JP5066420B2 - 色分解光学系および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、入射光を複数の色光に分解する色分解光学系、およびその色分解光学系を備えた撮像装置に関する。

一般に、テレビカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、色分解光学系が備えられている。図１７は、従来の色分解光学系の構成例を示している。この色分解光学系１０１は、撮影レンズ１０２を介して入射した入射光Ｌを青色光ＬＢ、赤色光ＬＲ、および緑色光ＬＧの３つの色光成分に分解するものである。色分解光学系１０１によって分解された各色光に対応する位置には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の各色光用の撮像素子４Ｂ，４Ｒ，４Ｇが配置される。この色分解光学系１０１は、フィリップス型色分解光学系と呼ばれるものであり、光軸Ｚ１に沿って光の入射側から順に、第１のプリズム１１０と、第２のプリズム１２０と、第３のプリズム１３０とを備え、第１のプリズム１１０で青色光ＬＢ、第２のプリズム１２０で赤色光ＬＲ、第３のプリズム１３０で緑色光ＬＧを取り出す構成とされている。

第１のプリズム１１０の反射・透過面１１１には、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１が形成されている。第２のプリズム１２０の反射・透過面１２１には、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ１が形成されている。第１のプリズム１１０と第２のプリズム１２０は、第１のプリズム１１０における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１が形成された面１１１と第２のプリズム１２０における光の入射面とが空気間隔１１０ＡＧを空けて互いに対向するようにして配置されている。また、第１のプリズム１１０の光射出面にはトリミングフィルタ１５１が設けられている。トリミングフィルタ１５１の光射出面にはダイクロイック膜１５１Ａが形成されている。同様に、第２のプリズム１２０の光射出面にはダイクロイック膜１５２Ａが形成されたトリミングフィルタ１５２が設けられ、第３のプリズム１３０の光射出面にはダイクロイック膜１５３Ａが形成されたトリミングフィルタ１５３が設けられている。トリミングフィルタ１５１，１５２，１５３は、分光特性を理想とする特性に近づけるために設けられており、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１と赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ１とでは十分に整形できなかった波長成分の分光特性を整える役割を持つ。

図１９は、一般にカラー撮像系で理想とされている分光特性を赤色（Ｒ）成分、青色（Ｂ）成分、および緑色（Ｇ）成分の３色について示している。なお、図１９の理想特性は、各色光成分の最大値が１となるように規格化したものである。この「理想特性」は、色再現媒体の３原色の色度座標から換算され、ＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換により求めることができる。ここで、「色再現媒体」とは、撮像装置によって撮影された画像を再現（表示）するものであり、例えば液晶モニタやプロジェクタ等の表示装置である。図１８は、理想特性を求めるための３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの色度座標の一例を示している。３原色Ｒ，Ｇ，Ｂは、色再現媒体で再現可能な色範囲を決定する。

図１７に示した色分解光学系１０１を用いて図１９に示したような理想特性と同じ特性が得られれば理想的な色再現を行うことができる。しかしながら実際には、完全に理想特性と同じ特性にすることは困難であり、理想特性に近似した特性となるような設計がなされている。従来の色分解光学系１０１では、各プリズムに形成されたダイクロイック膜ＤＢ１，ＤＲ１とトリミングフィルタ１５１，１５２，１５３に形成されたダイクロイック膜１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａとを適宜調整することで、理想特性に近似した特性となるような設計がなされていた。図２０は、そのような設計を行うことにより得られる従来の一般的な色分解光学系の分光透過特性を示している。

図２１は、従来の色分解光学系１０１で用いられているダイクロイック膜ＤＢ１，ＤＲ１の設計例を示している。図２１に示したように、従来では、ダイクロイック膜ＤＢ１，ＤＲ１として、その波長対透過率の特性曲線が、図１９に示した理想特性の曲線に比べて急峻な立ち上がり、または立ち下がりを見せる特性を持つものが使用されていた。さらに，ダイクロイック膜１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａの施されたトリミングフィルタ１５１，１５２，１５３を用いて各プリズムの射出面から射出する光の不要な波長成分を遮断している。

このように、従来では、種々のトリミングフィルタを用いて特性を整えることが通常行われている。例えば特許文献１では、特殊な分光透過特性を持つトリミングフィルタを使用する方法で肌色の輝度レベルを上げて、色再現を向上させる方法が提案されている。その他にも、ダイクロイック膜ＤＲ１に代えて第２のプリズム１２０と第３のプリズム１３０との接合面にハーフミラーを配置し、トリミングフィルタ１５２，１５３として理想特性に近似した透過特性を持つダイクロイック膜を施すことで透過特性を調整する方法などが知られている。図２２は、そのような特殊な調整を行うことで理想特性に近似させた従来の色分解光学系の分光特性を示している。
特開２００５−２０８２５６号公報

