JP3625979B2

JP3625979B2 - テレビカメラ装置

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Publication number: JP3625979B2
Application number: JP04670797A
Authority: JP
Inventors: 眞一郎服部; 伸之渡辺; 義孝三好; 秀幸正治; 勝也小野; 武志菅; 晃楠元; 晃村田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10243278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を高い分解能で撮像するのに適したテレビカメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被写体像を撮像するテレビカメラ或いはテレビカメラ装置では、撮像管を用いて光電面上の被写体像を電子ビームで走査して読み出し、電気信号に変換してディスプレイに画像を表示していた。
【０００３】
或いはＣＣＤのような固体撮像素子を用い、光半導体で構成される画素上に結像した被写体像を、電荷転送によって読み出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方法では、光に対する感度が低く、内視鏡等と組み合わせて使う場合、暗い被写体に対してはＳ／Ｎが低くなり、撮像しにくいという問題があった。
【０００５】
一方、シリコンビディコンのような高感度撮像管も提案されているが、このような撮像管でも感度に限界があると同時に、分解能を上げることが困難であった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、高感度にしたり、分解能を容易に上げることができるテレビカメラ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のテレビカメラ装置は、
被写体に対して被写体像を結ぶ対物レンズと、
該対物レンズによって結像した被写体像をＮ個の領域に分割する分割手段と、
該分割手段によって分割された領域をそれぞれ空間コーディングする空間コーディング手段と、
該空間コーディング手段の出力を光電変換する前記Ｎよりも少ない数の光電変換手段と、
該光電変換手段の出力から前記Ｎ個の領域における光の強度を算出するデコーディング手段と、
該デコーディング手段の出力からビデオ信号を合成するビデオ合成回路と、
とで構成することにより、前記Ｎより少なくて済む光電変換手段を感度の高いものを用いることにより、容易に高感度にしたり、光電変換手段の数を変更することなく前記Ｎを多くすることにより、分解能を容易に上げることができるようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明のテレビカメラ装置の原理的な構成を示し、図２は図１のより具体的な構成を示し、図３及び図４は具体的に構成した第１の実施の形態のテレビカメラ装置及びその主要部の構成を示す。
【０００９】
図１に示すように本発明のテレビカメラ装置１は被写体２の光学像を結ぶ結像レンズ（又は対物レンズ）３と、この光学像をコーディングする空間コーディング手段４と、コーディングされた像を光電変換する光電変換手段５と、光電変換された信号に対し、デコーディングするデコーディング手段６と、デコーディング手段６によりデコーディングされた信号に対し映像信号を生成する処理を行う信号処理手段７とを有し、この信号処理手段７から出力される映像信号は画像表示手段タ８に入力され、表示画面に被写体像を再生表示する。
【００１０】
図１の原理図をより具体化した図２に示すように、結像レンズ３は被写体像を空間コーディング手段４の一方の面に結び、空間コーディング手段４は空間コーディング手段駆動回路１１により駆動されることにより多数に分割された各領域１２内の光はコーディングされ、他方の面にコーディングされた光（コーディング光と呼ぶ）が出力される。一般的には被写体２が結像される像空間、通常は２次元領域をＮ個の領域に分割し、分割された各領域の画素部分を空間コーディング或いは２次元領域コーディングする。
