JPS5912871Y2 - 固体カラ−テレビジョンカメラ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、複数個の固体撮像素子を備えてカラーテレビ
ジョン画像信号を形成する固体カラーテレビジョンカメ
ラ装置に関し、特に、固体化装置の特質を活かして従来
に比し格段に小型軽量となるとともに、動作が長期に亘
り安定となるように構成したものである。

撮像レンズを介して被写体から入射する色彩光像を複数
個のそれぞれ異なるスペクトル分布を有する光像に分解
し、複数個の撮像管、固体撮像板等の撮像素子によりこ
れらの光像を受光して充電変換し、カラー画像信号を形
成するようにしたカラーテレビジョンカメラにおいては
、各撮像素子の受光面における入射光像に対して水平、
垂直の位置調整、回転による姿勢調整、フォーカス微調
整等の各種の調整を行なって、各撮像素子におけるフォ
ーカス整合や撮像出力画像の重なり合い、すなわち、レ
ジストレーションを正しい状態にする必要がある。

撮像素子として撮像管を用いた従来のカラーテレビジョ
ンカメラにおいては、前述した各調整項目のうち、水平
、垂直の位置調整については機械的調整によらず、電気
的な走査位置調整手段が操られているが、その場合にも
、フォーカス微調整や姿勢の回転調整は撮像管など、各
撮像素子の取付位置や姿勢を個別に調整するなど、撮像
素子自体を個々に動かして行なっていた。

この際、カラーテレビジョンカメラの前述した各項目の
調整を行なうための調整機構は、製造時および出荷時に
おける初期調整や使用時における撮像管の交換、もしく
は撮像レンズ等の交換に際して行なう再調整など、繰返
し行なう調整に備えて、常時調整し易いように構成する
必要があった。

特に、撮像素子として固体撮像素子を用いる場合には、
固体撮像素子の構成や動作の特質上、水平、垂直位置の
調整を電気的に行なうことが困難であるのでそれらの調
整項目もすべて機械的手段に委ねる必要が生じ、フォー
カス微調整や姿勢回転とともに機械的調整項目が増加す
ることとなり、したがって、調整にあたって固体撮像素
子自体を個々に動かす方法を採ると各項目の調整機構は
撮像管の場合よりも複雑化、大型化し、固体撮像素子自
体が極めて小型軽量（−例では２０ ｍｍ Ｘ ３Ｑｍ
ｍ×５ｍｍ、約５ｇ）であるにも拘らず、その取付調整
機構が大型になるとと・もに重く （例えば固体撮像素
子１個の系統では、素子自体を含んで８０−１１５０ｇ
程度と予想される）なり、カメラ装置全体が相対的に大
型化する欠点があり、長期安定性を低下させることにな
る。

一般に、撮像素子の取付位置の調整には、前述したよう
に、機械的と電気的との別はあっても、実質的に水平、
垂直の位置調整、回転による。

姿勢調整、フォーカス微調整等の各調整があるＩ！’、
このうち、フォーカス微調整のみは撮像素子を光像入射
光路の光軸方向に移動させて行ない、他の調整はすべて
光像入射光路の光軸に直交する平面内における撮像素子
の取付位置の二次元調整によって行なう。

したがって、これらの位置調整を共通の調整手段によっ
て行なうには三次元の調整機能を要するため、調整機構
が複雑となって、大型化、重量化することになるから得
策でない。

この・ため撮像素子の調整機構を光軸方向とそれに直交
する方向とに分け、前者すなわち撮像素子を光像入射光
路の光軸方向に移動させるフォーカス微調整のみを別個
の調整手段によって行なうようにすれば、それだけでも
撮像素子取付調整機構の小型軽量化が実現されるが、特
に、撮像素子が固体撮像素子である場合においては、そ
の構成並びに作動上の特質、例えば、長寿命であり、撮
像管と異なりほぼ恒久的に交換不要などの特質からして
、光像入射光路の光軸と直交する平面内における水平、
、垂直、回転等の位置調整としては装着時の初期調整以
外は不要であり、したがって、前述したように、かかる
直交平面内については位置調整を十分に行なったうえで
固体撮像素子を取付は固定するだけで充分である。

一方、フォーカス微調整を必要とするカメラ装置の製作
・調整時、撮像レンズ交換時およびズームレンズ使用時
（撮像レンズ固有の色収差などにより通常フォーカス整
合がずれる）等に対しては、撮像素子相互間のフォーカ
ス整合のために他の簡単な調整手段を設けるようにすれ
ば、固体カラーテレビジョンカメラ装置全体の小型軽量
化、長期に亘る安定化に対する効果は極めて大きい。