しかしながら、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いるような従来の色分解光学系では、そのダイクロイック膜の特性として、波長選択的に反射率の高い波長域があるため、そのダイクロイック面と撮像面との間で多重反射が生じ、ゴースト・フレアとなって画像品質が劣化する問題がある。図２３は、一例として、従来の色分解光学系１０１において緑色光ＬＧを取り出す第３のプリズム１３０の射出面側で生ずる多重反射について示している。図２３に示したように、撮像素子４Ｇは、撮像面４０１Ｇとカバーガラス４０２と引き出し電極４０３とを有し、例えば、緑色用のトリミングフィルタ１５３を通過した緑色光ＬＧの一部が撮像面４０１Ｇで反射され、その戻り光がトリミングフィルタ１５３のダイクロイック膜１５３Ａの波長選択特性に応じて反射される。このようにして多重反射光１６０が生じてゴースト・フレアとなる。このため、従来では、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現は困難であった。

また、図１７には、第１のプリズム１１０と第２のプリズム１２０とが空気間隔１１０ＡＧを空けて配置されたフィリップス型の色分解光学系１０１について示したが、特に、空気間隔１１０ＡＧを設けないギャップレス型の色分解光学系では、反射ダイクロイック面で偏光分離が生じやすい問題がある。図２４は、ギャップレス型の色分解光学系１０１Ａの構成例を示している。図２４に示した色分解光学系１０１Ａは、図１７のフィリップス型の色分解光学系１０１に比べて色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１０１Ａは、第１のプリズム１１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム１２０で青色光ＬＢ、第３のプリズム１３０で赤色光ＬＲを取り出す構成とされている。この色分解光学系１０１Ａにおいて、第１のプリズム１１０の反射・透過面１１１には、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢおよび赤色光ＬＲを透過する緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ１が形成されている。また、第２のプリズム１２０の反射・透過面１２１には、青色光ＬＢを反射し、赤色光ＬＲを透過する青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１が形成されている。第１のプリズム１１０における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ１が設けられた面１１１と第２のプリズム１２０における光の入射面は、空気間隔を空けずに互いに密着されている。

このようなギャップレス型の色分解光学系１０１Ａの場合、フィリップス型の色分解光学系１０１に比べて、第２のプリズム１２０の反射ダイクロイック面（青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１）での光の入射角θが大きくなる。入射角θが大きいと、その面に設けられた青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１において偏光分離と呼ばれる現象が発生する。このため、図２５に透過特性曲線の例を示したように青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ１に関して、Ｐ偏光とＳ偏光との平均透過率で考えたときに低透過率帯から高透過率帯に達するのに要する波長幅Ｗ１００が広くなる傾向がある。理想的な分光特性を得るためには、この波長幅Ｗ１００が適切な波長範囲に設定されている必要があると考えられる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、入射角の大きさによる偏光分離の影響を考慮しつつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができるようにした色分解光学系および撮像装置を提供することにある。

本発明の第１の観点に係る色分解光学系は、入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第１の色光成分を取り出す第１のプリズムと、第２のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜を透過し第２のダイクロイック膜によって反射された第２の色光成分を取り出す第２のプリズムと、第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分を取り出す第３のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として青色光を反射する膜構成とされ、かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数又は色再現媒体の３原色の色度座標から換算されたＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に沿う形状を有すると共に、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で透過率が最少となる曲線であり、第２のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で最低透過率と最高透過率との差分における割合で２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分を有し、第２のダイクロイック膜の透過特性曲線の２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分が、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線において最低透過率と最高透過率との間で透過率が８０％となる波長点で挟まれた波長領域内に含まれているものである。

本発明の第１の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて緑色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として青色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて青色光が取り出される。第３のプリズムからは、第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有していることで、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性が得られる。ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる必要が無くなるので、従来、トリミングフィルタのダイクロイック膜に起因して生じていたゴースト・フレアの発生が抑制される。これらにより、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現が可能となる。
さらに、この色分解光学系では、第２のダイクロイック膜の特性が第１のダイクロイック膜の特性と関連付けられ、第２のダイクロイック膜の透過特性曲線における低透過率から高透過率に変化する部分が、第１のダイクロイック膜の特性に関連した所定の波長領域内に含まれる。これにより、第２のダイクロイック膜で偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は第１のダイクロイック膜の特性に関連付けられた所定の波長領域内にほぼ抑えられ、理想的な分光特性に近い特性が得られる。

