JP2010098365A

JP2010098365A - テレビカメラ装置

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Publication number: JP2010098365A
Application number: JP2008265291A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ikeda; 志郎池田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2010-04-30
Anticipated expiration: 2028-10-14
Also published as: JP5139232B2

Abstract

【課題】通常動作（撮影）中であっても撮像素子の搭載位置を補正することのできるテレビカメラ装置を提供する。
【解決手段】光学系と、光学系を透過する被写体からの光を分解する波長分解光学装置と、波長分解光学装置で分解された光を電気信号に変換する複数の撮像素子と、複数の撮像素子からの電気信号を映像信号として出力する映像信号処理部と、複数の撮像素子の位置調整を行う撮像素子位置調整装置と、複数の撮像素子の基準位置を示す光を発生する光源と、光源からの光を波長分解光学装置を介して複数の撮像素子で受光し、受光した光の位置を検出する位置信号検出装置と、位置信号検出装置からの位置信号から誤差信号を生成する位置差分演算装置を備え、位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて撮像素子位置調整装置を駆動し、複数の撮像素子のレジストレーションの補正をするように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビカメラ装置に係り、特に、複数の撮像素子の搭載位置の調整を容易にできるテレビカメラ装置に関する。

従来技術としては、複数の撮像素子を搭載するテレビジョンカメラ装置、例えば、３板式のカラーカメラ装置では、撮像素子の搭載位置が、搭載すべき位置から外れると、正確な画像を得ることが出来ない。所謂、レジストレーションずれが発生すると、正しいカラー画像を得ることができない。例えば、特許文献１には、撮像素子の所定位置に位置合わせ用マーカを設けた固体撮像素子の位置合わせ方法が記載されている。また、撮像位置の正確な搭載位置の把握をするためには、テレビジョンカメラ装置に、測定装置を取り付けて測定しなければならず、通常の撮影を中止し、撮像素子の搭載位置の修正をする必要があった。従って、通常の運用時に搭載位置の補正を実施することが出来なかった。更に、振動や温度変化等の外部ストレス要因により、例えば、撮像素子を固定している接着剤が変形し、位置合わせされた撮像素子の位置が所定の位置からずれてしまう場合があり、正しく、また、精度良くレジストレーションずれを補正できるカラーカメラ装置の実現が望まれている。

昭５８−１６２１８１号公報

従来、振動や温度変化等の外部ストレス要因により、例えば、撮像素子を固定している接着剤が変形し、位置合わせされた撮像素子の位置が所定の位置からずれてしまう場合がある。そこで、再度、撮像素子の位置合わせを必要とするが、位置合わせには、搭載位置を把握するためにテレビカメラ装置に測定装置を取り付けなければならず、その間、通常動作での撮影ができないという問題があった。

本発明の目的は、複数の撮像素子のレジストレーションの調整を容易にすることができるテレビカメラ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、複数の撮像素子のレジストレーションの自動調整をすることができるテレビカメラ装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、通常動作（撮影）中であっても撮像素子の搭載位置を補正することのできるテレビカメラ装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、最初の組み立て時のレジストレーション調整を容易に行うことのできるテレビカメラ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のテレビカメラ装置は、光学系と、該光学系を透過する被写体からの光を分解する波長分解光学装置と、該波長分解光学装置で分解された光を電気信号に変換する複数の撮像素子と、該複数の撮像素子からの電気信号を映像信号として出力する映像信号処理部と、前記複数の撮像素子の位置調整を行う撮像素子位置調整装置と、前記複数の撮像素子の基準位置を示す光を発生する光源と、該光源からの光を前記波長分解光学装置を介して前記複数の撮像素子で受光し、前記受光した光の位置を検出する位置信号検出装置と、該位置信号検出装置からの位置信号から誤差信号を生成する位置差分演算装置を備え、該位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記撮像素子位置調整装置を駆動し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をするように構成されている。

また、本発明のテレビカメラ装置において、前記複数の撮像素子を前記波長分解光学装置に装着する場合、前記複数の撮像素子を所定の位置関係で前記波長分解光学装置に装着すると共に、前記位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記撮像素子位置調整装置を駆動し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をするように構成されている。

また、本発明のテレビカメラ装置において、前記複数の撮像素子を所定の位置関係で前記波長分解光学装置に装着すると共に、前記複数の撮像素子が前記被写体からの光を電気信号に変換し、前記電気信号を映像信号として出力する映像信号処理部を動作させると共に、前記位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記撮像素子位置調整装置を駆動し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をするように構成されている。