すなわち、本考案は、固体撮像素子自体は、基板上に集
積回路化して形成した固体撮像素子であるから、極めて
長期安定動作および長寿命となり、極めて小型であり、
また８数グラム程度の軽量であるので、カメラ装置内の
取付装着手段を小型軽量化し、例えば、固体撮像素子自
体は取付位置を充分精密に初期調整したうえで撮像素子
保持板に直接貼りつけるなどして製造し、使用時に必要
なフォーカス微調整を他の簡単な調整手段に委ねれば、
固体撮像素子自体の取付機構を極めて簡単な構成のもの
にすることができる、との認識に基づいてなしたもので
ある。

本考案の目的は、上述した従来の欠点を除去し、特に、
複数個の固体撮像素子を備えた固体カラーテレビジョン
カメラ装置における固体撮像素子の取付並びに取付位置
の調整に関し、光像入射光路の光軸と直交する平面内の
取付調整機構と光軸方向のフォーカス微調整機構とを確
実に分離することによってカメラ装置全体を簡単化、小
型軽量化かつ長期安定化を実現した固体カラーテレビジ
ョンカメラ装置を提供することにある。

本考案の他の目的は、従来慣用の光学系素子および固体
撮像素子の取付位置を固定し、相対位置関係の変更を不
要にして安定化するとともに、そのとき必要となるフォ
ーカス整合すなわち各固体撮像素子相互間のフォーカス
微調整を、他の簡単な光学的調蓼手段によって安定精密
に行ない得るようにした固体カラーテレビジョンカメラ
装置を提供す、ること・炙こある。

本考案のさらに他の目的は、ズームレンズ取付時におけ
るフォーカス整合のためのフォーカス位置の精密調整、
複数個の固体撮像素子に対して個別に行なう色収差除去
等に好適なフォーカス微調整手段を備えた固体カラーテ
レビジョンカメラ装置を提供することにある。

すなわち、本考案固体カラーテレビジョンカメラ装置は
、フォーカス調整機能を有する撮像レンズを介して入射
した光像を分光して形成したそれぞれ異なるスペクトル
分布を有する複数の分光光像をそれぞれ異なる光路を介
して複数個の固体撮像素子の受光面にそれぞれ投影する
固体カラーテレビジョンカメラ装置において、前記受光
面をそれぞれ対応する前記光路の光軸に直交させるとと
もに、少なくとも前記光路の光軸方向に関しては前記複
数個の固体撮像素子の配置位置を固定し、基準とする１
個の前記固体撮像素子を除き、他の前記固体撮像素子に
対応する前記光路に、前記光軸と斜交して前記分光光像
を透過させる第１の平面界面を有する固定の第１の透明
部材と、前記第１の平面界面に平行に対向して前記分光
光像を透過させる第２の平面界面および前記光軸と直交
して前記第２の平面界面を透過した前記分光光像を透過
させる第３の平面界面を有する可動の第２の透明部材と
を備え、前記第２の透明部材を前記第２の平面に沿って
移動させるようにしたフォーカス微調整手段をそれぞれ
介挿することにより前記複数個の固体撮像素子相互間の
受光面におけるフォーカスの整合を行ない、整合後にお
いては前記撮像レンズを介して入射した光像についての
フォーカス調整を前記撮像レンズにより一括して調整し
得るようにしたことを特徴とするものである。

以下に図面を参照して本考案を詳細に説明する。

本考案は、上述したように、固体カラーテレビジョンカ
メラ装置における複数個の固体撮像素子相互間のフォー
カス整合に関しては、従来の慣用の光学系素子と固体撮
像素子との相対位置関係を固定したままで、基準とする
固体撮像素子を除き、他の固体撮像素子に対する光像入
射光路中に光学的フォーカス微調整手段をそれぞれ設け
、その光学的フォーカス微調整手段の調整により、固体
撮像素子の受光面上にて光学像の移動を生ずることなく
、等価的に入射光像の光路長を個々に変化させて固体撮
像素子相互間のフォーカス整合を行ない得るようにした
ものであり、・特公昭５０−３９４４号公報に記載のフ
ォーカス調整手段と同等の手段を含めて固体カラーテレ
ビジョンカメラとして構成した構成例を三原色Ｒ，Ｇ、
Ｂ３系統のうち１系統の光像入射光路について第１図
に示す。

第１図示の構成においては、光像の入射光路中に挿入し
た楔形プリズム３を、固体撮像素子の受光面における被
写体像の位置に何らの変化も与えずに、光路中に位置す
るプリズム３の厚さを変えて光路長のみを実質的に変化
させるように移動させる。

すなわち、第１図ａに示す構成においては、固体カラー
テレビジョンカメラの色分解プリズム１の光学像出射面
に対向して、基板４上に設けたソケットブロック５に接
続端子ピン６を挿入して取付は固定した固定撮像素子２
を配置し、その間の光路中に光像入射光路の光軸方向に
おける断面が楔状をなした楔形プリズム３を挿入する。

