JP2008250122A - Color separation optical system and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、入射光を複数の色光に分解する色分解光学系、およびその色分解光学系を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to a color separation optical system that separates incident light into a plurality of color lights, and an imaging device that includes the color separation optical system.
一般に、テレビカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、色分解光学系が備えられている。図13は、従来の色分解光学系の構成例を示している。この色分解光学系101は、撮影レンズ102を介して入射した入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの3つの色光成分に分解するものである。色分解光学系101によって分解された各色光に対応する位置には、CCD(Charge Coupled Device)等の各色光用の撮像素子4B,4R,4Gが配置される。この色分解光学系101は、フィリップス型色分解光学系と呼ばれるものであり、光軸Z1に沿って光の入射側から順に、第1のプリズム110と、第2のプリズム120と、第3のプリズム130とを備え、第1のプリズム110で青色光LB、第2のプリズム120で赤色光LR、第3のプリズム130で緑色光LGを取り出す構成とされている。
In general, an imaging apparatus such as a television camera or a video camera is provided with a color separation optical system. FIG. 13 shows a configuration example of a conventional color separation optical system. The color separation
第1のプリズム110の反射・透過面111には、青色光反射ダイクロイック膜DB1が形成されている。第2のプリズム120の反射・透過面121には、赤色光反射ダイクロイック膜DR1が形成されている。また、第1のプリズム110の光射出面にはトリミングフィルタ151が設けられている。トリミングフィルタ151の光射出面にはダイクロイック膜151Aが形成されている。同様に、第2のプリズム120の光射出面にはダイクロイック膜152Aが形成されたトリミングフィルタ152が設けられ、第3のプリズム130の光射出面にはダイクロイック膜153Aが形成されたトリミングフィルタ153が設けられている。トリミングフィルタ151,152,153は、分光特性を理想とする特性に近づけるために設けられており、青色光反射ダイクロイック膜DB1と赤色光反射ダイクロイック膜DR1とでは十分に整形できなかった波長成分の分光特性を整える役割を持つ。
A blue light reflecting dichroic film DB1 is formed on the reflection /
図15は、一般にカラー撮像系で理想とされている分光特性を赤色(R)成分、青色(B)成分、および緑色(G)成分の3色について示している。なお、図15の理想特性は、各色光成分の最大値が1となるように規格化したものである。この「理想特性」は、色再現媒体の3原色の色度座標から換算され、XYZ表色系の等色関数の一次変換により求めることができる。ここで、「色再現媒体」とは、撮像装置によって撮影された画像を再現(表示)するものであり、例えば液晶モニタやプロジェクタ等の表示装置である。図14は、理想特性を求めるための3原色R,G,Bの色度座標の一例を示している。3原色R,G,Bは、色再現媒体で再現可能な色範囲を決定する。 FIG. 15 shows spectral characteristics that are generally ideal in a color imaging system for three colors of a red (R) component, a blue (B) component, and a green (G) component. The ideal characteristics shown in FIG. 15 are standardized so that the maximum value of each color light component is 1. This “ideal characteristic” is converted from the chromaticity coordinates of the three primary colors of the color reproduction medium, and can be obtained by primary conversion of the color matching function of the XYZ color system. Here, the “color reproduction medium” reproduces (displays) an image taken by the imaging device, and is a display device such as a liquid crystal monitor or a projector. FIG. 14 shows an example of chromaticity coordinates of the three primary colors R, G, and B for obtaining ideal characteristics. The three primary colors R, G, and B determine the color range that can be reproduced by the color reproduction medium.
図13に示した色分解光学系101を用いて図15に示したような理想特性と同じ特性が得られれば理想的な色再現を行うことができる。しかしながら実際には、完全に理想特性と同じ特性にすることは困難であり、理想特性に近似した特性となるような設計がなされている。従来の色分解光学系101では、各プリズムに形成されたダイクロイック膜DB1,DR1とトリミングフィルタ151,152,153に形成されたダイクロイック膜151A,152A,153Aとを適宜調整することで、理想特性に近似した特性となるような設計がなされていた。図16は、そのような設計を行うことにより得られる従来の一般的な色分解光学系の分光透過特性を示している。
If the same characteristics as the ideal characteristics shown in FIG. 15 are obtained using the color separation
図17は、従来の色分解光学系101で用いられているダイクロイック膜DB1,DR1の設計例を示している。図17に示したように、従来では、ダイクロイック膜DB1,DR1として、その波長対透過率の特性曲線が、図15に示した理想特性の曲線に比べて急峻な立ち上がり、または立ち下がりを見せる特性を持つものが使用されていた。さらに,ダイクロイック膜151A,152A,153Aの施されたトリミングフィルタ151,152,153を用いて各プリズムの射出面から射出する光の不要な波長成分を遮断している。
FIG. 17 shows a design example of the dichroic films DB1 and DR1 used in the conventional color separation
このように、従来では、種々のトリミングフィルタを用いて特性を整えることが通常行われている。例えば特許文献1では、特殊な分光透過特性を持つトリミングフィルタを使用する方法で肌色の輝度レベルを上げて、色再現を向上させる方法が提案されている。その他にも、ダイクロイック膜DR1に代えて第2のプリズム120と第3のプリズム130との接合面にハーフミラーを配置し、トリミングフィルタ152,153として理想特性に近似した透過特性を持つダイクロイック膜を施すことで透過特性を調整する方法などが知られている。図18は、そのような特殊な調整を行うことで理想特性に近似させた従来の色分解光学系の分光特性を示している。
As described above, conventionally, the characteristics are usually adjusted using various trimming filters. For example,
ここで、以上では3つのプリズムを備え、赤色、青色、および緑色光の3つの光成分を取り出す3色分解光学系について述べたが、4つのプリズムを備えて4つの光成分を取り出す色分解光学系も知られている。例えば特許文献2の段落[0007]には、テレビカメラにおいて、緑色光を2つに分割して、赤色、青色、第1の緑色光および第2の緑色光を取り出し、緑色用の2つの撮像素子で緑色について1/2画素ずらしを行うことで解像度を向上することが記載されている。特許文献2の段落[0017]等には、緑色光を2つに分割する手段として、プリズム面にハーフミラーとしてのコーティングを施すことが記載されている。その他、特許文献2の段落[0008]には、4色分解光学系によって、赤色、青色、および緑色光のほかに、赤外光を得ることが記載されている。
Here, the three-color separation optical system that includes three prisms and extracts three light components of red, blue, and green light has been described above. However, the color separation optical that includes four prisms and extracts four light components. The system is also known. For example, in paragraph [0007] of
ところで、図15に示した理想特性では、負の分光感度となる領域があり、特に赤色の分光特性について負の感度となる領域(図15の領域100)が多い。この負の領域は、理論上得られるものであり、この負の部分を実際の光学系で直接的に再現することは不可能である。実際に、図13に示した3色分解光学系では、図16に示したように負の領域は再現できない。従来、この光学系で直接的に再現することができない負の特性を、演算により求める手法が知られている。例えば特許文献3には、カラー読取装置において、ハーフミラーを用いて白色光を2方向に分離し、一方の光路に赤色の負の領域に対応する波長域の光(シアン色光)を透過するフィルタを配置してシアン色光を取り出し、他方の光路に3色用の分割光学系を配置して赤色、青色、および緑色光の3色を取り出す構成が記載されている。そして、通常の赤色光の出力値からシアン色光の出力値を差し引く演算を行うことで、赤色の負の特性を再現している。また、特許文献4には、有機色素薄膜等の薄膜を複数積層することで積層方向に複数の色光を分離するようになされたカラーセンサーが開示されている。このカラーセンサーは、光学的な色分離ではなく、有機色素薄膜等を用いた色分離により、赤色、青色、および緑色光とシアン色光とを受光して撮像信号として取り出している。
