JPH02161412A - テレビカメラの光学系 - 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】 （産業上の利用分野） 固体撮像素子を使用したテレビカメラのレジストレーシ
ョンの補正方法に関わるものである。

（従来の技術） カラーテレビカメラでは、撮影レンズの光束を。

色分解プリズムにて赤・緑・青の３色に分解しそれぞれ
の像を撮像素子上に結ばせて、カラー１８号を得ている
。

カラーテレビカメラでは撮影レンズとして一般にズーム
レンズが使用されているが、ズームやフォーカスや絞り
により倍率色収差が変化するため、各チャネルの像の大
きさが微妙に変化してしまう。

このため、３色の像の大きさが合致せずにずれてしまう
現象、いわゆるレジストレーションエラーが生ずること
になる。従来の’Ａ　（’ＩＩ管カメラでは、ズーム、
フォーカス、絞り値情報からレジストレーション補正機
を算出し、これにしたがって撮像管の電子ビーム偏向を
電気的に制御することにより、ｆｉｌ影レンズのもつｆ
ａ率色収差を補正する動的レジストレーション補正をす
ることができた。

しかるに、近年急速に実用化されている固体撮像素子は
、テレビカメラの光学系に関し、特にｆ２素子では、素
子の配列が埃何学的に決まっているため、従来のような
レジストレーションの動的補正が困難である。したがっ
て、撮影レンズの倍率色収差がそのままテレビ画面にあ
られれてくるため、画面の周辺に色のずれが生じ、画質
の劣化となっていた。

このため、固体！１像素子カメラ用レンズは倍率色収差
を従来以上に補正する必要があり、異常部分分散性の大
きい高価なガラスを使用したり、レンズ枚数が増えて大
型化したりすることとなった。

（関門を解決するための手段） 本発明は、撮影レンズ系から射出される光束を複数の色
に分解する色分解プリズムと、色分解されたそれぞれの
像面に位置する複数の撮像素子との間に、少なくとも１
チャンネルに変倍ユニットを有し、該撮影レンズ系から
の情報あるいは外部からの情報等に基づいて該変倍ユニ
ットの倍率を変化させ、撮影レンズの倍率色収差を補正
してそれぞれの像の大きさを実質的に一致させることに
より撮影レンズのｆｔｊ率色率差収差じた動的レジスト
レーション補正をすることができるようにしたものであ
る。

このことにより、撮影レンズの倍率色収差は従来と同等
でよくなるため、ことさら、高価なガラスを使用する必
要もなくなり、なおかつ、各チャンネルを独立に合わせ
ることができるため、より高精度のレジストレーション
補正が可能となる。

変倍ユニットの手段としては、屈折力可変レンズによる
方法、または、弱い屈折力のレンズ素子の受光面からの
距離を変えることで倍率を変える方法などを用いること
ができる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例の概略図、第２図はその
プリズム部分の詳細図である。

第１図において、　１は被写体の像を固体撮像素子上に
作るための撮影レンズであり、フォーカスのために可動
の第１群、３と４はカム５の回転とともに移動して倍率
を変えるズーム群、６は絞り、７はマスターレンズであ
る。

１２は対物レンズからの結像光束を青・赤・緑の３色に
分解するための色分解プリズムである。

１３は変倍ユニットであり肯・赤の２チャンネルにもう
けられている。１４は基準の緑チャンネルの撮像素子保
持ユニットである。撮像素子１５は１３および１４に接
着剤あるいは溶融金属等で固定される。

８．９、１０はそれぞれフォーカス群、ズーム群、絞り
の位置検出装置でエンコーダーあるいはポテンショメー
ターである。８．９、１０の出力は演算装置１１に送ら
れ、フォーカス情報、ズーム情報、絞り情報からレンズ
に固有の倍率色収差を計算し、赤チャンネル・青チャン
ネルの倍率補正信号を出力する。

