JPS62501244A - テレビジョンカメラの光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゛　・、 テレビジョンカメラの光学Ｈ［ａ 技　術　分　野 本発明はテレビジョン装置に関ザるものであり、とくにテレビジョンカメラ用の 光学装置に関するものである。

背　母　技　術 テレビジョンカメラまたはテレビジョン管の光学装置の解像力を２１２５本まで 良いものを得ることによりテレビジョン画像を向上させるという世界的な傾向に Ｊ：す、テレビジョンカメラの開発は現在はテレビジョンカメラの光学的パラメ ータおよび電気的パラメータを改善することに集中されている。

ソ連邦において非常に一般的であるボルナ（Ｖｏｌｎａ　）−８０１テレビジヨ ンカメラの光学ＨＥが知られている。

この光学装置は１本の光軸上に、光束の下流側に順次配されるｎ枚の素子と、撮 仲管のフェイスプレートとで構成された対物レンズを備え、フェイスプレートの 最後の表面上に光束の方向に対して感光層が設りられる。

この光学装置は、焦点距饋が１５ｍｍで、口径比が１：２．８である４枚絹成の 対物レンズである６撮像管は半インチの分離メツシュ・ビディコンであって、静 電集束および電！！偏向型である。この顕像管のフェイスプレートは平面平行板 である。

この光学装置の欠点は次のとおりである。このテレビジョンカメラの光学装置に より発生された映像は画質が低く、フレームの中心部における被写体の解像力は ７１００本である。したがって、この光学装置はｆ７１密製作工程の監視、徴ｍ 構造の観察、またｔよ光学装置の高解像力を必要とするその他の作業には使用で きない。

１本の光軸上に光束の下流側へ順次配置される、ｎ枚の素子と、顕像管のフェイ スプレートとで構成された対物レンズを備え、フェイスプレートの１ｌａｌの表 面に光束の方向に対して感光層が付着される、テレビジョンカメラの光学装置が 知られている（たとえば、テレビジョン学会雑Ｑ　（Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　 ｏｆ　ｔｈｅ　ｌＴｌ５Ｌ！℃ｕｔｃ　ｏｆ　Ｔｅ１ｃｖｉ−ｓｉｏｎ　Ｅｎｇ ｉｎｅｅｒｓ　ｏｆ　Ｊａｐａｎ　）第３５巻第３号、１９８１年、３ページ参 照）。

この光学装置は４枚帖成の対物レンズであって、焦点距離が１６ｍ、口径比が１ ：１．７である。フェイスプレートは平面平行板である。顕像管は解像力が５０ ０本であるサヂコン型管である。

この光学装置の欠点は、この装置を装備された顕像管が高品位の画像を発生でき ず、したがって光学９ｉ首を、画像の高解像力を含む作業を取扱うために使用で きないことである。

発明の開示 本発明は、対物レンズと顕像管のフェイスプレートが、スクリーン上に発生され たテレビジョン画像を大幅に向上させることができる顕像管を提供するものであ る。

１本の光軸上に光束の方向に順次配置されるｎ枚の素子と、顕像管のフェイスプ レートで構成された対物レンズを備え、光束の方向でみて、フェイスプレー１・ の最後の素子の表面上に感光層が配置されるテレビジョンカメラの光学装置にお いて、光束の方向において対物レンズの最後の素子は零以外の光学的パワーを有 し、かつ顕像管のフェイスブレー１−として用いられるテレビジョンカメラの光 学［１ｉＺが得られる。

光学装置の視野が広い視野を有しなりればならないものとすると、テレビジョン カメラは広い視野を持たなければならず、対物レンズの最後の素子は、凹面が被 写体に而する凹面一平面レンズとして作るとよい。

テレビジョンカメラの長い焦点距離の光学８Ａ首の視野が狭くて、２０度をこえ ないと、対物レンズの最後の素子は、凸面が被写体に而づる正凸面一平面レンズ として作るべきである。解像力が極限に近い、混合視野Ｅ像質の長焦点光学装置 の場合には、対物レンズの最後の素子を両凹面レンズとブべぎである。

泥像力が極限に近く、視野の広さが中程度である顕像質用光学装買の場合には、 対物レンズの最後の売子を、凹面が画像に面する平面−四面レンズにすることは 理由のあることである。

ビディコン、ＥＢＳビデイコンまたはサチコンのＪ：うな撮像管用の中間角度視 野の長焦点光学装置の場合には、対物レンズの最後の素子を、凹面が顕像に面す る負のメニスカスとりることは理由のあることである。

