JPS589634B2 - カラ−テレビニ オケル イロムラボウシソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 単管式または２管式のカラーテレビ撮像装置においては
、その色信号を検出する側の光学系中に、何らかの形の
ストライプ状のフィルターを使用して色分解を行う必要
がある。

この時、もし被写体の側に上記ストライプフィルターと
同様なピッチのストライプ状のパターンが存在すると、
これがストライプフィルターとの間に干渉を生じ、カラ
ー信号の上にビートを発生させて、テレビの画面に色む
らを発生させることは知られている。

この現象を除去するため、上記ストライプフィルターの
もつ周波数以上の周波数の被写体の映像信号をカットす
るための例えばローパスフィルタとか空間周波数フィル
ターと呼ばれる光学的フィルターを光学系中に配設する
必要がある。

このような光学的フィルターとして特公昭４４−１１５
５号公報に示される如く、多面体プリズムを光学系の瞳
面に挿入するとか、或いは複屈折を利用したものが提案
されている。

しかしこれらの光学的フィルターは、それ自体の製作が
極めて困難であるのみならず、その光学系中における挿
入箇所が限定されるため、光学系自体の設計上に大きな
制約が加わる欠点があった。

これに対し、本出願人は、上記光学フィルターとして、
位相格子を利用したローパスフィルターを用いることを
発明し、既に特許を取得している特許第７５８４０４号
（特公昭４９−２０５５３号公報参照）、特許第８３３
０５７号（特公昭４９−２０１０５号公報参照）。

これらの発明は、いずれも波面に位相差δを与える矩形
波位相格子、または同形同大のスポットを規則的に配列
し、その位相差を与える部分と与えない部分との関係を
所定の面積比の関係となすことにより光学的ローバスフ
ィルターを得るもので、このような光学的ローパスフィ
ルターは、それ自体の製作が極めて簡単であり、量産化
に適するものであるのみならず、光学系中への挿入箇所
の制限がなく、レンズ系の任意のレンズ面に上記ローパ
スフィルターを形成することもできる利点を有するが、
空間周波数特性においていまひとつ十分な特性が与えれ
ない欠点がある。

一方、単管式や２管式のカラーテレビ撮像装置の光学系
において、上記ストライプフィルターの像を撮像管上に
結像させる必要があるため、そのためのレンズを用いる
が、このレンズを長手方向が互に平行する円筒レンズス
クリーンとなしてレンズ系全体をコンパクトなものにな
すことは知られており、この円筒レンズスクリーンより
成るレンチキュラーレンズは、それ自体高周波成分をカ
ットする機能を持つので、このようなレンチキュラーの
一部をストライプフィルターに対する光学的フィルター
に利用せんとする試みも提案されている（特公昭４５−
２７４１８号公報参照）。

しかしながら、このようなレンチキュラーは、実際問題
としてストライプフィルターに対し必要とする周波数帯
をカットする特性を得ることができず、またこのような
レンチキュラーはノイズを発生する特性を有し、光学的
フィルターとして満足するものが得られないものである
。

本発明は、上記従来の欠点を除去し、完全に被写体のス
トライプパターンとストライプフィルターとの間の干渉
を除去するため、ストライプフィルターを有する撮像光
学系中に互に方向特性を持つよう配列されるレンチキュ
ラーを有する光学体と、位相格子とを組み合わせて該撮
像光学中に配設したことを特徴とするカラーテレビにお
ける色むら防止装置に係わる。

図面について本発明の一実施例につき詳述すると、第１
図は、第８図に示される如き単管式或いは２管式のカラ
ーテレビの撮像装置において、色信号を検出する撮像管
前面に配置される光学系内にあって、被写体からの像を
色分解するためのストライプフィルター１であって、互
に平行する縞状の格子が赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの順に配列さ
れている。

