JPH06100682B2 - カラーテレビジョンカメラ - Google Patents
カラーテレビジョンカメラInfo
- Publication number
- JPH06100682B2 JPH06100682B2 JP58149759A JP14975983A JPH06100682B2 JP H06100682 B2 JPH06100682 B2 JP H06100682B2 JP 58149759 A JP58149759 A JP 58149759A JP 14975983 A JP14975983 A JP 14975983A JP H06100682 B2 JPH06100682 B2 JP H06100682B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- prism
- color separation
- objective lens
- light
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はカラーテレビジヨンカメラ（TV）カメラに関
し、特に対物レンズと対物レンズの焦点面との間に位置
し、被写体からの光束を色分解する色分解プリズム系に
関するものである。
し、特に対物レンズと対物レンズの焦点面との間に位置
し、被写体からの光束を色分解する色分解プリズム系に
関するものである。
カラーTVカメラでは、対物レンズの背後に色分解プリズ
ム系を配置し、入射光束を３色の波長領域に分解し、各
々の波長領域に対応する３本の撮像素子上に結像させ
る。各撮像素子は結像面上を走査して画像を電気信号に
変換する。
ム系を配置し、入射光束を３色の波長領域に分解し、各
々の波長領域に対応する３本の撮像素子上に結像させ
る。各撮像素子は結像面上を走査して画像を電気信号に
変換する。
これらの、カラーTVカメラ、特にニュース取材用のカラ
ーハンデイーTVカメラは、可能な限り軽量小型であるこ
とが要求されるため、イメージサイズを小さくし、色分
解プリズム系及び撮像素子を小型化することが行なわれ
ている。
ーハンデイーTVカメラは、可能な限り軽量小型であるこ
とが要求されるため、イメージサイズを小さくし、色分
解プリズム系及び撮像素子を小型化することが行なわれ
ている。
例えば撮像管は、受光面に到達した光のエネルギーを電
子ビームの走査により電流に変換し出力信号を得てい
る。従つてイメージサイズを小さくして同一Ｆナンバー
の対物レンズを使用した時、同じ被写体を撮影すると、
受光面上単位面積あたりの光のエネルギーは同じである
が、ビーム断面積がイメージサイズに比例して小さくな
るため出力電流は減少する。これはイメージサイズを小
さくすると感度が低下することを意味する。従つて感度
の低下を避けるためには、画面サイズの縮小に伴つて、
対物レンズのＦナンバーを小さくして受光面に到達する
光のエネルギーを大きくし、出力電流の減少をなくすこ
とが必要となる。
子ビームの走査により電流に変換し出力信号を得てい
る。従つてイメージサイズを小さくして同一Ｆナンバー
の対物レンズを使用した時、同じ被写体を撮影すると、
受光面上単位面積あたりの光のエネルギーは同じである
が、ビーム断面積がイメージサイズに比例して小さくな
るため出力電流は減少する。これはイメージサイズを小
さくすると感度が低下することを意味する。従つて感度
の低下を避けるためには、画面サイズの縮小に伴つて、
対物レンズのＦナンバーを小さくして受光面に到達する
光のエネルギーを大きくし、出力電流の減少をなくすこ
とが必要となる。
しかしながら、第１図に示す従来の、３個のプリズムに
よつて構成される色分解プリズムではＦナンバー1.4程
度が限界であり、大口径化することは困難であつた。
よつて構成される色分解プリズムではＦナンバー1.4程
度が限界であり、大口径化することは困難であつた。
ここではまず、第１図の従来例を使つて問題点を指適す
る。対物レンズ４により射出された結像光束は色分解プ
リズム系の入射面１′から第１プリズムに入射し、ダイ
クロイツク膜が施された面１″において例えば青色領域