【００１１】
そして、各領域１２のコーディング光は集光レンズ１３によって例えば１個の光電変換手段５の受光面（光電変換面）５ａに入射され、光電変換される。この場合、光電変換手段５は１個に限定されない。すなわち、必要に応じて個数を増やすことにより、受光面５ａの面積の小さい光電変換手段でも使用できる。この場合、それら複数の光電変換手段の受光面の前に光を拡散する光拡散手段を設けても良い。
また、複数の光電変換手段の出力を加算し、単一の光電変換手段の出力の代わりに用いても良い。一般的には前記Ｎより少ない数の光電変換手段となる。
【００１２】
光電変換された信号は各領域１２のコーディング光をそれぞれ光電変換した信号を加算したものとなり、空間デコーディング手段６に入力される。
【００１３】
この空間デコーディング手段６は空間コーディング手段４の逆の処理、つまり空間デコーディング処理を行い空間コーディング手段４の結像レンズ３に対向する面の被写体像を各領域１２の画素を有する撮像素子を用いて光電変換したものに対応する信号を復元する処理を行う。
【００１４】
この信号はビデオ信号合成回路（図１の信号処理手段７のより具体例）７′によって標準的なビデオ信号が生成され、このビデオ信号はＴＶモニタ（図１の画像表示手段８の具体例）８′に入力されてそのモニタ画面に被写体像を表示する。
【００１５】
図３は図２の空間コーディング手段４をメカニカルに実現した第１の実施の形態のテレビカメラ装置１の具体例を示し、図４はその一部を斜視図で示す。
【００１６】
結像レンズ３における被写体像２ａが生成される結像位置には、可撓性を有するテープ状ファイバ束（或いはテープ状ファイバアレイ）２１の一方の端面が第１の支持部材２２ａの上端に水平方向に沿って固定され、この第１の支持部材２２ａの下端は第２の支持部材２２ｂ（図３では第１の支持部材２２ａと第２の支持部材２２ｂをまとめて支持部材２２で示す）を介して光ファイバ駆動手段２４によって矢印で示すように上下方向（垂直方向）の結像範囲Ｖに渡って往復駆動される。
【００１７】
つまり、このテープ状ファイバ束２１は被写体像を水平方向にファイバの本数で分割する領域分割手段を形成し、また、このテープ状ファイバ束２１により、垂直方向にはファイバの直径程度の領域で分割している。
【００１８】
このファイバ駆動手段２４は図４ではスピーカ２４ａの例で示している。このスピーカ２４ａは例えばダイナミックタイプのものでは、柱状の永久磁石に移動可能にボイスコイルが巻回され、このボイスコイルに取り付けられたコーンに支持部材２２ｂの下端を取り付けており、ボイスコイルに３角波等の駆動信号を印加することにより、ボイスコイルをその軸方向（図４では上下方向）に移動する。
【００１９】
このようにボイスコイルのようなムービングコイルを移動させるような構造のファイバ駆動手段でも良いし、圧電アクチュエータ等のように圧電現象を利用して印加した電圧に応じて変形させるもの（実際的には変形量を拡大するために多素子構造にしたり、バイメタルのように変形を拡大させるバイモルフ的な構造にしたりする）により、その変形の際にテープ状ファイバ２１の一端を所定方向（本実施の形態では上下方向）に移動させるようにしても良い。
【００２０】
このファイバ駆動手段２４は図示しないファイバ駆動手段駆動回路からの駆動信号で駆動される。このファイバ駆動手段駆動回路は例えば、３角波或いは鋸歯状波をファイバ駆動手段２４に出力し、上下方向にほぼ等速度で往復振動させる。
【００２１】
被写体像２ａをファイバ端面で垂直走査するための上下方向の移動は等速度で行うのが望ましいが、垂直位置の補正を行うようにすれば正弦波等の交流信号等で駆動しても良い。
【００２２】
テープ状ファイバ束２１は図４に示すように可撓性を有するライン状のファイバ２３をテープ状に或いは平面状に多数配列或いは束ねて例えば幅Ｈを有し、結像範囲の水平方向の幅をカバーする。
【００２３】
