JP2020008823A - 色分解光学系及びこれを用いたテレビカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】既存のＮＤフィルターや色温度変換フィルター等の一部または全部を損なうことなく、テレビカメラ本体への特殊効果フィルターの配置を可能とする色分解プリズム及びフィルタ装置を提供する。
【解決手段】プリズム５０４aに高屈折率硝子を用いることで、撮影レンズマウント面から撮像素子面までの距離（空気換算長）を変えることなく、従来の２枚構成フィルターディスク装置に１枚追加し、３枚構成フィルターディスク装置５１２aにする。
【選択図】図５

Description

本発明は、フィルターディスクを有する色分解光学系及びこれを用いたテレビカメラに係る。

従来、テレビカメラシステム等の撮像系においては、撮像の際に用いる色温度変換フィルターとＮＤフィルター等の各種フィルターを収納した２枚のフィルターディスクをテレビカメラ本体内に配置している。しかし、クロスフィルターやソフトフォーカスフィルター等の特殊効果フィルターを内蔵したい場合は、フィルターディスク内の色温度変換フィルターやＮＤフィルターの一部または全部を、これらの特殊効果フィルターと入れ替えていた。

図１は、技術資料ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ３７に記載されている「２／３型４Ｋセンサー搭載カメラとレンズのインタフェース」の「カメラ側光学系」を図示化したものである。

図２は、図１で図示化された硝子部１０１と硝子部１０２について、テレビカメラに用いられている３色分解プリズム光学系の一例として具現化したものである。撮像レンズの後方に、光学ローパスフィルター２０１、色温度変換フィルター２０２、ＮＤフィルター２０３、ＩＲカットフィルター２０４、色分解プリズム２０５、トリミングフィルター２０６、撮像素子２０７が順次配置されている。

図１の硝子部１０１に相当するものが、光学ローパスフィルター２０１、色温度変換フィルター２０２、ＮＤフィルター２０３、ＩＲカットフィルター２０４であり、図１の硝子部１０２に相当するものが、色分解プリズム２０５、トリミングフィルター２０６である。

図２は、色温度変換フィルター２０２とＮＤフィルター２０３の２枚フィルターディスク構成を配置したものである。

図８は、ＮＤフィルターディスクを撮像レンズ側から見た状態を表し、素通し硝子フィルター８０１、ＮＤ２５［％］フィルター８０２、ＮＤ６．３［％］フィルター８０３、ＮＤ１．６［％］フィルター８０４の４種類のフィルターを配置した例である。

図１２は、ＮＤフィルターディスクを撮像レンズ側から見た状態を表し、素通し硝子フィルター１２０１、ＮＤ２５［％］フィルター１２０２、ＮＤ１２．５［％］フィルター１２０３、ＮＤ６．３［％］フィルター１２０４、ＮＤ１．６［％］フィルター１２０５の５種類のフィルターを配置した例である。

図２に示す色分解プリズム２０５の形状は、特開昭６０−４２７０１号公報等に記載されるように、使用するプリズムの硝子材の屈折率ｎ及びＦｎｏ等の仕様により決定される。

図３に示すように、色分解プリズム３１２は、撮影レンズ３１３の側より、第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムから構成され、第１プリズムと第２プリズムの間には空気間隙３０８を有し、第２プリズムと第３プリズムは接着により接合されている。撮影レンズ３１３は、不図示の被写体からの光束を集光し、色分解プリズム３１２へと導光している。

第１プリズムは、撮影レンズに面して入射面３０１を有し、入射面３０１より入射した撮影レンズからの光を、透過面３０２に施した青反射ダイクロイック膜にて青色光のみを反射させ、残りを透過させる。反射した青色光は、入射面３０１にて全反射し、出射面３０５を射出して撮像素子３０９に向かう。透過面３０２を透過した光は、空気間隙３０８を通って第２プリズムの入射面３０３より入射する。

第２プリズムの透過面３０４に施した赤反射ダイクロイック膜は、赤色光のみを反射し、残った緑色光を透過させる。反射した赤色光は、空気間隙３０８と接する第２プリズムの入射面３０３面にて全反射し、出射面３０６を射出して撮像素子３１０に向かう。

透過面３０４を透過した緑色光は、第３プリズムに入射し、出射面３０７を射出し、撮像素子３１１に向かう。このようにして、色分解プリズムは光束を分解する。

ここで、第１プリズムの入射面３０１と、透過面のダイクロイック膜面３０２とのなす角をα、第２プリズムの入射面３０３と、透過面のダイクロイック膜面３０４とのなす角をβ とすると、以下に示す条件式（１）、条件式（２）、条件式（３）を満足しなければならない。

