JPS6329347Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、カラーテレビジヨンカメラの撮像管
前面に設けられる色分離光学装置に関し、更に詳
述すると、少くとも異る二色を空間変調して単一
の撮像管の所定の画素上に色分離信号を入射させ
るための色ストライプフイルタに併用される色補
正用フイルタと、色分離信号との干渉を防止する
ための光学ローパスフイルタを複合した色分離光
学装置に関する。

最近、小型軽量のカラーテレビジヨンカメラと
して固体撮像素子を用いたものが開発されつつあ
る。このような固体撮像素子として、CCD（電荷
結合素子）、BBD（バケツリレー素子）などによ
る装置が知られている。これらの撮像管には順次
配列された受光素子に色分離された光を入射させ
るため、赤色ストライプフイルタ、青色ストライ
プフイルタ等のモザイク状色ストライプフイルタ
を固体撮像板前面に密着して設けるとともに、撮
像管の電気出力信号を電気的フイルタ又は遅延素
子、加減算回路等を用いて、輝度信号、青信号、
赤信号を得るよう構成されているが、更に色調を
NTSC理想曲線に近づけるため、ストライプフイ
ルタの前面に色補正フイルタを設けることがあ
る。

また、色信号分離方式のうち、例えば周波数分
離方式、点順次方式、線順次方式、３色撮像管方
式などにおいては、輝度信号のうち周波数の高い
成分と色信号搬送周波数_R，_Bの混同を防止する
ため、光学的ローパスフイルタを用いる必要があ
り、通常は光学的ローパスフイルタとして複屈折
板、特に、水晶複屈折板が用いられている。

次に、前述した色補正フイルタに関する事項に
ついて説明する。

第１図に本考案が実施される固体撮像装置を示
し、第２図に第１図のCCD撮像管１の前面を模
式的に示す。

行列状に配列された光電変換領域１１，…１１
の電荷は垂直方向転送領域１２，…１２と水平方
向転送領域１３を通つて出力端子１４から映像信
号として取り出される。なお図において１５は水
平方向転送パルス発生器、１６は垂直方向転送パ
ルス発生器である。この時、水平方向転送パルス
周波数_Hは、垂直方向転送パルス周波数を_V、垂
直方向に配列された光電変換領域の数をＮとすれ
ば、 _H＝_V×Ｎ で表わされる。

この撮像管の前面に密着してモザイク状色スト
ライプフイルタ２が設けられる。このストライプ
フイルタ２は、赤色を空間変調するため全色光を
透過するＷ部とシアン色を透過するCy部が所定
ピツチ幅T₁で繰返し設けられたものと、青色を
空間変調するため全色光を透過するＷ部と黄色を
透過するYe部が所定のピツチ幅T₂で繰返し設け
られたものを、２枚重ね合わせた構造を有する。
第３図にCy部とYe部の特性図を示す。Cy部と
Ye部の双方を透過する特性（点線）から緑色が
透過するＧ部が形成される。これらの組合わせに
より、各光電変換領域１１，…１１には、第４図
に示すような配列でシアンCy、緑Ｇ、黄Ye及び
全透光色Ｗの光が入射される。なお、図において
２１，２２はCCDの走査方向を示している。

第１図のブロツク図に戻つて、カラーテレビジ
ヨン信号を得るための説明を行う。端子１４から
得られた直列の出力信号Ａを_H／２の周波数が充
分に減衰するローパスフイルタ３３を介して輝度
信号Y_Hを得る。また出力信号を_H／２の周波数
を中心周波数とするバンドパスフイルタ３５を通
し、その出力を１水平期間遅延させる1H遅延線
を通し、遅延前の信号と遅延後の信号との加算回
路３８と減算回路３７より、それぞれ青の変調信
号と赤の変調信号を得、これらを青検波器３９と
赤検波器４０を通して青信号Ｂと赤信号Ｒを得
る。また一方、出力信号Ａを前記バンドパスフイ
ルタ３５の片側帯波とほぼ同じバンド幅を有する
ローパスフイルタ３４を通して得た低域信号Y_L
を得る。このようにして得られた輝度信号Y_H、
低域信号Y_L、青信号Ｂ、及び赤信号Ｒをカラー
エンコーダ４１に入力して標準カラーエレビジヨ
ン信号を出力端子４２に得る。ところがこのよう
な色分離又は合成装置によれば、赤信号と緑信号
の分離又は合成にやや難点があり、赤の純度、木
の葉、人肌の色再現性に問題があつた。これを解
決すべく研究を行つた結果、585nm附近の波長の
光を減衰させてやれば色再現性が向上し、NTSC
理想曲線に近づくことを発見した。

