JPH0727908A - 色分解光学系 - Google Patents

色分解光学系

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JPH0727908A
JPH0727908A JP5171715A JP17171593A JPH0727908A JP H0727908 A JPH0727908 A JP H0727908A JP 5171715 A JP5171715 A JP 5171715A JP 17171593 A JP17171593 A JP 17171593A JP H0727908 A JPH0727908 A JP H0727908A
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JP
Japan
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prism
light
red
color separation
green
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JP5171715A
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English (en)
Inventor
Takashi Omuro
▲隆▼司 大室
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーテレビカメラ等に使用する色分解光学
系において、トリミングダイクロ膜の高い反射率に起因
するゴーストやフレアを、色再現性を悪化させることな
く、防止することを目的とする。 【構成】 青反射ダイクロ膜を施したプリズムと、62
0nmから700nmの波長域の透過率を0.5%以下
とした赤反射ダイクロ膜を施したプリズムと、青及び赤
反射ダイクロ膜を透過した緑色光を取り出すプリズムを
有し、それぞれの射出面に、青色光より長波長側を吸収
する反射防止膜付きの青トリミング吸収フィルターと、
赤色光より短波長側を吸収する赤トリミング吸収フィル
ターと、緑トリミングダイクロを使用せず、緑色光より
短波長側を吸収する反射防止膜付きの緑トリミング吸収
フィルターを配置する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は色分解光学系に関し、特
に対物レンズからの光束をプリズムとダイクロイック膜
より成る色分解光学系を介して赤色光、青色光、緑色光
の3つの色光に分解し、分解された各色光を各々撮像素
子に導くようにしたテレビカメラやビデオカメラ等の撮
像装置に好適な色分解光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりカラーテレビカメラにおいて
は、対物レンズと撮像素子との間に色分解手段として複
数のプリズムとダイクロイック膜、そして、色フィルタ
ーより成る色分解光学系をもうけている。
【0003】特に、該色分解光学系は、多層膜より成る
ダイクロイック膜を1つの面にもうけた所定形状のプリ
ズムを複数用い、所定の関係を有しつつ一体的に組み合
わせており、対物レンズより入射した光束を各々のプリ
ズムを介して、赤色光、青色光、緑色光の3つの色光に
分解して所定の撮像素子へ導くように構成している。
【0004】図5は、従来の3つのプリズムを有する色
分解光学系の構成図である。同図において101は色分
解光学系、102は青色分解プリズム、103は赤色分
解プリズムであり、その入射面103aは、青色分解プ
リズム102と微小な空気間隙を介して配置されてい
る。104は緑色分解プリズムであり、その入射面10
4aは赤色分解プリズム103の反射面103bと接着
されている。
【0005】同図において、対物レンズLからの光束の
うち青色分解プリズム102のダイクロイック膜を施し
た反射面102bにて青色光Bが分離され入射面102
aで全反射した後、青トリミングフィルター102cを
介して射出する。また、赤色分解プリズム103のダイ
クロイック膜を施した反射面103bにて赤色光Rが分
離され入射面103aで全反射した後、赤トリミングフ
ィルター103cを介して射出する。そして、青色、赤
