JP2020086417A

JP2020086417A - 色分解光学系及び撮像装置

Info

Publication number: JP2020086417A
Application number: JP2018233880A
Authority: JP
Inventors: 和雄吉川; Kazuo Yoshikawa; 茂弘金山; Shigehiro Kanayama; 隆生尾崎; Takao Ozaki; 渡辺　幸夫; Yukio Watanabe; 幸夫渡辺; 晋一沖田; Shinichi Okita; 雄己出川; Yuki Degawa
Original assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd; Musashi Optical System Co Ltd
Current assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd; Musashi Optical System Co Ltd
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-06-04

Abstract

【課題】従来、理想的な色再現に近づけた色分解光学系のプリズム分光特性に対して、全体的な色再現のバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）を向上したいという要求がある。【解決手段】本発明では、色分解光学系で用いられている青反射ダイクロイック膜と赤反射ダイクロイック膜の透過率特性曲線の傾きと半値波長を最適化し、各プリズム射出面のトリミングフィルタおよびトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜を用いて、各プリズムの射出面から射出する透過光の調整を行うことにより、分光透過特性として、全体的な色再現のバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）の向上が行える。【選択図】図２

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、及び、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１に示すように、色分解プリズム１１２は、撮影レンズ１１３の側より、第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムから構成され、第１プリズムと第２プリズムの間には空気間隙１０８を有し、第２プリズムと第３プリズムは接着により接合されている。撮影レンズ１１３は、不図示の被写体からの光束を集光し、色分解プリズム１１２へと導光している。

第１プリズムは、撮影レンズに面して入射面１０１を有し、入射面１０１より入射した撮影レンズからの光を、透過面１０２に施した青反射ダイクロイック膜にて青色光のみを反射させ、残りを透過させる。反射した青色光は、入射面１０１にて全反射し、出射面のトリミングフィルタ１０５を射出して撮像素子１０９に向かう。透過面１０２を透過した光は、空気間隙１０８を通って第２プリズムの入射面１０３より入射する。

第２プリズムの透過面１０４に施した赤反射ダイクロイック膜は、赤色光のみを反射し、残った緑色光を透過させる。反射した赤色光は、空気間隙１０８と接する第２プリズムの入射面１０３面にて全反射し、出射面のトリミングフィルタ１０６を射出して撮像素子１１０に向かう。

透過面１０４を透過した緑色光は、第３プリズムに入射し、出射面のトリミングフィルタ１０７を射出し、撮像素子１１１に向かう。このようにして、色分解プリズムは光束を分解する。

前記トリミングフィルタ１０５，１０６，１０７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、前記青反射ダイクロイック膜と赤反射ダイクロイック膜とで整形できなかった波長成分の分光特性を整える。

また、必要に応じて、前記トリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜を用いて、各プリズムの射出面から射出する漏れ光の調整を行っている。

図６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成分、青色成分および緑色成分の３色について示している。この理想特性は、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り、縦軸は透過率を示す。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するものである。

図１に示した色分解光学系を用いて図６に示すような理想特性に近い分光透過特性が得られれば、理想特性に近い色再現を行うことができる。しかしながら、前記理想特性に近い色再現に対して、全体的な色再現のバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）を向上したいという要求がある。

特開２００９−０７５５４３号公報特開２００９−２５１０９６号公報

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、理想特性に近い色再現に対して、彩度（鮮やかさ）を向上するため、全体的な色再現のバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）の向上を図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。

そこで、本発明では、青、赤、緑の３つの色成分に分解する色分解光学系であって、入射光側から順に、第１ダイクロイック膜を有し、前記第１ダイクロイック膜によって反射された第１の色成分を取り出す第１のプリズムと、第２ダイクロイック膜を有し、前記第１ダイクロイック膜を透過し、前記第２ダイクロイック膜で反射した第２の色成分を取り出す第２プリズムと、前記第１及び第２ダイクロイック膜を透過した第３の色成分を取り出す第３のプリズムとを備え、前記第１ダイクロイック膜が前記青色成分を反射する膜構成とし、前記第２ダイクロイック膜が前記赤色成分を反射する膜構成とし、かつ、前記第１ダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線について、最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、前記第２ダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線について、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状とする。