対物レンズの最後のん子は、凹面が画像に面Ｊる正のメニスノＪスとづることも できる。

対物レンズの最後の素子は、広いスペクトル範囲内で種々の視野角に対して色収 差の補正ができるパラメータを有することもでき、かつ対物レンズの最後の素子 を、凹面が画像に而１ろ、接合された正のメニスカスと０のメニスカスとするこ ともよい。

広いスペクトル範囲で動作づ゛る広角光学装置の場合には、対物レンズの最後の 素子を、凹面が画像に面でる一緒に接合された負Ｊ５よび正のメニスカスとでる とよい。

また、対物レンズの最後の素子を、−１？ｉに接合された両凸面レンズおよび両 凹面レンズとして作ることら理由のあることである。

本発明のテレビジョンカメラの光学装置により、白Ｗ１テレビジョンの特殊目的 カメラのテレビジョン画像の画質を高く、それの極限までも、できるという利点 が得られる。

図面の簡単な説明 以下、図面を参照して本発明を訂しく説明する。

第１図は本発明のテレビジョンカメラの光学装置の実施例を示し、第２図（Ｊ第 １図の光学＠首の別の実施例の光学的構成を示し、第３図は第１図の光学装置の 更に別の実施例の光学的構成を示し、第４図は第１図に示す本発明のテレビジョ ンカメラの、平面−凹面レンズとして作られているフェイスプレートが設けられ ている、光学装置の光学的構成を示し、第５図は第１図の光学装置の更に別の実 施例の光学的構成を示し、第６図は第１図の光学装置の更に別の実施例の光学的 構成を示し、第７図は、−緒に接合された正および負のメニスカスで作られたフ ェイスブレー［・が設けられている第１図に示づ本発明のテレビジョンカメラの 光学装置の光学的構成を示し、第８図は本発明に従って一緒に接合された負おに び正のメニスカスとして作られたフェイスプレートを４５　ｍとづる第１図の光 学装置の光学的構成を示し、第９図（ま本発明に従って一緒に接合された両凸面 レンズおよび両凹面レンズとして作られたフェイスプレートを特徴とする第１図 のテレビジョンカメラの光学装置の光学的構成を示し、第１０図は第１図の光学 装置の残留収差のチト一トを示し、第１１図は第２図の光学装置の残留収差のチ ャートを示し、第１２図は第３図の光学装置の残留収差のチャートを示し、第１ ３図は第４図の光学装置の残留収差のチト一トを示し、第１４図は第５図の光学 装置１の残留収差のチャー１−を示し、第１５図は第６図の光学装置行の残留収 差のチャートを示し、第１６図は第７図の光学装置の残留収差のチャー１・を示 し、第１７図は第８図の光学装置の残留収差のチト一トを示し、第１８図は第９ 図の光学装置の残留収差のヂｔ　−Ｉ−を示す。

発明を実施するための最良の形態 本発明のテレビジョンカメラの光学装置は、１本の光軸１（第１図）上に光束の 方向に順次配置されているｎ枚の素子と撮像管４のフェイスプレート３どで構成 された対物レンズ２を備える。

光束の方向で対物レンズ２の最初の素子は、−結に接合された両凸面レンズ５と 片凹面レンズ６で作られる。

光束の方向で、対物レンズ２の第２の素子は、−緒に接合された両凸面レンズ７ と両凹面レンズ８で作られる。

光束の方向で、対物レンズ２の第３の素子は、　ＨＢに接合された両凸面レンズ ９と両凹面レンズ１ｏで作られる。

光束の方向で、対物レンズ２のＲ後の素子は、Ｏでない光学的パワーを有するも のであって、撮像管４のフェイスプレート３である。

テレビジョンカメラの光学装置のこの実施例においては、対物レンズ２の最後の 素子は凹面一平面レンズであって、その凹面が被写体に向き合わされる。このレ ンズのことを以後レンズ３と呼ぶことにする。レンズ３は、テレビジョンカメラ ４のハウジングの突合わせ端部内に固定されている取付具内に置かれる。レンズ ３の、光束の方向で、最後の表面に感光層１２が設【プられる。

中間フレーム１４によりＶａ　ｔＱ　＠’Ｉのハウジングに固定されたケース１ ３内に対物レンズ２は首がれる。対物レンズ２の第１の素子と第３の素子をねじ 環１５．１６により移動でさるように、それらの素子はケース１３内に装着され る。第３の素子は取付具１７内に固定される。

