JPH01128688A - カラーテレビカメラの合焦補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ズームレンズを有するカラーテレビカメラの
合焦補正装置に関し、特に、ダイクロイックミラー等に
よる３色分解方式のカラーテレビカメラの合焦補正装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、カラーテレビカメラにおいては、ダイクロイッ
クミラーを有する色分解プリズム等の色分解手段によっ
て、物体像を形成すべき光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青
（Ｂ）の３色に分解し、この分解された３色の像をそれ
ぞれ逼像管または擾像板のような３個の撮像素子の出像
面に結像させて、電気信号にそれぞれ変換するように構
成されている。一方、その色分解プリズムのような３色
分解光学系の前方に装着されるズームレンズは、ダイク
ロイックミラー面への光の入射角によって像面に色ムラ
が生じることのないように、射出瞳がほぼ無限遠に在る
テレセントリック光学系に構成する必要が有り、一般に
は、物体側から１頃に、焦点調節の為のフォーカシング
レンズ群、合成焦点距離を連続的に変えるための変倍レ
ンズ群、焦点位置を一定に保つ為の補正レンズ群及び逼
像面に像を形成する為の結像レンズ群の４群にて構成さ
れている。

上記のような基本構成のズームレンズにおいては、フォ
ーカシングの際には、フォーカシングレンズ群が他のレ
ンズ群に対して光軸方向に移動し、また、ズーミングの
際には、変倍レンズ群に補正レンズ群とが光軸方向に移
動する為、それらのレンズ群の相対移動によって収差に
変動が生じる。

その変動は、ズームレンズが大口径比、大ズーム比にな
るに従って大きくなる傾向がをり、特に球面収差や像面
弯曲の変動が大きい時は、ズーミングの際の変動を補正
レンズ群によって補正しても、フォーカシングによる収
差の変動は補正されないので、そのまま残り、特に望遠
端においてピント狂いが生じる。

ズーミングとフォーカシングによって生じる上記の収差
変動に基づくピント狂いをその都度補正できるように、
例えば結像レンズ群と補正レンズ群との間に、別のピン
ト補正用のレンズを付加し、そのピント補正用レンズを
光軸方向に移動可能に構成したもの（特開昭５８−２０
５１１３号）や、上記の収差の変動を少なくする為に、
例えば結像レンズ群中の一部のレンズをズーミングに応
じて光軸方向に変位させるように構成したもの（特公昭
５０−４０１４４号）、フォーカシングレンズ群を前群
と後群とに分割し、フォーカシングに応じて両者間の空
気間隔を変えるように構成したもの（特開昭５８−１６
１０号）等、数多くの提案が公開されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如き収差変動によるピント狂いの
補正方法では、レンズ枚数が多くなり、しかも、レンズ
の移動機構が複雑となるばかりでなく、更に、次に述べ
る色収差の変動を補正するために、分散能の異なるレン
ズを増力口しなければならない。そのため、カラーテレ
ビカメラでは、ズームレンズの大口径比化、大ズーム比
化、コンパクト化が困難であった。

第５図は、ズームレンズにおける焦点距離の変化（ズー
ミング）に対する色収差の変動曲線図である０図は、緑
色ＣＧ）を基準とする赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の色収
差量を示し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の光が焦
点距離の変化によって、それぞれ異なった収差変動をし
ていることを示している。さらに、フォーカシングが近
距離になるに従って、フォーカシングによる球面収差や
像面弯曲の色収差量が加えられる。しかし、レンズ枚数
やレンズ移動量には限界が有るため、レンズ側での収差
補正にも限界が有り、収差の変動による各色毎のピント
位置の狂いを補正することは極めて困難であった。また
、特開昭５８−２０５１１３号のように、結像レンズ群
の前にピント補正用レンズを付加する方法では、色毎の
ピント合わせが不可能な為、色収差の変動が大きい場合
には、色のニジミが現われる恐れが有り、また、その都
度ピント狂いの調整をしなければならず、操作が繁雑に
なるという問題点が有った。