この楔形プリズム３は、例えば下縁端面をばね７により
押上げ、上縁端面を支持板９により支持した調整ねじ８
により押えて、後述するように、はぼ上下方向に移動可
能に支持するが、その色分解プリズム１の光像出射端面
に対向する側の面がその端面に平行であり、かつ、これ
ら平行に対向する２面がともに光像入射光路の光軸に対
し適切な角度をもって斜交するようにし、他方、プリズ
ム３の楔形断面を挾む他の面は、固体撮像素子２の受光
面と同様に、光像入射光路の光軸と直交するようにし、
さらに、適切な案内機構により、上述した上下移動に際
しては、上記２平面が互いに平行を保ちながら光像入射
光路の光軸と斜交する方向に移動するように構成する。

したがって、楔形可動プリズム３を色分解プリズム１の
光学像出射面に対向する面に沿って上述の斜交方向に移
動させれば、上述した２千面の対向する距離は変らず、
光路中に位置するプリズム３の部分の厚さのみが変化し
て、光像入射光路におけるプリズム３の屈折率を有する
部分の長さが変化するので、少なくとも色分解プリズム
１の出射端面と固体撮像素子２め゛受光面との間の光路
長が実質的に変化することになり、固体カラーテレビジ
ョンカメラの撮像レンズ（図示せず）に対するフォーカ
ス整合のためのフォーカス微調整を行なうことができる
。

また、上述の構成によれば、色分解プリズム１と楔形可
動プリズム３との相対向する距離が変らないこと、およ
び、楔形可動プリズム３の固体撮像素子２に対向する面
が光像入射光路の光軸に直交し、しかも、固体撮像素子
２の受光面に対して平行であるので、前述したフォーカ
ス微調整に伴ってその受光面上における入射光学像の位
置が移動することはない。

一方、第１図すに示す構成においては、色分解プリズム
１の出射端面ば、従来と同様に、光像入射光路の光軸に
対して直角のままとし、この出射端面と平行に対向する
面を有し、他の面が楔形可動プリズム３の上述した斜文
面と平行に対向する斜文面をなした楔形プリズム１０を
プリズム１と３との間に光路中に固定配置し、この楔形
固定プリズム１０の斜文面に平行するようにして、第１
図ａにおけると同様に、楔形可動プリズム３を移動させ
れば、上述したと同様に、固体撮像素子２の受光面上に
おける光学像の移動を伴うことなく、フォーカス微調整
を行なうことができる。

したがって、本例におけるように、可動および固定の２
個の楔形プリズム３および１０を組合わせた構成の光学
的フォーカス微調整手段を用いれば、色分解プリズムの
出射面の如何には関係なく光学的フォーカス微調整を行
ない得るようにした本考案固体カラーテレビジョンカメ
ラ装置を実現することができる。

上述した本考案カメラ装置において楔形可動プリズム３
を光像入射光路の光軸と斜交する方向に正確に移動させ
る調整手段の具体的構成例を第２図に示す。

第２図に示す構成においては、他の光学系や固体撮像素
子などに対して機械的に固定した基板１１上に、上下端
面を折曲げて可動プリズム３を支持するようにし、入射
光像を透過させる窓穴１４を有する可動プリズム支持枠
１２を螺止する。

楔形可動プリズム３はその下端面をばね７により押上げ
、支持枠１２の上端折曲部に設けた調整ねじ８により上
端面を押えて支持し、調整ねじ８の螺動により、その支
持位置をほぼ上下の方向に微細に移動させ得るようにす
る。

支持枠１２側に適切な距離を保って固定配置しである前
述の色分解プリズム１もしくは楔形固定プリズム１０の
前述した斜文面と平行にして間隔を変えずに、その斜文
面に対向する面に沿って楔形可動プリズム３を移動させ
るには、支持枠１２の両側端部を折曲げて上記斜交方向
のガイド溝を有するサイドガイド１５を形成し、このサ
イドガイド１５に沿って楔形可動プリズム３が摺動する
ようにする。

かかる案内機構の例を第３図に示す。

一方、楔形可動プリズム３には、例えば第２図に示すよ
うに、支持枠１２とは反対側の面に入射光像透過用の窓
穴を有する補強板１３．を接着等により固定しておき、
第３図の構成においては、その補強板１３の両側縁部の
上下端などを折曲げて摺動片１７を設け、サイドガイド
１５の端縁に設けた前述した斜交方向のガイド溝１６に
摺動片１７の端部を嵌合させ、摺動片１７がガイド溝１
６に沿って摺動するように構成する。