但し、条件式（１）は、ダイクロイック面３０２で透過すべき波長領域光が全反射しないこと、条件式（２）は、ダイクロイック面３０２で反射された波長領域光が入射面３０１で全反射すること、条件式（３）は、ダイクロイック面３０４で反射された波長領域光が入射面３０３で全反射すること、のためにそれぞれ必要である。

ここで、角αに注目すると、角αが存在できる範囲は、条件式（１）、条件式（２）より硝子材の屈折率とＦｎｏから決定される。

図４のグラフは、この事柄を示しており、硝子材の屈折率ｎｅをパラメータにして、Ｆｎｏと角αとの関係を示している。
例えば、屈折率ｎｅ＝１．５のグラフ４０１が条件式（１）のグラフであり、グラフ４０２が条件式（２）のグラフである。このグラフより、条件式（１）、条件式（２）を同時に満足する角αの範囲は、硝子材の屈折率ｎｅに関わらず、ＦｎｏがほぼＦ１．４より大きな範囲に限られることが分かる。即ち、３個のプリズム系によって構成された色分解光学系では、Ｆ１．４付近が限界となる。

特開平１０−２７１３８５号公報 特開２００１−１５９７０５号公報 特開昭６０−４２７０１号公報

ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ３７「２／３型４Ｋセンサー搭載カメラとレンズのインタフェース」 現代電子情報通信選書「知識の森」

従来の２枚フィルターディスク装置を３枚フィルターディスク装置とすることで、色温度変換フィルターやＮＤフィルター等の一部または全部を損なうことなく、クロスフィルターやソフトフォーカスフィルター等の特殊効果フィルターをテレビカメラ本体に配置することを課題とする。

また、従来、ＮＤフィルターディスクが１枚だけの場合、ＮＤフィルターと色温度変換フィルターの選択自由度が不足する課題を解決する。

そこで、本発明では、屈折率１．７０以上（ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ３７の「２／３型４Ｋセンサー搭載カメラとレンズのインタフェース」の標準規格では、１．７０≦屈折率≦１．７５）の高屈折率硝子を用いることにより、撮影レンズマウント面から撮像素子面までの距離（空気換算長）を変えることなく、従来の２枚構成フィルターディスク装置に１枚追加し、３枚構成のフィルターディスク装置にする。

ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ３７の「２／３型４Ｋ センサー搭載カメラとレンズのインタフェース」の標準規格では、撮影レンズマウント面から撮像素子面までの距離（空気換算長）、即ち、空気換算長で規定されるフランジバック長Ｌｆは、緑色光成分のプリズムで、４７．９９［ｍｍ］≦Ｌｆ≦４８．０１［ｍｍ］であり、色分解プリズムの光路長（硝子長）Ｌｐは、３３．０±４．０［ｍｍ］、即ち、２９．０［ｍｍ］≦Ｌｐ≦３７．０［ｍｍ］である。

ここで、色分解プリズムの屈折率を高くすることは、色分解プリズムの光路長を一定とした時に、光路長を屈折率で除算した値、即ち、空気換算長が短くなる分、フィルターディスクを追加するスペースが生じる。例えば、色分解プリズムの光路長を３３．０［ｍｍ］とした時の空気換算長は、屈折率ｎｅ＝１．５２では２１．７１［ｍｍ］、屈折率ｎｅ＝１．７０では１９．４１［ｍｍ］となる。この空気換算長の差分２．３０［ｍｍ］をフィルターディスク１枚追加するスペースとして活用することで、フィルターディスクを３枚構成とすることが可能となる。

前記空気換算長の差分２．３０［ｍｍ］からフィルターディスク間の空気間隔１．１０［ｍｍ］を差し引いた値１．２０［ｍｍ］にフィルターの屈折率１．５２を掛けた長さ１．８２［ｍｍ］が１枚追加するフィルターディスクのフィルター厚となる。

これにより、クロスフィルターやソフトフォーカスフィルター等の特殊効果フィルターについて、色温度変換フィルターやＮＤフィルター等の一部または全部を損なうことなく、テレビカメラ本体への配置が行える。

また、特殊効果フィルターディスクの代わりに、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターを有するフィルターディスクを追加し、２枚構成として組み合わせて使用することで、ＮＤフィルターや色温度変換の選択自由度を広げることができる。

本発明によれば、高屈折率プリズムを使用することで、撮影レンズマウント面から撮像素子面までの距離（空気換算長）を変えることなく、従来の２枚フィルターディスク構成に１枚追加し、３枚フィルターディスク構成の色分解光学系の実現が可能となる。これにより、クロスフィルターやソフトフォーカスフィルター等の特殊効果フィルターについて、色温度変換フィルターやＮＤフィルターの一部または全部を損なうことなく、テレビカメラ本体への配置が行える。

