JPH05257004A - 色分解プリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアギャップを省略して良好なレジストレー
ションなどの撮像特性を得るとともに、組立て作業を簡
略化でき、更には格別な回路を必要としない色分解プリ
ズムを得る。 【構成】 被写体からの光は、矢印ＦＡのように色分解
プリズムに入射する。Ｂの光は、Ｂプリズム１０の反射
面１２で矢印ＦＢの方向に反射されて結像面４０上に入
射結像する。Ｒの光は、Ｒプリズム２０の反射面２２で
矢印ＦＣの方向に反射されて結像面４２上に入射結像す
る。Ｇの光は、Ｇプリズム３０の反射面３２で矢印ＦＤ
の方向に反射されて結像面４４上に入射結像する。Ｂ，
Ｒ，Ｇの各光は、いずれもプリズム１０，２０，３０の
反射面１２，２２，３２で一度だけ反射されるため、各
撮像素子で取り込まれる画像は全て反転像となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー画像の撮像を行
うビデオカメラなどに好適な色分解プリズムの改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】カラービデオカメラなどで用いられてい
る色分解プリズムは、例えば図４に示すような構成とな
っている。同図（Ａ）には平面図，（Ｂ）には斜視図が
示されている。これらの図において、被写体１００から
の光はまずＢ（青）プリズム１０２に入射する。このＢ
プリズム１０２の第１反射面１０４にはＢ反射のダイク
ロイック膜が形成されている。このため、入射光のうち
のＢ光は第１反射面１０４で反射される。反射後のＢ光
は、更に第２反射面１０６で全反射して撮像素子の結像
面１０８に入射する。

【０００３】次に、Ｂプリズム１０２の第１反射面１０
４を通過した光は、Ｒ（赤）プリズム１１０に入射す
る。このＲプリズム１１０の第１反射面１１２にはＲ反
射のダイクロイック膜が形成されている。このため、入
射光のうちのＲ光は第１反射面１１２で反射される。反
射後のＲ光は、更に第２反射面１１４で全反射して撮像
素子の結像面１１６に入射する。更に、Ｒプリズム１１
０の第１反射面１１２を通過した光は、Ｇ（緑）プリズ
ム１１８に入射し、これを透過して撮像素子の結像面１
２０に入射する。

【０００４】このように、被写体１００からの光は、
Ｂ，Ｒ，Ｇの各プリズム１０２，１１０，１１８の作用
によってＢ，Ｒ，Ｇの各原色光に分解される。この場合
において、Ｒプリズム１１０の第２反射面１１４では全
反射が利用されているため、Ｂプリズム１０２とＲプリ
ズム１１０との間にエアギャップ１２２を形成する必要
がある。このため、色分解プリズムを単体として組み立
てることはできず、同図（Ｂ）に示すようにプリズムベ
ース１２４上に各プリズム１０２，１１０，１１８を貼
り付けて構成している。

【０００５】ところで、エアギャップ１２２は、その性
質上極めて精度よく維持されなけらばならない。例え
ば、エアギャップ１２２が少しでも狂うと、レジストレ
ーションずれや色ずれ，更にはフォーカスずれによる画
像ボケの原因になる。また、常温で良好な精度であって
も、高温時にエアギャップ１２２がテーパ状になったり
することがある。

【０００６】そこで、エアギャップ１２２を精度よく維
持するため、前記プリズムベース１２４としてセラミッ
クスなどの高価な材料を用いるなど種々の工夫が行われ
ている。例えば、特開平１−１０３３８９号公報には、
エアギャップと平行に形成された突起を締結材によって
挟んでプリズムを接合した色分解プリズムが開示されて
いる。特開平２−１９０９３号公報には、Ｒ，Ｂのプリ
ズム間に、枠状のスペーサを配置してシールし、内部を
大気圧より減圧してほぼ真空状態に保持した色分解光学
系が開示されている。更に、特開平３−８９２１０号公
報には、スペーサを蒸着層で形成して、平行度のよい超
微小間隙を得るようにした色分解光学系が開示されてい
る。

