JP2956369B2 - ３色分解プリズム - Google Patents
３色分解プリズムInfo
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- JP2956369B2 JP2956369B2 JP4217608A JP21760892A JP2956369B2 JP 2956369 B2 JP2956369 B2 JP 2956369B2 JP 4217608 A JP4217608 A JP 4217608A JP 21760892 A JP21760892 A JP 21760892A JP 2956369 B2 JP2956369 B2 JP 2956369B2
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- Japan
- Prior art keywords
- dichroic mirror
- incident angle
- color separation
- light
- film thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョンカメラな
どカラー撮像装置に用いる３色分解プリズムに関する。
どカラー撮像装置に用いる３色分解プリズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像素子を３個用いる３板式
カラーカメラ（以下、３板カメラ）が開発されている。
この種のカメラには、撮像光を赤、緑、青の３原色に色
分解する３色分解プリズムが用いられる。
カラーカメラ（以下、３板カメラ）が開発されている。
この種のカメラには、撮像光を赤、緑、青の３原色に色
分解する３色分解プリズムが用いられる。
【０００３】図４は、従来の３色分解プリズムの断面図
であり、特許公告公報昭３８−２３７２４に記載され
る。図において、１、２、３はプリズム部材であり、４
はプリズム部材１に真空蒸着され、青色の波長帯の光束
を反射するダイクロイックミラー、５はプリズム部材２
に真空蒸着され、赤色の波長帯の光束を反射するダイク
ロイックミラーである。
であり、特許公告公報昭３８−２３７２４に記載され
る。図において、１、２、３はプリズム部材であり、４
はプリズム部材１に真空蒸着され、青色の波長帯の光束
を反射するダイクロイックミラー、５はプリズム部材２
に真空蒸着され、赤色の波長帯の光束を反射するダイク
ロイックミラーである。
【０００４】これらのダイクロイックミラー４、５は高
屈折物質と低屈折率物質とを交互に積層して作成し、光
学多層膜と呼ばれる。プリズム部材２と３とは密着して
接合され、プリズム部材１と２とは、スペーサ（図示せ
ず）を介し、間に数十ミクロン間隔のエアーギャップ６
を設けて接合される。７は撮像レンズ（図示せず）を出
射した撮像光の光軸であり、ダイクロイックミラー４に
より撮像光７から反射分離された青色撮像光８は、入射
面でもある全反射面９によって全反射され、出射する。
屈折物質と低屈折率物質とを交互に積層して作成し、光
学多層膜と呼ばれる。プリズム部材２と３とは密着して
接合され、プリズム部材１と２とは、スペーサ（図示せ
ず）を介し、間に数十ミクロン間隔のエアーギャップ６
を設けて接合される。７は撮像レンズ（図示せず）を出
射した撮像光の光軸であり、ダイクロイックミラー４に
より撮像光７から反射分離された青色撮像光８は、入射
面でもある全反射面９によって全反射され、出射する。
【０００５】同様に、ダイクロイックミラー５により撮
像光７から反射分離された赤色撮像光１０は、エアーギ
ャップ６の全反射面１１によって全反射され、出射す
る。ダイクロイックミラー４、５を透過した撮像光１２
は緑色の波長帯となり、直進して出射する。
像光７から反射分離された赤色撮像光１０は、エアーギ
ャップ６の全反射面１１によって全反射され、出射す
る。ダイクロイックミラー４、５を透過した撮像光１２
は緑色の波長帯となり、直進して出射する。
【０００６】図４の３色分解プリズムは、このようにし
て撮像光７を青、緑、赤の３原色の撮像光８、１０、１
２に色分解する。
て撮像光７を青、緑、赤の３原色の撮像光８、１０、１
２に色分解する。