楔形可動プリズム３にかかる案内機構を付して上下に摺
動させれば、楔形可動プリズム３をその斜文面に沿って
確実容易に移動させ、光路長の微細変化により精密にフ
ォーカス微調整を行なうことができる。

なお、上述の構成例において、各種プリズムの面に、通
常行なうと同様に、必要に応じて反射防止コーティング
を施してもよく、また、独立に設けるように前述した可
動プリズム支持枠１２を、色分解プリズムなど他の光学
素子や固体撮像素子の取付機構と一体に構成するなどす
れば、本考案装置を更に小型軽量に構威しうろこと勿論
である。

以上の説明から明らかなように、本考案によればつぎの
ような顕著な効果が得られる。

（１）固体撮像素子の取付調整機構は、光像入射光路の
光路長を個々に変化させる個別のフォーカス微調整手段
を分離して、少なくとも光像入射光路の光軸方向に直交
する平面内における二次元調整のみとするか、不要とす
るので、固体撮像素子の取付機構が極めて簡単化され、
固体カラーテレビジョンカメラ装置全体が小型軽量とな
る。

前述したように、従来方式の固体撮像素子を含んだ取付
調整機構は１系統につき１５０ｇにもなるが、本考案に
基づき光軸と直交する平面内のみを可動とした機構とし
、例えば本考案者らの提案に係る特公昭５６−１０８３
３号公報に記載の「撮像素子位置調整方法」を用いて光
軸と直交する平面内の調整を行なった後、ねじ等を用い
、あるいは直接貼りつけるなどして固体撮像素子を撮像
素子保持板に固定し、上記公報に記載の調整治具を取外
すようにして得られた本考案者らによる固体カメラの試
作例では、撮像素子１系統につき約２０ｇとなり、約１
桁近く重量を低減することができた。

（２）上述のように、固体撮像素子の取付を光像入射光
路の光軸と直交する基準面に接して行なうことが可能と
なるので、固体撮像素子の取付けが極めて簡単容易とな
るとともに、長期にわたって安定となる。

（３）固体カラーテレビジョンカメラ装置のフォーカス
微調整自体も、固体撮像素子の受光面上における光学像
の移動を伴わないので、固体撮像素子に関する他の位置
調整とは別個に独立して行なうことができ、他の位置調
整の影響を受けず、容易に安定確実なフォーカス微調整
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、 ｌ）は本考案固体カラーテレビジョンカメ
ラ装置における光学的フォーカス微調整手段の構成例を
それぞれ示す側面図、第２図は同じくその光学的フォー
カス微調整手段におけるプリズム可動機構の構成例を示
す斜視図、第３図は第２図示の構成例における摺動案内
機構を一部拡大して示す斜視図である。 １・・・色分解プリズム、２・・・固体撮像素子、３・
・・楔形可動プリズム、４・・・基板、５・・・ソケッ
ト、６・・・接続端子ピン、７・・・ばね、８・・・調
整ねし、９・・・支持板、１０・・・楔形固定プリズム
、１１・・・基板、１２・・・可動プリズム支持枠、１
３・・・可動プリズム補強板、１４・・・窓穴、１５・
・・サイドガイド、１６・・・ガイド溝、１７・・・補
強板摺動片。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. フォーカス調整機能を有する撮像レンズを介して入射し
   た光像を分光して形成したそれぞれ異なるスペクトル分
   布を有する複数の分光光像をそれぞれ異なる光路を介し
   て複数個の固体撮像素子の受光面にそれぞれ投影する固
   体カラーテレビジョンカメラ装置において、前記受光面
   をそれぞれ対応する前記光路の光軸に直交させるととも
   に、少なくとも前記光路の光軸方向に関しては前記複数
   個の固体撮像素子の配置位置を固定し、基準とする１個
   の前記固体撮像素子を除き、他の前記固体撮像素子に対
   応する前記光路に、前記光軸と斜交して前記分光光像を
   透過させる第１の平面界面を有する固定の第１の透明部
   材と、前記第１の平面界面に平行に対応して前記分光光
   像を゛透過□させる第２の平面界面および前記光軸と直
   交して前記第２の平面界面を透過した前記分光光像゛を
   透過させる第３の平面界面を有する可動の第２の透明部
   材とを備え、前記第２の透明部材を前記第２の平面界面
   の平面に沿って移動させるようにしたフォーカス微調整
   手段をそれぞれ介挿することにより前記複数個の固体撮
   像素子相互間の受光面におけるフォーカスの整合を行な
   い、整合後においては前記撮像レンズを介して入射した
   光像についてのフォーカス調整を前記撮像レンズにより
   一括して調整し得るようにしたことを特徴とする固体カ
   ラーテレビジョンカメラ装置。