JPS63299591A - 色分解光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、入射光をプリズム群により複数の光路に分割
し、プリズム群の各出射光を複数の固体撮像素子で受光
するカラーテレビカメラ用の色分解党学系に関するもの
である。

従来の技術 従来、この種の色分解光学系について第１０図を参照し
ながら説明する。第１０図に示すようにプリズム群１０
１は３個のプリズム１０２．１０３．１０４からなり、
プリズム１０２と１０３の間は空気間隙１０５を形成す
るためのスペーサ１０６が挿入され、プリズム１０３と
１０４は接着剤で接着されている。さらに光の各通過面
には、色分解のだめのフィルターが形成されている。こ
のプリズム群１０１はプリズム台板１０７上に配置され
、光学的位置合わせが行なわれた後、樹脂接着剤１０８
によってプリズム群１０１とプリズム台板１０７が固着
されている。このプリズム台板１０７はカラーテレビカ
メラのフレーム１０９に固定されている。プリズム群１
０１の入射面１１０側にレンズ系１１１が配置され、各
出射面１１２側に固体撮像素子（若しくは撮像管）１１
３が配置されている。

次に上記従来例の動作について説明する。レンズ系１１
１からの入射光をプリズム群１０１で複数の光路に分割
し、固体撮像素子（若しくは撮像管）１１３に入射させ
る。そして各チャンネルの信号を合成することによりカ
ラー画像を得ることができる。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の色分解光学系では、従来用いられている低分
解能のカメラや高分解能のカメラでも撮像管を用いた方
式においては、大きな問題は生じなかったが、固体撮像
素子１１３を用いた場合には問題が生じる。すなわち、
色分解光学系が熱の影響を受けた場合、色分解光学系の
構成要素が各々熱膨張を生じ、これによって各チャンネ
ルの光路がずれる現象であるレジストレーションズのズ
レが生じ、その結果、画像の分解能が著しく劣化する。

この原因としては、プリズム群１０１を有機接着剤で結
合しているため、環境温度変化等によって有機接着剤部
に変形を生じ、光路に変化を生じさせることが挙げられ
る。

従来、低分解能のカメラでは、これらの影響を無視して
いたが、分解能の高いカメラでは大きな問題となってく
る。撮像管を用いたものでは、例えばＮＨＫ技術研究、
昭５９第３６巻第２号に記載されているカラーカメラの
コンピュータ制御のように定期的にチャート等を写し出
し、各チャンネル間のレジストレーションのズレ量を検
出し、電気的に補正を行なうことによって、高分解な画
像を保つように制御することができる。

これに対し、近年、固体撮像素子を用いたカラーカメラ
が増加し、しかも固体撮像素子の分解能が高まっている
が、この固体撮像素子を用いた場合、上記撮像管のよう
な電気的な補正を行なうことが非常に困難であるため、
例えば特開昭６０−２７２７８号公報に記載されている
固体撮像カメラのように光軸上にくさび形をしたガラス
板を挿入し、これを回転制御してレジストレーンヨ／を
合致させるように光路調整を機械的に行なっている。し
かしながら、この方式では、精度の高いガラス板やこれ
を制御する回路系が必要であり、また構造が複雑になる
ため、これ自体の熱影響が問題となる。

そこで、本発明は、熱膨張収縮によるプリズム形状の変
化を最小限に抑えることができ、熱の影１１によるレジ
ストレーションのズレを防止することができ、また固体
撮像素子を用いた場合でも簡単な構造で、レジストレー
ションのズレを防止することができ、さらには耐久性を
向上させることができるようにした色分解光学系を提供
しようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 そして上記問題点を解決するだめの本発明の技術的な手
段は、入射光を複数の光路に分割して放出する複数のプ
リズムがガラスにより結合されたものである。

作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、プリズムがガラスによって確実に固定され、
このガラスは有機接着剤のように温度変化によってプリ
ズム群相互の位置ずれを生じることがない。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１実施例について説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例における色分
解光学系を示し、第１図は全体の平面図、第２図は空気
間隙を有しないプリズムの結合途中の状態の断面図、第
３図はその結合完成状態の断面図、第４図は空気間隙を
有するプリズムの結合途中の状態の断面図、第５図はそ
の結合完成状態の断面図である。

第１図において、１は結合しようとするプリズム群であ
り、プリズム２．　３．　４からなる。５は低融点ガラ
スであり、プリズム２と３．３と４を結合している。プ
リズム３と４は空気間隙を有することなく結合され、プ
リズム２と３は第５図に示すようにスペーサ６の介在に
より空気間隙７を存して結合されている。