しかしながら、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いるような従来の色分解光学系では、そのダイクロイック膜の特性として、波長選択的に反射率の高い波長域があるため、そのダイクロイック面と撮像面との間で多重反射が生じ、ゴースト・フレアとなって画像品質が劣化する問題がある。図19は、一例として、従来の色分解光学系101において緑色光LGを取り出す第3のプリズム130の射出面側で生ずる多重反射について示している。図19に示したように、撮像素子4Gは、撮像面401Gとカバーガラス402と引き出し電極403とを有し、例えば、緑色用のトリミングフィルタ153を通過した緑色光LGの一部が撮像面で反射され、その戻り光がトリミングフィルタ153のダイクロイック膜153Aの波長選択特性に応じて反射される。こようにして多重反射光160が生じてゴースト・フレアとなる。このため、従来では、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現は困難であった。
However, in a conventional color separation optical system that uses a trimming filter with a dichroic film on the exit surface of the prism, the dichroic film has a wavelength range with high reflectivity as a characteristic of the dichroic film. There is a problem that multiple reflection occurs between the imaging surface and a ghost or flare, resulting in a deterioration in image quality. FIG. 19 shows, as an example, multiple reflection that occurs on the exit surface side of the
また、理想特性の負の領域を再現するために特許文献3のようなハーフミラーを用いる光分割光学系では、入射光をハーフミラーで2つに分離した後に各色光を取り出すので、光の利用効率が悪いという問題がある。例えばハーフミラーで分離した一方の光路ではシアン色光しか取り出しておらず、その他の色光が無駄になってしまう。従って、通常の3色分解光学系に比べて利用効率が半減してしまう。また、特許文献4に記載のような有機色素薄膜等を用いた色分離では、光学的な色分離手段を用いる場合に比べて色分離性が悪いという問題がある。色分解プリズムによって4色分解を行うようにすれば、色分離性が良く光の利用効率の良いものが実現できると思われるが、従来では、特許文献2に記載のように解像度向上のために1の色光を2つに分割したり、また赤外光を得ることを目的として4色分解光学系を用いることは提案されているものの、負の領域を再現して色再現性を向上させることを目的として、光効率が良く色分離性の良い4色分解光学系を用いることはなされていない。
In addition, in a light splitting optical system using a half mirror as described in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができるようにした色分解光学系および撮像装置を提供することにある。また、その第2の目的は、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図りつつ、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができるようにした色分解光学系および撮像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and a first object thereof is a color separation optical system capable of obtaining characteristics close to ideal spectral characteristics and improving color reproducibility, and An imaging device is provided. The second objective is to reduce the ghost and flare compared to the conventional wavelength selection method using a trimming filter with a dichroic film while improving the color reproducibility by obtaining characteristics close to ideal spectral characteristics. Another object of the present invention is to provide a color separation optical system and an image pickup apparatus that can be made to operate.
本発明による色分解光学系は、入射光に含まれる青色光、赤色光、および緑色光を第1ないし第3の色光成分として取り出す第1ないし第3のプリズムと、赤色光の色再現の補正に用いられる第4の色光成分を取り出す第4のプリズムとを備えたものである。 The color separation optical system according to the present invention includes first to third prisms that extract blue light, red light, and green light contained in incident light as first to third color light components, and correction of color reproduction of red light. And a fourth prism for extracting a fourth color light component used in the above.
本発明による色分解光学系では、第1ないし第3のプリズムによって、第1ないし第3の色光成分として青色光、赤色光、および緑色光が取り出される。それらに加えて、第4のプリズムによって赤色光の色再現の補正に用いられる第4の色光成分が取り出される。色分解プリズムによって4色分解が行われるので、ハーフミラーを用いる場合等に比べて、色分離性が良く光の利用効率が良い。そして、第4の色光成分により得られた撮像信号を利用して撮像装置側において所定の演算を行うことで赤色の分光特性について負の感度となる領域が良好に再現可能となる。 In the color separation optical system according to the present invention, blue light, red light, and green light are extracted as the first to third color light components by the first to third prisms. In addition, the fourth color light component used for correcting the color reproduction of red light is extracted by the fourth prism. Since the four-color separation is performed by the color separation prism, the color separation property is good and the light utilization efficiency is good compared to the case where a half mirror is used. Then, by performing a predetermined calculation on the imaging device side using the imaging signal obtained from the fourth color light component, it is possible to satisfactorily reproduce a region having a negative sensitivity with respect to the red spectral characteristic.
本発明による色分解光学系は、例えば、光の入射側から順に、第1のプリズムと、第2のプリズムと、第3のプリズムとを配置すると共に、第2のプリズムと第3のプリズムとの間に第4のプリズムを配置し、第1のプリズムで第1の色光成分として青色光、第2のプリズムで第2の色光成分として赤色光、第3のプリズムで第3の色光成分として緑色光を取り出す構成とし、第4のプリズムにおいて第4の色光成分として、入射光のうち400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を取り出す構成にすると良い。 In the color separation optical system according to the present invention, for example, a first prism, a second prism, and a third prism are arranged in order from the light incident side, and the second prism and the third prism are arranged. A fourth prism is disposed between the first prism and the first prism as blue light, the second prism as red light as the second color light component, and the third prism as third color light component. A configuration in which green light is extracted and a portion of light in a wavelength region of 400 nm to 600 nm in the incident light is preferably extracted as the fourth color light component in the fourth prism.