本発明の第２の観点に係る色分解光学系は、入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第１の色光成分を取り出す第１のプリズムと、第２のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜を透過し前記第２のダイクロイック膜によって反射された第２の色光成分を取り出す第２のプリズムと、第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分を取り出す第３のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数又は色再現媒体の３原色の色度座標から換算されたＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に沿う形状を有すると共に、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で透過率が最少となる曲線であり、第２のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で最低反射率と最高反射率との差分における割合で２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分を有し、第２のダイクロイック膜の反射特性曲線の２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分が、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線において最低透過率と最高透過率との間で透過率が８０％となる波長点で挟まれた波長領域内に含まれているものである。

本発明の第２の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて緑色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて赤色光が取り出される。第３のプリズムからは、第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有していることで、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性が得られる。ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる必要が無くなるので、従来、トリミングフィルタのダイクロイック膜に起因して生じていたゴースト・フレアの発生が抑制される。これらにより、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現が可能となる。
さらに、この色分解光学系では、第２のダイクロイック膜の特性が第１のダイクロイック膜の特性と関連付けられ、第２のダイクロイック膜の反射特性曲線における低反射率から高反射率に変化する部分が、第１のダイクロイック膜の特性に関連した所定の波長領域内に含まれる。これにより、第２のダイクロイック膜で偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は第１のダイクロイック膜の特性に関連付けられた所定の波長領域内にほぼ抑えられ、理想的な分光特性に近い特性が得られる。

なお、本発明の第１または第２の観点に係る色分解光学系は、第１のプリズムにおける第１のダイクロイック膜が設けられた面と第２のプリズムにおける光の入射面とが空気間隔を空けずに互いに密着されて構成されることにより、いわゆるギャップレス型の色分解光学系とされていても良い。

本発明の第１または第２の観点に係る色分解光学系において、第１のダイクロイック膜の反射特性曲線の傾きが、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち上がる部分では、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形で低反射率から高反射率に変化をする形状を有し、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち下がる部分では、理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿う形で高反射率から低反射率に立ち下がる変化をする形状を有していることが好ましい。

ここで、本発明の第１または第２の観点に係る色分解光学系において、「理想的な分光特性」とは、「目的とする所定の分光特性」である。例えば、ＲＧＢ表色系の等色関数で示される理想特性である。または、色再現媒体の３原色の色度座標から換算され、ＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換で示される理想特性であっても良い。

また、本発明の第１または第２の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムよりも前側、もしくは赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタをさらに備えていても良い。また、第１のプリズムよりも前側に配置され、赤外光をカットするコートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。また、第１のプリズムよりも前側に配置され、紫外光を遮断する紫外カットフィルタをさらに備えていても良い。また、第１のプリズムよりも前側に配置され、入射光の特定方向への偏光を解消する偏光解消板をさらに備えていても良い。また、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過する吸収フィルタをさらに備えていても良い。
これらにより、理想的な分光特性に近い特性をより得やすくなる。

また、少なくとも１つのプリズムの射出面に反射防止膜が施されていても良い。これにより、ゴースト・フレアの低減により有利となる。

本発明による撮像装置は、本発明の第１または第２の観点に係る色分解光学系と、この色分解光学系によって分解された各色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた電気信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の色分解光学系によって得られた各色光に基づいて色再現性の高い撮像信号が得られる。

本発明の第１の観点に係る色分解光学系によれば、第１のダイクロイック膜によって反射された緑色光を第１の色光成分として第１のプリズムから取り出すと共に、第２のダイクロイック膜によって反射された青色光を第２の色光成分として第２のプリズムから取り出す構成において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有するような構成となるようにしたので、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性を得ることが可能となる。これにより、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。また、第２のダイクロイック膜の特性を第１のダイクロイック膜の特性と関連付け、第２のダイクロイック膜の透過特性曲線における低透過率から高透過率に変化する部分を、第１のダイクロイック膜の特性に関連した所定の波長領域内に含めるようにしたので、第２のダイクロイック膜で偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は第１のダイクロイック膜の特性に関連付けられた所定の波長領域内にほぼ抑えられる。これにより、第２のダイクロイック膜で偏光分離が生じたとしても理想的な分光特性に近い特性が得られる。

また、本発明の第２の観点に係る色分解光学系によれば、第１のダイクロイック膜によって反射された緑色光を第１の色光成分として第１のプリズムから取り出すと共に、第２のダイクロイック膜によって反射された赤色光を第２の色光成分として第２のプリズムから取り出す構成において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有するような構成となるようにしたので、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性を得ることが可能となる。これにより、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。また、第２のダイクロイック膜の特性を第１のダイクロイック膜の特性と関連付け、第２のダイクロイック膜の反射特性曲線における低反射率から高反射率に変化する部分を、第１のダイクロイック膜の特性に関連した所定の波長領域内に含めるようにしたので、第２のダイクロイック膜で偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は第１のダイクロイック膜の特性に関連付けられた所定の波長領域内にほぼ抑えられる。これにより、第２のダイクロイック膜で偏光分離が生じたとしても理想的な分光特性に近い特性が得られる。