そして被写体からの光線は、第８図に示される結像レン
ズ９により撮像管の光電変換面１１に結像させ、且つ上
記ストライプフィルター１の像を他のレンズにより光電
変換面１１上に結像せしめ、色信号を得るが、このよう
な光学系全体の長さを短縮するため、ストライプフィル
ター１と、撮像管１０の光電変換面１１との間隔を短縮
するため、上記他のレンズの曲率半径を小さいものとせ
ねばならぬため、このレンズは複数個のレンズ状体より
成るレンチキュラーとならざるを得す、このようなレン
チキュラーレンズはモールド成形により得られるが、実
際問題としてモールド成形の仕上り精度からいって、ス
トライプフィルター１の像の鮮明さを悪くしないため、
この複数のレンズより成るレンチキュラーの分割ピッチ
をあまり小さくとることはできない。

このレンチキュラーとしては、複数のレンズに方向特性
を持たせてイボ状に連続せしめたスクリーン状の光学体
となすこともできるし、第２図に示される如く円筒レン
ズ３を互に軸が平行する如く平行凸面レンズ状のレンチ
キュラー２となすこともできる。

このように光学系中に格子状のストライプフィルター１
を使用すると、もし被写体の像に、このストライプフィ
ルター１の周期と同じ周期、またはこれより高周波の周
期のストライプパターンがあると、前記した如く両者間
において干渉を生じそのビートがカラー信号に疑似信号
を生じ、得られる画像に色むらを生じることになる。

これを避けるため、ストライプフィルター１の周波数と
同一周波数以上の被写体からの周期画像をカットする必
要があり、ローパスフィルターと呼ばれる如き光学的フ
ィルターを上記光学系内に配設する必要がある。

この際、上記の如く方向特性を有するレンチキュラー２
自体これがローパスフイルターとしての機能を有してい
るが、このレンチキュラー２は、上記したストライプフ
ィルター１の像を撮像管１０の光電変換面１１に結像せ
しめる目的を有し、その光学系における挿入位置、並び
に各レンズ３の曲率半径がきめられ、前記したモールド
成形を可能となす上からも、そのピッチも自ら決定され
、これがローパスフイルターとしてその目標とする性能
を求めることができない。

第３図は、このようなレンチキュラーに、ローパスフィ
ルターとしての機能を有効に具えさせるため、平行凸面
レンズ条３′相互間に間隔を設け、この部分は非レンズ
部分となして、これより微細なレンズ部分４を設けてロ
ーパスフィルター５となした前記特公昭４５−２７４１
８号公報に示される公知のものであるが、このようなも
のは、それ自体を高精度に製作することが困難であるの
みならず、上記非レンズ部分４によってストライプフィ
ルター１よりの光線が乱され、ストライプフィルター１
のレンチキュラー５による像が劣化し、精度のよい色信
号を得ることが不可能となる。

本発明においては、レンチキュラー２の結像性能はその
まゝ維持させ、且つこれが具備する不十分な光学的フィ
ルターとしての機能に位相格子による光学的フィルター
の機能を結合せしめ、ストライプフィルター１の周波数
と同じ周波数以上の周波数の被写体のストライプパター
ンの像をカットするようなしている。

この位相格子として第５図Ａに示される実施例において
は、矩形波位相格子６が示され、基板７上に、互に平行
する位相差δを形成する位相差形成部８が周期Ｘを以っ
て形成されており、上記位相差形成部の幅をａとすると
、位相差形成部８間の間隙はＸ−ａとなる。

なお、第５図Ａに示される実施例においては、位相格子
６の基板７と位相差形成部８とは同一材質により構成さ
れるものが示されているが、これは両者が透明であって
位相差δを生じる限り異物質でもよく、例えば基板Ｉを
ガラスとなし、その上にフツ化マグネシュウム等を蒸着
して位相差形成部８を構成してもよい。

更にこのことは、結像光学系におけるレンズの面を基板
として選択することもできる。

いま上記の如き矩形波位相格子を結像光学系のレンズの
瞳面に挿入し、該結像光学系のレンズは無収差であって
、且つ位相格子の広さが無限に拡がるものと仮定すると
、レンズ系の焦点面における点像（ ｓｐｒｅａｄ ｆ
ｕｎｃｔｉｏｎ）の強度Ｉｎは、位相格子のフーリエ係
数の２乗で表わされるので、但し、ｎ一十１、±２・・
・・・・・・・・・・即ち、点像はｎの値に応じて一次
元に拡がった像となり、且つ点像の拡がり方は、位相格
子の周期Ｘに関係する。

