JPH03218179A - 光分割プリズムを有するカメラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特にマルチビジョン等の複数の画面に対応し
た画像を撮影するカメラ等に用いて好適な光分割プリズ
ム及び該光分割プリズムを有するカメラに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、テレビカメラ等に用いられるプリズムとして，例
えば特開昭６０−４２７０２号公報に記載の様な、ダイ
クロイック層を有し、３色に光を分解する、コンパクト
で性能の良い色分解ブリズム等が数多く提案されており
、こうした色分解プリズムを用いた解像度の良好なカラ
ーテレビジ９ン用カメラが知られている。

一方、近年、大画面映像に対する要求が大きく、これに
対応して、大型の直視型テレビ，液晶テレビ，投射型テ
レビ等の画面やスクリーン、あるいはそれらの画面等を
複数個組み合わせることにより、大画面の映像を得るシ
ステム及び装置が提案され作られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、例えば第３図（ａ）に示す様に、従来のカメラ
を用いて撮影された映像を、上記のような画面を複数個
組み合わせた大画面で再生しようとすると、通常の投射
型テレビの画面を４個組み合わせた場合には、１個の画
面上の映像の情報を４倍の画面に拡大しなければならず
、そのためにどうしても解像度の劣化を生じることにな
る。

本発明の目的は、かかる問題点を解決し、複数個の画面
を組み合わせた様な大画面に用いても、解像度が良好で
ある映像を撮影する為のカメラを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、被写体よりの反
射光を主レンズ（１）により結像する結像光路中に結像
光路を少なくとも２色以上の光路に分割する色分解手段
（２）を有し，それぞれの結像面（３）に設けた光電変
換を行なう撮像素子（４）よって画像信号を読取るカメ
ラにおいて、該主レンズ（１）と該それぞれの結像面（
３）の結像光路中に、該それぞれの光路を少なくとも２
つの光路に分割するプリズム（５）を備えたものである
。

〔作用〕

次に、本発明によるところの作用について図面によって
説明する。

第１図は本発明による光分割プリズム（５）を有するカ
メラを示す構成図であって、図における矢印は光の進行
方向を示している。被写体よりの反射光は主レンズ（１
）を通過後、色分解プリズムの様な色分解手段（２）に
入射し、出射後の光路が複数の光路に分割され、それぞ
れの光路上に設けたプリズム（５）によりさらに複数の
光路に分割され、それぞれ結像面（３）に結像し、それ
ぞれの結像面に設けた光電変換を行なう撮像素子（４）
よって画像信号が読取られる。従って、例えば、被写体
よりの反射光である結像光束が、該色分解プリズムの様
な色分解手段（２）を通過後３色の波長領域に分解され
、それぞれの光束がプリズム（５）の作用によりさらに
４方向に分割された場合には、最終的に結像光束は１２
本となり、各色に対応し各々の結像光束に対応して設け
られた１２個の撮像素子（４）上に結像する。

次に、プリズム（５）の作用により分割された各々の結
像が、画面上の映像に与える作用について説明する。

第３図は、上記カメラの構成により得られた画像を画面
上に再生した場合について示した図である。第３図（ａ
）は従来のカメラによるもの、第３図（ｂ）は本発明に
よるものである。

なお、本図においては、簡単のため主レンズ（１）と撮
像素子（４）の間には色分解手段（２）は示しておらず
、１色の結像光束についてのみ示してある。

同第３図（ａ）に示す従来のカメラにおいては，１色の
結像光束が撮像素子（４）上に結像し．該結像の画像情
報ダ信号処理により再生され，直視型テレビ，液晶テレ
ビ，投射型テレビ等の画面やスクリーン等の様な一個の
元画面（６）上に映し出される。しかし、こうした従来
のカメラで撮影した映像では、同図に示した元画面（６
）を４個組合せた大画面（７）の様に、さらに大型の画
面あるいは画面等を複数個組み合わせた大画面上に映像
を映し出そうとすると，該撮像素子（４）により得られ
る画像信号の情報量は元画面（６）映し出す場合と同じ
であるため、どうしても解像度等が、元画面中 （６）映し出す場合に対し悪化することになる。

