JPS63300687A - 固体カラ−撮像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数個の固体撮像素子により各原色画像をそ
れぞれ撮像する携帯用小型カメラに適した固体カラー撮
像装置に関し、特に、その固体カラー撮像装置に固有の
レジストレーションを光学的に補正して小型軽量かつ安
価にレジストレーション補正を行ない得るようにしたも
のである。

（従来の技術） 一般に、カラーテレビジョンカメラなどカラー撮像装置
の感度を増大させるために、従来、イメージ・インテン
シファイヤ、すなわち、近接対向配置した光電変換面と
蛍光面との間の印加電界により入射光像を変換した電荷
像によって蛍光面を励起して入射光像を増倍する増感素
子を撮像素子に前置する手法がよく採られており、固体
撮像素子および撮像管にイメージ・インテンシファイヤ
を前置した場合のカラー撮像装置は第５図および第６図
にそれぞれ示すように構成される。

図示の構成によるカラー撮像装置１においては、レンズ
系２からの被写体光像を光学プリズム３により三原色光
像に分解し、電荷結合素子（ＣＣＤ）などよりなる各固
体撮像素子４Ｂ　、　４Ｇ　、　４Ｒ，もしくは、各撮
像管７Ｂ　、　７Ｇ　、　７Ｒの撮像面にそれぞれ投影
して光電変換し、変換出力の各原色画像信号を駆動映像
回路６を介して取出すが、各撮像素子の光像入射面にイ
メージ・インテンシファイヤ５Ｂ　。

５Ｇ　、　５Ｒをそれぞれ配置して入射光像を増倍して
いる。かかる構成のカラー撮像装置において各撮像素子
に入射する各原色光像には、イメージ・インテンシファ
イヤや撮像素子との結合用ファイバ・プレートなどによ
って歪みか生じ、その光像歪みが各原色毎の撮像系によ
ってそれぞれ異なるので、かかる各原色光像を重ね合わ
せた撮像出力再生カラー画像には著しいレジストレーシ
ョンのずれが生ずる。したがって、各原色毎の撮像系を
備えたカラー撮像装置、特に、撮像素子にイメージ・イ
ンテンシファイヤを前置したこの種のカラー撮像装置に
おいては、各原色撮像系毎に個々にレジストレーション
補正を行なう必要がある。

しかして、第６図に示したように撮像管を用いたカラー
撮像装置においては、撮像管駆動用走査系における水平
・垂直偏向の振幅や直線性をそれぞれ調整することによ
り、走査系自体によって生ずるレジストレーションすれ
とともに、上述した光学系によって生ずるレジストレー
ションずれも比較的容易に電気回路的に補正することが
できた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第５図に示したように固体撮像素子を用
いたカラー撮像装置においては、画素毎の光電変換素子
を幾何学的に配列し、クロックパルスにより駆動して走
査する固体撮像系における偏向の振幅や直線性を電気回
路的に調整して撮像出力再生画像の歪みを修正すること
は容易でなく、電気回路的にレジストレーション補正を
行なうのは極めて困難である。すなわち、上述のような
構成のクロンク走査系においては走査系自体に基づく撮
像出力再生画像の歪みは生じないので、光学系に基づく
画像歪みを走査系により電気回路的に修正するのは却っ
て困難である。したがって、前述したように撮像素子に
前置したときに光学的に撮像出力再生画像に歪みを生ず
るイメージ・インテンシファイヤを用いた固体カラー撮
像装置は、著しいレジストレーションずれが生じ、しか
も、その補正が困難であるので、カラーテレビジョンカ
メラとして実用し得ない、という問題点があった。

なお、光学的に生じた撮像出力再生画像の歪みを走査系
により電気回路的に修正することは、例えばメモリ素子
などを用いて行なえば可能であるが、回路装置の構成が
極めて大掛りになり、到底、携帯用小型カメラとしては
実施し得ないのみならず、極めて高価につくという問題
点が生ずる。

