JPH04180010A - 光束分割プリズム - Google Patents
光束分割プリズムInfo
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- JPH04180010A JPH04180010A JP2309086A JP30908690A JPH04180010A JP H04180010 A JPH04180010 A JP H04180010A JP 2309086 A JP2309086 A JP 2309086A JP 30908690 A JP30908690 A JP 30908690A JP H04180010 A JPH04180010 A JP H04180010A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000005342 prism glass Substances 0.000 description 1
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- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
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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。
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〕
本発明は光束分割プリズム、特にTVカメラ等に使用さ
れる色分解プリズムに関する。
れる色分解プリズムに関する。
レンズによって形成される結像光束は様々な目的で分割
され画像処理される場合が多いが、そのときの光束分割
の手段として複数のプリズムからなる光束分割光学系が
知られている。例えばカラーテレビカメラでは多くの場
合、結像光束をRlGSB、成分に分けて画像処理を行
うが、その色分解を行うために、第1図のようにプリズ
ム101の光束出射面12にBLUE成分のみを反射す
るダイクロインクコートを施し、そのBLUE成分反射
光は面11で全反射してBLUEチャンネル撮像素子1
5上に結像し、残りの光束成分は空気層18を通過した
後、面14に施されたRED成分のみを反射するグイク
ロイックコートによりRED成分のみが反射され、その
後、面13て空気層とプリズムガラスの屈折率の差によ
り全反射されREDチャンネル撮像素子16上に結像し
最後に残った成分はGREEN成分としてG R、E
ENチャンネル撮像素子17上に結像する光束分割方法
がとられている。その他の光束分割光学系でも、グイク
ロイックコートの特性、分割の数に違いはあるが、分割
された光束を全反射させるために光学系内にプリズム面
を平行に、ある小さな間隔を置いて向い合せ光軸に対し
て垂直でない角度を持った空気層を形成することは共通
している。
され画像処理される場合が多いが、そのときの光束分割
の手段として複数のプリズムからなる光束分割光学系が
知られている。例えばカラーテレビカメラでは多くの場
合、結像光束をRlGSB、成分に分けて画像処理を行
うが、その色分解を行うために、第1図のようにプリズ
ム101の光束出射面12にBLUE成分のみを反射す
るダイクロインクコートを施し、そのBLUE成分反射
光は面11で全反射してBLUEチャンネル撮像素子1
5上に結像し、残りの光束成分は空気層18を通過した
後、面14に施されたRED成分のみを反射するグイク
ロイックコートによりRED成分のみが反射され、その
後、面13て空気層とプリズムガラスの屈折率の差によ
り全反射されREDチャンネル撮像素子16上に結像し
最後に残った成分はGREEN成分としてG R、E
ENチャンネル撮像素子17上に結像する光束分割方法
がとられている。その他の光束分割光学系でも、グイク
ロイックコートの特性、分割の数に違いはあるが、分割
された光束を全反射させるために光学系内にプリズム面
を平行に、ある小さな間隔を置いて向い合せ光軸に対し
て垂直でない角度を持った空気層を形成することは共通
している。
〔発明が解決しようとする課11
一般に光軸に対して垂直でない光学的不連続面は、そこ
を通過する結像光束に対して非点収差を生ずる作用をす
ることが知られている。従って前記の光束分割光学系に
おける光学的不連続面である平行空気層によって非点収
差が生じレンズの性能を劣化させる。これを定量的に考
えると以下のようになる。
を通過する結像光束に対して非点収差を生ずる作用をす
ることが知られている。従って前記の光束分割光学系に
