JPS6350185A - カラ−ビデオカメラ - 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、カラービデオカメラの白バランス調整に関す
る。

〔従来の技術〕

光の３原色は、赤、緑、青である。そこで、カラービデ
オカメラにおいても、光信号を赤、緑。

青の３色に分けて受光し、得られた３原色信号を混合す
ることによって任意の色を再現可能としている。

光信号を受光し、電気信号に変える光電変換の手段とし
て固体撮像素子がある。固体撮像素子により、実際に必
要な可視光領域の元信号を電気信号に変換するのである
が、固体撮像素子の長波長感度が高いため、近赤外線領
域の光信号をも光電変換してしまう。従って赤信号の割
合が増えてしまい色の再現性を狂わせてしまう。そこで
固体撮像素子の前に赤外カットフィルタを設け、不要な
近赤外線領域の光を除去するのが普通である。

この公知例として例えば、藤井他：２板式ＣＣＤカラー
カメラ、ＴＶ学学会１９ク２ 集９７頁〜９８頁がある。また、本公知例では、良好な
色再現性を得るため白バランス調整を行っている。

白バランス調整は、白色の被写体を正しく白色に色再現
するための調整であり、光源の光の分光特性（赤、緑、
青の光信号の割合）にかかわらず白色に対する赤、緑、
青の電気信号の割合を一定に保つものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記したような従来装置において、−度白バラン
ス調整を行っても、照度が変化して低照度になると白バ
ランスがずれて良好な色再現が得られなくなるという問
題があった。

以下この問題について説明する。

第６図は、照度と固体撮像素子から得られる電気信号の
関係を示したもので、実線が輝度信号。

破線が赤（８）信号と緑（Ｇ信号の比（Ｒ／Ｇ信号比）
を表している。

ところで固体撮像素子で得られる電気信号量を照度にか
かわらず一定値に保つように、固体撮像装置の入射光側
には、絞り装置が設けられている。

−第６図の輝度信号の照度特性も、高照度においては一
定値を示１−ている。しかしながら、低照度になり、絞
り装置が開放の状態となると図でも判るように照度の低
下とともに固体撮像素子で得られる電気信号量も減少す
る。

一方破線で示したＲ／Ｇ信号比は、固体撮像素子で得ら
れる２つの信号の比である。よって絞り装置が開放とな
る照度の場合でも、絞り装置が絞り込まれる高照度の場
合でもこのＲ／Ｇ信号比は一定値になる。ところが第６
図で判るように照度により変化している。なお、絞り装
置が開放か、極めてよく絞り込んでいる照度においては
、Ｒ／Ｇ信号比の変化はない。このことは、絞り装置の
動作により、Ｒ／Ｇ信号比が変化し、白バランスがずれ
ることを意味する。

以下第４図、第５図を用いて絞り装置の動作により白バ
ランスがずれる原因を説明する。

第４図は高照度の時の撮像素子への光信号の入射の様子
を模式的に示したもので、第５図は低照度の時の撮像素
子への光信号の入射の様子を模式的に示したものである
。第４．第５の両図において、４は絞り装置、６は固体
撮像素子、７は固体撮像素子６で光電変換された信号の
出力端子、１０はレンズ、９は赤外カットフィルタを示
す。絞り装置４は、先に説明した通り、照度が変化して
も固体撮像素子６に入射する光信号量が変化しないよう
にする装置で、高照度の時に絞り込まれて入射する光信
号の光量を制限し、低照度の時に開放となり入射する光
信号を制限することなく固体撮像素子６に受光させるも
のである。

よって照度が十分に高い時は、第４図に示されるように
、絞り装置４は十分に絞られた状態となる。一方、照度
が低下すると感度を上げるため、第５図に示されるよう
に、絞り装置４は開放の状態となる。

第４．第５図を比較して判るように、低照度の時には赤
外カットフィルタ９に対し、斜め方向から入射する光信
号成分が増加する。この斜め入射の最大角θｍを求めて
みる。

