JPS6327505Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、バイアス照明装置を有する色分解光
学系を内蔵したテレビジヨンカメラに関するもの
である。

例えば一般のカラーテレビジヨン撮像装置で
は、対物レンズのバツクフオーカス部に色分解光
学系を配置し、この色分解光学系により被写体か
らの光束を青色、緑色、赤色の３つの波長領域の
光束に分解し、これらの光束をそれぞれ対応する
色チヤンネルの撮像管受光面上に入射させて、各
受光面上に被写体の青色、緑色、赤色の像を形成
するようになつている。通常用いられる色分解光
学系としては、複数個のプリズム又はガラス板に
蒸着した特定の波長領域の光を反射し、他の波長
領域の光を透過させる多層干渉薄膜、所謂ダイク
ロイツク膜を対物レンズの光軸に対して傾斜して
配置したものが使用される。例えば、青色領域光
を反射し他の領域光を透過させるダイクロイツク
膜と、赤色領域光を反射し他の領域光を透過させ
るダイクロイツク膜とを順次に配置し、ダイクロ
イツク膜の反射光及び透過光を各撮像管の受光面
に入射することにより、被写体からの光束を前述
の３色の光束に分解することができる。

また、撮像管には受光面に酸化鉛（PbO）、セ
レン化ヒ素（AsSe₂）、セレン化カドミウム
（CdSe）等の材料を使用したものが一般的であ
り、これらを採用したテレビジヨンカメラは撮像
管の立上がり時の応答速度や残像特性を向上させ
るために、常時撮像管面に低照明で一様な波長分
布を有するバイアス照明光を照射することが効果
的とされている。

第１図にバイアス照明装置としてクラツドロツ
ド１を使用した従来のテレビジヨンカメラの一例
を示す。このクラツドロツド１は高屈折率から成
るガラス円柱の周囲を低屈折率ガラスで被覆し、
端面から導入された光は境界面で全反射を繰り返
しながら伝播するようにしたものである。色分解
光学系２の前面上下に２本のクラツドロツド１，
１を配置し、これらのクラツドロツド１の一部を
粗面に削り、ここに白色の塗装を施した拡散面３
が形成されている。これらのクラツドロツド１の
端面から平担な波長特性を有するバイアスランプ
４の光を入射し、拡散面３から色分解光学系２に
バイアス光として入射する。色分解光学系２は第
１図ｂに示すように、第１、第２、第３のプリズ
ム５，６，７が前方から順次に接続され、第１の
プリズム５の後面及び第２のプリズム６の後面は
対物レンズの光軸Ｏに対して傾斜して配置され、
これらの面にはダイクロイツク膜５１，６１が設
けられている。

従つて、バイアスランプ４から出射したバイア
ス光は、拡散面３で拡散されて色分解光学系２に
入射する。色分解光学系２では、バイアス光は先
ず第１のプリズム５の入射面５２に入射し、この
入射光はダイクロイツク膜５１で青色領域光のみ
が反射され、この青色領域光は更に入射面５２で
全反射され受光面上での分光分布の状態を整える
ために射出面５３に設けられたトリミングフイル
タ８ｂを介して撮像管９ｂの受光面１０ｂに入射
する。また、ダイクロイツク膜５１を透過した青
色領域光が除かれたバイアス光は、第２のプリズ
ム６のダイクロイツク膜６１で赤色領域光のみが
反射され、第１のプリズム５と第２のプリズム６
との間に設けた平行空気間隙との境界面６２で更
に全反射された後に、射出面６３のトリミングフ
イルタ８ｒを通過して撮像管９ｒの受光面１０ｒ
に入射する。ダイクロイツク膜６１を透過し青色
領域光、赤色領域光が除かれたバイアス光は緑色
領域光であり、第３のプリズム７を通つてトリミ
ングフイルタ８ｇから撮像管９ｇの受光面１０ｇ
に入射する。