対物レンズ２の第１と第２の素子の間にスペーサ環１８が挿入される。

撮像管の本発明の光学装置のこの実施例は、視野角度が５０度をこえる時に使用 するとよい。

テレビジョンカメラの長焦点光学装置は、視野が広くなくて、２０度をこえない 旧に、第２図の構成を用いるとうまくゆく。

光学装置のこの実施例１，１第１図に示号実施例に類似する。

近いは、対物レンズ２の最後の素子が、凸面が被写体に向き合う正の凸面一平面 レンズ１９であることである。

対物レンズ２の第１、第２、第３、第４、第５の各素子はそれぞれ、−緒に接合 された両凸面レンズ２０および負のメニスカス２１と、負のメニスカス２２ど、 −ｇに接合された両凹面レンズ２３と両凸面レンズ２４と、両凸面レンズ２５ど 、両凹面レンズ２６とである。

解像力が究極のものに近い広角テレビジョンカメラの場合には、第３図のプレビ ジョンカメラの光学装置が用いられる。

第１図の光学′＆！ｉ冒とは対照的に、この実施例では対物レンズ２の最後の素 子は両凹面レンズ２７である。

対物レンズ２の第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７の各素子ｔよそ れぞれ両凸面レンズ２８と、両凸面レンズ２９と、両凹面レンズ３０ど、両凹面 レンズ３１と、凹面が画像に面する正のメニスカス３２と、凸面レンズ３３と、 凹面が画像に而ηる正のメニスカス３４とである。

視野が３０〜６０度で、解像ツノが極限に近い泥像質を装備されているテレビジ ョンカメラの場合には、第４図の光学装置を使用するとよい。

第１図の実施例とは対照的に、対物レンズ２の最後の素子は、凹面が画像に面す る平面−凹面レンズ３５である。

対物レンズ２の第１、第２、第３、第４、第５および第６の素子はそれぞれ、− 緒に接合ざ机で凹面が画像に而づ′る正のメニスカス３７および負のメニスカス ３８、−緒に接合された両凹面レンズ３９あＪ：び両凸面レンズ４０、凹面が被 写体に面する正のメニスカス／４１、凹面が画像に而づる正のメニスカス４２、 凹面が画像に面りる正のメニスカス４３である。

ピックアップ視野が１５〜４０度であり、長焦点の対物レンズを装υＩＩされた テレビジョンカメラの場合には、第５図に示Ｊテレビジョンカメラ光学装置を使 用することが妥当である。

第１図の実施例とは対照的に、対物レンズ２の最後の素子は凹面が画像に面する 負のメニスカス４４である。

対物レンズ２の第１、第２および第３の素子はそれぞれ、−緒に接合されて、凹 面が被写体に面する負のメニスカス／Ｉ６と両凸面レンズ、−緒に接合されて、 凹面が画像に面づ゛る負のメニスカス４７と正のメニスカス４８、−緒に接合さ れた両凸面レンズ４９と両凹面レンズ５０である。

テレビジョンカメラの本発明の光学装置として使用でさ・る第６図に示づ゛実施 例もある。

第１図の実流例とは異なり、対物レンズ２の最後の素子は、凹面が画像に面する 正のメニスカス５１である。

対物レンズ２の第１、第２および第３の素子はそれぞれ、−緒に接合された両凸 面レンズ５２と両凹ｍｉレンズ５３、凹面が画像に面する負のメニスカス５４、 −緒に接合された両凸面レンズ５５および両凹面レンズ５６である。

本発明のテレビジョンカメラの光学装置の第７図に示す実施例は、広いスペクト ル範囲にわたる色収差の補正を必要とする時に使用できる。

テレビジョンカメラの光学１ｔｉｆｆｉの第１の実施例とは異なり、対物レンズ ２の最後の素子は、−緒に接合されて、凹面が画像に面する正のメニスノノス５ ７と負のメニスカス５８である。

対物レンズ２の第１、第２　Ｊ５　Ｊ：び第３の素子は、それぞれ、凹面が画像 に面づる正のメニスカス５つ、凹面が画像に面する負のメニスカス６０、−１１ ｊに接合された両凸面レンズ６１と両凹面レンズ６２である。

本発明のテレビジョンカメラの光学装「イとして第８図の実施例も使用される。

第１図の実流例とは異なり、対物レンズ２の最後の素子は、−緒に接合されて凹 面が画像に面する負のメニスカス６３と正のメニスカス６４の組合わけである。

対物レンズ２の第１、第２および第３の素子は、それぞれ、両凸面レンズ６５と 、両凹面レンズ６６と、−１？ｉに接合された両凸面レンズ６７と両凹面レンズ ６８の引合わせである。