また、本発明のテレビカメラ装置は、光学系と、該光学系を透過する被写体からの光を分解する波長分解光学装置と、該波長分解光学装置で分解された光を電気信号に変換する複数の撮像素子と、該複数の撮像素子からの電気信号を映像信号として出力する映像信号処理回路と、前記複数の撮像素子の基準位置を示す光を発生する光源と、該光源からの光を前記波長分解光学装置を介して前記複数の撮像素子で受光し、前記受光した光の位置を検出する位置検出装置と、該位置検出装置からの位置信号から誤差信号を生成する位置差分演算装置を備え、該位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記複数の撮像素子から出力される前記映像信号の位置ずれを補正する位置補正装置を有し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をするように構成されている。

以上、説明したように、本発明は、複数の撮像素子のレジストレーションの調整を容易にすることができるテレビカメラ装置を実現できる。また、複数の撮像素子のレジストレーションを自動で調整することができるので、省力化および低コスト化が図れる特徴がある。また、本発明によれば、通常動作（撮影）中であっても撮像素子の搭載位置を補正することのできるテレビカメラ装置を実現できる。また、最初の組み立て時のレジストレーション調整を容易に行うテレビカメラ装置を実現でき、高精細のテレビカメラ装置の実現が可能となる特徴がある。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
〔実施例１〕
図１（Ａ）は、本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。テレビカメラ装置は、レンズ１０１、光発生装置１０２、１０３、波長分解光学装置１０４、撮像素子１０５、１０６、１０７、撮像素子位置検出装置１０８、１０９、１１０、位置差分演算装置１２０、撮像素子位置調整装置１１１、１１２、１１３、映像信号処理部１５０及び映像出力端子１５１を有する。また、１００は、レンズ１０１の光軸を示す。

光発生装置１０２、１０３は、例えば、ＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）及びＬＥＤ駆動回路から構成され、撮像素子１０５、１０６、１０７の位置調整のための基準位置を示す光を発生する光源である。この光発生装置１０２、１０３は、後述するように光軸１００と所定の関係となるように位置決めされ、例えば、レンズ１０１の固定枠（図示せず。）に固定される。

図１（Ｂ）は、撮像素子１０６と光軸１００及びＬＥＤＬ１、Ｌ２からの光の位置Ｐ１、Ｐ２との位置関係を示したレンズ１０１方向から見た平面図であり、Ｘ−Ｙ座標で示してある。光軸１００は、例えば、撮像素子１０６のほぼ中央に位置している。Ｐ１は、光発生装置１０２のＬＥＤＬ１から発せられた光が撮像素子１０６上に到達した位置を示しており、その位置座標は、（Ｘ１、Ｙ２）である。また、Ｐ２は、光発生装置１０３のＬＥＤＬ２から発せられた光が撮像素子１０６上に到達した位置を示しており、その位置座標は、（Ｘ２、Ｙ１）である。撮像素子１０６には、有効撮像領域１８０と非有効撮像領域１８１とがあるが、ＬＥＤＬ１及びＬ２からの光の位置Ｐ１、Ｐ２は、非有効撮像領域１８１上に位置するように配置されている。ここに、有効撮像領域１８０とは、被写体を撮像した場合に映像信号として有効に利用される撮像領域であり、非有効撮像領域１８１とは、映像信号として利用されない領域をいう。

図５は、撮像素子１０６の概略構成を示す図である。撮像素子１０６は、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＭＯＳ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のような半導体素子で構成され、ｍ行ｎ列の二次元の平面素子、即ち、画素がｍ×ｎ個分存在する。これらｍ×ｎ個の画素を、例えば、Ｘ−Ｙ座標で画素位置Ｐ（１、１）・・・Ｐ（１、ｎ）・・・Ｐ（ｍ、ｎ）で表すものとする。

