JPS59117884A - テレビジヨンカメラ装置 - 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】 〔発明の背景〕 この発明はテレビジョン信号の分解能を向上し、ラスタ
その他の歪を低減するため４部分側プＩＪ　、（ムラ用
いたカラーテレビジョンカメラに関する。

カラーテレビジョンカメラは、その結像面すなわちスク
リーンに分布光抵抗と分布容量の並列接続と等価の連続
薄膜を含むビディコンのような連続撮像装置を伝統的に
用いて来た。この表面を電子ビームで走査するとその容
量の充電量の変化によりテレビジョン信号が発生され、
光抵抗の低い領域の走査中は負荷に流れる電流が増大す
る。色分割プリズムの各出力口にそれぞれ結合されたこ
のような複数個のビデイコンによって、それぞれの色を
表わすテレビジョン信号が発生される。このプリズムの
入力口には１つのレンズが結合され、各ビディコンのス
クリーンに結縁させる。普通こノフリスムは画像の光を
赤、緑、青（Ｒ，Ｇ、Ｂ）の成分に分割し、３つのビデ
ィコ７７’ｆｉ赤、　緑、青の各画像成分を表わす信号
を生じ得るように作られている。Ｒ，Ｇ、Ｂの各ビディ
コン上に集束される３つの画像の間に寸法の差があるこ
とがしばしばあるが、これは画像上の同じ点が各撮像器
により同時に走査されるように偏向電流の大きさ全調節
することによって修正されている。撮像管の解像度は、
スクリーンに鮮鋭に集束し得る走査用電子ビームの直径
によって決まるため、極めて高く、すなわちテレビジョ
ン線６００本以上にすることができる。ビデイコン、ザ
チコン等の撮像管は満足ではあるが、使用電力の低い固
体撮像器を用いたカメラが注目されて来た。

固体撮像器を接着したＲＧ、Ｂ色分割プリズムを用いた
カラーテレビジョン用光学構体は米国特許第４３２３９
１８号明細書に記載されている。この装置は固体撮像器
が固有の長寿棉を有する上に強固なプリズムとの構体を
作る利点を有する。この特許明細書にはまたＲ、　　Ｇ
、Ｂの各光路の長さを制御するためスペーサを用いるこ
とが記載されている。

固体撮像器の公知の問題はこれが個別のセル丑たは活性
領域によって構成されていることで、現在の製造方法で
は無欠陥高解像度高感度の撮像器を大量生産するに適し
ない。

ＲＧＢ色分割プリズムと比較的低解像度の撮像器を用い
たカメラの実効解像度を向上するための公知例は米国特
許第４３２．２７４０号明細書に記載されているが、こ
の場合は緑色光応動撮像器を赤色光と青色光応動撮像器
に対して画素すなわち解像素子の１／２だけ偏位させて
いる。この方法は白色画像に対する解像度を向上するが
、単色画像の解像度を向上しない。捷た画素の偏位Ｋｆ
り解像度向上の利益を得るには、その画像の大きさが画
素長Ｃ寸たは幅）の約１乙０以内で等しくなければなら
ないが、実際のカラーカメラ装置、特に広角ズームレン
ズ系ヲ持つものは、３つの色画像の寸法が等しくなく、
ズーム位置（焦点距離）によって互いに解像度の向上の
ため必要な偏位の１０倍も変る横方向色収差として公知
の光学欠陥に悩まされている０ 上記の問題は米国特許第４３３４２３８号の装置でも取
上げられている○この装置では画像からの緑色光が色分
割フィルタにより２つの出力口に等分され、赤と青の混
成光が第３の出力口に向けられる。

廿た２つの緑応動撮像器がその各光出力口に画像が１／
２画素だけ互いに偏位するように結合され、第３の出力
口の第３の撮像器に隣接して赤青色フィルタが設けられ
、その光の青色成分を阻止しつつ赤色成分が活性画素の
いくつかに入射し、赤色成分を阻止しつつ青色成分が他
の画素に入射するようになっている。この構成は光感度
が低く色の整合度が悪く、撮像器の各画素の間隔の縞脣
たは基盤目の色フィルタを要する欠点がある。

