JP2594902B2 - テレビジョンカメラの補正方法 - Google Patents

テレビジョンカメラの補正方法

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    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多管式テレビジョンカメラの光学装置(ズ
ームレンズ、色分解プリズム)の倍率色収差に起因する
レジストレーションずれの補正に関するものである。
〔発明の背景〕
第1図に3管式カラーテレビジョンカメラの構成を示
す。
第1図に示すように、3管式カラーテレビジョンカメ
ラにおいては、被写体1をズームレンズ2を通して撮像
し、得られた光学像を色分解プリズム3によって赤
(R)、緑(G)、青(B)の3原色の画像に分離した
後、各々個別の撮像管で電気信号に変換する。こうして
得られた各々の原色信号は信号処理回路7を経て受像側
へ送り出される。終端の受像側ではこの3枚の原色信号
を1枚に重ね合せて再生画像8を得る。
カメラ側での原色信号の重ね合せをレジストレーショ
ンと呼ぶが、このレジストレーションは一般に下記の原
因によってずれる。(レジストレーションずれ) (1) ズームレンズ、色分解プリズム等の光学装置で
生じる倍率色収差。
(2) 撮像管、偏向コイルの画像歪特性のばらつき。
上記(2)に起因するレジストレーションずれに対し
ては、従来、第1図の偏向回路6の偏向波形に鋸歯状波
やパラボラ波等の補正波形を重畳し、撮像管面上の電子
ビームの位置を変更することにより補正する方法がとら
れている。また、最近ではディジタル・レジストレーシ
ョン補正方式と呼ばれる方法特開昭57−2166号公報)を
用いることにより、きわめて高精度な補正が可能となっ
た。
上記(1)に起因するレジストレーションずれについ
ては、他の要因が静的歪であるのに対し、(1)が動的
に変化する歪であることから、検討はされつつも事実上
補正の対象外とされてきた。
しかし、近年、高品位テレビカメラの開発をはじめと
したテレビカメラの高性能化に伴って、上記(1)がテ
レビジョンカメラのレジストレーションずれの主要因と
なってきた。従って、上記(1)の光学装置の倍率色収
差によるレジストレーションずれを補正することは、い
まやテレビジョンカメラの総合性能向上のために必要不
可欠の課題となっている。
第2図に光学装置の倍率色収差の一般的な特性を示
す。同図に示すグラフの縦軸は、レンズを通して撮像し
た際の結像面上において、レンズの光軸と交わる点(画
像の光学的中心)からの距離(画高)hであり、横軸
は、hにおける緑色像の結像点を基準とした赤もしくは
青色像の結像点のずれ、すなわち倍率色収差の大きさE
(h)を示している。
倍率色収差は一般に光軸を中心に放射状に生じ、その
大きさは光軸を中心とした同心円上で相等しくなる。
また、倍率色収差はレンズの絞り、焦点距離、被写体
距離等の変化に応じて、第2図の特性曲線9〜12のよう
にさまざまに変化する。
第2図特性曲線9のように倍率色収差が画高hの上昇
に伴い(+)側へわん曲する特性をもつ場合、それによ
るレジストレーションずれは第3図(b)のようにいわ
ゆるピンクッション形となる。逆に、第2図の特性曲線
11,12のように(−)側へわん曲する特性をもつ場合は
第3図(c)のようにバレル形となる。また、第2図の
特性曲線10のように倍率色収差が直線的な特性をもつ場
合、レジストレーションずれは第3図(a)のように画
角を縦横等率に拡大(または縮小)するずれとなる。
ところで、倍率色収差を補正する方法として、従来は
第4図に示すように、倍率色収差の特性曲線13を破線14
のような直線で近似し、この直線に対応する補正波形を
つくり、これを偏向回路の電子ビーム偏向波形に重畳し
て補正する方法がとられてきた(特開昭49−87237号公
報)。この場合、補正後のずれの残留量は第4図の一点
鎖線15のようになる。
上記の方式では、倍率色収差が直線に近い特性をもつ
場合は精度よく補正できるが、第4図の特性曲線13のよ
うに曲線の曲率が大きい場合は、一点鎖線15で示すよう
に、補正後も大きな歪が残り、高い精度がとれないばか
りか、第4図の特性曲線13と一点鎖線15を比較して明ら
かなように、画高hが小さい点、すなわち光軸0に近い
画像の中央部では補正前よりも補正後の方がかえってレ
ジストレーションずれが大きくなる。一般に画像の中央
部は撮像系(レンズ、撮像管)を通じて最も解像度の高
い部分であると同時に、視覚的にも重要な領域である。