このテープ状ファイバ束２１は第１の支持部材２２の上面に固定され、往復駆動される上下方向と直交する水平方向に延出されている。なお、第１の支持部材２２ａと第２の支持部材２２ｂとを一体化しても良い。
【００２４】
従って、結像レンズ３による結像範囲の水平方向の範囲をテープ状ファイバ束２１のファイバ２３のアレイがカバーする状態でテープ状ファイバ束２１の一端を垂直方向に走査し、各位置で入射される光をテープ状ファイバ束２１の他端に伝送する。
【００２５】
このテープ状ファイバ束２１は途中が屈曲するように遊びを持たせた状態で、その他端はファイバ押さえ部材２５により固定されている。このテープ状ファイバ束２１の他端に対向して投影レンズ２６が配置され、この投影レンズ２６により、テープ状ファイバ束２１の他端に伝送された像が光変調円板２７に所定の幅ｈで投影される。
【００２６】
この光変調円板２７はその中心がモータ２８の回転軸２８ａに取り付けられ、このモータ２８はモータ駆動回路２９から駆動信号が印加されることにより、モータ２８の回転と共に、一定速度で回転駆動される。
【００２７】
この光変調円板２７は少なくとも半径方向にｈの幅で微小な開口が形成されており、各開口は周方向にそれぞれ間隔（角度による間隔）が異なるように周期的に開口列３１が形成されており、光変調円板２７が一定速度で回転した場合には、開口列３１を通してその透過光を受光した場合にはその開口列３１に応じた周波数で強度変調される。
【００２８】
光変調円板２７の前後に回折光の影響を抑えるためにスリットをおくと良い。又はテープ状ファイバ束２１の出射端を直接光変調円板２７に当てるようにしても良い。
【００２９】
開口の形状はいろいろ考えられるが、開口における半径方向の間隔は例えば光円板２７に結像されるファイバの端面の像の水平方向の間隔と一致させている。また、各開口列は半径方向の位置が異なると、透過光の周波数が異なるように形成されている。
尚、本実施の形態では透過形の開口を持つ光変調円板２７を用いて光強度変調をしているが、反射式の開口で変調しても良い。
【００３０】
従って、光変調円板２７を通してファイバの像の透過光を受光すると、各半径方向の位置が異なる開口を通した光はそれぞれ異なる周波数で強度変調したもの、つまり周波数により振幅変調したコーディングを行ったものとなる。
【００３１】
また、図３に示すように投影レンズ２６に対向して光変調円板２７の裏面側には集光レンズ３２が配置され、光変調円板２７に投影されたテープ状の像に対して各開口列３１の透過光を集光して光電変換手段の具体例として非常に感度が高いフォトマル（フォトマルチプライヤ）３３に入射させるようにしている。なお、フォトマル３３の代わりに、電子なだれ現象を利用した感度が高く高速に応答する特性を備えたアバランシェ・フォトダイオードを用いても良い。
【００３２】
フォトマル３３で光電変換された信号は空間デコーディング手段を形成する周波数分離手段３４に入力され、周波数分離により、水平方向及び垂直方向に空間デコーディングする。
【００３３】
この周波数分離手段３４は例えば、ファイバ本数と同じ個数のバンドパスフィルタで構成されており、各バンドパスフィルタは隣接する周波数（の信号成分）とを分離可能となるような通過帯域（通常は狭帯域）で、これらのバンドパスフィルタを通すことにより各周波数成分の変調された信号を分離できる。
【００３４】
また、周波数分離手段３４を、高速にフーリエ変換処理を行う高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段を用いても良い。
【００３５】
周波数分離により、分離抽出された各信号データはその分離に用いた周波数等からそのデータが得られた光変調円板２７の半径方向の位置、つまり像の水平方向位置が分かることになり、その水平位置に応じた信号データとしてビデオ信号合成回路７′に出力される。ビデオ信号合成回路７′は水平位置に対応した水平アドレスなどを用いて内部のメモリなどの記憶手段にその信号データの振幅或いは強度の値（表示の際の輝度レベルとなる）が記憶される。
【００３６】
