JPH0660962B2 - 色分解プリズム系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はカラーテレビジョンカメラ等に用いられ、対物
レンズと撮像手段との間に介介装されて、被写体からの
光束を色分解するための色分解プリズム系に関するもの
である。

［従来の技術］ 例えば、カラーテレビジョンカメラは対物レンズと、そ
の焦点面との間に色分解プリズム系を設置し、入射光束
を該色分解プリズム系によってＲ，Ｇ，Ｂの３色の波長
領域に分解して、それぞれの波長領域光を３個の固体撮
像素子，撮像管等からなる撮像手段に結像させて、該各
撮像手段により電気信号に変換し、該撮像手段により信
号処理して、順次取り出して画像信号を形成するように
している。

前述した入射光束の色分解を行うための色分解プリズム
系としては、一般に、第６図に示したように、３個のプ
リズム1,2,3を用い、第１のプリズム１を対物レンズ４
から入射される光束の光軸と直交する入射端面1aを有
し、この入射端面1aに入射された光束における一部の波
長領域、例えば青色領域光を反射させる第１のダイクロ
イック層５を形成し、該第１のダイクロイック層５を通
過した残余の波長成分を第２のプリズム２に入射させ
て、該第２のプリズム２に形成した第２のダイクロイッ
ク層６により赤色領域光と緑色領域光とに分光して、赤
色領域光を該第２のダイクロイック層６により反射させ
ると共に、緑色領域光を該第２のダイクロイック層６を
透過させて、第３のプリズム３に入射させることによっ
て、被写体からの光束を３色分解するようにしている。

そして、第１のダイクロイック層５により反射した赤色
領域光は第１のプリズム１における端面1aに反射させて
該第１のプリズム１に接続した補正フィルタ７を介して
固体撮像素子や撮像管等の撮像手段８に入射される。ま
た、第１，第２のダイクロイック層5,6を通過した緑色
領域光は、第３のプリズム３に接続した補正フィルタ９
を介して撮像手段10に入射されることになる。さらに、
第１のダイクロイック層５を通過し、第２のダイクロイ
ック層６に反射した赤色領域光は、第２のプリズム２に
おける端面2aに反射して該第２のプリズム２に接続した
補正フィルタ11を介して撮像手段12に入射されることに
なる。

ここで、赤色領域光を第２のプリズム２の端面2aにおい
て全反射させるために、第１のプリズム１と第２のプリ
ズム２との間には空気層13が介装されるようになってい
る。この空気層13は、第１のプリズム１における第１の
ダイクロイック層５を通過した光の屈折を最小限に抑制
するため等の理由で微小な空間となすようにしており、
通常は10〜30μｍ程度に設定されている。

さらに、前述した第１，第２，第３のプリズム1,2,3を
透過する光において、対物レンズ４の表面における反射
光等に起因する有害光を吸収して除去するために、プリ
ズム1,2,3の適宜の位置にスリットを形成し、このスリ
ットに光を吸収する部材を充填することによって形成さ
れる有害光カット部14となして、それぞれ撮像手段8,1
0,12に有害光が入射されるのを防止している。また、第
１のプリズム１と第２のプリズム２との間には、第７図
に示したように、空気層13内にマスク板15を配設するこ
とにより、第６図に点線で示したような有害光のカット
及び吸収を行わせるようにしている。このマスク板15は
枠状の金属薄板からなり、その両側表面には光吸収性の
良好な部材がコーティングされている。そして、該マス
ク板15を第１のプリズム１及び第２のプリズム２と非接
触状態に支持・固定すると共に、空気層13を形成すると
共に、この空気層13を形成すると共に、この空気層13の
内部を防塵保護するために、第１，第２のプリズム1,2
の周縁部にはシーリング材16を充填するように構成され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述したように、従来技術においては、強度
及び加工性に優れ、しかも厚みや開口径等の寸法管理が
容易である等の観点から、マスク板15の材質としては金
属材が用いられている。ここで、マスク板15を金属で形
成する場合には、このマスク板15を構成する金属とプリ
ズム1,2との間に熱膨張係数の差が著しく大きくなる。
このために、マスク板15を直接プリズム1,2の表面に固
着すると、両熱膨張係数の差によりプリズム1,2に歪み
が生じて、光学的特性の変動、例えば収差が発生した
り、赤，緑及び青のレジストレーションが変化する等の
問題点が生じる。