テレビジョンカメラの光学装Ｙは第９図の実施例に示づように作ることもできる 。

第１図の実施例とは異なり、対物レンズ２の最後の素子は、−緒に接合された両 凸面レンズ６９と両凹面レンズ７０の組合わせである。

対物レンズ２の第１、第２および第３の素子【ま、それぞれ、−緒に接合さ”れ た両凸面レンズ７１と両凹面レンズ７２の組合わけ、凹面部が被写体に面する負 のメニスカス７４と両凸面レンズ７３の一紹に接合された組合わせ、凹面が画像 に面づる正のメニスカス７５である。

本発明のテレビジョンカメラの光学装置は次のように動作する。

光束が光学装置に入ｑ・ｊすると、その光束の方向に見て、対物レンズ２（第１ 図）の最後の素子の最後の表面上に光伝を生ずる。その最後の表面には感光層１ ２が付着されている。対物レンズ２の最後の素子の光学的パワーはＯ以外であっ て、抛像質４のフェイスプレート３としても同時に機能づる。

対物レンズ２の最後の素子の特定の実施例は眉なる態様をとることができる。そ の実施例は、ここで１よ、対物レンズ２のｎ−１枚の素子の残留収差の人ぎさと 符号に大いに依存する。したがって、たとえば、最後の素子が凹面が被写体に面 する平面−凹面レンズ３（第１図）どすることができ、また【、１凸面が被写体 に面づる凸面一平面レンズ１９（第２図）とげることができ、ｉｋたは両凹面レ ンズ２７（第３図）どすることができ、あるいは凹面が画像に面づる平面−凹面 レンズ３５（第４図）とｊることができ、あるい（よ凹面が画（１（に面Ｊ８￥ １のメニスカス４／ｌ（第５図）とづ−ることができ、あるいは凹面が画像に面 する正のメニスカス５１（第６図）とづることができ、あるいは−緒に接合され て、凹面が画像に面する正のメニスカス５７（第７図）と負のメニスカス５８の 組合わせとして、あるいは−緒に接合されて、凹面が画像に面する負のメニスカ ス６３（第８図）と正のメニスカス６４の組合わせ、もしくは−緒に接合された 両凸面レンズ６９（第９図）と両凹面レンズ７０との組合わせとすることができ る。要約すると、銅物レンズ２の最後の素子は符号と大きさが異なる光学的パワ ーと、異なる形と、屈折率の責なる光学材料とを有することができる。したがっ て、絶対値の大ぎさと符号が種々である残留収差を中和でき、したがってテレビ ジョンカメラにより発生されるテレビジョン画像の質を向上できる。

本発明の主題であるテレビジョンカメラの光学装置により発生される高品位の画 像は、第１０〜１８図に示可、光学装置の残留収差のチャートにより示される。

第１０．１１．１２．１３．１４．１５．１６．１７．１８図で用いられている 符号は下記の通りである。

（ａ）−軸線上の点に対する残留球面収差のチャート、（ｂ）−軸線上の点に対 する残留非イソブラナテイズムのチャート、 （Ｃ）−軸線上でない点に対する残留非点収差のチャート、 （ｄ）−軸線上でない点に対する残留横方向色収差のチャート、 （ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｉ）−広い斜ビームの残留収差のヂト一ト、 （ｊ）−軸線上の点に対重る横方向球面収差のチャート、（ｈ）−ひとみに４３ ける相対的なビーム高さ、△Ｓ’−ｍｍで示した軸線方向球面収差、η−パーセ ントで表した軸線方向の非イソプラナテイズム、 ω−角度で表した角度視野、 色収差、 △Ｙ′　−広い斜ビームに対する横方向球面収差、ｍ−ひとみの子午線断面にお 【プる相対的なビーム高さ。

テレビジョンカメラの第１図に光学的な構成が示されている光学装置の角度視野 は１７，５度、口径比は１：１．２、焦点距１１ｉ１１は５４ＩＭＲであり、残 留収差は、軸線上の点に対しては０．０１ｍをこえず、画像縁部上の軸線上以外 の点に対しては０．０３ｍをこえない。

テレビジョンカメラの、第２図に光学的構成が示されている光学装置の角度視野 は２２度、口径比は１：１．５、焦点距離は４１．２Ｍである。残留収差（第１ １図）は、軸線上の点に対しては０．０１ｍをこえず、垂下断面中の非＠線上の 点に対しては０．０１５ｍをこえず、子午線断面においては０．０２８をこえな い。

第３図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は １０度、口径比は１：１．５、焦点距離は９１．４１ｍｍである。残留収差（第 １２図）は、軸線上の点および非軸線上の点に対してフレーム全体にわたって０ ．０１．ｍをこえない。

