JP5065922B2 - 像回転用アダプタ - Google Patents

Description

本発明は像回転用アダプタに係り、特に撮影レンズとカメラとの間に装着して、カメラで撮影される映像に特殊効果を与えるための像回転用アダプタに関する。

カメラで撮影される映像に特殊効果を与える技術として、特殊フィルタを使用する方法が知られている。この方法は、クロスやスノークロス、ミラージュ等の特殊フィルタを光路内に挿入することによって、被写体の光輝部から光条を発生させるものである（特許文献１〜４）。この場合、光路内に挿入するフィルタの交換はターレット機構を用いて行われる。

カメラで撮影される映像を回転させて特殊効果を与える技術として、カメラ内に設置された撮像素子を色分解プリズムごと回転させる技術が知られている（特許文献５）。
特公平２−４４１８５号公報 特開昭６４−３５５３４号公報 特開昭５９−１０１６３２号公報 実公昭５５−１０８７号公報 特開平７−２０３４６６号公報

しかしながら、特許文献１〜４のように、特殊フィルタを用いて映像に特殊効果を与える方法は、ターレット機構を用いてフィルタ交換を行うため、装置が大型化するという欠点がある。

一方、特許文献５のように、撮像素子を回転させて映像に特殊効果を与える方法では、撮像素子を回転させる機構をカメラ側に設けなければならないため、既存のカメラでは実施することができないという欠点がある。また、レンズ側に撮像素子を回転させる機構を持たせることもできるが、この場合も同様に既存のレンズでは実施できないという欠点が生じる。また、カメラやレンズに撮像素子を回転させる機構を持たせると、カメラやレンズが大型化、複雑化するという欠点もある。さらに、撮像素子を回転させると、撮像素子から出力される信号にノイズが発生するという欠点もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、既存のカメラと撮影レンズを用いて、カメラで撮影される映像に特殊効果を与えることができる像回転用アダプタを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、カメラ本体に対して撮影レンズが着脱自在に設けられ、該撮影レンズを通過した被写体像がカメラ本体に内蔵されたプリズムを介して撮像素子の受光面上に結像されるカメラに対して、前記撮影レンズと前記カメラ本体との間に着脱自在に装着され、前記撮像素子の受光面上に結像される被写体像を回転させる像回転用アダプタであって、前記カメラ本体に内蔵されたプリズムに近い光路長で形成されるとともに、前記撮影レンズを通過した被写体像が像回転用アダプタ内の所定位置に結像される前の光路中に配置され、前記撮影レンズを通過した被写体光を奇数回反射させて、前記撮影レンズを通過した被写体像を反転させる第１プリズムと、入射光軸と出射光軸とが同軸上に形成され、前記第１プリズムを通過して一旦結像した後の被写体光の光軸上に配置されるとともに、該光軸回りに回転自在に支持され、前記第１プリズムを通過した被写体光を奇数回反射させて、前記第１プリズムで反転させた被写体像をさらに反転させる第２プリズムと、前記第２プリズムの回転を操作する操作手段と、前記第２プリズムを通過した被写体像を前記撮像素子の受光面上に再結像させるとともに、イメージサークルを所定の倍率で拡大させるリレー光学系と、を備えたことを特徴とする像回転用アダプタを提供する。

請求項１に係る発明によれば、既存の撮影レンズとカメラとの間に本発明に係る像回転用アダプタを装着して、操作手段で第２プリズムを回転させると、撮像素子の受光面上に結像される被写体像が光軸回りに回転する。すなわち、第２プリズムは、入射光軸と出射光軸とが同軸上に形成され、かつ、入射した光を奇数回反射させて出射（入射した像を反転させて出射）するように構成されているため、これを光軸回りに回転させると、撮像素子の受光面上に結像される被写体像が光軸回りに回転する。

一方、この第２プリズムのみで撮像素子の受光面上に結像される被写体像を回転させようとすると、第２プリズムから出射される像は反転しているため、カメラ側で電気的に像を反転する処理が必要になる。

しかしながら、本発明では、第２プリズムの前段に第１プリズムを配置し、この第１プリズムであらかじめ被写体像を反転させているので、撮像素子の受光面上に結像される被写体像は、撮影レンズを通過した像と同じ像が結像される。すなわち、第１プリズムで反転された像が、さらに第２プリズムで反転されて元に戻される。したがって、カメラ側では、アダプタがないときと同じ被写体像を撮影することができる。

また、カメラ本体と撮影レンズとの間にアダプタを介在させることにより、撮影レンズが想定している結像位置（撮像素子の受光面の位置）で像が結像されなくなるが、本発明では、アダプタ内で一旦像を結像させ、これをリレー光学系で再結像させる構成としているので、アダプタがないときと同じ状態で撮影することができる。すなわち、アダプタを付けても、撮影レンズが想定している結像位置（撮像素子の受光面の位置）に像を結像させることができる。

さらに、本発明では、アダプタ内で像を結像させる前に第１プリズムを設置し、この第１プリズムの光路長をカメラ本体に内蔵されたプリズム（たとえば、色分解プリズム等）の光路長に近い光路長で形成しているため、撮影レンズの性能を落とさずに、撮像素子の受光面上に被写体像を結像させることができる。すなわち、撮影レンズは、カメラ本体に内蔵されたプリズムを考慮して収差等の設計が行われるので、このカメラ本体に内蔵されたプリズムの光路長に近い光路長で形成することにより、収差等が考慮された状態で像をアダプタ内で結像させることができる。そして、この像をリレー光学系で再結像させることにより、撮影レンズの性能を落とさずに、撮像素子の受光面上に被写体像を結像させることができる。