また、前記最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する第１ダイクロイック膜の透過特性曲線の最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長が４８６［ｎｍ］以上、４９６［ｎｍ］以下とする。

また、前記最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する第２ダイクロイック膜の透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７５［ｎｍ］以上、５８５［ｎｍ］以下とする。

また、前記青反射ダイクロイック膜と赤反射ダイクロイック膜とで整形できなかった波長成分の分光特性を整えるため、前記トリミングフィルタおよびトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜を用いて、各プリズムの射出面から射出する透過光の調整を行っている。

本発明によれば、前記第１ダイクロイック膜および前記第２ダイクロイック膜の分光透過特性曲線とし、各プリズム射出面のトリミングフィルタおよびトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜を用いて透過光の調整を行い、図２に示す本発明の一例の分光透過特性とすることにより、全体的な色再現のバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）の向上が行える。

３色分解プリズム光学系の構成図本発明の色分解光学系で用いられる分光透過特性の一例を示す特性図本発明の色分解光学系で用いられる青反射／赤反射ダイクロイック膜特性の一例を示す特性図本発明の色分解光学系で用いられる各プリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性の一例を示す特性図トリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性の一例を示す特性図規格化された理想特性を示す特性図理想特性にできるだけ近づけた従来の分光透過特性の一例を示す特性図色再現性を示したｕ’ｖ’色度図

本発明による実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。

前記トリミングフィルタ１０５，１０６，１０７は、前記青反射ダイクロイック膜と赤反射ダイクロイック膜とで整形できなかった波長成分の分光特性を整える。

また、必要に応じて、不要な波長域の漏れ光をカットするため、前記トリミングフィルタ射出面にダイクロイック膜を設けている。

図６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成分、青色成分、及び、緑色成分の３色について示している。この理想特性は、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り、縦軸は透過率を示す。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するものである。

そこで、本発明では、青、赤、緑の３つの色成分に分解する色分解光学系であって、入射光側から順に、第１ダイクロイック膜を有し、前記第１ダイクロイック膜によって反射された第１の色成分を取り出す第１のプリズムと、第２ダイクロイック膜を有し、前記第１ダイクロイック膜を透過し、前記第２ダイクロイック膜で反射した第２の色成分を取り出す第２プリズムと、前記第１及び第２ダイクロイック膜を透過した第３の色成分を取り出す第３のプリズムとを備え、前記第１ダイクロイック膜が前記青色成分を反射する膜構成とし、前記第２ダイクロイック膜が前記赤色成分を反射する膜構成とし、本発明における前記青色成分反射ダイクロイック膜と赤色成分反射ダイクロイック膜の設計例を図３に示す。前記第１ダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線について、図３の３０１に示すように、最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、前記第２ダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線について、図３の３０２に示すように、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する。

また、前記最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する第１ダイクロイック膜の透過特性曲線の最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長を４８６［ｎｍ］以上、４９６［ｎｍ］以下としている。

また、前記最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する第２ダイクロイック膜の透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長を５７５［ｎｍ］以上、５８５［ｎｍ］以下としている。

更に、前記トリミングフィルタ１０５，１０６，１０７を用いて各プリズムの射出面から射出する透過光の調整を行っている。図４は、本発明の色分解光学系で用いられている前記トリミングフィルタ１０５，１０６，１０７の透過特性の設計例として、青色成分の光射出面トリミングフィルタ透過特性４０１，緑色成分の光射出面トリミングフィルタ透過特性４０２，赤色成分の光射出面トリミングフィルタ透過特性４０３を示す。

前記第１プリズム射出面のトリミングフィルタ１０５は、青色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、図４の４０１に示すように、緑色光および赤色光を遮断し、青色光を透過する特性を有する。最低透過率と最高透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値を−２．５［％／ｎｍ］以上、−０．５［％／ｎｍ］以下とし、最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長を４８５［ｎｍ］以上、４９５［ｎｍ］以下としている。このトリミングフィルタ１０５の光射出面には、図５の５０１に示すように、透過光調整用のダイクロイック膜を形成している。図５の５０４に示すように、最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長は５０８［ｎｍ］以上、５１８［ｎｍ］以下とし、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値は−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下としている。ここで、５１０［ｎｍ］以上の波長域における漏れ光を更にカットし、０．２［％］以下までに低減する必要がない場合は、前記透過光調整用のダイクロイック膜を形成せず、反射防止膜を設けてもよい。

