JPH01152873A - 像面湾曲補正装置 - Google Patents
像面湾曲補正装置Info
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- JPH01152873A JPH01152873A JP63268352A JP26835288A JPH01152873A JP H01152873 A JPH01152873 A JP H01152873A JP 63268352 A JP63268352 A JP 63268352A JP 26835288 A JP26835288 A JP 26835288A JP H01152873 A JPH01152873 A JP H01152873A
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- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 abstract description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/08—Anamorphotic objectives
- G02B13/10—Anamorphotic objectives involving prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、所定のスペクトラル域に対して透明であって
、回転対称ではない像面湾曲を発生する形状の壁部を介
して視野を観察することにより生ずる像面湾曲を補正す
る装置であって、平行ビームと共に作用し受光系の前面
に配置されたモジュラ構造の光学系を有し、この光学系
が、生じた湾曲が壁部によって生じた全湾曲と反対とな
ると共に受け入れることができる残留湾曲を生ずる近似
補正値を構成するような湾曲及びライン長変化を誘導し
、これらライン長変化及び湾曲が１方向のアナモルフィ
ック関数及びこれと直交する方向の偏位関数によってそ
れぞれ得られる像面湾曲補正装置に関するものである。
、回転対称ではない像面湾曲を発生する形状の壁部を介
して視野を観察することにより生ずる像面湾曲を補正す
る装置であって、平行ビームと共に作用し受光系の前面
に配置されたモジュラ構造の光学系を有し、この光学系
が、生じた湾曲が壁部によって生じた全湾曲と反対とな
ると共に受け入れることができる残留湾曲を生ずる近似
補正値を構成するような湾曲及びライン長変化を誘導し
、これらライン長変化及び湾曲が１方向のアナモルフィ
ック関数及びこれと直交する方向の偏位関数によってそ
れぞれ得られる像面湾曲補正装置に関するものである。
こ１Φような像面湾曲補正装置は、例えば前記透明窓が
飛行機の窓とされ前記受光系が飛行機に設置さている視
界を撮像するカメラである場合に飛行中に用いられる。
飛行機の窓とされ前記受光系が飛行機に設置さている視
界を撮像するカメラである場合に飛行中に用いられる。
前記窓は一般的に円錐形を有し、この結果窓を通過する
光ビームは実質的に湾曲してしまう。このため、この湾
曲を補正又は少なくとも低減する必要がある。
光ビームは実質的に湾曲してしまう。このため、この湾
曲を補正又は少なくとも低減する必要がある。
上記像面湾曲補正装置には、次の要件を満たす光学補正
を行なっている。
を行なっている。
・画像の解像度を変えないこと。
・簡単で小型な構造をなし容易に調整できること。
この種の補正装置は１９８６年１１月２１日に出願され
た本願人による欧州特許出願第０．２７０．１６６号に
開示されている。この本願人が提案した補正装置は、観
測者（パイロットの肉眼）によって観測された像と受光
系（撮像カメラ）の像との間の像面湾曲の差異の補正に
関するものである。
た本願人による欧州特許出願第０．２７０．１６６号に
開示されている。この本願人が提案した補正装置は、観
測者（パイロットの肉眼）によって観測された像と受光
系（撮像カメラ）の像との間の像面湾曲の差異の補正に
関するものである。
本発明の目的は、カメラによって観察された画像の全像