また、このビデオ信号合成回路７′には前記ファイバ駆動手段駆動回路の信号がＡ／Ｄ変換などされて垂直位置信号として入力され、フォトマル３３を経て入力された信号に対し、周波数分離したデータを垂直位置信号と関連付けて（垂直位置信号をアドレスにするなどして或いは補正用ＲＯＭなどを通してアドレス信号に変換して）前記メモリなどに記憶する。
【００３７】
そして、ビデオ信号合成回路７′内のメモリにはファイバ駆動手段２４の１回の上下方向の移動周期により、被写体２の１フレーム分の画像データが記憶され、この画像データは映像信号に変換されてテレビモニタ８′に入力され、復元された被写体画像が表示面に表示される。
【００３８】
なお、本実施の形態では光変調円板２７を高速で回転駆動するなどし、ファイバ本数に対し、最も高く変調する周波数（最高変調周波数）の値が最も低く変調する周波数（最低変調周波数）の値の２倍よりも小さくなるようにして開口の形状等により高調波のスペクトル成分を含む場合にもその高調波に影響されることなく、周波数分離できるようにしている。
【００３９】
本実施の形態によれば、テープ状ファイバ束２１の水平方向のファイバの本数を多くすることにより、容易に水平方向の解像度を向上できる。勿論、ファイバの本数を多くした場合には光変調円板２７の半径方向の開口の数も多くする。
【００４０】
また、垂直方向の解像度も垂直方向に走査した際のサンプリング数を多くすれば（具体的にはファイバ駆動手段２４の駆動周期を遅くしたり、光変調円板２７の回転周期を速くして、サンプリング周期を短くする）、容易に垂直方向の解像度も向上できる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、水平或いは垂直方向の解像度を増す等、解像度を変更しても、単一の光電変換面の光電変換手段で済むので、拡張或いは変更なども容易にできる。
【００４２】
また、本実施の形態においては、光電変換手段は１個の画素に対する光電変換機能を備えたものであれば良いので、フォトマル等の非常に感度の高いものを採用すれば、容易に感度を高くできる。
また、このように光電変換手段が１個で済むので、簡単な構成により、コストアップしないで、高感度のテレビカメラ装置１を実現できる。
【００４３】
図５は第１の実施の形態の変形例を示す。この変形例はカラー撮像を行うようにしたものである。このため、図３における集光レンズ３２とフォトマル３３Ｂとの間の光路上に例えば２つのダイクロイックプリズム３６Ｒ、３６Ｇを配置し、かつダイクロイックプリズム３６Ｒ、３６Ｇで選択的に反射された反射光路上にそれぞれフォトマル３３Ｒ、３３Ｇを配置している。
【００４４】
ダイクロイックプリズム３６Ｒ、３６Ｇはそれぞれ赤及び緑の波長域の光を選択的に反射し、他の波長域の光はそれぞれ透過する特性を有する。従って、フォトマル３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂには集光レンズ３２側からの光における赤、緑及び青のの波長域の光成分が入射されることになる。そして、これらフォトマル３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの光電変換出力は周波数分離手段３４′に入力される。
【００４５】
この周波数分離手段３４′は図３の周波数分離手段３４を３つ備えたものであり、それぞれフォトマル３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの光電変換出力に対して周波数分離を行うことにより、被写体像２ａにおける赤，緑，青の波長域成分の信号データＲ，Ｇ，Ｂをビデオ信号合成回路７′に出力する。これらの信号データＲ，Ｇ，Ｂが色信号データとなる。
【００４６】
そして、テレビモニタ８′の表示面にはカラーで被写体像が表示される。
本変形例によれば、カラー撮像してカラーで被写体像を表示できる。その他は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図６及び図７は本発明の第２の実施の形態における空間コーディング手段４の概略の側面図及び平面図を示し、図８は動作説明図を示す。
