JPS599888B2 - 色分解光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラー撮像装置に使用される色分解光学装置に
関し、特に光路長を短かくしてこの色分解光学装置を小
形化できる様にすると共に光量整合用のニユートラルデ
ンシイテイフイルタを使用しなくて良い様にしたもので
ある。

従来カラー撮像装置の物体をレンズ系で撮影し、これを
赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの３つの映像に分ける
色分解光学装置として、第１図に示す如きものが提案さ
れている。

即ち、第１図に於いては入射光がこの入射光の光軸１上
に於いてこの入射光が表面に４５度の角をなして入射す
る如く配された青色光を反射し、他の光を通過する青反
射ダイクロイックミラー２に供給される如くなされ、こ
の青反射ダイクロイックミラー２により反射された青色
光Ｂをミラー３により反射し、この反射された青色光Ｂ
を光量整合用のニユートラルデンシイテイフイルタＴＢ
及び青色光のみを通過するトリミングフィルタ８Ｂを介
して撮像素子４Ｂに供給し、又この青反射ダイクロイッ
クミラー２を通過した他の光即ち赤色光Ｒ及び緑色光Ｇ
をこの光の光軸１上に於いて、この入射光が表面に１３
５度の角をなして入射する如く配された赤色光を反射し
、他の光を通過する赤反射ダイクロイックミラー５に供
給される如くなされ、この赤反射ダイクロイックミラー
５により反射された赤色光Ｒをミラー６により反射し、
この反射された赤色光Ｒを光量整合用のニユートラルデ
ンシイテイフイルタＴＲ及び赤色光のみを通すトリミン
グフィルタ８Ｒを介して撮像素子４Ｒに供給し、又この
赤反射ダイクロイックミラー５を通過した緑色光Ｇを光
量整合用のニユートラルデンシイテイフイルタＴＧ及び
緑色光のみを通過するトリミングフィルタ８Ｇを介して
撮像素子４Ｇに供給される如くなされている。この場合
、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの夫々の光路長を等
しくする如くする。又通常カラーカメラを使用して撮像
する場合種々の観点よりスタジオ照明光源の色温度を３
２０００にとしており、この色温度３２ＯＯＯＫ光源の
分光分布は大旨Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：２：１であり、このＲ
、Ｇ、Ｂ３色分解の総合撮像特性３色光量比Ｒｏ：Ｇｏ
：Ｂｏを１：１：１に整合させるのに、撮像素子４Ｒ、
４Ｇ、４Ｂの分光感度特性が平坦としたときにはニユー
トラルデンシイテイフイルタＴＲ、ＴＧ、ＴＢの光量通
過比を一：±：１としなければならない。

この為従来のガラ一撮像装置の色分解光学装置に於いて
はニユートラルデンシイテイフイルタＴＲ、ＴＧ、ＴＢ
は不可欠のものであつた。

又更に撮像素子４Ｒ、４Ｇ、４ＢとしてＣＣＤ）ホトダ
イオーhン凾■g用したク 場合には青色光Ｂの感度が低
く例えば赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの感度比は（
２〜３）：２■１でありこのニユートラルデンシイテイ
フイルタ１１１７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの光量通過比を（一〜
−）：ー： としなければならない。

又第１図に示す如き構成に於いては赤色光Ｒを分解する
のに青反射ダイクロイツクミラー２を通過した光を赤反
射ダイクロイツクミラー５で反射し、これをミラー６で
反射しているので光路長が比較的長くなり、他の光即ち
緑色光Ｇ及び青色光Ｂをこれに合致しなければならない
ので、装置全体が比較的大きくなる欠点があつた。

本発明は斯る点に鑑みこの光路長を比較的短かくしてこ
の色分解光学装置を小形化できる様にすると共に光量整
合用のニユートラルデンシイテイフイルタを使用しなく
ても良い様にしたものである。