これに対し、第３図（ｂ）に示す本発明によるカメラに
おいては、１色の結像光束に対応して一個の分解プリズ
ム（５）が光路上に設けられ、例えば同図に示す様に．
入射側で１本であった光束が該分解プリズム（５）の出
射側では４本の光束になる様に、該分解プリズム（５）
の作用により複数個の光路に分割され、該分割された後
の各々の光束が、同図の撮像素子であるＣ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４の様に、それぞれ設けられた複数の撮像素子（
４）上に結像する。同図の信号処理回路（８）は、上記
撮像素子Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４より得られるそれぞれ
の画像信号を合成し、最終的に１色の結像光束に対応し
たひとつの画面を形成する信号に変換する作用を有し、
通常の直視型テレビ，液晶テレビ，投射型テレビ等の画
面やスクリーン等の様な一個の元画面（６）上に映し出
すことができ、また，さらには、大画面（７）上に映し
出すことができる。その際、第３図（ｂ）に示す撮像素
子Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、それぞれが第３図（ａ）
に示した撮像素子（４）と同等の性能を有しており、こ
のため，第３図（ｂ）においては、一個の画面における
映像が同図（ａ）に示したものに対して４倍の画像情報
量を有し、それにより良好な解像度が得られることにな
る。

上記撮像素子Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４より得られるそれ
ぞれの画像信号を合成として例えば，第３図（ｂ）に示
す元画面（６）の４分割した画面上の領域ＳＬ，Ｓ２，
Ｓ３，Ｓ４にそれぞれ撮像素子Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４
より得られるそれぞれの画像信号が対応しており、さら
に第３図（ｂ）に示す大画面（７）上に該画像信号によ
る映像が再生された場合には、大画面（７）上の領域Ｌ
ｌ，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４がそれぞれ撮像素子Ｃｌ，Ｃ２，
Ｃ３，Ｃ４より得られるそれぞれの画像信号が対応して
いるように該撮像素子Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を配置す
ればよい。これにより、該撮像素子Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，
Ｃ４それぞれが第３図（ａ）に示した撮像素子（４）と
同等の性能を有する様にした場合、第３図（ｂ）におけ
る元画面（６）上の領域Ｓｌ，Ｓ２，Ｓ３，８４のそれ
ぞれ，及び大画面（７）上の領域Ｌｌ，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ
４のそれぞれが、第３図（ａ）に示した元画面（６）あ
るいは大画面（７）上の画像情報量と等しくなり、同じ
被写体を撮影しても，その再生された画像は同図（ｂ）
の場合は同図（ａ）の場合に対して、数倍良い解像度の
再生画面を得られる。特に、再生する画面が、大画面で
あればある程その違いが顕著であることは明らかである
。

次に，上記の光路を複数に分割するプリズム（５）の作
用について説明する・ 一般に、光の波長によらず、単純に光路を分割するプリ
ズムとして、例えば特開昭６１−６９０２２号公報の従
来例として記載されている様な、入射光の光路を出射側
で２方向に分割する代表的な光学的プリズムであるハー
フミラープリズム等が知られている。第４図は，光分割
プリズムの断面図であり、同図に示す様に光分割プリズ
ムは、該プリズムに入射した光束Ｒを半透過鏡面Ｍによ
り、出射時に光束Ｒ１とＲ２に規定の比率で分割する作
用を有している。こうした光分割プリズム，すなわち半
透過鏡面を有するプリズムを一個ないしは複数個組み合
せることにより上記プリズム（５）を形成することによ
り、該プリズム（５）は光路を複数に分割する作用を有
する。