〔発明の概要〕

カラーテレビジョンカメラは光入力口と第１０色光が導
かれる第１および第２の出力口を有する色分割プリズム
を備え、その第１および第２の出力口には第１および第
２の緑色応動個別撮像器が結合され、解像度を向上する
ため画像について相対的に偏位されている。このカメラ
はまた光の第２および第３の色にも応動する。各撮像器
の表面に画像を集束するためにプリズＬの入力口にレン
ズ構体を光学的に結合すると、各色光に対するレンズ構
体の性能の差のため、第２および第３の色光の焦点が同
じ点にならず、このため色不整合を生ずる。従って色分
割プリズムは第２および第３の色光がそれぞれ電力・れ
る各別の第３および第４の出力口と、この各出力口に結
合されて第２および第３の色光にそれぞれ応動する各別
の第３および第４の撮像器を含み、これによって第３お
よび第４の色光の光路長を各別に調節または制御し、色
不整合なしに集束のよい場作を達成することができる。

〔詳細な説明〕

第１図ａの従来法のカメラは例えばズームレンズのよう
なレンズ系１０とこれに結合されたＲＧＢ光分割プリズ
ム１２ヲ含み、プリズム１２の光分割面１４．１６ｉｌ
−１：赤と青の色光成分をそれぞれ撮像器１８．２０に
導き、矢印２４で示す画像からの緑色光は緑色応動撮像
器２２上に集束される。多相クロック発生器２６は公知
のように多相クロック信号を発生して撮像器１８．２０
．２２ヲ動作させ、赤、緑および青色応動信号を発生し
てこれを信号処理回路２．８．３０．３２に印加する。

ここで各信号は濾波、ガンマおよび（または）シェージ
ング補正等の処理後ＲＧＢ信号として出力端子に印加さ
れるが、マトリックス３４に印加されてＹ、■、Ｑの各
信号を生じる。

所定寸法の連接画素を有するＯＯＤ撮像器に対する水平
解像度を設定する変調転送関数（ＭＴＦ　）ｒｒｉ次式
で表される。

ｓｉｎ　　χ χ　　　　　　　（１） こ＼でＭＴＦはテレビジョン線数（ＮＴｖ）すなわち画
高当シの黒と白の領域の総数で表され、χは次式で表さ
れる。

の構体では感知器０画）幅当シの連接画素数が４０３個
の撮像器のＭＴＦを画像内の多数の各テレビジョン線に
ついて計算すると表１のようになる。

表　　　１ ■耳７−「−〒司 これを図表にすると第１図すのようになる。

連接画素を持つＣｃＤ配列のような固体感知器の個別感
知部のサンプリングまたはクロッキング周波数はＭＴＦ
の最初の零すなわち６００　Ｎ、の交点近傍にあり、上
述の例でば６０４テレビジヨン線で起る。サンプリング
理論がら公知のナイキスト限度によると、被サンプリン
グ系に対する入力情報（すなわち画像の明暗領域の分布
）はサンプリング周波数の１／／２の周波数に限る必要
がある。サンプリング周波数の１／２よシ大きい空間周
波数を持つ情報内容はエーリアレンズとして公知の異常
現象を生じる。上記の例では画像の情報内容はエーリア
／フグを防ぐため３００テレビジヨン線未満としなけれ
ばならない。画像の情報内容は容易に制御し得ないため
、固体撮像器の場合は情報を光学的に濾波して、情報内
容がナイキスト限界周波数すなわちこの例でｔｄ　３０
０テレビジヨン線で０またはその近傍になるようにする
のが普通である。第１図すにはこの濾波応答特性が５０
で示されている。

このようにしてＭＴＦが６００テレビジヨン線１で拡が
っているにも拘らず、ザンプリング条件は第１図ａの装
置の応答を１水平線描シ感知器４０３個の撮像器に対し
て３００テレビジヨン線に制限する。

