JPH08297203A - 色分解光学プリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単で安価な構成で、非点収差、片ボケ、干
渉縞、青色成分の２重像等の画質劣化を低減しすると共
に接着強度を強固にした色分解光学プリズムを提供する
ことを目的とする。 【構成】 色分解光学プリズム１０６は、第１プリズム
１０と第２プリズム１２との間には赤色光成分を効率良
く全反射させるため、微小寸法の空気層１１４が設けら
れている。第１プリズム１０と第２プリズム１２との間
に、所定形状に加工されたフィルム状接着剤１５０を挟
み込んで空気層の空隙を形成すると同時に接着固定す
る。フィルム状接着剤１５０は、ポリエステル等の材料
から成り、厚さ１５μｍ程度の補強ベースの両面にエポ
キシ系接着剤が５μｍ程度の厚みで均一に塗布されプリ
硬化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射した光を青色光成
分、赤色光成分、緑色光成分の波長帯別に色分解する色
分解光学プリズムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラー撮像装置では、撮像レンズからの
撮像光を色分解光学プリズムにて赤色成分、緑色成分、
青色成分に分解して、各色成分の被写体像をそれぞれの
固体撮像素子にて撮像して得られる各撮像出力から標準
カラーテレビジョン信号を形成して出力するように成っ
ている。

【０００３】以下、従来の色分解光学プリズムについ
て、図面を参照しながら説明する。図４は、従来の色分
解光学プリズムを用いた撮像装置の概要図である。図４
において、１は撮像レンズ、２は赤外線カットフィルタ
ー、３は色温度変換フィルター、４はＮＤフィルター、
５は光学ローパスフィルター、６は色分解光学プリズ
ム、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは固体撮像素子、８はガラスブロ
ックである。色分解光学プリズム６は主として青色光成
分を反射する青反射膜９を持つ青色光成分を取り出す第
１プリズム１０と、第１プリズム１０の後に配置され、
主として赤色光成分を反射する赤反射膜１１を持ち赤色
光成分を取り出す第２プリズム１２と、第２プリズム１
２の赤反射膜１１が設けられた面に接合され緑色光成分
を取り出す第３プリズム１３とから構成されている。ま
た第１プリズム１０と第２プリズム１２との間には赤色
光成分を効率良く全反射させるため、微小寸法の空気層
１４が設けられている。色分解光学プリズム６のそれぞ
れの出射面近傍には、固体撮像素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが
所定の位置に調整（レジストレーション調整）された状
態で、ガラスブロック８を介して接着固定されている。

【０００４】図４において、撮像レンズ１より第１プリ
ズム１０に入射した光のうち青色光成分は青反射膜９で
反射し第１プリズム１０の全反射面１５で反射し青色成
分用の固体撮像素子７Ｂに至る。青反射膜９を通過した
光のうち、主として赤色光成分の光のみが赤反射膜１１
で反射し第２プリズム１２の全反射面１６で反射し赤色
成分用の固体撮像素子７Ｒに至る。赤反射膜１１を通過
した光は緑色光成分となり緑色成分用の固体撮像素子７
Ｇに至る。

【０００５】前述の構成において、第１プリズム１０と
第２プリズム１２との間には赤色光成分を効率良く全反
射させるため、微小寸法の空気層１４が必要となるが、
この空気層１４を形成する手段としては、 １）．エッチングまたはプレス等で所定形状に加工し、
黒色塗装・処理を施した金属製の薄板の両面に接着剤を
塗布し、第１プリズム１０と第２プリズム１２間に挟み
込んで空気層の空隙寸法を規制すると同時に第１プリズ
ム１０と第２プリズム１２とを固定する方法。

【０００６】２）．薄い金属箔の小片またはビニール等
の薄箔を第１プリズム１０と第２プリズム１２間の四隅
に接着して空隙を規制すると同時に仮接着し、その後、
毛細管現象にて四方の周囲より接着剤を流し込みプリズ
ムを固着する方法。 ３）．第１プリズム１０または第２プリズム１２の空気
層を形成する面にスクリーン印刷等により所定厚の塗料
を塗り乾燥後、第１プリズム１０と第２プリズム１２間
を押圧した状態にて毛細管現象を利用して四方の周囲よ
り接着剤を流し込みプリズムを固着する方法。

【０００７】等、多くの形成手段が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の１）、２）等の空隙形成手段では、 ａ）．空隙の寸法を３５μｍ以下の微少な空隙の空気層
１４を形成することが困難であり、光がこの空隙を通過
する際に生じる画面の縦方向、横方向の焦点の移動によ
る非点収差を無視できる程度に抑え込むことが難しい。