以上のような作用を有する構成とすることにより、光路
を複数に分割できるプリズム及びそれを有し大画面上に
映像を再生した時にも解像度の良好となる様な画像を撮
影することができるカメラを得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は，本発明による光分割プリズムを有するカメラ
の第一の実施例を示す構成図であって、図における矢印
は光の進行方向を示しており、１は被写体よりの反射光
を結像面（３）上に結像させる作用を有する主レンズ、
２は該主レンズ（１）を通過した後の光束を色の波長に
より複数の光路に分解する作用を有する、例えば色分解
プリズムの様な色分解手段、５は該色分解手段（２）に
よって複数の光路に分解されたそれぞれの波長の光束に
対しさらに出射後の光路を複数の光路に分割する作用を
有する光分割プリズム、４は結像面（３）に設けられ、
画像信号を読取る様に光電変換を行なう作用を有する撮
像素子である。

本実施例は、所謂従来の３版式カメラにおいて、例えば
ダイクロイック層を有し被写体からの光束を赤，緑，青
の３色に分解する色分解プリズムの様な色分解手段（２
）と例えばＣＣＤ固体撮像素子の様な撮像素子（４）の
間の光路上に、該３色に分解された各単色の光束それぞ
れに対し１個、合計３個の分解プリズム（５）を配置し
た構成となっている。従って、それぞれの光束がプリズ
ム（５）の作用によりさらに４方向に分割された場合に
は、最終的に結像光束は１２本となり、各々の結像光束
に対応して設けられた１２個の撮像素子（４）上に結像
する。本実施例のカメラは、上記各色に対応したそれぞ
れ４個の撮像素子から得られるそれぞれの画像信号を合
成し最終的に単色の結像光束に対応したひとつの画面を
形成する信号に変換する作用を有する信号処理回路が，
該各色に対応した撮像素子に接続されて設けることによ
り、撮像素子４個分の画像情報量を有する単色画像が３
色分得られ、さらに該撮像素子４個分の画像情報量を有
する単色画像を合成することにより、第３図（ｂ）に示
した様に直視型テレビ，液晶テレビ，投射型テレビ等の
画面やスクリーン等の様な一個の元画面（６）上に映し
出すことができ，また、さらには，大型のテレビあるい
は該元画面（６）を組合せることによって得られる大画
面（７）上に被写体に対するひとつの画面として映し出
すことができる。

以上の様に、本実施例によれば、３色それぞれの該撮像
素子４個分の画像情報量を有する単色画像を合成するこ
とにより、大画面上に画像を再生しても解像度が良好と
なる。

第２図は、本発明による光分解プリズムを有するカメラ
の第二の実施例を示す構成図であって、図における矢印
は光の進行方向を示しており、１は被写体よりの反射光
を結像面（３）上に結像させる作用を有する主レンズ、
５は被写体からの光束に対し出射後の光路を複数の光路
に分割する作用を有する光分割プリズム、４は結像面（
３）に設けられ、画像信号を読取る様に光電変換を行な
う作用を有する撮像素子である。上記第二の実施例は、
例えば通常の家庭用であるＶＴＲ一体型カメラに使用さ
れる、色分解プリズムの様な色分解手段を有さないで光
分割プリズム（５）のみを有するカメラである。

上記第二の実施例においては、被写体よりの反射光束が
上記主レンズ（１）を通過した後、該光分割プリズム（
５）に入射し、その出射時に例えば４本の光束に分割さ
れ，各々の光路に対応した４個の撮像素子（４）上に結
像し、該撮像素子により読取られた画像信号を合成する
作用を有する信号処理回路を該撮像素子（４）に接続さ
れて設けることにより，被写体に対する一つの画像を得
ることができる。これにより、第３図（ｂ）に示した様
に撮像素子（４）４個分の画像信号が一個の画面上の映
像に対応しているため、良好な解像度を得られる。