次に、図１（Ｂ）と図５を用いて、本発明のレジストレーションの補正について、詳細に説明する。まず、撮像素子１０６を光軸１００に合わせる場合について説明する。先に図１（Ｂ）で説明したようにＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）から照射される基準位置を示す光の位置は、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ２）及びＰ２（Ｘ２、Ｙ１）である。これらの位置が、例えば、図５で示す撮像素子１０６のＰ（２、２）及びＰ（ｍ−１、ｎ−１）と一致すれば、撮像素子１０６は、光軸１００に所定の関係で、正しく位置されているものとする。しかしながら、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ２）及びＰ２（Ｘ２、Ｙ１）が、例えば、図５に示すＰ（３、３）及びＰ（ｍ、ｎ）と一致した場合は、撮像素子１０６が搭載位置からずれて基準位置から外れた状態、即ち、光軸１００に所定の関係で、正しく位置されていないことを示している。この場合の補正方法について説明する。尚、上記説明では、撮像素子１０６を光軸１００に所定の関係で位置するように調整する場合について説明しているが、レジストレーションのずれの補正は、撮像素子１０５、１０６、１０７の３個の撮像素子の位置ずれを補正するものである。従って、そのためには、撮像素子１０５及び撮像素子１０７についても同様の補正が必要であるが、補正方法は、撮像素子１０６の補正と同様であるので、詳細な説明は省略してある。また、上記説明では、ＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）から出た光が１個の画素に受光するとして説明しているが、実際は、ＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）から出た光は、所定の大きさを持ち、複数の画素に受光されるのが普通である。従って、複数の画素の中心を基準位置とするが、本実施例では、説明を間単にするために画素１個でＬＥＤの光を検出するとして説明する。

波長分解光学装置１０４は、レンズ１０１を透過する被写体からの光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色成分に分解する。撮像素子１０５、１０６、１０７は、波長分解光学装置１０４でＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色成分に分解された光を電気信号に変換する。撮像素子位置検出装置１０８、１０９、１１０は、撮像素子１０５、１０６、１０７で受光した光の位置信号を検出する。位置差分演算装置１２０は、撮像素子位置検出装置１０８、１０９、１１０からの位置信号から誤差信号を生成する。撮像素子位置調整装置１１１、１１２、１１３は、撮像素子１０５、１０６、１０７の位置を調整する装置であり、例えば、モータから構成され、モータを駆動することにより、撮像素子を移動させる。映像信号処理部１５０は、撮像素子１０５、１０６、１０７からの電気信号を映像信号として出力する。

次に、本発明の動作について説明する。図２は、本発明の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１は、光発生装置１０２、１０３のＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）が、撮像素子１０５、１０６、１０７の位置調整のための基準位置を示す光を発生するステップである。ＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）から発生された光は、波長分解光学装置１０４を通り、撮像素子１０５、１０６、１０７に到達する。例えば、撮像素子１０６には、図５に示すようにＰ（３、３）、Ｐ（ｍ、ｎ）に到達する。撮像素子１０５、１０７についても同様のことが言える。但し、撮像素子１０５、１０７の位置決めの誤差により必ずしもＰ（３、３）、Ｐ（ｍ、ｎ）に一致するとは限らないことはいうまでもない。

撮像素子位置検出装置１０８、１０９、１１０は、撮像素子１０５、１０６、１０７で受光した光の位置情報を検出する（ステップＳ２０２）。例えば、撮像素子１０６の場合、画素Ｐ（３、３）、Ｐ（ｍ、ｎ）がＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）から発生された光を検出する（ステップＳ２０２）。位置差分演算装置１２０は、撮像素子位置検出装置１０８、１０９、１１０により検出された光の位置情報と、正常な光の位置情報とから、正常時からずれた位置の誤差を補正値として算出する（ステップＳ２０３）。即ち、正しい画素位置Ｐ（２、２）に対する誤差位置Ｐ（３、３）および画素位置Ｐ（ｍ−１、ｎ−１）に対する誤差位置Ｐ（ｍ、ｎ）とから誤差位置を算出する。図５においては、行方向と列方向に１画素ずれた例が示されている。

撮像素子位置調整装置１１１、１１２、１１３は、ステップＳ２０３で算出された誤差分に応じて、撮像素子の位置を移動する（ステップＳ２０４）。即ち、撮像素子位置調整装置１１２は、撮像素子１０６を行方向と列方向に１画素ずらし、位置Ｐ（３、３）が画素位置Ｐ（２、２）に、また、位置Ｐ（ｍ、ｎ）が画素位置Ｐ（ｍ−１、ｎ−１）になるように撮像素子１０６を撮像素子位置調整装置１１２により動かすことにより光軸１００に所定の関係になるようにすることができる。このようにして撮像素子１０５及び撮像素子１０７も同様に位置を補正することができ、結果として撮像素子１０６、１０５及び１０７の位置補正ができる。

また、上記実施例では、撮像素子を３個用いる場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、撮像素子が２個以上用いられるテレビカメラ装置に適応できることはいうまでもない。