また、特殊効果フィルターディスクの代わりに、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターを有するフィルターディスクを追加し、２枚構成として組み合わせて使用することで、ＮＤフィルターや色温度変換の選択自由度を広げることができる。

２／３型テレビカメラのレンズフランジバック長と標準硝子構成の関係を表す図 ３色分解プリズム光学系の構成図 ３色分解プリズムのＦｎｏと頂角の関係を説明するプリズム図 ３色分解プリズムのＦｎｏと頂角の関係を説明する全反射条件と空気層透過条件を示すグラフ （ａ）本発明の３枚フィルターディスクの色分解光学系を有するカメラシステムの概略図 （ｂ）従来の２枚フィルターディスクの色分解光学系を有するカメラシステムの概略図 本発明の色分解プリズムの概略構成図 本発明の色分解プリズムのゴースト展開図 従来のフィルターディスク（４種類のフィルターを配置）の概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには４種類のフィルターを配置）の概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには４種類のフィルターを配置）に内蔵される２枚ＮＤフィルターディスクの概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには４種類のフィルターを配置）に内蔵される２枚ＮＤフィルターディスクによるＮＤフィルター濃度組み合わせ図 従来のフィルターディスク（５種類のフィルターを配置）の概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには５種類のフィルターを配置）の概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには５種類のフィルターを配置）に内蔵される２枚ＮＤフィルターディスクの概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには５種類のフィルターを配置）に内蔵される２枚ＮＤフィルターディスクによるＮＤフィルター濃度組み合わせ図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには４種類のフィルターを配置）に内蔵される２枚の色温度変換フィルターディスクの概略図 本発明の３枚フィルターディスク（各フィルターディスクには４種類のフィルターを配置）に内蔵される２枚の色温度変換フィルターディスクによる色温度変換フィルター組み合わせ図

本発明による実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。

最初に、従来の２枚フィルターディスクの色分解光学系を有するカメラシステム（撮像装置）の側面図を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）において、５０１ｂは撮影レンズ、５０２ｂはテレビカメラ、５０３ｂはレンズマウント面である。テレビカメラ５０２ｂの本体内には、光学ローパスフィルター５０７ｂとＩＲカットフィルター５０８ｂ、及び、色温度変換フィルター５０９ｂとＮＤフィルター５１０ｂのターレット式２枚フィルターディスク５１１ｂが収納されている。２枚フィルターディスクの光軸方向後方には、色分解プリズム５０４ｂとトリミングフィルター５０５ｂ、及び、撮像素子５０６ｂが配置されている。

次に、本発明の３枚フィルターディスクの色分解光学系を有するカメラシステム（撮像装置）の側面図を図５（ａ）に示す。
図５（ａ）においては、前記、色分解プリズムの形状および硝子長を同一とし、硝子の屈折率を高くすることにより、撮影レンズ５０１ａのレンズマウント面５０３ａから撮像素子面５０６ａまでの距離（空気換算長）を変えることなく、従来の２枚構成フィルターディスク装置に１枚追加し、３枚構成のフィルターディスク装置５１２ａとしている。

ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ３７の「２／３型４Ｋセンサー搭載カメラとレンズのインタフェース」の標準規格では、撮影レンズマウント面から撮像素子面までの距離（空気換算長）、即ち、空気換算長で規定されるフランジバック長Ｌｆは、緑色光成分のプリズムで、４７．９９［ｍｍ］≦Ｌｆ≦４８．０１［ｍｍ］であり、色分解プリズムの光路長（硝子長）Ｌｐは、３３．０±４．０［ｍｍ］、即ち、２９．０［ｍｍ］≦Ｌｐ≦３７．０［ｍｍ］である。

ここで、色分解プリズムの屈折率を高くすることは、色分解プリズムの光路長を一定とした時に、光路長を屈折率で除算した値、即ち、空気換算長が短くなる分、フィルターディスクを追加するスペースが生じる。例えば、色分解プリズムの光路長を３３．０［ｍｍ］とした時の空気換算長は、屈折率ｎｅ＝１．５２では２１．７１［ｍｍ］、屈折率ｎｅ＝１．７０では１９．４１［ｍｍ］となる。この空気換算長の差分２．３０［ｍｍ］をフィルターディスク１枚追加するスペースとして活用することで、フィルターディスクを３枚構成とする。

前記空気換算長の差分２．３０［ｍｍ］からフィルターディスク間の空気間隔１．１０［ｍｍ］を差し引いた値１．２０［ｍｍ］にフィルターの屈折率１．５２を掛けた長さ１．８２［ｍｍ］が１枚追加するフィルターディスクのフィルター厚となる。

屈折率ｎｅ＝１．７０とすることは、屈折率ｎｅ＝１．５２で構成された色分解プリズムの光路長、プリズム形状と同一構成としても成り立つため、色分解プリズム部を従来のものと置き換えが可能であることを示している。このことは、色分解プリズム部と撮像素子との位置関係が不変となり、テレビカメラ本体内の撮像素子基板や電子回路等の内部構造に影響を及ぼさないことを示している。