また、本発明ではリレー光学系でイメージサークルを拡大させているので、第１プリズムにコンパクトな構成のものを使用することができ、延いてはアダプタ全体の構成もコンパクト化することができる。すなわち、上記のように、本発明では第１プリズムをカメラ本体に内蔵されたプリズムとほぼ同じ光路長で形成する必要があるが、この要件を充たしつつ、第１プリズムの構成をコンパクトにするためには、その内部での反射回数を増やす必要がある。すなわち、反射回数を増やすことにより、光軸方向の全長を短くすることができ、全体のコンパクト化を図ることができる。その一方で内部の反射回数を増やすと、光路長の制限から、入射面の開口角が小さくなり、この結果、使用するレンズによってはケラレが生じるという問題がある。しかし、本発明では、光の開口角が小さい状態で第１プリズムに入射し、該第１プリズムを通過した後、リレー光学系でイメージサークルを拡大させているので、たとえ第１プリズムにコンパクトな構成なものを使用した場合であっても、撮像素子の受光面上には、ケラレのない良好な被写体像を結像させることができる。

また、このようにイメージサークルを拡大することにより、通常の撮影レンズを使用した場合には、エクステンダとしての効果も与えることができる。

また、イメージサークルを縮小させる機能を有する撮影レンズ（いわゆるレシオコンバータ付きのレンズ）を使用した場合には、当該機能を使用することにより、アダプタを装着していないときとほぼ同じ倍率で使用することができる（レンズ側で縮小させるイメージサークルの倍率とアダプタ側で拡大させるイメージサークルの倍率がほぼ同じ場合）。

このように、本発明の像回転用アダプタによれば、既存のカメラと撮影レンズを使って、レンズの性能を落とさずに、像を回転させた特殊撮影を行うことができる。また、その構成もコンパクトにすることができる。

請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記第１プリズムと前記第２プリズムは、それぞれ少なくとも３回以上入射した被写体光を反射させて出射することを特徴とする請求項１に記載の像回転用アダプタを提供する。

請求項２に係る発明によれば、第１プリズムと第２プリズムが、それぞれ少なくとも３回以上入射した被写体光を反射させて出射するように構成される。これにより、アダプタの全長を短くすることができ、構成をコンパクトにすることができる。

請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記操作手段は、前記第２プリズムを回転させる回転駆動手段と、前記第２プリズムの回転の指示を入力する入力手段と、前記入力手段からの回転の指示の入力に応じて前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段と、からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の像回転用アダプタを提供する。

請求項３に係る発明によれば、入力手段からの回転の指示の入力に応じて第２プリズムが回転駆動される。これにより、回転操作を簡単に行うことができる。

請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記撮影レンズには、光路中に挿入されてイメージサークルを所定の倍率で縮小させるイメージサークル補正用レンズが、前記光路中に挿脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の像回転用アダプタを提供する。

請求項４に係る発明によれば、イメージサークルを縮小させる機能を有する撮影レンズを使用し、イメージサークルを縮小させて、被写体光をアダプタに入射させることにより、アダプタを装着していないときと同じ視野範囲で使用することができる。また、これにより、第１プリズムをコンパクト化することができ、延いてはアダプタ全体をコンパクト化することができる。

本発明によれば、既存のカメラと撮影レンズを用いて、カメラで撮影される映像に特殊効果を与えることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る像回転用アダプタの好ましい実施の形態について詳述する。

図１は、本発明に係る像回転用アダプタが組み込まれたテレビカメラシステムの光学系の概略構成図である。

同図に示すように、このテレビカメラシステム１０は、テレビカメラ１２と、撮影レンズ１４と、像回転用アダプタ１６とで構成されている。

像回転用アダプタ１６は、特殊効果撮影を行う際に使用され、この像回転用アダプタ１６をテレビカメラ１２と撮影レンズ１４との間に装着することにより、テレビカメラ１２で撮影される映像を回転させたり、上下を逆さまにしたり、傾けたりすることができるようになる。

このように像回転用アダプタ１６は、特殊効果撮影行う際に使用するものであり、特殊効果撮影を行わない場合は取り外される。したがって、この場合は撮影レンズ１４がテレビカメラ１２に直接装着される。なお、後述するように、像回転用アダプタ１６を装着したままでも通常撮影は可能である。

撮影レンズ１４は、その後端部にレンズ側マウント１８が設けられており、このレンズ側マウント１８をテレビカメラ１２のカメラ本体１２Ａの先端部に設けられたカメラ側マウント２０に取り付けることにより、カメラ本体１２Ａに装着される。

像回転用アダプタ１６は、その後端部にレンズ側マウント１８と同一構成の後側マウント２２が設けられており、この後側マウント２２をテレビカメラ１２のカメラ側マウント２０に取り付けることにより、テレビカメラ１２に装着できるように構成されている。

また、像回転用アダプタ１６の先端部には、カメラ側マウント２０と同一構成の前側マウント２４が設けられており、この前側マウント２４に撮影レンズ１４のレンズ側マウント１８を取り付けることにより、撮影レンズ１４を像回転用アダプタ１６に装着できるように構成されている。

