JPH0145275B2 - - Google Patents

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JPH0145275B2
JPH0145275B2 JP54090610A JP9061079A JPH0145275B2 JP H0145275 B2 JPH0145275 B2 JP H0145275B2 JP 54090610 A JP54090610 A JP 54090610A JP 9061079 A JP9061079 A JP 9061079A JP H0145275 B2 JPH0145275 B2 JP H0145275B2
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JP
Japan
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light
incident light
optical system
half mirror
television camera
Prior art date
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Expired
Application number
JP54090610A
Other languages
English (en)
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JPS5614788A (en
Inventor
Masaaki Nakayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9061079A priority Critical patent/JPS5614788A/ja
Publication of JPS5614788A publication Critical patent/JPS5614788A/ja
Publication of JPH0145275B2 publication Critical patent/JPH0145275B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハーフミラーを用いて入射光の一部を
光電面前方にストライプ状色フイルタもしくはモ
ザイク状色フイルタを配置した撮像素子に導く構
成のカラーテレビジヨンカメラの光学系に関する
ものである。
ストライプ状色フイルタもしくはモザイク状色
フイルタを用いた単管式もしくは2管式あるいは
単板式あるいは2板式のカラーテレビジヨンカメ
ラにおいては被写体の色成分を前記色フイルタに
よつて空間的に変調し、撮像素子から高周波数の
変調色信号して得ているため、被写体の光信号に
含まれる前記変調色信号と同一周波数帯域成分に
より擬似カラー信号が発生する。これを軽減する
ための手段としては複屈折板による光学的ローパ
スフイルタ(以下LPFと略す)を用いるのが一
般的である。
この点に着目した単管式カラーテレビジヨンカ
メラの構成を第1図に示す。同図において1はズ
ームレンズ部、2はハーフミラー、3はレンズ絞
り、4はマスターレンズ部、5は複屈折板による
光学的LPF、6はストライプ状色フイルタ、7
は撮像管であつて、入射光8はハーフミラー2に
よつて分離されてその一部分10はビユーフアイ
ンダーもしくは他の撮像素子用に利用され、残り
の光9は撮像管7に導かれる。
このようにハーフミラー2を光学系に配置し
て、入射光8の一部を一眼レフビユーフアインダ
ー等に利用し、残りを撮像管に導く構成のカラー
テレビジヨンカメラにおいては、ハーフミラー2
により原理的に生じる偏光現像のために撮像管に
導かれる光は、部分偏光となり、複屈折板による
光学的ローパス効果が少なくなり、擬似カラー信
号が発生する。この様子を以下に詳述する。
まずハーフミラー2として、全反射を利用する
半透明プリズムを用いた場合の偏光現像について
説明する。第2図に示すように、第1の直角プリ
ズム11と第2の直角プリズム12とを光の波長
程度の間隙dだけ、中間物質13を介して接近し
て配置したものは、間隙dに応じて透光率の変化
するハーフミラーとなることが知られている。第
1の直角プリズム11と、中間物質13との境界
面について、臨界角cより大きな入射角1で入射
された入射光Eと、透過光Dとの関係について調
べると、第1の直角プリズム11及び中間物質1
3の屈折率をそれぞれn1、n2とし、透過光の屈折
角を2とすると、入射光のうち入射面(入射光
及びプリズム11の境の面の垂線を含む面つまり
第2図の紙面に平行な面)に平行な振動成分(以