さらに、第1のプリズムは、青色光を反射する第1のダイクロイック膜を有し、その反射された青色光を第1の色光成分として取り出す構成とし、第2のプリズムは、第1のダイクロイック膜を透過した赤色光を反射する第2のダイクロイック膜を有し、その反射された赤色光を第2の色光成分として取り出す構成とし、第4のプリズムは、第1および第2のダイクロイック膜を透過した400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を反射する第3のダイクロイック膜を有し、その反射された光を第4の色光成分として取り出す構成とし、第3のプリズムは、第1および第2のダイクロイック膜を透過し、さらに第3のダイクロイック膜を透過した緑色光を第3の色光成分として取り出す構成にすると良い。 Further, the first prism has a first dichroic film that reflects blue light, and the reflected blue light is extracted as a first color light component. The second prism has a first dichroic film. The second dichroic film that reflects the red light that has passed through the light source, and the reflected red light is extracted as a second color light component. The fourth prism is transmitted through the first and second dichroic films. The third dichroic film that reflects part of the light in the wavelength region of 400 nm to 600 nm is extracted, and the reflected light is extracted as a fourth color light component. A configuration may be adopted in which green light transmitted through the second dichroic film and further transmitted through the third dichroic film is extracted as a third color light component.
このような構成にした場合、第1のダイクロイック膜によって第1の色光成分として青色光が反射され、第1のプリズムにおいて青色光が取り出される。また、第2のダイクロイック膜が第2の色光成分として赤色光を反射し、第2のプリズムにおいて赤色光が取り出される。また、第3のダイクロイック膜が第4の色光成分として、第1および第2のダイクロイック膜を透過した400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を反射し、その反射された光が第4の色光成分として取り出される。さらに、第3のプリズムからは、第1、第2および第3のダイクロイック膜を透過した緑色光が第3の色光成分として取り出される。各プリズム面に形成されたダイクロイック膜によって波長選択を行うので、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性が得られる。ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる必要が無くなるので、従来、トリミングフィルタのダイクロイック膜に起因して生じていたゴースト・フレアの発生が抑制される。これらにより、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現が可能となる。 In such a configuration, blue light is reflected as the first color light component by the first dichroic film, and the blue light is extracted by the first prism. Further, the second dichroic film reflects red light as the second color light component, and the red light is extracted by the second prism. The third dichroic film reflects a part of light having a wavelength range of 400 nm to 600 nm transmitted through the first and second dichroic films as the fourth color light component, and the reflected light is the fourth color light component. Extracted as a color light component. Further, green light transmitted through the first, second and third dichroic films is extracted from the third prism as a third color light component. Since wavelength selection is performed by the dichroic film formed on each prism surface, characteristics close to ideal spectral characteristics can be obtained without using a trimming filter with a dichroic film on the exit surface of the prism. Since it is not necessary to use a trimming filter with a dichroic film, it is possible to suppress the occurrence of ghosts and flares conventionally caused by the dichroic film of the trimming filter. Thus, it is possible to realize an imaging system having ideal spectral characteristics with reduced ghost and flare.
また、本発明による色分解光学系において、第1のプリズムよりも前側、もしくは赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタをさらに備えていても良い。また、第1のプリズムよりも前側に配置され、赤外光をカットするコートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。また、第1のプリズムよりも前側に配置され、紫外光を遮断する紫外カットフィルタをさらに備えていても良い。これらにより、理想的な分光特性に近い特性をより得やすくなる。 The color separation optical system according to the present invention may further include an absorptive filter disposed on the front side of the first prism or on the exit surface side of the prism that extracts red light and having characteristics approximating the visibility. good. Further, a coat type infrared cut filter that is disposed in front of the first prism and cuts infrared light may be further provided. Further, an ultraviolet cut filter that is disposed in front of the first prism and blocks ultraviolet light may be further provided. As a result, it becomes easier to obtain characteristics close to ideal spectral characteristics.
また、少なくとも1つのプリズムの射出面に反射防止膜が施されていても良い。これにより、ゴースト・フレアの低減により有利となる。 Further, an antireflection film may be provided on the exit surface of at least one prism. This is advantageous in reducing ghost and flare.
本発明による撮像装置は、本発明による色分解光学系と、この色分解光学系によって分解された各色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた電気信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の色分解光学系によって得られた各色光に基づいて色再現性の高い撮像信号が得られる。
An image pickup apparatus according to the present invention includes a color separation optical system according to the present invention and an image pickup element that is provided corresponding to each color light separated by the color separation optical system and outputs an electrical signal corresponding to each incident color light. It is provided.
In the imaging apparatus according to the present invention, an imaging signal with high color reproducibility can be obtained based on each color light obtained by the color separation optical system of the present invention.
本発明による撮像装置は、赤色光用の撮像素子によって得られた信号値と第4の色光用の撮像素子によって得られた信号値とに基づいて、以下の式により、補正された赤色の信号値Rs’を演算する演算回路をさらに備えていることが好ましい。ただし、Rsは赤色光用の撮像素子によって得られた赤色信号値、Csは第4の色光用の撮像素子によって得られた信号値、kは理想とする赤色の特性を得るために最適化された係数とする。
Rs’=Rs−kCs
The image pickup apparatus according to the present invention corrects the red signal corrected by the following equation based on the signal value obtained by the image sensor for red light and the signal value obtained by the image sensor for fourth color light. It is preferable to further include an arithmetic circuit for calculating the value Rs ′. However, Rs is a red signal value obtained by an image sensor for red light, Cs is a signal value obtained by an image sensor for fourth color light, and k is optimized to obtain an ideal red characteristic. Coefficient.
Rs ′ = Rs−kCs
本発明による色分解光学系によれば、第1ないし第3のプリズムによって第1ないし第3の色光成分として青色光、赤色光、および緑色光を取り出すと共に、第4のプリズムによって赤色光の色再現の補正に用いられる第4の色光成分を取り出すようにしたので、ハーフミラー等を用いて4つの色成分を得る場合に比べて、色分離性が良く光の利用効率の良いものが実現できる。そして、第4の色光成分により得られた撮像信号を利用して撮像装置側において所定の演算を行うことで赤色の分光特性について負の感度となる領域が良好に再現可能となり、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。 According to the color separation optical system of the present invention, blue light, red light, and green light are extracted as the first to third color light components by the first to third prisms, and the color of red light is extracted by the fourth prism. Since the fourth color light component used for correction of reproduction is extracted, compared to the case where four color components are obtained by using a half mirror or the like, a light separation efficiency and light utilization efficiency can be realized. . Then, by performing a predetermined calculation on the imaging apparatus side using the imaging signal obtained by the fourth color light component, the negative sensitivity region of the red spectral characteristic can be reproduced well, and the ideal spectral The characteristics close to the characteristics can be obtained and the color reproducibility can be improved.