本考案は上記発見に基づいて完成されたもので
あつて、本考案の目的のひとつは、585nm附近の
波長の光を任意の減衰量で製作しうる、カラーテ
レビジヨンカメラ用色分離光学装置を提供するこ
とにある。

また、従来の色補正フイルタは、例えば585nm
附近のみ減衰させたい場合、リビジウムを混入し
た板ガラスを光路中に挿入する手段が採られてい
たから、光学的ローパスフイルタと色補正フイル
タを個別に設けることになり、色分離光学装置全
体の構成が複雑になる欠点があつた。

そこで本考案の第二の目的は、光学的ローパス
フイルタをなす複屈折板と、585nm附近の光を減
衰させる色補正フイルタを複合して一体化した、
カラーテレビジヨンカメラ用色分離光学装置を提
供することにある。

本考案の色分離光学装置は、所定の厚みをもつ
複屈折板の片面に、中心周波数範囲が580〜
590nm、バンド幅100nm以下、中心周波数におけ
る透過率20〜80％の周波数特性を有した干渉薄膜
構造をなす色補正用光学フイルタを設けると共
に、他方の片面に干渉薄膜構造をなす赤外線カツ
トフイルタを設けたことを特徴としている。

次に、本考案の実施例をその製法とともに説明
する。

第５図に本考案実施例の構成を示す。光学的ロ
ーパスフイルタをなす水晶複屈折板３の片面に色
補正用光学フイルタをなす干渉薄膜構造４が一体
に設けられ、他の片面に赤外線カツトフイルタを
なす干渉薄膜構造５が一体に設けられている。

水晶複屈折板３は、結晶の光軸に対し45゜の角
度で切り出した厚さｔの水晶板である。このよう
な水晶板に光が入射した場合、第６図に示すよう
に常光線と異常光線にわかれて水晶板中を進み、
透過後は互に距離ｄだけ離れた２本の平行光線に
なる。ここで、ｄをストライプフイルタのピツチ
の1/2にすれば色信号搬送周波数におけるレスポ
ンスは零となる。いま、水晶のカツトアングルを
θ、水晶の常光線に対する屈折率をno、異常光
線に対する屈折率をneとすれば、距離ｄは次式
で表わされる。

ｄ＝ｔ×tan90゜−θ−tan^-1no／ne ・tan（90゜−θ）〕 色補正用光学フイルタをなす干渉薄膜構造４
は、これを微視的にみると高屈折率物質と低屈折
率物質の交互多層膜である。一実施例を示すと、
高屈折率物質としてＡ₂O₃（屈折率n_H＝1.63）を
用い、低屈折率物質としてMgF₂（屈折率n_L＝
1.38）を用い、光学的膜厚λ／４の低屈折率物質
と、光学的膜厚λ／２の高屈折率物質を交互に積
層し、両端面を光学的膜厚λ／８の低屈折率物質
で被つた17層構造である。これを模式的に示せば
次の通りである。

1/2Ｌ・2H・Ｌ・2H・Ｌ…Ｌ・2H・Ｌ・
2H・1/2Ｌ ここにＬ及びＨはλ／４の光学的膜厚を表わし
ている。

このような交互多層膜の製造は、真空蒸着法に
より行うことができる。すなわち、真空蒸着槽内
にＡ₂O₃を放出する電子ビーム装置とMgF₂を
放出する電気抵抗式加熱源を併設し、生成された
膜厚を光学的に測定しながら、水晶複屈折板上に
交互に膜形成してゆく。