本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の色分解光学系によって得られた色光に応じた撮像信号を出力するようにしたので、色再現性の高い撮像を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系１を備えた撮像装置の要部構成を示している。この撮像装置は例えばテレビカメラの撮像部分として利用される。色分解光学系１は、撮影レンズ２を介して入射した入射光Ｌを青色光ＬＢ、赤色光ＬＲ、および緑色光ＬＧの３つの色光成分に分解するものである。色分解光学系１によって分解された各色光に対応する位置には、ＣＣＤ等の各色光用の撮像素子４Ｂ，４Ｒ，４Ｇが配置されている。この色分解光学系１は、光軸Ｚ１に沿って光の入射側から順に、ＩＲ（赤外）カットフィルタ３と、第１のプリズム１０と、第２のプリズム２０と、第３のプリズム３０とを備えている。本実施の形態における色分解光学系１は、第１のプリズム１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム２０で青色光ＬＢ、第３のプリズム３０で赤色光ＬＲを取り出す構成例である。

第１のプリズム１０は、第１の面１１、第２の面１２、および第３の面１３を有している。第１のプリズム１０の第３の面１３は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ５１が設けられている。このトリミングフィルタ５１には、従来用いられていたような特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ５１の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜５１ＡＲが形成されている。なお、トリミングフィルタ５１を設けることなく、第１のプリズム１０の第３の面１３に直接、反射防止膜５１ＡＲを形成するようにしても良い。

第１のプリズム１０の第２の面１２には、第１のダイクロイック膜としての緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成されている。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、第１の色光成分として緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢおよび赤色光ＬＲを透過する膜構成とされている。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、色再現媒体の３原色の色度座標から換算されＸＹＺ表色系の等色関数に基づいて決められた理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に沿う形状を有している。ここでいう「理想特性」とは、「目的とする所定の分光特性」である。例えば従来から知られている図１９に示したような特性であり、色再現媒体の３原色の色度座標から換算され、ＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換により求めることができる。また、「理想特性」として、ＲＧＢ表色系の等色関数で示される理想特性そのものを用いても良い。

図２（Ａ），（Ｂ）は、図１の構成例における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの反射特性曲線の一例を示している。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、その反射特性曲線の傾きが、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち上がる部分では、図２（Ａ）に示したように、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形で低反射率から高反射率に変化をする形状を有するように構成されている。より具体的には、反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最低反射率と最高反射率との間で２０％から８０％に変化する部分では平均傾き値が０．２（％／ｎｍ）以上２．０（％／ｎｍ）以下となる形状を有していることが好ましい。

緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧはまた、図２（Ｂ）に示したように、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち下がる部分では、理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿う形で高反射率から低反射率に立ち下がる変化をする形状を有するように構成されている。より具体的には、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最高反射率と最低反射率との間で８０％から２０％に変化する部分では平均傾き値が−２．０（％／ｎｍ）以上−０．２（％／ｎｍ）以下となる形状を有していることが好ましい。

第２のプリズム２０は、第１の面２１、第２の面２２、および第３の面２３を有している。この色分解光学系１は、第１のプリズム１０と第２のプリズム２０との間に空気間隔が設けられておらず、第１のプリズム１０の第２の面１２と第２のプリズム２０の第１の面２１とが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを介して直接密着されている。言い換えると、第１のプリズム１０における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが設けられた面と第２のプリズム２０における光の入射面とが、空気間隔を空けずに互いに密着されている。

第２のプリズム２０の第３の面２３は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ５２が設けられている。このトリミングフィルタ５２には、第１のプリズム１０におけるトリミングフィルタ５１と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ５２の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜５２ＡＲが形成されている。なお、トリミングフィルタ５２を設けることなく、第２のプリズム２０の第３の面２３に直接、反射防止膜５２ＡＲを形成するようにしても良い。

第２のプリズム２０の第２の面２２には、第２のダイクロイック膜としての青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されている。青色光反射ダイクロイック膜ＤＢは、第２の色光成分として青色光ＬＢを反射し、赤色光ＬＲを透過する膜構成とされている。青色光反射ダイクロイック膜ＤＢは、波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、色再現媒体の３原色の色度座標から換算されＸＹＺ表色系の等色関数に基づいて決められた理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形状を有していることが好ましい。ここでいう「理想特性」とは、従来から知られている例えば図１９に示したような特性であり、色再現媒体の３原色の色度座標から換算され、ＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換により求めることができる。また、「理想特性」として、ＲＧＢ表色系の等色関数で示される理想特性そのものを用いても良い。