下P成分と記す。)については、入射光の振幅を
Ep、透過光の振幅をDpとすると、次式の関係が
ある。
Dp/Ep=2(n1/cos1)/(n2/cos2)・cos1
/cos2………(1) また入射光のうち前記入射面に垂直な振動成分
(以下S成分と記す)について入射光の振幅をEs
透過光の振幅をDsとすれば次式の関係がある。
Ds/Es=2n1cos1/n1cos1+n2cos2………(2) 入射角1が臨界角より大きいときには、
n1cos1は実数、n2cos2は、純虚数であり、n1
n2は実数であるので(一般的には、直角プリズム
としてはガラス、中間物質としては空気を用い
る) cos1=a ………(3) cos2=jb(a・bは正実数、j=√−1)
………(4) と置いて、(1)、(2)式に代入するとそれぞれ次のよ
うになる。
Dp/Ep=2n1/n2 2+(b/an12(n2−jb/an1
)………(5) Ds/Es=2n1/n1 2+(b/an22(n1−jb/an2
)………(6) したがつて透過光と入射光の間には P成分において S成分において の関係があることがわかる。すなわちP成分とS
成分とでは、透過光の入射光に対する振幅及び位
相は共に異なつている。
したがつて、入射光として自然光を入射させれ
ば、ハーフミラーの透過光はP成分とS成分とで
振幅の異なつた光つまり部分偏光となる。
次に水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフ
イルタについて説明する。
第3図に、複屈折板による光学的ローパスフイ
ルタとして一般に用いられている水晶板を示す。
同図aは正面図、bは平面図であり、入射光は同
図bの入射光と記した矢印の方向から入射され
る。なおこの水晶板は水晶の結晶をその光学軸
(第3図に一点鎖線15でその方向を示す。)に対
して約45゜の傾角をもつ平板に切り出したもので
ある。
今正面図から見た光学軸に平行な方向をX軸、
直交する方向をY軸と定めると、この結晶に入射
した光Eは正常光Eyと異常光Exとに分かれて結
晶中を進み、結晶の厚さ1mm当りx軸方向に約
6.5μの光像分離を起こすわけである。ここで一般
異常光とは入射光の進行方向と複屈折結晶の光学
軸を含む平面内(第3図においては、x軸に平行
な平面)で振動する光であり、第3図ではx軸と
平行な成分Exである。同様に正常光とは前記平
面と垂直振動する光であり、第3図でEy成分と
なる。
したがつて、この複屈折水晶板の光像分離方向
(つまりx軸方向)の空間周波数レスポンスは、
光像分離幅に相当する空間周波数νdを1次の零点
とするcosπ/2・ν/νd(但しν:空間周波数)の曲 線となり、νd以下の周波数成分を通過させる光学
的ローパスフイルタとなる。
更に詳述すると、この複屈折水晶板のx軸方向
を撮像管の水平走査方向と一致させて配置し、入
射光が自然光で、偏光が生じてないとすると、こ
の結晶に対する正常光成分と異常光成分のエネル
ギーは等しい。したがつてこの結晶を透過する光
の空間周波数レスポンス特性は第4図の曲線16
に示す特性となり、結晶の厚さdに対応する空間
周波数成分νdが零となる。そしてこの結晶のx軸
方向と、撮像管の水平走査方向とを一致させ、空
間周波数νdを撮像管の光電面前方に配置されたス
トライプ状色フイルタの繰り返し周波数とを一致
させれば、入射光に含まれるνdを中心とする周波
数成分は、除去され、擬似カラー信号の発生が低
減される。
なお、入射光の空間周波数とは、被写体の細か
さ、荒さを表わす言葉であり、電気信号の周波数
に相当するが、単に周波数と記されないのは、光
にはその色を表わす波長の表現が存在し、この波
長の逆数(振動数)との区別をより明確にするた
めである。
しかしながら前述したようなハーフミラーを透
過して部分偏光となつた光が同じ結晶14に入射
したときには、以下に説明するように前述した複
屈折水晶板の光学ローパスフイルタ効果が少なく
なる。
この一般的な状態を第5図に示すが、ハーフミ
ラーの入射面(p成分の方向)と結晶のx軸方向
(撮像管の水平走査方向と同じ)となす角をαと
すると、この結晶に入射する光はハーフミラーの
入射面と平向な成分Fsと、垂直な成分Fpとの合
成光であるので、この結晶にとつての異常光成分
Exと正常光成分Eyとは次のようになる。
Ex=Fssinα+Fpcosα ………(11) Ey=Fscosα+Fpsinα ………(12) 各成分のエネルギー差|Ex 2−Ey 2|は、 |Ex 2−Ey 2|=Fs 2(sin2α−cos2α) +Fp 2(cos2α−sin2α| =|(Fs 2−Fp 2)・(sin2α−cos2α)|
………(13) となつて、Fs≠Fpであるため、任意の角度α゜に対