各プリズム２．　３．　４を結合するには、各プリズム
２．　３．　４を所定の位置関係に固定した後、低融点
ガラス５をレンズ２と３．３と４の結合部に配置し、プ
リズム２．　３．　４および低融点ガラス５を低融点ガ
ラス５の融点以上に熱する。これにより低融点ガラス５
は結合部において溶融し、溶融後、これらを冷却するこ
とによりプリズム２と３．３と４は低融点ガラス５によ
り結合される。

プリズム群１の結合に際しては、プリズム２゜３．４の
光路と平行な上下の面に寄った位置で上下を結合する必
要がある。そして空気間隙を有しないプリズム３と４の
結合に際しては、第２図に示すように結合すべきプリズ
ム結合面の少なくとも一方に切欠き８を設け、この切欠
き８が水平方向となるようにプリズム３．４を直角方向
に倒し、両切欠き８に低融点ガラス５として、例えば融
点５３０℃程度の鉛ガラスフリットを納め、加熱溶融し
、溶融後、冷却することにより第１図および第３図に示
すようにプリズム３．４の２個所を同時に結合すること
ができる。プリズム３．４に用いられるガラスは通常７
００℃程度の軟化点であるから、上記低融点ガラス５に
よる結合に際してプリズム面精度が変化するおそれはな
い。

また光学特性上、結合面間に２０μｍ程度の空気間隙７
を設けるプリズム２と３の結合に際しては、第４図に示
すようにプリズム２と３の結合面の上下にそれぞれ空気
間隙７と等しいスペーサ６を介在させ、スペーサ６の外
方における結合部位にも同等の間隙９を設け、間隙９の
近傍に低融点ガラス５としてガラス棒を置く。このよう
にして全体を加熱すれば、ガラス棒は溶融し、間隙９に
溶融したガラスが第５図に示すように毛管現象によって
吸収光てんされ、強固な結合が実施される。上記スペー
サ６は一方のプリズム２、若しくは３の結合面に金属箔
をエツチングなどにより所定の形状に形成する。

以上のようにして結合されたプリズム群１は第３図に鎖
線で示すプリズム台板ｌＯに固定することが組立上便利
であるが、各プリズム光路面と直角でプリズム台板１０
と接する面１１を研磨し、同一平面に仕上げることによ
って、プリズム台板１０との固定が容易になる。プリズ
ム群ｌを上下のプリズム台板間に固定する場合には、勿
論、両面を研磨して同一平面に仕上げることによって、
プリズム台板１０と容易に固定することができる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第６図は本
発明の第２実施例を示し、空気間隙を要しないプリズム
の結合途中の状態の断面図である。

本実施例においては、切欠き８に低融点ガラス５として
、ガラスフリットに替えてガラス棒を納め、加熱溶融し
、溶融後、冷却することによりプリズム３と４を結合す
るようにしたものである。

本実施例によれば低融点ガラス５の稠密度が高まるので
、結合をよシ容易に実施することができる。

その他の構成は上記第１実施例と同様である。

次に本発明の第３実施例について説明する。第７図は本
発明の第３実施例を示し、プリズムの結合面にスペーサ
を形成した状態の断面図である。

本実施例においては、結合部周辺部の各部材の熱膨張係
数を一致させるため、スペーサ６をガラスにより形成し
たものである。すなわち、プリズム結合面において、空
気間隙７および結合のための間隙９となる部分をマスク
で覆い、プリズム２、若しくは３をガラスフリット懸濁
液中に置き、一定時間放置する。これによりガラスフリ
ットが沈降し、時間を制御することによって、プリズム
２、若しくは３の結合部上に目的の厚みのフリット膜を
形成することができる。しかる後、マスクを除去して加
熱することによってフリット膜を溶融し、硬化すること
によって空気間隙７および間隙９にほぼ等しいガラス膜
からなるスペーサ６を形成することができる。そしてス
ペーサ６を介してプリズム２と３の結合面を対向させ、
上記第１実施例と同様に第４図、第５図に示すようにス
ペーサ６の軟化温度よりも低い温度で溶融するガラス５
で結合を行なう。

上記フリット膜の形成に際し、プリズム２、若しくは３
とガラス７リツト懸濁液を高速回転する容器中に入れ、
７リツト膜形成面を回転軸と直角方向に配することによ
りガラスフリットの沈降を促進して沈降時間を短縮する
ことができる。その他の構成は上記第１実施例と同様で
ある。

次に本発明の第４実施例について説明する。

本実施例においては、上記第７図に示すようにプリズム
２、若しくは３の結合面にガラス膜からなるスペーサ６
を形成する場合であって、しかも空気間隙７の比較的小
さい場合に適するものであり、スペーサ６となるガラス
膜をスパッタリンクにより形成したものであり、その他
の構成は上記第１実施例と同様である。

なお、プリズム２．　３．　４の結合に際し、上記各実
施例の他、結合部に鉛ガラスフリットを純水などに懸濁
させて塗布してもよい。また上記第２、第３実施例のよ
うにスペーサ６をガラス膜により形成した場合、このガ
ラス膜を溶融して対向するプリズム面３、若しくは２と
結合するようにしてもよい。