なお、テレビカメラ１２と撮影レンズ１４には、既存（公知）のテレビカメラと撮影レンズが使用される。

本実施の形態では、撮影レンズ１４にレシオコンバータが搭載された撮影レンズが用いられている。この撮影レンズ１４は、いわゆるスイッチャブルカメラ（有効撮像画面のアスペクト比を４：３と１６：９とに選択的に切り替えることができるテレビカメラ）に使用されるレンズであり、撮影光路中にレシオコンバータレンズ（イメージサークル補正用レンズ）を挿脱することにより結像倍率を変換（＝イメージサークルを変換）し、アスペクト比が切り替えられても、ほぼ同じ視野範囲で撮影できるようにするものである。

以下、この撮影レンズ１４の構成について説明する。なお、図１において各レンズの構成は簡略化して示されており、複数のレンズからなるレンズ群を１つのレンズで示しているものもある。

図１に示すように、撮影レンズ１４のレンズ鏡筒３０内には、前側（被写体側）から順にフォーカスレンズ群を構成する第１群Ｌ１と、ズームレンズ群を構成する第２群Ｌ２及び第３群Ｌ３と、アイリスＩと、マスターレンズ群を構成する第４群Ｌ４及び第５群Ｌ５が配置されている。レシオコンバータレンズＬＣは、マスターレンズ群を構成する第４群Ｌ４と第５群Ｌ５との間に挿脱され、これにより、結像倍率が変換される。

レシオコンバータレンズＬＣの挿脱は、ターレット３２により行われる。図２は、このレシオコンバータレンズＬＣの挿脱を行うターレット３２の概略構成を示す斜視図である。

同図に示すように、円筒状に形成されたターレット３２には、その中心軸Ｓを挟んで対称にレシオコンバータレンズＬＣと１倍レンズＬＡとが保持されている。このターレット３２の外周面にはリングギア３２Ａが形成されており、リングギア３２Ａにはターレット駆動モータ３４の出力軸に設けられたターレット駆動ギア３４Ａが噛み合わされている。ターレット３２は、このターレット駆動モータ３４を駆動することにより、その中心軸Ｓを回転中心として回転する。

このように構成されたターレット３２は、図１に示すように、マスターレンズ群を構成する第４群Ｌ４と第５群Ｌ５との間に配置され、図示しない支持部によってその中心軸Ｓを回転中心として回転自在に支持される。そして、その中心軸Ｓを中心に回転させられることにより、光軸Ｏ上にレシオコンバータレンズＬＣと１倍レンズＬＡとが切り替えられて配置される。

なお、本実施の形態において、レシオコンバータレンズＬＣは０．８倍のアフォーカル倍率を有するレンズで構成され、１倍レンズＬＡは１倍のアフォーカル倍率を有するレンズで構成される。したがって、レシオコンバータレンズＬＣが光路中に挿入されると、倍率は０．８倍となり、イメージサークルも０．８倍となる。たとえば、非挿入時におけるイメージサークルがφ１１ｍｍの場合、挿入することでφ８．９ｍｍになる。

一方、１倍レンズＬＣが光路中に挿入された場合には、倍率は変わらず、イメージサークルの大きさもそのままとなる（φ１１ｍｍ）。

また、図示されていないが、レンズ鏡筒３０の外周には、このレシオコンバータレンズＬＣと１倍レンズＬＡの切り換えを行う操作ボタンが設けられており、この操作ボタンの操作に従ってターレット駆動モータ３４が駆動され、レシオコンバータレンズＬＣと１倍レンズＬＡの切り換えが行われる。

なお、本例ではターレット３２をモータで回転させているが、手動で回転させる構成とすることもできる。

また、本例ではターレット３２でレシオコンバータレンズＬＣを挿脱しているが、ターレット以外の構成でレシオコンバータレンズを挿脱させることもできる。

以上のように構成された撮影レンズ１４では、第１群Ｌ１に入射した被写体光が、第２群Ｌ２、第３群Ｌ３、アイリスＩ、第４群Ｌ４を介してレシオコンバータレンズＬＣ又は１倍レンズＬＡに入射し、第５群Ｌ５を通過して、その後端部から出射される。そして、レシオコンバータレンズＬＣが挿入された場合は倍率が０．８倍とされて、像回転用アダプタ１６（像回転用アダプタ１６が装着された場合）又はテレビカメラ１２（撮影レンズ１４が直接接続された場合）に入射される。

テレビカメラ１２は、そのカメラ本体１２Ａ内に色分解プリズム５２が配置されており、像回転用アダプタ１６の後端から出射した被写体光は、この色分解プリズム５２によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分に分解される。そして、各色成分に分解された被写体光は、それぞれ各色成分用の撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面に入射される。各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面に入射された被写体光は、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂで電気信号に変換されたのち、周知の画像信号処理手段によって信号処理され、所定形式の映像信号として出力又は記録媒体に記録される。

図３は、本発明に係る像回転用アダプタの一実施形態の概略構成を示す概略図である。

同図に示すように、像回転用アダプタ１６は、ケース４０内に撮影レンズ１４の光軸Ｏ上に、第１プリズム４２、第２プリズム４４、第１リレーレンズ４６、第２リレーレンズ４８が配置され、撮影レンズ１４の後端から出射した被写体光は、第１プリズム４２、第２プリズム４４、第１リレーレンズ４６、第２リレーレンズ４８を通過して、像回転用アダプタ１６の後端から出射される。