これは放送や電子取材のような用途に適するとは通常前
えられない。

第３図の従来法装置はズームレンズのようなレンズ３０
２を用いて被写体３０１の像３０９．３１３．３１６を
部分３０３．３０５．３０７カ・ら成るビーム分割プリ
ズムを介して集束している。被写体からの緑色光は界面
３０４を通過するが、赤色光と青色光は界面３０４と前
面で反射されて光学的低域濾波器３０８と赤青の縞また
は券盤状の色フィルタ３１０を通り、個別固体撮像器３
１１に入る。界面３０４ヲ通った緑色光は半透鏡３０６
のような中性反射透過面により等分され、その半部は面
３０６　ｆ：通って撮像器３１７に、他の半部は面３０
６．３０４で反射されて撮像器３１４に入る。界面３０
４の像は２回反射された撮像器３１７の像と同じ向きで
ある。撮像器３１４．３１７はその像に関し、撮像器３
１４上の画像の１点がその画像の対応部分の生ずる撮像
器３１７のその点から１７２画素だけ偏位するように物
理的に位置決めされている。これによって有効画素数は
２倍になるが、光が２分されて各撮像器に利用される光
子数は半減するため、感度は向上しない。撮像器３１４
．３１７は互いに離相した信号を発生し、これがサンプ
リング回路３２８．３２９によってそれぞれサンプリン
グされ、点３３０で混合される。混合さハた信号は増幅
器３３１で増幅される。増幅されたこの繰出表示信号は
２　ＭＨｚ以下の遮断周波数の低域濾波器（ＬＰＦ　）
３３２とそれより遥かに高い遮断周波数を持つ濾波器３
３４で濾波される。緑の２　ＭＨ２以下の成分はマトリ
ックス３４８に１人力として印加され、Ｒ，Ｂ信号と組
合されて低周波数のルミナンス信号Ｙ、Ｊｌｒ生成する
。濾波器３３４からの比較的高周波数の緑信号は画素偏
位の補正のため遅延され、これから低周波数の緑信号が
差引かれて高周波数の緑信号ＹＨヲ生成する。この信号
は混合器３４９に印加されてルミナンス信号を生ずる。

撮像器３１１からの交番信号Ｒ％　ＢｌＲ，Ｂはサンプ
リング回路３３’７．３３８で交互にサンプリングされ
て各別のＲ信号とＢ信号となり、濾波され処理されてマ
トリックス３４８に印加され、信号ＹＬとＲ−Ｙ、Ｂ−
Ｙを生成してこれを合成器または符号器３５Ｑに印加す
る。この装置は各緑撮像器の画素数に対してＭＴＦによ
り設定されるＮＴ　Ｖ付近までルミナンス周波数を拡げ
ることができる。

しかし、この色光応動撮像器の感度は色フィルタ３１０
による損失のため低下１〜、またこのカラー撮像器は各
色光について実際の個別感光素子数が実効的に１／２シ
かないため、解像・度も悪い。その上レンズ３０２の性
能が赤色光と青色光について異るため色不整合の問題も
存在し、従って撮像器３１１上の赤と青の画像３０９は
一致せずまたは集束しない。すなわち赤と青の像は同じ
点に集束しない。

第４図ａ、ｂばこの発明の１実施例のプリズムを示す。

図において、レンズ系（図示せず）からの多色光はこの
プリズム構体の左側の面４１０に入射し、部分４１２を
通って青色光反射面４１４に達する。反射された青色光
は光路４１６に沿って前面４１０に戻り、ここで全反射
して光路４１８に沿って青色光出力口４２０に進む。公
知のように青色切取フィルタ４２２を用いて光の色度を
補正することもできる。

赤色光と緑色光の成分は界面４１４ヲ通って界面４２４
に達し、ここで赤色成分が反射して光路４２６．４２８
を取シ、赤色光出力口４３０に達する。必要に応じて赤
色切取フィルタ４３２ヲ用いることもできる。

緑色光成分は界面４２４ヲ通って５０％中性反射面また
は半透鏡面４３４に達する。この鏡面４３４において緑
色光の１／２は通過し−で第１の緑色光出力口４３８（
緑第１）に達し、残りＩＡは反射して第２の緑色光出力
口４３６（緑第２）に達する。出力口４３８゜４３６　
［は必要に応じて緑色切取フィルり４５０．４５２を用
いることもできる。また上記４つの出力口に固体撮像器
（図示せず）を適当なスペーサによって結合することも
できる０ 表面４１０から赤と青の撮像器までの赤と青の光路長は
その各撮像器に赤と青の画像を正しく集束するため製造
中に予め設定されるが、これは製造中に公知の方法でプ
リズム中の光路長を調節するか、スペーサ（用いたとき
は）′ｆ：適当に調節することにより行われ、そのプリ
ズムに対し最終製品で撮像器が固定される。