また、図４は、色分解プリズムの屈折率１．７０≦ｎｅ≦１．７５の硝子材料を選定しても３個のプリズムで構成される色分解プリズムのＦｎｏ限界値は、屈折率ｎｅ＝１．５２と同様に、ほぼＦ１．４となることを示している。例えば、屈折率ｎｅ＝１．７のグラフ４０３が条件式（１）のグラフであり、グラフ４０４が条件式（２）のグラフである。このグラフより、条件式（１）、条件式（２）を同時に満足する角αの範囲は、硝子材の屈折率に関わらず、ＦｎｏがほぼＦ１．４より大きな範囲に限られることが分かる。

ここで、条件式（１）と条件式（２）に基づき、第１プリズムの頂角αは２６．５度、条件式（３）に基づき、第２プリズムの頂角βは３９．７５度が望ましい。

また、色分解プリズムのアッベ数νｅは、ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ３７の「２／３型４Ｋ センサー搭載カメラとレンズのインタフェース」の標準規格に基づき、４２．５≦νｅ≦５０．５の硝子材を選定する。

これにより、クロスフィルターやソフトフォーカスフィルター等の特殊効果フィルターディスク５１１ａについて、色温度変換フィルター５０９ａやＮＤフィルター５１０ａの一部または全部を損なうことなく、テレビカメラ本体への配置が行える。

図９は、各フィルターディスクが４種類のフィルターから構成される、３枚のフィルターディスクを撮影レンズ側から見た状態を表し、３枚フィルターディスクを色温度変換フィルターディスク９０１、ＮＤフィルターディスク９０２、特殊効果フィルターディスク９０３に割り当てた時の例である。

色温度変換フィルターディスク９０１は、素通し硝子フィルター９０１ａ、色温度変換Ａフィルター９０１ｂ、色温度変換Ｂフィルター９０１ｃ、色温度変換Ｃフィルター９０１ｄの４種類のフィルターを配置した例である。

ＮＤフィルターディスク９０２は、素通し硝子フィルター９０２ａ、ＮＤ−Ａフィルター９０２ｂ、ＮＤ−Ｂフィルター９０２ｃ、ＮＤ−Ｃフィルター９０２ｄの４種類のフィルターを配置した例である。

特殊効果フィルターディスク９０３は、素通し硝子フィルター９０３ａ、特殊効果Ａフィルター９０３ｂ、特殊効果Ｂフィルター９０３ｃ、特殊効果Ｃフィルター９０３ｄの４種類のフィルターを配置した例である。

また、特殊効果フィルターディスクの代わりに、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターを有するフィルターディスクを追加し、２枚構成として組み合わせて使用することで、ＮＤフィルターや色温度変換の選択自由度を広げることができる。

また、特殊効果フィルターディスク内に、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターについても配置し、２枚フィルターディスク構成とすることで、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターの組み合わせによる選択自由度を広げることができる。

図１０に、３枚フィルターディスクのうち、２枚をＮＤフィルター用とした場合、内蔵されるＮＤフィルターディスク１００１とＮＤフィルターディスク１００２の例を示す。

ＮＤフィルターディスク１００１は、素通し硝子フィルター１００１ａ、ＮＤ−Ａフィルター１００１ｂ、ＮＤ−Ｂフィルター１００１ｃ、ＮＤ−Ｃフィルター１００１ｄの４種類のフィルターを配置した例である。

ＮＤフィルターディスク１００２は、素通し硝子フィルター１００２ａ、ＮＤ−Ｅフィルター１００２ｂ、ＮＤ−Ｆフィルター１００２ｃ、ＮＤ−Ｇフィルター１００２ｄの４種類のフィルターを配置した例である。このうち、ＮＤ濃度の異なるフィルターを組み合わせて使用することで、図１１に示すように、濃度の異なる１５種類のＮＤフィルターが実現できる。

図１６に、３枚フィルターディスクのうち、２枚を色温度変換フィルター用とした場合、内蔵される色温度変換フィルターディスク１６０１と色温度変換フィルターディスク１６０２の例を示す。

色温度変換フィルターディスク１６０１は、素通し硝子フィルター１６０１ａ、ＣＣ−３４００Ｋフィルター１６０１ｂ、ＣＣ−４３００Ｋフィルター１６０１ｃ、ＣＣ−５８００Ｋフィルター１６０１ｄの４種類のフィルターを配置した例である。