前記第２プリズム射出面のトリミングフィルタ１０６は、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、図４の４０３に示すように、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過する特性を有する。最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値を２．５［％／ｎｍ］以上、４．５［％／ｎｍ］以下とし、最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長を５４９［ｎｍ］以上、５５９［ｎｍ］以下としている。このトリミングフィルタ１０６の光射出面には、図５の５０３に示すように、赤色光の短波長域および長波長域の漏れ光をカットする調整用のダイクロイック膜を形成している。図５の５０６に示すように、赤色光の短波長側について、最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長は５６２［ｎｍ］以上、５７２［ｎｍ］以下とし、最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値は１０．０［％／ｎｍ］以上、３０．０［％／ｎｍ］以下としている。更に、図５の５０７に示すように、赤色光の長波長側について、最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長は６９１［ｎｍ］以上、７０１［ｎｍ］以下とし、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値は−１２．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下としている。ここで、５６０［ｎｍ］以下および７２０［ｎｍ］以上の波長域における漏れ光をカットし、０．２［％］以下までに低減する必要がない場合は、前記赤色光の短波長域および長波長域の漏れ光をカットする調整用のダイクロイック膜を形成せず、反射防止膜を設けてもよい。

前記第３プリズム射出面のトリミングフィルタ１０７は、緑色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、図４の４０２に示すように、青色光を遮断し、緑色および赤色光を透過する特性を有する。最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値を２．５［％／ｎｍ］以上、４．５［％／ｎｍ］以下とし、最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長を４８９［ｎｍ］以上、４９９［ｎｍ］以下としている。このトリミングフィルタ１０７の光射出面には、図５の５０２に示すように、透過光調整用のダイクロイック膜を形成している。図５の５０５に示すように、最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長は５８０［ｎｍ］以上、５９０［ｎｍ］以下とし、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値は−６．０［％／ｎｍ］以上、−３．０［％／ｎｍ］以下としている。

図８は、本実施の形態による設計例での色再現性を示した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。図中の三角形８０１の領域は、色再現媒体の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８０１の周辺に向かうほど、より高い彩度となる。色再現媒体の原色の赤色Ｒｅｄの座標点は右上方向に存在し、原色の青色Ｂｌｕｅの座標点は左下方向に存在し、原色の緑色Ｇｒｅｅｎの座標点は左上方向に存在する。

また、図中の三角形８０１の領域内に白抜きの四角形「□」で示した座標点８０２は物体白色を示す。本実施の形態による設計例において、理想点からのずれ量（再現色のずれ量）は、各色度座標点からのベクトル線で示される。このベクトル線は、図６に示す理想特性が得られれば、０となる。実際には、完全に理想特性と等しくすることは難しく、理想特性にできるだけ近づけるような設計が行われる。

図７は、図６に示す理想特性にできるだけ近づけた従来の設計例である。この設計例では、第１プリズムから取り出された青色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−３．０［％／ｎｍ］以上、−１．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第２プリズムから取り出された赤色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が０．５［％／ｎｍ］以上、２．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が２．０［％／ｎｍ］以上、４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−２．５［％／ｎｍ］以上、−０．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有している。

更に、図７に示す従来の設計例では、第１プリズムから取り出された青色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−３．０［％／ｎｍ］以上、−１．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４７３［ｎｍ］以上、４８３［ｎｍ］以下となり、第２プリズムから取り出された赤色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が０．５［％／ｎｍ］以上、２．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７９［ｎｍ］以上、５８９［ｎｍ］以下となり、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が２．０［％／ｎｍ］以上、４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４９４［ｎｍ］以上、５０４［ｎｍ］以下となり、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−２．５［％／ｎｍ］以上、−０．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７９［ｎｍ］以上、５８９［ｎｍ］以下となる。

これに対して、図２に示す本実施の形態による設計例では、第１プリズムから取り出された青色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−４．０［％／ｎｍ］以上、−２．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第２プリズムから取り出された赤色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有している。