【０００９】ｂ）．青色成分は青反射膜９で反射して青
色成分用の固体撮像素子に入射する正規の撮像光と、青
反射膜９を通過した色成分のうち第２プリズム１２の入
射面で反射した一部の光とが２重像になり高輝度下部又
は上部（プリズムの設置状態により異なる）に青色の色
付きが発生する。この２重像のズレ量は空隙寸法に比例
するがある範囲になると目立ちにくくなる。

【００１０】ｃ）．空隙の平行度にバラツキが生じて第
２プリズム１２等で全反射した光の焦点が画面の上下左
右にズレてしまう片ボケ現象が生じる。 ｄ）．接着剤を毛細管現象等で空隙内に注入する場合、
周囲全体から注入するため自動化が困難で作業の工数が
多く必要になると同時に接着剤の粘度管理等が必要であ
った。

【００１１】ｅ）．毛細管現象で接着剤を注入する際、
レンズからの光束の通過する範囲まで進入する光束の通
過を妨げ、画質の劣化を招く。 という問題点を有していた。３）等の空隙形成手段で
は、微小な空隙を形成できるが、スクリーン印刷工程・
乾燥工程が必要となると共に、接着面積がスクリーン印
刷の外周に限られるため接着強度が不足するという問題
点を有していた。

【００１２】空隙の寸法が小さい場合、第１、第２のプ
リズム間で発生する干渉縞が赤成分用固体撮像素子７Ｒ
に撮像されるという問題点を有していた。本発明は上記
の問題点を解決するもので、簡単で安価な構成で、非点
収差、片ボケ、干渉縞、青色成分の２重像等の画質劣化
を低減しすると共に接着強度を強固にした色分解光学プ
リズム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
に本発明の色分解光学プリズムは、レンズからの撮像光
を青色成分、緑色成分、赤色成分の波長帯別に色分解す
る第１、第２、第３のプリズムより成り、第２プリズム
のプリズムに全反射面を形成すべく、第１と第２のプリ
ズム間に空気層を形成してなる色分解光学プリズムにお
いて、第１と第２のプリズム間に空気層が必要な範囲よ
り大きな穴を有し、補強ベースの両側にエポキシ系接着
剤を均一に塗布されプリ硬化状態のフィルム状接着剤を
介在させ、第１と第２のプリズム間の空気層の空隙間隔
を規制すると同時に接着固定するという構成を有してい
る。

【００１４】また、フィルム状接着材の第１プリズムと
第２プリズムとの接触部外にフィルム状接着剤を位置規
制する為の複数の穴を有したものである。また、フィル
ム状接着材の補強ベースを反射の少ない黒色の材料にし
たものである。

【００１５】

【作用】上記構成の撮像装置用色分解光学プリズムは、
簡単な構成で最適寸法の空隙の空気層を高精度に形成で
きると同時にプリズム間を強固に接着固定することによ
り、非点収差、片ボケ、赤色成分固体撮像素子に発生す
る干渉縞、青色成分用固体撮像素子に発生する２重像、
各固体撮像素子間のレジストレーションのズレ、による
画像劣化の少ない色分解光学プリズムが可能となる。

【００１６】また、複数の穴によりフィルム状接着剤の
位置を精度良く設置でき、接着剤により光束を遮断した
りする不良を低減できると共に接着面積の有効活用がで
き、接着強度のバラツキを少なくするものである。ま
た、黒色の補強ベースを用いることにより余分な光（撮
像レンズからの入射した光束のうち赤外線カットフィル
ター、ＮＤフィルター、色温度変換フィルター、光学ロ
ーパスフィルター、及び色分解光学プリズムの界面で一
部反射光が生じ、それらが回り回って固体撮像素子の受
光面に余分な反射光が、像面に到達して結像してゴース
トを発生させたり、像面に到達しても結像しないフレア
ーを発生させる）を遮断でき、フレアー・ゴーストを少
なくするものである。

【００１７】

【実施例】図２は、本発明の第１の実施例における色分
解光学プリズムを用いた撮像装置の概要図である。図２
において、１は撮像レンズ、２は赤外線カットフィルタ
ー、３は色温度変換フィルター、４はＮＤフィルター、
５は光学ローパスフィルター、１０６は色分解光学プリ
ズム、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは固体撮像素子、８はガラスブ
ロックである。色分解光学プリズム１０６は、主として
青色光成分を反射する青反射膜９を持つ青色光成分を取
り出す第１プリズム１０と、第１プリズム１０の後に配
置され主として赤色光成分を反射する赤反射膜１１を持
ち赤色光成分を取り出す第２プリズム１２と、第２プリ
ズム１２の赤反射膜１１が設けられた面に接合され緑色
光成分を取り出す第３プリズム１３とから構成されてい
る。また、第１プリズム１０と第２プリズム１２との間
には赤色光成分を効率良く全反射させるため、微小寸法
の空気層１１４が設けられている。色分解光学プリズム
１０６のそれぞれの出射面近傍には、固体撮像素子７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂが所定の位置に調整（レジストレーショ
ン調整）された状態で、ガラスブロック８を介して接着
固定されている。

