JPH09184907A - 色分解光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のプリズムを用いて入射光束を複数の色
光に分解して射出させるビデオカメラやＴＶカメラ等に
好適な色分解光学系を得ること。 【解決手段】 少なくとも２つのプリズムを微小間隙を
有して対向配置し、該微小間隔に対向する面を利用して
入射光束を複数の色光に色分解して射出させる色分解光
学系において該微小間隙内の光束有効領域外に円柱形状
のファイバーを設け、該ファイバーによって該２つのプ
リズムを当接規制していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色分解光学系に関
し、特に複数のプリズムより成り、このうち２つのプリ
ズムを微小な空気間隔を隔てて配置したときの該微小な
空気間隔（微小間隙）を適切に設定することにより、入
射光束を所定の波長帯域の複数の色光に分解して射出さ
せるようにしたカラー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等におい
ては、撮像レンズと撮像手段（例えば撮像管や固体撮像
素子）との間に色分解光学系が用いられている。該色分
解光学系は、主に所定形状の多層膜を一面に設けた３個
乃至４個のプリズムを一体的に組み合わせて構成したプ
リズムロックから成っている。そして、撮像レンズ（対
物レンズ）から入射した光束を、各プリズムの反射面を
介して複数の波長帯域の色成分別に分解して所定の色分
解系用の撮像素子へ導くように構成している。

【０００３】該色分解光学系において、特に３つのプリ
ズムを有し、該３つのプリズムを物体側から順に第１，
第２，第３プリズムとしたとき第１プリズムと第２プリ
ズムの間に微小な空気間隔を有したフィリプス型と呼ば
れる色分解光学系が多く用いられている。

【０００４】図５は従来の３つのプリズムより成るフィ
リプス型の色分解光学系の要部概略図である。同図にお
いて１１は対物レンズ、１２は第１プリズム、１３は第
２プリズムであり、その入射面１３ａは第１プリズム１
２と微小な間隙を隔てて配置されている。１４は第３プ
リズムであり、その入射面１４ａは第２プリズム１３の
反射面１３ｂと接着されている。

【０００５】同図において対物レンズ１１を通過した光
束のうち第１プリズム１２のダイクロイック膜を施した
反射面１２ｂにて青色光Ｂが反射分離され、入射面１２
ａで全反射した後、射出面１２ｃより射出する。

【０００６】赤色光Ｒは第２プリズム１３のダイクロイ
ック膜を施した反射面１３ｂで反射し、入射面１３ａで
全反射した後、射出面１３ｃより射出する。そして青
色，赤色成分以外の緑色光束Ｇは第３プリズム１４の入
射面１４ａに入射し、射出面１４ｃより射出する。そし
てこれらの青色光Ｂ，赤色光Ｒ，緑色光Ｇをそれぞれ撮
像素子にて撮像している。

【０００７】同図においては、特に赤色光Ｒを効率良く
入射面１３ａで全反射させる為に第１プリズム１２と第
２プリズム１３との間に微小の空気間隔１６を設けてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す色分解光学
系では第１プリズム１２と第２プリズム１３を相対する
面が互いに平行となるように配置し、且つ空気間隔１６
が所定の値（微小間隙）となるようにしている。このと
きの微小間隙１６の寸法を規制する手段として、従来
は、例えば特開昭６０−２１６３０３号公報に記載され
ているように微小なガラス球を第１プリズム１２と第２
プリズム１３との間の４隅に接着して間隙を形成するよ
うにしている。

【０００９】又はステンレス製の薄板の中心部分を打ち
抜いた枠体をスペーサとして、第１プリズム１２と第２
プリズム１３との間に接着して間隙を形成している。或
いは図６に示すように薄いアルミ箔の小片をスペーサ１
８として第１プリズム１２と第２プリズム１３の間の４
隅に接着剤１９で接着して間隙を形成するようにしてい
る。尚、図６における２０は空気間隔１６の外周に設け
られた、空気間隔１６を封止するためのシール剤を示し
ている。

【００１０】しかしながら光軸に対し、斜めに設けられ
た微小間隙１６は対物レンズの結像性能に影響を及ぼす
為、できるだけ間隔を狭めると共に平行度を保つ必要が
ある。従来の技術ではスペーサの厚みに接着剤の厚みが
加わる為、間隔を狭くすることが難しく、平行度の誤差
の要因ともなっていた。例えば、ガラス球の大きさを均
一化することや、ステンレス薄板やアルミ箔小片の厚さ
を均一化することは難しく、このようなものをスペーサ
として用いた場合、微小間隙の平行度が失われてしま
い、結像性能が悪くなるという問題点があった。