して|Ex 2−Ey 2|は零とならない。
そのためこの結晶を通過した光の空間周波数レ
スポンスは第4図曲線17に示すように空間周波
数νdにおいても零とならず、|Ex 2−Ey 2|に比例
した成分が残り、撮像管出力には、この成分によ
り擬似カラー信号が発生する。これを防止するに
は、|Ex 2−Ey 2|を零にすればよい。
本発明はこの点に着目したものである。すなわ
ち(13)式の|Ex 2−Ey 2|を零にするには、Fs
Fpであるので、sin2α−cos2α)を零にすればよ
い。つまり(13)式におけるαをα=45゜+n×
90゜とすればよい(但しnは整数)。一般的にはハ
ーフミラーの透過光が複屈折板に入射する時にP
成分と、撮像管の水平走査方向となす角度をβと
置くと、β=45゜+n×90゜となるようにすればよ
い。これを達成するには次の2つの方法がある。
ハーフミラーの入射面と、撮像管の水平走査
方向となす角度α゜を45゜+n×90゜となるように
光学系を構成しておく。
ハーフミラーの入射面と、撮像管の水平走査
方向となす角度をαとすると、ハーフミラーと
複屈折板との間に入射光の偏光面をγだけ回転
させる(遅らせる)旋光板を配置して、γ=
(α−45゜)+n×90゜とすることにより、β=α
−γ=45゜−n×90゜を達成する。
以下本発明の実施例を図面により説明する。第
6図は撮像管7の前方より見た時のハーフミラー
2、複屈折板5(光学軸を15に示す)、撮像管
7の関係を示したもので、ハーフミラー2の入射
面(ハーフミラーの透過光のP成分の方向と同
じ)と撮像管7の水平走査方向(x軸方向)との
なす角度αを45゜に構成している。なお光は紙面
の表面から裏面に紙面に垂直に進むものとする。
このように構成すると、複屈折板5にとつて、異
常光成分と、正常光成分とが等しくなつて、撮像
管7に導かれる光の、空間周波数成分は、空間周
波数νdにおいて零となり、擬似カラー信号が発生
しなくなることは前述した通りである。
このように構成すると、ハーフミラー2の反射
光10の方向は、任意に選べなくなり、カラーテ
レビジヨンカメラとして、機構構成に自由度がな
くなる欠点が生じる。
第7図は他の実施例を示すもので、上述した実
施例の欠点が生じない利点がある。同図におい
て、第1図と同一部分は、同符号で示してある。
ハーフミラー2によつて部分的に偏光された光
は、旋光板17によつて偏光面が回転された後
に、複屈折板5に導かれる。旋光板17によつて
回転する偏光面の角度γはハーフミラーの入射面
と、撮像管の水平走査方向となす角度αとすると
次のようになる。
γ=(α−45゜)+n×90゜ 複屈折板5にとつて異常光成分と、正常光成分
とが等しくなつて、撮像管7に導かれる光の空間
周波数成分は空間周波数νdにおいて零となり、擬
似カラー信号が発生しなくなることは前述した通
りである。
このように入射光の偏光面を回転させる旋光性
物質としては、水晶を光学軸に垂直に切つた薄板
等がある水晶の光学軸に平行に1mm通過したナト
リウムD線(波長589.3nm)の偏光面は約21.7゜回
転し、この回転角は、旋光板の厚さに比例し、入
射光の波長の2乗に逆比例することも周知であ
る。
以上で説明したように旋光性物質を用いて入射
光の偏光面を回転する方法は、一般に旋光性物質
によつて回転される偏光面の角度が入射光の波長
によつて異なるので、すべての波長の光に対して
理想的な効果を期待できない欠点がある。しかし
ながら実現したい回転角を、撮像系の分光感度持
性が最大となる波長の光において、達成するよう
にしておけば実用上、問題のない特性が得られ
る。
撮像系の分光特性が555nmにおいて最大とな
つているカラーテレビカメラに前述の光学軸に垂
直に切つた水晶を用いる場合の最適な厚さtppt
〔mm〕としてはハーフミラーの入射面と、撮像管
の水平走査方向とのなす角度をα゜とすると tppt〔mm〕 =(α゜−45゜)+n×90゜/21.7゜・(589.3/5
55)2 となる。なおこの厚さはtpptに限らず、少しの誤
差が生じても、実用上問題無いことはもちろんの
ことである。
以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、ハーフミラーを用いて入射光の一部を撮像素
子に導く構成のカラーテレビジヨンカメラにおい
ても、ハーフミラーによる偏光現象の影響を除去
して、複屈折板による光学的ローパスフイルタ効
果を利用でき、簡単な構成で入射光の高周波空間
周波数成分による、擬似カラー信号の発生を軽減
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はハーフミラーを用いた従来のカラーテ