以上のように本発明では、撮像素子が所定の位置からずれた分を補正値として撮像素子を移動することで、撮像素子の搭載位置を補正することができ、レジストレーションずれを補正することができる。
〔実施例２〕
次に、本発明の第２の実施例について図６を用いて説明する。第１の実施例では、基準位置を示す光を出す光発生装置は、２個用いられ、それぞれ対角線の位置に配置されている場合が示されている。しかしながら、第２の実施例では、図６のように４個の光発生装置１０２、１０３、６０２、６０３が使用される。図６において、Ｌ３、Ｌ４は、例えば、ＬＥＤである。尚、図１と同じものには同じ符号が付してある。尚、図６に示すテレビカメラ装置の動作は、図１に示すテレビカメラ装置の動作とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。本実施例のように４個の光発生装置１０２、１０３、６０２、６０３を用いて撮像素子１０５、１０６、１０７の位置決めを行う場合、それぞれの撮像素子の四隅の位置が正確に一致するように位置補正ができる。従って、ハイビジョン用テレビカメラ装置のように、高精細で、かつ、きれいな色彩の映像が要求されるようなテレビカメラ装置では、レジストレーションずれを高精度で行うことができ、極めて有効な位置合わせの方法である。
〔実施例３〕
次に、本発明の第３の実施例について説明する。実施例１及び２では、撮像素子の位置補正は、撮像素子の位置ずれを撮像素子の移動により補正することで実現した。本発明の第３の一実施例では、撮像素子自体の移動は行わず、位置情報の誤差を画像情報に適用することで撮像素子の位置補正を実現する方法について説明する。

図３は、本発明の第３の一実施例の概略構成を示すブロック図である。テレビカメラ装置は、レンズ３０１、光発生装置３０２、３０３、波長分解光学装置３０４、撮像素子３０５、３０６、３０７、撮像素子位置検出装置３０８、３０９、３１０、位置差分演算装置３２０、３２１、Ｒ信号位置補正装置３２２、Ｂ信号位置補正装置３２３、映像信号処理部１５０及び映像信号出力端子１５１を有する。尚、レンズ３０１〜撮像素子位置検出装置３１０については、図１（Ａ）に示すレンズ１０１、光発生装置１０２、１０３、波長分解光学装置１０４、撮像素子１０５、１０６、１０７、撮像素子位置検出装置１０８、１０９、１１０にそれぞれ対応するので、詳細な説明は、省略する。

次に、本発明の第３の一実施例の動作について説明する。図４は、本発明の第３の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１は、光発生装置３０２、３０３のＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２）が、撮像素子３０５、３０６、３０７の位置調整のための基準位置を示す光を発生するステップである。

撮像素子位置検出装置３０８、３０９、３１０は、撮像素子３０５、３０６、３０７で受光した光の位置情報を検出する（ステップＳ４０２）。位置差分演算装置３２０は、例えば、撮像素子３０６から出力されるＧ（緑）信号と撮像素子３０５から出力されるＲ（赤）信号の誤差位置（例えば、図５で説明したと同様の画素位置のずれ。）を算出する（ステップＳ４０３）。この誤差位置の情報は、Ｒ信号位置補正装置３２２に供給され、Ｒ信号位置補正装置３２２で、撮像素子３０５から出力されるＲ信号にＲ信号の誤差位置が補正される（ステップＳ４０４）。同様に、位置差分演算装置３２１は、例えば、撮像素子３０６から出力されるＧ（緑）信号と撮像素子３０７から出力されるＢ（青）信号の誤差位置（例えば、図５で説明したと同様の画素位置のずれ。）を算出する（ステップＳ４０３）。この誤差位置の情報は、Ｂ信号位置補正装置３２３に供給され、Ｂ信号位置補正装置３２３で、撮像素子３０７から出力されるＢ信号にＢ信号の誤差位置が補正される（ステップＳ４０４）。

そして、Ｒ信号の誤差位置が補正されたＲ信号と、Ｂ信号の誤差位置が補正されたＢ信号が、それぞれ映像信号処理部１５０に供給される。また、撮像素子３０６からＧ信号が映像信号処理部１５０に供給される。従って、映像信号処理部１５０では、Ｇ信号と、位置補正されたＲ、Ｂ信号とが合成され、かつ、適宜所定の信号処理がなされ、映像信号出力端子１５１から出力される。尚、本実施例では、Ｇ信号を基準にして、Ｒ信号、Ｂ信号の位置誤差を補正する場合について説明したが、Ｒ信号あるいはＢ信号を基準にすることもできることはいうまでもない。