このようにして得られれた色補正フイルタの特
性図を第７図に示す。中心周波数585nm、バンド
幅60nm、中心周波数における透過率40％であつ
た。

他の実施例として、上記17層を13層にしたとき
特性図を第８図に示す。中心周波数は585nmであ
るが、バンド幅は80nmとやや拡がり、透過率は
58％であつた。

赤外線カツトフイルタをなす干渉薄膜構造５
は、これを微視的にみると、色補正用光学フイル
タと同様に、高屈折率物質と低屈折率物質の交互
多層膜である。一実施例を示すと、高屈折率物質
としてTiO₂（屈折率n_H＝2.35）を用い、低屈折率
物質としてSiO₂（屈折率n_L＝1.46）を用い、これ
らを光学的膜厚λ／４に形成して交互に積層し、
両端面を光学的膜厚λ／８の抵屈折率物質で被つ
た11層構造である。これを模式的に示せば次の通
りである。

1/2Ｌ・Ｈ・Ｌ・Ｈ・Ｌ・Ｈ・Ｌ・Ｈ・Ｌ・
Ｈ・1/2Ｌ ここにＬ及びＨはλ／４の光学的膜厚を表わし
ている。

このような交互多層膜の製造は、色補正用光学
フイルタと同様に、真空蒸着法により行うことが
できる。実施例において、TiO₂、SiO₂ともに電
子ビームにより蒸着した。得られた赤外線カツト
フイルタの特性図を第９図に示す。透過率90％の
波長620nm、透過率50％の波長650nm、波長
700nmにおける透過率は５％であつた。

第１０図に、水晶複屈折板の片面に第７図に特
性図を示す色補正フイルタを設け、他の片面に第
９図に特性図を示す赤外線カツトフイルタを設け
た光学装置の特性図を示す。

本考案による干渉薄膜構造を構成する物質は、
上記実施例に限定されるものではなく、例えば、
CeO₂、CeF₃、ZrO₂、ZnS、MgO、SiOなど公知
の物質を用いて実施することができる。

本考案によれば、カラーテレビジヨンカメラの
前面に設ける色分離光学装置を構成する部品点数
が減少し、その部品を保持していた保持装置が不
要になるので、それだけ民生用ビデオカメラが小
型軽量化され、部品管理、部品装着、調整等の工
程もそれだけ合理化される。また、従来のように
例えばルビジウムを含有した色ガラスを使用する
場合に対比し、通過帯域での透過率が高く、吸収
帯域における透過率を所望の値に制御できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案が適用されるカラ
ーテレビジヨンカメラの色分離装置に関するもの
であつて、第１図は回路構成図、第２図は撮像管
１の前面のCCD構造を示す図、第３図は色スト
ライプフイルタ２の特性図、第４図は第２図の光
電変換領域１１上における色とその走査方向を示
す図である。第５図ないし第１０図はいずれも本
考案実施例に関する図であつて、第５図は全体構
成図、第６図は複屈折板３の作用説明図、第７図
及び第８図は色補正フイルタ４の特性図、第９図
は赤外線カツトフイルタ５の特性図、第１０図は
第５図に示す実施例の特性図である。 ３……複屈折板、４……色補正フイルタ、５…
…赤外線カツトフイルタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 所定の厚みをもつ複屈折板の片面に、中心周
   波数範囲が580〜590nm、バンド幅100nm以下、
   中心周波数における透過率20〜80％の周波数特
   性を有した干渉薄膜構造をなす色補正用光学フ
   イルタを設けると共に、他方の片面に干渉薄膜
   構造をなす赤外線カツトフイルタを設けたカラ
   ーテレビジヨンカメラ用色分離光学装置。 (2) 上記複屈折板が水晶複屈折板であることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   カラーテレビジヨンカメラ用色分離光学装置。