光のみが反射され、さらに入射面１′で全反射された
後、トリミングフイルター6Bにより不要な波長成分がカ
ツトされてから撮像素子5Rの受光面５′Ｒに結像する。
ダイクロイツク面２″を透過した光束例えば緑色領域光
はプリズム３を通りトリミングフイルター6Gで不要な波
長成分がカツトされてから撮像素子5Gの受光面５′Ｇに
結像する。またプリズム系の形状は使用する硝材の屈折
率ｎ及びFNO.等の仕様により決定される。第１図のよう
に、第１プリズム１、第２プリズム２の光入射面とダイ
クロイツク面とのなす角をθ１，θ２また第３プリズム
系３の光入射面２″と光射出面３″とのなす角をθ３と
すると、これらの角は以下の条件式を満足しなければな
らない θ１Sin-1（1/n）−Sin-1（1/2n FNO） ‥‥（３） ２θ１Sin-1（1/n）＋Sin-1（1/2n FNO） ‥‥（４） ２θ２θ１＋Sin-1（1/n）＋Sin-1（1/2nFNO） ‥‥
（５） θ３＝θ２−θ１ ‥‥（６） ただし、条件式（３）はダイクロイツク面１″で透過す
べき波長領域光が面１″で全反射しないこと、条件式
（４）はダイクロイツク面１″で反射された波長領域光
が面１′で全反射すること、条件式（５）はダイクロイ
ツク面２″で反射された波長領域光が面２′で全反射す
ること、条件式（６）は入射面１′と射出面３″が平行
となること、のためにそれぞれ必要である。
る。対物レンズ４により射出された結像光束は色分解プ
リズム系の入射面１′から第１プリズムに入射し、ダイ
クロイツク膜が施された面１″において例えば青色領域
光のみが反射され、さらに入射面１′で全反射された
後、トリミングフイルター6Bにより不要な波長成分がカ
ツトされてから撮像素子5Rの受光面５′Ｒに結像する。
ダイクロイツク面２″を透過した光束例えば緑色領域光
はプリズム３を通りトリミングフイルター6Gで不要な波
長成分がカツトされてから撮像素子5Gの受光面５′Ｇに
結像する。またプリズム系の形状は使用する硝材の屈折
率ｎ及びFNO.等の仕様により決定される。第１図のよう
に、第１プリズム１、第２プリズム２の光入射面とダイ
クロイツク面とのなす角をθ１，θ２また第３プリズム
系３の光入射面２″と光射出面３″とのなす角をθ３と
すると、これらの角は以下の条件式を満足しなければな
らない θ１Sin-1（1/n）−Sin-1（1/2n FNO） ‥‥（３） ２θ１Sin-1（1/n）＋Sin-1（1/2n FNO） ‥‥（４） ２θ２θ１＋Sin-1（1/n）＋Sin-1（1/2nFNO） ‥‥
（５） θ３＝θ２−θ１ ‥‥（６） ただし、条件式（３）はダイクロイツク面１″で透過す
べき波長領域光が面１″で全反射しないこと、条件式
（４）はダイクロイツク面１″で反射された波長領域光
が面１′で全反射すること、条件式（５）はダイクロイ
ツク面２″で反射された波長領域光が面２′で全反射す
ること、条件式（６）は入射面１′と射出面３″が平行
となること、のためにそれぞれ必要である。
ここで第１プリズム系１の光入射面とダイクロイツク面
とのなす角、即ち光軸とダイクロイツク面１″とが成す
角θ１に注目すると、角θ１が存在できる範囲は条件
（３），（４）に従つて硝材の屈折率ｎとＦナンバーと
から決定される。
とのなす角、即ち光軸とダイクロイツク面１″とが成す
角θ１に注目すると、角θ１が存在できる範囲は条件
（３），（４）に従つて硝材の屈折率ｎとＦナンバーと
から決定される。
第２図はこの事柄を示しており、硝材の屈折率ｎをパラ
メータにしてＦナンバーと角θとの関係を示している。
このグラフより、式（３）（４）を同時に満足する角θ
１の範囲は硝材の屈折率ｎにかかわらずＦナンバーが1.
4より大きな範囲に限られることがわかる。即ち３個の
プリズム系によつて構成された色分解プリズム系ではＦ
ナンバー1.4が限界であり、これより明るいレンズを使
用しても正規の反射及び全反射が行われないため、所定
の色分能作用が実行されない。
メータにしてＦナンバーと角θとの関係を示している。
このグラフより、式（３）（４）を同時に満足する角θ
１の範囲は硝材の屈折率ｎにかかわらずＦナンバーが1.