いま、レンズ系の焦点距離をｆとし、被写体よりの光線
の波長を入とし、像面での座標をＵとすれば、ｎ ＝
０の特異点で表わされる幾何光学的な像点より だけ離れた位置に拡がり、その拡がり方は結像レンズ系
の口径比には無関係となる。

強度分布が（１）式である場合、そのレスポンスは第４
図に示される如きレスポンスとなり、強度分布は不連続
なとびとびの値しか持たないため、高周波領域でレスポ
ンスの値が高くなる。

ローパスフィルターとしては、レスポンスが所定の遮断
周波数以上では０とならなければならないが、第４図に
示されるレスポンスにおいて、遮断周波数Ｓｏでのレス
ポンスの値ＰはＯではない。

しかしこれが十分小さいものであれば、ローパスフィル
ターとしての目的は達せられる。

またこの遮断周波数Ｓｃは であるが、このことは、結像レンズの焦点距離ｆと光線
の波長入とにより所定の遮断周波数を得るための位相差
形成部８の巾ａを決定することにより達成できる。

更に遮断周波数Ｓｏにおけるレスポンスの値Ｐは、 Ｐ＝ １−２（ − ） （ １−ｃｏｓδ）・−・
−・−（４）Ｘ で与えられるので、このレスポンスの値は、位相差δ、
位相差形成部８の幅ａ、周期Ｘを決めることにより決定
できる。

第４図に示す周波数ＳＰの値は、 で表わされるが、この周波数Ｓｐにおけるレスポンスは
、格子の拡がりを無限に大きいものと考えると約１に近
い値を示すが、実際の位相格子の拡がりは有限であり、
格子の拡がりが有限である場合の強度分布は一例を第６
図に示す如く、ｎ ＝ Ｏ、±１・±２に応じて強度分
布はある幅を持つようになる。

このことは、これをレスポンスの面から言えば、第４図
における周波数ＳＰのレスポンスのピーク値が１より低
下することを意味し、周波数ＳＰ近傍のレスポンスの値
が小さくなることは、位相格子をローパスフィルターと
して用いる上において好ましい状態となることを意味す
るが、この周波数ＳＰの近傍Ａにある程度のレスポンス
が残留することに変りはなく、これを除去することが望
まれるものである。

以上の説明は、矩形波位相格子をレンズの瞳面に挿入し
た場合について述べたが、必ずしもレンズの瞳面に挿入
する必要はなく、これを例えば結像レンズ系と像面との
間に挿入する場合は、レンズの口径と挿入位置での光束
径との比率、即ち焦点距離と像点から位相格子の挿入位
置までの距離との比率で、位相格子の周期Ｘ、位相形成
部８の幅ａを相似的に変えればよく、ローパスフィルタ
ーとしての位相格子の挿入位置の制約はなくなすことが
できる。

以上説明を簡単にするため、互に一方向に平行する方向
特性を持つ一次元の矩形波位相格子について述べたが、
これは必ずしも矩形波位相格子である必要はなく、台形
波或いはサインウエーブ状の位相格子でもよく、更に例
えばストライプフィルターがモザイク状に二次元的なも
のである場合は、位相格子を同心円形状の方向特性を持
つ位相格子となしたり、同じ離心率を持つ同心の橢円形
の位相板となすこともでき、また第５図Ｂに示される如
く、基板７′に対し、位相差δの位相形成部は、円形の
透明小円８′となし、この透明小円８′を例えば図示の
如く、そのｙ方向と２方向に方向特性を有する如く間隔
ＹＺを以って基板７′上に配列した位相板６′となすこ
ともできる。

次に具体的な数値を入れた実例に基づき、その構成及び
作用を併せて説明すると、直径２．５４ｃｍのビデイコ
ン１０を使用した場合通常必要とされるカラー信号０．
７ ５ ＭＨｚを発生させるため、第１図に示される
如きストライプフィルター１は赤Ｒ１緑Ｇ、青Ｂの８０
組のストライプを必要とするから、その場合１組の幅は
、光電変換面１１上約１６０μとなる。

