JP2008250123A - 色分解光学系および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減することができるようにする。
【解決手段】第１のプリズム１０で青色光、第２のプリズム２０で赤色光、第３のプリズム３０で緑色光を取り出す構成とされ、第１のプリズム１０における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２が形成された面１２と第２のプリズム２０における光の入射面２１とが空気間隔１０ＡＧを空けて互いに対向するようにして配置されている。第２のプリズム２０の入射面２１に、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２を透過した特定波長域の光の反射を低減する界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２が形成されている。界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２は、特定波長域の光として、少なくとも５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の反射を低減する特性を有している。
【選択図】図１

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。

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１０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、ＩＲ（赤外）カットフィルタ１０３と、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。

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１２２には、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ１が形成されている。第１のプリズム１１０と第２のプリズム１２０は、第１のプリズム１１０における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１が形成された面１１１と第２のプリズム１２０における光の入射面１２１とが空気間隔１１０ＡＧを空けて互いに対向するようにして配置されている。第２のプリズム１２０の入射面１２１には、入射した光の反射を低減する反射防止膜ＡＲ１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。

図１２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１２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１１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。

図１０に示した色分解光学系１０１を用いて図１２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１３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。

図１４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１４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１２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。

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１５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。
特開２００５−２０８２５６号公報

図１０に示した色分解光学系１０１では、第１のプリズム１１０と第２のプリズム１２０とが空気間隔１１０ＡＧを空けて配置されているため、図１５にその概念を示したように、２つのプリズム間の空気界面で反射が生じ、不要なゴースト・フレアとなって画像品質が劣化する問題がある。これは、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１を透過し、第２のプリズム１２０の入射面１２１で反射することにより生ずる。ここで、青色光は、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１で反射されているため、第２のプリズム１２０の入射面１２１にはほとんど到達しない。また、前側に配置されたＩＲカットフィルタ１０３によって赤色光も低減されているので、赤色光は比較的少ない。従って、図１０のようなプリズム配置の場合、第２のプリズム１２０の入射面１２１には緑色光が最も多い。しかしながら、従来、反射防止膜ＡＲ１としては、図６（Ａ）にその特性を示したように、可視域全般に反射率を低減したものが使用されており、特に緑色光の波長領域（５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の光の反射が十分に抑えられていない。このため、その波長領域の光の一部が、第２のプリズム１２０の入射面１２１で反射しやすい。そして、図１５に示したように、その反射光のうち、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１を透過して第１のプリズム１１０に再入射した光Ｌ１が、青色用の撮像素子４Ｂに入射して像を結ぶことにより、正規の青色光ＬＢによる像に対して二重像として観察されてしまう。また、反射光のうち、第１のプリズム１１０の面１１１で反射され、第２のプリズム１２０に再入射した光Ｌ２は、（上述したように緑色光の波長領域の光が多いので）赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ１を透過して第３のプリズム１３０に入射し、最終的には緑色用の撮像素子４Ｇに入射して像を結ぶことにより、正規の緑色光ＬＧによる像に対して二重像として観察されてしまう。このように、従来では、第２のプリズム１２０の入射面１２１に反射防止膜ＡＲ１が施されているにもかかわらず、その反射率を低減する特性が不十分であるため、２つのプリズム間の空気界面での反射に起因してゴースト等が生ずる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、２つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減す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。

本発明による色分解光学系は、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、入射光のうち第１のダイクロイック膜で反射された第１の色光成分を取り出す第１のプリズムと、第２のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜を透過し第２のダイクロイック膜で反射された第２の色光成分を取り出す第２のプリズムと、第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分を取り出す第３のプリズムとを備え、第１のプリズムにおける第１のダイクロイック膜が形成された面と第２のプリズムにおける光の入射面とが空気間隔を空けて互いに対向するようにして配置され、かつ、第２のプリズムの入射面に、第１のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜が形成されているものである。

本発明による色分解光学系では、第２のプリズムの入射面に、第１のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜が形成されていることで、従来のように可視域全般にわたって反射率を低減するような一般的な反射防止膜に比べて、第１のプリズムと第２のプリズムとの空気界面での反射が効果的に抑制される。これにより、２つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストが従来に比べて低減する。

本発明による色分解光学系において、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されている場合、第２のプリズムの入射面に形成された反射防止膜が、特定波長域の光として、少なくとも５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の反射を低減する特性を有していることが好ましい。より具体的には、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の平均反射率が０．７％以下とされていることが好ましい。

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に配置され、赤外光をカットする赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。

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ゴーストの低減された撮像信号が得られる。

本発明による色分解光学系によれば、第２のプリズムの入射面に、第１のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜を形成するようにしたので、２つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減することができる。

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、ゴーストの低減された良質な撮影画像を得ることができる。