この補正信号はカメラ側の変倍ユニット駆動装Ｗ１６に
送られる。駆動装置１６はレンズからの補正信号に応じ
て赤チャンネル・青チャンネルの変倍ユニットを駆動し
、倍率を所定量変化させて撮影レンズ１のもっている倍
率色収差を補正してレジストレーションの合った画イ象
をｔＩＩることができる。

第２図は第１図のプリズム部分を詳細に表わしたもので
ある。

色分解プリズムは、分光のためのダイクロイック膜を有
するプリズム１２と、各プリズムの射出面に接着された
トリミングフィルターとがら構成されている。１７は青
色光のみを通す青トリミングフィルター、１８は赤色光
のみを通す赤トリミングフィルター、　１９は緑色光の
みを通す緑トリミングフィルターである。

撮影レンズｌからの光束は色分解プリズムに入口（シブ
リズム１２で肯・赤・緑の３色に分光され、それぞれト
リミングフィルター１７、１８、１９を透過したのち、
撮像素子１５上に分光された像をつくる。このとき、撮
影レンズに倍率色収差があると分光された３つの像の大
きさが異なってしまうため前述のレジストレーションエ
ラーが生じてしまうわけである。

第２図で２０〜２３で示した部分が、変倍ユニット１３
を構成する部分である。２０はトリミングフィルターあ
るいはプリズムペースなどに固定され、ｒｆｉ　Ｉｍ素
子１５を色分解プリズムと一体として安定的に保持する
ための外枠である。２１と２２は屈折力可変レンズであ
り、２１は円筒形のピエゾ素子であり、電圧を印加する
ことによりその内径を変化させることができる。２２は
シリコンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの透明弾性
体で形成された弾性体レンズである。ピエゾ素子２１に
電圧を印加しない状態では弾性体レンズ２２はほとんど
パワーをもたない。ピエゾ素子に電圧を印加してゆくと
円筒の内径が変化し、たとえば、内径が小さくなったと
きには、弾性体レンズ２１の表面は第２図に点線にて示
しであるごとく凸面となり正の屈折力をもつこととなる
。この効果により、　１つのチャンネルの倍率を独立に
制御できる。

？２には、倍率の変化と同時に結像位置のシフトも伴う
。このシフト量が焦点深度内であれば問題はないが、焦
点深度を逸脱してしまう場合はトラッキングエラーが生
じるので、その補正も必要となる。２３はそのためのト
ラッキング補正部材で外枠２０とｔｉｋ　Ｋ素７−１５
をピエゾ素子２３を介してつないでいる。２４は接着剤
あるいは溶融金属などである。

レジストレーションの補正は、　１つの基準チャンネル
からの差を補正すればよいから、本実施例では、緑チャ
ンネルには屈折力可変作用はもたせていない。緑チャン
ネルには固定の外枠２５とガラス板２６が使用される。

ガラス１ｆｉｉ２６は光路長を他の２チャンネルと同等
にするためのものである。

次に、第２図の作動について述べる。

撮影レンズ系の演算装置１１より送られてくる倍率色収
差補正［Ｒ号に基づき、変倍ユニット駆動装置１６は各
チャンネルの倍率補正機を算出しピエゾ素子の印加電圧
に換算して出力し、各チャンネルのピエゾ素子を駆動す
る。倍率補正に汁って生ずる結１９位置のシフト量は、
駆動装置１６により同時に算出されトラッキング補正量
に応じた電圧としてピエゾ素子２３に印加され、ピエゾ
素子の伸び縮みにより［ｆｌ’素子１５を結像位置のシ
フトに追従させる。

以上の作動により撮影レンズ系のもつ倍率色収差が補正
され、　レジストレーションの合った良好な＠像が得ら
れる。

なお、駆動装置１６に入力される信号は撮影レンズ系か
らの信号である必要はなく、外部情報たとえば、モニタ
ー両ｆりを見ながら人間が操作するようなものでも、チ
ャート画像を撮像したときの各チャンネルのサイズの差
のすｎ報などでもよい。