上述の従来装置において、各撮像管９ｂ，９
ｒ，９ｇの受光面１０ｂ，１０ｒ，１０ｇに入射
する各バイアス光の光量分布を見ると、相対的光
量が或る方向に向かつて増加又は減少しており、
その方向は各受光面１０ｂ，１０ｒ，１０ｇ上で
異なつている。これは、ダイクロイツク膜５１，
６１の波長選択特性がこの膜への光の入射角に依
存し、入射角の変化と共に波長選択特性が変化す
るためであつて、ダイクロイツク膜を持つ色分解
光学系を内蔵したテレビジヨンカメラを使用した
場合に、テレビ画面上に色むら、即ちカラーシエ
ーデイングが発生する原因となる。

このカラーシエーデイングについて詳しく説明
すると、第１図ｂに示す拡散面３において対物レ
ンズの光軸Ｏ上の点をＰとし、点Ｐから光軸Ｏ上
を通るように出射した光線をｃ、受光面１０ｂ，
１０ｒ，１０ｇの端に向つて出射した光線をｕ，
ｌとする。光線ｕ，ｃ，ｌの受光面１０ｂ，１０
ｒ，１０ｇへの入射光をそれぞれ（LBu，LRu，
LGu）、（LBc，LRc，LGc）、（LBl，LRl，LGl）
とし、これらの入射点を（Bu，Ru，Gu）、（Bc，
Rc，Gc）、（Bl，Rl，Gl）とする。光線ｕ，ｌは
光軸Ｏに対して角度θの傾斜を持ち、光線ｃのダ
イクロイツク膜５１及び６１への入射角をα及び
βとすれば、光線ｕのダイクロイツク膜５１及び
６１への入射角は（α−θ）及び（β＋θ）、光
線ｌのダイクロイツク膜５１及び６１への入射角
は（α＋θ）及び（β−θ）であり、光線ｕ，
ｃ，ｌの各ダイクロイツク膜５１，６１への入射
角の間には、（α＋θ）＞α＞（α−θ）＞０、（β
＋θ）＞β＞（β−θ）＞０なる関係がある。

第２図ａ及びｂはダイクロイツク膜５１及び６
１の透過特性を示す特性図であり、縦軸は透過率
を、横軸は波長を表し、点線は光線ｕ、実線は光
線ｃ、一点鎖線は光線ｌの透過率曲線を示してい
る。これらの特性において明らかなように、ダイ
クロイツク膜５１，６１への入射角が大きい光線
ｌが比較的に短波長を透過し、入射角が小さい光
線ｕが比較的に長波長を透過する傾向があり、ダ
イクロイツク膜５１，６１の透過特性は入射角が
大きくなるほど短波長側に変移する傾向があるこ
とが判る。次に、第３図ａ，ｂ，ｃはトリミング
フイルタ８ｂ，８ｒ，８ｇの透過特性を示し、縦
軸は透過率を、横軸は波長を表している。第２図
及び第３図に基づいて受光面１０ｂ，１０ｒ，１
０ｇ上での分光分布を考えると、第４図ａ，ｂ，
ｃに示す特性が得られる。この第４図において、
縦軸は受光面への到達光量、横軸は波長であり、
点線は光線ｕ、実線は光線ｃ、一点鎖線は光線ｌ
の各受光面１０ｂ，１０ｒ，１０ｇ上の分光分布
曲線を示している。また、第４図ａ，ｂ，ｃから
受光面１０ｂ，１０ｒ，１０ｇの各位置における
相対的な光量を第５図ａ，ｂ，ｃに実線で示す。
この第５図によれば、バイアス光がプリズム５，
６，７を通過して受光面１０ｂ，１０ｒ，１０ｇ
に到達した時には、その入射位置により光量が異
なり明暗の差が生ずることになる。これらの光量
を電気的信号に変換して出力したテレビ画面を見
ると、画面の両端においてその色彩が異なるとい
う現象が生じ、この現象をバイアス照明のカラー
シエーデイングと呼んでいる。このカラーシエー
デイングは上述の従来装置に限る現象でなく、ほ
ぼ白色のバイアス光源を色分解光学系の前面に配
置し、前記色分解光学系中のダイクロイツク膜を
用いて、複数の波長領域の光に分解して各撮像管
の受光面に導く方式のテレビジヨンカメラの全て
に共通する欠点である。