【０００７】１３は撮像レンズの射出瞳位置を示し、１
４は撮像素子（図示せず）の上部へ向かう光線、１５は
撮像素子の下部へ向かう光線を表わす。撮像レンズによ
って像が倒立するため、１４はテレビの画面下部へ向か
う光線、１５は画面上部へ向かう光線といえる。なお、
ダイクロイックミラー４、５における、光線１４、１５
の反射光の図示は省略する。
４は撮像素子（図示せず）の上部へ向かう光線、１５は
撮像素子の下部へ向かう光線を表わす。撮像レンズによ
って像が倒立するため、１４はテレビの画面下部へ向か
う光線、１５は画面上部へ向かう光線といえる。なお、
ダイクロイックミラー４、５における、光線１４、１５
の反射光の図示は省略する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の３色分解プ
リズムにおいては、ダイクロイックミラー４、５が傾斜
し、かつ光線１４と１５とが平行ではない。そのため図
４に示すように、ダイクロイックミラー４への入射角α
１とα２とは違った角度になり、同じくダイクロイック
ミラー５への入射角β１とβ２も違った角度となる。一
般にダイクロイックミラーへの入射角が変化すれば、実
効的な光学膜厚が変化する結果、分光特性の波長位置が
変化する現象が生じる。これは入射角依存性と呼ばれ、
入射角が増加すれば、波長位置は短波長側に変化する。
このことによって、画面の上下、すなわち垂直方向にシ
ェーディングと呼ばれるむらが発生し、画質を劣化させ
る原因になる。
リズムにおいては、ダイクロイックミラー４、５が傾斜
し、かつ光線１４と１５とが平行ではない。そのため図
４に示すように、ダイクロイックミラー４への入射角α
１とα２とは違った角度になり、同じくダイクロイック
ミラー５への入射角β１とβ２も違った角度となる。一
般にダイクロイックミラーへの入射角が変化すれば、実
効的な光学膜厚が変化する結果、分光特性の波長位置が
変化する現象が生じる。これは入射角依存性と呼ばれ、
入射角が増加すれば、波長位置は短波長側に変化する。
このことによって、画面の上下、すなわち垂直方向にシ
ェーディングと呼ばれるむらが発生し、画質を劣化させ
る原因になる。
【０００９】図５はダイクロイックミラー４の分光特性
を示し、実線２１の特性が画面中央、点線２２が画面上
部、一点鎖線２３が画面下部に各々対応する。図６はダ
イクロイックミラー５の分光特性を示し、実線２４の特
性が画面中央、点線２５が画面上部、一点鎖線２６が画
面下部に、各々対応する。これらにより、画面の上部で
は緑が増加し赤と青が減少し、画面の下部では緑が減少
し赤と青が増加する傾向の色シェーディングになる。ま
た緑は輝度信号への寄与率が他に比べ高いため、緑の増
減は輝度シェーディングをも生じる。
を示し、実線２１の特性が画面中央、点線２２が画面上
部、一点鎖線２３が画面下部に各々対応する。図６はダ
イクロイックミラー５の分光特性を示し、実線２４の特
性が画面中央、点線２５が画面上部、一点鎖線２６が画
面下部に、各々対応する。これらにより、画面の上部で
は緑が増加し赤と青が減少し、画面の下部では緑が減少
し赤と青が増加する傾向の色シェーディングになる。ま
た緑は輝度信号への寄与率が他に比べ高いため、緑の増
減は輝度シェーディングをも生じる。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みて、垂直方向
のシェーディングの抑制された３色分解プリズムを提供
することを目的とする。
のシェーディングの抑制された３色分解プリズムを提供
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、入射側より第
１、第２、第３のプリズム部材と、緑色光を反射分離す
る第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロ
イックミラーと逆方向に傾斜して青または赤色光を反射
分離する第２のダイクロイックミラーとを備え、前記第
２のダイクロイックミラーの分光特性波長位置の入射角
依存性を、前記第１のダイクロイックミラーの分光特性
波長位置の入射角依存性よりも大きく設定して構成する
ものである。
１、第２、第３のプリズム部材と、緑色光を反射分離す