ケース４０は、円筒状に形成され、その前端面に前側マウント２４、後端面に後側マウント２２が形成される。

第１プリズム４２は、ペチャンプリズムで構成され、図示しない保持枠に保持されて、撮影レンズ１４の光軸Ｏ上に固定して設置されている。

ペチャンプリズムは、三角プリズムをわずかの空気層を介して対向配置したプリズムの一種であり、図４に示したような光路が形成される。すなわち、撮影レンズ１４を介して第１の三角プリズム４２Ａに入射した光は、面Ａ１で反射した後、面Ａ２で反射し、面Ａ１から射出して空気層Ｈに出る。空気層Ｈを出た光は、第２の三角プリズム４２Ｂの面Ｂ１に入射し、面Ｂ２で反射した後、さらに面Ｂ３と面Ｂ１で反射して、面Ｂ２から射出する。この際、光は光軸Ｏに沿って出射する。

このように、ペチャンプリズムで構成された第１プリズム４２は、光軸Ｏに沿って入射された光を５回反射させることにより、光軸Ｏに沿って出射させる。そして、この反射は奇数回であることから、像は反転されて出射される。

なお、この第１プリズム４２は、その光路長は、カメラ本体１２Ａに内蔵された色分解プリズム５２の光路長と同じ長さに形成される。

第１プリズム４２から出射された被写体光は、合焦状態において、第１プリズム４２と第２プリズム４４との間で一度結像し、その後、第２プリズム４４に入射する。以下、この第１プリズム４２と第２プリズム４４との間で被写体像が結像する位置を第１の結像位置という。

ここで、上記のように、第１プリズム４２は、カメラ本体１２Ａに内蔵された色分解プリズム５２と同じ光路長で形成されているため、第１の結像位置で結像する像は、撮影レンズ１４が想定した収差等が考慮された像が結像する。

すなわち、撮影レンズ１４は、カメラ本体１２Ａ内に色分解プリズム５２を有するテレビカメラ１２に対して、色分解プリズム５２の存在を考慮して、収差等の設計が行われる。したがって、第１プリズム４２の光路長を色分解プリズム５２の光路長と同じにすることにより、収差等が考慮された良好な像を第１の結像位置に結像させることができる。

第２プリズム４４も第１プリズム４２と同様にペチャンプリズムで構成され、第１プリズム４２から出射される被写体光の光軸上に配置される。本例では、第１プリズム４２がペチャンプリズムで構成され、その入射光軸と出射光軸とが同軸上に形成されているため、第１プリズム４２と同様に第２プリズム４４も撮影レンズ１４の光軸Ｏ上に配置される。

また、この第２プリズム４４は、第１プリズム４２と同様にペチャンプリズムで構成されることから、第２プリズム４４に入射した被写体光は、プリズム内で５回反射されたのち、光軸Ｏに沿って出射される。この反射は奇数回であることから、像は反転されて出射される。

ここで、第２プリズム４４に入射される像は、第１プリズム４２で反転された像が入射されることから、反転された像が、さらに反転されて、元に戻される。すなわち、第２プリズム４４から出射される像は、撮影レンズ１４から出射された像（＝第１プリズム４２に入射する像）と同じ像が出射される。

このように、第２プリズム４４は、第１プリズム４２で反転された像は奇数回反射させることにより、さらに反転させて、元に戻す機能を有する。

この第２プリズム４４は、プリズム保持枠６０に保持されて、撮影レンズ１４の光軸Ｏ上に配置されている。

プリズム保持枠６０は円筒状に形成されており、その内周部に第２プリズム４４が収容されて保持されている。このプリズム保持枠６０は、ケース４０内に設置されたベアリング６２によって、光軸Ｏ回りに回転自在に支持されている。第２プリズム４４は、このプリズム保持枠６０を回転させることにより、光軸Ｏの回りを回転する。

プリズム保持枠６０の外周には、ギア６４が一体的に形成されている。このギア６４には、駆動ギア６６が噛み合わされている。駆動ギア６６は、ケース４０内に設置されたプリズム回転駆動モータ６８の出力軸に連結されており、このプリズム回転駆動モータ６８を駆動することにより正逆回転する。そして、この駆動ギア６６が回転することにより、プリズム保持枠６０が回転し、第２プリズム４４が光軸Ｏ回りに回転する。

このように、第２プリズム４４は、プリズム回転駆動モータ６８を駆動することにより、光軸Ｏ回りに回転する。そして、この第２プリズム４４が光軸Ｏ回りに回転することにより、第２プリズム４４から出射される被写体像が光軸Ｏ回りに回転する。この回転は、第２プリズム４４の二倍の速度で回転する。すなわち、第２プリズム４４が４５度回転すると、第２プリズム４４から出射される像は９０度回転し、第２プリズム４４が９０度回転すると、第２プリズム４４から出射される像は１８０度回転する。

プリズム回転駆動モータ６８の駆動は、マイコン７０によって制御されており、マイコン７０は、操作部７２からの操作情報に基づいてプリズム回転駆動モータ６８の駆動を制御する。

操作部７２は、たとえば、正方向への回転（時計回り）を指示する正回転ボタン、逆方向への回転（反時計回り）を指示する逆回転ボタン、強制的に正立位置（被写体像が正立する位置）に戻すリセットボタン、回転速度を設定する速度ボリューム等で構成され、ケース４０の外周部に設けられる。操作部７２は、各操作ボタン類の操作に応じた信号をマイコン７０に出力する。

また、プリズム回転駆動モータ６８には、エンコーダ７４が設けられており、このエンコーダ７４で検出された出力軸の回転位置情報がマイコン７０に出力される。

マイコン７０は、この操作部７２とエンコーダ７４から入力される信号に応じてモータドライバ７６に駆動信号を出力し、プリズム回転駆動モータ６８を回転駆動する。

第２プリズム４４から出射した被写体光は、リレー光学系を構成する第１リレーレンズ４６と第２リレーレンズ４８を通過して、像回転用アダプタ１６から出射される。この第１リレーレンズ４６と第２リレーレンズ４８は、第２プリズム４４から出射された被写体光を集光し、イメージサークルを所定の倍率で拡大させて（結像倍率を拡大させて）、カメラ本体１２Ａに内蔵された撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面上に被写体像を再結像させる。

