JP4661144B2 - 波長分離光学素子、色温度可変光源装置、色温度補正光学装置および撮像システム - Google Patents
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Description
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態による色温度可変光源装置の構成を模式的に示す全体構成図であり、図1(b)は、図1(a)の部分拡大図である。色温度補正光学装置100は、光源11と、コリメートレンズ12と、偏光板13と、波長分離光学素子10と、回転型偏光板14と、回転駆動部15と、回転制御部16とを備えている。光源11は、例えば、写真用閃光装置(ストロボ発光装置)に用いられる発光強度の大きいキセノン管であり、高電圧を印加することにより白色光を発する。
I(0)=1−t(λ)・・・偏光方向0の反射光L(R)
I(1)=(1−t(λ))0・t(λ)2・・・偏光方向π/2の透過光L(T1)
I(2)=(1−t(λ))1・t(λ)2・・・偏光方向0の透過光L(T2)
I(3)=(1−t(λ))2・t(λ)2・・・偏光方向π/2の透過光L(T3)
・・・・
I(2k-1)=(1−t(λ))2k−2・t(λ)2・・・偏光方向0の透過光L(T(2k-1))
I(2k)=(1−t(λ))2k−1・t(λ)2・・・偏光方向π/2の透過光L(T(2k))
ΣI(π/2)=t(λ)/(2−t(λ))={2/(2−t(λ))}−1
ΣI(0)=2−{2/(2−t(λ))}
光の損失がない場合は、ΣI(π/2)+ΣI(0)=1であるから、入射光L(I)の強度をそのまま保って、多層膜1の波長特性に応じて偏光方向毎に波長を分離することができる。
K={(λmin−λa)K1cosθ+(λa−λmax)K2sinθ}/{(λmin−λa)cosθ+(λa−λmax)sinθ}・・・(1)
出力される色温度Kは、回転型偏光板の回転角度θに応じて、連続的に変化させることができる。
図5は、本発明の第2の実施の形態による色温度可変光源装置の構成を模式的に示す全体構成図である。色温度可変光源装置200は、第1の実施の形態による色温度可変光源装置100の回転型偏光板14の代わりに液晶セル17を用いて波長分離光L2から所定の色温度の光束を取り出すものである。本実施の形態では、波長分離光学素子10までの光学系、すなわち光源11、コリメートレンズ12、偏光板13および波長分離光学素子10は、同じであるので説明を省略し、相違点のみを説明する。
図6は、本発明の第3の実施の形態による色温度可変光源装置の構成を模式的に示す全体構成図である。色温度可変光源装置300は、光源11と、コリメートレンズ12と、偏光分離ミラー(PBS)21と、全反射プリズム22と、1/2波長板23と、波長分離光学素子10と、液晶セル17と、液晶駆動装置18と、偏光分離ミラー24と、1/4波長板25とを備えている。色温度可変光源装置300は、第2の実施の形態による色温度可変光源装置200を基本として変形したものである。本実施の形態では、第2の実施の形態の色温度可変光源装置200と同じ構成部品には同一符号を付し、説明を省略する。
図7は、本発明の第4の実施の形態による色温度補正光学装置が用いられる撮像システムの構成を模式的に示す全体構成図である。撮像システムは、色温度補正光学装置400と、撮影レンズ40と、撮像素子50とを備えている。色温度補正光学装置400は、被写体からの光L4が入射する回転型偏光板14と、回転駆動部15と、回転制御部16と、複屈折板30と、波長分離光学素子10と、偏光板13とを備えている。本実施の形態では、第1〜第3の実施の形態の色温度可変光源装置100,200,300と同じ構成部品には同一符号を付す。
本発明は、波長域に応じて偏光方向を変えることができる波長分離光学素子10に特徴がある。本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。
2:1/4波長板
3:ミラー
10:波長分離光学素子
11:光源
12:コリメートレンズ
13:偏光板
14:回転型偏光板
15:回転駆動部
16:回転制御部
17:液晶セル
18:液晶駆動装置
19:偏光板
21,25:偏光分離ミラー(PBS)
22:全反射プリズム
23:1/2波長板
25:1/4波長板
30:複屈折板
40:撮影レンズ
50:撮像素子
100,200,300:色温度可変光源装置
400:色温度補正光学装置
Claims (7)
- 入射する直線偏光光のうち第1波長の偏光光を反射するとともに第2波長の偏光光を透過する干渉型波長選択素子と、前記干渉型波長選択素子を透過した前記第2波長の偏光光の偏光方向を変更する波長板と、前記波長板を通過した前記第2波長の偏光光を、前記反射された第1波長の偏光光の反射方向と同じ方向に、反射する反射素子と、をそれぞれ積層してなる波長分離光学素子と、
前記波長分離光学素子によってそれぞれ同方向に反射された前記第1波長の偏光光と前記第2波長の偏光光とを入射して所定方向の偏光光を透過する偏光手段と、
前記偏光手段が透過する偏光光の方向を決定する制御手段と、
を備えることを特徴とする色温度可変光源装置。 - 請求項1に記載の色温度可変光源装置において、
前記波長板は、1/4波長板であり、
前記偏光手段は、偏光板と前記偏光板を回転駆動する駆動手段とを有し、
前記制御手段は、前記偏光板の回転角を制御することを特徴とする色温度可変光源装置。 - 入射光を第1の波長域の第1の偏光方向の光と第2の波長域の第2の偏光方向の光とに分離して射出する波長分離光学系と、
前記波長分離光学系が射出した第1の偏光方向の光と第2の偏光方向の光とを任意の比率で選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段が選択する前記比率を指定する制御手段と、を有することを特徴とする色温度可変光源装置。 - 請求項3に記載の色温度可変光源装置において、
前記波長分離光学系は、干渉型波長選択素子と偏光素子と反射素子とを順次積層して構成されることを特徴とする色温度可変光源装置。 - 請求項4に記載の色温度可変光源装置において、
前記干渉型波長選択素子は、前記入射光のうち第1の波長の光を反射するとともに第2の波長の光を透過し、
前記偏光素子は、前記干渉型波長選択素子からの前記第2の波長の光の偏光方向を変更して前記反射素子へ導き、
前記反射素子は、前記偏光素子からの前記第2の波長の光を反射して前記偏光素子へ導き、
前記偏光素子は、前記反射素子により導かれた前記第2の波長の光の偏光方向をさらに変更して前記干渉型波長選択素子へ導き、
前記干渉型波長選択素子は、前記偏光素子からの前記第2の波長の光を透過することにより、前記入射光を前記第1の波長の光と第2の波長の光とで偏光方向を異ならせて射出することを特徴とする色温度可変光源装置。 - 請求項3に記載の色温度可変光源装置において、
前記波長分離光学系は、入射光のうち第1の波長の光を反射するとともに第2の波長の光を透過する多層膜と、前記多層膜からの前記第2の波長の光の偏光方向を変更して通過させる偏光素子と、前記偏光素子からの前記第2の波長の光を反射して前記偏光素子へ導く反射素子とを有する波長分離光学素子を含み、
前記偏光素子は、前記反射素子により導かれた前記第2の波長の光の偏光方向をさらに変更して前記多層膜へ導き、
前記多層膜は、前記偏光素子からの前記第2の波長の光を透過することを特徴とする色温度可変光源装置。 - 請求項3に記載の色温度可変光源装置において、
前記波長選択手段は、
光軸廻りに回転可能な回転型偏光部材を備え、
前記回転型偏光部材を回転駆動することにより、前記波長に応じて偏光方向が異なる偏光光を偏光方向毎に選択比率を変えて取り出すことを特徴とする色温度可変光源装置。
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