第４図ａに示すように、プリズムは紙面に平行な対称面
を有する０第４図すは第４図ａのプリズムを緑色光出力
口４３８の方から見た図である。実際のカメラでは緑第
２出力口４３６の位置は、他の撮像器の付属品が込み合
う傾向があるため不便である。第５図に示すプリズムは
この発明の１実施例によるもので、緑第２出力口が第４
図ａの位置と物理的に直角になっている。すなわち、切
取フィルタ４５２（およびこれに対応する緑色光出力口
）は第４図ａの紙面に相当する対称面５０２によって対
称的に分割されず、その対応する緑色光出力口から平面
５０２に実質的に直角に光が出ることができる。このた
め緑色応動彎像器を導線の配置やモジュールの位置’ｅ
、１便利にするようにその出力口に対して位置決めする
ことができる。

第６図はこの発明を実施するカラーカメラの簡略ブロッ
ク図である。図において、４つの出力口を持つプリズム
４１０がズームレンズのようなレンズ６０２と１対の緑
色撮像器６１４．６１４’に結合されている。プリズム
４１０はまた空間低域フィルタ６１２を介して赤色応動
撮像器６１１に結合され、また空間低域フィルタ６１５
ヲ介して青色応動撮像器６１３に結合されている。各撮
像器は増幅器６１６〜６１つの入力端子に結合されてい
る。赤色および青色表示信号は低域濾波器６２０　、　
６２．２に印加されてクロック成分を除去され、２つの
緑色表示信号はマルチプレクサに印加されて概して従来
法により処理され、高解像度の緑色信号を生成する。こ
の高解像度の緑色信号は低域濾波器６２４　Ｋよりその
クロソキング過渡が除去される。濾波器６２０　、　６
２４．６２２の出力のＲ，Ｇ、Ｂ信号はそれぞれ通常の
信号処理回路６２６　、　６２８．６３０に印加され、
公知のようにガンマ、シェージングその他の補正を行っ
て合成器すなわちカラープレクサ６３２に印加される。

カラープレクサ６３２は同期信号、バースト信号および
Ｒ，Ｇ、Ｂ信号を受入れてＮＴＳＣ，ＰＡＬその他の標
準の合成信号を形成する。緑色処理回路６２８には輪郭
信号発生器６３４を結合して輪郭信号を発生してこれに
よシ細部を強調することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来法のカラーカメラの概要構成を示す図、
第１図すはその変調転送関数および動作の範囲を示す図
、第２図は第１図ａによる装置に用いられる従来法のプ
リズムを示す図、第３図は一般に他の従来法のカラーカ
メラ装置を示す図、第４図ａと第４図すおよび第５図は
この発明の１実施例によるプリズムを示す図、第６図は
この発明の１実施例によるカラーカメラ装置を示す図で
ある。 ４１０・・・光入力口、４２０・・・第３の出力口、４
３０・・・第４の出力口、４３６・・・第２の緑色光出
力口、４３８・・・第１の緑色光出力口、６１１・・・
第４の個別撮像器、６１３・・・第３の個別撮像器、６
１４°・・第１の撮像器、６１４′・・・第２の撮像器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光入力口と第１および第２の緑色光出力口を有す
   る色分割プリズムと、上記プリズムの上記第１および第
   ２の出力口に結合されて緑色光に応動すると共に、上記
   第１および第２の出力口に対して、それぞれの表面に結
   像した画像が１画素のいだけ相対的に偏位するように位
   置決めされてその緑色画像の解像度を向上する第１およ
   び第２の個別撮像器と、赤色光と青色光に応動する他の
   撮像手段とを含み、上記色分割プリズムが、上記画像の
   青色成分が結合される第３の出力口と、上記画像の赤色
   成分が結合される第４の出力口とを含み、上記他の撮像
   手段が、上記第３の出力口に結合された第３の個別撮像
   器と、上記第４の出力口に結合された第４の個別撮像器
   を含み、依って、第３および第４の撮像器上への青色画
   像と赤色画像の集束を各別に正確ならしめるようにされ
   ていることを特徴とするテレビジョンカメラ装置。