さらに、固体撮像素子に対して、前述したたようにイメ
ージ・インテンシファイヤやファイバプレートを前置し
ない場合でも、レンズ系や光学プリズムなどにおいて各
原色画像の波長毎に微妙な画像のずれが生ずる、という
問題点もあり、高品位テレビジョンなどにこの種固体カ
ラー撮像装置を使用するに当っては、従来のようにレジ
ストレーションの補正は不要とするわけには行かない。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、上述した従来の種々の問題点を一挙に
解決し、撮像出力再生画像に光学的に生じたレジストレ
ーションずれの補正を小型軽量かつ安価な手段により補
正してイメージインテンシファイヤにより充分に増感し
得るようにした固体カラー撮像装置を提供することにあ
る。

すなわち、本発明固体カラー撮像装置は、各固体撮像素
子の前に、その固体カラー撮像装置に光学的に生ずる固
有の撮像出力再生画像レジストレーションずれを、各固
体撮像素子の前にそれぞれ専用の補正レンズ手段を配置
することにより、各固体撮像素子間のレジストレーショ
ン補正を光学的に行なうようにしたものであり、原色画
像をそれぞれ撮像する複数個の固体撮像素子に色分解光
学系を介して被写体像を投影する固体カラー撮像装置に
おいて、前記複数個の固体撮像素子の各撮像面に、少な
くとも、当該固体カラー撮像装置の撮像出力カラー画像
に固有のレジストレーションをそれぞれ補正するレジス
トレーション補正用光学素子をそれぞれ介して各原色画
像を投影するようにしたことを特電とするものである。

（作　用） したが、って、本発明によれば、光学的に生ずるレジス
トレーションずれを小型軽量かつ安価な光学的手段によ
り充分に補正し得るので、イメージインテンシファイヤ
を用いて充分に高感度にした高品位テレビジョンに使用
可能の固体カラー撮像装置を実現することができる。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

まず、本発明固体カラー撮像装置における要部の具体的
構成の例を第１図に示す。図示の構成例は、第５図に示
した従来の固体カラー撮像装置におけるとほぼ同様に構
成配置した複数個の固体撮像素子にそれぞれ本発明によ
るレジストレーション補正を適用した場合における任意
の原色光像撮像系の構成配置の縦断面を示したものであ
る。

図示の構成においては、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの
光電変換素子を面配列した固体撮像素子４の光像入射面
にファイバプレート１１を介してイメージインテンシフ
ァイヤ５を配置し、硝子面板１０に接してフレア防止チ
ップ８を配置するとともに、そのフレア防止チップ８を
なす硝子部材の前面形状をレジストレーション補正レン
ズ素子９として作用するように構成しである。しかして
、本発明によるレジストレーション補正レンズ素子９は
、補正を施す前のその原色光像撮像系の撮像出力再生画
像の歪み、すなわち、所定の被写体パターンに対応した
撮像出力再生画像におけるレジストレーションずれに基
づいて所要の補正量をコンピュータにより計算して求め
、その補正データに従って硝子部材の前面形状を設定し
たものである。一方、フレア防止チップ８は、撮像面お
よびその周縁からの反射光の撮像面への再入射によるフ
レアすなわち画像ぼけの発生を防止するために、適切な
厚さの硝子部材により前界面における再反射の方向を撮
像面から外すとともに周壁面を黒化して再反射光を吸収
するようにしたものであり、撮像素子、特に、小型の撮
像素子には不可欠とみられるものである。したがって、
かかるフレア防止チップ８をなす硝子部材の前界面を研
磨してレジストレーション補正レンズ９をなすように一
体構成にすれば、新たな光学部材を付加することなく、
巧みに、光学的なレジストレーション補正を行なうこと
ができる。

