JPH02248917A - 3色色分解光学ユニット - Google Patents

3色色分解光学ユニット

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JPH02248917A
JPH02248917A JP1070804A JP7080489A JPH02248917A JP H02248917 A JPH02248917 A JP H02248917A JP 1070804 A JP1070804 A JP 1070804A JP 7080489 A JP7080489 A JP 7080489A JP H02248917 A JPH02248917 A JP H02248917A
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JP
Japan
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light
prism
blue
color
red
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Pending
Application number
JP1070804A
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English (en)
Inventor
Takaaki Tomita
孝明 富田
Makoto Shimizu
誠 清水
Ryuhei Nakabe
中部 隆平
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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】 産業上の利用分野 本発明は、3つの固体撮像素子を用いたカラーカメラの
3色色分解光学ユニットに関し、特にダイナミックレン
ジを低下させることなくホワイトトラッキング特性を改
善するプリズム構成を備えた3f!3色分解光学ユニッ
トに関するものである。
従来の技術 3つ撮像管を用いた3管方式のカラーカメラに比べて1
機動性、即応性、撮像特性などで優れた特徴がある3つ
の固体撮像素子を用いたa板方式のカラーカメラの開発
、実用化が活発化している。
この3板カラーカメラに用いる3古色分解プリズムは、
3管方式と同じ特公昭3B−23724号公報に示され
ているフィリップス型と称されている3古色分解プリズ
ムを用いている。このような3古色分解プリズムを用い
たカラーカメラにおいて光量の少ない状態から光量の多
い状態まで色再現性の良い光学系が望まれている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、我々が使用している固体撮像素子の光電
変換特性は、第2図に示すように低照度側で、はとんど
出力信号がなく、更に入射光量をだんだん大きくしてい
くと、出力信号もy=ニア加していくが高照度域で飽和
する。横軸は感光部面@實(単位=Ax)、縦軸は固体
撮像素子の出力電流(単位:nム)である。ダイナミッ
クレンジを広げる検討がなされているが、まだ十分とは
言えない。
このような光電変換特性を持つ固体撮像素子を用いたカ
ッ−カメラにおいて、低照度(18db)でホワイトバ
ランスを取りグレースケ−〃を撮影した場合、ホワイト
トラッキング特性が確保されない問題があった。
この改善策として、青、緑、赤のそれぞれのチャンネル
に付加光を照射させることが考えられるが、胃に比べ緑
、赤は撮像光の光量が多いため、固体撮像素子の出力信
号の飽和が早くなり、ダイナミックレンジを減少させる
結果を招く課明があった。
本発明はかかる点に鑑み、ダイナミックレンジを低下さ
せることなくホワイトトラッキング特性を改善でき無駄
なスペースを必要とせず、コンパクトな3板力ラーカメ
ラ用3色色分解光学ユニットを提供することを目的とす
る。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、青色の光成分を反
射するダイクロイック膜を備え青色の光成分を取り出す
ための第1プリズムと、前記第1のプリズムの後に配置
され主として赤色の光成分の光を反射するダイククイッ
ク膜を備え赤色の光成分を取り出すための第2プリズム
と前記第2プリズムのダイクロイック膜が設けられた面
に接合され緑色の光成分を取り出すための第3プリズム
と、青1級、赤のトリミングフィルターとを有し、前記
トリミングフィルターの後に固体撮像素子を設けてなる
3乙巳分解光学ユニットであって、第2y”す+’Aの
一部に近赤外の発光スペクトルを持つ赤色発光ダイオー
ドと可視カットフィルターから成る光源部を設け、前記
光源からの光束を第2グリズム内に入射させ野色の光成
分を反射するダイクロイック膜を通過し、第11リズム
の入射面で全反射させて青チャンネル固体撮像素子の受