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つの色光成分に分解するものである。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が配置されている。この色分解光学系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。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を取り出す構成例である。

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。

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ＤＢ２が形成されている。青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２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ＤＢ２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１２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。

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ＤＢ２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ＤＢ２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。

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の第１の面２１は光の入射面である。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１のプリズム１０における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２が形成された面１２と第２のプリズム２０における光の入射面２１とが空気間隔１０ＡＧを空けて互いに対向するようにして配置されている。第２のプリズム２０の入射面２１には、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２を透過した特定波長域の光の反射を低減する界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２が形成されている。界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２は、図６（Ａ）にその特性例を示したように、従来の可視域全般に反射率を低減した反射防止膜ＡＲ１に比べて、特に、特定波長域の光として、少なくとも５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の反射をより低減するような特性を有している。より具体的には、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の平均反射率が０．７％以下とされていることが好ましい。図６（Ｂ）は、反射防止膜ＡＲ２の具体的な膜設計例の数値データを示している。図６（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６（Ｂ）の例に限定されるものではない。

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。

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ＤＲ２が形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２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ＤＲ２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。

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ＤＲ２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ＤＲ２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。

図３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ＤＢ２および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２の具体的な設計例での特性を示している。図３に示した特性のうち青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２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。ただし、膜物質、層数および各層の膜厚は図４および図５の例に限定されるものではない。

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、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２を介して第２のプリズム２０に接合されている。より詳しくは、第２のプリズム２０の第２の面２２と、第３のプリズム３０の第１の面３１とが赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２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。

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。

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。

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。

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ＤＢ２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ＤＢ２を透過した赤色光ＬＲが、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２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。さらに、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２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に入射する。撮像素子４Ｂ，４Ｒ，４Ｇ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。

ここで、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ような従来の色分解光学系（図１０）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１６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１６に示したように、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。

これに対し、本実施の形態では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２の特性を示す曲線と赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２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。

さらに、本実施の形態では、第２のプリズム２０の入射面２１に、従来の反射防止膜ＡＲ１に比べて、特に５００ｎｍ〜６００ｎｍ付近の特定波長域の光の反射をより低減した界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２が形成されているので、第１のプリズム１０と第２のプリズム２０との空気界面での反射が効果的に抑制される。

図８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（二重像）の発生量を、従来の反射防止膜ＡＲ１を使用した場合と比較して評価したものである。なお、図８の特性は、反射防止膜ＡＲ１，ＡＲ２として図６（Ａ）に示した特性のものを使用し、ＩＲカットフィルタ３および青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２として図７に示した特性のものを使用した場合の評価を示している。

図８において、符号８１を付した特性曲線は、本実施の形態に係る色分解光学系１において、青色用の撮像素子４Ｂで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２を透過した光のうち、第２のプリズム２０の入射面２１で反射し、かつ青色用の撮像素子４Ｂに到達する光（図１５の光Ｌ１に相当する光）の割合を示している。比較のために、第２のプリズム２０の入射面２１に従来の反射防止膜ＡＲ１を使用した場合の特性を符号８３を付した特性曲線に示す。これから分かるように、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を使用した場合には、青色用の撮像素子４Ｂで観察される二重像の発生は大幅に低減される。

また、図８において、符号８２を付した特性曲線は、本実施の形態に係る色分解光学系１において、緑色用の撮像素子４Ｇで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２を透過した光のうち、第２のプリズム２０の入射面２１で反射し、かつ第１のプリズム１０の第２の面１２で反射され、第２のプリズム２０および第３のプリズム３０を透過して緑色用の撮像素子４Ｇに到達する光（図１５の光Ｌ２に相当する光）の割合を示している。比較のために、第２のプリズム２０の入射面２１に従来の反射防止膜ＡＲ１を使用した場合の特性を符号８４を付した特性曲線に示す。これから分かるように、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を使用した場合には、緑色用の撮像素子４Ｇで観察される二重像の発生は大幅に低減される。

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によれば、第２のプリズム２０の入射面２１に、第１のダイクロイック膜（青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２）を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜ＡＲ２を形成するようにしたので、２つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減することができる。また、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高性能の色分解光学系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、ゴーストの低減された良質な撮影画像を得ることができる。
＜変形例＞

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。
例えば、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を、図１０に示した従来の色分解光学系において使用することも可能である。

図９は、図１０に示した従来の色分解光学系におけるゴースト（二重像）の発生量を、従来の反射防止膜ＡＲ１を使用した場合と比較して評価したものである。なお、図９の特性は、反射防止膜ＡＲ１，ＡＲ２として図６（Ａ）に示した特性のものを使用し、ＩＲカットフィルタ３および青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１として図７に示した特性のものを使用した場合の評価を示している。