色温度変換フィルターディスク１６０２は、素通し硝子フィルター１６０２ａ、ＣＣ−３７００Ｋフィルター１６０２ｂ、ＣＣ−２３００Ｋフィルター１６０２ｃ、ＣＣ−１９００Ｋフィルター１６０２ｄの４種類のフィルターを配置した例である。この色温度の異なるフィルターを組み合わせて使用することで、図１７に示すように、異なる１５種類の色温度変換フィルターが実現できる。

テレビカメラでは、通常、スタジオ照明の色温度３２００ケルビンの光源に対して、正常な色が表現できるように設計されているため、色温度が変化する場合、３２００ケルビンに変換する色温度変換フィルターを使用する。

図１７において、例えば、ＣＣ−５８００Ｋとは、日中の太陽光の色温度である５８００ケルビンをスタジオ照明の色温度３２００ケルビンに変換するフィルターを意味する。ＣＣ−１９００Ｋとは、日の出・日没直前の色温度である１９００ケルビンをスタジオ照明の色温度３２００ケルビンに変換するフィルターを意味する。また、例えば、ＣＣ−５８００ＫとＣＣ−３７００Ｋのフィルターを組み合わせることにより、晴天の日陰の色温度である７７００ケルビンをスタジオ照明の色温度３２００ケルビンに変換するフィルターが実現できる。

図１３は、各フィルターディスクが５種類のフィルターから構成される、３枚のフィルターディスクを撮影レンズ側から見た状態を表し、３枚フィルターディスクを色温度変換フィルターディスク１３０１、ＮＤフィルターディスク１３０２、特殊効果フィルターディスク１３０３に割り当てた時の例である。

色温度変換フィルターディスク１３０１は、素通し硝子フィルター１３０１ａ、色温度変換Ａフィルター１３０１ｂ、色温度変換Ｂフィルター１３０１ｃ、色温度変換Ｃフィルター１３０１ｄ、色温度変換Ｄフィルター１３０１ｅの５種類のフィルターを配置した例である。

ＮＤフィルターディスク１３０２は、素通し硝子フィルター１３０２ａ、ＮＤ−Ａフィルター１３０２ｂ、ＮＤ−Ｂフィルター１３０２ｃ、ＮＤ−Ｃフィルター１３０２ｄ、ＮＤ−Ｄフィルター１３０２ｅの５種類のフィルターを配置した例である。

特殊効果フィルターディスク１３０３は、素通し硝子フィルター１３０３ａ、特殊効果Ａフィルター１３０３ｂ、特殊効果Ｂフィルター１３０３ｃ、特殊効果Ｃフィルター１３０３ｄ、特殊効果Ｄフィルター１３０３ｅの５種類のフィルターを配置した例である。

また、特殊効果フィルターディスクの代わりに、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターを有するフィルターディスクを追加し、２枚構成として組み合わせて使用することで、ＮＤフィルターや色温度変換の選択自由度を広げることができる。

また、特殊効果フィルターディスク内に、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターについても配置し、２枚フィルターディスク構成とすることで、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターの組み合わせによる選択自由度を広げることができる。

図１４に、３枚フィルターディスクのうち、２枚をＮＤフィルター用とした場合、内蔵されるＮＤフィルターディスク１４０１とＮＤフィルターディスク１４０２の例を示す。

ＮＤフィルターディスク１４０１は、素通し硝子フィルター１４０１ａ、ＮＤ−Ａフィルター１４０１ｂ、ＮＤ−Ｂフィルター１４０１ｃ、ＮＤ−Ｃフィルター１４０１ｄ、ＮＤ−Ｄフィルター１４０１ｅの５種類のフィルターを配置した例である。

ＮＤフィルターディスク１４０２は、素通し硝子フィルター１４０２ａ、ＮＤ−Ｅフィルター１４０２ｂ、ＮＤ−Ｆフィルター１４０２ｃ、ＮＤ−Ｇフィルター１４０２ｄ、ＮＤ−Ｈフィルター１４０２ｅの５種類のフィルターを配置した例である。このうち、ＮＤ濃度の異なるフィルターを組み合わせて使用することで、図１５に示すように、濃度の異なる２４種類のＮＤフィルターが実現できる。

色温度変換フィルターについても同様に、５種類のフィルターを配置した２枚の色温度変換フィルターディスク間のフィルター組み合わせにより、色温度の異なる２４種類の色温度変換フィルターが実現できる。

図６（ａ）と図６（ｂ）は、同一空気換算長とした時の、屈折率ｎｅ＝１．７０と、屈折率ｎｅ＝１．５２での色分解プリズムの形状を示す。色分解プリズムの空気換算長を１９．４１［ｍｍ］として、屈折率ｎｅ＝１．７０とした時の光路長は、屈折率ｎｅ＝１．７０に空気換算長１９．４１を掛けた長さの３３．０［ｍｍ］となる。同様に、色分解プリズムの空気換算長を１９．４１［ｍｍ］として、屈折率ｎｅ＝１．５２とした時の光路長は、屈折率ｎｅ＝１．５２に空気換算長１９．４１を掛けた長さの２９．５［ｍｍ］となる。