青色光反射ダイクロイック膜ＤＢはまた、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性と関連付けられた特性であることが好ましい。図３は、図１の構成例における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの透過特性曲線の一例を示している。青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの波長に対する透過率を示す透過特性曲線は、最低透過率と最高透過率との間の透過率範囲Ｗ１内で２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分を有している。この青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの透過特性曲線の２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分が、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性と関連付けられた所定の波長領域Ｗ３に含まれていることが好ましい。ここでいう所定の波長領域Ｗ３は、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの透過特性曲線において最低透過率と最高透過率との間の透過率範囲Ｗ２内で、透過率が８０％となる２つの波長点で挟まれた領域である。なお、図３における「２０％」および「８０％」とは、各透過特性曲線における最低透過率と最高透過率との差分における割合を示した値である。

第３のプリズム３０は、第１の面３１、および第２の面３２を有している。第３のプリズム３０は、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢを介して第２のプリズム２０に接合されている。より詳しくは、第２のプリズム２０の第２の面２２と、第３のプリズム３０の第１の面３１とが青色光反射ダイクロイック膜ＤＢを介して接合されている。第３のプリズム３０の第２の面３２は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ５３が設けられている。このトリミングフィルタ５３には、第１のプリズム１０におけるトリミングフィルタ５１と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ５３の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜５３ＡＲが形成されている。なお、トリミングフィルタ５３を設けることなく、第３のプリズム３０の第２の面３２に直接、反射防止膜５３ＡＲを形成するようにしても良い。

ＩＲカットフィルタ３は、第１のプリズム１０の前側に配置されている。ＩＲカットフィルタ３は、理想的な分光特性に近い特性をより得やすくするために、視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタで構成されていることが好ましい。また、吸収型フィルタだけでは赤外光を十分に除去できない場合には、赤外光をカットするコートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。図１では、平板状の吸収型フィルタに赤外光をカットする膜３Ｒをコートした構成例を示している。なお、ＩＲカットフィルタ３を第１のプリズム１０の前側ではなく、赤色光を取り出すプリズム（図１では第３のプリズム３０）の光射出面側に配置しても良い。

なお、図示しないが、この色分解光学系１において、第１のプリズム１０よりも前側に配置され、紫外光をカットする吸収タイプもしくはコートタイプの紫外カットフィルタをさらに備えていても良い。

次に、本実施の形態における撮像装置の作用、特に色分解光学系１の光学的な作用および効果を説明する。

この撮像装置において、図示しない光源によって照射された図示しない被写体からの被写体光は、撮影レンズ２を介して色分解光学系１に入射される。色分解光学系１では入射光Ｌを青色光ＬＢ、赤色光ＬＲ、および緑色光ＬＧの３つの色光成分に分解する。より詳しくは、まず、入射光Ｌのうち緑色光ＬＧが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧによって反射され、第１のプリズム１０から第１の色光成分として取り出される。また、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを透過した青色光ＬＢが、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢによって反射され、第２のプリズム２０から第２の色光成分として取り出される。さらに、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ、および青色光反射ダイクロイック膜ＤＢを透過した赤色光ＬＲが、第３の色光成分として第３のプリズム３０から取り出される。色分解光学系１によって分解された各色光は、各色光に対応した設けられた撮像素子４Ｂ，４Ｒ，４Ｇに入射する。撮像素子４Ｂ，４Ｒ，４Ｇでは、入射した各色光に応じた電気信号を撮像信号として出力する。

本実施の形態では、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有し、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性を示す曲線が、理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形状を有していることで、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性が得られる。ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる必要が無くなるので、従来、トリミングフィルタのダイクロイック膜に起因して生じていたゴースト・フレアの発生が抑制される。これらにより、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現が可能となる。

また、本実施の形態では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性が緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性と関連付けられ、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの透過特性曲線における低透過率から高透過率に変化する部分が、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性に関連した所定の波長領域Ｗ３（図３）内に含まれる。これにより、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢで偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性に関連付けられた所定の波長領域Ｗ３内にほぼ抑えられ、理想的な分光特性に近い特性が得られる。

以下、本実施の形態により得られる分光特性を、実際の設計例により示す。
図４は、この色分解光学系１におけるプリズム部分全体（第１、第２および第３のプリズム１０，２０，３０全体）での分光透過特性の一例を示している。また、図５は、この色分解光学系１における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧおよび青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの具体的な第１の設計例での膜特性を示している。図５に示した膜特性は、例えば図６および図７に具体的に数値データとして示した膜設計により得られる。ただし、膜物質、層数および各層の膜厚は図６および図７の例に限定されるものではない。