以上の点から、マスク板15は相接合されるプリズム1,2
に対して非接触状態にして組立てなければならない。し
かしながら、第１，第２のプリズム1,2間に形成される
空気層13を、10〜30μｍというような微小な間隔に保持
し、しかもその間にマスク板15を非接触状態で装着し、
かつ所定の空気層13が形成されるようにして、第１，第
２のプリズム1,2及びその間のマスク板15を相互に厳格
に位置合わせを行った状態に組立てるのは極めて困難で
あり、プリズム系の組立て性が著しく悪いという欠点が
ある。また、このマスク板15を第１，第２のプリズム1,
2との間に介装する際に、該マスク板15がプリズム１ま
たは２の表面と接触してそれを損傷させたり、また接触
摩擦により発塵し、この塵埃が空気層13内に封じ込めら
れたりして反射効率を低下させたりする不都合も生じる
おそれがある。さらに、マスク板15は金属板で形成され
ているので、該マスク板15のエッジ部分を完全に仕上げ
るのが困難で、このエッジ部分に有害光が当ったときに
おいて、該エッジ部分の仕上げが十分でないと、有害光
の吸収を完全には行えず、乱反射して有効光路中に入る
という欠点もある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、一対のプリズム間に所定の空気層を容易
に、しかもその間隔を精度良く形成することができるよ
うになし、かつ有害光を有効に除去することができるよ
うにした色分解プリズム系を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、対物レンズ
と撮像手段との間に介装された複数のプリズムを備え、
前記対物レンズを介して入射される光束の色分解を行う
ためのものであって、空気層を介して接合される一対の
プリズムの少なくとも一方のプリズムの表面の周縁部
に、光吸収性を有する合成樹脂材を印刷手段により所定
の厚みを有する膜状に積層させることによって、空気層
を形成すると共に有害光を除去するマスキング機能を発
揮するスペーサを介装させて、該プリズムと相手方のプ
リズムとを連結・固着する構成としたことをその特徴と
するものである。

［作用］ 相接合される一対のプリズム間に形成される空気層は、
合成樹脂材を印刷手段等によって、少なくとも一方のプ
リズムの表面に膜状のスペーサを積層させることにより
形成されている。このようにスペーサをプリズムの表面
に直接積層させることによって、スペーサをプリズムに
対して正確に位置決めできる。しかも、この積層される
スペーサの膜厚は容易に管理することができ、特定の波
長領域光を全反射させるための空気層の間隔を厳格に制
御できる。

また、スペーサに光吸収性を持たせるようにしているの
で、該スペーサ自体がマスキング作用を発揮する。従っ
て、金属のマスク板とスペーサとを設ける必要がなくな
るので、部品点数が少なくなり、その組立て性が良好と
なるだけでなく、この組立て時において、プリズム表面
が剛体に接触することがないので、プリズムを損傷させ
たり、また発塵を起こしたりする不都合を生じない。

相接合されるプリズム及びその間に介装されるスペーサ
は、相互に厳格に位置合わせを行った状態に保持されな
ければならない。スペーサは、一方のプリズムに積層さ
れているから、その間の位置合わせは厳格に行われてい
る。これと他方のプリズムとの間には、接着剤を両プリ
ズムに掛け渡すように充填して、プリズムとプリズムと
の間が直接的に連結・固着されている。これによって、
間にスペーサを介装した２つのプリズム間が強固に固定
され、このようにして組付けられたプリズム系を台板等
に装着する際に、両プリズムが位置ずれするおそれがな
く、また一方のプリズムをこの台板に固定すれば良くな
り、このために台板への組付け性が良好である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す
もので、第１図に示したように、色分解プリズム系にお
ける各プリズムの配列関係は前述した従来技術のものと
格別差異はないので、同一または均等な部材について
は、同一の符号を付して、その説明は省略する。

而して、第２図に示したように、第１のプリズム１と第
２のプリズム２との間には空気層20が形成されている
が、この空気層20を形成するために、該第１のプリズム
１及び第２のプリズム２における相互に対面する表面の
周縁部には膜状のスペーサ21が介装されている。このス
ペーサ21は、前述の空気層20を形成する機能と、有害光
を吸収除去するマスキング機能とを併せ有するもので、
10〜30μｍの極めて均一な厚みを有し、かつ光吸収性の
良好な部材から構成されている。

ここで、このスペーサ21の材質としては、後に説明する
如く、接着剤を用いて接合することによって、内部を密
閉する関係上、有機溶剤に侵されず、耐湿性に優れ、し
かもプリズムの材質であるガラスに対する密着性が良好
な合成樹脂材であって、プリズムの材質と熱膨張係数が
近いもの、例えば、黒色の熱硬化性樹脂や、エポキシ樹
脂等をベースとし、この樹脂に光吸収性の良好な粉末を
均一に分散させることにより形成され、これを、例え
ば、第１のプリズム１の表面に印刷等の手段で積層し
て、これを熱や紫外線等で硬化させるようにしている。
このようにして第１のプリズム１側にスペーサ21を形成
した後に、この第１のプリズム１と相手方のプリズムで
ある第２のプリズム２との間に接着剤22を掛け渡すよう
にして、両プリズム1,2間を連結・固着し、その間を完
全に密封している。