る第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロ
イックミラーと逆方向に傾斜して青または赤色光を反射
分離する第２のダイクロイックミラーとを備え、前記第
２のダイクロイックミラーの分光特性波長位置の入射角
依存性を、前記第１のダイクロイックミラーの分光特性
波長位置の入射角依存性よりも大きく設定して構成する
ものである。
【００１２】
【作用】本発明では、先ず第１のダイクロイックミラー
のみで緑を抜き出すことにより、入射角による波長位置
の変化に対し緑の出力を安定させ、輝度シェーディング
を抑制する。さらに、このとき生じる青と赤の出力の増
減に対して、第２のダイクロイックミラーの入射角依存
性で相殺させる。
のみで緑を抜き出すことにより、入射角による波長位置
の変化に対し緑の出力を安定させ、輝度シェーディング
を抑制する。さらに、このとき生じる青と赤の出力の増
減に対して、第２のダイクロイックミラーの入射角依存
性で相殺させる。
【００１３】つまり、青と赤を分離する際には緑帯域は
既に抜き出されており、第２のダイクロイックミラーの
波長位置の影響度はより少なくなっているが、さらに第
２のダイクロイックミラーの入射角依存性を第１のダイ
クロイックミラーよりも大きく設定することで、青と赤
の出力の増減を打ち消す作用を持たせ、垂直方向の色シ
ェーディングをも抑制することが可能となる。
既に抜き出されており、第２のダイクロイックミラーの
波長位置の影響度はより少なくなっているが、さらに第
２のダイクロイックミラーの入射角依存性を第１のダイ
クロイックミラーよりも大きく設定することで、青と赤
の出力の増減を打ち消す作用を持たせ、垂直方向の色シ
ェーディングをも抑制することが可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の３色分解プリズムにおける実
施例を図面にもとずいて説明する。
施例を図面にもとずいて説明する。
【００１５】図１は本発明の実施例の３色分解プリズム
の断面図であり、同図において、３１、３２、３３はプ
リズム部材であり、３４はプリズム部材３１に真空蒸着
され、緑色の波長帯を反射するダイクロイックミラーで
あり、３５はプリズム部材３２に真空蒸着され、赤色の
波長帯を透過し、青色の波長帯を反射するダイクロイッ
クミラーである。プリズム部材３１、３２、３３は全て
密着して接合され、エアーギャップの無い構成にする。
３６は撮像レンズ（図示せず）を出射した撮像光の光軸
を示す。ダイクロイックミラー３５への入射角が、ダイ
クロイックミラー３４への入射角よりも大きく逆方向に
傾斜するよう、プリズム部材３２、３３の形状を設定す
る。
の断面図であり、同図において、３１、３２、３３はプ
リズム部材であり、３４はプリズム部材３１に真空蒸着
され、緑色の波長帯を反射するダイクロイックミラーで
あり、３５はプリズム部材３２に真空蒸着され、赤色の
波長帯を透過し、青色の波長帯を反射するダイクロイッ
クミラーである。プリズム部材３１、３２、３３は全て
密着して接合され、エアーギャップの無い構成にする。
３６は撮像レンズ（図示せず）を出射した撮像光の光軸
を示す。ダイクロイックミラー３５への入射角が、ダイ
クロイックミラー３４への入射角よりも大きく逆方向に
傾斜するよう、プリズム部材３２、３３の形状を設定す
る。
【００１６】撮像光３６はダイクロイックミラー３４に
より緑色撮像光３７に反射分離され、入射面でもある全
反射面３８によって全反射され、出射する。撮像光３６
はこの後、ダイクロイックミラー３５により青色撮像光
３９に反射分離されて出射し、残りが赤色撮像光４０と
して直進し、出射する。なお青色光３８は１回反射して
出射するため、その被写体像は裏返し像（鏡像）となる
が、電気回路にて画像の裏表を反転させる。本実施例の
３色分解プリズムは、このようにして撮像光３６を緑、
青、赤の３原色の撮像光３７、３９、４０に色分解す
る。
より緑色撮像光３７に反射分離され、入射面でもある全
反射面３８によって全反射され、出射する。撮像光３６
はこの後、ダイクロイックミラー３５により青色撮像光
３９に反射分離されて出射し、残りが赤色撮像光４０と
して直進し、出射する。なお青色光３８は１回反射して
出射するため、その被写体像は裏返し像（鏡像）となる