図１０は、撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性の一例を示している。図１０では、プリズム部以外の光学要素の特性として、図示しない色温度３２００Ｋの光源と、撮影レンズ２と、ＩＲカットフィルタ３と、撮像素子４Ｒ，４Ｇ，４ＢとしてのＣＣＤとを示している。図１１は、図１０に示したプリズム部以外の光学要素の特性と図４に示したプリズム部分全体での特性とを合わせた、撮像装置における光学系全体での総合的な分光透過特性を規格化した形で示している。本実施の形態による設計例での特性は、従来の一般品の特性に比べて理想特性に近づいている。

図８は、この色分解光学系１における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧおよび青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの具体的な第２の設計例での膜特性を示している。図８に示した設計例における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、図５に示した第１の設計例と同じである。図８に示した設計例では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性が図５に示した第１の設計例とは異なっている。図８に示した青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性は、例えば図９に具体的に数値データとして示した膜設計により得られる。ただし、膜物質、層数および各層の膜厚は図９の例に限定されるものではない。本実施の形態における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性は、図８に示したように低透過率帯から高透過率帯に達する移行部分が、ステップ状に立ち上がるような特性となっていても良い。

以上説明したように、本実施の形態に係る色分解光学系１によれば、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。また、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの透過特性曲線における低透過率から高透過率に変化する部分を、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性に関連した所定の波長領域内に含めるようにしたので、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢで偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性に関連付けられた所定の波長領域内にほぼ抑えられる。これにより、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢで偏光分離が生じたとしても理想的な分光特性に近い特性が得られる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の色分解光学系１によって得られた色光に応じた撮像信号を出力するようにしたので、色再現性の高い撮像を行うことができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−１の構成を示している。この色分解光学系１Ａ−１は、図１の色分解光学系１とは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１Ａ−１は、第１のプリズム１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム２０で赤色光ＬＲ、第３のプリズム３０で青色光ＬＢを取り出す構成とされている。

本実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−１において、第１のプリズム１０の第２の面１２には、図１の色分解光学系１と同様、第１のダイクロイック膜として緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成されている。本実施の形態における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性は、図１の色分解光学系１と同様であり、その反射特性曲線は、図２（Ａ），（Ｂ）に示した反射特性曲線と同様である。

図１の色分解光学系１では、第２のプリズム２０の第２の面２２には、第２のダイクロイック膜として青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されていたが、本実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−１では、第２のダイクロイック膜として青色光反射ダイクロイック膜ＤＢに代えて赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されている。本実施の形態において、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、第２の色光成分として赤色光ＬＲを反射し、青色光ＬＢを透過する膜構成とされている。本実施の形態における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、色再現媒体の３原色の色度座標から換算されＸＹＺ表色系の等色関数に基づいて決められた理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形状を有していることが好ましい。ここでいう「理想特性」とは、従来から知られている例えば図１９に示したような特性であり、色再現媒体の３原色の色度座標から換算され、ＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換により求めることができる。また、「理想特性」として、ＲＧＢ表色系の等色関数で示される理想特性そのものを用いても良い。

赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲはまた、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性と関連付けられた特性であることが好ましい。図１３は、図１２の構成例における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの反射特性曲線の一例を示している。赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの波長に対する反射率を示す反射特性曲線は、最低反射率と最高反射率との間の反射率範囲Ｗ１内で２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分を有している。この赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの反射特性曲線の２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分が、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性と関連付けられた所定の波長領域Ｗ３に含まれていることが好ましい。ここでいう所定の波長領域Ｗ３は、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの透過特性曲線において最低透過率と最高透過率との間の透過率範囲Ｗ２内で、透過率が８０％となる２つの波長点で挟まれた領域である。また、図１３における「２０％」および「８０％」とは、透過特性曲線（または反射特性曲線）における最低透過率（または最低反射率）と最高透過率（または最高反射率）との差分における割合を示した値である。

この色分解光学系１Ａ−１では、まず、入射光Ｌのうち緑色光ＬＧが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧによって反射され、第１のプリズム１０から第１の色光成分として取り出される。また、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを透過した赤色光ＬＲが、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲによって反射され、第２のプリズム２０から第２の色光成分として取り出される。さらに、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ、および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲを透過した青色光ＬＢが、第３の色光成分として第３のプリズム３０から取り出される。