【００１８】以上のように構成された本実施例の色分解
光学プリズムを用いた動作を、図２を用いて説明する。
撮像レンズ１より第１プリズム１０に入射した光のうち
青色光成分は青反射膜９で反射し第１プリズム１０の全
反射面１５で反射し青色成分用の固体撮像素子７Ｂに至
る。青反射膜９を通過した光のうち、主として赤色光成
分の光のみが赤反射膜１１で反射し第２プリズム１２の
全反射面１１６で反射し赤色成分用の固体撮像素子７Ｒ
に至る。そして、赤反射膜１１を通過した光は緑色光成
分となり緑色成分用の固体撮像素子７Ｇに至る。

【００１９】ここで、上記第１プリズム１０と第２プリ
ズム１２と空気層１１４の空隙は、空隙寸法が大きい場
合は、非点収差、青色成分の２重像が問題となり、空隙
の平行度ズレが大きい場合は、片ボケが問題となり、空
隙寸法の小さい場合は、干渉縞等の発生が問題となる。
これらの問題を抑えるためは、我々の実験結果によれば
２５μｍから１０μｍ程度で、平行度が３μｍ程度であ
れば、前述の画像劣化は問題とならないことを確認し
た。そこで、本発明の撮像素子用色分解光学プリズム１
０６では、下記のように構成して空隙の間隔を規制して
いる。

【００２０】図１は、空気層１１４を形成する際に用い
るフィルム状接着剤１５０の概要図で、フィルム状接着
剤１５０は、ポリイミドフィルム・塩化ビニル・ポリエ
ステル等の材料から成り、厚さ１５μｍ程度の補強ベー
ス１５１の両面にエポキシ系接着剤１５２が５μｍ程度
の厚みで均一に塗布されプリ硬化された３００ｍｍ＊３
００ｍｍ程度の大きさから、所定形状に精密に型抜きし
たものである。１５３は、撮像レンズ１からの光束が通
過すると共に、通過した光束が赤反射膜１１で反射し第
２プリズム１２の全反射面１１６で全反射させる範囲よ
り大きな面積を有する空気層形成穴である。１５４、１
５５はフィルム状接着剤１５０を、第１プリズム１０と
第２プリズム１２間の所定位置に、容易に位置決めする
ための位置決め穴である。１５６は第１プリズム１０と
第２プリズム１２とを接着後、はみ出した位置決め穴１
５４・１５５の部分を除去し易くする為の、ミシン目で
ある。フィルム状接着剤１５０はエポキシ系接着剤がプ
リ硬化されている為、表面に粘りが無く一定の硬度を持
っている為、光束の通過するプリズム表面に接触しても
接着剤が付着することがなく光束の通過を妨げることが
なく、所定形状に型抜きされた状態でも一定の平坦度を
保っているため位置決めが容易である。

【００２１】次に、第１プリズム１０と第２プリズム１
２間をフィルム状接着剤１５０を用いて接着固定する手
順について図３を用いて説明する。治具２００の第２プ
リズムホルダー部２０１に第２プリズム１２を位置規制
軸２０４に沿って設置し、その後、治具の位置規制ピン
２０２，２０３にフィルム状接着剤１５０の穴１５４・
１５５を合わせて第２プリズム１２の空気層１１４の形
成面上にセットする。その後、第１プリズム１０の空気
層形成面をフィルム状接着剤１５０の上に、治具２００
の第１プリズム規制面２０５と位置規制軸２０４に沿っ
てセットして、第２プリズム１２上から３００ｇ程度の
押圧を掛けて、１５０℃で１時間程度、加熱する。これ
により、第１プリズム１０と第２プリズム１２は強固に
接着固定される。冷却後、治具より取り出す。その後、
はみ出した位置決め穴１５４・１５５の部分を除去す
る。我々の測定では、空隙寸法が２５μｍから２２μｍ
のバラツキ内で、平行度も３μｍ以内で接着強度は５０
Ｋｇ以上を確保している。