特に、第1のダイクロイック膜によって反射された青色光を第1の色光成分として第1のプリズムから取り出すと共に、第2のダイクロイック膜によって反射された赤色光を第2の色光成分として第2のプリズムから取り出し、第1および第2のダイクロイック膜を透過し、第3のダイクロイック膜によって反射された400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を第4の色光成分として第4のプリズムから取り出し、第1および第2のダイクロイック膜を透過し、さらに第3のダイクロイック膜を透過した緑色光を第3の色光成分として取り出すようにした場合には、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、容易に理想的な分光特性に近い特性を得ることが可能となる。これにより、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。 In particular, the blue light reflected by the first dichroic film is extracted from the first prism as the first color light component, and the red light reflected by the second dichroic film is used as the second color light component as the second prism. A part of the light in the wavelength region of 400 nm or more and 600 nm or less that is transmitted through the first and second dichroic films and reflected by the third dichroic film is extracted from the fourth prism as a fourth color light component, When green light that has passed through the first and second dichroic films and further passed through the third dichroic film is extracted as a third color light component, a trimming filter with a dichroic film is provided on the exit surface of the prism. It is possible to easily obtain characteristics close to ideal spectral characteristics without using them. This makes it possible to reduce ghosts and flares compared to the conventional wavelength selection method using a trimming filter with a dichroic film, and to improve the color reproducibility by obtaining characteristics close to ideal spectral characteristics. Can do.
本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の色分解光学系によって得られた色光に応じた撮像信号を出力するようにしたので、色再現性の高い撮像を行うことができる。特に、赤色光用の撮像素子によって得られた信号値と第4の色光用の撮像素子によって得られた信号値とに基づいて、所定の演算により、補正された赤色の信号値Rs’を演算することで、赤色の負の感度部分を容易に再現できる。 According to the image pickup apparatus of the present invention, since an image pickup signal corresponding to the color light obtained by the high-performance color separation optical system of the present invention is output, it is possible to perform image pickup with high color reproducibility. In particular, the corrected red signal value Rs ′ is calculated by a predetermined calculation based on the signal value obtained by the red light image sensor and the signal value obtained by the fourth color light image sensor. By doing so, the red negative sensitivity portion can be easily reproduced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る色分解光学系1を備えた撮像装置の要部構成を示している。この撮像装置は例えばテレビカメラの撮像部分として利用される。色分解光学系1は、撮影レンズ2を介して入射した入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの3つの色光成分とシアン色光LCとの4つの色光成分に分解するものである。シアン色光LCは、赤色光LRの色再現の補正に用いられる第4の色光成分である。色分解光学系1によって分解された各色光に対応する位置には、CCD等の各色光用の撮像素子4B,4R,4G,4Cが配置されている。この撮像装置は、赤色光用の撮像素子4Rによって得られた信号値Rsとシアン色光用の撮像素子4Cによって得られた信号値Csとに基づいて、補正された赤色の信号値Rs’を演算する演算回路60を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a main configuration of an imaging apparatus including a color separation
色分解光学系1は、フィリップス型色分解光学系と呼ばれるものであり、光軸Z1に沿って光の入射側から順に、IR(赤外)カットフィルタ3と、第1のプリズム10と、第2のプリズム20と、第3のプリズム30とを備えている。この色分解光学系1はさらに、第2のプリズム20と第3のプリズム30との間に配置された第4のプリズム40を備えている。本実施の形態における色分解光学系1は、第1のプリズム10で青色光LB、第2のプリズム20で赤色光LR、第3のプリズム30で緑色光LGを取り出すと共に、第4のプリズム40でシアン色光LCを取り出す構成例である。
The color separation
第1のプリズム10は、第1の面11、第2の面12、および第3の面13を有している。第1のプリズム10の第3の面13は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ51が設けられている。このトリミングフィルタ51には、従来用いられていたような特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ51の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜51ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ51を設けることなく、第1のプリズム10の第3の面13に直接、反射防止膜51ARを形成するようにしても良い。
The
第1のプリズム10の第2の面12には、第1のダイクロイック膜としての青色光反射ダイクロイック膜DBが形成されている。青色光反射ダイクロイック膜DBは、第1の色光成分として青色光LBを反射し、赤色光LRおよび緑色光LGを透過する膜構成とされている。青色光反射ダイクロイック膜DBは、波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、色再現媒体の3原色の色度座標から換算されXYZ表色系の等色関数に基づいて決められた理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形状を有している。ここでいう「理想特性」とは、従来から知られている例えば図15に示したような特性であり、色再現媒体の3原色の色度座標から換算され、XYZ表色系の等色関数の一次変換により求めることができる。また、「理想特性」として、RGB表色系の等色関数で示される理想特性そのものを用いても良い。
A blue light reflecting dichroic film DB as a first dichroic film is formed on the
図2(A)は、図1の構成例における青色光反射ダイクロイック膜DBの透過特性曲線の一例を示している。青色光反射ダイクロイック膜DBは、その透過特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形で430nm以上670nm以下の波長範囲内で低透過率から高透過率に立ち上がる変化をする形状を有するように構成されている。より具体的には、その透過特性曲線が、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最低透過率と最高透過率との間で20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有していることが好ましい。 FIG. 2A shows an example of a transmission characteristic curve of the blue light reflecting dichroic film DB in the configuration example of FIG. The blue light reflecting dichroic film DB has a transmission characteristic curve whose slope is in accordance with the characteristic curve on the short wavelength side of the ideal green spectral characteristic within a wavelength range of 430 nm to 670 nm. It is configured to have a shape that changes to rise. More specifically, the average slope value at which the transmission characteristic curve changes from 20% to 80% between the minimum transmittance and the maximum transmittance within a wavelength range of 430 nm to 670 nm is 0.2 (% / Nm) and 2.0 (% / nm) or less.