おける光学的不連続面である平行空気層によって非点収
差が生じレンズの性能を劣化させる。これを定量的に考
えると以下のようになる。
今、平行空気層が一つある光学系を考える。色分割の為
のグイクロイックコートなどは省略して考えると前記プ
リズムは第2図のように空気層28を挟んだ2個のプリ
ズムとみなすことができる。
のグイクロイックコートなどは省略して考えると前記プ
リズムは第2図のように空気層28を挟んだ2個のプリ
ズムとみなすことができる。
この光学系について近軸非点収差の光線追跡を行うこと
により、この平行空気層28によって生ずる非点収差△
。を容易に計算できる。
により、この平行空気層28によって生ずる非点収差△
。を容易に計算できる。
ここでΔ。=TT像面結像位置S像面結像位置の差 (
t−s) d:空気層28の厚さ nニブリズムガラスの屈折率 θ:空気層と光軸に垂直な面とのなす角度本発明はこの
ような事情に鑑みてなされたものでプリズム間の空気層
で非点収差を生じない光束分割プリズムを提案すること
を目的とする。
t−s) d:空気層28の厚さ nニブリズムガラスの屈折率 θ:空気層と光軸に垂直な面とのなす角度本発明はこの
ような事情に鑑みてなされたものでプリズム間の空気層
で非点収差を生じない光束分割プリズムを提案すること
を目的とする。
ご課題を解決する為の手段〕
本発明は、前記目的を達成する為に、複数のプリズムで
構成され、それらのプリズム間に、光軸に対し垂直でな
い空気層を含む光束分割光学系において、前言己の光軸
に垂直てない空気層の少なくともひとつがその空気層を
透過する光束の収斂側に開いた楔状に形成されているこ
とをことを特徴とする。
構成され、それらのプリズム間に、光軸に対し垂直でな
い空気層を含む光束分割光学系において、前言己の光軸
に垂直てない空気層の少なくともひとつがその空気層を
透過する光束の収斂側に開いた楔状に形成されているこ
とをことを特徴とする。
本発明によれば空気層を楔状に形成したことにより、プ
リズム間の空気層によって生ずる非点収差を大幅に減少
させることができる。
リズム間の空気層によって生ずる非点収差を大幅に減少
させることができる。
(1)式で示されるように空気層が平行の場合は発生ず
る非点収差Δ0が負、即ちT像面結像位置がS像面結像
位置よりもプリズム側にあって、その間隔が大きく離れ
ている。ここで空気層を透過する光束の収斂側に開いた
楔状にすると、T像面結像位置がS像面結像位置に近づ
く方向に移動するので、空気層の楔角度δを適当に与え
ることによって、TR面粘結像位置S像面結像位置との
差、即ち非点収差を小さくできることがわかった。
る非点収差Δ0が負、即ちT像面結像位置がS像面結像
位置よりもプリズム側にあって、その間隔が大きく離れ
ている。ここで空気層を透過する光束の収斂側に開いた
楔状にすると、T像面結像位置がS像面結像位置に近づ
く方向に移動するので、空気層の楔角度δを適当に与え
ることによって、TR面粘結像位置S像面結像位置との
差、即ち非点収差を小さくできることがわかった。
以下添付図面に従って本発明による光束分割プリズムの
好ましい実施例を詳説する。
好ましい実施例を詳説する。
先ず、前述のように楔化した空気層を含むプリズム30
1.302を断面図で第3図のように単純化して考える
。
1.302を断面図で第3図のように単純化して考える
。
このプリズムについて近軸非点収差の光線追跡を行うこ
とにより、楔角度δを有する空気層によって生ずる非点
収差Δを以下のようにして算出できた。楔角度δがθに
比べ充分に小さい場合、非点収差Δは、 (L−△。)十△。 ・・・(2)但しL
は空気層から結像位置までの空気換算距離 ここでΔ。は(1)式で求められる空気層が平行の場合
に発生する非点収差である。この△。はLと比較して充
分に小さいと考えられるので、上式(2)となる。この
(3)式において、非点収差Δ=0とすれば楔角δが次
式により求められる。
とにより、楔角度δを有する空気層によって生ずる非点
収差Δを以下のようにして算出できた。楔角度δがθに
比べ充分に小さい場合、非点収差Δは、 (L−△。)十△。 ・・・(2)但しL
は空気層から結像位置までの空気換算距離 ここでΔ。は(1)式で求められる空気層が平行の場合
に発生する非点収差である。この△。はLと比較して充
分に小さいと考えられるので、上式(2)となる。この
(3)式において、非点収差Δ=0とすれば楔角δが次
式により求められる。
この量δだけ楔化したときに、発生する非点収差Δは近
軸的に0となるが、実用上は次式で示されるδの範囲で
有効となりうる。
軸的に0となるが、実用上は次式で示されるδの範囲で