4より大きな範囲に限られることがわかる。即ち３個の
プリズム系によつて構成された色分解プリズム系ではＦ
ナンバー1.4が限界であり、これより明るいレンズを使
用しても正規の反射及び全反射が行われないため、所定
の色分能作用が実行されない。
以上述べたように従来型の色分解プリズムではＦナンバ
ー1.4までの対物レンズしか使えないため、もしイメー
ジサイズを小さくしてカメラの小型化を行うと感度の低
下を免れないと云う欠点を有していた。
ー1.4までの対物レンズしか使えないため、もしイメー
ジサイズを小さくしてカメラの小型化を行うと感度の低
下を免れないと云う欠点を有していた。
これに対し３個のプリズムで構成された色分解プリズム
系の明るさの限界を緩和する方策が「New Camera Techn
ology and Digital Technique.Television Technologcy
in th 80′ｓ」に発表されている。
系の明るさの限界を緩和する方策が「New Camera Techn
ology and Digital Technique.Television Technologcy
in th 80′ｓ」に発表されている。
即ち第３図のように従来の色分解プリズム系の内、第１
プリズムの入射面をダイクロイツク面と反射の方向に角
度θ10だけ傾斜させ、かつ色分解プリズム系の入射面と
射出面３″を平行にするため第１プリズム１の列に角度
θ10の頂角を持つくさび状のプリズムを平行空気間隔を
へだてて設けるものである。この場合、前出の条件式
（４）は次のように変形される。
プリズムの入射面をダイクロイツク面と反射の方向に角
度θ10だけ傾斜させ、かつ色分解プリズム系の入射面と
射出面３″を平行にするため第１プリズム１の列に角度
θ10の頂角を持つくさび状のプリズムを平行空気間隔を
へだてて設けるものである。この場合、前出の条件式
（４）は次のように変形される。
２θ11＋θ′ 10Sin-1（1/n）＋Sin-1（1/2n FNO） ∴２θ11Sin-1（1/n）＋Sin-1（1/2n FNO）−θ
10 （４）′ これは第２図中で（４）の曲線がθ10/2だけ下に下がり
よつて（３）との交点が左の方つまりＦナンバーの小さ
い方へ移動することに相当する。この４個のプリズムか
ら構成される新規の色分解光学系では、Ｆナンバーが1.
4より明るい例えばＦナンバー1.2の対物レンズが使用可
能な色分解プリズムが原理上可能である。
10 （４）′ これは第２図中で（４）の曲線がθ10/2だけ下に下がり
よつて（３）との交点が左の方つまりＦナンバーの小さ
い方へ移動することに相当する。この４個のプリズムか
ら構成される新規の色分解光学系では、Ｆナンバーが1.
4より明るい例えばＦナンバー1.2の対物レンズが使用可
能な色分解プリズムが原理上可能である。
しかしながら本件発明者の実施化検討の結果、この色分
解プリズム系の配置では構成プリズムの個数の増加によ
るガラス光路長の増大、Ｆナンバーを小さくすることに
よる入射面の大型化あるいは面数が増加することによる
ゴーストの発生等の問題があることがわかつた。
解プリズム系の配置では構成プリズムの個数の増加によ
るガラス光路長の増大、Ｆナンバーを小さくすることに
よる入射面の大型化あるいは面数が増加することによる
ゴーストの発生等の問題があることがわかつた。
本発明は上記問題点を解決することを目的とし、特にＦ
ナンバーが小さいにもかかわらず大型化を防止すること
を目的とする。そのため、対物レンズ４及び色分解プリ
ズム系によつて複数個の撮像装置5R,5G,5Bの撮像面上に
夫々単色像を形成し撮像するテレビジヨンカメラにおい
て、第３図に実施例を示す色分解プリズム系は前記対物
レンズの光軸に沿つて対物レンズ側から数え第1,第2,第
3,第４のプリズムを有し、第１プリズム10と第２プリズ
ム11、及び、第２プリズムと第３プリズム12は夫々空気
層を介して対向し、第２プリズムの第３プリズム対向面
には第１のダイクロイツク層が形成され、第３プリズム
と第４プリズム13とは第２のダイクロイツク層を介して
接合されており、前記第１プリズムの頂角をθ10，とす
ると共にプリズム構成物質の屈折率をｎとする時、次の
条件を満足する。
ナンバーが小さいにもかかわらず大型化を防止すること
を目的とする。そのため、対物レンズ４及び色分解プリ
ズム系によつて複数個の撮像装置5R,5G,5Bの撮像面上に
夫々単色像を形成し撮像するテレビジヨンカメラにおい
て、第３図に実施例を示す色分解プリズム系は前記対物
レンズの光軸に沿つて対物レンズ側から数え第1,第2,第
3,第４のプリズムを有し、第１プリズム10と第２プリズ
ム11、及び、第２プリズムと第３プリズム12は夫々空気
層を介して対向し、第２プリズムの第３プリズム対向面
には第１のダイクロイツク層が形成され、第３プリズム
と第４プリズム13とは第２のダイクロイツク層を介して
接合されており、前記第１プリズムの頂角をθ10，とす
ると共にプリズム構成物質の屈折率をｎとする時、次の
条件を満足する。
ｎ1.6 5.1°θ1015° 以下、第３図を使つて詳細に説明する。
各プリズムの頂角に係るθ10，θ11，θ12，θ13の満た
すべき条件は以下の通りである。
すべき条件は以下の通りである。
Ｓは画面短辺寸法の1/2,Lは対物レンズの射出瞳と像面