が、電気回路にて画像の裏表を反転させる。本実施例の
３色分解プリズムは、このようにして撮像光３６を緑、
青、赤の３原色の撮像光３７、３９、４０に色分解す
る。
【００１７】４１は撮像レンズの射出瞳位置を示し、４
２は撮像素子（図示せず）の上部へ向かう光線、４３は
撮像素子の下部へ向かう光線を表わす。撮像レンズによ
って像が倒立するため、４２はテレビの画面下部へ向か
う光線、４３は画面上部へ向かう光線といえる。なお、
ダイクロイックミラー３４、３５における、光線４２、
４３の反射光の図示は省略する。
２は撮像素子（図示せず）の上部へ向かう光線、４３は
撮像素子の下部へ向かう光線を表わす。撮像レンズによ
って像が倒立するため、４２はテレビの画面下部へ向か
う光線、４３は画面上部へ向かう光線といえる。なお、
ダイクロイックミラー３４、３５における、光線４２、
４３の反射光の図示は省略する。
【００１８】図中θ１、θ２は、ダイクロイックミラー
３４における光線４２、４３各々の入射角であり、φ
１、φ２はダイクロイックミラー３５における光線４
２、４３各々の入射角である。図に示されるように、入
射角θ１とθ２とは違った角度になり、同じく入射角φ
１とφ２も違った角度となる。
３４における光線４２、４３各々の入射角であり、φ
１、φ２はダイクロイックミラー３５における光線４
２、４３各々の入射角である。図に示されるように、入
射角θ１とθ２とは違った角度になり、同じく入射角φ
１とφ２も違った角度となる。
【００１９】図２にダイクロイックミラー３４の分光特
性を示す。入射角依存性により波長位置が変化し、実線
５１の特性が画面中央、点線５２が画面上部、一点鎖線
５３が画面下部に各々対応する。このように入射角によ
り波長位置は変化するが、反射帯域全体が移動するた
め、反射分離される光量の変化としては極めて小さくな
り、緑の出力は安定する。すなわち、輝度信号への寄与
率の高い緑の出力が安定する結果、画面垂直方向の輝度
シェーディングが抑制される。
性を示す。入射角依存性により波長位置が変化し、実線
５１の特性が画面中央、点線５２が画面上部、一点鎖線
５３が画面下部に各々対応する。このように入射角によ
り波長位置は変化するが、反射帯域全体が移動するた
め、反射分離される光量の変化としては極めて小さくな
り、緑の出力は安定する。すなわち、輝度信号への寄与
率の高い緑の出力が安定する結果、画面垂直方向の輝度
シェーディングが抑制される。
【００２０】しかし、波長位置の変化により、画面上部
では点線５２により青の帯域が減り、赤が増える。また
画面下部では、一点鎖線５３により赤の帯域が減り、青
が増えるという傾向になる。この青と赤の出力の増減に
対して、ダイクロイックミラー３５の入射角依存性で補
正することを行なう。
では点線５２により青の帯域が減り、赤が増える。また
画面下部では、一点鎖線５３により赤の帯域が減り、青
が増えるという傾向になる。この青と赤の出力の増減に
対して、ダイクロイックミラー３５の入射角依存性で補
正することを行なう。
【００２１】図３にダイクロイックミラー３５の分光特
性を示す。入射角依存性により波長位置が変化し、実線
５４の特性が画面中央、点線５５が画面上部、一点鎖線
５６が画面下部に、各々対応する。画面上部では点線５
５により青の帯域が増え、赤が減る。画面下部では一点
鎖線５６により赤の帯域が増え、青が減る。これらの傾
向は、図２のダイクロイックミラー３４の傾向と逆であ
り、相殺する方向にある。
性を示す。入射角依存性により波長位置が変化し、実線
５４の特性が画面中央、点線５５が画面上部、一点鎖線
５６が画面下部に、各々対応する。画面上部では点線５
５により青の帯域が増え、赤が減る。画面下部では一点
鎖線５６により赤の帯域が増え、青が減る。これらの傾
向は、図２のダイクロイックミラー３４の傾向と逆であ
り、相殺する方向にある。
【００２２】しかし、ここで既に緑の帯域が抜き出され
ているため、ダイクロイックミラー３５の波長位置の影
響度は、ダイクロイックミラー３４よりも少なくなって
いる。従って、ダイクロイックミラー３５の入射角依存
性を、より大きく設定することで、ダイクロイックミラ
ー３４で生じる青と赤の出力の増減を打ち消す効果を持
たせる。