【００４８】
図６に示す支持部材２２の上面には多数の第１のファイバ４１ａ，４１ｂ，…，４１ｎからなる第１のファイバアレイ４２が各第１のファイバ４１ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…，ｎ）の入射側となる一方の端面が（図３及び図４の結像レンズ３の結像面）に揃うようにして一定のピッチ間隔Ｐで水平面内に固定され、支持部材２２の下端はファイバ駆動手段２４に接続され、上下方向に駆動されるようになっている。
【００４９】
また、第１のファイバアレイ４２は途中で遊びが形成された状態で、その他端はファイバ押さえ部材４３により、一定のピッチ間隔Ｐで水平面内に固定されており、一方の端部を移動しても他方の端面が動かないようにしている。
【００５０】
この場合、ファイバ押さえ部材４３により例えば水平面内に固定されているが、長さ方向（図６及び図７の左右方向）の端面位置は少しづつ（例えば一定長さの整数倍で）順次異なるようにして固定されている。
【００５１】
そして、この第１のファイバアレイ４２の他端に対向して第１のファイバ４１ｉと同じ本数の第２のファイバ４４ａ，４４ｂ，…，４４ｎからなる第２のファイバアレイ４５が一定のピッチ間隔Ｐで配置され、この第２のファイバアレイ４５の他端に対向して例えばフォトマル３３が配置され、第２のファイバアレイ４５によって伝送された光を受光面（又は光電面）３３ａで受光するようにしている。
【００５２】
一般に、フォトマルは受光位置によって感度が異なるので、受光面３３ａの前面に光を拡散する拡散板を置く等して受光面３３ａに均一に光が当たるようにしておくと良い。
【００５３】
第２のファイバアレイ４５も各第２のファイバ４４ｉの一端の端面位置が少しづつ異なり、各第１のファイバ４１ｉの他端から僅かに離間した位置で対向するように配置され、例えば固定部材４６（図６のみで２点鎖線で示す）を介してファイバ押さえ部材４３に固定されている。
【００５４】
また、各第１のファイバ４１ｉの他端とこれに対向する第２のファイバ４４ｉの一端との間には遮光する機能を備えた遮光板４７がそれぞれ配置され、各遮光板４７の下端はそれぞれ振動板４８の一端に固定され、各振動板４８の他端はそれぞれ圧電素子（或いは圧電アクチュエータ）４９に取り付けてある。
【００５５】
各振動板４８はそれぞれ第２のファイバ４４ｉの下側で、その長さ方向に沿って配置され、かつ各振動板４８の長さが異なるようにしてその他端が圧電素子４９に取り付けられ、従ってその共振周波数がそれぞれ異なるように設定している（例えばｆａ，ｆｂ，…，ｆｎ）。
【００５６】
各圧電素子４９は圧電素子駆動回路５０に接続され、この圧電素子駆動回路５０は各圧電素子４９にその圧電素子４９に取り付けられた振動板４８の個々の共振周波数と同じ周波数の駆動信号を印加する。
【００５７】
上記遮光板４７は振動板４８を振動させた場合には、第１のファイバ４１ｉから対向する第２のファイバ４４ｉに入射する光のＯＮ／ＯＦＦ（遮光状態と通過状態）及びその中間的な透過状態の遷移をその振動の周波数で行う。
【００５８】
つまり、振動板４８を振動させた場合にはその振動で遮光板４７が最も上側に移動した状態では図６の実線で示すように第１のファイバ４１ｉの出射端から出た光が対向する第２のファイバ４４ｉに入射するのを遮光する。また、最も下に移動した場合には２点鎖線で示すように光を遮光しないで通過させる状態になる。そして、遮光板４７がその中間に存在する時は、その位置に応じて光が部分的に透過するのである。
【００５９】
このようにして、第１のファイバ４１ｉから対向する第２のファイバ４４ｉに入射する光はそれぞれ異なる周波数で変調される。各第２のファイバ４４ｉで伝送された光はフォトマル３３に入射され、光電変換される。
【００６０】
フォトマル３３の出力端子３３ｂは図３の周波数分離手段３４の入力端に接続され、周波数分離手段３４は周波数分離により、振動板４８等による空間コーディングに対応した空間デコーディングを行う。
【００６１】