ここで、本実施の形態の像回転用アダプタ１６では、第１リレーレンズ４６と第２リレーレンズ４８とによって、イメージサークルを１．２５倍に拡大させて、被写体像を再結像させる。したがって、上述したレシオコンバータ付きの撮影レンズを使用し、その撮影光路中にレシオコンバータレンズを挿入した場合には、像回転用アダプタ１６を装着していないときと同じ状態で撮影することができる。すなわち、レシオコンバータ付きの撮影レンズを使用し、その撮影光路中にレシオコンバータレンズを挿入すると、イメージサークルは０．８倍となるが、第１リレーレンズ４６と第２リレーレンズ４８とによって１．２５倍に拡大されるので、イメージサークルは、ほぼ元の大きさに戻り、像回転用アダプタ１６を装着していないときと同じ状態で撮影することができる。

なお、レシオコンバータのない通常の撮影レンズを使用した場合やレシオコンバータ付きのレンズで１倍レンズを挿入した場合には、イメージサークルは１．２５倍されるので、エクステンダ効果が得られる。

以上のように構成された本実施の形態のテレビカメラシステム１０の作用は、次のとおりである。

上記のように、像回転用アダプタ１６は、必要に応じて映像を回転させたり、上下を逆さまにしたりする特殊効果撮影時に使用する。したがって、特殊効果撮影を行わない場合は、撮影レンズ１４をカメラ本体１２Ａに直接装着して撮影する。この場合、撮影レンズ１４を通過した光は、直接カメラ本体１２Ａに入射し、色分解プリズム５２を介して撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに受光される。

なお、後述するように、像回転用アダプタ１６を装着したままでも通常の撮影（映像を回転させたりしない撮影）は可能である。

また、テレビカメラ１２がスイッチャブルカメラの場合には、上述したレシオコンバータ付きの撮影レンズを使用し、使用するアスペクト比に応じてレシオコンバータレンズを挿脱する。

一方、必要に応じて映像を回転させたり、上下を逆さまにしたりして撮影する場合は、図１に示すように、撮影レンズ１４とカメラ本体１２Ａとの間に像回転用アダプタ１６を装着して撮影する。

なお、以下の例では、撮影レンズにレシオコンバータ付きの撮影レンズを使用し、テレビカメラ１２には、有効撮像画面のアスペクト比が１６：９のものを使用した例で説明する。この場合、撮影光路中にレシオコンバータレンズＬＣを挿入すると、テレビカメラ１２で撮影される映像は、像回転用アダプタ１６を装着していないときとほぼ同じ映像を撮影することができる。一方、撮影光路中に１倍レンズＬＡを挿入すると、テレビカメラ１２で撮影される映像は、約１．２５倍拡大された映像を撮影することができる。

像回転用アダプタ１６を介して撮影レンズ１４がカメラ本体１２Ａに装着されると、撮影レンズ１４を通過した光は、像回転用アダプタ１６を介して撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに受光される。具体的には、撮影レンズ１４を通過後、像回転用アダプタ１６内に入射し、第１プリズム４２、第２プリズム４４、第１リレーレンズ４６、第２リレーレンズ４８を介してテレビカメラ１２に出射される。

この際、被写体光は、第１プリズム４２を通過する際に第１プリズム４２内を５回反射されて光軸Ｏ上に出射される。これにより、像が反転される。

第１プリズム４２を通過した被写体光は、一度第１の結像位置で結像した後、第２プリズム４４に入射する。そして、第２プリズム４４で５回反射されて光軸Ｏ上に出射される。これにより、反転された像が、再度反転されて、元に戻される。

第２プリズム４４を通過した被写体光は、リレー光学系を構成する第１リレーレンズ４６と第２リレーレンズ４８を通過し、イメージサークルの大きさが１．２５倍にされて、像回転用アダプタ１６から出射される。そして、この像回転用アダプタ１６から出射された被写体光が、テレビカメラ１２の色分解プリズム５２を介して撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面上に結像される。

このように、像回転用アダプタ１６を装着すると、イメージサークルの大きさが１．２５倍されるので、撮影レンズにレシオコンバータ付きの撮影レンズを使用して、その撮影光路中にレシオコンバータレンズＬＣを挿入した場合は、像回転用アダプタ１６を装着していないときとほぼ同じ映像を撮影することができる。すなわち、レシオコンバータ付きの撮影レンズでレシオコンバータレンズＬＣを光路中に挿入すると、撮影レンズ１４から出射される被写体光は、そのイメージサークルの大きさが０．８倍されるので、像回転用アダプタ１６を装着すると、像回転用アダプタ１６でイメージサークルの大きさが１．２５倍されて、元の大きさに戻される。したがって、この場合は像回転用アダプタ１６を装着していないときとほぼ同じ映像が撮影される。

一方、撮影光路中に１倍レンズＬＡを挿入した場合、撮影レンズ１４から出射される被写体光は、そのイメージサークルの大きさが変わらない（１倍）ので、像回転用アダプタ１６を装着した場合は、像回転用アダプタ１６でイメージサークルの大きさが１．２５倍されて、テレビカメラ１２に入射する。したがって、この場合は通常よりも（像回転用アダプタ１６を装着せず、撮影光路中に１倍レンズＬＡを挿入したときよりも）1．２５倍された映像が撮影される。