次に本発明の試作例について説明する。

プリズム群１のガラス素材としてＢＰＯ４（屈折率１．
５５９２０、熱膨張率７８Ｘ１０％・℃、軟化点６４７
℃）を用い、結合用低融点ガラス５として、転移点（１
０ｐｏｉｓｅ）　４０８℃、軟化点（１０ｐｏｉｓｅ）
　４８０’Ｃ１作業点（１０’ｐｏｉｓｅ）　５７５℃
の鉛ガラスフリットを用い、上記第１実施例に基づき５
３０℃においてプリズム群１を結合した。

例えば、プリズム２，３の結合部の温度変化による位置
ずれを評価するため、第８図に示すように光路面と直角
な面に２０μｍの空間間隙７に跨ってストレインゲージ
１２を貼付けた。一方、比較例としてエポキシ系接着剤
により結合したプリズムにも同様にストレインゲージを
貼付け、両者の変形試験を行なった。その結果、エポキ
シ系接着剤により結合した場合には、第９図区）に示す
ように一１５℃から６０℃の温度変化に対して、１．０
μｍ程度の変化がある。その結果、これを含めたトータ
ルのレジストレーションズレは、１μｍ以上となる。

一方、本発明のガラス結合のものは同図（Ｂ）に示すよ
うに上記エポキシ接着剤による結合の場合に比べてＩＡ
程度の変形となっている。

本発明は上記試験結果から明らかなように一１５℃より
６０℃迄の温度変化に対し、レジストレーションズレが
±１μｍ以下の色分解光学系を実現することができた。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば複数のプリズムをガラ
スにより結合しているので、広い温度範囲においてプリ
ズム形状変化を最少限に抑えることができ、固体撮像素
子を用いた場合でもレジストレーションズレを防止する
ことができ、その構造も簡単であり、さらには強固に結
合できるので、耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例における色分
解光学系を示し、第１図は全体の平面図、第２図は空気
間隙を有しないプリズムの結合途中の状態の断面図、第
３図はその結合完成状態の断面図、第４図は空気間隙を
有するプリズムの結合途中の状態の断面図、第５図はそ
の結合完成状態の断面図、第６図は本発明の第２実施例
を示し、空気間隙を有しないプリズムの結合途中の状態
の断面図、第７図は本発明の第３実施例を示し、プリズ
ムの結合面にスペーサとしてガラス膜を形成した状態の
断面図、第８図は本発明の試作例の温度変化による変形
測定状態の説明図、第９図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞ
れ従来例と本発明の試作例の温度変化による変形測定結
果を示す図、第１０図は従来の色分解光学系を示す斜視
図である。 １・・・プリズム群、２．　３．　４・・・プリズム、
５・・・低融点ガラス、６・・・スペーサ、７・・・空
気間隙、８・・・切欠き。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名第１図 第２図 第３図 ／′；　ｒ　　　＼ ６Ｂ／ｊ　　　１０ 第　４　口 第　６　」 第８図 第９図 ”；！ｉＬ　＊　（°Ｃ） １哀（０ｃ） 第１０図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光を複数の光路に分割して放出する複数のプ
   リズムがガラスにより結合されたことを特徴とする色分
   解光学系。
2. （２）プリズムが結合面の少なくとも一方の一部に切欠
   きを有し、この切欠き部でガラスにより結合された特許
   請求の範囲第１項記載の色分解光学系。
3. （３）結合したガラスがガラスフリットからなる特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の色分解光学系。
4. （４）結合したガラスがガラス棒からなる特許請求の範
   囲第２項記載の色分解光学系。
5. （５）空気間隙を設けるプリズム対の結合面がスペーサ
   により空気間隙を有している特許請求の範囲第１項記載
   の色分解光学系。
6. （６）スペーサがガラス膜であり、プリズムがスペーサ
   により設けられた空気間隙に対する溶融したガラスの毛
   管現象による吸引充てんにより結合された特許請求の範
   囲第５項記載の色分解光学系。
7. （７）スペーサがガラス膜であり、このスペーサの溶融
   によりプリズムが結合されている特許請求の範囲第５項
   記載の色分解光学系。
8. （８）ガラス膜は一方のプリズムの結合面の一部にガラ
   スフリットの懸濁液中で沈降したガラスフリットが加熱
   されて形成されている特許請求の範囲第６項または第７
   項記載の色分解光学系。
9. （９）ガラス膜はスパッタリングにより一方のプリズム
   の結合面の一部に形成されている特許請求の範囲第６項
   または第７項記載の色分解光学系。
10. （１０）結合されたプリズムは光路面と直角方向の面が
    研磨により同一平面に仕上げられている特許請求の範囲
    第１項記載の色分解光学系。