ここで、接着剤22は、少なくともプリズムを構成する材
質となじみ性が良好なものを使用する必要があるが、さ
らに空気層20の形成部分に流れ込まないようにするため
に、硬化速度の速いもの、例えば紫外線硬化タイプや熱
硬化タイプの接着剤を使用し、これをスペーサ21におけ
る外周エッジ部分を含めて、第１，第２のプリズム1,2
に及ぶように塗布する。そして、接着剤22の接着面積を
大きくするには、第３図に示したように、スペーサ21′
の外周縁部を第１，第２のプリズム1,2のエッジ部分よ
り内側に位置させて、両プリズム1,2間の段差部分にも
接着剤を入れるようにすればよい。また、第４図に示し
たように、スペーサ21″と第２のプリズム２の表面との
間に接着剤またはシーリング材を介装させれば、該スペ
ーサ21″を比較的薄肉に形成することができる。

前述のように構成される色分解プリズム系は、第１のプ
リズム１と第２のプリズム２との間に介装したスペーサ
21によって正確に一定の間隔を保った空気層20が形成さ
れているので、第１のプリズム１を透過して、第２のプ
リズム２におけるダイクロイック層により反射される波
長領域光を該第２のプリズム２における端面2aにおいて
確実に全反射させることができ、この波長領域光にロス
をを生じさせせることはない。しかも、スペーサ21は単
に空気層20を形成するためめのものだけでなく、それと
同時にマスキング作用を有するものであるので、正規の
光路以外を通る有害光を吸収して除去するという機能を
も併せ有する。

而して、スペーサ21は第１のプリズム１の表面にエポキ
シ樹脂等からなる合成樹脂材を印刷等の手段で膜状に形
成するようにしているので、その膜厚及び幅を管理する
ことによって、スペーサ21の厚み及び開口部分の寸法の
管理等は極めて厳格に行うことができる。特に、10μｍ
程度といった薄肉のスペーサとする場合には、その厚み
寸法の管理を行う上で極めて有利である。そして、この
スペーサ21を介して第２のプリズム２が接合されて、そ
の間を固着するが、この連結・固着時には、第２のプリ
ズム２は第１のプリズム１に対して位置合わせを行えば
良いことから、第１のプリズム１，スペーサ21及び第２
のプリズム２の間の相対位置合わせを極めて厳格に行え
る。しかも、これらプリズム1,2間に接着剤22を掛け渡
すようにして、固着するようにしているから、接着強度
が良好で、第１のプリズムと第２のプリズム２との間が
正確に位置が合った状態に保持されて、空気層20の間隔
が不均一にならず、第２のプリズム２の端面2aにおける
反射を効率的に行わせることができる。そして、マスク
板のようにエッジ部分に凹凸が生じることがないので、
スペーサ21の形成部と空気層20の間の境界部分を通過す
る光が乱反射するおそれもない。

ここで、予め第１のプリズム１の表面にスペーサ21を成
膜することにより積層させた後に、このスペーサ21に第
２のプリズム２を接合させて組立てているので、この組
立て時に剛体と剛体とが直接接触することがなく、第
１，第２のプリズム1,2の表面を損傷させたり、また接
触摩擦による塵埃を発生させたりすることがない。従っ
て、各プリズム1,2において乱反射が発生したり、また
空気層20に塵埃が侵入することがなくなり、プリズム１
または２に塵埃が接触して反射効率を低下させたり、屈
折率を大きくしたりする不都合を生じることはない。

而して、前述のようにして組立てた色分解プリズム系
は、例えば台板に固定するが、両プリズム1,2間が接着
剤22を掛け渡すことにより強固に固着されているから、
この台板に固定を行う際に、相接合したプリズム1,2
間、及びその間に介装されているスペーサ21が位置ずれ
する等のおそれがない。また、台板への固定時にいずれ
か一方のプリズムを固着すれば良いことから、この台板
への組付け性も良好になる。