光面のみに撮像光とは別の付加光(以後バイアスライト
と呼ぶ)を照射させる構成にした事である。
作用 本発明は、上記した構成により、緑、赤色光に比べ光l
の少ない青チャンネルの固体撮像素子の受光面に予め撮
像光とは別の近赤外光からなるバイアスライドを与える
事が可能となり、撮像光の弱い光からリニアに出力でき
、ダイナミックレンジを低下させること無く、ホワイト
トラッキング性能が向上すると共に、小型で低コストの
3白色分解光学ユニツ)letが可能となる。
実施例 以下1本発明の一実施例である3板式カラーカメラに用
いる3色色分解光学系について、図面を用いて詳細に説
明する。第1図は本発明の一実施例の構成を示す概略断
面図である。図中1はカメラレンズ%2は3古色分解光
学プリズム、3は光源部、4,5.6は固体撮像素子で
ある。3乙巳分解光学ユニット2は、主として青色光成
分を反射する青反射ダイクロイック膜7を持つ青色光成
分を取り出す第1のプリズム8と、第1のプリズム8の
後に配置され主として赤色光成分を反射する赤反射ダイ
クロイック膜9を持つ赤色光成分を取り出す第2のプリ
ズム10と、第2のプリズム10の赤反射ダイクロイッ
ク膜9が設けられ九面に接合され緑色光成分を取り出す
第3のプリズム11と、さらにそれぞれのプリズムの光
出射面に設けられた青チャンネルトリミングフィルタ1
2゜赤チャンネルトリミングフィルタ13、緑チャンネ
ルトリミングフィルタ14とから構成されている。ま次
、第1のプリズム8と第2のプリズム10との間には赤
色光成分を効率良く全反射させるため、スペーサ16に
より微小寸法の空気層を設けている。
第1図中、カメラレンズ1より第1のプリズム7に入射
した撮像光のうち青色光成分は青反射ダイクロイック膜
7で反射した後、第1のプリズム面16で全反射し、青
チャンネルトリミングフィルタ12を介した後、青色用
固体撮像素子4に至る。青反射ダイクロイック膜7を通
過した光のうち、主として赤色光成分の光のみが赤反射
ダイクロイック膜9で反射した後、第2のプリズム面1
7で全反射し、赤チャンネルトリミングフィルタ14を
介した後、赤色用固体撮像素子6に至る。
そして、赤反射ダイクロイック膜9を通過した光は緑色
光成分となり緑チャンネルトリミングフィルタ13を介
して緑色用固体撮像素子6に至る。
各トリミングフィ〃りは、それぞれの固体撮像素子に入
射する色光の波長域を最終的に規制するものである。こ
のようなトリミングフィルタは、−般的に吸収型(色ガ
ラス)と干渉膜型(誘電体光学膜)を併用している。
光源部3は、第3図亀に示すような発光スペクトルを持
つ赤色発光ダイオード30と第4図に示すような吸収型
(色ガラス)可視光域のカットフィルタ31から成る。
このような赤色発光ダイオード30は、700nllか
ら76Onllの波長成分を含んでいるばかりか、安価
でかつ長寿命である。
次に、光源部3からの近赤外光の経路について説明する
。光源部3の赤色発光ダイオードの光軸が、前記撮像光
のうち青色光成分が青反射ダイクロイック膜7で反射し
た後、第1プリズム8の入射面16で全反射し、胃チャ
ンネルトリミングフィルタに向かう光路18とほぼ垂t
l[lc成るように第2プリズム1oの一部19を鏡面
化して、そこに光源部3を設置しである。第2プリズム
1oに入射した光束の内、第2プリズム1oの全反射面
17に対し、全反射条件の入射角以下(Sinα−1/
n2で求め、α=4Qj°+n2=1.5525’ )
で入射した光は青反射用ダイクロイック膜に向い、青反
射用ダイクロイック膜の全反射条件の入射角以下(α2
= 37.67°、我凌の膜構成による)では青反射用
ダイクロイック膜アを通過し第1プリズムの入射面でほ
とんどの光は全反射($1nα−1/n2で求め、α!
40.1°、 12=1.545251 ) して青チ
ャンネルの吸収型(色ガラス)及び干渉型(光学多層膜
)のトリミングフィルタを通過し固体撮像素子の受光部
を照射、する。全反射しなかった一部の光(入射角α−
40,1°以下の光)はプリズム8を通過し、レンズ1
に向かう。ここで、前記青チャンネルの吸収型(色ガラ
ス)トリミングフィルタ32の分光透過率特性を第6図
に示し、前記干渉型(光学多層膜)のトリミングフィル
タ33の分光透過率特性を第6図に示す。このことから
、7QQn!mから800n論の範囲の近赤外線は、ト
リミングフィルタを透過することが分かる。プリズムの
硝材によっても多少異なるが、光源から固体撮像素子に
到達する角度範囲は第1プリズムの全反射面に対し40
.1°から62jO°のWL囲である。第1プリズムの
角度θ1 = 25.5°とする。
撮像光の青色の色光成分を反射するダイクロイック膜で
反射した光束と付加光の光束をほぼ同じになるように光
源部を設定したことによシ青チャンネルの固体撮像素子
の受光面の照射分布が均一化される。
緑チャンネル、および赤チャンネルの固体撮像素子5.