従って、この部分でのレジストレーションずれを除去す
ることは重要な課題である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、光学装置(ズームレンズ、色分解プ
リズム)の倍率色収差に起因する画像のレジストレーシ
ョンずれをより高精度に補正できる機能を有する多管式
テレビジョンカメラ装置および補正方法を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明のテレビジョンカ
メラ装置は、第5図に示すように、レンズの倍率色収差
(実線16)を、光軸(0)からの距離(h)に比例した
大きさをもつ線形成分(破線17)と、それ以外の非線形
成分(破線18)とに分け、各々に対応して2つの独立な
補正波形を設け、これらを用い、倍率色収差による画像
のレジストレーションずれを高精度に補正することを特
徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例にて説明する。
第6図に本発明の一実施例を示す。
第6図の27,28はそれぞれズームレンズ19の倍率色収
差の線形成分および非線形成分の画面水平方向成分に対
応する補正波形発生回路である。27,28で発生させた補
正波形を水平偏向回路24の水平偏向波形に重畳し、ズー
ムレンズ19の倍率色収差の起因する画面水平方向のレジ
ストレーションずれを補正する。
第6図の29,30はそれぞれ、ズームレンズ19の倍率色
収差の線形成分および非線形成分の画面垂直方向成分に
対応する補正波形発生回路である。29,30で発生させた
補正波形を垂直偏向回路25の垂直偏向波形に重畳し、ズ
ームレンズ19の倍率色収差に起因する画面垂直方向のレ
ジストレーションずれを補正する。
また、第2図に示したように、倍率色収差はレンズの
諸パラメータ値に応じてさまざまに変化する。そこで、
第6図の回路ではマイクロプロセッサ32を用い、ズーム
レンズ19の状態に応じて補正波形発生回路27〜30におけ
る各補正波形のレベルを制御する制御信号を発生させて
いる。すなわち、マイクロプロセッサ32においては、ズ
ームレンズ19における絞り値(F)、焦点距離(f)、
被写体距離(s)等のパラメータ値をリアルタイムで読
み込み、これらの値に応じてメモリー31に格納してある
ズームレンズ19の倍率色収差の測定データからそのとき
の必要な補正量(各補正波形の所要レベル)を算出し、
これをもとに制御信号をつくり、補正波形発生回路27〜
30の利得を制御する。
次に、上記補正波形発生回路の一例を第7図に示す。
第7図の33〜36は積分回路、37は加算回路、38,39は
乗算回路、40〜43は利得制御回路である。
第7図の回路においては、第5図に示した倍率色収差
16の線形成分17を光軸0における接線とし、また、非線
形成分18を(多種のレンズにおいて画高hについての3
次曲線で精度良く近似できる傾向にあることから、)3
次曲線で近似した場合を例にとり、そのときの所要の補
正波形を発生できるようになっている。
すなわち、画高hに対して倍率色収差E(h)を、 E(h)=Ah+Bh3 (I) とすると、E(h)の画面水平方向の成分E(x)およ
び垂直方向の成分E(y)は、 E(x)=Ax+Bx(x2+y2) (II) E(y)=Ay+By(y2+x2) (III) (h=√x2+y2) となる。これら式(II),(III)の右辺各項に対応す
る波形は第7図の回路で実現できる。
また、前述のように倍率色収差はレンズの状態に応じ
て変化するので、上式(I)〜(III)の係数A,Bもそれ
に応じて変化する。そこで、実際にはこれら係数A,Bが
第6図に示したマイクロプロセッサによる制御信号とし
て第7図の波形発生回路の利得制御回路40〜43に与えら
れる。
なお、第7図の回路の出力a〜dの各出力波形の概略
は第8図に示すようになる。同図中のHはテレビジョン
カメラの水平走査周期であり、Vは垂直走査周期であ
る。
上記例は倍率色収差の線形成分を光軸における接線と
した場合であるが、第9図に示すように、倍率色収差44
に対し、その線形成分を一点鎖線45のようにとってもよ
い。この場合の補正波形発生回路の一例を次に示す。
第9図の倍率色収差44とその線形成分45との交点Pに
おける画高をhPとすると、式(I)より、 E(x)=A′x+B(x2+y2−C)x (v) E(y)=A′y+B(x2+y2−C)y (vi) となる。
上記式(V),(VI)の右辺各項に対応する波形は第
10図の回路で実現できる。
第10図の回路は第7図の回路にさらに直流レベルシフ