第４図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は ３０度、口径比は１：１．５、焦点距離は３０ａｎである。残留収差（第１３図 〉は、軸線上の点に対しては０．００５ｍｍをこえず、視野の縁部に対しては０ ．０３ｒＭ＋をこえない。

第５図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は １２度、口径比は１：ＬＯ１焦点距離は８Ｃ）＋ｍである。残留収差（第１４図 ）は、軸線上の点に対しては０．０１ｍをこえず、非軸線上の点に対しては０． ０３ｍをこえない。

第６図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は ２５度、口径比は１：２．０、焦点距離は３６ｍである。残留収差（第１５図） は、軸線上の点に対しては０．０１ｍをこえず、非軸線軸上の点に対しては０． ０２３ｍをこえない。

第７図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は １０度、口径比は１：２．０、焦点距離は９１．４閣である。残留収差（第１６ 図）は、軸線上の点に対しては０．００３ｍ＋をこえず、視野の縁部における非 軸線上の点に対しては０．０４Ｍをこえない。

第８図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は １５度、口径比は１：１，３、焦点距離は６０．８ｍである。残留収差（第１７ 図）は、軸線上の点に対しては０．０１ｍｍをこえず、非軸線上の点に対しては ０．０３１！ｎをこえない。

第９図に光学的構成が示されているテレビジョンカメラの光学装置の角度視野は １８度、口径比は１：２．Ｏ。

焦点距離は５０．５ｍｍである。残留収差（第１８図）は軸線上の点に対しては ０．０１潤をこえず、非軸線上の点に対しては０．０２２ｍをこえない。

要約すると、光学的構成と残留収差チャートにより表されているテレビジョンカ メラの光学装置のそれらの実施例は、本発明に従って、口径比が１：１．５〜１ ：２．０であり、角度視野が１０〜３５度、焦点距ｉＷ１が３０〜９１．４ｍで ある。本発明に従って作られたそれらの光学装置ははるかに広い視野範囲と、口 径比範囲と、焦点距離範囲を有ブるが、人口仔の装置のみを例としてとった。テ レビジョンカメラ用の本発明の光学装置のスペクトル範囲も十分に広く、スペク トラムの紫外線部分と赤外線部分において動作できる。

産業上の利用可能性 本発明は原子力発電、電子工業、冶金工業、医用機器技術、および自動計数や自 動選択のために、直線用法や体積の測定が含まれ、あるいは微細構造の検査を行 う超精密製造プロセスのモニタのような、特殊なモニタおよび試験を要求される 産業分野において応用できる。また、生物学的被写体のモニタ、または機構おに び計器または装Ｕの遠隔モニタにも使用できる。

国際調査報告 一一内ＩＡＭ１１ａ、ｐＣＴ／ｓＵ　８４１０Ｏ０７４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１本の光軸（１）上に光束の方向に順次配置される、ｎ枚の素子と、撮像管 （４）のフェイスプレート（３）で構成された対物レンズ（２）を備え、光束の 方向でみて、フェイスプレート（３）の最後の表面上に感光層（１２）が配置さ れるテレビジョンカメラの光学装置において、光束の方向において、対物レンズ （２）の最後の素子は零以外の光学的パワーを有し、かつ撮像管（４）のフェイ スプレート（３）として用いられることを特徴とするテレビジョンカメラの光学 装置。 ２．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は凹面部が被写体に向いた凹面−平面レンズであることを特徴とする光学装置。 ３．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）は凸面が被写 体に向いた正凸面−平面レンズ（１９）であることを特徴とする光学装置。 ４．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は両凹面レンズ（２７）であることを特徴とする光学装置。 ５．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は凹面が画像に面する平面−凹面レンズ（３５）であることを特徴とする光学装 置。 ６．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は、凹面が画像に面する負のメニスカス（４４）として作られることを特徴とす る光学装置。 ７．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は、凹面が画像に面する正のメニスカス（５１）として作られることを特徴とす る光学装置。 ８．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は、一緒に接合されて、凹面が画像に面する正のメニスカス（５７）と負のメニ スカス（５８）との組合わせとして作られることを特徴とする光学装置。 ９．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素子 は、凹面が画像に面する、負のメニスカス（６３）と正のメニスカス（６４）の 組合わせとして作られることを特徴とする光学装置。 １０．請求の範囲第１項記載の光学装置であって、対物レンズ（２）の最後の素 子は、一緒に接合された両凸面レンズ（６９）と両凹面レンズ（７０）の組合わ せとして作られることを特徴とする光学装置。