JP2893983B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば３板式のカラー
ビデオカメラに適用して好適な撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放送用のビデオカメラにおいて
は、ＣＣＤイメージャなどの撮像手段を３組使用して、
３原色を構成する各色成分毎に別の撮像手段で撮像を行
うようにしたいわゆる３板（３管）式のビデオカメラが
広く使用されている。このようなビデオカメラの場合に
は、ズームレンズなどの撮像用レンズを通した被撮像光
を、プリズム，ダイクロイック膜などで構成された分光
手段により各色成分毎の被撮像光に分離し、それぞれの
色成分の被撮像光を対応した色用の撮像手段で撮像（光
電変換）するようにしていた。

【０００３】図４は、このように各色成分毎に別の撮像
手段で撮像するようにしたビデオカメラの光学系の構成
を示した図で、複数枚（群）のレンズで構成されるズー
ムレンズ装置１を通過した被撮像光を、分光器３に入射
させる。この分光器３は、プリズムにダイクロイック膜
４，５を形成することで構成され、ズームレンズ装置１
側から入射した被撮像光から、青反射ダイクロイック膜
４で青色成分が分離され、赤反射ダイクロイック膜５で
赤色成分が分離される。そして、分離された赤色成分，
青色成分を、それぞれ赤色用ＣＣＤイメージャ６Ｒ，青
色用ＣＣＤイメージャ６Ｂに供給する。また、赤色成分
と青色成分とが分離された残りの被撮像光は緑色成分だ
けになり、この緑色成分を緑色用ＣＣＤイメージャ６Ｇ
に供給する。このようにして、分光器３を使用すること
で、３原色を構成する各色成分毎に別の撮像手段で撮像
される。

【０００４】このように各色成分毎に別の撮像手段を使
用して撮像することで、撮像される画像の解像度を高く
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のビ
デオカメラにおいて、ダイクロイック膜などを使用した
分光手段で撮像手段に到達する像光を分けた場合、モジ
ュレーションシェーディング（ホワイトシェーディン
グ）が発生する不都合があった。即ち、ダイクロイック
膜は、光の干渉を利用して分光させるようにしたもので
あるが、光の入射角度により分光特性が変化する性質が
あり、画面の中央部と上端，下端とで入射角の違いから
各色成分の明るさが変化して、色のバランスが崩れた箇
所が生じてしまう。従来、このモジュレーションシェー
ディングを補正することは、ある程度は可能であった
が、レンズ装置によっては補正が困難な場合もあった。
例えば、図４に示したように、撮像レンズとしてズーム
レンズ装置を使用した場合には、レンズ装置内の射出瞳
の位置が焦点距離や絞りの変化により変動し、絞りの中
心を通った主光線の各ダイクロイック膜への入射角度の
変動が大きく、一定の補正でモジュレーションシェーデ
ィングをなくすことは不可能であった。

【０００６】図５は、このモジュレーションシェーディ
ングの発生状態の一例を示す図で、ダイクロイック膜
４，５で分離された各色成分の明るさは、画面の中央に
対し上端及び下端が約±２０％変化する。この場合、赤
色成分Ｒ及び青色成分Ｂは、画面の上方が暗く、画面の
下方が明るくなり、緑色成分Ｇは、逆に画面の上方が明
るく、画面の下方が暗くなる。従って、撮像された画像
は、画面の上方では緑色が目立ち、画面の下方では赤色
及び青色が目立ってしまう。そして、このシェーディン
グの発生状態は、射出瞳の位置（実効射出瞳位置）が変
化することで変動し、例えば或る実効射出瞳位置では図
５に破線で示すように主光線のシェーディングの発生状
態が所定量シフトする。従来は、このシフト量に相当す
る一定値を、各色成分の撮像信号に加算又は減算して、
モジュレーションシェーディングを補正するようにして
いた。

【０００７】ところが、このようにシフト量に相当する
一定値を加算又は減算しただけでは、図５に実線で示す
約±２０％のシェーディングは依然として残り、モジュ
レーションシェーディングが無くなってはなかった。特
に絞り量が小さい開放状態か開放状態に近い状態で撮影
する場合には、ダイクロイック膜への入射角度が大きく
変化するので、図５で示すシェーディングがそのまま１
画面内に発生することになり、モジュレーションシェー
ディングが目立ってしまう。

