JPH0550721B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビジヨンカメラ等に使用する
カラー光ビーム・スプリツタに関する。

〔背景と従来技術〕 標準的な従来技術のカラー用カメラは、ダイク
ロイツクミラー又はプリズム等のビーム・スプリ
ツタを使用して、ビジコン又はCCD（電荷結合装
置）イメージヤ等の３個のイメージヤに、それぞ
れＲ（赤）、Ｂ（青）及びＧ（緑）のカラー出力光ビ
ームを提供している。最良の測定のためには、理
想的なＲ、Ｇ及びＢフイルタは或は波長で負のロ
ーブを必要とするが、そのようなローブを物理的
に実現することは出来ない。その結果、実際のカ
メラには、負のローブを必要としないように設計
された特性（スペクトル応答）を持たせている。
このフイルタの設計過程は、色誤差を最小限にす
る最適化処理をすることである。色誤差を更に減
少させることはマトリクス技法を使用することに
より可能である。しかしマトリクス技法を使う
と、信号対雑音比が低下し、この低下の度合は、
青色の輝度が低いためと青色光センサーの感度が
一般に低いことに起因してＢチヤンネルにおいて
さらに大きくなる。

それ故、優れた測色と優れた信号対雑音比との
両方をもつスプリツタを得ることが望ましい。

〔発明の概要〕

本願の第１の発明に係るカラー光ビーム・スプ
リツタは、種々の割合で３原色を含む入射光に対
して使用されるもので、その主要部の構成を後程
説明する図示の実施例を参照して述べると、上記
入射光の一部を第１の径路（例えば３６）に沿つ
て透過させ上記入射の他の一部を第２の径路（例
えば３４）に沿つて反射させるための第１の部分
反射器（例えば１４）と、上記第１の部分反射器
によつて透過された光を受光するように上記第１
の径路中に配置され、上記第１の部分反射器を透
過した光の一部を第３の径路（例えば４６）に沿
つて透過させ、また上記第１の部分反射器を透過
した光の他の一部を第４の径路（例えば４４）に
沿つて反射させるための第２の部分反射器（例え
ば１６）とを具備している。

上記第１の部分反射器は、交互に配置された複
数の第１の領域と複数の第２の領域とを含み、該
第１の部分反射器の上記第１の領域（透明な基体
３１のストライプ３２によつて覆われていない部
分）は上記３原色のすべての色に対して非反射性
で且つ透過性を呈し、上記第１の部分反射器の第
２の領域（透明な基体３１の例えばマゼンタ反射
ストライプ３２によつて覆われた部分）は上記３
原色のうちの第１の色（例えば赤）と第２の色
（例えば青）の光を選択的に反射し且つ上記３原
色のうちの第３の色（例えば緑）の光を選択的に
透過させる。また、上記第２の部分反射基１６
は、交互に配置された複数の第１の領域と複数の
第２の領域とを含み、該第２の部分反射器の第１
の領域（例えば青反射層４０の緑反射ストライプ
４２によつて覆われた部分）は上記３原色のうち
の上記第２の色（青）と第３の色（緑）の光を選
択的に反射し且つ上記３原色のうちの上記第１の
色の光（赤）を選択的に透過させ、上記第２の部
分反射器の第２の領域（例えば青反射層４０のス
トライプ４２によつて覆われていない部分）は上
記３原色のうちの上記第２の色（青）の光を選択
的に反射し且つ上記３原色のうちの第１の色
（赤）と第３の色（緑）の光を選択的に透過させ
る。

本願の第２の発明に係るカラー光ビーム・スプ
リツタは、第１の発明に係るカラー光ビーム・ス
プリツタの構成に加えて、上記第２の径路３４中
に配置され、上記３原色中の上記第３の色（例え
ば緑）に対して補色の関係にある上記入射光の色
成分（例えばマゼンタ）の種々の割合を表わす信
号を発生する第１のイメージヤ（例えば２０）
と、上記第３の径路４６中に配置され、上記３原
色中の上記第２の色（例えば青）に対して補色の
関係にある上記入射光の色成分（例えば黄）の
種々の割合を表わす信号を発生する第２のイメー
ジヤ２６と、上記第４の径路４４中に配置され、
上記３原色の上記第１の色（例えば赤）に対して
補色の関係にある上記入射光の色成分（例えばシ
アン）の種々の割合を表わす信号を発生する第３
のイメージヤ２４とを具備している。