さて、このようにして撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面上に結像される被写体像は、第２プリズム４４を回転させることにより、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの中心を回転中心にして回転する。そして、その回転は第２プリズム４４の回転の２倍となる。すなわち、第２プリズム４４を１回転させると、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに結像される被写体像は２回転する。したがって、第２プリズム４４を９０度回転させると、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに結像される被写体像は１８０度回転する。

ここで、この第２プリズム４４の回転操作は、像回転用アダプタ１６に備えられた操作部７２で行われ、この操作部７２からの操作入力に基づいて、第２プリズム４４が回転駆動される。たとえば、操作部７２の正回転ボタンを操作（押下）すると、その操作信号がマイコン７０に入力される。マイコン７０は、操作部７２からの操作信号に基づいてモータドライバ７６に駆動信号を出力し、プリズム回転駆動モータ６８を回転駆動させる。これにより、第２プリズム４４が所定の回転速度（速度ボリュームで設定された回転速度）で正回転し、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに結像される被写体像が正回転する。また、操作部７２の逆回転ボタンを操作（押下）すると、その操作信号がマイコン７０に入力される。マイコン７０は、操作部７２からの操作信号に基づいてモータドライバ７６に駆動信号を出力し、プリズム回転駆動モータ６８を回転駆動させる。これにより、第２プリズム４４が所定の回転速度で逆回転し、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに結像される被写体像が逆回転する。

このように、操作部７２を操作すると、第２プリズム４４が回転し、各撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂに結像される被写体像が回転する。

なお、第２プリズム４４は、初期状態において、所定の基準位置に位置している。この位置において、撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面上には、像回転用アダプタ１６を装着していない時と同じ像が結像される。すなわち、撮像素子５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂの受光面上に結像する被写体像は、第２プリズム４４の回転位置に応じて変化（回転）するため、初期状態においては、像回転用アダプタ１６を装着していない時と同じ被写体像が撮像されるように、所定の基準位置に位置する。

このように、像回転用アダプタ１６は、テレビカメラ１２に装着したままにしておいても、通常の撮影を行うことができる。これにより、通常の撮影と特殊効果撮影とを切り替えて行う場合においても、面倒な着脱操作を行うことなく使用することができる。

また、操作部７２に備えられたリセットボタンが操作されると、第２プリズム４４は、強制的に基準位置に復帰する。これにより、像回転用アダプタ１６を装着していない時と同じ被写体像（傾き（回転）のない正立した被写体像）を撮像することができる。

なお、操作部７２を操作して、第２プリズム４４を回転させる態様は、種々の態様を採用することができる。たとえば、正回転ボタン又は逆回転ボタンを押下している間、第２プリズム４４を回転させる態様や、正回転ボタン又は逆回転ボタンを１回押下すると、書低回数回転する態様等、種々の態様を採ることができる。

以上説明したように、本実施の形態の像回転用アダプタ１６を装着することにより、必要に応じて映像を回転させたり、上下を逆さまにしたり、傾けたりして撮影することができる。そして、この像回転用アダプタ１６は、既存の撮影レンズ１４とテレビカメラ１２に使用することができるので、簡単に既存のテレビカメラシステムに特殊撮影機能を付加することができる。

また、本実施の形態の像回転用アダプタ１６は、像回転用アダプタ１６内で一度像を結像させる構成とし、その結像させる前の光路中にテレビカメラ１２内の色分解プリズム５２の光路長と同じ光路長の第１プリズム４２を配置しているため、収差等が考慮された良好な像を結像させることができる。これにより、撮影レンズ１４の性能を損なわずに、良好な映像をテレビカメラ１２で撮影することができる。

さらに、本実施の形態の像回転用アダプタ１６は、リレー光学系でイメージサークルを拡大させているので、通常の撮影レンズを使用した場合には、エクステンダの効果を与えることができる。また、レシオコンバータ付きの撮影レンズを使用し、レシオコンバータレンズＬＣを光路中に挿入した場合には、像回転用アダプタ１６を装着していないときと同じ映像を撮影することができ、通常の撮影と同じ操作感で撮影することができるようになる。

また、このように光の開口角が小さい状態で第１プリズムに入射し、該第１プリズムを通過した後、リレー光学系でイメージサークルを拡大させることにより、内部に配置されるプリズムをコンパクト化することができ、全体の構成もコンパクトにすることができる。すなわち、単にプリズムをコンパクト化するだけならば、その内部での反射回数を増やせばよいが、上記のように、本発明では、第１プリズムの光路長をテレビカメラ内のプリズムとほぼ同じ光路長にする必要があるので、この要件を充たしつつ、反射回数を増やして、プリズムのコンパクト化を図ると、プリズムの入射面における開口角が小さくなり、ケラレが生じるおそれがある。しかし、本発明では、光の開口角が小さい状態で第１プリズムに入射し、該第１プリズムを通過した後、リレー光学系でイメージサークルを拡大させているので、コンパクトなプリズムを使用した場合であって、テレビカメラでは、ケラレのない良好な映像を撮影することができる。

なお、本発明はテレビカメラで撮影される被写体像を回転させるものであるが、被写体像を単に回転させるだけであれば、撮影光路中に被写体光を奇数回反射させるプリズムを配置し、そのプリズムを回転させればよいだけである。

