JPH0743507A - 色分解プリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種フィルタを省略した簡素な構成のプリズ
ムを提供することを目的とする。 【構成】 色分解プリズムのプリズム部材に赤外吸収特
性を与え、赤外カットフィルタの機能を色分解プリズム
自身に設ける。 【効果】 ダイクロイックミラーや色分解プリズムの構
成などを変更せずに、撮像レンズ１と色分解プリズム３
の間に設けていた赤外カットフィルタなどを省略するこ
とができる。これにより撮像光学系を簡素化、小型化で
き、また撮像光学系の組立工程の簡略化も図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョンカメラなど
のカラー固体撮像装置に用いる色分解プリズムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像素子を複数用いるカラーカメ
ラが開発されており、この種のカメラでは撮像光束を所
定の色成分の光束に分解する色分解プリズムが用いられ
る（例えば特開平３−１３５５０８号公報）。図５に従
来より多く用いられている３色分解プリズムを用いた撮
像光学系の構成を示す。図５において５１は撮像レン
ズ、５２は撮像レンズ５１を透過した撮像光束、５３は
光源の分光エネルギ分布を調整するフィルタ（以下、色
温度変換フィルタという）、５４は赤外領域の光（以
下、赤外光という）を吸収するフィルタ（以下、赤外カ
ットフィルタという）、５５は３色分解プリズム、５５
ａ、５５ｂ、５５ｃは３色分解プリズム５５を構成する
プリズム部材、５６、５７は撮像光束を所定の色成分に
分解するダイクロイックミラー、５８ａ、５８ｂ、５８
ｃは例えばＣＣＤなどの撮像素子である。

【０００３】つぎに、上記の部材で構成された色分解プ
リズムの動作を説明する。撮像レンズ５１を透過した撮
像光束５２は色温度変換フィルタ５３、赤外カットフィ
ルタ５４などを透過した後、３色分解プリズム５５に入
射し、ダイクロイックミラー５６、５７により所定の色
成分の光束に分解されて出射され、各光束に対応する撮
像素子５８ａ、５８ｂ、５８ｃに入射する。

【０００４】図６は撮像レンズ５１の分光特性の一例を
示す。図７はプリズム部材５５ａ、５５ｂ、５５ｃを構
成する光学材料の分光特性の一例で、光学材料が３色分
解プリズム５５の長さ程度の厚みを持つ場合の特性であ
る。図８は撮像素子５８ａ、５８ｂ、５８ｃの分光感度
特性の一例を示す。

【０００５】撮像レンズ５１および３色分解プリズム５
５を構成する光学材料の分光特性は、それぞれ図６、図
７に示すように、可視領域の光（以下、可視光という）
以外の光をも透過する。そして、撮像素子５８ａ、５８
ｂ、５８ｃは図８に示すように可視光以外の光に対して
も感度を持つため、撮像レンズ５１、３色分解プリズム
５５、撮像素子５８ａ、５８ｂ、５８ｃだけの構成では
人間が知覚できない紫外領域の光（以下、紫外光とい
う）や赤外光をも撮像してしまい、撮像光学系の色再現
性にずれを生じたり、モニタディスプレイ上で不要な画
像を発生する原因となる。このような不要画像の発生を
防止するため、従来の撮像光学系では赤外光を遮断する
手段として、赤外カットフィルタ５４を撮像レンズ５１
と３色分解プリズム５５の間に設けていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の構成では、撮像レンズ５１と３色分解プリズム５
５の間に赤外カットフィルタ５４を設けるためのスペー
スを確保せねばならず、撮像光学系の全長は大きくなら
ざるを得ない。近年は半導体の加工技術の進歩により撮
像素子の小型化が著しく、それにともない撮像レンズ５
１や３色分解プリズム５５なども可能な限りの小型化が
図られる。このような場合に、フィルタが撮像光学系に
占めるスペースは無視できないものとなる。さらにフィ
ルタ組み込み分、組立工程も増える。

【０００７】また、従来の撮像光学系では、分光特性の
紫外側には規定が設けられておらず、したがって紫外光
に対する分光特性に誤差があり、色再現性にも影響す
る。

【０００８】さらに被写体の色は光源の影響を受けて変
化する。例えば光源の分光エネルギ分布が短波長側で低
く長波長側で高いほど被写体は赤みがかって見える。撮
像光学系の設計では、光源の分光エネルギ分布が被写体
色に与える影響を考慮してはいるが、撮像時の光源の分
光エネルギ分布が設計時の光源の分光エネルギ分布と大
きく異なる場合、すなわち色温度が大きく異なる場合
は、被写体色に対する光源の影響が無視できず、撮像光
学系の色再現性が損なわれる。

【０００９】これを回避する手段として、従来の撮像光
学系では短波長側の可視光と長波長側の可視光で透過率
が異なる色温度変換フィルタ５３を撮像レンズ５１と３
色分解プリズム５５の間に設けていた。