レビジヨンカメラの光学系の構成図、第2図は全
反射を用いたハーフミラーの基本構成図、第3図
a,bは複屈折板の平面図と正面図、第4図は複
屈折板の空間周波数レスポンス特性図、第5図
a,bは複屈折板にハーフミラーによつて偏光さ
れた光が入射された時の正常光と異常光の分離の
様子を示す図、第6図は本発明の一実施例による
カラーテレビジヨンカメラの光学系の構成図、第
7図は他の実施例の構成図である。 2……ハーフミラー、5……複屈折板、6……
ストライプ状色フイルター。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入射光を分岐するハーフミラー、光電変換面
    前方に配置されたストライプ状もしくはモザイク
    状色フイルタ、前記ハーフミラーと前記色フイル
    タの間に配置され、結晶の複屈折作用により入射
    光のうち前記色フイルタの繰り返し周波数に対応
    する空間周波数成分を除去する複屈折板を配置し
    た撮像素子に導く構成のカラーテレビジヨンカメ
    ラの光学系において、前記ハーフミラーの入射面
    と、前記撮像素子の水平走査方向とのなす角を、
    ほぼ(45゜+n×90゜)となる(但しnは整数であ
    る)よう構成したことを特徴とするカラーテレビ
    ジヨンカメラの光学系。 2 光学系にハーフミラーを配置して、入射光の
    一部を、光電面前方にストライプ状もしくはモザ
    イク状色フイルタを配置した撮像素子に導くカラ
    ーテレビジヨンカメラの光学系において、ハーフ
    ミラーと撮像素子との光路上に、入射光の偏光面
    を回転させる第1の手段、および結晶の複屈折作
    用により入射光のうち前記色フイルタの繰り返し
    周波数に対応する空間周波数成分を除去する第2
    の手段を順次配置し、且つ前記第1の手段は、前
    記ハーフミラーの入射面と、前記撮像管の水平走
    査方向となす角度α゜とすると、入射光の偏光面の
    角度をほぼ(α゜−45゜)+n×90゜)(但しnは整数

    だけ遅らせる手段であることを特徴とするカラー
    テレビジヨンカメラの光学系。 3 第1の手段によつて遅らせる入射光の偏光面
    の角度((α゜−45゜)+n×90゜)の値を、光学系を
    も含めた撮像系の分光感度特性が最大となる波長
    の近傍の波長において達成するようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載のカラーテ
    レビジヨンカメラの光学系。
JP9061079A 1979-07-17 1979-07-17 Optical system of color television camera Granted JPS5614788A (en)

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JP9061079A JPS5614788A (en) 1979-07-17 1979-07-17 Optical system of color television camera

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JP9061079A JPS5614788A (en) 1979-07-17 1979-07-17 Optical system of color television camera

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JPS5614788A JPS5614788A (en) 1981-02-13
JPH0145275B2 true JPH0145275B2 (ja) 1989-10-03

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5814816A (ja) * 1981-07-20 1983-01-27 Canon Inc カラ−ビデオカメラの光学系
JPS5814817A (ja) * 1981-07-20 1983-01-27 Canon Inc カラ−ビデオカメラの光学系
JPS63231414A (ja) * 1987-03-20 1988-09-27 Fuji Photo Optical Co Ltd 撮像および測光光学系

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JPS5614788A (en) 1981-02-13

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