次に、第１図，第２図及び第３図の５に示すような本発
明の分割プリズムの実施例を図面によって説明する。

第５図は，本発明による分割プリズムの第一の実施例を
示す断面図であり、図における矢印は光束の進行方向を
示しており、該分解プリズ＆庵 ムに入射した光束Ｒは、同図におけるｆ線で分けること
ができるプリズム要素（９）に設けられた半透過鏡面Ｍ
１により規定の比率で、透過光束Ｒ１と反射光束Ｒ２と
に分割され、同様にして該透過光束Ｒ１はプリズム要素
（１０）に入射し、該プリズム要素（１０）に設けた半
透過鏡面Ｍ２により規定の比率で，さらに透過光束Ｒ３
と反射光束Ｒ４とに分割され、反射光束Ｒ２はプリズム
要素（１１）に入射し、該プリズム要素（１１）に設け
た半透過鏡面Ｍ３により規定の比率で，さらに透過光束
Ｒ５と反射光束Ｒ６とに分割され，最終的に４個の光路
に分割され、それぞれの光路に対応した光束は結像面に
設けた各々の撮像素子（４）上に結像する。

上記分割プリズムの第一実施例では、プリズムに入射し
た光束をまずＲ１とＲ２の２方向に分割し、さらに各々
の光束をそれぞれ２方向に分割しているため、該半透過
鏡面Ｍｌ，Ｍ２，Ｍ３を光の分割比率が等しいように設
けた場合には、最終的な出射光Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６
はすべて同等の光量を持たせることができる。まリズム
要素（９），（１０），（１１）は、例えば立方体の様
な、全て同じ形状のもので構成することができ、プリズ
ムの部品数を減らすことができ、製造も容易となる。な
お、製造時には、同図の波線部分でなく各半透過鏡面Ｍ
ｌ，Ｍ２，Ｍ３により分かれる部分で部品を構成し半透
過鏡面の形成時にプリズム全体を製作してもいいことは
言うまでもない。さらに本第一の実施例によるプリズム
は、プリズム要素（９）において光束Ｒの入射面に対し
て半透過鏡面Ｍ１が４５度に傾いているため、反射光束
Ｒ２は透過光束Ｒ１に対して直角の方向に進み、同様な
形状を有するプリズム要素（１０），（１１）に入射後
も出射光Ｒ３，及びＲ５に対し出射光Ｒ４，Ｒ６はそれ
ぞれ直角の方向に進み、このため最終的に、各出射光Ｒ
３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の該プリズム内の光路長さが等し
く、これにより各出射光Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の性能
及び該プリズムの入射面から結像面までの距雛が等しく
することができる。従って、該分割プリズムを用いるカ
メラの主レンズにより該プリズムの大きさを適当に決め
れば、コンパクトで各分割された光束の性能が等しくな
るようなプリズムが得られ、また、逆にカメラの主レン
ズのバックフォーカスが短くて済み、カメラ全体をコン
パクトにすることができる。

第６図及び第７図は、本発明による分割プリズムの第二
及び第三の実施例を示すそれぞれの断面図である。該第
二及び第三の実施例における光束Ｒの分割は、第５図に
示す分割プリズムの第一の実施例に示した分割と同様で
あり、該第一の実施例との違いは、最終的な出射光Ｒ３
，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の出射方向であり、すなわち第６図
及び第７図に示すように各プリズム要素（１２），（１
３），（１４）及び（１５），（１６），（１７）を配
置することにより撮像素子（４）のプリズム及び入射光
束の方向に対する位置を第一の実施例と違ったものにす
ることができる。これにより、カメラ内でのプリズム位
置及び撮像素子の配置に自由度ができ、コンパクトなカ
メラを得ることができる。