有効となりうる。
(5)式の下限を下回った場合には非点収差が補正不足
となり好ましくなく、上限を上回った場合には非点収差
が補正過剰となり好ましくない。
となり好ましくなく、上限を上回った場合には非点収差
が補正過剰となり好ましくない。
二実施例に
第4図に示されるような第一プリズム401、第ニブリ
ズム402、第三プリズム403で構成される二色分解
プリズムにおいて、B成分は面44に施されたグイクロ
イックコートによって分離され、更に面43で全反射し
てBLUEチャンネル撮像素子45上に結像し、残され
たR成分はREDチャンネル撮像素子46上に結像して
いる。
ズム402、第三プリズム403で構成される二色分解
プリズムにおいて、B成分は面44に施されたグイクロ
イックコートによって分離され、更に面43で全反射し
てBLUEチャンネル撮像素子45上に結像し、残され
たR成分はREDチャンネル撮像素子46上に結像して
いる。
ここで401と402によって挟まれた空気層48は光
軸に垂直な面に対しθだけ傾いており、その間隔はdと
なっていて、また空気層48により収斂(結像)位置ま
では屈折率nの媒質中でaの距離と空気中でのbの距離
との和の空気換算距離りだけ離れている。更に空気層4
8は透過光束の収斂側にδだけ開いた楔状に形成されて
いる。
軸に垂直な面に対しθだけ傾いており、その間隔はdと
なっていて、また空気層48により収斂(結像)位置ま
では屈折率nの媒質中でaの距離と空気中でのbの距離
との和の空気換算距離りだけ離れている。更に空気層4
8は透過光束の収斂側にδだけ開いた楔状に形成されて
いる。
ここでθ;32@
d=0.02mm
n−1,755
a=8”、、5m
t)=25mm
L = a / n −b =74.86mmとすれば
、(5)式から楔角δは δ=55′〜31g’ とすればよいことがわかる。
、(5)式から楔角δは δ=55′〜31g’ とすればよいことがわかる。
空気層が平行であった場合に発生する非点収差は(1〕
式から一024証であるが、このように空気層48を前
記δ=55′〜3 ′38’の範囲で楔化することによ
り(3)式から非点収差は0.14s以下となり実用上
問題ない範囲に小さくすることができる。
式から一024証であるが、このように空気層48を前
記δ=55′〜3 ′38’の範囲で楔化することによ
り(3)式から非点収差は0.14s以下となり実用上
問題ない範囲に小さくすることができる。
〔実施例2:
第5図に示す光学系は図1で示された、主にカラーテレ
ビカメラに内蔵される三色分解光学系の空気層部を本発
明に従って角度δだけ楔化したものである。
ビカメラに内蔵される三色分解光学系の空気層部を本発
明に従って角度δだけ楔化したものである。
ここで、 θ=25゜
d=0.02m口
n=1.611
L=39.5mm
とすると(5)式から楔角δは
δ=22′〜1 ′27’
とすればよいことがわかる。
空気層が平行であった場合に発生する非点収差は(1)
式から−0,015mmであるが、このように空気層5
8を前記δ=22′〜1′27’の範囲で楔化すること
により、(3)式から非点収差は0.009mm以下と
実用上問題ない範囲に小さくすることができる。
式から−0,015mmであるが、このように空気層5
8を前記δ=22′〜1′27’の範囲で楔化すること
により、(3)式から非点収差は0.009mm以下と
実用上問題ない範囲に小さくすることができる。
前記実施例では色分解光学系について説明したが、これ
に限定されるものでなく、一つの光束を複数の光束に分
割する場合に適用でき、この場合にも光学系内で発生す
る非点収差を大幅に減少させることができる。
に限定されるものでなく、一つの光束を複数の光束に分
割する場合に適用でき、この場合にも光学系内で発生す
る非点収差を大幅に減少させることができる。
尚、空気層から結像位置までの空気換算距離りの起点は
、第3図、第5図に示すようにプリズム301.502
の光入射点でもよいし、第4図に示すようにプリズム4
01の光出射点でもよい。
、第3図、第5図に示すようにプリズム301.502
の光入射点でもよいし、第4図に示すようにプリズム4
01の光出射点でもよい。
これは空気層の厚さが数ミクロンと極くわずかな値であ
るという理由に基づくものである。
るという理由に基づくものである。
第3図乃至第5図の実施例では光は左側からプリズムに
進入して結像したものであるが、これに限定されるもの
でなく、結像位置に例えば光源を配置し、光を左方向に
拡散してプリズムに向けて出射する場合にも用いること
ができ、この場合も楔形状は光源寄りが開いた形状に形
成すれば、これにより非点収差を減少させることができ