後程図示の実施例について詳しく述べるが、本
発明のカラー光ビーム・スプリツタは、入射光の
実質的に全部を使用して、即ち、吸収型フイルタ
或いは消散型フイルタを使用せずに、高いＳ／Ｎ
（信号対雑音比）を得ることが出来る。

〔詳細な説明と実施例〕

第１図は、周囲光から白色光(W)を反射すると想
定した（矢印で示された）被写体１０を示す。レ
ンズ１２は、レンズ方程式１／ｆ＝１／ａ＋１／
ｂ（但し、ｆはレンズ１２の焦点距離、ａは被写
体１０からレンズ１２までの距離、ｂはレンズ１
２から後述するYe（黄色）センサまでの距離）に
従つて、光を集束する。光はレンズ１２を通過し
た後、ミラー１４によつてミラー１６へ部分的に
伝送され、またマゼランタ(M)成分はミラー１４に
よつてミラー１８へ部分的に反射される。ミラー
１８は、全反射型であり、ミラー１４によつて生
じる反転を考慮して、Ｍイメージヤ２０上の像を
適切な方向に向けるのに使用されるミラー１４か
ら１６へ伝送された、Ｍ成分が欠如した光のうち
のシアン(C)成分は、ミラー１６によつて、反転ミ
ラー２２へ、そしてＣイメージヤ２４へと反射さ
れる。残つた黄色(Y)成分は、ミラー１６を通過し
てＹイメージヤ２６上に結像する。イメージヤ２
０，２４及び２６にからの信号は、周知の技法と
同様なやり方で、例えば、クランプ処理、マトリ
クス処理などの処理を受ける。

第２図は、ミラー１４及びミラー１６の詳細を
示す。ミラー１４は、白色（1R＋1B＋1G）光で
あると仮定した入射光に対して45度傾いている、
ミラー１４は、50パーセントの「占有率」（duty
cycle）の、微小間隔をもつて平行に配列された
一連のストライプ（stripe）３２を表面に持つ透
明な基体３１から成る。この一連のストライプ３
２は、上記のように50パーセエントの「占有率」
即ちデユーテイ・サイクルを持ち、全体としてミ
ラー１４の面積の半分を覆つている。ストライプ
３２は、約520nｍから580nｍまでの波長の緑色
光を透過させ、400nｍから520nｍと580nｍから
700nｍのマゼンタ（赤色＋青色）光を反射させ
る。従つて、反射されたビーム３４は、50パーセ
ントの占有率により振幅が0.5R＋0.5Bのマゼン
タビームから成り、ミラー１４を透過したビーム
３６は、振幅が1G＋0.5R＋0.5Bである残りの光
から成る。

ミラー１６は、ビーム３６に対して45度に傾
き、ミラー１４に対して90度を成すように配置さ
れている。ミラー１６は、青色（約490nｍ以下
の波長）光を反射しかつ赤色光及び緑色光を透過
させる層４０を表面に持つ透明な基体３８から成
る。ストライプ４２が、50パーセントの占有率を
もつて層４０の表面に配置されている。ストライ
プ３２と４２には、ビーム３０と３６の中心に対
して同じ角度位置とストライプ頬度を持たせるこ
とが出来る。ストライプ４２は、緑色光（約
520nｍから580nｍまで）を反射し、青色光及び
赤色光を透過させる。ストライプ３２と４２のス
トライプ・ピツチ及びストライプ頻度は、伝送チ
ヤンネルにエイリアシング（aliasing）を生じさ
せない程度に細密でなければならない。例えば、
5MHzの帯域幅に対して４対３の縦横比と12.7mm
（0.5インチ）の映像幅とを有する25.4mm（１イン
チ）のセンサに対して25.4mm（１インチ）当り少
なくとも540対のストライプ頻度であればよい。
ストライプ頻度自体は、ダイクロイツクフイタの
基本的な設計には影響を及ぼさない。従つて、反
射された光ビーム４４は、ビーム３６の全青色成
分（0.5B）と緑色成分Ｇの半分（これは上記50
パーセントの占有率による）とから成る。この様
に、ビーム４４は、0.5B＋0.5G即ちシアンから
成る。また、ミラー１６を透過したビーム４６
は、ビーム３６の全赤色成分（0.5R）とストラ
イプ４２によつて反射されなかつた緑色成分の半
分とから成る。すなわち、ビーム４６は、0.5R
＋0.5G即ち黄色から成る。

上記から、第２図の構成では、入射ビーム３０
の事実上全部が使用されて、即ち、吸収型フイル
タ又は消散型フイルタが用いられておらず、これ
により高いＳ／Ｎが得られることが分かるであろ
う。