従って幅１ｍｍ当りのストライプの数は、１７０． １
６ ＝ ６．２ ５本／ｍｍとなり、この周波数以上
の被写体からの像のストライプパターンはカットする必
要がある。

これに対し、例えば上記ストライプフィルター１のスト
ライプを光電変換面１１上に結像させるため、第２図に
示す如きレンチキュラーにおいて平行凸レンズ条３のピ
ッチを８０μ、その焦点距離を８８μとし、このレンチ
キュラーを有する光学体２を光電変換面１１よりｄ＝１
８ｍｍの所に挿入して使用するとき、この光学体２が有
するローパスフィルターとしての特性は、縦軸にレスポ
ンスの値を取り、横軸に周波数（本／ｍｍ ）と一つて
図示すると第７図実線ｐに示される特性となる。

そして第７図より明らかな如く、このレンチキュラーを
有する光学体２を以ってしては、低周波側は９本／ｍｍ
までしかカットできず、また９本／ｍｍ以上の周波数に
おいてレスポンス値はマイナスの値が現われるものであ
る。

このことは光学体２の単独を以ってしては、ローパスフ
ィルターとしての必要な性能を完全に具備していないこ
とを示し、加えて９本／ｍｍ以上については反転された
疑似信号を発生することを示している。

これを補正するため本発明は第５図Ａ，Ｂに示される如
き位相格子６又は６′による光学的フィルターを、カラ
ーストライプフィルター１のレンチキュラー光学体２に
よる結像に影響を与えない位置に挿入するものである。

即ち矩形波位相格子または台形波位相格子、或いはサイ
ンカーブ形位相格子を、色信号を得るための撮像光学系
中ストライプフィルター１の対物側に挿入してやるもの
である。

この位相格子６として、上記ストライプフィルター１の
条件から、その遮断周波数Ｓｃが８．０／ｍｍで、ｐ＝
−０．１２に設計し、この位相格子６を前記ｄ＝１８ｍ
ｍの位置にストライプフィルターと重ねて物体側に挿入
し、光線の波長を５００ｍμと考えると、（３）式より
ａ−７２μとなり、Ｘ＝ ３ ａに選べば、Ｘ＝２１６
μとなる。

これにｐ＝−０．１２の条件から（４）式より位相差δ
を求めると、δ−０．７３８π となる。

このように設計した位相板６の特性は、第７図破線ｑに
示される如くなり、空間周波数１７本／ｍｍのあたりか
らレスポンス値が増加しはじめ、第７図のＡに示される
如く、空間周波数２４本／ｍｍの付近でピークＳＰを生
じ、そのレスポンスは約０．７となる。

このことは、位相板６単独を以つてしても、上記ストラ
イプフィルター１に対し完全な光学的フィルターと言え
ないことを示すものである。

そこで本発明の第８図に示される実施例の如く、レンチ
キュラー２に対して、位相板６を組み合わせてストライ
プフィルター１を有する撮像光学系中に挿入してやると
、レンチキュラー２と位相板６との総合特性は、第７図
において一点鎖線ｒで示される如き曲像となり、その遮
断周波数は約６．５本／ｍｍとなってそのレスポンスＰ
は略Ｏであり、これより高周波側のレスポンスも略０に
保ち、ストライプフィルター１に対する被写体光線のロ
ーパスフィルターとして理想的な特性を示すものである
。

実際問題として遮断されるべき周波数域のレスポンスは
、これを±０，３以内におさえることによって、ほぼ色
むらの発生は防止できるが被写体が暗い場合の撮像にお
いては、このレスポンスを第７図に示す如く０に近似せ
しめる必要があるものである。

以上述べた如く、位相板とレンチキュラー光学体とを組
合わせた本発明に係るものは、第７図のの曲線ｒに見ら
れる如く、夫々を単独に用いた曲線ｐ・ｑのものに比し
て低周波側のカット領域並びに高周波側でのレスポンス
のピーク完全にカットすることができ、広い空間周波数
の帯域においてレスポンスを殆んど零に近似せしめるこ
とができストライプフィルターの像面と被写体の縞模様
の映像信号とのビートによるテレビ画面の色むらの発生
を両者の広いピッチ領域において防止し得るものである
。