図９において、符号９１を付した特性曲線は、図１０に示した従来の色分解光学系において本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を使用した場合の、青色用の撮像素子４Ｂで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１を透過した光のうち、第２のプリズム１２０の入射面１２１で反射し、かつ青色用の撮像素子４Ｂに到達する光（図１５の光Ｌ１に相当する光）の割合を示している。比較のために、第２のプリズム１２０の入射面１２１に従来の反射防止膜ＡＲ１を使用した場合の特性を符号９３を付した特性曲線に示す。これから分かるように、図１０に示した従来の色分解光学系に適用した場合であっても、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を使用した場合には、青色用の撮像素子４Ｂで観察される二重像の発生は大幅に低減される。

また、図９において、符号９２を付した特性曲線は、図１０に示した従来の色分解光学系において本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を使用した場合の、緑色用の撮像素子４Ｇで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１を透過した光のうち、第２のプリズム１２０の入射面１２１で反射し、かつ第１のプリズム１１０の面１１１で反射され、第２のプリズム１２０および第３のプリズム１３０を透過して緑色用の撮像素子４Ｇに到達する光（図１５の光Ｌ２に相当する光）の割合を示している。比較のために、第２のプリズム１２０の入射面１２１に従来の反射防止膜ＡＲ１を使用した場合の特性を符号９４を付した特性曲線に示す。これから分かるように、図１０に示した従来の色分解光学系に適用した場合であっても、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜ＡＲ２を使用した場合には、緑色用の撮像素子４Ｇで観察される二重像の発生は大幅に低減される。

また、本発明は、色光を取り出す順番やプリズムの配置が図１や図１０に示したものとは異なる色分解光学系に対しても適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。 図１に示した色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２の特性（Ａ）、および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２の特性（Ｂ）についての説明図である。 図１に示した色分解光学系で用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２の設計例を示す特性図である。 図１に示した色分解光学系で用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ２の膜設計の数値例を示す図である。 図１に示した色分解光学系で用いられている赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ２の膜設計の数値例を示す図である。 本発明の一実施の形態における反射防止膜ＡＲ２の特性と従来の反射防止膜ＡＲ１の特性とを比較して示した特性図および反射防止膜ＡＲ２の膜データの一例を示す図である。 ゴーストの評価に関連する反射防止膜以外の光学要素についての特性図である。 本発明の一実施の形態に係る色分解光学系におけるゴーストの発生量を、従来の反射防止膜と比較して示した特性図である。 本発明の一実施の形態における反射防止膜ＡＲ２と従来の反射防止膜ＡＲ１とを従来の色分解光学系に適用した場合の特性を比較して示した特性図である。 従来の色分解光学系の構成例を示す断面図である。 理想特性を求めるための３原色の色度座標を示すｘｙ色度図である。 規格化された理想特性を示す特性図である。 従来の一般的な色分解光学系の分光特性を示す特性図である。 従来の色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の特性の一例を示す特性図である。 従来の色分解光学系において理想特性に近似した分光特性を示す特性図である。 従来の色分解光学系において２つのプリズム間の空気界面に起因して生ずるゴーストについての説明図である。 従来の色分解光学系において生ずる多重反射についての説明図である。

符号の説明

ＡＲ２…界面反射防止用反射防止膜、Ｌ…入射光、ＬＢ…青色光成分、ＬＲ…赤色光成分、ＬＧ…緑色光成分、ＤＢ２…青色光反射ダイクロイック膜、ＤＲ２…赤色光反射ダイクロイック膜、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…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、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、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。

Claims (5)

1. 光の入射側から順に、
   第１のダイクロイック膜を有し、入射光のうち前記第１のダイクロイック膜で反射された第１の色光成分を取り出す第１のプリズムと、
   第２のダイクロイック膜を有し、前記第１のダイクロイック膜を透過し前記第２のダイクロイック膜で反射された第２の色光成分を取り出す第２のプリズムと、
   前記第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分を取り出す第３のプリズムとを備え、
   前記第１のプリズムにおける前記第１のダイクロイック膜が形成された面と前記第２のプリズムにおける光の入射面とが空気間隔を空けて互いに対向するようにして配置され、
   かつ、前記第２のプリズムの前記入射面に、前記第１のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜が形成されている
   ことを特徴とする色分解光学系。
2. 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２のプリズムの入射面に形成された反射防止膜は、前記特定波長域の光として、少なくとも５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の反射を低減する特性を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の色分解光学系。
3. 前記反射防止膜は、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光の平均反射率が０．７％以下とされている
   ことを特徴とする請求項２に記載の色分解光学系。
4. 前記第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赤外カットフィルタをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の色分解光学系。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の色分解光学系と、
   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。

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