本実施の形態の空間コーディングの作用を図８を参照して説明する。
第１のファイバアレイ４２の一方の端面に結像された被写体像におけるある縦位置での水平方向の位置に対する明るさが図８（Ａ）であるとし、その高さ位置に第１のファイバアレイ４２の一方の端面が設定された状態では各第１のファイバ４１ｉの入射光量は図８（Ｂ）のようになる。この図８（Ｂ）の横軸は第１のファイバ４１ｉの水平位置に対応する。
【００６２】
そして、フォトマル３３の出力端子３３ｂの信号周波数成分は図８（Ｃ）のようになる。従って、第１の実施の形態で説明した周波数分離手段３４により周波数分離を行うことにより、各周波数成分の信号を分離して抽出できる。
本実施の形態も第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【００６３】
なお、上記説明では各振動板４８を各圧電素子４９で振動させるように駆動すると説明したが、振動板４８全体を共通の圧電素子に取付け、共通の圧電素子に各振動板４８の共振周波数の駆動信号を重畳して印加するようにしても良い。なお、第２の実施の形態も第１の実施の形態と同様にモノクロの画像を得る場合で説明したが、例えば第１の実施の形態の変形例のようにダイクロイックミラー等による光学的な色分離手段を設ける構成にすれば、カラー撮像を行うこともできる。また、フォトマルの代わりにアバランシェ・フォトダイオードを採用しても良い。
【００６４】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は第１の実施の形態の光変調円板２７による光変調を改良したものである。
【００６５】
第１の本実施の形態では光変調円板２７を高速で回転駆動する等して、光変調円板２７の開口列による変調の周波数全体を高い帯域側に設定し、ファイバ本数に対して、最も高く変調する周波数（最高変調周波数）の値が最も低く変調する周波数（最低変調周波数）の値の２倍よりも小さくなるようにして開口の形状等により高調波のスペクトル成分を含む場合にもその高調波の影響されることなく、周波数分離できるようにしている。
【００６６】
これに対し、本実施の形態はさらに水平方向の解像度を向上するためにファイバ本数を多くして上記の条件に制約することなく、周波数分離できるようにするためのものである。
【００６７】
光変調円板２７の開口列において、開口間隔等を設定することにより、所望の変調周波数（最も高く変調する周波数）を決定する。
しかし、所望の変調周波数の整数倍（２倍、３倍、…）に相当する不要高周波数成分も同時に発生する。
【００６８】
不要高周波成分を減少させるように、開口の大きさ、形状等を決定する。具体的には、使用しようとする開口をフーリエ解析して、そのスペクトル分析を行い、その場合に不要高周波成分がでないような条件を求めれば良い。
【００６９】
この手法を各開口列に適用することで、各開口列で所望の変調周波数を得ることができる。
【００７０】
具体的には、光変調円板２７の開口列として、以下のようにすることにより、最高変調周波数側が最低変調周波数の２倍或いはそれ以上の高調波に対応する周波数に設定した場合にもこれらを分離を可能にするものである。
【００７１】
具体的数値例として、図９のようにしても良い。
例えば光変調円板２７の角速度が１［ｒａｄ／秒］とし、半径が５０ミクロンづつずれた同心円周上に円形開口列を配置する。この場合、直径１５ミクロンの円形開口が半径１ｍｍの円周上に角度０．０４９１８［ｒａｄ］の等間隔で配置する。このようにすると、高調波を発生しないように光変調を行うことができる。
【００７２】
この開口列の場合には、その透過光強度は２０．３３［１／秒］の周波数に変調される。
また、図９に示すように半径が０．９５ｍｍの円周上に半径３０ミクロンの円形開口を２倍の角度０．０９８３６［ｒａｄ］に配置してもしても良い。この場合、透過光強度は１０．１６５［１／秒］の周波数に変調される。
【００７３】
より一般化には、角速度が１［ｒａｄ／秒］の場合、同心円周上に円形開口を以下の条件を満たすように配置することによって、透過光強度を任意の周波数に変調できる。