本考案の目的は、上述の欠点を排除し、撮像管
受光面に入射するバイアス光の波長分布を狭くす
ることによつて、同一の受光面の両端の相対光量
を平均化し、カラーシエーデイング現象を防止し
たテレビジヨンカメラを提供することにあり、そ
の要旨は、少なくとも１つのダイクロイツク膜を
有する色分解光学系により入射光を複数の色光束
に分離し、これらをそれぞれ撮像手段で受光する
テレビジヨンカメラにおいて、前記ダイクロイツ
ク膜を通して前記撮像手段の受光面をバイアス光
で照明する照明装置を設け、該照明装置は前記色
分解光学系で分離される色光束よりも狭い波長領
域の色コンポーネント光束形成手段を具備したこ
とを特徴とするものである。

次に、本考案を第６図以下に図示の実施例に基
づいて詳細に説明する。なお、第１図と同一の符
号は同一の部材を示している。

第６図ａは第１の実施例を示す斜視図であり、
色分解光学系２の前面の上下には第１図と同様に
２本のクラツドロツド１１，１２が配置され、こ
れらには拡散面１３が設けられている。クラツド
ロツド１１，１２の端部にはそれぞれ光学繊維１
４，１５が接続され、これらの光学繊維１４，１
５は１本に集束された後に３本の光学繊維１６，
１７，１８に分岐されている。３本の光学繊維１
６，１７，１８の端部の光入力部に近接して３個
の色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇが配され、
更に色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇに対応し
て３個のバイアスランプ２０が設けられている。
なお、これらの色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９
ｇの分光透過率特性は第７図に示され、縦軸は光
量、横軸は波長を表している。これらの特性は、
前記第４図ａ，ｂ，ｃにおいて各光線の全てを含
む二点鎖線で示されるような、ダイクロイツク膜
への入射角の違いによるカラーシエーデイングを
生じない程度に狭い透過波長領域を有するもので
あり、色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇは吸収
フイルタ又はダイクロイツクフイルタから成つて
いる。

従つて、３個のバイアスランプ２０から出射さ
れた光線は、色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇ
により各色ごとの狭帯域の色コンポーネワト光束
に形成された後に、光学繊維１６，１７，１８の
端部の光入力部に入射し、光学繊維１６，１７，
１８内を伝播して中間部で混合され、光学繊維１
４，１５を介して上下２本のクラツドロツド１
１，１２に同光量ずつ導かれる。クラツドロツド
１１，１２に導光されたこれらのバイアス光は、
拡散面１３，１３により拡散され、第１図ｂに示
した従来例と同様の過程でそれぞれ撮像管９ｂ，
９ｒ，９ｇの受光面１０ｂ，１０ｒ，１０ｇに入
射する。しかしこの場合に、バイアス光は色フイ
ルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇにより第７図に示さ
れる狭帯域の波長成分で構成されているために、
ダイクロイツク膜５１，６１への入射角の違いに
より生ずる特性の影響を受けずに、受光面１０
ｂ，１０ｒ，１０ｇ上の各点における相対光量は
第５図ａ，ｂ，ｃの点線で示されるように平均化
される。従つて、バイアス光は受光面１０ｂ，１
０ｒ，１０ｇ上の位置における光量のむら、明暗
の差を与えることがなく、受光面１０ｂ，１０
ｒ，１０ｇ上を均一に照明しカラーシエーデイン
グは防止されることになる。