ト回路46を付加したものであるが、本実施例における前
記実施例にはない利点は、第9図に示すように、h=hP
の点において、非線形成分が必ず0となり、補正波形の
レベルの初期設定を行う場合にこの点に注目することで
調整を容易に行なえるという点である。
第9図においてhPを画角の最大値にとった場合の第10
図の回路の出力a′〜d′の各出力波形の概略を第11図
に示す。
上記の2例では、倍率色収差の非線形成分を3次曲線
で近似したが、他の次数(n=2,4…)の曲線でも近似
できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、多管式テレビ
ジョンカメラ装置において、光学装置の倍率色収差に起
因する画像のレジストレーションずれを、従来の直線で
近似する方法、すなわち線形成分のみを補正する方法に
比較して、非常に高精度で補正できるので、カメラの総
合的なレジストレーション精度を大幅に向上できる。
また、倍率色収差の非線形成分を光軸からの距離に関
する3次曲線で近似することにより、補正波形発生回路
をきわめて小規模なアナログ回路で実現できるので、こ
の補正機能が付加される回路系の経済性を新たに損ねる
ことがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は3管式カラーテレビジョンカメラの構成を示す
ブロック図、第2図、第4図、第5図および第9図はレ
ンズの倍率色収差の特性図、第3図は倍率色収差による
画像のレジストレーションずれの概略図、第6図は本発
明のレズストレーションずれ補正回路のブロック図、第
7図、第10図は本発明の補正波形発生回路のブロック
図、第8図,第11図は本発明の補正波形の概略図であ
る。 符号の説明 1:被写体、2:ズームレンズ、3:色分解プリズム、4:撮像
管、5:偏向コイル、6:偏向回路、7:画像信号処理回路、
8:再生画像、9〜13,16:倍率色収差の特性曲線、14,17:
倍率色収差の線形成分、15,18:倍率色収差の非線形成
分、19:ズームレンズ、20:色分解プリズム、21:撮像
管、22:水平偏向コイル、23:垂直偏向コイル、24:水平
偏向回路、25:垂直偏向回路、26:画像信号処理回路、2
7:倍率色収差の線形成分の画面水平方向の成分に対する
補正波形発生回路、28:倍率色収差の非線形成分の画面
水平方向の成分に対する補正波形発生回路、29:倍率色
収差の線形成分の画面垂直方向の成分に対する補正波形
発生回路、30:倍率色収差の非線形成分の画面垂直方向
の成分に対する補正波形発生回路、31:メモリー32:マイ
クロプロセッサ、33〜36:積分回路、37:加算回路、38,3
9:乗算回路、40〜43:利得制御回路、44:直流レベルシフ
ト回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 功二 国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 長原 脩策 国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特公 昭51−49366(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像用のズームレンズと、該ズームレンズ
    を通して撮像される光学像を色毎に電気信号に変換する
    ための複数個の撮像管と、該各撮像管を駆動するための
    偏向装置とを備えたテレビジョンカメラの補正方法にお
    いて、 上記ズームレンズの倍率色収差に起因する画像のレジス
    トレーションずれを、上記光学像の結像面と上記ズーム
    レンズの光軸との交点からの距離に比例する大きさを持
    つ線形成分と、該線形成分を差引いた非線形成分とに分
    け、 上記線形成分に対応して、上記交点からの距離を変数と
    する1次関数で表される直線で近似した補正波形信号を
    生成し、 上記非線形成分に対応して、上記交点からの距離を変数
    とする整数次(n=2,3,…)の関数で表される曲線で近
    似した補正波形信号を生成し、 該生成した各補正波形信号のレベルを上記ズームレンズ
    の状態に関するパラメータ値に応じて制御し、 該レベル制御された各補正波形信号を用いて上記偏向装
    置を制御することを特徴とするテレビジョンカメラの補
    正方法。
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