で分けることができるプリズム要素（２０），（２１）
及び（２２）により構成されており、該プリズムに入射
した光束Ｒはプリズム要素（２０）に設けられた半透過
鏑面Ｍ１により規定の比率で、透過光束Ｒ１と反射光束
Ｒ２とに分割され、同様にして該透過光束Ｒ１はプリズ
ム要素（２１）に入射し、該プリズム要素（２１）に設
けた半透過鏡面Ｍ２により規定の比率でさらに透過光束
Ｒ３と反射光束Ｒ４とに分割され、反射光束Ｒ２はプリ
ズム要素（１１）に入射し、該プリズム要素（１１）に
設けた半透過鏡面Ｍ３により規定の比率でさらに透過光
束及び（２２）に設けられた全反射面である１８，１９
により＃渡反射しそれぞれ反射光束Ｒ７，Ｒ８に方向が
変わり、最終的に４個の光路に分割され、それぞれの光
路に対応した光束は結像面に設けた各々の撮像素子（４
）上に結像する。

れＭ反射し、これにより最終的に得られる光束Ｒ３，Ｒ
６，Ｒ７，Ｒ８は全て偶数回の反射となり、結像面すな
わち撮像素子（４）上における像が反転することなく４
個の撮像素子（４）上で全て同じ画像を得ることができ
る。また、分割プリズム！第一の実施例と同様にプリズ
ム内における光路長が各光束とも等しくなるように各プ
リズム要素の形状を決めることにより、各光束の出射す
るプリズムの面と撮像素子（４）との間隔が全て等しく
なり、性能の同等な画像を得ることができる。また、本
第四の実施例では例えばプリズム要素（２１）及び（２
２）を同形状とすることができ部品種類を減らすことＭ
３により分かれる部分で部品を構成し半透過鏡面の形成
時にプリズム全体を製作してもいいことは言うまでもな
い。

第９図は、本発明による分割プリズムの第五の実施例を
示す断面図であって、上記第四の実施例と光束の分割に
関しては同様の作用を有しているが、プリズム系をコン
パクトなものにするため、上記第四の実施例におけるプ
リズム要素（２１）．（２２）からプリズム内の光路長
を等しくするように設けた部分を削除し、プリズム要素
（２４），（２５）と、プリズム要素（２３）とで構成
したものである。これにより，プリズムが軽量化できる
。

第１０図，第１１図及び第１２図は、本発明による分割
プリズムの第六，第七及び第八の実施例をそれぞれ示す
断面図であって、プリズムに入射した光束Ｒが半透過鏡
面により反射及び透過を繰返して分割されることは，上
記第四及び第五の実施例と同様であって、第１０図に示
す第六の実施例，第１１図に示す第七の実施例及び、第
１２図に示す第八の実施例は、光束Ｒ２，Ｒ４及びＲ５
がそれぞれ半透過鏡面Ｍ３，全反射面（１８），（１９
）により反射する時の角度α及びβが上記第四及び第五
の実施例の様に４５度でなく、それ以下に設定すること
により光束Ｒ３に対して光束Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８を平行で
なくすことができる。今、光束Ｒ３に対する光束Ｒ７の
角度をγとすると、γは以下の式で表すことができる。

γ＝９０″−２α 従って、これにより、各光束は第１０図，第１１図及び
第１２図に示す様に平行な方向に出射せず、このため撮
像素子（４）のまわりに第８図，第９図のものよりも間
隔を持たせることができ、通常のＣＣＤ固体撮像素子に
接続されている回路等の部品が周りのプリズム等の部品
と重なりあったリせず、余裕を持って配置することがで
きる。

なお、第１１図に示す第七の実施例は上記第１０図に示
す第六の実施例におけるプリズム内の光路長を等しくす
るようにプリズム形状を定めたものである。

第１３図は、本発明による分割プリズムの第九の実施例
を示す断面図であって、プリズムに入射した光束Ｒがプ
リズム要素（３１）の半透過鏡面Ｍ１により反射及び透
過され光束Ｒｌ，Ｒ２に分割され、さらに光束Ｒ１はプ
リズム要素（３２）において半透過鏡面Ｍ２により光束
Ｒ３，Ｒ４に分割されるが、上記反射光束Ｒ２，Ｒ４は
、それぞれプリズムの２６．２７面において全反射され
各々反射光束Ｒ５，Ｒ８となり、さらに光束Ｒ５はプリ
ズム要素（３３）に入射し、同様にして光束Ｒ６，Ｒ９
に分割される。