本発明は、上記従来のカラーテレビカメラにおけるズー
ムレンズの収差変動によるピント狂いの問題を解決し、
ズームレンズの構成を複雑にすることなく、収差の変動
に対しても、ピント狂いや色のニジミが無く、鮮明な像
が得られる合焦補正装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決する為の手段） 上記の目的を達成するために本発明においては、カラー
テレビカメラに設けられたズームレンズの、合焦の際に
変位するフォーカシング光学系の位置を検出するフォー
カス位置検出手段と、ズーミングの際に変位するズーム
光学系の位置を検出するズーム位置検出手段と、フォー
カス位置検出手段とズーム位置検出手段の双方の出力か
ら前記合焦とズーミングによる収差変動に基づ（ピント
位置のずれ量を３色分解光学系にて分解される色のうち
少なくとも一色について演算する演算回路とその演算回
路の演算結果に基づいて３個の撮像素子の位置をそれぞ
れ補正する撮像素子位置補正手段とを設けて構成するこ
とを上記問題点の解決手段とするものである。

（作用） 物体距離に応じて光軸方向に変位するフォーカシング光
学系（Ｌｌ）の位置は、フォーカス位置検出手段（１１
）によって検出され、その検出信号は逐次演算回路（１
３，２３）へ出力される。また、ズーミングによるズー
ム光学系（ｔ−ｚ、ｔ−ｉ）の位置は、ズーム位置検出
手段（１２）によって検出され、その検出信号も演算回
路（１３，２３）へ出力される。演算回路（１３，２３
）には、物体距離及びズームレンズの焦点距離に応じて
変動する色による収差量が予めインプットされており、
これに基づいて、フォーカス位置検出手段（１１）とズ
ーム位置検出手段（１２）からの出力から、合焦とズー
ミングに応じた撮像素子の最適位置が３色分解光学系（
Ｐ）にて分解される色のうち少なくとも一色について算
出される。この算出結果に応じ動作する撮像素子位置補
正手段（１４，２４，６，２６）によって、３個の撮像
素子（４え、４ｓ　、４ｍ　）は、その最適位置までそ
れぞれ変位され、自動補正がなされる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳しく説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す合焦補正装置の概
略構成図で、第２図は第１図の合焦補正装置に用いられ
るサーボモータを含む撮像素子移動装置の斜視図である
。

第１図において、ズームレンズ鏡筒１内には、物体側か
ら順にフォーカシングレンズ群し＋、変倍しンズ群Ｌ２
と補正レンズ群り、とから成るズーム光学系及び結像レ
ンズ群Ｌ４が設けられ、フォーカシングレンズ群Ｌ１は
、不図示の駆動モータを含むフォーカシング機構２によ
って光軸方向に移動される。また、変倍レンズ群り、と
補正レンズ群り、から成るズーム光学系は、不図示の駆
動モータを含むズーミング機構３により光軸方向に相対
移動するように構成されている。結像レンズ群Ｌ４はレ
ンズ鏡筒１内に固定され、貼合わせ面に、グイクロイッ
クミラー層が設けられた３色分解プリズムＰを介して、
青色像を撮像素子４．上に、緑色像を撮像素子４゜上に
、赤色像を撮像素子４．上にそれぞれ結像させる。３個
の撮像素子４ｍ、４ａ、４＊は、この実施例ではいずれ
も撮像板にて形成され、その撮像面は、それぞれ３色分
解プリズムの３つの射出面に対向するように撮像板枠５
＋＋、５ｃ、５＋＋に保持されている。また、サーボモ
ータＭｍ　、ＭＧ　ＳＭ＊は、後で詳しく述べられる撮
像板移動機構６を介して各撮像板枠５１．５Ｇ、５．ｌ
をそれぞれ光軸方向に移動するように構成されている。

撮像板移動機構６は、第２図に示すようにそれぞれ撮像
板枠５ｃ　（５ｍ、５１）に設けられた２個の嵌合孔５
ａに摺動可能に嵌合し且つ３色分割プリズムＰを収容す
るプリズムハウジングＨの射出窓枠部Ｈ１から突出して
光軸に平行に設けられた２本の案内支柱７と、ｔｉｔ像
板枠５Ｇ　（５１，５８）を３色分解プリズムＰから離
す方向に付勢する２個の圧縮コイルばね８と、サーボモ
ータＭＡ（Ｍ、、Ｍｌ）によって回転駆動され、圧縮コ
イルばね８の付勢力に抗し°ζ撮像板枠５Ｇ　（５１。