本実施の形態では、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有し、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性を示す曲線が、理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形状を有していることで、プリズムの射出面にダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いることなく、理想的な分光特性に近い特性が得られる。ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる必要が無くなるので、従来、トリミングフィルタのダイクロイック膜に起因して生じていたゴースト・フレアの発生が抑制される。これらにより、ゴースト・フレアを低減した形での理想的な分光特性を持つ撮像系の実現が可能となる。

また、本実施の形態では、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性が緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性と関連付けられ、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの反射特性曲線における低反射率から高反射率に変化する部分が、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性に関連した所定の波長領域Ｗ３（図１３）内に含まれる。これにより、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲで偏光分離が生じたとしても、その偏光分離の影響は緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性に関連付けられた所定の波長領域Ｗ３内にほぼ抑えられ、理想的な分光特性に近い特性が得られる。
［第３の実施の形態］

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、上記第１または第２の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−２の構成を示している。この色分解光学系１Ａ−２は、図１に示した色分解光学系１に対して、第１のプリズム１０よりも前側に配置された偏光解消板５５をさらに備えたものである。その他の構成は、図１に示した色分解光学系１と同様である。偏光解消板５５は、入射光の特定方向への偏光を解消するためのものである。

図１５は、偏光解消板５５を設けなかった場合のプリズム部分全体（第１、第２および第３のプリズム１０，２０，３０全体）での、偏光成分ごとの分光透過特性の一例を示している。入射光の成分が例えば特定の直線偏光成分に偏っていると、入射光が無偏光状態である場合に比べて分光特性が変化してしまう。図１５には、入射光として互いに直交する直線偏光成分（Ｐ偏光およびＳ偏光）が、それぞれ単独で入射した場合の特性を示している。また、入射光が無偏光である場合の特性を、（Ｐ＋Ｓ）／２として示している。本実施の形態では、第１のプリズム１０よりも前側に偏光解消板５５を配置していることで、入射光の特定方向への偏光を解消し、図１５の（Ｐ＋Ｓ）／２で示したような安定した分光特性を得ることができる。

なお、第２の実施の形態における色分解光学系１Ａ−１（図１２）に対しても同様に、第１のプリズム１０よりも前側に偏光解消板５５を設けるようにしても良い。
［第４の実施の形態］

次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態に係る色分解光学系の基本的な構成は、上記第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る色分解光学系は、図１に示した色分解光学系１における、赤色光を取り出すプリズム（第３のプリズム３０）の射出面側に設けられたトリミングフィルタ５３の特性を、赤色光を透過すると共に、青色光および緑色光を遮断する吸収フィルタの特性にしたものである。その他の構成は、図１に示した色分解光学系１と同様である。

図１６は、本実施の形態に係る色分解光学系を撮像装置に適用した場合における撮像光学系全体での総合的な分光透過特性を示している（図中、Ｒ，Ｇ，Ｂで示した特性）。図１６にはまた、比較のためにトリミングフィルタ５３の特性を、赤色光を透過すると共に、青色光および緑色光を遮断する吸収フィルタの特性にしなかった場合の特性を示す（図中、実線（TMRless）の特性）。トリミングフィルタ５３の特性を上記吸収フィルタの特性にしなかった場合には、赤色の撮像素子４Ｒに青色光および緑色光が漏れ込み不要成分が混ざるので、色再現性が悪くなる。本実施の形態では、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に、青色光および緑色光を遮断する特性のトリミングフィルタ５３を配置していることで、不要成分の漏れ込みを防ぎ、色再現性を改善することができる。

なお、その他の各実施の形態における各構成例に対しても同様に、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に、青色光および緑色光を遮断する特性を有するトリミングフィルタを配置しても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの短波長側の特性（Ａ）、および長波長側の特性（Ｂ）についての説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性についての説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられるダイクロイック膜の第１の設計例を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの膜設計の数値例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの膜設計の第１の数値例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられるダイクロイック膜の第２の設計例を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの膜設計の第２の数値例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態における規格化された総合的な分光特性を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性についての説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性を示す特性図である。 本発明の第４の実施の形態に係る撮像装置における規格化された総合的な分光特性を示す特性図である。 従来のフィリップス型の色分解光学系の構成例を示す断面図である。 理想特性を求めるための３原色の色度座標を示すｘｙ色度図である。 規格化された理想特性を示す特性図である。 従来の一般的な色分解光学系の分光特性を示す特性図である。 従来の色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の特性の一例を示す特性図である。 従来の色分解光学系において理想特性に近似した分光特性を示す特性図である。 従来の色分解光学系において生ずる多重反射についての説明図である。 従来のギャップレス型の色分解光学系の構成例を示す断面図である。 ダイクロイック膜の分光透過特性の一例を示す特性図である。