しかし、奇数回反射のプリズムを使用すると、プリズムに入射する前の画像に対して、出射した後の画像が、裏画（左右反転した画像）になってしまうという問題がある。したがって、その裏画の画像をどこかで表画（左右反転していない画像）に戻す必要がある。裏画を表画に戻すには、奇数回反射プリズムを再度使用すればよいが、その奇数回反射プリズムを配置するためのスペースが必要になり、本発明のようなアダプタの場合、全体が大型化するという問題がある。

また、撮影された画像に対して画像処理で表画に戻すこともできるが、この方法の場合、当該機能をテレビカメラ側に付加しなければならないという問題がある。

一方、既存の撮影レンズと既存のテレビカメラとの間に本発明のようなアダプタを配置した場合、アダプタの厚み分、撮影レンズとテレビカメラとの位置関係がズレ、結像位置もズレることになる。

そこで、本発明は、アダプタ内で一度結像させ、さらにリレー光学系でリレーして、テレビカメラ内の撮像素子に再結像させる構造としている。

この際、一旦結像させる前の光路中にテレビカメラ内のプリズム（色分解プリズム）と同じ光路長を持つプリズムを配置させると、既存の撮影レンズが収差等を考慮した最適な状態で結像させることができる。

この結像前の光路中に配置されるプリズムとしては、テレビカメラ内のプリズム（色分解プリズム）と同じ光路長を持つプリズムであれば性能上は問題ないが、このプリズムを配置するためのスペースが必要になり、本発明のようなアダプタの場合、アダプタが大型化してしまうという問題がある。

以上のように、単純に考えれば、一旦結像させる前のプリズム、被写体回転用の奇数回反射プリズム、裏画を表画に戻す奇数回反射プリズムをそれぞれ配置すれば性能的には問題ないが、アダプタが大型化するという問題は依然として残ってしまう。

本発明は、一旦結像させる前のプリズムと裏画を表画に戻す奇数回反射プリズムとを兼用させることで、上述したようなアダプタが大型化してしまうという問題をも解決したものである。

なお、上記実施の形態の像回転用アダプタ１６では、第１プリズム４２の光路長をテレビカメラ１２内の色分解プリズム５２の光路長と同じに設定しているが、第１プリズム４２の光路長とテレビカメラ１２内の色分解プリズム５２の光路長は、必ずしも完全に一致させる必要はなく、許容される範囲内で近い値に設定することができる。すなわち、第１プリズム４２の光路長は、テレビカメラ内に設置されるプリズムの光路長と同じであることが好ましいが、±５ｍｍ程度の範囲内であれば、問題なく良好な映像を撮影することができる。好ましくは、テレビカメラ内に設置されるプリズムの光路長に対して±２ｍｍ程度の範囲内に設定するのがよい。

また、第１プリズム４２の材質についても、テレビカメラ１２内に設置されるプリズムと同じものを使用することが好ましいが、必ずしも同じものを使用する必要はなく、同様の作用効果の得られるものであれば、他の材質のものを使用することができる。

また、上記実施の形態では、操作部７２の構成として、正回転ボタン、逆回転ボタン、リセットボタン、速度ボリュームを例示しているが、操作部７２の構成は、これに限定されるものではない。必要に応じて種々の回転操作指令を入力できるように構成することが好ましい。

また、上記実施の形態では、第２プリズム４４をプリズム回転駆動モータ６８で回転駆動する構成としているが、第２プリズム４４は、手動で回転させる構成としてもよい。たとえば、図５に示すように、ケース４０の外周に回転操作リング８０を回転自在に設け、この回転操作リング８０と、プリズム保持枠６０とを連結して、手動で回転できるようにしてもよい。この場合、基準位置及び回転量が目視で確認できるように、ケース４０の外周に目盛を形成することが好ましい。

また、上記実施の形態では、第１プリズム４２及び第２プリズム４４をペチャンプリズムで構成しているが、第１プリズム４２及び第２プリズム４４を構成するプリズムは、これに限定されるものではない。すなわち、入射した光を奇数回反射させることにより、像を反転させて出射する構成のプリズムであれば、他の構成のプリズムを用いてもよい。この場合、第２プリズム４４については、入射光軸と出射光軸が同軸上に位置する構成のものを用いることとするが、第１プリズム４２については、少なくとも入射光軸と出射光軸が平行になる構成のものであればよい。また、第１プリズム４２と第２プリズム４４は、必ずしも同じ構成のプリズムを用いる必要はない。

図６は、このように入射した光を奇数回反射させることにより、像を反転させて出力する構成のプリズムの一例を示す図である。

同図（ａ）は、入射した光を１回反射させることにより、像を反転させて出力する構成のプリズム（いわゆる、ダブプリズム）である。面Ｃ１に入射した光は、面Ｃ２で反射された後、面Ｃ３から出射される。

同図（ｂ）は、入射した光を３回反射させることにより、像を反転させて出力する構成のプリズムである。面Ｄ１に入射した光は、面Ｄ２、面Ｄ３、面Ｄ４で反射された後、面Ｄ５から出射される。

同図（ｃ）は、入射した光を５回反射させることにより、像を反転させて出力する構成のプリズムである。面Ｅ１に入射した光は、面Ｅ２、面Ｅ１、面Ｅ３、面Ｅ５、面Ｅ４で反射された後、面Ｅ５から出射される。

同図（ｄ）は、三角プリズムを三つ貼り合わせた構成のプリズムであり、入射した光を３回反射させることにより、像を反転させて出力する。面Ｆ１に入射した光は、面Ｆ２、面Ｆ３、面Ｆ４で反射された後、面Ｆ５から出射される。なお、当該構成のプリズムにおいて、面Ｆ１に入射する光の光軸と面Ｆ５から出射する光の光軸は平行となるが、同軸上には位置しない。したがって、当該構成のプリズムは、第１プリズム４２にのみ使用することができる。

