JP5094502B2 - 色分解光学系および撮像装置 - Google Patents
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Description
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と第2のダイクロイック膜の特性を示す曲線とが、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。
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と第2のダイクロイック膜の特性を示す曲線とが、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。
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。
また、これらの等色関数で示される理想特性、または等色関数の一次変換で示される理想特性に対し、さらに負の値を減らすような、逆変換可能な変換を施した特性であっても良い。
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。
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と第2のダイクロイック膜の特性を示す曲線とが、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に略等しい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。
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と第2のダイクロイック膜の特性を示す曲線とが、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に略等しい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。
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略等しい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。
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。
また、本発明による撮像装置において、色分解光学系が理想的な分光特性として、負の値を減らすような、逆変換可能な変換を施した特性のものを用いる場合、撮像素子によって得られた信号値に基づいて、理想特性における負の値を再現するような逆変換を施す演算回路をさらに備えていても良い。
[第1の実施の形態]
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図45に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±10%以内に入るようなものであることが好ましい。
図3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3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4は、図1に示した色分解光学系1で用いられている青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRの具体的な設計例での特性を示している。図4に示した特性は、例えば図10および図11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10および図11の例に限定されるものではない。
<第1の実施の形態の変形例>
<<第1の変形例>>
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図45に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±10%以内に入るようなものであることが好ましい。
<<第2の変形例>>
<<第3の変形例>>
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図45に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±10%以内に入るようなものであることが好ましい。
[第2の実施の形態]
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図45に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±10%以内に入るようなものであることが好ましい。
<第2の実施の形態の変形例>
[第3の実施の形態]
[第4の実施の形態]
R’=R−kC
ただし、kは負の感度を再現するために最適化された適当な係数。
図28は、本実施の形態に係る色分解光学系1Bにおいて、図27に示した膜設計の施されたプリズム部分全体(第1、第2、第3および第4のプリズム10,20,30,40全体)での分光透過特性を示している。図29は、図3に示したプリズム部以外の光学要素の特性と図28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示している。なお、図28および図29において、Cはシアン色光LCの分光特性を示す。
[第5の実施の形態]
[第6の実施の形態]
[第7の実施の形態]
Claims (18)
- 入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも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の色光成分として青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または緑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透過率を示す透過特性曲線の傾きが、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、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の特性曲線に沿うように430nm以上670nm以下の波長範囲内で低透過率から高透過率に立ち上がり、最低透過率と最高透過率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであるとき、そ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の傾きが、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ように430nm以上670nm以下の波長範囲内で高透過率から低透過率に立ち下がり、最高透過率と最低透過率との間の範囲の80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そ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、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ように430nm以上670nm以下の波長範囲内で高反射率から低反射率に立ち下がり、最高反射率と最低反射率との間の範囲の80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。
前記第1のプリズムで青色光、前記第2のプリズムで赤色光、前記第3のプリズムで緑色光を取り出す構成とされ、 - 前記第1のプリズムで青色光、前記第2のプリズムで赤色光、前記第3のプリズムで緑色光を取り出す構成とされ、
前記第1のダイクロイック膜が青色光を反射するものであり、
前記第2のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであり、
第3のダイクロイック膜を有し、前記第2のプリズムと前記第3のプリズムとの間に配置され、前記第1および第2のダイクロイック膜を透過した第4の色光成分を取り出す第4のプリズムをさらに備え、
前記第3のダイクロイック膜は、400nm以上600nm以下の波長域の光の一部を前記第4の色光成分として反射するものであり、
前記第3のプリズムは、前記第1および第2のダイクロイック膜を透過し、さらに前記第3のダイクロイック膜を透過した緑色光を取り出す構成とされている
ことを特徴とする請求項1に記載の色分解光学系。 - 入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも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の色光成分として赤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または緑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透過率を示す透過特性曲線の傾きが、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、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長波長側の特性曲線に沿うように430nm以上670nm以下の波長範囲内で高透過率から低透過率に立ち下がり、最高透過率と最低透過率との間の範囲の80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が青色光を反射するものであるとき、そ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の傾きが、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ように430nm以上670nm以下の波長範囲内で低透過率から高透過率に立ち上がり、最低透過率と最高透過率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そ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、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ように430nm以上670nm以下の波長範囲内で低反射率から高反射率に立ち上がり、最低反射率と最高反射率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。 - 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または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、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の特性曲線に沿うように430nm以上670nm以下の波長範囲内で低反射率から高反射率に立ち上がり、最低反射率と最高反射率との間の範囲の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)以下となり、かつ長波長側の特性曲線に沿うように430nm以上670nm以下の波長範囲内で高反射率から低反射率に立ち下がり、最高反射率と最低反射率との間の範囲の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
ことを特徴とする色分解光学系。 - 前記第1のプリズムで緑色光、前記第2のプリズムで青色光、前記第3のプリズムで赤色光を取り出すように構成され、
前記第2のダイクロイック膜が青色光を反射する膜構成され、そ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、XYZ表色系の等色関数の一次変換で示される理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように430nm以上670nm以下の波長範囲内で低透過率から高透過率に立ち上がり、最低透過率と最高透過率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有している
ことを特徴とする請求項4に記載の色分解光学系。 - 前記第1のプリズムで緑色光、前記第2のプリズムで赤色光、前記第3のプリズムで青色光を取り出すように構成され、
前記第2のダイクロイック膜が赤色光を反射する膜構成され、そ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、XYZ表色系の等色関数の一次変換で示される理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように430nm以上670nm以下の波長範囲内で低反射率から高反射率に立ち上がり、最低反射率と最高反射率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有している
ことを特徴とする請求項4に記載の色分解光学系。 - 前記理想的な分光特性は、前記理想特性に対し、さらに負の値を減らす逆変換可能な一次変換を施した特性である
ことを特徴とする請求項1ないし6に記載の色分解光学系。 - 前記第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の少なくとも一方に配置され、緑から赤外の波長に向かって減衰する透過率を有する吸収型の視感度補正フィルタをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の色分解光学系。 - 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ないし7のいずれか1項に記載の色分解光学系。 - 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ないし7のいずれか1項に記載の色分解光学系。 - 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ないし7のいずれか1項に記載の色分解光学系。 - 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ないし7のいずれか1項に記載の色分解光学系。 - 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ないし7のいずれか1項に記載の色分解光学系。 - 入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも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の色光成分として青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または緑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透過率を示す透過特性曲線の傾きが、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、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の特性曲線の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであるとき、そ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の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そ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、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。 - 入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも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の色光成分として赤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または緑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透過率を示す透過特性曲線の傾きが、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、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長波長側の特性曲線の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が青色光を反射するものであるとき、そ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の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そ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、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。 - 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または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、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の傾きに対して±10%以内に入る略等しい形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。 - 請求項1ないし16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。 - 請求項7に記載の色分解光学系と、
前記請求項7に記載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、
前記撮像素子によって得られた信号値に基づいて、前記理想特性における負の値を再現する逆変換を施す演算回路と
を備えたことを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
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