次に、第５図は本発明の第２の実施例を示すもので、本
実施例においては、第１のプリズム１及び第２のプリズ
ム２の両方にスペーサ31,32を形成し、このスペーサ31,
32間を接着剤を用いるか、またはヒートシール等の手段
によって相互に固着することにより、該第１，第２のプ
リズム1,2間に空気層33を形成するようにしたものが示
されている。ここで、スペーサ31,32の材質としては、
前述した第１の実施例におけるものと同様のものを用い
ることができる。

而して、第１のプリズム１におけるスペーサ31によるマ
スク範囲と、第２のプリズム２におけるスペーサ32によ
るマスク範囲とは異なるように形成されている。これ
は、第１のプリズム１を通過する光の有効な光路範囲
と、第２のプリズム２を通過する光における有効な光路
の範囲とは必ずしも一致するものではなく、従って、そ
れぞれ第１，第２のプリズム1,2の光路に応じて各別に
マスク範囲を設定することができるようにしたもので、
これにより有害光の吸収除去効果をさらに向上させるこ
とができるようになる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、相接合される一対
のプリズム間における所定の波長領域光の反射効率を良
好に保つための空気層を形成するスペーサを、相接合さ
れる一対のプリズムのうち、少なくとも一方のプリズム
の表面の周縁部に、光吸収性を有する合成樹脂材を印刷
手段により所定の厚みを有する膜状に積層することによ
り形成する構成としたので、印刷により一体的に形成さ
れたスペーサを有するプリズムを、相手方のプリズムと
接合させて接着剤を用いたり、またはヒートシールを行
う等で固着するだけでプリズムの組立てを行うことがで
きようになり、簡単な簡略化、組立時における部品点数
の減少を図ることができ、組立て性がが極めて良好にな
り、かつ両プリズムと、その間のスペーサとを容易に、
しかも極めて正確に位置合わせでき、かつ印刷される合
成樹脂の量を調整することによって、空気層の間隔を正
確に管理できることになり、さらに両プリズムの組立て
時に、プリズム同士及びプリズムと他の剛体とが接触す
るようなことがなく、プリズム表面に傷が付く等といっ
た不都合を防止でき、また、スペーサを介装して２つの
プリズム同士が強固に固定され、しかもスペーサを金属
等で形成する場合と比較して、プリズムとスペーサとの
間の熱膨張係数もあまり大きな差が出ないことからも、
両プリズム間及びその間に介装されるスペーサが組み付
け時や使用時に位置ずれする等の不都合を確実に防止で
き、さらに、両プリズムに印刷手段でスペーサを形成す
ることによって、それぞれのプリズムに各別にマスク範
囲を設定することができるようなり、これにより有害光
の吸収除去効果をさらに向上させることができる等の諸
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図は色分解プリズム系の全体構成図、第２図は
色分解プリズム系の要部断面図、第３図及び第４図はそ
れぞれ異なる方式によるスペーサの接合部の拡大断面
図、第５図は本発明の第２の実施例を示す色分解プリズ
ム系の要部断面図、第６図及び第７図は従来技術を示
し、第６図は色分解プリズム系の全体構成図、第７図は
第６図の要部断面図である。 １：第１のプリズム、1a：端面、２：第２のプリズム、
2a：端面、20,33：空気層、21,21′,21″,31,32：スペ
ーサ、22：接着剤。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズと撮像手段との間に介装された
   複数のプリズムを備え、前記対物レンズを介して入射さ
   れる光束の色分解を行うためのものにおいて、空気層を
   介して接合される一対のプリズムの少なくとも一方のプ
   リズムの表面の周縁部に、光吸収性を有する合成樹脂材
   を印刷手段により所定の厚みを有する膜状に積層させる
   ことによって、空気層を形成すると共に有害光を除去す
   るマスキング機能を発揮するスペーサを介装させて、該
   プリズムと相手方のプリズムとを連結・固着する構成と
   したことを特徴とする色分解プリズム系。
2. 【請求項２】前記一対のプリズムのうち、一方のプリズ
   ムに前記スペーサを形成して、該プリズムと相手方のプ
   リズムとを接合させて、その間に接着剤を掛け渡すよう
   にして両プリズムを連結・固着する構成としたことを特
   徴とする請求項１記載の色分解プリズム系。
3. 【請求項３】前記一対のプリズムの両方にスペーサを形
   成して、両スペーサ間をヒートシールするか、接着剤を
   掛け渡すことによって、両プリズムを連結・固着する構
   成としたことを特徴とする請求項１記載の色分解プリズ
   ム系。
4. 【請求項４】前記各スペーサを異形状となすことによっ
   て、一方のプリズムにおける入射光のマスキング範囲と
   他方のプリズムにおける反射光のマスキング範囲とを異
   なるように形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   （３）項記載の色分解プリズム系。