第2のプリズム20は、第1の面21、第2の面22、および第3の面23を有している。第2のプリズム20は、第1のプリズム10に対して所定の空気間隔10AGを空けて配置されている。より詳しくは、第2のプリズム20の第1の面21と、第1のプリズム10の第2の面12とが略平行となるように、空気間隔10AGを空けて対向配置されている。第2のプリズム20の第3の面23は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ52が設けられている。このトリミングフィルタ52には、第1のプリズム10におけるトリミングフィルタ51と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ52の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜52ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ52を設けることなく、第2のプリズム20の第3の面23に直接、反射防止膜52ARを形成するようにしても良い。
The
第2のプリズム20の第2の面22には、第2のダイクロイック膜としての赤色光反射ダイクロイック膜DRが形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、第2の色光成分として赤色光LRを反射し、緑色光LGを透過する膜構成とされている。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、上記した理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿う形状を有している。
A red light reflecting dichroic film DR as a second dichroic film is formed on the
図2(B)は、図1の構成例における赤色光反射ダイクロイック膜DRの透過特性曲線の一例を示している。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、その透過特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿う形で430nm以上670nm以下の波長範囲内で高透過率から低透過率に立ち下がる変化をする形状を有するように構成されている。より具体的には、その透過特性曲線が、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最高透過率と最低透過率との間で80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有していることが好ましい。 FIG. 2B shows an example of a transmission characteristic curve of the red light reflecting dichroic film DR in the configuration example of FIG. The red light reflecting dichroic film DR has a transmission characteristic curve whose slope is in line with the characteristic curve on the long wavelength side of the ideal green spectral characteristic within a wavelength range of 430 nm to 670 nm. It is configured to have a shape that changes to fall. More specifically, the average slope value of the transmission characteristic curve that changes from 80% to 20% between the maximum transmittance and the minimum transmittance within the wavelength range of 430 nm to 670 nm is −2.0 ( % / Nm) to −0.2 (% / nm) or less.
第4のプリズム40は、第1の面41、第2の面42、および第3の面43を有している。第4のプリズム40は、第2のプリズム20に対して所定の空気間隔を空けて配置されている。より詳しくは、第2のプリズム20の第2の面22と、第4のプリズム40の第1の面41とが略平行となるように、空気間隔を空けて対向配置されている。第4のプリズム40の第3の面43は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ54が設けられている。このトリミングフィルタ54には、第1のプリズム10におけるトリミングフィルタ51と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ54の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜53ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ54を設けることなく、第4のプリズム40の第3の面43に直接、反射防止膜53ARを形成するようにしても良い。
The
第4のプリズム40の第2の面22には、第3のダイクロイック膜としてのシアン色光反射ダイクロイック膜DCが形成されている。シアン色光反射ダイクロイック膜DCは、400nm以上600nm以下のシアン色領域の光の一部を、第4の色光成分として反射し、緑色光LGを透過する膜構成とされている。
A cyan light reflecting dichroic film DC as a third dichroic film is formed on the
図3(A)は、この色分解光学系1で用いられている青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DR、ならびにシアン色光反射ダイクロイック膜DCの具体的な設計例での特性を示している。図3(A)に示した特性のうち青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRについての特性は、例えば図4および図5に具体的に数値データとして示した膜設計により得られる。また、シアン色光反射ダイクロイック膜DCの特性は、例えば図3(B)に具体的に数値データとして示した膜設計により得られる。図3(B)において、「Sub−H4」は、LaTiO3を主成分とするサブスタンスH4(独国メルク社製)を表している。ただし、膜物質、層数および各層の膜厚は図4、図5および図3(B)の例に限定されるものではない。
FIG. 3A shows characteristics of a specific design example of the blue light reflecting dichroic film DB, the red light reflecting dichroic film DR, and the cyan light reflecting dichroic film DC used in the color separation
第3のプリズム30は、第1の面31、および第2の面32を有している。第3のプリズム30は、青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRを透過し、さらにシアン色光反射ダイクロイック膜DCを透過した緑色光LGを取り出す構成とされている。第3のプリズム30は、シアン色光反射ダイクロイック膜DCを介して第4のプリズム40に接合されている。より詳しくは、第4のプリズム40の第2の面42と、第3のプリズム30の第1の面31とがシアン色光反射ダイクロイック膜DCを介して接合されている。第3のプリズム30の第2の面32は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ53が設けられている。このトリミングフィルタ53には、第1のプリズム10におけるトリミングフィルタ51と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ53の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜53ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ53を設けることなく、第3のプリズム30の第2の面32に直接、反射防止膜53ARを形成するようにしても良い。
The
IRカットフィルタ3は、第1のプリズム10の前側に配置されている。IRカットフィルタ3は、理想的な分光特性に近い特性をより得やすくするために、視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタで構成されていることが好ましい。また、吸収型フィルタだけでは赤外光を十分に除去できない場合には、赤外光をカットするコートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。図1では、平板状の吸収型フィルタに赤外光をカットする膜3Rをコートした構成例を示している。なお、IRカットフィルタ3を第1のプリズム10の前側ではなく、赤色光を取り出すプリズム(図1では第2のプリズム20)の光射出面側に配置しても良い。
The IR cut
なお、図示しないが、この色分解光学系1において、第1のプリズム10よりも前側に配置され、紫外光をカットする吸収タイプもしくはコートタイプの紫外カットフィルタをさらに備えていても良い。
Although not shown, the color separation
次に、本実施の形態における撮像装置の作用、特に色分解光学系1の光学的な作用および効果を説明する。
Next, the operation of the imaging apparatus in the present embodiment, particularly the optical operation and effect of the color separation