５３）を案内支柱７に沿って変位させる円筒状カム９と
から構成されている。

第１図に示すフォーカシング機構２によるフォーカシン
グレンズ群り、の変位は、不図示のポテンショメータを
含むフォーカス位置検出装置１１によって検出され、そ
の検出信号は演算回路１３に送られる。また、ズーミン
グ機構３による変倍レンズ群Ｌ２と補正レンズ群の変位
、すなわちズーム位置は、不図示の別のポテンショメー
タを含むズーム位置検出装置１２によって検出され、そ
の検出信号も演算回路１３に送られる。

演算回路１３には、あらかじめ第５図に示すようなズー
ミングに応じた色収差量や、色による像面弯曲の変動量
等がインプットされ、また、フォーカシングに応じた球
面収差や像面弯曲の色による収差変動量等がインプット
されている。この演算回路１３は、入力されたフォーカ
ス位置検出信号とズーム位置検出信号とから、赤色、緑
色、青色の各像を撮像するそれぞれの撮像板４真、４゜
、４．の光軸上での最適位置を算出し、その算出信号を
サーボ回路１４に送るように構成されている。サーボ回
路１４は、演算回路１３から送られた信号により各モー
タＭ＊　、Ｍｅ　、Ｍｍを駆動させると同時に、各モー
タに連動するポテンショメータを含むそれぞれの位置検
出器１５＊、１５゜、１５＋＋によって検出された撮像
板４８．４Ｇ、４ｍの位置信号をサーボ回路１４に帰還
させ、サーボ制御を行うように構成されている。

なお、フォーカシング機構２は図示されない手動操作ス
イッチまたは自動測距装置からの制御信号により駆動さ
れ、また、ズーミング機構３は、図示されない手動スイ
ッチによって制御される。

第１実施例は上記のように構成されているので、フォー
カシングレンズ群り、をフォーカシング機構２によって
移動して焦点調節を行うと、ズームレンズＬｌ””’Ｌ
４を通して形成される物体像は、３色分解プリズムＰに
て赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分解されて
、それぞれ撮像板４５．４Ｇ、４．の盪像面上に結像さ
れる。また、そのときの像倍率は、ズーミング機構３に
よって駆動される変倍レンズ群Ｌ８と補正レンズ群り。

との相対位置によって定められる。その際、フォーカシ
ングレンズ群り、の位置すなわちフォーカシング機構２
の基準位置からの変位量はフォーカス位置検出装置１１
によって直ちに検出され、その検出信号は演算回路１３
に送られる。また、変倍系（ｔ、　ｔ、　　Ｌ　３）の
移動による変倍位置すなわちズーミング機構３の基準位
置からの変位量は、ズーム位置検出装置１２によって検
出され、演算回路１３に送られる。

演算回路１３は、フォーカス位置検出装置１１とズーム
位置検出装置１２とから送られた双方の検出信号と、あ
らかじめインプットされた焦点距離（すなわちズーム位
置）に基づく色（Ｒ，Ｇ、Ｂ）毎の収差ｆｉ！（主とし
て球面収差と像面弯曲）と合焦距離（すなわちフォーカ
ス位置）に基づく色（Ｒ，Ｇ、Ｂ）毎の収差量（主とし
て球面収差と像面弯曲）とから、各色毎の撮像面の位置
を算出し、サーボ回路１４を介してそれぞれサーボモー
タＭＲ、Ｍ、　、Ｍ、を駆動制御する。

サーボモータＭｌｌ、Ｍｃ　、Ｍｅの駆動により、円筒
状カム９（第２図参照）が回転すると、圧縮コイルばね
８の付勢力により、その円筒状カム９に接する撮像板枠
５つ、５゜、５１は、案内支柱７に沿って摺動し、撮像
板枠５＊、５ｃ、５ｍにそれぞれ保持された撮像板４．
ｔ　、’４．．４１１の位置が微動調整される。それぞ
れのＩ最像仮４１．４゜、４．の位置すなわちサーボモ
ータＭ＋＋　、ＭＧ、Ｍｌｌの回転量は位置検出器１５
．ｌ、１５Ｇ、Ｉ５、によってそれぞれ検出され、その
検出信号はサーボ回路１４に送られる。これにより、モ
ータＭ、ｌ、Ｍｏ、ＭＩｌのサーボ制御が行われ、各撮
像板４つ、４Ｇ１４１１は演算回路１３によって演算さ
れた値に基づく最適位置に移動固定される。