面湾曲を補正する像面湾曲補正装置を提供するものであ
る。
面湾曲を補正する像面湾曲補正装置を提供するものであ
る。
課題の解決は極めて困難である。けだし、有用空間が小
さいと共に視野が極めて大きいためである。従って、補
償すべき湾曲の曲率がより大きく、しかも視野と共に急
激に変化してしまう。
さいと共に視野が極めて大きいためである。従って、補
償すべき湾曲の曲率がより大きく、しかも視野と共に急
激に変化してしまう。
これら別の課題を解決するために提案された像面湾曲補
正装置は、２個の部分から成る単一プリズムを有し、こ
れら２個の部分が互いに固着されると共に、互いに異な
る屈折率を有して色消組立体を構成し、このプリズムに
よって前記偏位置関数が形成され、前記アナモルフィッ
ク関数が、前記偏位関数方向におけるプリズムによって
形成されたラインの伸長と協働して前記受光系の焦点距
離を微小変化させることにより達成さるように構成した
ことを特徴とする。
正装置は、２個の部分から成る単一プリズムを有し、こ
れら２個の部分が互いに固着されると共に、互いに異な
る屈折率を有して色消組立体を構成し、このプリズムに
よって前記偏位置関数が形成され、前記アナモルフィッ
ク関数が、前記偏位関数方向におけるプリズムによって
形成されたラインの伸長と協働して前記受光系の焦点距
離を微小変化させることにより達成さるように構成した
ことを特徴とする。
以下図面に基き本発明の詳細な説明する。
第１図は飛行機の円錐窓１の一部を線図的断面として示
し、この円錐窓は所定のスペクトルバンドに対して透明
な材料で構成されている。
し、この円錐窓は所定のスペクトルバンドに対して透明
な材料で構成されている。
ビデオカメラにより上記円錐窓１を介して飛行視界２を
観察する。この窓１を介して観察することによる結果と
してビデオカメラの出射瞳の焦点面４に形成される視界
の像に補正されるべき非対称な、像面湾曲が発生するこ
とになる。尚、ビデオカメラの軸線は、飛行機に関して
限定される基準方向ＲＦＩＩに対して−７，５＠の角度
で配置されている。
観察する。この窓１を介して観察することによる結果と
してビデオカメラの出射瞳の焦点面４に形成される視界
の像に補正されるべき非対称な、像面湾曲が発生するこ
とになる。尚、ビデオカメラの軸線は、飛行機に関して
限定される基準方向ＲＦＩＩに対して−７，５＠の角度
で配置されている。
第２図は飛行機の窓によって生ずる全像面湾曲及び補正
装置によって生ずるべき像面湾曲を示す。
装置によって生ずるべき像面湾曲を示す。
窓１により四角形ａｂｃｄがａ’ ｂ’ ｃ’
ｄ’に歪められてしまう。ラインａ’ ｄ’ 及びｂ
’ ｃ’は四角形の辺ａｂに直交した状態に維持され
るので、本例では固定方位線に対して歪を与えると共に
固定上辺を湾曲させる補正装置を用いる。
ｄ’に歪められてしまう。ラインａ’ ｄ’ 及びｂ
’ ｃ’は四角形の辺ａｂに直交した状態に維持され
るので、本例では固定方位線に対して歪を与えると共に
固定上辺を湾曲させる補正装置を用いる。
従って、本補正装置によりオリジナルの四角形を矩形ａ
″ｂ″ Ｃ″ｄ″に変形すると共にａ−ｂ″′およびＣ
″ｄ′″において生ずる湾曲を窓１を通過することによ
る湾曲に対して反対にする必要がある。
″ｂ″ Ｃ″ｄ″に変形すると共にａ−ｂ″′およびＣ
″ｄ′″において生ずる湾曲を窓１を通過することによ
る湾曲に対して反対にする必要がある。
本発明においては、この補正をビデオカメラの前面に配
置したモジュラ構造の光学系により与えるものとし、こ
の光学系を第３図に斜視図として示す。第３図はビデオ
カメラの出射瞳３から発する光線の光路を示す。色消補
正系は２個の偏角プリズム５及び６０組立体を有し１．
これらプリ°ズム５及び６を互いに芯立てして出射瞳３
と窓ｌとの間に配置する。
置したモジュラ構造の光学系により与えるものとし、こ
の光学系を第３図に斜視図として示す。第３図はビデオ
カメラの出射瞳３から発する光線の光路を示す。色消補
正系は２個の偏角プリズム５及び６０組立体を有し１．
これらプリ°ズム５及び６を互いに芯立てして出射瞳３