【００１１】又１０μｍ以下にガラス球を製作すること
や、ステンレス薄板の厚みを抑えることは困難であり、
間隔の大きい間隙になってしまうことから、高性能化へ
の限界があった。更にこれらのスペーサは接着剤１９に
よりプリズム面に固定される為、接着剤１９による微小
間隙の厚み誤差や、接着剤１９のはみ出しによるゴース
ト発生や作業性が悪い等の問題点があり、ＨＤＴＶ対応
の高性能、高精細プリズムの製作が困難である等の問題
点があった。

【００１２】本発明は、複数のプリズムを有する色分解
光学系において、第１プリズムと第２プリズムとの空気
間隔を適切な形状のファイバーを用いることにより平行
度が良く、且つ超微小間隔に設定し、色分解を良好に行
うことができ、しかもゴーストの発生の少ない高性能な
色分解光学系の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の色分解光学系
は、 （１−１）少なくとも２つのプリズムを微小間隙を有し
て対向配置し、該微小間隔に対向する面を利用して入射
光束を複数の色光に色分解して射出させる色分解光学系
において該微小間隙内の光束有効領域外に円柱形状のフ
ァイバーを設け、該ファイバーによって該２つのプリズ
ムを当接規制していることを特徴としている。

【００１４】特に、 （１−１−１）前記ファイバーの前記２つのプリズムの
微小間隔の外周部より突出した部分をシール材で固着保
持していること。 （１−１−２）前記２つのプリズムの対向面は長形状を
しており、該長形状の有効光束領域を挟んだ対向位置に
２つのファイバーを挿設していること。等、を特徴とし
ている。

【００１５】（１−２）対物レンズからの光束を入射さ
せる為の第１面と該第１面より入射した光束を色成分別
に該第１面方向へ反射する光束と透過する光束とに分解
するダイクロイック膜を施した該第１面に対して傾きを
有して配置した第２面と、該第２面そして該第１面の順
で反射した光束を射出するための第３面を有する第１プ
リズムと、該第２面を透過した光束を微小な空気間隔を
介して入射させる第４面と該第４面より入射した光束を
色成分別に該第４面方向へ反射する光束と透過する光束
とに分解するダイクロイック膜を施した第５面と、該第
５面そして該第４面の順で反射した光束を射出するため
の第６面とを有する第２プリズムとの少なくとも２つの
プリズムを有する色分解光学系において該微小な空気間
隔は該第２面と第４面との間に設けた円柱形状のファイ
バーで規制していることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１，図２は各々本発明の実施形
態１の要部断面図と要部斜視図である。図３は図１の一
部分の拡大説明図である。図中１は対物レンズ、２は第
１プリズム（青色分解プリズム）、３は第２プリズム
（赤色分解プリズム）であり、その入射面３ａが第１プ
リズム２の射出面２ｂと平行で、且つ所定の空気間隔
（微小間隙）６を隔てて配置されている。４は第３プリ
ズム（緑色分解プリズム）であり、その入射面４ａは第
２プリズム３の反射面３ｂに屈折率差の少ない接着剤で
固定されている。５は円柱形状のファイバーであり、微
小間隙６内の光束有効領域外に設けられており、第１プ
リズム２の射出面２ｂと第２プリズムの入射面３ａに当
接している。このファイバー５の円柱の直径寸法により
微小間隙６の距離を規制している。

【００１７】図１，図２においては各プリズムの底面に
ベース又はサブベースが接合される場合が一般的である
が、ここでは図示していない。

【００１８】同図において対物レンズ１を通過した光束
は、第１プリズム２のダイクロイック膜を施した反射面
２ｂで所定の波長域の色光Ｂ（例えば青色光）が反射・
分岐され、入射面２ａで全反射した後、射出面２ｃより
射出し、青色用の撮像素子ＳＢに入射する。又、該反射
面２ｂを透過した色光は微小な空気間隙６を通過した
後、第２プリズム３の反射面３ｂに施されたダイクロイ
ック膜で所定の波長域の色光Ｒ（例えば赤色光）が反射
・分岐され、入射面３ａで全反射した後、射出面３ｃよ
り射出し、赤色用の撮像素子ＳＲに入射する。そして、
反射面３ｂを透過した色光Ｂ、色光Ｒ以外の色光Ｇ（例
えば緑色光）は、射出面４ｂより射出した後、緑色用の
撮像素子ＳＧに入射する。