更に、図２に示す本実施の形態による設計例では、第１プリズムから取り出された青色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−４．０［％／ｎｍ］以上、−２．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４７９［ｎｍ］以上、４８９［ｎｍ］以下となり、第２プリズムから取り出された赤色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７５［ｎｍ］以上、５８５［ｎｍ］以下となり、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４９１［ｎｍ］以上、５０１［ｎｍ］以下となり、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７３［ｎｍ］以上、５８３［ｎｍ］以下となる。

図７は、従来の理想特性にできるだけ近づけた設計例であり、この色再現性を図８のｕ’ｖ’色度図に点線のベクトルで示す。これに対して、図２は、本実施の形態による設計例であり、この色再現性を図８のｕ’ｖ’色度図に実線のベクトルで示す。この実線ベクトルは、前記点線のベクトルよりも、ほぼ均等に大きく、かつ、三角形８０１の周辺に向かっている。即ち、色再現の全体的なバランスを保ちつつ、より高い彩度を実現していることを示している。

このように、本発明によれば、図３に示す前記第１ダイクロイック膜および前記第２ダイクロイック膜の分光透過特性曲線、図４に示す前記青色・緑色・赤色成分の各プリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性、及び、図５に示すトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性とすることにより、図２に示す本発明の分光透過特性が得られる。これにより、図８のｕ’ｖ’色度図に示すように、図７に示す従来の理想特性にできるだけ近づけた分光透過特性に対して、全体的な色再現のバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）の向上が行える。

以上説明してきたように、本発明の色分解光学系を使用することで、従来の理想特性にできるだけ近づけた分光透過特性に対して、色再現の全体的なバランスを保ちつつ、彩度（鮮やかさ）の向上が行える。

１０１第１プリズムの入射面
１０２第１プリズムの透過面のダイクロイック膜面
１０３第２プリズムの入射面
１０４第２プリズムの透過面のダイクロイック膜面
１０５第１プリズム出射面のトリミングフィルタ
１０６第２プリズム出射面のトリミングフィルタ
１０７第３プリズム出射面のトリミングフィルタ
１０８空気間隙
１０９青色光の撮像素子
１１０赤色光の撮像素子
１１１緑色光の撮像素子
１１２色分解プリズム
１１３撮影レンズ
２０１本発明による青色成分の分光透過特性
２０２本発明による緑色成分の分光透過特性
２０３本発明による赤色成分の分光透過特性
２０４本発明による青色成分の分光透過特性の半値
２０５本発明による緑色成分の分光透過特性の短波長側の半値
２０６本発明による緑色成分の分光透過特性の長波長側の半値
２０７本発明による赤色成分の分光透過特性の短波長側の半値
２０８本発明による赤色成分の分光透過特性の長波長側の半値
３０１本発明による青反射ダイクロイック膜特性
３０２本発明による赤反射ダイクロイック膜特性
３０３本発明による青反射ダイクロイック膜特性の半値
３０４本発明による赤反射ダイクロイック膜特性の半値
４０１本発明による青色成分のプリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性
４０２本発明による緑色成分のプリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性
４０３本発明による赤色成分のプリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性
４０４本発明による青色成分プリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性の半値
４０５本発明による緑色成分プリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性の半値
４０６本発明による赤色成分プリズム射出面のトリミングフィルタ透過特性の半値
５０１本発明による青色成分のトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性
５０２本発明による緑色成分のトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性
５０３本発明による赤色成分のトリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性
５０４本発明による青色成分トリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性半値
５０５本発明による緑色成分トリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性半値
５０６本発明による赤色成分トリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性短波長側半値
５０７本発明による赤色成分トリミングフィルタ射出面のダイクロイック膜特性長波長側半値
６０１青色成分の規格化理想特性
６０２緑色成分の規格化理想特性
６０３赤色成分の規格化理想特性
７０１従来の理想特性に近づけた青色成分の分光透過特性
７０２従来の理想特性に近づけた緑色成分の分光透過特性
７０３従来の理想特性に近づけた赤色成分の分光透過特性
８０１ｕ’ｖ’色度図の３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの色度座標値を結んだ三角形の領域
８０２ｕ’ｖ’色度図の物体白色の座標点