レンズ１００口径をｄ、レンズｌＯと固体撮像素子６と
の距離をｆとする。このとき斜め入射の最大角θｍは次
の式で表される。

妬＝　ｔａｎ−”　” ２ｆ−°−−−　−−−°−−−−−（ｉ）また、レン
ズの口径比Ｆは（２）式で表される。

Ｆ＝Ｌ　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・（２）口径比Ｆが１．２のレンズを考える。このと
き、（１）；（２）式より斜め入射の最大角θｍを求め
ると約２３度となる。ところで、固体撮像素子６の前面
に設げられた赤外カットフィルタ９は、入射する光と反
射する光の干渉を利用して特定の周波数以下の波長の光
の通過を遮断する、多層の真空蒸着膜であるから、入射
する光信号が斜めになると干渉を起こす光路長が変化し
、遮断する光の波長が短くなる。

入射角が２３度の時、遮断する光の波長は２〜３％短く
なる。

このことは、赤外カットフィルタ９を通過し、固体撮像
索子６に入射する光の分光特性が変化することを意味す
る。

第７図は、第４図もしくは第５図に８いてｍ１体撮像素
子６で得られる赤、緑、青に相当する電気信号の分光特
性を規格化して示したもので、絞り装置４の動作による
分光特性の変化を表す図である。

同図において絞り装置４が十分に絞り込んでいる場合の
分光特性を実線で示した。

低照度になり、絞り装置４が開放の状態では、上記に述
べた通り、赤外カットフィルタ１１により遮断される波
長が２〜３％短くなり、赤信号の分光特性の長波長側が
破細で示す特性となる。この結果、赤信畳の信号量が１
０％程城少することになる。

以上述べてきた理由により、−度白バランス調整を行っ
ても照度が変化すると、赤、緑、１！ｒの３原色間の信
号比が崩れてしまい、白バランスがずれて良好な色再現
が得られなくなる。

この問題点は、固体撮像素子を用いたカラービデオカメ
ラにおいて、高感度化の為に開口比の小さな、明るいレ
ンズを使うようになってきたために浮かびあがってきた
新たな問題点である。

本発明の目的は、光学系で得られる光信号の分光特性を
照度にかかわらず一定とすることで、−度白バランス調
整を行った後に照度が変化しても白バランスがずれるこ
とかな（、良好な色再現が得られるカラービデオカメラ
を提供することにある。

〔間四点を解決するための手段〕

上記目的は、絞り装置の入射光側に赤外カットフィルタ
を設けることにより達成される。またはぜ平行入射した
元信号を、平行もしくは平行と同等な光信号として通過
させるレンズの前に赤外カットフィルタを設けることに
より達成される。

〔作用〕

ここで重要なのは、照度が変化し絞り装置が動作しても
、赤外カットフィルタに入射する光信号の入射角は変化
しないことである。よって絞り装置の入射光側に赤外カ
ットフィルタを設ければよいことは明白である。なお、
複数の凸レンズ、凹レンズを組合せたレンズ群の後でも
可能である。凸レンズは光を収束させ、凹レンズは元を
発散させるものであるから、平行で入射した光信号を平
行のままで出力させるレンズ群が実現できる。このレン
ズ群の後段に赤外カットフィルタを設ける場合には、絞
り装置の位置は問題にはならない。その理由は、上記レ
ンズ群がアンフォーカス系であるから、レンズ群を通過
してくる光信号は絞り装置を通っても光量のみが変化す
るだけであるからである。

上記の手段によれば、赤外カットフィルタに入射する光
信号の入射角は、絞り装置の影響を受けることがない。

よって低照度においても、白バランスがずれることもな
く、良好な色再現性を保つことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の第一の実施例を第１図により説明する。

同図におい′Ｃ１は前玉、２はバリエータ。

３はコンペンセータ、４は絞り装置、５はマスターレン
ズ（結像系レンズ）、６は固体撮像素子、７は固体撮像
素子６で得られる信号の出力端子、８は赤外カットフィ
ルタを示す。

前玉１を通して入射する光信号は、バリエータ２、コン
ペンセータ３を通過した後、絞り装置４で光量調節をさ
れ、マスターレンズ５により固体撮像素子６の受光面に
結像し、光電変換され電気信号として出力端子７より出
力される。