【００１９】一般にファイバーは、直径５μｍ程度のも
のが現在多く製造されている。この為、本実施形態では
第１プリズム２と第２プリズム３の間の微小間隙６を作
るスペーサとして、このファイバーを用いている。これ
により、微小間隙６の間隔を従来よりも小さくして、平
行間隙での性能劣化のない良好なる色分解光学系を得て
いる。

【００２０】本実施形態では第１プリズム２の射出面２
ｂおよび第２プリズムの入射面３ａの有効光束領域（長
形状）を挟んだ対向位置に２つのファイバー５を挿設し
ている。又図３に示すようにスペーサとしてのファイバ
ー５のうち微小間隙６より突出している部分をシール材
７で固着保持している。

【００２１】このようにファイバー５を微小間隙６より
突出させることにより、シール材７を用いてファィバー
５を固着保持することを可能とし、ファイバー５を微小
間隙６内で、接着剤等を使用することなく高精度に保持
できるようにしている。又微小間隙６内で接着剤等を使
用せず、微小間隙６の寸法をファイバーの直径だけによ
って規制し、これにより平行度の良い、超微小間隙６を
得ている。又、微小間隙６内で接着剤を使用せず、これ
によりゴーストの極めて少ない色分解光学系を得てい
る。

【００２２】プリズムの組立時には、工具にファイバー
の両端を保持した後、プリズムの位置決めを行い、外周
をシールした後、工具を取り外して、余分な先端を切り
取っている。この他、ベース又はサブベースにファイバ
ーを支える為の穴を設けて接合するようにしても良い。

【００２３】図４は本発明の実施形態２の要部斜視図で
ある。本実施形態では図１の実施形態１に比べて微小間
隙６のうち第１プリズム２の射出面２ｂおよび第２プリ
ズムの入射面３ａの有効光束領域外の４隅に各々ファイ
バー５を設けている点が異なっており、その他の構成は
同じである。これにより実施形態１と同様の効果を得て
いる。

【００２４】尚図示しないが、有効光束領域外の３隅に
ファイバーを配置することでも同様の効果が得られる。
又本発明における色分解光学系としては３つのプリズム
より成る場合の他、２つ又は４つ以上のプリズムを有す
るものにも同様に適用することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、複数のプ
リズムを有する色分解光学系において、第１プリズムと
第２プリズムとの空気間隔を適切な形状のファイバーを
用いることにより平行度が良く、且つ超微小間隔に設定
し、色分解を良好に行うことができ、しかもゴーストの
発生の少ない高性能な色分解光学系を達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部断面図

【図２】本発明の実施形態１の要部斜視図

【図３】図１の一部分の拡大説明図

【図４】本発明の実施形態２の要部斜視図

【図５】従来の色分解光学系の要部断面図

【図６】図５の一部分の拡大説明図

【符号の説明】

１ 対物レンズ ２ 第１プリズム ３ 第２プリズム ４ 第３プリズム ５ ファイバー ６ 微小間隙 ７ シール材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つのプリズムを微小間隙を
   有して対向配置し、該微小間隔に対向する面を利用して
   入射光束を複数の色光に色分解して射出させる色分解光
   学系において該微小間隙内の光束有効領域外に円柱形状
   のファイバーを設け、該ファイバーによって該２つのプ
   リズムを当接規制していることを特徴とする色分解光学
   系。
2. 【請求項２】 前記ファイバーの前記２つのプリズムの
   微小間隔の外周部より突出した部分をシール材で固着保
   持していることを特徴とする請求項１の色分解光学系。
3. 【請求項３】 前記２つのプリズムの対向面は長形状を
   しており、該長形状の有効光束領域を挟んだ対向位置に
   ２つのファイバーを挿設していることを特徴とする請求
   項１の色分解光学系。
4. 【請求項４】 対物レンズからの光束を入射させる為の
   第１面と該第１面より入射した光束を色成分別に該第１
   面方向へ反射する光束と透過する光束とに分解するダイ
   クロイック膜を施した該第１面に対して傾きを有して配
   置した第２面と、該第２面そして該第１面の順で反射し
   た光束を射出するための第３面を有する第１プリズム
   と、該第２面を透過した光束を微小な空気間隔を介して
   入射させる第４面と該第４面より入射した光束を色成分
   別に該第４面方向へ反射する光束と透過する光束とに分
   解するダイクロイック膜を施した第５面と、該第５面そ
   して該第４面の順で反射した光束を射出するための第６
   面とを有する第２プリズムとの少なくとも２つのプリズ
   ムを有する色分解光学系において該微小な空気間隔は該
   第２面と第４面との間に設けた円柱形状のファイバーで
   規制していることを特徴とする色分解光学系。