弾性体レンズの屈折力可変作用は特開昭６０−１４４７
０３などに述べられている。また、屈折力可変レンズと
しては、弾性体レンズのみならず、電圧により屈１７？
率の変化するＬｉＮｂ○３結晶のレンズ、特公超４３　
１００３４に開示されている２枚の非球面素子の横ずら
しにより屈折力が変化する素子などを使用することもで
きる。

第３図は本発明の第２実施例である。変倍ユニット１３
の構成のみを示した。２０は外枠である。

２６は弱い屈折力のレンズであり、円筒状の磁性体２７
に固定されている。磁性体２７は外枠２０の内部を摺動
することができる。２８は電磁石として作用するコイル
である。

コイル２８に電流を流すとその電流用に従って磁界が変
化するため、磁性体２７とレンズ２６は外枠の内面に沿
って移動し倍率を変化する。ピエゾ素子２３の働きは第
１実施例と同様である。

第２実施例の場合には、基準チャンネルにもガラス１反
２５の代わりにレンズ２６と同様のレンズを入れておく
ことが望ましい。

レンズ２６の移動手段としては、カムやへりコイドネジ
をモーターで駆動する方法なども可能である。

以上の実施例では、ピエゾ素子２３の作用を変倍に伴う
結像位置のシフト補正として述べたが、撮影レンズのフ
ォーカス、ズームに伴う軸上色収差の補正にまで容易に
拡張できる。また、結像位置のシフト補正はピエゾ素子
のみならず、モーラ−等の駆動に置き換えてもよいこと
はいうまでもない。

なお、実施例中では結像位置のシフト補正は撮像素子を
動かしておこなっているが、レンズ２６を複数枚に分割
し、ズームレンズのように倍率を変化させながら結像位
置を一定に保つことも可能である。また１弾性体レンズ
の中心厚を同時に変化させて結像位置を一定に保つよう
にしてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、色分解プリズムで３色に分光し
た徨に変倍ユニットを配置し、撮像レンズ系の倍率色収
差に応じて各チャンネルの倍率を変えることにより、撮
影レンズ系の倍率色収差を動的補正して、レジストレー
ションの良好なテレビ画像を得ることができるようにし
たものである。

本発明によれば、各チャンネルを独立に動的補正できる
から、高精度のレジストレーション補正が可能となるば
かりでなく、撮影レンズ系としては、従来と同程度の収
差補正でよいため高価なガラスを使用したり、枚数を増
やすことなく、低コストで高性能のテレビカメラを実現
できるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例の概略図、第２図はそのプ
リズム部分の詳細図である。 第１図中１は撮影レンズ系、２はフォーカス群、３と４
はズーム群、５はカム、６は絞り、７はマスターレンズ
群、８．　９．　１０はそれぞれ、フォーカス、ズーム
、絞りの検出装置、１１は演算装置、１２はプリズム、
１３は変倍ユニット、１４は保持ユニット、１５は撮像
素子、１６は駆動装置である。 第２図中、　１７．１ｇ、　１９はトリミングフィルタ
ー　２０は外枠、２１は弾性体レンズ、２２．２３はピ
エゾ素子、２４は接着剤、２５はガラス板である。 第３図は本発明の第２実施例の１つのチャンネルのみを
図示したもので、２６はレンズ、２７は磁性体、２８は
コイルである。 第２回

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮影レンズ系から射出される光束を複数に色分解
   する色分解プリズムと、色分解されたそれぞれの像面に
   位置する複数の撮像素子との間に、少なくとも１チャン
   ネルに変倍ユニットを有し、該撮影レンズ系からの情報
   あるいは外部からの情報等に基づいて該変倍ユニットの
   倍率を変化させ、撮影レンズの倍率色収差を補正してそ
   れぞれの像の大きさを実質的に一致させることを特徴と
   するテレビカメラの光学系。
2. （２）前記変倍ユニットの倍率変化に伴うピント変化を
   補正する手段を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のテレビカメラの光学系。