と窓ｌとの間に配置する。
軸線Ｏｘをビデオカメラの光軸とした場合、空間的な点
の座標系は、ビデオカメラとプリズム組立体との間座標
系ｏｘｙｚとプリズム組立体によって偏位された後の座
標系ｏ’ ｘ’ ｙ’ ｚ’ とによって規定される
ことができる。
の座標系は、ビデオカメラとプリズム組立体との間座標
系ｏｘｙｚとプリズム組立体によって偏位された後の座
標系ｏ’ ｘ’ ｙ’ ｚ’ とによって規定される
ことができる。
原点０を有する単位ベクトルＵの変化分に関し、このベ
クトルの水平面ＯＸＹ上への投影が軸線ＯＸに対する方
位角ｇ及び単位ベクトルＵに対する仰角Ｓを規定する。
クトルの水平面ＯＸＹ上への投影が軸線ＯＸに対する方
位角ｇ及び単位ベクトルＵに対する仰角Ｓを規定する。
同様に、原点０′を有する単位ベクトルＵ′が方位角ｇ
′及び座標系ｏ’ ｘ’ ｙ’ ｚ’の仰角Ｓ′を規定
する。
′及び座標系ｏ’ ｘ’ ｙ’ ｚ’の仰角Ｓ′を規定
する。
基準方向ＲＦＨに対する仰角及び方位置は以下の範囲を
有している。
有している。
ｓ＝４°及び−１８゜
ｇ＝±１５゜
湾曲補正は、プリズム組立体によって形成される固定上
辺の伸長と協働してビデオカメラの焦点距離をわずかに
変化させることにより達成される。
辺の伸長と協働してビデオカメラの焦点距離をわずかに
変化させることにより達成される。
以下の規約を適合させて計算プログラムにより光線の光
路について検討する。
路について検討する。
・補正前において、仰角及び方位角の原点は軸ＯＸ（カ
メラ軸線）上に位置する。
メラ軸線）上に位置する。
・補正後において、上記原点は軸Ｏｘ′上にあり、軸線
ＯＸ′はプリズムによって偏位したビデオカメラの光軸
上に位置する。
ＯＸ′はプリズムによって偏位したビデオカメラの光軸
上に位置する。
これらの規約を考慮すれば、補正前の方向は、以下の限
界域内に位置することになる。
界域内に位置することになる。
−１４° ＜ｇ＜１５゜
−１０，５° ＜ｓ＜ｌｌ、５゜
ビデオカメラの視野外の仰角Ｓ及び方位角ｇに関し、飛
行機の窓により画像は仰角及び方位角がＳ十δＳ及びｇ
＋δｇとなるように湾曲させる。
行機の窓により画像は仰角及び方位角がＳ十δＳ及びｇ
＋δｇとなるように湾曲させる。
従って、ビデオカメラと窓との間に位置する補正装置に
より、ビデオカメラからの方向（ｓ、 ｇ）を方向く
Ｓ−δｓ、 ｇ−δｇ）に変化させる必要がある。
より、ビデオカメラからの方向（ｓ、 ｇ）を方向く
Ｓ−δｓ、 ｇ−δｇ）に変化させる必要がある。
方位角方向の湾曲を計算するため、カメラの焦点距離の
レベルを変化させる。よって、焦点距離ｆはｆ＋Δｆと
なる。
レベルを変化させる。よって、焦点距離ｆはｆ＋Δｆと
なる。
Ｙ方向のラインがカメラの対物レンズのモデル点から角
度θの位置に観測される場合、焦点距離が変化する前に
はＹ＝ｆｔａｎ θとなり、焦点距離が変化した後には
Ｙ＝（ｆ＋Δｆ ） ｔａｎ（θ＋δθ）となる。
度θの位置に観測される場合、焦点距離が変化する前に
はＹ＝ｆｔａｎ θとなり、焦点距離が変化した後には
Ｙ＝（ｆ＋Δｆ ） ｔａｎ（θ＋δθ）となる。
複合対物レンズ系の場合Ｙ方向の変化分は、視野の関数
として３次の湾曲を生ずることになる。
として３次の湾曲を生ずることになる。
この結果、実効焦点距離に対して２次の湾曲が生ずる。
従って、焦点距離の相対比は視野の関数として、すなわ
ちＳ及びｇの関数として変化し以下のように表される。
ちＳ及びｇの関数として変化し以下のように表される。
−（ｓ 、 ｇ ）
ｆ＋δｆ
カメラの視野外において、視界の方向はｇ′及びｇ′に
より以下の式で与えられる。
より以下の式で与えられる。
ｇ＝００場合
ｔａｎ ｓ ’ ＝−（ｓ 、 ｇ ） ｔａｎ ｓ
ｆ十δｆ ｇ：！ｃｏの場合 カメラの視野外において、視界の方向はｇ′及びｇ′に
より以下の式で与えられる。
ｆ十δｆ ｇ：！ｃｏの場合 カメラの視野外において、視界の方向はｇ′及びｇ′に
より以下の式で与えられる。
ｇ＝ｏの場合
ｔａｎ ｓ’ ＝−（ｓ、ｇ）ｔａｎ ｓｆ＋δｆ
ｇ−００場合