即ち、２０．３３×α［１／秒］の周波数を得るには、円形開口半径は１５／α［ミクロン］とし、かつ隣接する開口間の角度を０．０４９１８／α［ｒａｄ］とする。
【００７４】
このように設定した開口列で光変調することにより、その変調された光は高次の高調波を殆ど含まないようにでき、従って変調に用いる周波数帯域が少なくとも１オクターブ以上に跨るように設定してもそれらを周波数分離手段で分離することができる。
【００７５】
このように変調の周波数帯域を広げることができるので、ファイバの本数を増やして水平方向等の分解能を簡単に増大することができる。
【００７６】
また、周波数帯域を広げても良いので、隣接する周波数との周波数間隔を広げることにより、より簡単に周波数の分離ができるようにすることもできる。つまり、隣接する周波数との周波数間隔が狭いと、周波数分離に用いるバンドパスフィルタ等も急峻な周波数分離特性を備えたものが必要であるのに対し、隣接する周波数との間隔が広いと、周波数選択特性が緩慢なものでも良くなる。このため、バンドパスフィルタを簡単な構成にしたり、低こすとのものを用いることができる。
【００７７】
また、ＦＦＴで周波数分離を行う場合にも精度が低い計算で済むので、演算処理する際のビット数を少ないものでも良くなり、高速化できるメリットがあるし、そのような演算を行うデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等も低コストのものを利用できるとか、ＦＦＴを行うＤＳＰの数を減らすこともできる。
【００７８】
また、開口列の各開口形状を以下の変形例のように菱形にしても良い。この場合、具体的数値例として、図１０のようにしても良い。
例えば光変調円板２７の角速度が１［ｒａｄ／秒］とし、半径が３０ミクロンづつずれた同心円周上に菱形開口列を配置する。この場合、幅５０ミクロン、高さ２５ミクロンの菱形開口が半径１ｍｍの円周上に角度０．０５［ｒａｄ］の等間隔で配置する。
【００７９】
この開口列の場合には、その透過光強度は２０［１／秒］の周波数に変調される。
より一般化には、角速度が１［ｒａｄ／秒］の場合、同心円周上に菱形開口を以下の条件を満たすように配置することによって、透過光強度を任意の周波数に変調できる。
即ち、２０×α［１／秒］の周波数を得るには、菱形開口の幅５０／α［ミクロン］とし、かつ隣接する開口間の角度を０．０５／α［ｒａｄ］とする。
この変形例の場合も第３の実施の形態とほぼ同様の作用及び効果を有する。
【００８０】
なお、光変調円板２７を用いる場合、光変調円板２７が偏心して回転駆動される場合には、位置ずれが起こる（周波数分離手段による位置決め或いは位置復元に誤差が発生する）可能性がある。
【００８１】
水平方向の像の両端で光が検出される場合にはその境界が分かるが、両端の像が暗くなった場合には、像の両端の位置がはっきりと決められない状況では偏心があると、その偏心により（周波数分離手段による位置復元）に水平方向の位置ずれが発生する。
【００８２】
このような場合には、以下のようにしてその影響を補正できるようにしても良い。
例えば、光変調円板２７における半径方向に形成する変調用の開口数をテープ状ファイバ２１の本数よりも多く設け、偏心があっても光変調できるようにすると共に、例えばテープ状ファイバ束２１にさらに１本のファイバを偏心位置検出用にその両側の一方に設ける。この場合、光変調円板２７の半径方向の最内周側（或いは最外周側）に対向することになる。
【００８３】
そしてそのファイバの端部から例えば一定の光強度（容易に検出される程度であれば良い）の光を出射するようにし、周波数分離手段で最内周（或いは最外周）の開口列の周波数で検出された信号成分はこの光のものであることが分かるので、偏心があってもその位置から外側（或いは内側）にテープ状ファイバ２１の端が存在していることが分かり、容易に偏心の影響を解消できる。
【００８４】