Claims

青、赤、緑の３つの色成分に分解する色分解光学系であって、入射光側から順に、第１ダイクロイック膜を有し、前記第１ダイクロイック膜によって反射された第１の色成分を取り出す第１のプリズムと、第２ダイクロイック膜を有し、前記第１ダイクロイック膜を透過し、前記第２ダイクロイック膜で反射した第２の色成分を取り出す第２プリズムと、前記第１及び第２ダイクロイック膜を透過した第３の色成分を取り出す第３のプリズムとを備え、前記第１ダイクロイック膜が前記青色成分を反射する膜構成とし、前記第２ダイクロイック膜が前記赤色成分を反射する膜構成とし、かつ、前記第１ダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線について、最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、前記第２ダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線について、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有していることを特徴とする色分解光学系。
前記請求項１に記載の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する第１ダイクロイック膜の透過特性曲線の最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長が４８６［ｎｍ］以上、４９６［ｎｍ］以下となり、前記請求項１に記載の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する第２ダイクロイック膜の透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７５［ｎｍ］以上、５８５［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過するトリミングフィルタをさらに備え、本フィルタの最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が２．５［％／ｎｍ］以上、４．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有することを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の色分解光学系。
前記請求項３に記載の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が２．５［％／ｎｍ］以上、４．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長が５４９［ｎｍ］以上、５５９［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
緑色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、青色光を遮断し、緑色および赤色光を透過するトリミングフィルタをさらに備え、本トリミングフィルタの最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が２．５［％／ｎｍ］以上、４．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有することを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の色分解光学系。
前記請求項５に記載の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する傾きの平均値が２．５［％／ｎｍ］以上、４．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最低透過率と最高透過率との中間となる半値波長が４８９［ｎｍ］以上、４９９［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
青色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、緑色および赤色光を遮断し、青色光を透過するトリミングフィルタをさらに備え、本トリミングフィルタの最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−２．５［％／ｎｍ］以上、−０．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有することを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の色分解光学系。
前記請求項７に記載の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−２．５［％／ｎｍ］以上、−０．５［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４８５［ｎｍ］以上、４９５［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
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ることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の色分解光学系。
少なくとも１つのプリズムの射出面にダイクロイック膜が施されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の色分解光学系。
前記請求項１０に記載のダイクロイック膜のうちの少なくとも１つは、緑色光を取り出すプリズムの射出面に施され、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−６．０［％／ｎｍ］以上、−３．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５８０［ｎｍ］以上、５９０［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
前記請求項１０に記載のダイクロイック膜のうちの少なくとも１つは、青色光を取り出すプリズムの射出面に施され、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５０８［ｎｍ］以上、５１８［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
前記請求項１０に記載のダイクロイック膜のうちの少なくとも１つは、赤色光を取り出すプリズムの射出面に施され、最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−１２．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が６９１［ｎｍ］以上、７０１［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
前記請求項１０に記載のダイクロイック膜のうちの少なくとも１つは、赤色光を取り出すプリズムの射出面に施され、最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が１０．０［％／ｎｍ］以上、３０．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有するトリミングフィルタの透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５６２［ｎｍ］以上、５７２［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
青、赤、緑の３つの色成分に分解する色分解光学系の分光透過特性であって、第１プリズムから取り出された青色成分の光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−４．０［％／ｎｍ］以上、−２．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第２プリズムから取り出された赤色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有し、第３プリズムから取り出された緑色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の色分解光学系。
前記請求項１５に記載の第１プリズムから取り出された青色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−４．０［％／ｎｍ］以上、−２．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４７９［ｎｍ］以上、４８９［ｎｍ］以下となり、前記請求項１５に記載の第２プリズムから取り出された赤色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７５［ｎｍ］以上、５８５［ｎｍ］以下となり、前記請求項１５に記載の第３プリズムから取り出された緑色成分光の最低透過率と最高透過率との間の範囲の２０％から８０％に変化する短波長側の傾きの平均値が４．０［％／ｎｍ］以上、８．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が４９１［ｎｍ］以上、５０１［ｎｍ］以下となり、前記請求項１５に記載の第３プリズムから取り出された緑色成分光の最高透過率と最低透過率との間の範囲の８０％から２０％に変化する長波長側の傾きの平均値が−８．０［％／ｎｍ］以上、−４．０［％／ｎｍ］以下となる形状を有する透過特性曲線の最高透過率と最低透過率との中間となる半値波長が５７３［ｎｍ］以上、５８３［ｎｍ］以下となることを特徴とする色分解光学系。
請求項１から１６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。