【０００７】このように、精度のよいエアギャップ１２
２を得るためには、スペーサなどの部品が特別に必要と
なるとともに、種々の工夫が必要となる。このような理
由から、エアギャップ１２２をなくすようにした色分解
プリズムが提案されている。例えば、特開昭６０−６８
７９０号公報，同６０−１２１８８８号公報，特開平３
−２３６６８６号公報には、ハーフミラーを用いて色分
解を行い、いずれか一方の撮像素子における電荷転送方
向を他方の撮像素子と逆にすることによって同一のＲ，
Ｇ，Ｂの再生画像を得るようにした撮像装置が開示され
ている。

【０００８】また、特開昭６３−２０９８９号公報，同
６３−２０９９０号公報には、エアギャップ１２２をな
くして全反射を行わないようにし、Ｒプリズム１１０で
得られた光学像については撮像素子の走査方向を逆にす
ることによって像の変換を行うようにした固体カラーテ
レビジョンカメラが開示されている。特開平２−２２４
４９１号公報には、ダイクロイックプリズムと撮像素子
との間にミラーを介在させて、像の向きを同一としたカ
ラー撮像装置が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法では、逆方向の走査（電荷転送）を行うことが
できる撮像素子やそのためのドライブ回路が別途必要と
なるとともに、信号合成時に特殊な回路を用いて反転像
の撮像信号と正立像の撮像信号との位相合せを行う必要
があり、必ずしも実用的とはいえない。

【００１０】また、一般にＣＣＤなどの撮像素子は、高
精度な位置決めを行う必要性からプリズムに直付けされ
るのを常態とするが、ミラーを用いて像の向きを同一に
する手法ではそのような取付方法を採用できず、現実性
に乏しい。本発明は、これらの点に着目したもので、エ
アギャップを省略して良好なレジストレーションなどの
撮像特性を得るとともに、組立て作業を簡略化でき、更
には格別な回路を必要としない色分解プリズムを提供す
ることを、その目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、入射光の光軸上に配置された複数のプリ
ズムを用いて、前記入射光を色分解する色分解プリズム
において、前記複数のプリズムは、分解光の反射面を、
前記入射光の光軸上に各々１つずつ有していることを特
徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、各分解光は、いずれも１回だ
け反射をうけて各プリズムから射出され、撮像手段の結
像面上に入射結像する。全反射を行う第２反射面は必要
とされないので、エアギャップが省略されて全体は一体
に構成可能となる。また、各撮像手段ではいずれも反転
像が得られるので、いずれかの色の像に対する格別な回
路も必要とされない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による色分解プリズムの実施例
について、添付図面を参照しながら説明する。 ＜第１実施例＞最初に、図１及び図２を参照しながら、
本発明の第１実施例について説明する。図１には第１実
施例の斜視図が示されており、図２には平面図が示され
ている。これらの図において、被写体（図示せず）から
の光の入射側には、まずＢプリズム１０が配置されてい
る。このＢプリズム１０の端部であって入射光の進行方
向（矢印ＦＡ参照）には、Ｂ反射ダイクロイック膜によ
る反射面１２が形成されている。入射光中のＢの光は、
この反射面１２によって図２の左上方（矢印ＦＢ参照）
に反射されるようになっている。Ｂプリズム１０は、こ
の反射面１２による反射光の進行方向に延設されてお
り、その端部が射出面１４となっている。

【００１４】次に、Ｂプリズム１０の反射面１２に接し
てＲプリズム２０が設けられている。このＲプリズム２
０の端部であって入射光の進行方向には、Ｒ反射ダイク
ロイック膜による反射面２２が形成されている。入射光
中のＲの光は、この反射面２２によって図２の右上方
（矢印ＦＣ参照）に反射されるようになっている。Ｒプ
リズム２０は、この反射面２２による反射光の進行方向
に延設されており、その端部が射出面２４となってい
る。

【００１５】次に、Ｒプリズム２０の反射面２２に接し
てＧプリズム３０が設けられている。このＧプリズム３
０の端部であって入射光の進行方向には、Ｇ反射ダイク
ロイック膜による反射面３２が形成されている。入射す
るＧの光は、この反射面３２によって図２の右下方（矢
印ＦＤ参照）に反射されるようになっている。Ｇプリズ
ム３０は、この反射面２２による反射光の進行方向に延
設されており、その端部が射出面３４となっている。