第２図の実施例では、入射角が大きいために入
射ビームが偏光となつた場合に、フイルタのスペ
クトル伝送特性が偏移することがある。第３図に
示す実施例では、発生の可能性のある上記の問題
（特性の偏移）を避けることが出来る。第３図に
示される素子には、第２図のものと対応する符号
が付されている。第３図においては、ミラー１４
及び１６が、それぞれ、プリズム５０と５２との
間及びプリズム５２と５４との間に取り着けられ
ている。入射ビーム３０は表面１４に対して僅か
24度の角度しか成さず、また、これを透過したビ
ーム３６は表面１６に対して僅か10度の角度しか
なさないため、フイルタ伝送特性の偏移を最小限
にすることが出来る。また、プリズム５０の前面
に４分の１波長板を使用して、当業者間で周知の
ように、偏光による波長偏移を最小限にすること
が出来る。イメージヤ２０，２４及び２６は、例
えば米国特許第4323918号明細書に示されるよう
に、それぞれ、プリズム５０，５２及び５４上に
取り着けられる。また、この技術分野で周知のよ
うに、色補正フイルタを使用することができる。

この発明の範囲内において、上記以外の多くの
実施例を構成することが可能である。例えば、ス
トライプの代りに、他の面積配分パターン、例え
ばチエス盤パターンを使用することが出来る。ま
た、占有率50パーセント以外の値としてもよい。
更に、マゼンタ以外の補色を最初に入射ビーム３
０から分割し、黄色をビーム４６の残留補色とし
なくてもよい。一般に、ビーム３０を３つの補
色、即ち、黄色、シアン及びマゼンタに分割する
には、６つの方法が可能である。これら３つの色
は、それぞれ従来技術の青、赤及び緑色と補色
（“complementarycolor”）を成すものである。
ここで言う「補色」とは互に加え合わせたときに
白色になる２つの色、例えば、赤色とシアン、緑
色とマゼンタ、青色と黄色などの関係を指してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はミラーを使用したこの発明の第１の実
施例を示す図、第２図は第１図のミラーの詳細を
示す図、第３図はプリズムを使用した第２の実施
例を示す図である。 １４……第１の部分反射器、１６……第２の部
分反射器、３６……第１の径路、３４……第２の
径路、４６……第３の径路、４４……第４の径
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 種々の割合で３原色を含む入射光に対して使
   用されるカラー光ビーム・スプリツタであつて、 上記入射光の一部を第１の径路に沿つて透過さ
   せ、上記入射光の他の一部を第２の径路に沿つて
   反射させるための第１の部分反射器と、 上記第１の部分反射器によつて透過された光を
   受光するように上記第１の径路中に配置され、上
   記第１の部分反射器を透過した光の一部を第３の
   径路に沿つて透過させ、また上記第１の部分反射
   器を透過した光の他の一部を第４の径路に沿つて
   反射させるための第２の部分反射器とを具備し、 上記第１の部分反射器は、交互に配置された複
   数の第１の領域と複数の第２の領域とを含み、該
   第１の部分反射器の上記第１の領域は上記３原色
   のすべての色に対して非反射性で且つ透過性を呈
   し、上記第１の部分反射器の第２の領域は上記３
   原色のうちの第１の色と第２の色の光を選択的に
   反射し且つ上記３原色のうちの第３の色の光を選
   択的に透過させ、 上記第２の部分反射器は、交互に配置された複
   数の第１の領域と複数の第２の領域とを含み、該
   第２の部分反射器の第１の領域は上記３原色のう
   ちの上記第２の色と第３の色の光を選択的に反射
   し且つ上記３原色のうちの上記第１の色の光を選
   択的に透過させ、上記第２の部分反射器の第２の
   領域は上記３原色のうちの上記第２の色の光を選
   択的に反射し且つ上記３原色のうちの第１の色と
   第３の色の光を選択的に透過させる、上記カラー
   光ビーム・スプリツタ。 ２ 上記第２の径路中に配置され、上記３原色中
   の上記第３の色に対して補色の関係にある上記入
   射の色成分の種々の割合を表わす信号を発生する
   第１のイメージヤと、 上記第３の径路中に配置され、上記３原色中の
   上記第２の色に対して補色の関係にある上記入射
   光の色成分の種々の割合を表わす信号を発生する
   第２のイメージヤと、 上記第４の径路中に配置され、上記３原色中の
   上記第１の色に対して補色の関係にある上記入射
   光の色成分の種々の割合を表わす信号を発生する
   第３のイメージヤとを有する特許請求の範囲１記
   載のカラー光ビーム・スプリツタ。