従って色収差が大きくても、またフォーカシングやズー
ミングによって色収差の変動が大きくても各撮像板４．
．４ｃ、４．には明瞭な像が形成され、これ等を重ね合
せたテレビ画面では、色のニジミの無い、しかも像面弯
曲に対してもよく補正された明瞭な像が得られる。なお
りム９をハート形カムのような直線カムに形成すれば、
各撮像板の位置の初期設定（トラッキング）も容易とな
る。

上記の第１実施例は、ズーミングの際ばかりで無く、フ
ォーカシングの際にも色収差の変動が大きい場合の補正
方法の例であるが、フォーカシングの際の色収差の変動
が無視できる程少いズームレンズの場合には、撮像板を
駆動する為のサーボモータを１個で共用することが可能
である。

第３図は、１個の駆動モータで３個の描像素子を移動さ
せて、ズームレンズの収差変動に対してその撮像板の位
置を補正する本発明の第２実施例を示す焦点補正装置の
概略構成図で、第４図は、駆動モータを含む逼像素子移
動装置の斜視図である。第１図、及び第２図と同じ機能
を有する部分には、それと同一の符号を付し、その詳し
い構成については説明を省略する。

第３図において、３個の撮像板４ｍ、４ｅ、４、をそれ
ぞれ保持する撮像板枠５つ、５−．５ｍは、１個のサー
ボモータＭ、にて駆動される撮像板移動機構２６によっ
てそれぞれ光軸方向に移動される。その撮像板移動機構
２６は、第４図に示す如く、３個の撮像板４゜、４ｍ、
４ｍを保持する撮像板枠５゜、５ＩＩ、５ｍと、プリズ
ムハウジングＨに植設された案内支柱７及び撮像板枠５
Ｇ、５ｍ　、５ｍを付勢する圧縮コイルばね８の外に、
撮像板枠５Ｇが移動させるための第１円筒カム２９゜、
撮像板枠５１１を移動させるための第２円筒カム２９１
、撮像板枠５．を移動させる為の第３円筒カム２９．、
及び共通のサーボモータＭ、によって回転される第１円
筒カム２９．に第２円筒カム２９Ｉｌと第３円筒カムと
を連動させるためのプーリー３０ｃ　、３０ｍ　、３０
ｍとベルト３１゜、３１．とから構成されている。撮像
板枠５６の移動量に対する他の撮像板枠５＋＋と５．の
移動量が緑（Ｇ）に対する赤（Ｒ）と青（Ｂ）の色収差
の変動量にほぼ一致するように、プーリー３０６．３０
１，３０１の直径及び円筒カム２９６．２９ｍ、２９ｍ
のカムリフト量はそれぞれ異なる値に設定されている。

この場合、フォーカシングによる緑（Ｇ）とに対する赤
（Ｒ）及び青（Ｂ）の変動が掻めて少ないようにレンズ
が構成され、殆んど無視できるので、ズーミングによる
色収差の変動のみが考慮され、フォーカシングについて
は、緑色光に対する球面収差や像面弯曲等の変動のみが
、ズーミングによって生じる収差の変動に加算され、演
算回路１３で演算される。

フォーカス位置検出装置１１及びズーム位置検出装置１
２から送られた電気信号は、演算回路２３において赤（
Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のうちの−色（第４図の実
施例では緑色）について演算処理が行われ、その色に対
する撮像板４６の最適位置が算出される。さらに、その
算出結果に基づく信号がサーボ回路２４に送られる。サ
ーボ回路２４は、送られた信号によりサーボモータＭ。

を駆動させると同時に、サーボモータＭｃの回転位置を
ポテンシロメーターを含む位置検出器２５を用いて検出
し、その検出信号をサーボ回路２４に帰還させてサーボ
制御を行う、また、サーボモータＭ、の出力は、第１円
筒カム２９．及び伝導機構３０Ｇ　、３０ｍ　、３０お
、３１．．３１゜を介して第２円筒カム２９１１、第３
円筒カム２９、に伝達され、それによって、緑（Ｇ）、
赤（Ｒ）、青（Ｂ）各々の移動比に変換され、それぞれ
撮像板４０．４え、４．は、その撮像面がズームレンズ
の結像面と一致するように移動される。