第８図は本考案に係る第２の実施例を示し、ａ
は上方から見た断面図、ｂは側面から見た光路説
明図である。色分解光学系２の第１のプリズム５
には、その入射面５２の上部に斜めに切除された
第１の拡散面２１と、下部に角形に切除された第
２の拡散面２２と透過面２３とが設けられ、下部
の角形切除部には第１、第２の反射ミラー２４，
２５が付設されている。また、これらの反射ミラ
ー２４，２５の入射面側には、青色、緑色、赤色
のそれぞれの波長領域の光のみを出射するLED
２６ｂ，２６ｒ，２６ｇが配置されている。な
お、これらのLED２６ｂ，２６ｒ，２６ｇは、
第４図ａ，ｂ，ｃに示される二点鎖線に類似する
発光スペクトルを有することが好ましい。本実施
例に好適に使用し得るLEDとしては、青色光源
には炭化硅素（SiC）、窒化ガリウム（GaN）、硫
化亜鉛（ZnS）、緑色光源にはリン化ガリウム
（GaP）、赤色光源にはリン化ヒ素ガリウム
（GaAsP）、リン化ガリウム（GaP）を主成分と
するものがある。第９図の特性Ｂ，Ｇ，Ｒは青色
LED、緑色LED、赤色LEDの波長特性を示し、
それぞれ炭化硅素、リン化ガリウム、リン化ガリ
ウムの発光スペクトルを示している。

本実施例は上述のような構成とすることによ
り、各LED２６ｂ，２６ｒ，２６ｇから出射さ
れた光線は、第１、第２の反射ミラー２４，２５
により反射され、第１、第２の拡散面２１，２２
を介して色分解光学系２内に入射される。即ち、
第１の反射ミラー２４で反射された光束L1は、
第１のプリズム５に形成された透過面２３を透過
して上部の第１の拡散面２１で拡散され、第２の
反射ミラー２５で反射された光束L2は第２の拡
散面２２で拡散されることになる。これらの光束
L1，L2は第１図と同様の過程で青色、緑色、赤
色の領域光の波長に分解されて各受光面１０ｂ，
１０ｒ，１０ｇに入射される。この場合、バイア
ス光は第９図に示される狭帯域の発光スペクトル
を有するために、第６図の実施例と同様にカラー
シエーデイングが生ずることはない。

第１０図は第３の実施例の光路説明図であり、
本実施例では第８図に示す第２の実施例におい
て、第１、第２の反射ミラー２４，２５とLED
２６ｂ，２６ｒ，２６ｇの間に、反射ミラー２
４，２５側を１本にまとめ、LED２６ｂ，２６
ｒ，２６ｇ側を３本に分岐して光入力部とした光
学繊維２７が配置されている。各LED２６ｂ，
２６ｒ，２６ｇから出射された青色、緑色、赤色
の各光束は、光学繊維２７の光入力部からそれぞ
れ入射して光学繊維２７内を伝播して第１、第２
の反射ミラー２４，２５を照射する。これらのバ
イアス光は反射ミラー２４，２５で反射された後
に、先の第２の実施例と同様の光路を経て受光面
１０ｂ，１０ｒ，１０ｇに達する。なお、この第
３の実施例では、LED２６ｂ，２６ｒ，２６ｇ
の配置上の制約をなくした利点がある。

第１１図は本考案に係る第４の実施例を示し、
ａは斜視図、ｂはその断面図、ｃは光路説明図で
ある。色分解光学系２の第１のプリズム５の前面
に、対物レンズから光束を透過する透明なガラス
板から成るバイアスプレート２８が配置され、こ
のバイアスプレート２８の下部後方には第８図ｂ
の先の実施例で用いられたLED２６ｂ，２６ｒ，
２６ｇが配置されている。バイアスプレート２８
の上下部には、一部を削り白色の塗装を施した帯
状で互いに平行な２条の拡散面２９が設けられ、
更にバイアスプレート２８の上、下端部はLED
２６ｂ，２６ｒ，２６ｇから入射するバイアス光
がバイアスプレート２８内に全反射するように傾
斜部３０が形成されている。

各LED２６ｂ，２６ｒ，２６ｇから出射され
た青色、緑色、赤色の各波長領域光はバイアスプ
レート２８に入射し、このバイアスプレート２８
の中を全反射しながら伝播して拡散面２９に当た
り、色分解光学系２の方向に拡散される。色分解
光学系２に入射後は先の各実施例と同様であり、
カラーシエーデイングが防止される。