なお、イメージ・インテンシファイヤ５は、近接対向し
た前面硝子板１４とファイバプレート１１との相対向す
る側内面に、例えばネサ膜をそれぞれ介して、光電変換
薄層１２と蛍光体薄層１３とをそれぞれ被着し、円環状
の絶縁材容器１７および電極絶縁部材１６に対し、それ
ぞれ電極板を兼ねて硝子面板１０およびファイバプレー
ト１１をそれぞれ支持する円環状の前面導体板１４およ
び背面導体板１５により真空容器を構成するとともに、
両ネサ膜間に直−９〜 流電圧を印加してその印加電界により光電変換層１２に
おいて入射光像を変換した電荷像を近接対向する蛍光体
薄層１３に射突させて励起発光させ、その増倍出力光像
をファイバプレート１１を介して固体撮像素子４の撮像
面に投影するようにしである。

上述のような構成配置の原色画像固体撮像系において、
例えば、イメージインテンシファイヤ５と固体撮像素子
４とを結合させるファイバプレート１１におけるオプテ
ィカル・ファイバの配列に不整があれば、入射光像に対
して固体撮像素子４の撮像面に投影される光像に形成歪
みが生じ、各原色光像毎のかかる形状歪みの不一致によ
り、撮像出力再生カラー画像に著しいレジストレーショ
ンずれが生ずる。本発明固体カラー撮像装置におけるレ
ジストレーションずれ発生および光学的レジストレーシ
ョン補正の態様を模式的に第２図に示す。第２図（ａ）
〜（ｄ）は、ファイバプレート１１におけるファイバ配
列不整の状態、そのファイバ配列不整に基づくレジスト
レーションずれの状態およびそのレジストレーションず
れの補正に適用する補圧用レンズの形状の各種の例を模
式的に順次に示したものである。同図（ａ）においては
、ファイバプレート１１の出射面におけるファイバ配列
が入射面におけるファイバ配列より水平・垂直両方向と
もに拡がっており、したがって、撮像面投影光像は原光
像より水平・垂直両方向に拡大されており、かかる投影
光像二次元拡大を補正するレンズ形状は凸レンズとなる
。同図（ｂ）においては、上述とは逆に、ファイバプレ
ート１１の出射面におけるファイバ配列が入射面におけ
るファイバ配列より水平・垂直両方向ともに縮んでおり
、したがって、撮像面投影光像は原光像より水平・垂直
両方向に縮小されており、かかる投影光像二次元縮小を
補正するレンズ形状は凹レンズとなる。また、同図（Ｃ
）においては、ファイバプレート１１の出射面における
ファイバ配列が入射面におけるファイバ配列より水平方
向のみ縮んでおり、その結果、補正用レンズの形状は水
平方向のみ湾曲したシリンドリカル凹レンズとなる。し
かして、ファイバプレート１１におけるファイバ配列の
不整は、実際には複雑な不整形状となり、したがって、
撮像面投影光像の形状歪みも、例えば同図（ｄ）に示す
ような複雑な不整形状となる場合が多いとみられる。か
かる複雑な不整形状の投影光像歪みに基づくレジストレ
ーションずれを補正するための補正用レンズは、例えば
鞍形などの複雑な形状のレンズ面を有するものとする必
要があり、図示のような投影光像の形状歪みに基づき、
前述したようにコンピュータ処理によって所要の補正用
レンズ面形状を設定することになる。しかしながら、図
示のような投影光像の形状歪みは、例えば、第１図示の
ような構成の各原色光像撮像系に固有のものであるから
、その撮像系に備えるレジストレーション補正レンズの
レンズ面形状もその撮像系に固有のものとなり、構成を
変えない限り変更の要は生じない。

本発明固体カラー撮像装置における各原色撮像系におけ
る撮像出力再生画像のレジストレーションずれをそれぞ
れ上述のようにして製作した補正用レンズにより補正す
れば、各原色撮像系の撮像出力再生画像に生ずる、例え
ば第３図（ａ）に示すような基準パターンのレジストレ
ーションずれをそれぞれ同図［有］）に示すようにほぼ
完全に補正して、以後、再調整を要せずに、レジストレ
ーションずれのない高品位の撮像出力再生カラー画像を
確保することができる。