なお、第４図においては、カム２９Ｇ、２９Ｎ、２９．
を互いに連動させるためのプーリー３０゜、３０８．３
０１１とベルト３１．．３１ｂとを用いたが、キャ一連
動でも差し支えない。また、第１図の第１実施例に°お
いて、ズーミングとフォーカシングで、色による収差変
動の割合いがほぼ等しい場合には、カム９を各色による
収差変動量に対応するカムリフトを有するものを使用す
ることにより、第２実施例と同様に演算回路１３では一
色についての収差変動によるピント位置のズレ量のみを
算出し、サーボ回路１４は各サーボモータＭ＋＋　、Ｍ
Ｇ　、Ｍｍを、その演算回路１３の算出値に応じてサー
ボ制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明によれば、ズーミングとフォーカシン
グによって生じる収差変動に基づく各色によるピント位
置のずれを撮像素子の撮像面を移動させることにより補
正するように構成したから、常に撮像面をズームレンズ
の各色による結像面に一敗させることができる。その為
、ズーミングとフォーカシングによって生じる収差の画
像に与える悪影響を軽減することができ、色のニジミが
無く、常に極めて鮮明な画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２回は第
１図の実施例に使用されるＩ最像板移動機構の斜視図、
第３図は本発明の第２実施例を示す構成図、第４図は第
３図の実施例に使用される撮像板移動機構の斜視図、第
５図はズームレンズの各焦点距離における収差を示す収
差曲線図である。 （主要部分の符号の説明） １・・・ズームレンズ鏡筒 ２・・・フォーカシング機構 ３・・・ズーミング機構 ４ｍ、４ａ、４ｇ・・・撮像板（撮像素子）１１・・・
フォーカス位置検出装置（フォーカス位置検出手段） １２・・・ズーム位置検出装置（ズーム位置検出手段）
１３．２３・・・演算回路 り、・・・フォーカシングレンズ群（フォーカシング光
学系） Ｌ４・・・結像レンズ群 Ｐ・・・３色分解プリズム（３色分解光学系）Ｈ・・・
プリズムハウジング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ズームレンズと該ズームレンズによって形成され
   る像を３色分解光学系を介して撮像する３個の撮像素子
   とを有するカラーテレビカメラにおいて、前記ズームレ
   ンズの合焦の際に変位するフォーカシング光学系の位置
   を検出するフォーカス位置検出手段と；ズーミングの際
   に変位するズーム光学系の位置を検出するズーム位置検
   出手段と；前記フォーカス位置検出手段とズーム位置検
   出手段の双方の出力から前記合焦とズーミングによる収
   差変動に基づくピント位置のずれ量を前記３色分解光学
   系にて分解される色のうち少なくとも一色について演算
   する演算回路と；前記演算回路の演算結果に基づいて前
   記３個の撮像素子の位置をそれぞれ補正する撮像素子位
   置補正手段とを含むことを特徴とするカラーテレビカメ
   ラの合焦補正装置。
2. （２）前記撮像素子位置補正手段は、前記３個の撮像素
   子（４＿Ｒ、４＿Ｃ、４＿Ｓ）をそれぞれ光軸方向に移
   動させるカム機構（９）と、該カム機構を駆動するサー
   ボモータ（Ｍ＿Ｒ、Ｍ＿Ｃ、Ｍ＿Ｓ）と、前記演算回路
   （１３）の演算結果に基づいて前記サーボモータ（Ｍ＿
   Ｒ、Ｍ＿Ｃ、Ｍ＿Ｓ）をそれぞれ制御するサーボ回路（
   １４）とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のカラーテレビカメラの合焦補正装置。
3. （３）前記撮像素子位置補正手段は、前記３個の撮像素
   子（４＿Ｒ、４＿Ｃ、４＿Ｓ）のそれぞれを予め定めら
   れた色収差変動量に応じた比率をもってそれぞれ変位さ
   せる３個のカム（２９＿Ｒ、２９＿Ｃ、２９＿Ｓ）を含
   む撮像素子移動機構（２６）と、前記３個のカム（２９
   ＿Ｒ、２９＿Ｃ、２９＿Ｓ）を駆動する１個のサーボモ
   ータ（Ｍ＿Ｃ）と、前記演算回路（２３）の演算結果に
   基づいて前記サーボモータ（Ｍ＿Ｃ）を制御するサーボ
   回路（２４）とを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のカラーテレビカメラの合焦補正装置。