第１２図は本考案に係る第５の実施例の光路図
であり、本実施例の構成は第８図に示した第２の
実施例のバイアス光の光源部を変形したものであ
る。即ち、第８図のLED２６ｂ，２６ｒ，２６
ｇに代えて、１個の白色のバイアスランプ２０が
使用され、このバイアスランプ２０と第１、第２
の反射ミラー２４，２５との間に色フイルタ１９
ｂ，１９ｒ，１９ｇが配置されている。これらの
色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇは先に説明し
た波長領域の分光透過率特性を有し、一連となつ
て連結されている。

バイアスランプ２０から出射された光束は、各
色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇにより第９図
に示すような狭帯域のコンポーネント光束に形成
された後に、第１、第２の反射ミラー２４，２
５、第１、第２の拡散面２２，２３を介して色分
解光学系２に入射し、その効果としてバイアス光
によるカラーシエーデイングが生ずることがなく
なる。

第１３図は第６の実施例の光路図を示し、本実
施例は第１１図に示したバイアスプレート２８を
用い、第１２図のバイアスランプ２０と色フイル
タ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇを使用したものであ
る。従つて、バイアスランプ２０から出射した光
束は、色フイルタ１９ｂ，１９ｒ，１９ｇにより
狭帯域のコンポーネント光束に形成された後に、
バイアスプレート２８に入射され、第１１図に示
した実施例と同様に色分解光学系２に入射する。

このように本考案に係るテレビジヨンカメラ
は、色分解光学系のダイクロイツク膜への入射角
の違いによる透過率の変動の影響を受けないよう
な、狭帯域のコンポーネント光束をバイアス光に
用いることにより、カラーシエーデイングを除去
しテレビジヨン画質を向上させる効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のバイアス照明装置と色分解光
学系の斜視図、ｂはその光路設明図、第２図ａ，
ｂはダイクロイツク膜の透過特性図、第３図ａ，
ｂ，ｃはトリミングフイルタの透過特性図、第４
図ａ，ｂ，ｃは撮像管受光面への到達光量の特性
図、第５図ａ，ｂ，ｃは撮像管受光面の位置にお
ける相対的な光量分布図、第６図以下は本考案に
係るテレビジヨンカメラの実施例を示し、第６図
は第１の実施例の斜視図、第７図は使用される色
フイルタの分光透過率特性図、第８図ａは第２の
実施例の断面図、ｂはその光路説明図、第９図は
LEDの発光スペクトル特性図、第１０図は第３
の実施例の光路説明図、第１１図ａは第４の実施
例の斜視図、ｂはその断面図、ｃは光路説明図、
第１２図は第５の実施例の光路説明図、第１３図
は第６の実施例の光路説明図である。 符号２は色分解光学系、５，６，７はプリズ
ム、８ｂ，８ｒ，８ｇはトリミングフイルタ、９
ｂ，９ｒ，９ｇは撮像管、１０ｂ，１０ｒ，１０
ｇは受光面、１１，１２はクラツドロツド、１
３，２１，２２，２９は拡散面、１４〜１８，２
７は光学繊維、１９ｂ，１９ｒ，１９ｇは色フイ
ルタ、２０はバイアスランプ、２４，２５は反射
ミラー、２６ｂ，２６ｒ，２６ｇはLED、２８
はバイアスプレートである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 少なくとも１つのダイクロイツク膜を有する
   色分解光学系により入射光を複数の色光束に分
   離し、これらをそれぞれ撮像手段で受光するテ
   レビジヨンカメラにおいて、前記ダイクロイツ
   ク膜を通して前記撮像手段の受光面をバイアス
   光で照明する照明装置を設け、該照明装置は前
   記色分解光学系で分離される色光束よりも狭い
   波長領域の色コンポーネント光束形成手段を具
   備したことを特徴とするテレビジヨンカメラ。 ２ 前記照明装置は狭い波長領域の光のみを透過
   する色フイルタを用いるようにした実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載のテレビジヨンカメ
   ラ。 ３ 前記照明装置は狭い波長領域の光を発光する
   LEDを用いるようにした実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載のテレビジヨンカメラ。