との空気中での距離。
との空気中での距離。
ここで条件式（４）″はダイクロイツク面11″で反射さ
れた有効結像光束が面11′で全反射するために設けたも
ので、θ11，θ12，θ13については従来の３個のプリズ
ムから成る系と同様である。また（４）″と（４）式
に含まれるαは受光面5B′に結像する像にゴーストが発
生するのを防止するための条件である。このことをプリ
ズムを光路に沿つて展開した図、第４図と第５図を使つ
て説明する。受光面5B′に結像する光束は正規には第４
図の光線A,Bの様にダイクロイツク面11′で反射し、更
に空気間隙との境界面11′で全反射した光束である。し
かし通常の対物レンズは射出瞳4Pと像面との距離が有限
の長さであるため例えば第４図中で受光面5B′の上端に
向かう結像光束はC,Dのような経路を通り軸上の結像光
束A,Bに対して傾く。しかもこの傾きは全反射する面
１′に対しては入射角が小さくなる方向である。各頂角
は、色分解プリズム系のガラス光路長を短く設計するた
めに、軸上光束A,Bに対して（３）（４）″（５）
（６）を満たす範囲内でできるだけ小さく決定されるこ
とが多いため、光線Ａの面１′への入射角は臨界角とほ
ぼ等しい角度になることが多い。このような場合、5B′
の上端へ向かう光線のうちＣの面１′への入射角が臨界
角より小さくなり、光線の一部は透過する。この透過光
は第５図のようにさらにプリズム10の入射面10′で一部
反射されゴーストとなる。このゴーストは対物レンズを
開放近くで使用し、被写体が明るい部分を含む時に出や
すく、しかもほぼ焦点が合つた状態であるため、著しく
画像を損ねるものとなる。このゴーストを避けるために
は面１′ですべての光束が全反射するようにθ10を増や
せばよくこの増分がαである。ＡとＣとのなす角が最大
tan-1（S/L×ｎ）となるので、αは（４）の範囲で決
定する。
れた有効結像光束が面11′で全反射するために設けたも
ので、θ11，θ12，θ13については従来の３個のプリズ
ムから成る系と同様である。また（４）″と（４）式
に含まれるαは受光面5B′に結像する像にゴーストが発
生するのを防止するための条件である。このことをプリ
ズムを光路に沿つて展開した図、第４図と第５図を使つ
て説明する。受光面5B′に結像する光束は正規には第４
図の光線A,Bの様にダイクロイツク面11′で反射し、更
に空気間隙との境界面11′で全反射した光束である。し
かし通常の対物レンズは射出瞳4Pと像面との距離が有限
の長さであるため例えば第４図中で受光面5B′の上端に
向かう結像光束はC,Dのような経路を通り軸上の結像光
束A,Bに対して傾く。しかもこの傾きは全反射する面
１′に対しては入射角が小さくなる方向である。各頂角
は、色分解プリズム系のガラス光路長を短く設計するた
めに、軸上光束A,Bに対して（３）（４）″（５）
（６）を満たす範囲内でできるだけ小さく決定されるこ
とが多いため、光線Ａの面１′への入射角は臨界角とほ
ぼ等しい角度になることが多い。このような場合、5B′
の上端へ向かう光線のうちＣの面１′への入射角が臨界
角より小さくなり、光線の一部は透過する。この透過光
は第５図のようにさらにプリズム10の入射面10′で一部
反射されゴーストとなる。このゴーストは対物レンズを
開放近くで使用し、被写体が明るい部分を含む時に出や
すく、しかもほぼ焦点が合つた状態であるため、著しく
画像を損ねるものとなる。このゴーストを避けるために
は面１′ですべての光束が全反射するようにθ10を増や
せばよくこの増分がαである。ＡとＣとのなす角が最大
tan-1（S/L×ｎ）となるので、αは（４）の範囲で決
定する。
この様な状況に基づいて設定した条件が 5.1°θ1015° ‥‥（７） である。またプリズム単体表を短縮し、実現可能な寸法
にするため、 ｎ1.6 ‥‥（８） を定める。
にするため、 ｎ1.6 ‥‥（８） を定める。
更に設計を容易にするために次の条件を考慮するのが望
ましい。
ましい。
16.6°≦θ10＋11≦24.1° ‥‥（９） 32.6°θ1238.7° ‥‥（10） θ13＝θ12−θ10＋11 ここでθ11，θ12，θ13は順に第2,第3,第４プリズムの
頂角である。
頂角である。
条件（９）（10）の各上限を越えるとプリズムは大型化
し、ゴーストの発生が押えられなくなり、各下限を越え
ると本願の目的とする、Ｆナンバーの小さなプリズム系
を実現するのが著しく困難となる。
し、ゴーストの発生が押えられなくなり、各下限を越え
ると本願の目的とする、Ｆナンバーの小さなプリズム系
を実現するのが著しく困難となる。
次にＦナンバーを小さくすると共に光路長を35mm以下に
小型化し得た数値例を掲げる。
小型化し得た数値例を掲げる。
以上の通り本発明によれば色分解プリズムの大口径化が
実現され、従つてこれを小型化することができ、ひいて
はカラーTVカメラを小型にする効果を奏するものであ
る。
実現され、従つてこれを小型化することができ、ひいて
はカラーTVカメラを小型にする効果を奏するものであ
る。
第１図は従来の色分解プリズム系の断面図。第２図はＦ
ナンバー、第１プリズムの頂角そして屈折率の関係を示
す図。第３図は本発明の実施例を示す断面図。第４図と
第５図は光学展開図。 図中、４は対物レンズ、5R,5G,5Bは撮像管、10は第１プ