【０００８】本発明はかかる点に鑑み、モジュレーショ
ンシェーディングの完全な補正ができる撮像装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示すように、ズームレンズ２０と、このズームレンズ２
０より射出する光量を制御する絞りと、ズームレンズ２
０を通して入射された被撮像光を多方向に色分離して出
力する光学部材１１と、この光学部材１１によって分離
された被撮像光がそれぞれ入射され、この分離された撮
像光をそれぞれ異なる色成分の映像信号に変換する複数
の撮像手段１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、この複数の撮像
手段１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから出力された複数の映像
信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂとを備えた撮像装置において、ズーム位置と
絞り位置とに対応したズームレンズ２０の実効射出瞳位
置を表す射出瞳位置信号を出力する射出瞳位置信号出力
手段２４，２５を設け、射出瞳位置信号に基づいて、複
数の増幅回路１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの増幅率をそれぞ
れ制御することにより、ズームレンズ２０の実効射出瞳
位置によって変化する複数の映像信号のシェーディング
を補正するようにしたものである。

【００１０】

【作用】このようにしたことで、モジュレーションシェ
ーディングの補正が、実効射出瞳位置の変化に追随して
完全に行われるようになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１及び図２を
参照して説明する。

【００１２】図１は本例の撮像装置としてのビデオカメ
ラの構成を示す図で、このビデオカメラは撮像レンズと
して焦点距離が一定の範囲内で変化できるズームレンズ
装置２０を備える。そして、このズームレンズ装置２０
を通った被撮像光を分光器１１に入射させる。この分光
器１１は、プリズムとダイクロイック膜とで構成され、
被撮像光を赤色成分Ｒと緑色成分Ｇと青色成分Ｂとに分
離する。そして、分離されたそれぞれの色成分Ｒ，Ｇ，
Ｂを、それぞれ対応した撮像手段としてのＣＣＤイメー
ジャ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに供給する。そして、各Ｃ
ＣＤイメージャ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂで対応した色成
分の被撮像光を各画素毎に電荷として蓄積させ、この蓄
積電荷を出力回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂで読出すこと
で、輝度変化によりレベルが変化する電気的な撮像信号
が得られる。

【００１３】そして、各出力回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂが出力する各色成分毎の撮像信号を、プリアンプ１４
Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを介して可変アンプ１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂに供給する。この可変アンプ１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂは、モジュレーションシェーディングの補正
用として設けてあるもので、それぞれのチャンネル毎に
設けられたゲイン制御回路１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂによ
りゲインが制御される。この場合、各ゲイン制御回路１
６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂには、カメラ側システムコントロ
ーラ１０からシェーディング補正情報が供給され、この
シェーディング補正情報によりゲインが決定される。こ
のゲイン制御としては、１画面中の明るさ（輝度）の違
いをリアルタイムで補正するものであるので、１垂直周
期内でゲインを変化させる周期的なゲイン制御が行われ
る。例えば、ズームレンズ装置２０の現在の実効射出瞳
位置が図５の実線で示す状態であるとしたとき、緑色信
号Ｇのチャンネル（可変アンプ１５Ｇ）では、図２Ａに
示すように、１垂直周期内で＋２０％から−２０％に徐
々に減少するようにゲインを制御させるシェーディング
補正情報が供給され、赤色信号Ｒと青色信号Ｂのチャン
ネル（可変アンプ１５Ｒ，１５Ｂ）では、図２Ｂに示す
ように、１垂直周期内で−２０％から＋２０％に徐々に
増大するようにゲインを制御させるシェーディング補正
情報が供給される。そして、実効射出瞳位置がこの位置
から変化すると、シェーディング補正ができるようにゲ
イン制御量を変化させる。

【００１４】そして、各チャンネルの可変アンプ１５
Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが出力する撮像信号を、それぞれの
チャンネル用の撮像信号処理回路１６Ｒ，１６Ｇ，１６
Ｂに供給し、このそれぞれの撮像信号処理回路１６Ｒ，
１６Ｇ，１６Ｂで各種信号処理を行い、処理された各チ
ャンネルの撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、撮像信号出力端子１
７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂに供給する。そして、この出力端
子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂに得られる各チャンネルの撮
像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、マトリックス回路などに供給して
１チャンネルの複合映像信号とし、この複合映像信号を
ＶＴＲ，モニタ受像機などの映像機器に供給する。この
場合、各撮像信号処理回路１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂでの
信号処理としては、自動ゲイン調整（ＡＧＣ），ホワイ
トバランス調整などの利得調整による処理も含む。