なお、固体カラー撮像装置においては、上述のように固
体撮像素子にイメージ・インテンシファイヤを前置して
ファイバプレートにより結合させることな（、各原色光
像分離用光学プリズムに各原色用固体撮像素子をそれぞ
れ直接に結合させた場合にも、撮像レンズや光学プリズ
ムの色収差などにより各原色撮像系毎の投影光像の形状
寸法に微妙な差異が生ずるので、かかる場合にも、第４
図に示すように、各原色光像用固体撮像素子４Ｂ　。

４Ｇ　、　４Ｒに対して、それぞれ直接に上述したよう
なレジストレーション補正レンズ９Ｂ　、　９Ｇ　、　
９Ｒを取付ければ、はぼ完全にレジストレーションずれ
のない撮像出力再生カラー画像を得ることができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、固体
カラー撮像装置における各原色毎の固体撮像素子にそれ
ぞれイメージ・インテンシファイヤを前置して増感した
場合に光学系において生ずる、従来電気回路的には補正
が困難であったレジストレーションずれを、補正用レン
ズをさらにそれぞれ前置するだけの小型軽量かつ安価な
光学的手段により容易に補正することができ、しかも、
各原色撮像系の構成を変えず、また、各光学素子の当初
の相対位置関係を保持する限りにおいては、無調整で半
永久的なレジストレーション補正を確保し得るという格
別の効果が得られ、高品位の携帯用カラーテレビジョン
カメラとするに好適な固体カラー撮像装置を実現するこ
とができる。

体的構成例を示す断面図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は同じくその要部の具体的構成に
おけるレジストレーションずれ発生および補正の各種の
態様をそれぞれ示す線図、 第３図（ａ）および（ｂ）は同じくその具体的構成にお
ける補正前および補正後のレジストレーションの態様を
それぞ示す線図、 第４図は本発明固体カラー撮像装置の他の概略構成を模
式的に示す線図、 第５図は従来の携帯用固体カラー撮像装置の概略構成を
模式的に示す線図、 第６図は従来の携帯用撮像管式カラー撮像装置の概略構
成を模式的に示す線図である。

１・・・カラー撮像装置　　２・・・撮像レンズ３・・
・光学プリズム　　　４Ｂ、　４Ｇ、　４Ｒ・・・固体
撮像素子５、５Ｂ、　５Ｇ、　５Ｒ・・・イメージ・イ
ンテンシファイヤ６・・・駆動・映像回路　　７Ｂ、　
７Ｇ、　７Ｒ・・・撮像管８・・・フレア防止チップ ９・・・レジストレーション補正レンズ１０・・・硝子
面板　　　　　１１・・・ファイバプレート１２・・・
光電変換薄層　　　１３・・・蛍光体薄層１４・・・前
面導体板　　　　１５・・・背面導体板１６・・・電極
絶縁部材　　　１７・・・絶縁材容器第１図 第２図 −」 日 第３図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原色画像をそれぞれ撮像する複数個の固体撮像素子
   に色分解光学系を介して被写体像を投影する固体カラー
   撮像装置において、前記複数個の固体撮像素子の各撮像
   面に、少なくとも、当該固体カラー撮像装置の撮像出力
   カラー画像に固有のレジストレーションをそれぞれ補正
   するレジストレーション補正用光学素子をそれぞれ介し
   て各原色画像を投影するようにしたことを特徴とする固
   体カラー撮像装置。 ２、前記レジストレーション補正用光学素子を、前記複
   数個の固体撮像素子の各撮像面にそれぞれ前置するフレ
   ア防止用光学素子とそれぞれ一体に構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の固体カラー撮像装置
   。 ３、前記フレア防止用光学素子をなす光学部材の入射面
   を前記固有のレジストレーションをそれぞれ補正する形
   状にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   固体カラー撮像装置。