【００１６】以上の各部のうち、反射面１２，２２，３
２を形成するダイクロイック膜は例えば蒸着などの手法
で形成されており、各プリズム１０，２０，３０はそれ
ぞれ接着されている。すなわち、本実施例では前記従来
例のようなエアギャップは存在しない。また、各撮像素
子は、それらのの結像面４０，４２，４４から被写体に
至る光学的な距離が等しくなるように各々配置されてい
る。

【００１７】次に、以上のように構成された本実施例の
作用について説明する。被写体からの光は、Ｂプリズム
１０に入射するとともにプリズム中を矢印ＦＡのように
進行する。そして、まずＢの光は、Ｂプリズム１０の反
射面１２によって矢印ＦＢの方向に反射され、そのまま
プリズム中を進行する。そして、射出面１４からプリズ
ム外に射出されてＢの撮像素子の結像面４０上に入射結
像する。

【００１８】次に、Ｒの光は、Ｂプリズム１０の反射面
１２を透過してＲプリズム２０中を矢印ＦＡの方向に進
行する。そして、Ｒプリズム２０の反射面２２で矢印Ｆ
Ｃの方向に反射され、そのままプリズム中を進行する。
そして、射出面２４からプリズム外に射出されてＲの撮
像素子の結像面４２上に入射結像する。

【００１９】次に、Ｇの光は、Ｂプリズム１０の反射面
１２，Ｒプリズム２０の反射面２２を各々透過してＧプ
リズム３０中を矢印ＦＡ方向に進行する。そして、Ｇプ
リズム３０の反射面３２で矢印ＦＤの方向に反射され、
そのままプリズム中を進行する。そして、射出面３４か
らプリズム外に射出されてＧの撮像素子の結像面４４上
に入射結像する。

【００２０】以上のように、Ｂ，Ｒ，Ｇの各光は、入射
光軸上に設けられたプリズム１０，２０，３０の反射面
１２，２２，３２で一度だけ反射されてプリズム外部に
射出される。このため、各撮像素子で取り込まれる画像
は全て反転像となる。ここで、撮像素子において一般的
な正立像用の走査を行う場合には、例えば取り込んだ画
像の３色合成の後にＤＳＰ（Digital Signal Processo
r）などによる反転処理を行って正立像を得るようにす
る。撮像素子において逆の反転像用の走査を行う場合に
は、画像取込み後は通常の処理を行うことができる。

【００２１】このように、本実施例によれば次のような
効果がある。 （１）エアギャップを無くして各プリズムを直接貼り合
わせるため、色分解プリズムを単体として安価に組み立
てることが可能となるとともに、全体としての光学的精
度の向上や強度の向上を図ることができる。また、それ
らにより、撮像画像において高いレジストレーション精
度が得られるようになる。

【００２２】（２）特に、各プリズムとして高屈折率の
材料を使いるとともにプリズムを大きくすれば、Ｂプリ
ズムにおいてエアギャップによるＢ以外の光の反射が生
じないので、Ｆ１．４以上の明るさが得られる。 （３）Ｒ，Ｇ，Ｂ全てに同一の撮像素子，同一の駆動回
路及び信号処理回路を用いることができ、結果的に性能
の安定化を図ることができる。 （４）組み立てが簡略化される，特別な回路を必要とし
ないなど、全体としてコストダウンを図ることが可能と
なる。

【００２３】＜第２実施例＞次に、図３を参照しなが
ら、本発明の第２実施例について説明する。上述した第
１実施例は、本発明を３板式（又は３管式）のカラーカ
メラに適用した例であるが、この実施例は本発明を２板
式（又は２管式）のカラーカメラに適用したものであ
る。すなわち、前記第１実施例のＧプリズム３０を省く
とともに、Ｂプリズム１０の代わりにＢ／Ｒプリズム５
０が用いられており、Ｒプリズム２０の代わりにＧプリ
ズム６０が用いられている。