以上のように本発明では、映像信号の補正により、位置ずれを補正する構成であるので、実施例１や実施例２の撮像素子位置調整装置は不要となる長所がある。
〔実施例４〕
次に、本発明の第４の実施例について以下説明する。先に説明したように、テレビカメラ装置は、振動や温度変化等の外部ストレス要因、あるいは経年変化により、例えば、撮像素子を固定している接着剤が変形し、位置合わせされた撮像素子の位置が所定の位置からずれてしまう場合がある。従来のテレビカメラ装置では、このような場合、再度、テレビカメラ装置の動作を停止し、撮像部分を分解して再度調節するしか方法がなかった。しかしながら、本発明では、テレビカメラ装置を動作した状態で、撮像素子の位置調整が可能となる。従って、放送用カメラ装置や業務用カメラ装置では、極めて優れた特徴となる。特に、ハイビジョンテレビのような高精細なＴＶカメラでは、僅かな位置ずれも画質を劣化させることになるので、本発明は、有用である。

本発明の特徴は、図１（Ｂ）でも説明したが、撮像素子の基準位置を決める光源Ｌ１、Ｌ２から出力される光の位置は、撮像素子１０５、１０６、１０７の非有効撮像領域１８１上に位置するように配置されていると説明した。このことは、被写体の撮影には、有効撮像領域１８０が使用され、非有効撮像領域１８１は、使用されないことを意味する。従って、撮像素子１０５、１０６、１０７の位置合わせは、テレビカメラ装置を動作させながらでも、常に、位置ずれの検出ができ、それによって常に位置補正ができることである。従って、常に、テレビカメラ装置を動作した状態で、撮像素子１０５、１０６、１０７の位置ずれ補正を行うことができる。また、この位置ずれ補正は、常時行っても良いが、定期的に行うこともできる。

尚、本実施例では、テレビカメラ装置の動作時のレジストレーション補正について説明したが、これに限られるものではなく、動作中に行わない場合等では、撮像素子１０５、１０６、１０７に非有効撮像領域を設ける必要がない場合にも適用できることはいうまでもない。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、テレビカメラ装置の組み立て時にも適用できることはいうまでもない。例えば、テレビカメラ装置の組み立て時に予め大まかに、光軸１００に撮像素子を位置決めし、次に、本発明の各実施例で説明した方法で、レジストレーション調整を行うことで、レジストレーション補正を容易に行うことができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたテレビカメラ装置の実施例に限定されるものではなく、他のテレビカメラ装置にも適用できることはいうまでもない。

本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。本発明の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。本発明の他の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の原理を説明するための撮像素子の概略構成を示す図である。本発明の他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１、３０１：レンズ、１０２、１０３、３０２、３０３、６０２、６０３：光発生装置、１０４、３０４：波長分解光学装置、１０５、１０６、１０７、３０５、３０６、３０７：撮像素子、１０８、１０９、１１０、３０８、３０９、３１０：撮像素子位置検出装置、１２０、３２０、３２１：位置差分演算装置、１１１、１１２、１１３：撮像素子位置調整装置、１５０：映像信号処理部、１５１：映像出力端子３７０：画像合成装置。

Claims

光学系と、該光学系を透過する被写体からの光を分解する波長分解光学装置と、該波長分解光学装置で分解された光を電気信号に変換する複数の撮像素子と、該複数の撮像素子からの電気信号を映像信号として出力する映像信号処理部と、前記複数の撮像素子の位置調整を行う撮像素子位置調整装置と、前記複数の撮像素子の基準位置を示す光を発生する光源と、該光源からの光を前記波長分解光学装置を介して前記複数の撮像素子で受光し、前記受光した光の位置を検出する位置信号検出装置と、該位置信号検出装置からの位置信号から誤差信号を生成する位置差分演算装置を備え、該位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記撮像素子位置調整装置を駆動し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をすることを特徴とするテレビカメラ装置。
請求項１記載のテレビカメラ装置において、前記複数の撮像素子を前記波長分解光学装置に装着する場合、前記複数の撮像素子を所定の位置関係で前記波長分解光学装置に装着すると共に、前記位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記撮像素子位置調整装置を駆動し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をすることを特徴とするテレビカメラ装置。
請求項１記載のテレビカメラ装置において、前記複数の撮像素子を所定の位置関係で前記波長分解光学装置に装着すると共に、前記複数の撮像素子が前記被写体からの光を電気信号に変換し、前記電気信号を映像信号として出力する映像信号処理部を動作させると共に、前記位置差分演算装置からの誤差信号に基づいて前記撮像素子位置調整装置を駆動し、前記複数の撮像素子の位置ずれに基づくレジストレーションの補正をすることを特徴とするテレビカメラ装置。