カメラの軸線と関係するｇ、ｓ及びｇ′の値にかかわら
ず、 ｔａｎ ｓ’ ＝−ｔａｎ ｇ ｆ＋δｆ 補正前において、カメラの対物レンズは以下の特性を有
する。
ず、 ｔａｎ ｓ’ ＝−ｔａｎ ｇ ｆ＋δｆ 補正前において、カメラの対物レンズは以下の特性を有
する。
焦点距離：１１．２ｍｍ
入射瞳の直径：１０ｍｍ
スペクトラル範囲についての検討（色収差補正）は以下
のようにした。
のようにした。
λｍｉｎ ＝４ｏ５ｎｍ
λｍｉｄ ＝５５６１ｍ
λｍａｘ ＝８５０ｎｍ
一定の方位角についてライン間の間隔は延長されるべき
であり、すなわち−層短い焦点距離についてはｇ’ ＞
ｇ及びδｆ＞Ｏとすべきである。
であり、すなわち−層短い焦点距離についてはｇ’ ＞
ｇ及びδｆ＞Ｏとすべきである。
この計算は、１．０６４程度のラインの湾曲が達成され
るべきであることを示している。
るべきであることを示している。
新しい焦点距離は古い焦点距離の関数として以下のよう
になる。
になる。
固定上辺を湾曲させるため偏角プリズムの特性を利用し
、プリズムの反射性縁部に平行なスリットの像に対して
湾曲の凹部がプリズムの基部に向く湾曲を発生させる。
、プリズムの反射性縁部に平行なスリットの像に対して
湾曲の凹部がプリズムの基部に向く湾曲を発生させる。
本例において湾曲させることは極めて重要であるため、
前側プリズム５により実質的な偏倚を発生させる必要が
ある。しかしながら、このプリズムには、固定上辺間の
空間的な変化が上方向に向けて増大してしまう欠点があ
る。
前側プリズム５により実質的な偏倚を発生させる必要が
ある。しかしながら、このプリズムには、固定上辺間の
空間的な変化が上方向に向けて増大してしまう欠点があ
る。
この上方向の変化を減少させるため、別の偏角プリズム
６をプリズム５に対してヘッド対テイルの関係で配置す
る。このプリズム６は次の要件を満たす必要がある。
６をプリズム５に対してヘッド対テイルの関係で配置す
る。このプリズム６は次の要件を満たす必要がある。
・このプリズム６によって生ずる偏位をより小さなちと
しプリズム５によって生ずる湾曲が相殺されないように
する必要がある。
しプリズム５によって生ずる湾曲が相殺されないように
する必要がある。
・プリズム６は、視野の上側に向けて最小偏位付近で作
動する必要がある。全補正は、以下のすべての効果を組
み合わせたものの結果となる。
動する必要がある。全補正は、以下のすべての効果を組
み合わせたものの結果となる。
・焦点距離を変化てさせることによる方位角方向の湾曲
。
。
・プリズム組立体による上方向の偏位及び湾曲。
第４図は本発明による装置をＸ０２面で切った断面図で
あり、ビデオカメラの光軸に沿う偏位を示す。この偏位
は−６，１０８° （下向き方向）に等しく、プリズム
５の頂・角は２０°でありプリズム６の頂角は５．４°
である。
あり、ビデオカメラの光軸に沿う偏位を示す。この偏位
は−６，１０８° （下向き方向）に等しく、プリズム
５の頂・角は２０°でありプリズム６の頂角は５．４°
である。
従って、カメラとプリズムとの組立体は基準点に対して
上向きに６．１０８°だけ傾斜させる必要がある。
上向きに６．１０８°だけ傾斜させる必要がある。
芯立てされたプリズム５及び６が例えば屈折率１、５０
８ （ｋ７）のガラム及び屈折率１．７９６ （ＳＦ６
）のガラスで夫々構成されれば、このような組み合わせ
は色消しとなる。
８ （ｋ７）のガラム及び屈折率１．７９６ （ＳＦ６
）のガラスで夫々構成されれば、このような組み合わせ
は色消しとなる。
本発明による装置は小型で安価になる利点を有している
。けだし、２個だけの光学素子を有するからである。
。けだし、２個だけの光学素子を有するからである。
一方、光軸からより大きく偏位する場合、補正装置及び
カメラ組立体の傾斜角もより大きくする必要がある。
カメラ組立体の傾斜角もより大きくする必要がある。
第１図は解決すべき課題を示す線図、
第２図は補正すべき像面湾曲及び補正するために誘導さ
れた像面湾曲の態様を示す線図、第３図は本発明による
像面湾曲補正装置の一実施例の構成を示す線図、 第４図は第３図に示す像面湾曲補正装置を垂直面で切っ