ているため、ダイクロイックミラー３５の波長位置の影
響度は、ダイクロイックミラー３４よりも少なくなって
いる。従って、ダイクロイックミラー３５の入射角依存
性を、より大きく設定することで、ダイクロイックミラ
ー３４で生じる青と赤の出力の増減を打ち消す効果を持
たせる。
【００２３】そのために、ダイクロイックミラー３５の
膜構成として、高屈折率層と低屈折率層から成る基本周
期層における光学膜厚比（高屈折率層の光学膜厚／低屈
折率層の光学膜厚）を、ダイクロイックミラー３４の光
学膜厚比よりも小さく設定する。膜の屈折率が高いほ
ど、入射角の変化に対し膜の内部での光路長の変化が少
なくなるため、入射角依存性は小さくなる。従って例え
ば、ダイクロイックミラー３４の光学膜厚比は１より大
きい比に、ダイクロイックミラー３５では１以下の逆比
に設定し、入射角依存性の差をより大きくする。
膜構成として、高屈折率層と低屈折率層から成る基本周
期層における光学膜厚比（高屈折率層の光学膜厚／低屈
折率層の光学膜厚）を、ダイクロイックミラー３４の光
学膜厚比よりも小さく設定する。膜の屈折率が高いほ
ど、入射角の変化に対し膜の内部での光路長の変化が少
なくなるため、入射角依存性は小さくなる。従って例え
ば、ダイクロイックミラー３４の光学膜厚比は１より大
きい比に、ダイクロイックミラー３５では１以下の逆比
に設定し、入射角依存性の差をより大きくする。
【００２４】また、ダイクロイックミラー３４の入射角
依存性は小さい方がよいが、膜構成として基本周期層に
おける光学膜厚比を、３以上の整数比に設定する。なぜ
なら、入射角依存性のためには光学膜厚比は大きい方が
よいといえるが、図２のような特性の場合、光学膜厚比
が１以下から３までは入射角依存性の変化が大きく、３
以上で飽和傾向となることがわかったからである。
依存性は小さい方がよいが、膜構成として基本周期層に
おける光学膜厚比を、３以上の整数比に設定する。なぜ
なら、入射角依存性のためには光学膜厚比は大きい方が
よいといえるが、図２のような特性の場合、光学膜厚比
が１以下から３までは入射角依存性の変化が大きく、３
以上で飽和傾向となることがわかったからである。
【００２５】また図１に示すように ダイクロイックミ
ラー３５の入射角をダイクロイックミラー３４の入射角
よりも大きく設定する。入射角が大きいほど、入射角依
存性は大きくできる。実施例では光軸の入射角を４５゜
に設定している。
ラー３５の入射角をダイクロイックミラー３４の入射角
よりも大きく設定する。入射角が大きいほど、入射角依
存性は大きくできる。実施例では光軸の入射角を４５゜
に設定している。
【００２６】以上のように実施例では、初めにダイクロ
イックミラー３４のみで緑を抜き出すことにより、入射
角による波長位置の変化に対し緑の出力を安定させ、輝
度シェーディングを抑制する。このとき生じる青と赤の
出力の増減に対して、ダイクロイックミラー３５の入射
角依存性をダイクロイックミラー３５よりも大きく設定
することで、青と赤の出力の増減を打ち消す作用を持た
せ、垂直方向の色シェーディングも抑制し、良好な画質
を実現できる。
イックミラー３４のみで緑を抜き出すことにより、入射
角による波長位置の変化に対し緑の出力を安定させ、輝
度シェーディングを抑制する。このとき生じる青と赤の
出力の増減に対して、ダイクロイックミラー３５の入射
角依存性をダイクロイックミラー３５よりも大きく設定
することで、青と赤の出力の増減を打ち消す作用を持た
せ、垂直方向の色シェーディングも抑制し、良好な画質
を実現できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の３色分解プリズムは、撮像光を
第１のダイクロイックミラーにて緑色光を反射分離し、
第２のダイクロイックミラーにて青または赤色光を反射
分離し、第１と第２のダイクロイックミラーの入射角依
存性を変えて、垂直方向の輝度シェーディングと色シェ
ーディングを改善する効果を持たせる。これにより、簡
素な構成でシェーディング特性の良好な３色分解プリズ
ムを実現でき、その工業的価値は高い。
第１のダイクロイックミラーにて緑色光を反射分離し、
第２のダイクロイックミラーにて青または赤色光を反射
分離し、第１と第２のダイクロイックミラーの入射角依