図７（ａ）と図７（ｂ）は、図６（ａ）と図６（ｂ）に示す同一空気換算長とした時の、屈折率ｎｅ＝１．７０および屈折率ｎｅ＝１．５２での色分解プリズムについて、第１プリズムの内面反射によるゴーストの発生状態を判断する展開図である。屈折率ｎｅ＝１．７０、光路長３３．０［ｍｍ］時、第１プリズム７０１ａの内面反射によるゴースト光線７０３ａと、屈折率ｎｅ＝１．５２、光路長２９．５［ｍｍ］時、第１プリズム７０１ｂの内面反射によるゴースト光線７０３ｂを示す。この図からわかるように、屈折率ｎｅ＝１．７０、光路長３３．０［ｍｍ］のものは、ゴースト光線７０３ａが撮像素子７０２ａから外れているが、これに対して、屈折率ｎｅ＝１．５２、光路長２９．５［ｍｍ］のものは、撮像素子７０２ｂの面内にゴースト光線７０３ｂが到達することを示している。即ち、屈折率ｎｅ＝１．７０は、屈折率ｎｅ＝１．５２に比べて、ゴーストに対しても優位であることを示している。

以上説明してきたように、本発明の高屈折率プリズムを使用することで、撮影レンズマウント面から撮像素子面までの距離（空気換算長）を変えることなく、従来の２枚フィルターディスク構成に１枚追加し、３枚フィルターディスク構成の色分解光学系の実現が可能となる。このように、色温度変換フィルターやＮＤフィルターを有する従来の２枚フィルターディスク構成に対し、クロスフィルターやソフトフォーカスフィルター等の特殊効果フィルターディスクの追加に適用できる。

また、特殊効果フィルターディスクの代わりに、ＮＤフィルターや色温度変換フィルターを有するフィルターディスクを追加し、２枚構成として組み合わせて使用することで、ＮＤフィルターや色温度変換の選択自由度の向上に適用できる。