【００１５】また、ズームレンズ装置２０は、レンズ制
御回路２１を備える。即ち、レンズ状態検出手段とし
て、ズームレンズ装置２０のズーム位置（焦点距離）を
検出するズーム位置検出器２２と、絞り（アイリス）の
開き状態（絞り量）を検出するアイリス検出器２３とを
備え、それぞれの検出器２２，２３の検出情報をレンズ
側システムコントローラ２４に供給する。そして、この
レンズ側システムコントローラ２４で、ズーム位置と絞
り量の情報から、現在の実効射出瞳位置を判断する。こ
の場合、レンズ側システムコントローラ２４には、メモ
リよりなる変換テーブル２５が接続してあり、各ズーム
位置と絞り量とに対応する実効射出瞳位置が変換テーブ
ル２５に記憶させてあり、この変換テーブル２５の記憶
情報より実効射出瞳位置が判断できる。

【００１６】そして、レンズ側システムコントローラ２
４が判断した現在の実効射出瞳位置に関する情報を、カ
メラ側システムコントローラ１０に供給する。カメラ側
システムコントローラ１０では、この現在の実効射出瞳
位置に関する情報が供給されると、この瞳位置でのモジ
ュレーションシェーディングの発生状態（即ち撮像信号
の輝度レベルが画面中の各地点で何％変化するか）を内
蔵したメモリの記憶情報などより判断する。そして、モ
ジュレーションシェーディングの発生状態を判断する
と、この発生状態に応じたシェーディング補正情報を出
力する。そして、このシェーディング補正情報を各チャ
ンネルのゲイン制御回路１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂに供給
し、モジュレーションシェーディングを補正するように
可変アンプ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂのゲインを調整させ
る。

【００１７】このようにして構成したことで、本例のビ
デオカメラはモジュレーションシェーディングを完全に
補正することができる。即ち、ズームレンズ装置２０の
ズーム位置と絞り量を変化させても、常にレンズ制御回
路２１内のシステムコントローラ２４で現在の実効射出
瞳位置が判断でき、この現在の実効射出瞳位置に関する
情報がカメラ側システムコントローラ１０に供給され
る。そして、カメラ側システムコントローラ１０では、
この現在の実効射出瞳位置が判断できると、このときの
実効主光線角度が逐次判断でき、このとき発生するモジ
ュレーションシェーディングの状態が判断される。この
モジュレーションシェーディングの発生状態が判断でき
ると、このシェーディングを打ち消してフラットな特性
とするために、各チャンネルの可変アンプ１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂのゲインがこのシェーディングを打ち消すよ
うに変化するように、ゲイン制御回路１６Ｒ，１６Ｇ，
１６Ｂに対応したシェーディング補正情報を供給し、モ
ジュレーションシェーディングを補正させる。

【００１８】この本例での補正は、従来のように単に射
出瞳位置に応じて一定レベルの加算や減算を行って補正
するものとは異なり、実効主光線角度を判断して、撮像
信号の１垂直周期内で発生するレベル差をリアルタイム
で補正するものであるので、分光器１１のダイクロイッ
ク膜での光の入射角度による分光特性の変化で発生する
モジュレーションシェーディングを、実効射出瞳位置に
かかわらず常に完全に補正することができる。特に本例
においては、１画面内でのモジュレーションシェーディ
ングの発生量が大きい、レンズの絞りが開放状態（或い
は開放に近い状態）での撮影でも、完全に補正すること
ができる。

【００１９】また本例においては、レンズ装置側で算定
した実効射出瞳位置のデータに基づいて、カメラ側でモ
ジュレーションシェーディングの補正データを得る構成
としたので、レンズ装置を交換した場合にも対処できる
と共に、カメラ装置側の仕様（分光器１１の特性など）
を変更した場合にも容易に対処することができ、汎用性
が高い。

【００２０】なお、上述実施例においては、プリアンプ
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの出力をモジュレーションシェ
ーディングの補正用の可変アンプ１５Ｒ，１５Ｇ，１５
Ｂに供給するように構成したが、他の位置にシェーディ
ング補正用アンプを配置しても良い。この場合、ゲイン
制御が適正にできれば、他の増幅回路（ＡＧＣ用，ホワ
イトバランス調整用など）とシェーディング補正用アン
プとを一体化しても良い。