なお第７図の曲線ｐ・ｑ・ｒは、カラーテレビのその他
の光学的設計に対して、夫々選択された値の位相板及び
レンチキュラーを用いた場合について例示したが、上記
値を変えることにより、図表上の曲線は変化するが、一
般的にいって、レンチキュラーのみによっては、空間周
波数の低周波側のレスポンスのカット領域が狭く、また
位相板のみを用いた場合は、高周波側にレスポンスのピ
ークを生じ、中間において負のレスポンスを示す傾向に
は変わりなく、両者を組合わせることにより広い空間周
波数帯域においてレスポンスを殆んど零となすことがで
きるものである。

本発明は、上記の如く単管式または２管式カラーテレビ
撮像装置におけるストライプフィルターを有する撮像光
学系中に方向特性を持つよう配列されるレンチキュラー
を有する光学体と位相格子とを組合わせて配設し、上記
レンチキュラーを有する光学体によってストライプフィ
ルターの像を撮像管の光電変換面に形成すると共に、色
分解用ストライプフィルターの空間周波数に相当する周
波数成分以上を遮断するという所望のローパス効果を完
成する為にレンチキュラーレンズの特性を位相格子の特
性によって補完し該レンチキュラーを有する光学体と位
相格子との具備する空間周波数に対するレスポンスの特
性の総合特性によって、被写体よりの光線中に含まれる
ストライプパターンのうち、上記ストライプフィルター
の有する空間周波数以上の高周波数のものを完全に遮断
することができ、これによって、被写体のもつストライ
プパターンとストライプフィルターとの干渉を除去し、
上記干渉により生じる色むらの発生を良好に防止し、特
に被写体が暗い場合でも色むらの発生を防止し得る効果
を奏すると共に、その光学的フィルターとしての総合特
性は、各レンチキュラーを有する光学体と位相格子との
積となって得られるので、夫々のレンチキュラー或いは
位相格子に若干の製作誤差から光学的フィルターとして
特性が劣ったものでも、その総合特性として優れた効果
を奏するので、レンチキュラーを有する光学体並びに位
相格子の多量生産に適する等の効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カラーテレビ撮像装置に用いられるストライ
プフィルターの一例を示す正面図、第２図は、互に平行
する凸レンズ条より成るレンチキュラーを有する光学体
の斜視図、第３図は、レンチキュラーにローパスフィル
ターの特性を別設せしめた公知に属する光学体、第４図
は、本発明に用いられる位相板のレスポンスの空間周波
数特性を示す図表、第５図は、本発明に用いられる位相
板を示し、第５図Ａは互に平行する位相差形成部を有す
る矩形波位相板の一例を示す斜視図、第５図Ｂは、方向
特性を以って配列される小円形の位相差形成部より成る
位相板の正面図、第６図は、第５図Ａに示される位相板
の強度分布特性を示す図表、第７図は、方向特性を有す
るレンチキュラーを有する光学体の空間周波数に対する
レスポンス特性ｐと、位相板の空間周波数に対するレス
ポンス特性ｑと、両者の総合特性ｒを示す図表である。 第８図は、本発明の一実施例の全体図である。図におい
て、１はストライプフィルター、２はレンチキュラーを
有する光学体、３は平行凸レンズ条、５は非レンズ部４
を有するレンチキュラー６．５’、は位相板、１，１′
は基板、８，８′は位相差形成部、９は結像レンズ系、
１０は撮像管、１１は光電変換面である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単管式または２管式のカラーテレビ撮像装置におい
   て、色分解用フィルターの像を撮像管光電面上に結像す
   ると共に、その光学要素の配列に応じたローパス特性を
   有するレンチキュラーレンズと、該レンチキュラーレン
   ズの特性を補完し、所望の特性を有するよう格子の定数
   が選ばれた位相格子とを備え、両者の総合特性により色
   分解用フィルターの空間周波数に相当する周波数成分以
   上を遮断するという所望のローパス効果を得ることを特
   徴とするカラーテレビにおける色むら防止装置。