た断面図である。 ■・・・窓 ２・・・飛行視界３・・・
出射瞳 ４・・・焦点面５．６・・・プリズ
ム 特許出願人 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンツアフリケン ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２
れた像面湾曲の態様を示す線図、第３図は本発明による
像面湾曲補正装置の一実施例の構成を示す線図、 第４図は第３図に示す像面湾曲補正装置を垂直面で切っ
た断面図である。 ■・・・窓 ２・・・飛行視界３・・・
出射瞳 ４・・・焦点面５．６・・・プリズ
ム 特許出願人 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンツアフリケン ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２
Claims (1)
- １、所定のスペクトラル域に対して透明であって、回転
対称ではない像面湾曲を発生する形状の壁部を介して視
野を観察することにより生ずる像面湾曲を補正する装置
であって、平行ビームと共に作用し受光系の前面に配置
されたモジュラ構造の光学系を有し、この光学系が、生
じた湾曲が壁部によって生じた全湾曲と反対となると共
に受け入れることができる残留湾曲を生ずる近似補正値
を構成するような湾曲及びライン長変化を誘導し、これ
らライン長変化及び湾曲が１方向のアナモルフィック関
数及びこれと直交する方向の偏位関数によってそれぞれ
得られる像面湾曲補正装置において、２個の部分から成
る単一プリズムを有し、これら２個の部分が互いに固着
されると共に、互いに異なる屈折率を有して色消組立体
を構成し、このプリズムによって前記偏位置関数が形成
され、前記アナモルフィック関数が、前記偏位関数方向
におけるプリズムによって形成されたラインの伸長と協
働して、前記受光系の焦点距離を微小変化させることに
より達成されるように構成したことを特徴とする像面湾
曲補正装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8714831 | 1987-10-27 | ||
| FR8714831A FR2622307B1 (fr) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | Dispositif de rattrapage de la distorsion totale engendree par la forme d'une paroi transparente |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152873A true JPH01152873A (ja) | 1989-06-15 |
Family
ID=9356201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63268352A Pending JPH01152873A (ja) | 1987-10-27 | 1988-10-26 | 像面湾曲補正装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4902098A (ja) |
| EP (1) | EP0314243B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01152873A (ja) |
| DE (1) | DE3880075T2 (ja) |
| FR (1) | FR2622307B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014164066A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
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