軸上から退避する。
【0042】
ここでギア10が噛み合ったもう一方のアイドラギア15とクラッチギア14、そしてギア12にも回転は同様に伝えられ、ギア12を介し、セクタ7は回転軸5を中心に回転し、シュリンカ鏡筒3もエクステンダー鏡筒2と連動し、エクステンダー鏡筒2が光軸上から退避するのとは逆に光軸上に向かって移動し、図6に示すように光軸上に位置する。これによりモードDよりモードCへの変換を行っている。
【0043】
次に撮影系が等倍の状態でカメラ本体側でアスペクト比を変えたときのモードAからモードCへの切り換えについて説明する。
【0044】
図1,図2に示すモードAから図6に示すモードCへの切り換えにはモード切り換え用のレバー9を上下へ回転させる。レバー9の回転の最後にストッパー18によって規制されていたクラッチギア14はストッパー18から外れ、バネ19によって軸13にそって移動し、ギア15に噛み合う。これでエクステンダー鏡筒2とシュリンカ鏡筒3を連結している。レバー9は軸13に固定され、この軸13にクラッチギア14が回転のみを伝えるよう固定されている。これによってレバー9の回転はギア12に伝達され、セクタ7を通じてシュリンカ鏡筒3の鏡筒光軸中心をエクステンダー本体1の光軸中心に一致する位置まで移動する。これによりシュリンカ2aの光軸上への装着を行い、モードAからモードCへの変換を行っている。
【0045】
次にシュリンカ3aを光軸中から退避させ、光路中には何も挿着させないモードCからモードAへの切り換えと機構について記述する。図6に示すモードCからモードAへの切り換えには軸13を軸方向に移動しながら同軸に固定されたレバー9を下方に回転させる。軸13をずらすことによって回転のみ規制されたクラッチギア14をバネ19に逆らいながらアイドラギア15との噛み合いを外す。この後レバー9を回転することによってクラッチギア14は常時ギア12に噛み合っている為、セクタ7を通してシュリンカ鏡筒3をその光軸が領域1−3の位置にくるまで移動させる。一方でギア14は軸方向の移動及び回転によってストッパ18に引っかかり、レバー9の回転後バネ20によって軸13が元の位置に戻された後も図2に示す位置にとどまる。これでモードCからモードAへのアスペクト比の切り換えを行っている。
【0046】
以上がアスペクト比の切り換えである。これと上記エクステンダーの切り換え法によって全てのモード切り換えを可能としている。
【0047】
尚、モードBとモードDとの相互の変換はエクステンダー2aを光路中に配置した状態でカメラ本体内部での電気的処理によって行っている。
【0048】
本実施例では以上のように
(2−1)アスペクト比に合わせて操作手段の切り換え一操作だけでシュリンカとエクステンダーの切り換えのみの動作を双方可能にする撮影者が選択できるような連結手段及び連結解除手段を持たせたこと。
【0049】
(2−2)前記変換レンズ群の切り換え操作によってエクステンダーの切り換え動作と変換レンズ群の切り換え動作が同時に行えるような連結手段及び連結解除手段を持たせたこと。
【0050】
(2−3)エクステンダー及び変換レンズ群の切り換え時の回転移動中心を分割し、レンズ群の光軸からの退避場所を撮影者から指標及びそれに対応する数値を確認できる位置に確保した構造にしたこと。
【0051】
(2−4)一部の歯車が回転軸に対して平行に位置を変えることで噛み合いを挿脱し、連結及び連結の解除を行うこと。
【0052】
(2−5)軸と軸方向に移動可能且つ回転力のみ伝達し、且つバネにより加重され且つ凸部が回転軸外の一部に形成された歯車により構成され、歯車の回転角により凸部がストッパに干渉することで位置を変えること。
等の構成により各モードへの変換を容易にしている。
【0053】
図8は本発明の実施例2の要部概略図である。本実施例は実施例1に比べて鏡筒の配置を上下逆にした(この状態でアスペクト比4:3の等倍である)ものである。即ちエクステンダー鏡筒2が下方(領域1−3)に退避し、シュリンカ鏡筒3が上方(領域1−2)に退避するようにしたものである。ここで各番号は実施例1と同じ部品である。
【0054】
30は実施例1のギア14に相当するスラスト方向に可動するギア、31はギア10に相当するエクステンダー切り換えレバーに固定されたギア、32はギア11とギア31に常時噛み合ったアイドラギアを示している。操作と鏡筒の動きは実施例1と同じであり、内部機構もアイドラの位置が変わるだけで同じ為、詳しい動作説明は省略する。
【0055】
上記したとおり、鏡筒の配置はアイドラ歯車の位置関係により、いかようにでもできる。
【0056】
図9は本発明の実施例3の要部概略図である。本実施例は図8の実施例2に比べて操作系を上下逆にした例(この状態でアスペクト比4:3の等倍である)である。ここで各番号は実施例1,2と同じ部品である。33は実施例1のアイドラギア15に相当するアイドラギア、34はギア10に相当するエクステンダー切り換えレバーに固定されたギアを示す。実施例2と異なるのはエクステンダーの切り換え方向が逆になったことだけで同様の動作をする為、省略する。上記したとおり、操作の方向はアイドラ歯車の位置関係により、いかようにでもできる。