る。
進入して結像したものであるが、これに限定されるもの
でなく、結像位置に例えば光源を配置し、光を左方向に
拡散してプリズムに向けて出射する場合にも用いること
ができ、この場合も楔形状は光源寄りが開いた形状に形
成すれば、これにより非点収差を減少させることができ
る。
以上説明したように本発明に係る光束分割光学系によれ
ば、プリズム間の空気層によって生ずる非点収差を大幅
に減少させ、光束分割プリズムを含む光学系の結像性能
を改善することができる。
ば、プリズム間の空気層によって生ずる非点収差を大幅
に減少させ、光束分割プリズムを含む光学系の結像性能
を改善することができる。
第1図は従来の光束分割プリズムの説明図、第2図は第
1図に示したプリズムを簡略化した説明図、第3図は本
発明の原理を示す説明図、第4図は実施例1、第5図は
実施例2を示し、以上の図はすべて断面図である。 38・・・空気層、 301・・・プIJズム、
302・・・プリズム、 d・・・空気層の厚さ、δ・
・・楔角度。
1図に示したプリズムを簡略化した説明図、第3図は本
発明の原理を示す説明図、第4図は実施例1、第5図は
実施例2を示し、以上の図はすべて断面図である。 38・・・空気層、 301・・・プIJズム、
302・・・プリズム、 d・・・空気層の厚さ、δ・
・・楔角度。
Claims (1)
- 複数のプリズムで構成され、それらのプリズム間に、
光軸に対し垂直でない空気層を含む光束分割光学系にお
いて、前記の光軸に垂直でない空気層の少なくともひと
つがその空気層を透過する光束の収斂側に開いた楔状に
形成されていることを特徴とする光束分割光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2309086A JPH04180010A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 光束分割プリズム |
| US07/791,393 US5327289A (en) | 1990-11-15 | 1991-11-14 | Luminous flux separating optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2309086A JPH04180010A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 光束分割プリズム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180010A true JPH04180010A (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=17988717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2309086A Pending JPH04180010A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 光束分割プリズム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5327289A (ja) |
| JP (1) | JPH04180010A (ja) |
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| WO2018030157A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | コニカミノルタ株式会社 | 投射型表示装置 |
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| CN100450189C (zh) * | 2001-08-06 | 2009-01-07 | Jds单相公司 | 色彩管理系统 |
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1990
- 1990-11-15 JP JP2309086A patent/JPH04180010A/ja active Pending
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- 1991-11-14 US US07/791,393 patent/US5327289A/en not_active Expired - Lifetime
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