【００１０】しかし、上記の手段では、色温度変換フィ
ルタ５３を設けるために撮像光学系の全長は大きくなら
ざるを得ないこと、また撮像光学系の小型化を図るほど
フィルタが占めるスペースが撮像光学系の小型化に不利
となることは赤外カットフィルタ５３の場合と同様であ
る。

【００１１】本発明は上記課題を解決するもので、各種
フィルタを必要とせず簡素な構成であり、小型化にも適
した色分解プリズムを提供することを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載に係る発明
は、少なくとも１つのプリズム部材と入射光束を所定の
色成分の光束に分解する手段とを備え、プリズム部材を
可視領域の光束を透過し赤外領域の光束を吸収する材料
によって構成するようにしたものである。

【００１３】請求項２記載に係る発明は、少なくとも１
つのプリズム部材と入射光束を所定の色成分の光束に分
解する手段とを備え、プリズム部材を可視領域の光を透
過し赤外領域と紫外領域の光を吸収する材料によって構
成するようにしたものである。

【００１４】請求項３記載に係る発明は、少なくとも１
つのプリズム部材と入射光束を所定の色成分の光束に分
解する手段とを備え、プリズム部材を可視領域の光を透
過し赤外領域の光を吸収し、かつ可視領域の短波長側透
過率と長波長側透過率とが異なる材料によって構成する
ようにしたものである。

【００１５】

【作用】請求項１記載に係る発明によれば、色分解プリ
ズム自身に赤外光を吸収する特性を持たせることで赤外
カットフィルタを省略し、撮像光学系を短縮することが
できる。

【００１６】請求項２記載に係る発明によれば、色分解
プリズム自身に赤外光および紫外光を吸収する特性を持
たせることで赤外カットフィルタを省略し撮像光学系を
短縮できるほか、紫外光に対する分光特性を一定にで
き、安定な色再現性を実現することができる。

【００１７】請求項３記載に係る発明によれば、色分解
プリズム自身に赤外光を吸収する特性を持たせ、また可
視領域の短波長側透過率と長波長側透過率が異なる特性
をもたせることで、赤外カットフィルタを省略し撮像光
学系を短縮できるほか、色温度変換フィルタとしての機
能をも色分解プリズム自身に持たせ、安定した色再現性
を確保することができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の一実施例の色分解プリズムを
図面を参照しながら説明する。

【００１９】（実施例１）図１に実施例１の３色分解プ
リズムを用いた撮像光学系の構成を示す。図１において
１は撮像レンズ、２は撮像レンズ１を透過した撮像光
束、３は３色分解プリズム、３ａ、３ｂ、３ｃは３色分
解プリズム３を構成するプリズム部材、４、５は撮像光
束を所定の色成分の光束に分解するダイクロイックミラ
ー、６ａ、６ｂ、６ｃは各色成分の光束に対応するＣＣ
Ｄなどの撮像素子である。図１からわかるように本実施
例の撮像光学系では撮像レンズ１と３色分解プリズム３
の間に赤外カットフィルタは存在しない。

【００２０】図２は図１に示すプリズム部材３ａ、３
ｂ、３ｃを構成する光学材料の分光特性で、光学材料が
３色分解プリズム３の長さ程度の厚みをもつ場合のもの
である。図に示すように、可視光は十分透過させるのに
対し、赤外光は実用上問題ない程度まで透過率が低下し
ている。

【００２１】図１に示すように撮像レンズ１を透過した
撮像光束２を３色分解プリズム３に入射させる。この撮
像光束２は紫外から赤外までの光を含む全波長領域の光
束である。この撮像光束２を３色分解プリズム３中を進
行させ、撮像光束２を形成する光束のなかの赤外領域の
光束を３色分解プリズム３に吸収させながら３色分解プ
リズム３中に設けたダイクロイックミラー４、５で所定
の色成分の可視光束のみに分離させ、撮像素子６ａ、６
ｂ、６ｃで撮像する。

【００２２】図２に示す分光特性をもつ光学材料で３色
分解プリズム３を構成すれば赤外カットフィルタを省略
できる。したがって撮像光学系の短縮が可能となる。ま
た赤外光による色再現性のずれや、モニタ上での不要画
像の発生などの不都合も生じない。

【００２３】（実施例２）つぎに実施例２の撮像光学系
について説明する。本実施例における撮像光学系の構成
は図１と同様であり、図１を用いて説明する。

【００２４】本実施例では、実施例１で用いた３色分解
プリズム３において、３色分解プリズム３に入射させた
撮像光束２を構成する光束のうち、赤外領域の光のほか
に紫外領域の光も吸収させる点が異なる。