存性を変えて、垂直方向の輝度シェーディングと色シェ
ーディングを改善する効果を持たせる。これにより、簡
素な構成でシェーディング特性の良好な３色分解プリズ
ムを実現でき、その工業的価値は高い。
【図１】本発明の第１の実施例における３色分解プリズ
ムの断面図
ムの断面図
【図２】同実施例における第１のダイクロイックミラー
の分光特性図
の分光特性図
【図３】同実施例における第２のダイクロイックミラー
の分光特性図
の分光特性図
【図４】従来の３色分解プリズムの断面図
【図５】従来の３色分解プリズムにおける第１のダイク
ロイックミラーの分光特性図
ロイックミラーの分光特性図
【図６】従来の３色分解プリズムにおける第２のダイク
ロイックミラーの分光特性図
ロイックミラーの分光特性図
３１、３２、３３ プリズム部材 ３４、３５ ダイクロイックミラー ３６、４２、４３ 撮像光 ３７ 緑色撮像光 ３９ 青色撮像光 ４０ 赤色撮像光 ４１ 射出瞳位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 5/04
Claims (3)
- 【請求項１】入射側より第１、第２、第３のプリズム部
材と、緑色光を反射分離する第１のダイクロイックミラ
ーと、前記第１のダイクロイックミラーと逆方向に傾斜
して青または赤色光を反射分離する第２のダイクロイッ
クミラーとを備え、前記第２のダイクロイックミラーの
分光特性波長位置の入射角依存性を、前記第１のダイク
ロイックミラーの分光特性波長位置の入射角依存性より
も大きく設定したことを特徴とする３色分解プリズム。 - 【請求項２】第１、第２のダイクロイックミラーは、そ
のの基本周期層が、高屈折率層と低屈折率層から成り、
前記第２のダイクロイックミラーの光学膜厚比（高屈折
率層の光学膜厚／低屈折率層の光学膜厚）を、前記第１
のダイクロイックミラーの光学膜厚比よりも小さく設定
したことを特徴とする、請求項１記載の３色分解プリズ
ム。 - 【請求項３】第２のダイクロイックミラーの入射角を、
第１のダイクロイックミラーの入射角よりも大きく設定
したことを特徴とする、請求項１または２記載の３色分
解プリズム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4217608A JP2956369B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | ３色分解プリズム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4217608A JP2956369B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | ３色分解プリズム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0667005A JPH0667005A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2956369B2 true JP2956369B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=16706961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4217608A Expired - Lifetime JP2956369B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | ３色分解プリズム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2956369B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-17 JP JP4217608A patent/JP2956369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0667005A (ja) | 1994-03-11 |
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