色成分以外の緑色光束Gは前記2つの反射面102b、
103bと、緑色分解プリズム104を透過し、吸収フ
ィルター104bとダイクロイック膜104cを使った
緑色トリミングフィルターを介して射出する。そしてこ
れら青色光B、赤色光R、緑色光Gの合計3本の光束を
不図示の各色光用の撮像素子へ導いている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】色分解光学系の各プリ
ズム射出面に設けたトリミングフィルターは、各色光の
分光特性の半値波長を所望の値に規制し、残留成分を抑
制するために用いられている。これらのトリミングフィ
ルターは、一般的に、ダイクロイック膜と吸収フィルタ
ーより成り立っている。
【0007】図6(a)に実線で示した特性は、反射面
102bに施したダイクロイック膜の透過特性であり、
図6(a)に破線で示した特性は、反射面103bに施
した従来のダイクロイック膜の透過特性である。この2
つの特性を掛け合わせた特性の光を緑色光として取り出
すことになるが、緑色光として使う500nmから60
0nmの波長帯域以外の光が残留している。図6(b)
は、この残留成分を取り除く緑トリミングフィルターに
使用している500nmより短波長側をシャープにカッ
トする吸収フィルターの透過特性と、600nmより長
波長側の光の残留成分を抑圧する緑のダイクロイック膜
の透過特性である。図6(c)の実線は、従来のように
緑のダイクロイック膜を使用したときの緑色の総合分光
特性である。
【0008】しかし、ダイクロイック膜は、透過する光
以外は反射する性質を持つため、600nmより長波長
側の残留成分は、緑トリミングフィルターのダイクロイ
ック膜に反射されプリズム内に戻ることになる。この戻
った光が、ゴーストやフレアの要因となっていた。
【0009】また、最近の固体撮像素子を使ったテレビ
カメラにおいては、固体撮像素子表面の反射率が高く、
プリズムを射出した光が、固体撮像素子と緑トリミング
フィルターのダイクロイック膜とで、相互反射を起こ
し、フレアとなっていた。
【0010】例えば、従来の色分解光学系に、緑のトリ
ミングダイクロイック膜を使わなければ、図6(c)の
破線の特性となり、残留成分が残ることが分かる。この
残留成分が残っていると、赤色を撮像したときに、緑が
かった赤色でモニターに再現されるという様に、色再現
性に悪影響を及ぼすことになり、そのままでは、緑のダ
イクロイック膜を使用しない訳には行かなかった。
【0011】さらに、この残留成分を取り除くために、
緑のダイクロイック膜の代わりに、600nmより長波
長側の残留成分をカットするような吸収フィルターを使
うことが考えられるが、このような吸収フィルターは、
シャープにカットするような特性の物の製造することが
難しく、緑色光の透過率を下げる要因となり、良い方法
とは言えなかった。
【0012】本発明の色分解光学系は、このような問題
に鑑みて、ゴーストやフレアの少ない、緑色光の透過率
の高い色分解光学系を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、対物レンズからの光を赤、青、緑の3色に色分解す
る色分解光学系において、青色光を反射するダイクロイ
ック膜を施した青色光を取り出す第1のプリズムと、前
記第1のプリズムと空気間隙を介して配置し、赤色光を
反射するダイクロイック膜を施した赤色光を取り出す第
2のプリズムと、前記第2のプリズムのダイクロイック
膜を施した面に接着し、前記第1のプリズム及び第2の
プリズムを透過した緑色光を取り出す第3のプリズムの
3つのプリズムを有し、前記第1のプリズムの射出面に
は、反射防止膜を施した青色光より長波長側の光を吸収
するフィルターを配置し、前記第2のプリズムの射出面
には、赤色光より短波長側の光をシャープにカットする
吸収フィルターを配置し、前記第3のプリズムの射出面
には、ダイクロイック膜を使用せず、反射防止膜を施し
た緑色光より短波長側の光をシャープにカットする吸収
フィルターを配置し、前記赤色光を反射するダイクロイ
ック膜の620nmから700nmにおける透過率を
0.5%以下に設定した。
【0014】このように構成することにより、赤色光の