【００２１】また、上述実施例においては、アナログ処
理により信号処理を行うビデオカメラに適用した例につ
いて説明したが、デジタル処理により信号処理を行うビ
デオカメラにも適用できる。即ち、図３はデジタル処理
により信号処理を行ういわゆるデジタルビデオカメラに
適用した場合の構成を示した図で、プリアンプ１４Ｒ，
１４Ｇ，１４Ｂの出力を、アナログ／デジタル変換器３
１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに供給してデジタル撮像信号と
し、各チャンネルのデジタル撮像信号をデジタル乗算回
路３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを介してデジタル撮像信号処
理回路３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂに供給する。そして、こ
のデジタル撮像信号処理回路３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂで
処理された各チャンネルのデジタル撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
を、デジタル撮像信号出力端子３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ
に供給する。この場合、デジタル乗算回路３２Ｒ，３２
Ｇ，３２Ｂは、係数の乗算によりモジュレーションシェ
ーディングの補正を行うもので、相ジェネレータ３５か
ら係数が各チャンネル毎に供給される。また、カメラ側
システムコントローラ３０には、ズームレンズ装置２０
のシステムコントローラ２４から現在の実効射出瞳位置
に関する情報が供給され、この実効射出瞳位置に基づい
て実効主光線角度を判断して、モジュレーションシェー
ディングの補正情報を相ジェネレータ３５に供給する。
そして、相ジェネレータ３５では、補正情報に基づいて
各チャンネルの補正用乗算係数を作成し、この乗算係数
を各チャンネルのデジタル乗算回路３２Ｒ，３２Ｇ，３
２Ｂに供給して、モジュレーションシェーディングを補
正させる。

【００２２】その他の部分は、図１に示したビデオカメ
ラと同様に構成する。

【００２３】この図３に示すデジタルビデオカメラの場
合にも、図１例のビデオカメラと同様に、モジュレーシ
ョンシェーディングのリアルタイムでの完全な補正がで
きる。

【００２４】さらにまた、本発明は上述実施例に限ら
ず、その他種々の構成が取り得ることは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると、分光手段で発生するモ
ジュレーションシェーディングを、常にリアルタイムで
補正することができるので、例えばレンズの絞りを開放
状態にした場合にも、モジュレーションシェーディング
でカラーバランスが崩れることのない良好な撮像が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】一実施例による補正信号の一例を示す説明図で
ある。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図４】撮像装置の光学系の一例を示す構成図である。

【図５】モジュレーションシェーディングの発生状態を
示す特性図である。

【符号の説明】

１０ カメラ側システムコントローラ １１ 分光器 １２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ ＣＣＤイメージャ １５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ 可変アンプ １８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ ゲイン制御回路 ２０ ズームレンズ装置 ２１ レンズ制御回路 ２２ ズーム位置検出器 ２３ アイリス検出器 ２４ レンズ側システムコントローラ ２５ 変換テーブル ３０ カメラ側システムコントローラ ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ デジタル乗算回路 ３５ 相ジェネレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 卿一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−276992（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104088（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 9/09 - 9/097

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ズームレンズと、該ズームレンズより射
   出する光量を制御する絞りと、上記ズームレンズを通し
   て入射された被撮像光を多方向に色分離して出力する光
   学部材と、該光学部材によって分離された上記被撮像光
   がそれぞれ入射され、この分離された撮像光をそれぞれ
   異なる色成分の映像信号に変換する複数の撮像手段と、
   該複数の撮像手段から出力された複数の映像信号をそれ
   ぞれ増幅する複数の増幅回路とを備えた撮像装置におい
   て、ズーム位置と絞り位置とに対応した上記ズームレン
   ズの実効射出瞳位置を表す射出瞳位置信号を出力する射
   出瞳位置信号出力手段を設け、上記射出瞳位置信号に基
   づいて、上記複数の増幅回路の増幅率をそれぞれ個別に
   制御することにより、上記ズームレンズの実効射出瞳位
   置によって変化する上記複数の映像信号のシェーディン
   グを補正するようにしたことを特徴とする撮像装置。