この撮像装置において、図示しない光源によって照射された図示しない被写体からの被写体光は、撮影レンズ2を介して色分解光学系1に入射される。色分解光学系1では入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの3つの色光成分とシアン色光LCとの4つの色光成分に分解する。より詳しくは、まず、入射光Lのうち青色光LBが、青色光反射ダイクロイック膜DBによって反射され、第1のプリズム10から第1の色光成分として取り出される。また、青色光反射ダイクロイック膜DBを透過した赤色光LRが、赤色光反射ダイクロイック膜DRによって反射され、第2のプリズム20から第2の色光成分として取り出される。また、青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRを透過した400nm以上600nm以下の波長域の光の一部が、シアン色光反射ダイクロイック膜DCによって反射され、その反射された光が第4の色光成分として第4のプリズム40から取り出される。さらに、青色光反射ダイクロイック膜DB、赤色光反射ダイクロイック膜DR、およびシアン色光反射ダイクロイック膜DCを透過した緑色光LGが、第3の色光成分として第3のプリズム30から取り出される。色分解光学系1によって分解された各色光は、各色光に対応した設けられた撮像素子4B,4R,4G,4Cに入射する。撮像素子4B,4R,4G,4Cでは、入射した各色光に応じた電気信号を撮像信号として出力する。
In this imaging apparatus, subject light from a subject (not shown) irradiated by a light source (not shown) is incident on the color separation
この撮像装置では、青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGに加えて、第4の色光成分としてシアン色光LCを加えた4つの色光成分での撮像を行うことで、より撮像系の理想特性に近づけることができる。図15に示した撮像系の理想特性では、負の感度となる領域があり、特に赤色の分光特性について負の感度となる領域(図15の領域100)が多い。この負の感度となる領域は、通常の3色分解の手法では、再現が困難である。しかしながら、本実施の形態では,負の感度となる領域に対応するシアン色光LCを色光成分として取得することで、撮像装置側の演算回路60での演算により、負の感度部分を再現することが可能となる。すなわち、演算回路60では、以下の演算式のようにして、色分解後の赤色光LRから得られた特性値から、シアン色光LCから得られた特性値を適当に最適化して引き算する演算を行うことで、負の感度部分を再現した特性値を得ることができる。
Rs’=Rs−kCs
ただし、
Rs:赤色光用の撮像素子4Rによって得られた赤色信号値
Cs:シアン色光用の撮像素子4Cによって得られた信号値
k:理想とする赤色の特性(負の感度)を得るために最適化された係数
とする。
In this imaging apparatus, imaging with four color light components obtained by adding cyan light LC as the fourth color light component in addition to the blue light LB, the red light LR, and the green light LG, makes the imaging system more ideal. It can be close to the characteristics. In the ideal characteristics of the imaging system shown in FIG. 15, there are areas where the sensitivity is negative, and in particular, there are many areas where the red spectral characteristics are negative (
Rs ′ = Rs−kCs
However,
Rs: Red signal value obtained by the
また、本実施の形態では、青色光反射ダイクロイック膜DBの特性を示す曲線と赤色光反射ダイクロイック膜DRの特性を示す曲線とが、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有していることで、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性が得られる。ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる必要が無くなるので、従来、トリミングフィルタのダイクロイック膜に起因して生じていたゴースト・フレアの発生が抑制される。これらにより、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現が可能となる。 In the present embodiment, the curve indicating the characteristic of the blue light reflecting dichroic film DB and the curve indicating the characteristic of the red light reflecting dichroic film DR have a shape along the characteristic curve of the ideal green spectral characteristic. Therefore, characteristics close to ideal spectral characteristics can be obtained without using a trimming filter with a dichroic film on the exit surface of the prism. Since it is not necessary to use a trimming filter with a dichroic film, it is possible to suppress the occurrence of ghosts and flares conventionally caused by the dichroic film of the trimming filter. Thus, it is possible to realize an imaging system having ideal spectral characteristics with reduced ghost and flare.
以下、本実施の形態により得られる分光特性を、実際の設計例により示す。
図6は、撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性の一例を示している。図6では、プリズム部以外の光学要素の特性として、図示しない色温度3200Kの光源と、撮影レンズ2と、IRカットフィルタ3と、撮像素子4R,4G,4B,4CとしてのCCDとを示している。
Hereinafter, the spectral characteristics obtained by this embodiment will be shown by actual design examples.
FIG. 6 shows an example of spectral characteristics of optical elements other than the prism portion in the imaging apparatus. In FIG. 6, as the characteristics of the optical elements other than the prism portion, a light source having a color temperature of 3200K, a photographing
図7は、図4に示した膜設計の施されたプリズム部分全体(第1、第2、第3および第4のプリズム10,20,30,40全体)での分光透過特性を示している。図8は、図6に示したプリズム部以外の光学要素の特性と図7に示したプリズム部分全体での特性とを合わせた、撮像装置における光学系全体での総合的な分光透過特性を示している。なお、図7および図8において、Cはシアン色光LCの分光特性を示す。
FIG. 7 shows the spectral transmission characteristics of the entire prism portion (the first, second, third, and
図9は、図8に示した総合的な分光透過特性を規格化した特性を示している。図9にはまた、比較のために、理想特性(B0,R0,G0)についても併せて示している。なお、ここでいう理想特性とは、従来から知られている図15に示した特性である。図9において、B1,R1,G1,C1は、本実施の形態による設計例で直接得られる特性を示す。なお、図9において、C1はシアン色光LCの分光特性を示す。「R1−2C1」は、上述の最適化された演算により得られるRs’に対応する特性である。演算により得られる「R1−2C1」の特性は、負の感度が再現されており、赤色の理想特性(R0)により近づいていることが分かる。 FIG. 9 shows characteristics obtained by normalizing the overall spectral transmission characteristics shown in FIG. FIG. 9 also shows ideal characteristics (B0, R0, G0) for comparison. The ideal characteristic here is the characteristic shown in FIG. 15 which has been conventionally known. In FIG. 9, B1, R1, G1, and C1 indicate characteristics obtained directly in the design example according to the present embodiment. In FIG. 9, C1 indicates the spectral characteristics of the cyan light LC. “R1-2C1” is a characteristic corresponding to Rs ′ obtained by the above-described optimized calculation. It can be seen that the characteristic of “R1-2C1” obtained by the calculation reproduces the negative sensitivity and is closer to the red ideal characteristic (R0).