【００２５】図３は図１におけるプリズム部材３ａ、３
ｂ、３ｃを構成する光学材料の分光特性で、光学材料が
３色分解プリズム３の長さ程度の厚みをもつ場合の特性
である。図に示すように、可視光は十分透過させるのに
対し、紫外光、赤外光とも実用上問題ない程度まで透過
率が低下している。

【００２６】図３の分光特性をもつ材料で３色分解プリ
ズム３を構成すれば、赤外カットフィルタを省略でき、
撮像光学系の短縮が可能になる。しかも撮像レンズの交
換を行なっても撮像光学系の紫外領域の分光特性は安定
する。そのため、撮像光学系の色再現性のずれや、モニ
タ上の不要画像の発生などの不都合は生じない。

【００２７】（実施例３）つぎに実施例３の撮像光学系
について説明する。本実施例における撮像光学系の構成
は図１と同様であり、図１を用いて説明する。

【００２８】本実施例では、請求項１の実施例における
３色分解プリズム３によって、３色分解プリズム３に入
射させた撮像光束２を構成する光のうち、赤外領域の光
を吸収させるほかに、長波長側の可視光と短波長側の可
視光で透過率が異なる特性とする点が異なる。

【００２９】図４は図１におけるプリズム部材３ａ、３
ｂ、３ｃを構成する材料の分光特性例で、光学材料が３
色分解プリズム３の長さ程度の厚みをもつ場合のもので
ある。ＮＴＳＣ方式では撮像用光源の色温度は３２００
度とされている。これに対し、例えば照明に用いられる
白色蛍光灯の色温度は３２００度よりも低い。本実施例
ではこのような色温度の低い光源下で撮像する場合に用
いる色温度上昇型の色温度変換フィルタの機能を３色分
解プリズム３に持たせた場合のプリズム材料の分光特性
を示す。

【００３０】赤外吸収と色温度変換の機能を３色分解プ
リズムに持たせることにより、赤外カットフィルタおよ
び色温度変換フィルタを省略することができ、撮像光学
系の短縮が可能になる。しかも撮像時の光源の分光エネ
ルギ分布が被写体色に与える影響を、色温度変換フィル
タなしに抑制できる。そのため、安定した色再現性が確
保でき、かつモニタ上の不要画像の発生などの不都合も
生じない。

【００３１】なお、本実施例では３色分解プリズムに色
温度上昇型フィルタの機能を持たせた場合のプリズム材
料の分光特性を示したが、色温度変換フィルタの機能は
色温度上昇型に限るものではない。

【００３２】また、各実施例では３色分解プリズムを用
いた撮像光学系を例に挙げたが、例えば２色分解プリズ
ムを使用する撮像光学系などにも本発明は適用できる。
すなわち本実施例はプリズム形状や色分解方式を限定す
るものではない。

【００３３】

【発明の効果】上記の実施例の説明から明らかなように
本発明によれば、色分解プリズムを構成する材料に不要
な波長領域の光を吸収する特性を持たせることで、従来
別に必要であったフィルタ類を省略し、撮像光学系の短
縮と同時に不要画像の発生を抑制できる。さらに色温度
変換フィルタの機能をも色分解プリズムを構成する材料
に持たせることで、より効果的に撮像光学系の長さを短
縮することができ、かつ安定した色再現性を実現するこ
とができる。

【００３４】しかも、本発明はダイクロイックミラーや
色分解プリズムの構造を変更する必要がなく、さらに撮
像光学系の組立工程の簡略化が可能となる。したがって
本発明の工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の撮像光学系の構成を示す断
面図

【図２】同実施例１の色分解プリズムに用いた光学材料
の分光特性を示す図

【図３】同実施例２の色分解プリズムに用いた光学材料
の分光特性を示す図

【図４】同実施例３の色分解プリズムに用いた光学材料
の分光特性を示す図

【図５】従来の撮像光学系の構成を示す断面図

【図６】同撮像レンズの分光特性を示す図

【図７】同色分解プリズムに用いた光学材料の分光特性
を示す図

【図８】同撮像素子の分光特性を示す図

【符号の説明】

１ 撮像レンズ ２ 撮像光束 ３ ３色分解プリズム ３ａ、３ｂ、３ｃ プリズム部材 ４、５ ダイクロイックミラー ６ａ、６ｂ、６ｃ 撮像素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つのプリズム部材と、入射光
   束を所定の色成分の光束に分解する手段とを備え、前記
   プリズム部材を可視領域の光を透過し赤外領域の光を吸
   収する材料で構成する色分解プリズム。
2. 【請求項２】プリズム部材を赤外領域の光と紫外領域の
   光を吸収する材料で構成する請求項１記載の色分解プリ
   ズム。
3. 【請求項３】プリズム部材を可視領域の光の短波長側透
   過率と長波長側透過率とが異なる材料で構成する請求項
   １記載の色分解プリズム。