１０１ 硝子部
１０２ 硝子部
１０３ 撮影レンズ
１０４ レンズマウント面
１０５ 撮像素子面
１０６ フランジバック長
２０１ 光学ローパスフィルター
２０２ 色温度変換フィルター
２０３ ＮＤフィルター
２０４ ＩＲカットフィルター
２０５ 色分解プリズム
２０６ トリミングフィルター
２０７ 撮像素子
３０１ 第１プリズムの入射面
３０２ 第１プリズムの透過面のダイクロイック膜面
３０３ 第２プリズムの入射面
３０４ 第２プリズムの透過面のダイクロイック膜面
３０５ 第１プリズムの出射面
３０６ 第２プリズムの出射面
３０７ 第３プリズムの出射面
３０８ 空気間隙
３０９ 青色光の撮像素子
３１０ 赤色光の撮像素子
３１１ 緑色光の撮像素子
３１２ 色分解プリズム
３１３ 撮影レンズ
４０１ 屈折率１．５時の条件式（１）のグラフ
４０２ 屈折率１．５時の条件式（２）のグラフ
４０３ 屈折率１．７時の条件式（１）のグラフ
４０４ 屈折率１．７時の条件式（２）のグラフ
５０１ａ ３枚フィルターディスク時の撮影レンズ
５０２ａ ３枚フィルターディスク時のテレビカメラ
５０３ａ ３枚フィルターディスク時のレンズマウント面
５０４ａ ３枚フィルターディスク時の色分解プリズム
５０５ａ ３枚フィルターディスク時のトリミングフィルター
５０６ａ ３枚フィルターディスク時の撮像素子
５０７ａ ３枚フィルターディスク時の光学ローパスフィルター
５０８ａ ３枚フィルターディスク時のＩＲカットフィルター
５０９ａ ３枚フィルターディスク時の色温度変換フィルター
５１０ａ ３枚フィルターディスク時のＮＤフィルター
５１１ａ ３枚フィルターディスク時の特殊効果フィルター
５１２ａ ３枚フィルターディスク部
５０１ｂ ２枚フィルターディスク時の撮影レンズ
５０２ｂ ２枚フィルターディスク時のテレビカメラ
５０３ｂ ２枚フィルターディスク時のレンズマウント面
５０４ｂ ２枚フィルターディスク時の色分解プリズム
５０５ｂ ２枚フィルターディスク時のトリミングフィルター
５０６ｂ ２枚フィルターディスク時の撮像素子
５０７ｂ ２枚フィルターディスク時の光学ローパスフィルター
５０８ｂ ２枚フィルターディスク時のＩＲカットフィルター
５０９ｂ ２枚フィルターディスク時の色温度変換フィルター
５１０ｂ ２枚フィルターディスク時のＮＤフィルター
５１１ｂ ２枚フィルターディスク部
６０１ａ 屈折率１．７０時の第１プリズム
６０２ａ 屈折率１．７０時の第２プリズム
６０３ａ 屈折率１．７０時の第３プリズム
６０４ａ 屈折率１．７０時の第１撮像素子
６０５ａ 屈折率１．７０時の第２撮像素子
６０６ａ 屈折率１．７０時の第３撮像素子
６０１ｂ 屈折率１．５２時の第１プリズム
６０２ｂ 屈折率１．５２時の第２プリズム
６０３ｂ 屈折率１．５２時の第３プリズム
６０４ｂ 屈折率１．５２時の第１撮像素子
６０５ｂ 屈折率１．５２時の第２撮像素子
６０６ｂ 屈折率１．５２時の第３撮像素子
７０１ａ 屈折率１．７０時の第１プリズム
７０２ａ 屈折率１．７０時の第１撮像素子
７０３ａ 屈折率１．７０時のゴースト光線
７０１ｂ 屈折率１．５２時の第１プリズム
７０２ｂ 屈折率１．５２時の第１撮像素子
７０３ｂ 屈折率１．５２時のゴースト光線
８０１ 素通し硝子フィルター
８０２ ＮＤ２５［％］フィルター
８０３ ＮＤ６．３［％］フィルター
８０４ ＮＤ１．６［％］フィルター
９０１ 色温度変換フィルターディスク
９０１ａ 素通し硝子フィルター
９０１ｂ 色温度変換Ａフィルター
９０１ｃ 色温度変換Ｂフィルター
９０１ｄ 色温度変換Ｃフィルター
９０２ ＮＤフィルターディスク
９０２ａ 素通し硝子フィルター
９０２ｂ ＮＤ−Ａ［％］フィルター
９０２ｃ ＮＤ−Ｂ［％］フィルター
９０２ｄ ＮＤ−Ｃ［％］フィルター
９０３ 特殊効果フィルターディスク
９０３ａ 素通し硝子フィルター
９０３ｂ 特殊効果Ａフィルター
９０３ｃ 特殊効果Ｂフィルター
９０３ｄ 特殊効果Ｃフィルター
１００１ ＮＤフィルターディスク
１００１ａ 素通し硝子フィルター
１００１ｂ ＮＤ−Ａ［％］フィルター
１００１ｃ ＮＤ−Ｂ［％］フィルター
１００１ｄ ＮＤ−Ｃ［％］フィルター
１００２ ＮＤフィルターディスク
１００２ａ 素通し硝子フィルター
１００２ｂ ＮＤ−Ｅ［％］フィルター
１００２ｃ ＮＤ−Ｆ［％］フィルター
１００２ｄ ＮＤ−Ｇ［％］フィルター
１２０１ 素通し硝子フィルター
１２０２ ＮＤ２５［％］フィルター
１２０３ ＮＤ１２．５［％］フィルター
１２０４ ＮＤ６．３［％］フィルター
１２０５ ＮＤ１．６［％］フィルター
１３０１ 色温度変換フィルターディスク
１３０１ａ 素通し硝子フィルター
１３０１ｂ 色温度変換Ａフィルター
１３０１ｃ 色温度変換Ｂフィルター
１３０１ｄ 色温度変換Ｃフィルター
１３０１ｅ 色温度変換Ｄフィルター
１３０２ ＮＤフィルターディスク
１３０２ａ 素通し硝子フィルター
１３０２ｂ ＮＤ−Ａ［％］フィルター
１３０２ｃ ＮＤ−Ｂ［％］フィルター
１３０２ｄ ＮＤ−Ｃ［％］フィルター
１３０２ｅ ＮＤ−Ｄ［％］フィルター
１３０３ 特殊効果フィルターディスク
１３０３ａ 素通し硝子フィルター
１３０３ｂ 特殊効果Ａフィルター
１３０３ｃ 特殊効果Ｂフィルター
１３０３ｄ 特殊効果Ｃフィルター
１３０３ｅ 特殊効果Ｄフィルター
１４０１ ＮＤフィルターディスク
１４０１ａ 素通し硝子フィルター
１４０１ｂ ＮＤ−Ａ［％］フィルター
１４０１ｃ ＮＤ−Ｂ［％］フィルター
１４０１ｄ ＮＤ−Ｃ［％］フィルター
１４０１ｅ ＮＤ−Ｄ［％］フィルター
１４０２ ＮＤフィルターディスク
１４０２ａ 素通し硝子フィルター
１４０２ｂ ＮＤ−Ｅ［％］フィルター
１４０２ｃ ＮＤ−Ｆ［％］フィルター
１４０２ｄ ＮＤ−Ｇ［％］フィルター
１４０２ｅ ＮＤ−Ｈ［％］フィルター
１６０１ 色温度変換フィルターディスク
１６０１ａ 素通し硝子フィルター
１６０１ｂ ＣＣ−３４００Ｋフィルター
１６０１ｃ ＣＣ−４３００Ｋフィルター
１６０１ｄ ＣＣ−５８００Ｋフィルター
１６０２ 色温度変換フィルターディスク
１６０２ａ 素通し硝子フィルター
１６０２ｂ ＣＣ−３７００Ｋフィルター
１６０２ｃ ＣＣ−２３００Ｋフィルター
１６０２ｄ ＣＣ−１９００Ｋフィルター