図10は、本実施の形態による設計例での色再現性を、従来と比較して示したu’v’色度図である。横軸がu’色度座標値を示し、縦軸がv’色度座標値を示す。図中、破線で囲まれた三角形の領域は、色再現媒体(モニタ)の3原色R,G,Bの色度座標値を結んだものであり、色再現媒体において再現可能な色範囲を示す。この三角形の周辺に向かうほど、より高い彩度となる。なお、図10は色度座標を拡大して示しているため隠れているが、色再現媒体の原色の赤色Rの座標点は右上方向に存在し、原色の青色Bの座標点は左下方向に存在している。また図中、三角形の領域内に白抜きの丸「○」の座標点は物体白色を示す。また、図中、三角形の領域内に黒塗りの三角形「▲」で示した座標点は、従来の構成による任意の色の座標点を表す。白抜きの四角形「□」で示した座標点は、本実施の形態による設計例での任意の色の座標点を表す。従来の構成と本実施の形態による設計例とにおいて、理想点からのずれ量(再現色のずれ量)は、各座標点を結ぶ実線で示されている。従来の構成では、右上の赤色領域において突出して再現色が動いてしまっていたが、本実施の形態による設計例では大きく改善されている。本実施の形態による設計例では、全体的なバランスとして突出して色が理想点から動くところがなくなり、色再現性が向上している。特に、シアンでの色再現性が向上している。B(ブルー),G(グリーン),R(レッド),C(シアン),Y(イエロー),M(マゼンタ),skin(肌色)の7色での色差平均は8.84から5.96に改善した。 FIG. 10 is a u′v ′ chromaticity diagram showing the color reproducibility in the design example according to the present embodiment in comparison with the prior art. The horizontal axis represents the u ′ chromaticity coordinate value, and the vertical axis represents the v ′ chromaticity coordinate value. In the figure, a triangular area surrounded by a broken line connects the chromaticity coordinate values of the three primary colors R, G, and B of the color reproduction medium (monitor), and indicates a color range that can be reproduced on the color reproduction medium. . The closer to the triangle, the higher the saturation. 10 is hidden because the chromaticity coordinates are enlarged, the primary red color R coordinate point of the color reproduction medium is present in the upper right direction, and the primary blue color B coordinate point is in the lower left direction. Existing. In the figure, the coordinate point of the white circle “◯” in the triangular area indicates the object white color. Also, in the figure, coordinate points indicated by black triangles “▲” in the triangular area represent coordinate points of an arbitrary color according to the conventional configuration. Coordinate points indicated by white squares “□” represent coordinate points of an arbitrary color in the design example according to the present embodiment. In the conventional configuration and the design example according to the present embodiment, the deviation amount from the ideal point (reproduction color deviation amount) is indicated by a solid line connecting the coordinate points. In the conventional configuration, the reproduced color has moved in the red area in the upper right, but the design example according to the present embodiment is greatly improved. In the design example according to the present embodiment, as a whole balance, there is no place where the color moves from the ideal point, and the color reproducibility is improved. In particular, the color reproducibility in cyan is improved. The average color difference for the seven colors B (blue), G (green), R (red), C (cyan), Y (yellow), M (magenta), and skin (skin color) is 8.84 to 5.96. Improved.
図11は、本実施の形態に係る色分解光学系1におけるゴーストの発生量を、従来の構成と比較して示したものである。ここで、従来の構成とは、図13に示したように、ダイクロイック膜151A,152A,153Aが形成されたトリミングフィルタ151,152,153を備えた色分解光学系101の場合である。これに対し、本実施の形態に係る色分解光学系1では、トリミングフィルタ51,52,53,54の光射出面には、ダイクロイック膜に代えてゴースト・フレア防止用の反射防止膜51AR,52AR,53AR,54ARが形成されている。
FIG. 11 shows the amount of ghost generation in the color separation
図11では一例として、緑色光LGが射出される側でのゴーストの発生量を示している。図11において、符号95を付した曲線は、従来の構成におけるトリミングフィルタ153と本実施の形態におけるトリミングフィルタ53との緑色光LGの透過率を示している。符号91を付した曲線は、従来の構成におけるトリミングフィルタ153のダイクロイック膜153Aの反射率を示している。符号92を付した曲線は、本実施の形態におけるトリミングフィルタ53の反射防止膜53ARの反射率を示している。従来の構成における緑色光LGのゴーストの発生量は、符号95を付した透過率と符号91を付した反射率とを掛け合わせたものとなる。符号93を付した曲線は、この従来のゴーストの発生量を示している。一方、本実施の形態における緑色光LGのゴーストの発生量は、符号95を付した透過率と符号92を付した反射率とを掛け合わせたものとなる。符号94を付した曲線は、この本実施の形態でのゴーストの発生量を示している。従来に比べて、本実施の形態ではゴーストの発生量が大幅に低減されている。なお、図11では、反射防止膜53ARとして、可視光全域で反射を低減する一般的な反射防止コートの例を示している。ただし、プリズム射出面から射出する波長帯域で特に反射率を低減するような、特定波長域での反射防止コートを使用しても良い。
FIG. 11 shows, as an example, the amount of ghost generated on the side where the green light LG is emitted. In FIG. 11, a curve denoted by
以上説明したように、本実施の形態に係る色分解光学系1および撮像装置によれば、色分解プリズムを用いた4色分解光学系によって、第4の色光成分を含む4つの色光を取り出し、第4の色光成分を赤色光の色再現の補正に用いるようにしたので、ハーフミラー等を用いて4つの色成分を得る場合に比べて、色分離性が良く光の利用効率の良いものが実現できる。そして、第4の色光成分により得られた撮像信号を利用して撮像装置側において所定の演算を行うことで赤色の分光特性について負の感度となる領域が良好に再現可能となり、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。また、本実施の形態に係る色分解光学系1によれば、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。
As described above, according to the color separation
特に、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る色分解光学系1によって得られた色光に応じた撮像信号を出力するようにしたので、色再現性の高い撮像を行うことができる。特に、赤色光用の撮像素子4Rによって得られた信号値と第4の色光用の撮像素子4Cによって得られた信号値とに基づいて、所定の演算により、補正された赤色の信号値Rs’を演算することで、赤色の負の感度部分を容易に再現できる。
<変形例>
In particular, according to the imaging apparatus according to the present embodiment, since the imaging signal corresponding to the color light obtained by the color separation
<Modification>
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。
図12は、その変形例に係る色分解光学系1−1の構成を示している。この色分解光学系1−1は、図1の色分解光学系1とは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系1−1は、第1のプリズム10で赤色光LR、第2のプリズム20で青色光LBを取り出す構成とされている。本変形例は、図1の色分解光学系1に対して、赤色光反射ダイクロイック膜DRと青色光反射ダイクロイック膜DBとを形成するプリズム面が異なり、赤色光LRと青色光LBを取り出す順番が異なるのみで、基本的な構成、作用および効果については、図1の色分解光学系1と同様である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible.