符号の説明

Ｌ…入射光、ＬＢ…青色光成分、ＬＲ…赤色光成分、ＬＧ…緑色光成分、ＤＢ…青色光反射ダイクロイック膜、ＤＲ…赤色光反射ダイクロイック膜、ＤＧ…緑色光反射ダイクロイック膜、１，１Ａ−１，１Ａ−２…色分解光学系、２…撮影レンズ、３…ＩＲカットフィルタ、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…撮像素子、１０…第１のプリズム、２０…第２のプリズム、３０…第３のプリズム、５１…第１のトリミングフィルタ、５２…第２のトリミングフィルタ、５３…第３のトリミングフィルタ、５１ＡＲ…第１の反射防止膜、５２ＡＲ…第２の反射防止膜、５３ＡＲ…第３の反射防止膜、５５…偏光解消板。

Claims (11)

1. 入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
   光の入射側から順に、
   第１のダイクロイック膜を有し、前記第１のダイクロイック膜によって反射された第１の色光成分を取り出す第１のプリズムと、
   第２のダイクロイック膜を有し、前記第１のダイクロイック膜を透過し前記第２のダイクロイック膜によって反射された第２の色光成分を取り出す第２のプリズムと、
   前記第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分を取り出す第３のプリズムとを少なくとも備え、
   前記第１のダイクロイック膜が前記第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が前記第２の色光成分として青色光を反射する膜構成とされ、かつ、
   前記第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数又は色再現媒体の３原色の色度座標から換算されたＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に沿う形状を有すると共に、
   前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で透過率が最少となる曲線であり、
   前記第２のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で最低透過率と最高透過率との差分における割合で２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分を有し、
   前記第２のダイクロイック膜の透過特性曲線の２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分が、前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線において最低透過率と最高透過率との間で透過率が８０％となる波長点で挟まれた波長領域内に含まれている
   ことを特徴とする色分解光学系。
2. 入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
   光の入射側から順に、
   第１のダイクロイック膜を有し、前記第１のダイクロイック膜によって反射された第１の色光成分を取り出す第１のプリズムと、
   第２のダイクロイック膜を有し、前記第１のダイクロイック膜を透過し前記第２のダイクロイック膜によって反射された第２の色光成分を取り出す第２のプリズムと、
   前記第１および第２のダイクロイック膜を透過した第３の色光成分を取り出す第３のプリズムとを少なくとも備え、
   前記第１のダイクロイック膜が前記第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が前記第２の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、かつ、
   前記第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数又は色再現媒体の３原色の色度座標から換算されたＸＹＺ表色系の等色関数の一次変換で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に沿う形状を有すると共に、
   前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で透過率が最少となる曲線であり、
   前記第２のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で最低反射率と最高反射率との差分における割合で２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分を有し、
   前記第２のダイクロイック膜の反射特性曲線の２０％から８０％に立ち上がる変化をする部分が、前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線において最低透過率と最高透過率との間で透過率が８０％となる波長点で挟まれた波長領域内に含まれていることを特徴とする色分解光学系。
3. 前記第１のプリズムにおける前記第１のダイクロイック膜が設けられた面と前記第２のプリズムにおける光の入射面とが空気間隔を空けずに互いに密着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の色分解光学系。
4. 前記第１のダイクロイック膜の反射特性曲線の傾きが、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち上がる部分では、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形で低反射率から高反射率に変化をする形状を有し、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち下がる部分では、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿う形で高反射率から低反射率に立ち下がる変化をする形状を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の色分解光学系。
5. 前記第１のダイクロイック膜の反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最低反射率と最高反射率との間で２０％から８０％に変化する部分では平均傾き値が０．２（％／ｎｍ）以上２．０（％／ｎｍ）以下となる形状を有すると共に、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最高反射率と最低反射率との間で８０％から２０％に変化する部分では平均傾き値が−２．０（％／ｎｍ）以上−０．２（％／ｎｍ）以下となる形状を有することを特徴とする請求項４に記載の色分解光学系。
6. 前記第１のプリズムよりも前側に配置され、赤外光をカットするコートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の色分解光学系。
7. 前記第１のプリズムよりも前側に配置され、紫外光を遮断する紫外カットフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の色分解光学系。
8. 少なくとも１つのプリズムの射出面に反射防止膜が施されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の色分解光学系。
9. 前記第１のプリズムよりも前側に配置され、入射光の特定方向への偏光を解消する偏光解消板をさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の色分解光学系。
10. 赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過する吸収フィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の色分解光学系。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の色分解光学系と、
    前記色分解光学系によって分解された各色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた電気信号を出力する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

Images