6には、ダイナミックレンジが低下するため照射を防止
する必要があるが、緑チャンネルおよび赤チャンネルの
固体撮像素子の前には第7図、第8図に示すそれぞれの
トリミングフィルタが設けられているため、近赤外光(
700〜800nm)の光は吸収または、反射される。
また、第3図のす、a、a、e、1等スペクトルを持つ
光源は、赤色発光ダイオードと同様に容易に安価に入手
できるが、このような光源を用いた場合は、青チャンネ
ルの固体撮像素子の前に設けられた前記、青チャンネル
トリミングフィルタにより吸収、または反射して受光部
に照射することができない。
光源部3は近赤外光(700〜soonm)波長の光を
発生させるものであり、半導体レーザおよびタングステ
ン光源と前記波長範囲以外の光をカットするフィルタ等
で構成されていてもコストアップ、寿命が短い等の欠点
を有する同様の効果が得られる。
撮像光の青色の色光成分を反射するダイクロイック膜で
反射した光束と付加光の光束をほぼ同じになるように光
源部を設定したことにより青チャンネルの固体撮像素子
の受光面の照射分布が均一化される。
もちろん、固体撮像素子の受光面内に照射される光量に
ある程度の分布を持っていても、通常のカラーカメラで
はシェディング補正回路を備えており容易に補正が可能
である。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば簡単な構成で青
チャンネル用固体撮像素子のみにバイアスライトを与え
ることが可能となり、ダイナミックレンジを低下させる
事なくホワイトトラッキング特性を大幅に改善した色分
解プリズムを従来の構成を変える事なく安価な3色白分
解プリズムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の3白色分解光学ユニッ
トを示す概要図、第2図はCODの光電変換特性図、第
3図は光源の発光スペクトル図、第4図は可視光域カッ
トフィルタの分光透過特性図、第6図は青チャンネル吸
収型トリミングフィルタの分光透過特性図、第6図は青
チャンネル干渉型トリミングフィルタの分光透過特性図
、第7図は緑チャンネルトリミングフィルタの分光透過
特性図、第8図は赤チャンネルトリミングフィルタの分
光透過特性図である。 1・・・・・・レンズ、2・・・・・・3色白分解プリ
ズム、3・・・・・・光源部、4,5.8・・・・・・
固体撮像素子、7・・・・・n反射ダイクロインク膜、
9・・・・・赤反射ダイクロイック膜、8・・・・・・
第1グリズム、10・・・・・・第2プリズム、11・
・・・・・第3プリズム、12・・・・・・肯チャンネ
ルトリミングフィルタ、13・・・・・・緑チャンネル
トリミングフィルタ、14・・・・・・赤チャンネルト
リミングフィルタ、30・・・・・・赤色発光ダイオー
ド、31・・・・・可視光域のカットフィルタ。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名1−
・−bシで 2−・−タ!色8解プリス4 丁、−−を履診iツ°jクロイ、ノクル(訃−−メrブ
プリス”1− 9−一・臀kX着iダイ?04−Iり月漬(+2−−−
11+〒ン本ルLIJミソフフィルクf3−・−ト象す
τン率ルに′)ミゾブフィルタ14−−一坂±γシネル
klJミソクフイルグ第 図 々先面兄X (l幻 第 図 第 図 −jL長(nnn) 第 図 第 図 ジ皮 長 (nm) 第 図 ミ、X  Δヒ (nrr1ン 第 図 う皮表(nm )

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)青色の光成分を反射するダイクロイック膜を備え
    青色の光成分を取り出すための第1プリズムと、前記第
    1プリズムの後に配置され、主として赤色の光成分の光
    を反射するダイクロイック膜を備え赤色の光成分を取り
    出すための第2プリズムと、前記第2プリズムのダイク
    ロイック膜が設けられた面に接合され緑色の光成分を取
    り出すための第3プリズムと、それぞれの出射面に吸収
    型と干渉型(光学薄膜)を併用した青、緑、赤のトリミ
    ングフィルタとを有し、前記トリミングフィルタの後に
    固体撮像素子を設けてなる3色色分解光学ユニットであ
    って、第2プリズムの一部に近赤外光の発光スペクトル
    を持つ光源部を設け、前記光源部からの光束を第2プリ
    ズム内に入射させ、青色の光成分を反射するダイクロイ
    ック膜を通過し、第1プリズムの入射面で全反射させて
    青チャンネル固体撮像素子の受光面に、撮像光とは別の
    付加光を照射させるようにした事を特徴とする3色色分
    解光学ユニット。
  2. (2)前記光源部が赤発光ダイオードと可視域をカット
    する吸収型フィルターから成る請求項1記載の3色色分
    解光学ユニット。
  3. (3)撮像光の青色の色光成分を反射するダイクロイッ
    ク膜で反射した光束と付加光の光束をほぼ同じになるよ
    うに光源部を設定した事を特徴とする請求項1記載の3
    色色分解光学ユニット。
JP1070804A 1989-03-23 1989-03-23 3色色分解光学ユニット Pending JPH02248917A (ja)

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