反射ダイクロイック膜を透過した緑色光中に赤色光成分
が残留することを防ぎ、各トリミングフィルターにダイ
クロイック膜を使用せずとも高性能の色分解光学系が可
能となった。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の色分解プリズムの要部断面
図である。同図において、1は青色分解プリズムであ
り、その反射面1bにはダイクロイック膜(以後、青反
射ダイクロイック膜と呼ぶ)が蒸着してある。2は赤色
分解プリズムであり、その入射面2aは、青色分解プリ
ズムの反射面1bと微少な間隙を隔てるように配置し、
その反射面2bにはダイクロイック膜(以後、赤反射ダ
イクロイック膜と呼ぶ)を蒸着している。3は、緑色分
解プリズムであり、その入射面3aは、赤色分解プリズ
ムの反射面2bと接着している。1d、2d、3cは、
青トリミングフィルター、赤トリミングフィルター、緑
トリミングフィルターであり、それぞれ青色分解プリズ
ム1の射出面1c、赤色分解プリズム2の射出面2c、
緑色分解プリズム3の射出面3bに接着した吸収フィル
ターである。また、これらは、プリズムと接着される面
と反対側の空気と接する面には、普通の反射防止膜を施
している。4B、4G、4Rは、それぞれ青色用(青チ
ャンネル)、緑色用(緑チャンネル)、赤色用(赤チャ
ンネル)の固体撮像素子である。また、5は、700n
mより長波長の赤外光を遮断する赤外カットフィルター
である。但し、フィルター5は後で触れる構成では設け
る必要があるが、図1の構成では配置しなくとも良い。
【0016】本実施例において、光束6が、赤外カット
フィルター5を通って、青色分解プリズム1の入射面1
aから入射する。この入射した光束のうち、青色分解プ
リズムの反射面1bで、図2(a)の点線で示す反射特
性を持つ青反射ダイクロイック膜により反射された光
が、入射面1aで再び全反射し、図3の点線で示す青色
光より長波長側を吸収する透過特性を持つ青トリミング
フィルター1dを通して射出し、撮像素子4Bにて撮像
される。
【0017】図2(a)の実線で示す透過特性にて青色
分解プリズム1を透過した光のうち、赤色分解プリズム
2の反射面2bで、図2(b)の点線で示す反射特性を
持つ赤反射ダイクロイック膜により、反射された光が、
再び赤色分解プリズム2の入射面2aで全反射し、図3
の一点鎖線で示す570nm付近にシャープな透過特性
を持ちそれより短波長側を吸収する赤トリミングフィル
ター2dを通して射出し、撮像素子4Rにて撮像され
る。そして、図2(a)の実線で示す透過特性にて青色
分解プリズム1を、図2(b)の実線で示す透過特性に
て赤色分解プリズム2を透過した光は、緑色分解プリズ
ム3を通り、図3の実線に示す500nm付近にシャー
プな特性をもちそれより短波長側を吸収する緑トリミン
グフィルター3cを通して射出し、撮像素子4Gにて撮
像される。本発明においては、緑トリミングフィルター
3cに、ダイクロイック膜を使わない。
【0018】また、本実施例では、赤反射ダイクロイッ
ク膜の反射波長帯域の透過特性を0.5%以下となる多
層膜より構成した。このことにより、緑トリミングフィ
ルターに、ダイクロイック膜を使わずとも、図4に示す
ような良好な総合特性を得ている。また、残留成分を抑
圧するのに、赤反射ダイクロイック膜の反射帯域を利用
しているため、リップルによる残留成分のばらつきも少
ない。
【0019】赤反射ダイクロイック膜の膜構成として、
高屈折率物質と低屈折率物資の交互層からなる誘電体多
層膜を用いている。このうち高屈折率物質としてはTi
2、ZrO2、ZnS等の物質を使用し、低屈折率物質
としてはSiO2,MgF2、Al23などの物質を使用
している。この種のダイクロイック膜は、求める仕様を
充すために現在では色々の構成のものを設計可能であっ
て、本実施例では、TiO2/SiO2の基本膜厚1:1
の交互層を用い、表1とすることで、図2(b)に示す
特性を得ている。
【0020】さらに、本実施例では、赤トリミングフィ
ルターに反射防止膜を使用しているが、プリズムの前に
赤外カットフィルターがある場合には、赤色光の長波長
側の波長域を規制するために、トリミングダイクロイッ
ク膜を使用しても良い。なぜなら、赤のトリミングダイ