Claims (18)

1. 撮影レンズと撮像素子との間に配置される色分解プリズムであって、前記色分解プリズムの屈折率ｎｅは、それぞれ１．７以上であり、前記撮影レンズ側から第１のプリズム、第２のプリズム、第３のプリズムの順に３つのプリズムより構成されて３色を分解し、第１と第２のプリズムはそれぞれ入射面と出射面と透過面の３面を備えることを特徴とする色分解光学系。
2. 前記色分解プリズムの屈折率ｎｅが１．７０≦ｎｅ≦１．７５であることを特徴とする請求項１に記載の色分解光学系。
3. 前記色分解プリズムのアッベ数νｅが４２．５≦νｅ≦５０．５であることを特徴とする請求項１と請求項２のいずれかに記載の色分解光学系。
4. 前記色分解プリズムの光路長Ｌｐが２９．０［ｍｍ］≦Ｌｐ≦３７．０［ｍｍ］であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の色分解光学系。
5. 前記色分解プリズムの第１プリズムの前記入射面と前記透過面との頂角が２６．５度であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の色分解光学系。
6. 前記色分解プリズムの第２プリズムの前記入射面と前記透過面との頂角が３９．７５度であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の色分解光学系。
7. 前記、請求項１から６のいずれかに記載の色分解プリズムの高屈折率化により、色分解プリズムの空気換算長を短くし、空気換算長で規定されるフランジバック長を変えることなく、フィルターディスクを１枚追加することを特徴とする色分解光学系。
8. 前記、請求項７に記載の、空気換算長で規定されるフランジバック長を変えることなく、フィルターディスクを１枚追加することを特徴とする色分解光学系について、空気換算長で規定されるフランジバック長Ｌｆは、基準となる緑色成分のプリズムで、４７．９９［ｍｍ］≦Ｌｆ≦４８．０１［ｍｍ］であることを特徴とする色分解光学系。
9. 前記、請求項７に記載のフィルターディスクは、１枚追加することにより、３枚構成となることを特徴とする色分解光学系。
10. 前記、請求項９に記載の３枚フィルターディスクのうちの２枚は、ＮＤフィルターを有するディスクから構成されることを特徴とする色分解光学系。
11. 前記、請求項９に記載の３枚フィルターディスクのうちの２枚は、色温度変換フィルターを有するディスクから構成されることを特徴とする色分解光学系。
12. 前記、請求項９に記載の３枚フィルターディスクは、色温度変換フィルターを有するディスク、ＮＤフィルターを有するディスク、特殊効果フィルターを有するディスクで構成されることを特徴とする色分解光学系。
13. 前記、請求項９に記載の３枚フィルターディスクのうちの少なくとも１つは、色温度変換フィルター、ＮＤフィルター、特殊効果フィルターのうち、２つ以上の異なる種類のフィルターで構成されることを特徴とする色分解光学系。
14. 前記、請求項７から１３のいずれかに記載の１枚追加するフィルターディスクのフィルター厚ｔは、１．５［ｍｍ］≦ｔ≦２．５［ｍｍ］であることを特徴とする色分解光学系。
15. 前記、請求項７から１４のいずれかに記載の複数枚から構成されるフィルターディスクのうち、２つ以上のフィルターディスク間でＮＤフィルターを組み合わせて使用することにより、フィルター濃度選択自由度を広げることを特徴とする色分解光学系。
16. 前記、請求項７から１４のいずれかに記載の複数枚から構成されるフィルターディスクのうち、２つ以上のフィルターディスク間で色温度変換フィルターを組み合わせて使用することにより、色温度変換の選択自由度を広げることを特徴とする色分解光学系。
17. 前記、請求項７から１６のいずれかに記載の各フィルターディスクは、４枚または５枚のフィルターから構成されることを特徴とする色分解光学系。
18. 前記、請求項１から１７のいずれかに記載の色分解光学系を内蔵することを特徴とするテレビカメラおよびテレビカメラシステム。