【００２４】同図において、被写体からの光の入射側に
は、Ｂ／Ｒプリズム５０が配置されている。このＢ／Ｒ
プリズム５０は第１実施例のＢプリズム１０に対応する
もので、入射光の進行方向（矢印ＦＪ参照）には、Ｂ／
Ｒ反射ダイクロイック膜による反射面５２が形成されて
いる。入射光中のＢ／Ｒの光は、この反射面５２によっ
て同図の左上方（矢印ＦＫ参照）に反射されるようにな
っている。Ｂ／Ｒプリズム５０は、この反射面５２によ
る反射光の進行方向に延設されており、その端部が射出
面５４となっている。

【００２５】次に、Ｂ／Ｒプリズム５０の反射面５２に
接してＧプリズム６０が設けられている。このＧプリズ
ム６０の端部であって入射光の進行方向には、Ｇ反射ダ
イクロイック膜による反射面６２が形成されている。入
射するＧの光は、この反射面６２によって図３の右上方
（矢印ＦＬ参照）に反射されるようになっている。Ｇプ
リズム６０は、この反射面６２による反射光の進行方向
に延設されており、その端部が射出面６４となってい
る。

【００２６】この第２実施例においても、同様に反射面
５２，６２を形成するダイクロイック膜は例えば蒸着な
どの手法で形成されており、各プリズム５０，６０はそ
れぞれ接着されている。従って、前記従来例のようなエ
アギャップは存在しない。また、各撮像素子は、それら
の結像面７０，７２から被写体に至る光学的距離が等し
くなるように配置されている。

【００２７】次に、以上のように構成された本実施例の
作用について説明すると、前記第１実施例では、Ｂプリ
ズム１０によってＢの光が取り出されたが、本実施例で
はＢ／Ｒプリズム５０によってＢ及びＲの光が反射面５
２によって矢印ＦＫの方向に反射されて取り出される。
これらＢ及びＲの光は、射出面５４からプリズム外に射
出されてＢ／Ｒ用の撮像素子の結像面７０上に入射結像
する。

【００２８】次に、Ｇの光は、Ｂ／Ｒプリズム５０の反
射面５２を透過してＧプリズム６０中を矢印ＦＪ方向に
進行する。そして、Ｇプリズム６０の反射面６２で矢印
ＦＬの方向に反射され、更に射出面６４からプリズム外
に射出されてＧの撮像素子の結像面７２上に入射結像す
る。この第２実施例でも、Ｂ，Ｒ，Ｇの各光は、いずれ
もプリズム５０，６０の反射面５２，６２で一度だけ反
射されてプリズム外部に射出される。このため、各撮像
素子で取り込まれる画像は全て第１実施例と同様に反転
像となる。

【００２９】＜他の実施例＞なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも本発明に含まれる。 （１）前記実施例におけるＧプリズム３０，６０の反射
面３２，６２は、充分に大きな角度を得ることができる
ので、ダイクロイック膜による反射の代わりに全反射を
利用するようにしてもよいし、また外光の混入を防ぐた
めに鏡面としてもよい。

【００３０】（２）また、前記実施例では、Ｂ，Ｒ，Ｇ
の順に分解を行ったが、この順番も必要に応じて適宜設
定してよい。 （３）各プリズムの形状も前記実施例に限定されるもの
ではなく、同様の作用を奏するように種々変更可能であ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による色分
解プリズムによれば、各分解光を１回の反射によって外
部に取り出すようにしたので、エアギャップを省くこと
ができ、レジストレーションや色のずれが低減された良
好な撮像特性の色分解プリズムを簡便な手法で組み立て
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による色分解プリズムの第１実施例を示
す斜視図である。

【図２】前記第１実施例の平面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す平面図である。

【図４】従来の色分解プリズムの一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…Ｂプリズム、１２，２２，３２，５２…反射面、
１４，２４，３４，５４…射出面、２０…Ｒプリズム、
３０，６０…Ｇプリズム、４０，４２，４４，７０，７
２…結像面、５０…Ｂ／Ｒプリズム、Ｒ…赤の光，Ｇ…
緑の光，Ｂ…青の光、ＦＡ〜ＦＤ，ＦＪ〜ＦＬ…矢印。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光の光軸上に配置された複数のプリ
   ズムを用いて、前記入射光を色分解する色分解プリズム
   において、前記複数のプリズムは、分解光の反射面を、
   前記入射光の光軸上に各々１つずつ有していることを特
   徴とする色分解プリズム。