なお、このように第１プリズム４２に使用するプリズムは、必ずしも入射光軸と出射光軸とが同軸上に位置する必要はない。また、必ずしも平行である必要もない。すなわち、第１プリズム４２は、光を奇数回反射させる構成のものであればよい。

このように、入射した光を奇数回反射させることにより、像を反転させて出射する構成のプリズムであれば、いかなる構成のプリズムを用いてもよい。

ただし、装置のコンパクト化を考慮すれば、少なくとも内部で３回以上反射させて、出力させる構成のプリズムを用いることが好ましい。すなわち、複数回反射させて出力させることにより、プリズムの光軸方向の全長を短くすることができ、これにより、像回転用アダプタ１６の全長を短くすることができる。

特に、第１プリズム４２については、その光路長を色分解プリズム５２の光路長と同じにする必要があることから、この要求を満足しつつ、装置のコンパクト化を図るために、少なくとも３回以上反射させて出力させる構成のプリズムを用いることが好ましい。

また、上記実施の形態では、第１リレーレンズ４６と第２リレーレンズ４８とで構成されるリレー光学系によって、イメージサークルの大きさを１．２５倍に拡大する構成としているが、リレー光学系で拡大するイメージサークルの大きさは、これに限定されるものではない。ただし、上記実施の形態のように、１．２５倍とすることにより、既存のレシオコンバータ付きの撮影レンズを用いて通常撮影と同じ撮影を行うことができるようになり、レシオコンバータ付きの撮影レンズを有効活用することができるようになる。

なお、上記実施の形態では、本発明に係る像回転用アダプタ１６をテレビカメラシステムに適用した場合について説明したが、本発明はカメラ本体と交換可能な撮影レンズとから構成される全てのタイプのカメラシステムに適用することができる。

テレビカメラシステムの光学系の概略構成図 ターレットの概略構成を示す斜視図 像回転用アダプタの一実施形態の概略構成を示す概略図 第１プリズム（第２プリズム）の概略構成図 像回転用アダプタの他の実施の形態の概略図 使用可能なプリズムの一例を示す図

符号の説明

１０…テレビカメラシステム、１２…テレビカメラ、１２Ａ…カメラ本体、１４…撮影レンズ、１６…像回転用アダプタ、１８…レンズ側マウント、２０…カメラ側マウント、２２…後側マウント、２４…前側マウント、３０…レンズ鏡筒、３２…ターレット、３２Ａ…リングギア、３４…ターレット駆動モータ、３４Ａ…ターレット駆動ギア、４０…ケース、４２…第１プリズム、４４…第２プリズム、４６…第１リレーレンズ、４８…第２リレーレンズ、５２…色分解プリズム、５４Ｒ、５４Ｇ、５４Ｂ…撮像素子、６０…プリズム保持枠、６２…ベアリング、６４…ギア、６６…駆動ギア、６８…プリズム回転駆動モータ、７０…マイコン、７２…操作部、７４…エンコーダ、７６…モータドライバ、Ｌ１…第１群、Ｌ２…第２群、Ｌ３…第３群、Ｌ４…第４群、Ｌ５…第５群、ＬＣ…レシオコンバータレンズ、ＬＡ…１倍レンズ、Ｏ…光軸、Ｓ…中心軸

Claims (4)

1. カメラ本体に対して撮影レンズが着脱自在に設けられ、該撮影レンズを通過した被写体像がカメラ本体に内蔵されたプリズムを介して撮像素子の受光面上に結像されるカメラに対して、前記撮影レンズと前記カメラ本体との間に着脱自在に装着され、前記撮像素子の受光面上に結像される被写体像を回転させる像回転用アダプタであって、
   前記カメラ本体に内蔵されたプリズムに近い光路長で形成されるとともに、前記撮影レンズを通過した被写体像が像回転用アダプタ内の所定位置に結像される前の光路中に配置され、前記撮影レンズを通過した被写体光を奇数回反射させて、前記撮影レンズを通過した被写体像を反転させる第１プリズムと、
   入射光軸と出射光軸とが同軸上に形成され、前記第１プリズムを通過して一旦結像した後の被写体光の光軸上に配置されるとともに、該光軸回りに回転自在に支持され、前記第１プリズムを通過した被写体光を奇数回反射させて、前記第１プリズムで反転させた被写体像をさらに反転させる第２プリズムと、
   前記第２プリズムの回転を操作する操作手段と、
   前記第２プリズムを通過した被写体像を前記撮像素子の受光面上に再結像させるとともに、イメージサークルを所定の倍率で拡大させるリレー光学系と、
   を備えたことを特徴とする像回転用アダプタ。
2. 前記第１プリズムと前記第２プリズムは、それぞれ少なくとも３回以上入射した被写体光を反射させて出射することを特徴とする請求項１に記載の像回転用アダプタ。
3. 前記操作手段は、
   前記第２プリズムを回転させる回転駆動手段と、
   前記第２プリズムの回転の指示を入力する入力手段と、
   前記入力手段からの回転の指示の入力に応じて前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
   からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の像回転用アダプタ。
4. 前記撮影レンズには、光路中に挿入されてイメージサークルを所定の倍率で縮小させるイメージサークル補正用レンズが、前記光路中に挿脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の像回転用アダプタ。

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