クロイック膜の反射域である赤外光の強度が、赤外カッ
トフィルターにより、非常に弱められているので、ゴー
スト等の要因とはならないからである。
【0021】
【表1】 尚、第6層から第14層は、光学的膜厚169.5nm
のSiO2とTiO2の交互層である。
【0022】
【発明の効果】本発明において、赤外反射ダイクロイッ
ク膜の反射帯域の透過率を0.5%以下とする事によ
り、緑トリミングフィルターにダイクロイック膜を使わ
ない簡易な構成にて、図4に示す様な良好な総合分光特
性を得ることができる。したがって、従来のプリズムの
色再現性となんら変わることがない。
【0023】また、この構成により、緑色光の波長帯域
の透過率を下げることなく、緑トリミングフィルターの
ダイクロイック膜に反射されプリズム内に戻る光が起こ
していたり、ゴーストやフレアを減少させることができ
る。
【0024】さらに、反射率の高い固体撮像素子と緑の
トリミングフィルターのダイクロイック膜との相互反射
にて起こるフレアも減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す光学断面図。
【図2】実施例の光学要素の波長対透過率特性図。
【図3】実施例の光学要素の波長対透過率特性図。
【図4】実施例の総合分光特性図。
【図5】従来例の光学断面図。
【図6】従来例の分光特性図。
【符号の説明】
1 青色分解プリズム 1d 青トリミングフィルター 2 青色分解プリズム 2b 赤反射ダイクロイック膜 2d 赤トリミングフィルター 3 緑色分解プリズム 3c 緑トリミングフィルター

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対物レンズからの光を赤、青、緑の3色
    に色分解する色分解光学系において、青色光を反射する
    ダイクロイック膜を施した青色光を取り出す第1のプリ
    ズムと、前記第1のプリズムと空気間隙を介して配置
    し、赤色光を反射するダイクロイック膜を施した赤色光
    を取り出す第2のプリズムと、前記第2のプリズムのダ
    イクロイック膜を施した面に接着し、前記第1のプリズ
    ム及び第2のプリズムを透過した緑色光を取り出す第3
    のプリズムを有し、前記第1のプリズムの射出面には、
    青色光より長波長側の光を吸収し、反射防止膜を施した
    フィルターを配置し、前記第2のプリズムの射出面に
    は、赤色光より短波長側の光をカットし、反射防止膜を
    施した吸収フィルターを配置し、前記第2のプリズムの
    射出面には、緑色光より短波長側の光をカットし、反射
    防止膜を施した吸収フィルターを配置すると共に前記赤
    色光を反射するダイクロイック膜の特性を620nmか
    ら700nmにおける透過率を0.5%以下に定めたこ
    とを特徴とする色分解光学系。
  2. 【請求項2】 対物レンズからの光を赤、青、緑の3色
    に色分解するためで赤外カットフィルターを経由した光
    を受ける色分解光学系であって、青色光を反射するダイ
    クロイック膜を施した青色光を取り出す第1のプリズム
    と、前記第1のプリズムと空気間隙を介して配置し、赤
    色光を反射するダイクロイック膜を施した赤色光を取り
    出す第2のプリズムと、前記第2のプリズムのダイクロ
    イック膜を施した面に接着し、前記第1のプリズム及び
    第2のプリズムを透過した緑色光を取り出す第2のプリ
    ズムを有し、前記第1のプリズムの射出面に青色光より
    長波長側の光を吸収し、反射防止膜を施したフィルター
    を配置し、前記第2のプリズムの射出面には赤色光より
    長波長側の波長域を規制するダイクロイックトリミング
    フィルターを配置し、前記第3のプリズムの射出面には
    緑色光より短波長側をカットし、反射防止膜を施した吸
    収フィルターを配置すると共に前記赤色光を反射するダ
    イクロイック膜の特性を620nmから700nmにお
    ける透過率を0.5%以下に定めたことを特徴とする色
    分解光学系。
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