リズム、11は第２プリズム、12は第３プリズム、13は第
４プリズムである。
ナンバー、第１プリズムの頂角そして屈折率の関係を示
す図。第３図は本発明の実施例を示す断面図。第４図と
第５図は光学展開図。 図中、４は対物レンズ、5R,5G,5Bは撮像管、10は第１プ
リズム、11は第２プリズム、12は第３プリズム、13は第
４プリズムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 茂 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地 キ ヤノン株式会社小杉事業所内 (56)参考文献 特開 昭50−114241（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】対物レンズ及び色分解プリズム系によって
複数個の撮像装置の撮像面上に夫々単色像を形成し撮像
するテレビジョンカメラにおいて、前記色分解プリズム
系は前記対物レンズの光軸に沿って前記対物レンズ側か
ら数え第１、第２、第３、第４のプリズムを有し、前記
第１プリズムと前記第２プリズム、及び、前記第２プリ
ズムと前記第３プリズムは夫々空気層を介して対向し、
前記第２プリズムの前記第３プリズム対向面には第１の
ダイクロイック層が形成され、前記第３プリズムと前記
第４プリズムとは第２のダイクロイック層を介して接合
されており、前記第１、第２、第３、第４プリズムの頂
角を順に、θ10、θ10＋11、θ12、θ13とし、各プリズ
ムの構成物質の屈折率をｎとする時、 ｎ≧1.6 5.1°≦θ10≦15° θ13＝θ12−θ11 なる条件式を満足し、Ｆナンバー1.4より小さな光束に
対しても色分解可能とすることを特徴とするカラーテレ
ビジョンカメラ。 - 【請求項２】更に、 16.6°≦θ10＋11≦24.1° 32.6° ≦38.7° なる条件式を満足することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のカラーテレビジョンカメラ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149759A JPH06100682B2 (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | カラーテレビジョンカメラ |
| DE19843430157 DE3430157A1 (de) | 1983-08-17 | 1984-08-16 | Farbfernsehkamera |
| FR848412871A FR2550902B1 (fr) | 1983-08-17 | 1984-08-16 | Camera de television en couleur |
| GB08420916A GB2148026B (en) | 1983-08-17 | 1984-08-17 | Dichroic beam splitter |
| GB08612560A GB2173610B (en) | 1983-08-17 | 1986-05-22 | Dichroic beam splitter having four prisms |
| US07/186,654 US4857997A (en) | 1983-08-17 | 1988-04-19 | Color television camera incorporating a color resolving prism system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149759A JPH06100682B2 (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | カラーテレビジョンカメラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042701A JPS6042701A (ja) | 1985-03-07 |
| JPH06100682B2 true JPH06100682B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=15482124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58149759A Expired - Lifetime JPH06100682B2 (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | カラーテレビジョンカメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100682B2 (ja) |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149759A patent/JPH06100682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6042701A (ja) | 1985-03-07 |
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