以上のようにして、本第九の実施例では、半透過鏡面に
おいて反射された光束が再び同じプリズム要素内で全反
射され、最終的に光束Ｒ３，Ｒ８，Ｒ６，Ｒ９を得る。

本実施例においては、れるように設定されている。また
、角度αは光束のけられがないように、かつプリズムの
大きさが大きくならない様に決められ、３０度付近が最
も適している。なお、上記実施例においては、光束とプ
リズムから光束が出射する出射面のなす角度が直角とな
っていたが、直角でなくとも光分割プリズムが達成でき
ることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、光路を複数に分割
できるプリズム及びそれを有し大画面上に映像を再生し
た時にも解像度の良好となる様な画像を撮影することが
できるコンパクトなカメラを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による分割プリズムを有するカメラの
第一の実施例を示す構成図，第２図は、本発明による分
割プリズムを有するカメラの第二の実施例を示す構成図
，第３図は、従来及び本発明によるカメラにより得られ
た画像を画面上に再生した場合について示した図，第４
図は、所謂ハーフミラープリズムであるところの光分割
プリズムを示す断面図，第５図は、本発明による分割プ
リズムの第一の実施例を示す断面図，第６図〜第１３図
は、本発明による分割プリズムの第二の実施例〜第九の
実施例を示すそれぞれの断面図である。 １・・・主レンズ　，２・・・色分解手段３・・・結像
面 ４ ・撮像素子 ５・・・光分割プリズム ８ ・・信号処理回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被写体よりの反射光を主レンズ（１）により結像す
   る結像光路中に結像光路を少なくとも２色以上の光路に
   分割する色分解手段（２）を有し、それぞれの結像面（
   ３）に設けた光電変換を行なう撮像素子（４）よって画
   像信号を読取るカメラにおいて、 上記主レンズ（１）と上記それぞれの結像面（３）の結
   像光路中に、それぞれの光路を少なくとも２つの光路に
   分割するプリズム（５）を備えたことを特徴とする光分
   割プリズムを有するカメラ。 ２、上記色分解手段（２）及び上記プリズム（５）によ
   り分割された結像光路数と同じ複数個の撮像素子（４）
   を設けた請求項１に記載の光分割プリズムを有するカメ
   ラ。 ３、上記結像光路中の色分解手段（２）と結像面（３）
   は、 結像光路中に上記プリズム（５）を介して設けられた構
   成である請求項１または請求項２に記載の光分割プリズ
   ムを有するカメラ。 ４、上記プリズム（５）は、 入射した結像光束の光路を４つに分割する構成である請
   求項１、２または３に記載の光分割プリズムを有するカ
   メラ。 ５、上記プリズム（５）は、 複数のハーフミラープリズムで構成されている請求項１
   、２、３または４に記載の光分割プリズムを有するカメ
   ラ。 ６、上記プリズム（５）は、 光束を入射させるための入射面と、 入射した光束を通過または全反射させるための斜面と、 斜面で全反射した光束を再び反射させるための反射面と
   、 を有するプリズム複数個を備えて構成されている請求項
   １、２、３または４に記載の光分割プリズムを有するカ
   メラ。 ７、上記撮像素子（４）は、 色分解手段（２）及び上記プリズム（５）により分割さ
   れた結像光束から得られる複数個の画像信号を組み合わ
   せる信号回路（８）を有し、該信号回路（８）により各
   色の被写体像に対する信号を得る構成を備える請求項１
   、２、３、４、５または６に記載の光分割プリズムを有
   するカメラ。