【００２２】以上のように、本実施例の色分解光学プリ
ズムによれば、 １）．空気層の空隙寸法を２５μｍ、平行度を３μｍ以
内に容易に形成することができるため、 １.空隙が大きな場合に生じる、画面の縦方向、横方向
の焦点の移動による非点収差を無視できる程度に抑え込
むことできた。

【００２３】２.空隙が小さい場合に生じる、干渉縞が
赤色成分用固体撮像素子に撮像する現象を防止できる。 ３.空隙の寸法に比例する、青反射膜を通過した色成分
のうち第２プリズムの入射面で反射した一部の光が青色
成分用固体撮像素子に入射したことにより発生する２重
像のズレ量を減少することができる。

【００２４】４.空隙の平行度にバラツキにて生じる、
第２プリズム等で全反射した光の焦点が画面の上下左右
にズレてしまう片ボケ現象を減少できる。 ２）．空気層を容易に密閉構成にできるため、青反射膜
の湿度変化による半値波長の変動を少なくすることがで
き色再現性を安定できる。 ３）．第１プリズムと第２プリズムの空気層形成面の、
撮像レンズからの光束が通過すると共に、通過した光束
が赤反射膜で反射し第２プリズムの全反射面で全反射さ
せる範囲以外の全ての面を接着面とすることができる
為、接着面積を最大限に利用でき強固な接着固定ができ
る。よって、レジストレーションのズレを抑え安定した
画像が得られる。

【００２５】４）．補強ベースを、反射の少ない黒色の
材料、あるいは有機質光吸収材等から形成することによ
り、余分な光が各固体撮像素子に入射するのを低減でき
る。よって、フレアー・ゴーストを低減できるという効
果がある。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の色分解光学プリズムによれば、第１と第２のプリズム
間に所定形状に加工されたフィルム状接着剤を介在さ
せ、加圧、加熱させて、第１と第２のプリズム間の空気
層の空隙間隔を規制すると同時に接着固定することによ
り、簡単な構成で安価に最適寸法な空隙の空気層を高精
度に形成できると同時にプリズム間を強固に接着固定す
ることにより、非点収差・片ボケ・青色成分の２重像・
干渉縞等の画像劣化の問題発生を防止する。

【００２７】また、位置決め穴を設けることにより、接
着面積を最大限に利用でき強固な接着固定ができるた
め、レジストレーションのズレを抑え安定した画像が得
られるという効果が得られる。さらに、補強ベースを黒
色にすることにより、フレアー・ゴーストを低減すると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における撮像装置用色分
解光学プリズムの空気層を形成する際に用いるフィルム
状接着剤の概要図

【図２】本発明の第１の実施例における撮像装置用色分
解プリズムを用いた撮像装置の概要図

【図３】本発明の第１の実施例におけるフィルム状接着
剤を用いてプリズムを接着固定する手順の説明図

【図４】従来の色分解光学プリズムを用いた撮像装置の
概要図

【符号の説明】

１ 撮像レンズ ２ 赤外線カットフィルター ３ 色色温度変換フィルター ４ ＮＤフィルター ５ 光学ローパスフィルター ６ 色分解光学プリズム ７ 固体撮像素子 ８ ガラスブロック ９ 青反射膜 １０ 第１プリズム １１ 赤反射膜 １２ 第２プリズム １３ 第３プリズム １４ 空気層 １０６ 色分解光学プリズム １１４ 空気層 １５０ フィルム状接着剤 １５１ 補強ベース １５２ エポキシ系接着剤 １５３ 空気層形成穴 １５４，１５５ 位置決め穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズからの撮像光を青色成分、緑色成
   分、赤色成分の波長帯別に色分解する第１、第２、第３
   のプリズムより成り、前記第２プリズムのプリズムに全
   反射面を形成すべく、第１と第２のプリズム間に空気層
   を形成してなる色分解光学プリズムにおいて、前記第１
   と第２のプリズム間に空気層が必要な範囲より大きな穴
   を有し、補強ベースの両側にエポキシ系接着剤を均一に
   塗布されプリ硬化状態のフィルム状接着剤を介在させ、
   前記第１と第２のプリズム間の空気層の空隙間隔を規制
   すると同時に接着固定した色分解光学プリズム。
2. 【請求項２】 フィルム状接着材の第１プリズムと第２
   プリズムとの接触部外に前記フィルム状接着剤を位置規
   制する為の複数の穴を有した請求項１に記載の色分解光
   学プリズム。
3. 【請求項３】 補強ベースが、反射の少ない黒色の材料
   から成る請求項２に記載の色分解光学プリズム。