【0057】
実施例1ではエクステンダーの倍率を2倍の場合で説明したが、これ以外の倍率で構成してもよい。また、撮像面のアスペクト比が4:3の撮像素子のカメラに対してその一部の領域であるアスペクト比が16:9の画面を撮影する際には画面の上下方向の一部分を使用せず、中央部の16:9の面積を使用するか、この場合にシュリンカの倍率を変更して実施し、0.917倍としてこれに対応してもよい。また同様にアスペクト比の異なる場合でもこれに応じたシュリンカ倍率を採用し、これに対応してもよい。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、アスペクト比切り換え用の変換レンズ(シュリンカ)とエクステンダーとを有する撮影系において、双方のレンズの光路中への挿脱を行う駆動機構を適切に設定することによりシュリンカの使用、不使用に関わりなく、エクステンダーの光路中への挿脱を行う操作のみで等倍または異なった倍率(焦点距離範囲)で容易に撮影することができるアスペクト比切り換え可能な撮像装置を達成することができる。
【0059】
特に本発明では従来のエクステンダー付ハンディカメラ用のズームレンズの撮影操作に慣れた撮影者に違和感を与えることのない、従来と同様の切り換えレバーの操作による素早いエクステンダー操作が可能なアスペクト比切り換え機能付カメラに対応することができる。
【0060】
また、撮影者は一旦アスペクト比を選択した後は従来通り等倍とエクステンダーの選択のみを意識すればよいので、これらはアスペクト比切り換えという新しい機能を使う為の撮影者の新たな学習を不要とし、撮影映像のケラレという撮影において絶対許されないミスを効果的に防ぐことが可能となる。
【0061】
また、レンズ移動軌跡面積を最小に抑え、切り換え機構全体をきわめて簡素化することが可能になった為、従来のターレット式に比較し、撮影システム全体を軽量化することを可能としている。また同時にターレット式に比較して小型化された形状はレンズ円周上に配された操作用目盛、指標線等の視認性を損なうことがない、等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の要部断面図
【図2】 本発明の実施例1の要部側面図
【図3】 本発明の実施例1の要部概略図
【図4】 本発明の実施例1のエクステンダー使用時の説明図
【図5】 本発明の実施例1のアスペクト比4:3の説明図
【図6】 本発明の実施例1のアスペクト比4:3で等倍の説明図
【図7】 本発明の実施例1のアスペクト比4:3の要部断面図
【図8】 本発明の実施例2の要部断面図
【図9】 本発明の実施例3の要部断面図
【図10】アスペクト比4:3のときの撮像面とイメージサークルとその関係を示す説明図
【図11】 アスペクト比16:9のときの撮像面とイメージサークルとその関係を示す説明図
【符号の説明】
1,50,101 エクステンダー本体
2 エクステンダー鏡筒
3 シュリンカ鏡筒
4,5 回転軸
6,7 セクタ
8 エクステンダー切り換えレバー
9 レバー
9a 軸
10,11,12,15 ギア
14 クラッチギア
18 ストッパー
16,17,19,20 バネ
21 レンズグリップ
26 レンズ本体
27 カメラ
28 撮影者
29 撮影者の眼
Claims (1)
- 撮像面のアスペクト比が切り換え可能な撮像装置において、
撮像光学系の焦点距離を変更するエクステンダーレンズを、所定の軸を中心に回動することにより、前記撮像光学系の光路に対して挿脱させるエクステンダーレンズ切換手段と、
前記撮像光学系のイメージサイズを変換する変換レンズを、所定の軸を中心に回動することにより、前記撮像光学系の光路に対して挿脱させる変換レンズ切換手段と、
前記変換レンズ切換手段を固定する固定手段と、
前記エクステンダーレンズ切換手段及び前記変換レンズ切換手段の連結状態または非連結状態が切換可能な連結手段とを有し、
前記連結手段の非連結状態では、前記エクステンダーレンズ切換手段が操作されることにより前記エクステンダーレンズが前記撮像光学系の光路に対して挿脱されるとともに、前記変換レンズ切換手段は前記固定手段により固定され、
前記連結手段の連結状態では、前記エクステンダーレンズ切換手段または前記変換レンズ切換手段の少なくとも一方が操作されることにより、前記エクステンダーレンズ及び前記変換レンズが連動して、前記撮像光学系の光路に対して交互に挿脱されることを特徴とするアスペクト比切り換え可能な撮像装置。
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