なお、例えば図６及び図７に示した第２の実施の形態では、圧電素子４９で振動板４８をその共振周波数で振動させることにより、その端部に取り付けた遮光板４７を振動させて第１のファイバ４１ｉの端面から出射され対向する第２のファイバ４４ｉに入射される光を振動周波数でＯＮ／ＯＦＦさせて変調するようにしているが、以下のようにしても良い。
【００８５】
第２のファイバアレイ４５の代わりに平板状のベース部材の上にストリップライン状の光伝送素子を第１のファイバ４１ｉにそれぞれ対向するように多数配置し、それぞれ対向する両端間の空間に圧電素子をそれぞれ配置し、各圧電素子をそれぞれ異なる周波数の高周波信号で振動させて両端間の光路をＯＮ／ＯＦＦ或いは通過及び遮光状態（部分的な場合も含む）に振動的に変位させることにより、第１のファイバ４１ｉから対向する光伝送素子に入射される光を変調するようにしても良い。
【００８６】
この場合、第１のファイバ４１ｉの出射端にシリンドリカルレンズ素子をそれぞれ配置して対向する薄板形状の光伝送素子の端面に集光することにより、圧電素子の変位量が小さい場合にも十分に変調できるようにしても良い。
【００８７】
なお、上述した実施の形態などを部分的などで組み合わせて形成される実施の形態なども本発明に属する。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被写体に対して被写体像を結ぶ対物レンズと、
該対物レンズによって結像した被写体像をＮ個の領域に分割する分割手段と、該分割手段によって分割された領域をそれぞれ空間コーディングする空間コーディング手段と、
該空間コーディング手段の出力を光電変換する前記Ｎよりも少ない数の光電変換手段と、
該光電変換手段の出力から前記Ｎ個の領域における光の強度を算出するデコーディング手段と、
該デコーディング手段の出力からビデオ信号を合成するビデオ合成回路と、
とで構成しているので、前記Ｎより少なくて済む光電変換手段を感度の高いものを用いることにより、容易に高感度にしたり、光電変換手段の数を変更することなく前記Ｎを多くすることにより、分解能を容易に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテレビカメラ装置の原理的構成図。
【図２】図１のより具体的な構成を示す構成図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のテレビカメラ装置を光変調円板を用いて形成した構成図。
【図４】図３の一部を示す斜視図。
【図５】変形例のテレビカメラ装置の主要部を示す構成図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における空間コーディング手段の構成を示す概略側面図。
【図７】図６の概略平面図。
【図８】第２の実施の形態の作用説明図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に用いる光変調円板の開口形状の具体例を示す図。
【図１０】第３の実施の形態の変形例に用いる光変調円板の開口形状の具体例を示す図。
【符号の説明】
１…テレビカメラ装置
２…被写体
３…結像レンズ
４…空間デコーディング手段
５…光電変換手段
６…デコーディング手段
７…信号処理手段
８…画像表示手段
１１…空間コーディング手段駆動回路
１２…領域
２１…テープ状ファイバ束（テープ状ファイバアレイ）
２２…支持部材
２３…ファイバ
２４…ファイバ駆動手段
２５…ファイバ押さえ部材
２６…投影レンズ
２７…光変調円板
２８…モータ
２９…モータ駆動回路
３１…開口列
３２…集光レンズ
３３…フォトマル
３４…周波数分離手段

Claims

被写体に対して被写体像を結ぶ対物レンズと、
該対物レンズによって結像した被写体像をＮ個の領域に分割する分割手段と、
該分割手段によって分割された領域をそれぞれ空間コーディングする空間コーディング手段と、
該空間コーディング手段の出力を光電変換する前記Ｎよりも少ない数の光電変換手段と、
該光電変換手段の出力から前記Ｎ個の領域における光の強度を算出するデコーディング手段と、
該デコーディング手段の出力からビデオ信号を合成するビデオ合成回路と、
を具備したテレビカメラ装置。