とこロチ前玉ｌ、バリエータ２．コンペンセータ３の３
つのレンズの位置を調節することで、前玉１を通して入
射する光信号（平行光）の入射角と同じ角度を保ってコ
ンペンセータ３から光を取り出すことができる。よって
マスタ−レンズ５０入射光面につけられた赤外カットフ
ィルタに入射する光信号の入射角は、前玉１に入射する
光信号の入射角と同じであり、絞り装置４の絞り込み量
とは無関係になる。

よって低照度においても、前玉１に対し垂直に入射する
入射角０度の平行な光信号は、赤外カットフィルタ８に
対しても垂直に入射し、白バランスずれを生じさせず、
良好な色再現が可能であることは明らかである。

ところで前玉１に入射する光信号は平行光とは限らない
。しかしながら前玉１の位置を調節することで、マスタ
ーレンズ５の前方では平行光となる。これは、マスター
レンズ５が入射する平行光に対して固体撮像素子６の受
光面に焦点を結ばせるものであることによる。

また、前玉１にはいろいろな角度から元信号が入射する
が、前玉１．バリエータ２．コンベンセータ３はアンフ
ォーカス系であるから、絞り装置４によって結像系であ
るマスターレンズ５０入射光の入射角が変化することは
ない。

以上説明してきたように、本実施例によれば低、照度に
おける白バランスずれを防止し、良好な色再現が得られ
る。

第２図は本発明第二の実施例を示すモデル図である。９
は赤外カットフィルタである。また、第１図と同符号の
ものは第１図と同じものを示している。

第１図の実施例においては赤外カットフィルタＥｌ？マ
スターレンズ５の入射面側に蒸着した場合について述べ
たが、本実施例は、絞り装置４とマスターレンズ５の間
に赤外カットフィルタ９を設げたものである。この場合
でも、先の実施例で説明した通り赤外カットフィルタに
入射する光の入射角は絞り装置によらず一定となる。本
実施例においても低照度における白バランスずれは生ぜ
ず良好な色再現が得られる。

ｗ、３図は本発明第三の実施例を示すモデル図で、構成
要素は第２図と同じである。第２図の実施例との違いは
赤外カットフィルタ９の位置にある。

本実施例においては、絞り装置４０入射光側に赤外カッ
トフィルタ９を設けたため、絞り装置４によって、赤外
カットフィルタ９に入射する光の入射角が変化すること
はない。

よって本実施例においても低照度における白バランスず
れは生ずることがなく、良好な色再現が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、照度にかかわりなく光学系で一定の分
光特性が得られるので、白バランス調整を行った後に照
度が変化しても白バランスがずれることがなくなり、良
好な色再現が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すモデル図、第２図は本
発明の第二の一実施例を示すモデル図、第３図は本発明
の第三の一実施例を示す化デル図、第４図は高照度の時
に撮像素子へ光が入射する様子を示したモデル図、第５
図は低照度の時に撮像素子へ光が入射する様子を示した
モデル図、第６図は固体撮像素子で得られる信号の照度
特性図、第７図は固体撮像素子で得られる３原色信号の
分光特性図である。 １・・・レンズ（前玉）、 ２・・・レンズ（バリエータ）、 ３・・・レンズ（コンペンセータ）、 ４・・・絞り装置、 ５・・・レンズ（マスターレンズ）、 ６・・・固体撮像素子、　　　７・・・出力、８・・・
赤外カットフィルタ、 ９・・・赤外カットフィルタ。 乙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射光の光量を調節する絞り装置と、結像系レンズ
   と、入射光のうち、近赤外光以上の波長の光を遮断する
   フィルタとを有する光学系を持つたカラービデオカメラ
   において、該フィルタを該結像系レンズより前の入射光
   側に設けたことを特徴とするカラービデオカメラ。 ２、上記フィルタを上記結像系レンズの入射光側の表面
   に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のカラービデオカメラ。 ３、上記光学系に変倍系レンズを含むズームレンズを有
   し、上記フィルタを該変倍系レンズと上記結像系レンズ
   の間に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のカラービデオカメラ。