FIG. 12 shows a configuration of a color separation optical system 1-1 according to the modification. The color separation optical system 1-1 is different from the color separation
図1の色分解光学系1では、第1のプリズム10の第2の面12には、第1のダイクロイック膜として青色光反射ダイクロイック膜DBが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系1−1では、青色光反射ダイクロイック膜DBに代えて赤色光反射ダイクロイック膜DRが形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、第1の色光成分として赤色光LRを反射し、青色光LBおよび緑色光LGを透過する膜構成とされている。本変形例における赤色光反射ダイクロイック膜DRは、膜が形成されているプリズムの面が異なっているだけであり、その特性自体は、図1の色分解光学系1における赤色光反射ダイクロイック膜DRと同様である。その透過特性曲線は、図2(B)に示した透過特性曲線と同様である。
In the color separation
また、図1の色分解光学系1では、第2のプリズム20の第2の面22には、第2のダイクロイック膜として赤色光反射ダイクロイック膜DRが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系1−1では、第2のダイクロイック膜として赤色光反射ダイクロイック膜DRに代えて青色光反射ダイクロイック膜DBが形成されている。青色光反射ダイクロイック膜DBは、第2の色光成分として青色光LBを反射し、緑色光LGを透過する膜構成とされている。本変形例における青色光反射ダイクロイック膜DBは、膜が形成されているプリズムの面が異なっているだけであり、その特性自体は、図1の色分解光学系1における青色光反射ダイクロイック膜DBと同様である。その透過特性曲線は、図2(A)に示した透過特性曲線と同様である。
Further, in the color separation
この色分解光学系1−1では、まず、入射光Lのうち赤色光LRが、赤色光反射ダイクロイック膜DRによって反射され、第1のプリズム10から第1の色光成分として取り出される。また、赤色光反射ダイクロイック膜DRを透過した青色光LBが、青色光反射ダイクロイック膜DBによって反射され、第2のプリズム20から第2の色光成分として取り出される。以降の第4のプリズム40および第3のプリズム30での光の取り出しは、図1の色分解光学系1と同様である。
In the color separation optical system 1-1, first, the red light LR of the incident light L is reflected by the red light reflecting dichroic film DR and extracted from the
L…入射光、LB…青色光成分、LR…赤色光成分、LG…緑色光成分、LC…シアン色光成分、DB…青色光反射ダイクロイック膜、DR…赤色光反射ダイクロイック膜、DC…シアン色光反射ダイクロイック膜、Rs…赤色信号値、Cs…シアン色信号値、Rs’…補正後赤色信号値、1,1−1…色分解光学系、2…撮影レンズ、3…IRカットフィルタ、4R,4G,4B,4C…撮像素子、10…第1のプリズム、20…第2のプリズム、30…第3のプリズム、40…第4のプリズム、51…第1のトリミングフィルタ、52…第2のトリミングフィルタ、53…第3のトリミングフィルタ、54…第4のトリミングフィルタ、51AR…第1の反射防止膜、52AR…第2の反射防止膜、53AR…第3の反射防止膜、54AR…第4の反射防止膜、60…演算回路。
L ... incident light, LB ... blue light component, LR ... red light component, LG ... green light component, LC ... cyan light component, DB ... blue light reflecting dichroic film, DR ... red light reflecting dichroic film, DC ... cyan light reflecting Dichroic film, Rs ... red signal value, Cs ... cyan signal value, Rs' ... corrected red signal value, 1, 1-1 ... color separation optical system, 2 ... photographing lens, 3 ... IR cut filter, 4R,
Claims (9)
赤色光の色再現の補正に用いられる第4の色光成分を取り出す第4のプリズムと
を備えたことを特徴とする色分解光学系。 First to third prisms for extracting blue light, red light, and green light contained in incident light as first to third color light components;
A color separation optical system, comprising: a fourth prism that extracts a fourth color light component used for correcting color reproduction of red light.
前記第1のプリズムで前記第1の色光成分として青色光、前記第2のプリズムで前記第2の色光成分として赤色光、前記第3のプリズムで前記第3の色光成分として緑色光を取り出す構成とされ、
前記第4のプリズムにおいて前記第4の色光成分として、入射光のうち400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を取り出す構成とされている
ことを特徴とする請求項1に記載の色分解光学系。 In order from the light incident side, the first prism, the second prism, and the third prism are arranged, and the second prism and the third prism are arranged between the second prism and the third prism. 4 prisms are arranged,
The first prism extracts blue light as the first color light component, the second prism extracts red light as the second color light component, and the third prism extracts green light as the third color light component. And
2. The color separation according to claim 1, wherein the fourth prism is configured to extract a part of light having a wavelength range of 400 nm or more and 600 nm or less from incident light as the fourth color light component. Optical system.
前記第2のプリズムは、前記第1のダイクロイック膜を透過した赤色光を反射する第2のダイクロイック膜を有し、その反射された赤色光を前記第2の色光成分として取り出す構成とされ、
前記第4のプリズムは、前記第1および第2のダイクロイック膜を透過した400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を反射する第3のダイクロイック膜を有し、その反射された光を前記第4の色光成分として取り出す構成とされ、
前記第3のプリズムは、前記第1および第2のダイクロイック膜を透過し、さらに前記第3のダイクロイック膜を透過した緑色光を前記第3の色光成分として取り出す構成とされている
ことを特徴とする請求項2に記載の色分解光学系。 The first prism includes a first dichroic film that reflects blue light, and the reflected blue light is extracted as the first color light component.
The second prism has a second dichroic film that reflects the red light transmitted through the first dichroic film, and the reflected red light is extracted as the second color light component.
The fourth prism includes a third dichroic film that reflects a part of light having a wavelength range of 400 nm to 600 nm that is transmitted through the first and second dichroic films, and the reflected light is It is set as the structure taken out as a 4th color light component,
The third prism is configured to extract green light transmitted through the first and second dichroic films and further transmitted through the third dichroic film as the third color light component. The color separation optical system according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の色分解光学系。 4. The apparatus according to claim 1, further comprising an absorptive filter disposed on the front side of the first prism or on the exit surface side of the prism for extracting red light and having characteristics approximating the visibility. 2. The color separation optical system according to item 1.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の色分解光学系。 The color separation optical according to any one of claims 1 to 3, further comprising a coat type infrared cut filter that is disposed in front of the first prism and cuts infrared light. system.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の色分解光学系。 The color separation optical system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an ultraviolet cut filter that is disposed in front of the first prism and blocks ultraviolet light.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の色分解光学系。 The color separation optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein an antireflection film is provided on an exit surface of at least one prism.
前記色分解光学系によって分解された各色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた電気信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 A color separation optical system according to any one of claims 1 to 7,
An image pickup apparatus comprising: an image pickup device provided corresponding to each color light separated by the color separation optical system and outputting an electrical signal corresponding to each incident color light.
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
Rs’=Rs−kCs
ただし、
Rs:赤色光用の撮像素子によって得られた赤色信号値
Cs:第4の色光用の撮像素子によって得られた信号値
k:理想とする赤色の特性を得るために最適化された係数
とする。 Based on the signal value obtained by the red light image sensor and the signal value obtained by the fourth color light image sensor, the corrected red signal value Rs ′ is calculated by the following equation. The imaging apparatus according to claim 8, further comprising an arithmetic circuit.
Rs ′ = Rs−kCs
However,
Rs: red signal value obtained by the red light image sensor Cs: signal value obtained by the fourth color light image sensor k: coefficient optimized to obtain the ideal red characteristic .
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