以下第２図を参照しながら本発明色分解光学装置の一実
施例につき説明しよう。

この第２図に於いて第１図に対応する部分には同一符号
を付す。本例に於いては、レンズ系を介して得られた入
射光を光軸１上に於いて、この入射光が表面に４５度の
角をなして入射する如く配した例えば６０％反射、４０
％通過のビームスプリツタ９に供給し、このビームスブ
リツタ９に依り反射された６０％の光をこの反射光の光
軸上に於いてこの光が表面に４５度の角をなして入射す
る如く配された青反射ダイクロイツクミラー２に供給し
、この青反射ダイクロイツクミラー２により反射され分
光された青色光Ｂをトリミングフイルタ８Ｂを介して撮
像素子４Ｂに供給する。又このビームスプリツタ９を通
過した４０％の光をこの通過光の光軸上に於いて、この
光が垂直に入射する如く配した赤反射ダイクロイツクミ
ラー５に供給し、この赤反射ダイクロイツクミラー５に
より反射され分光された赤色光Ｒをビームスプリツタ９
の裏側（レンズ系よりの光が供給される側の反対面）に
供給し、このビームスプリツタ９の裏側にて反射された
赤色光Ｒをトリミングフイルタ８Ｒを介して撮像素子４
Ｒに供給し、又この赤反射ダイクロイツクミラー５を通
過した光をトリミングフイルタ８Ｇを介して緑色光Ｇを
分光しこの緑色光Ｇを撮像素子４Ｇに供給する。この場
合、色温度３２００子Ｋに於ける分光分布比は赤色光Ｒ
：緑色光Ｇ：青色光Ｂ＝Ｒｓ：Ｇｓ：Ｂｓ＝３：２：１
であるので、この時の撮像素子４Ｒ，４Ｇ及び４Ｂの夫
々の色光に対する感度をＲＤ．ＧＤ、及びＢＤとしたと
き総合撮像特性の３色光量比はＲＯ：ＧＯ：ＢＯは次の
通りである。赤色光Ｒはビームスプリツタ９を通過した
後、このビームスプリツタ９の裏側に依り反射する様に
しているので、ＲＯ＝３×０．４×０．６×ＲＤ＝０．
７２ＲＤとなり、緑色光Ｇはビームスブリツタ９を１回
通過しているので、ＧＯ＝２×０．４×ＧＤ−０．８Ｇ
Ｄ となり、 青色光Ｂはビームスプリツタ９により反射されるので、
ＢＯ＝１Ｘ０．６×ＢＤ＝０．６ＢＤ となる。

従つてこの撮像素子４Ｒ，４Ｇ及び４Ｂの夫々の感度を
１：１：１としたときはＲＯ：ＧＯ：ＢＯ＝０．７２：
０．８：０．６となり、電気回路で調整可能な比率とな
る。

以上述べた如く本発明に依れば物体よりの光を赤色光Ｒ
、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの３色光に分解することができ
ると共にビームスプリツタ９を巧みに使用しているので
、ニユートラルデンシイテイフイルタを使用せずとも光
量を整合できる利益がある。又本発明に依れば光量整合
用のニユートラルデンシイテイフイルタを使用する必要
がなく且つビームスプリツタ９を巧みに使用しているの
でそれだけ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの光路長を
短かくすることができ、この色分解光学装置をそれだけ
小形化、軽量化することができる。更に上述例では赤反
射ダイクロイツクミラー５への入射角が零度（垂直入射
）であるから赤一緑境界領域（オレンジ）に於ける偏光
特性差がなく（Ｐ波＝Ｓ波）肌色再現特性が良くなる。
又青一緑境界領域（シアン）では従来と同様に偏光特性
差が生ずるが、人間の色覚特性はこの領域の色変化に対
して鈍感であるから簡易形のカラーカメラではこの偏光
特性改善をする必要がない。特にこの偏光特性が気にな
る場合は一入板を用いて改善することができる。第３図
例はこの第２図例をプリズム式としたもので、１０ａ，
１０ｂ及び１０ｃは夫々プリズムを示し、三角プリズム
１０ａの第１の面と菱形プリズム１０ｃの第１の面とで
ビームスプリツタ８を挟み込み、このプリズム１０ａの
第２の面と立方体プリズム１０ｂの第１の面とで赤反射
ダイクロイツクミラー５を挟み込み、菱形プリズム１０
ｃの他の面に青反射ダイクロイツクミラー２を設けて第
２図と同様に構成したものである。

この第３図に於いても第２図同様の作用効果があること
は容易に理解できよう。又第４図は本発明の他の実施例
を示す。

この第４図は青色光Ｂを最大限に取り出す様にしたもの
であり、この第４図に於いて第２図に対応する部分には
同一符号を付しその詳細説明は省略する。この第４図例
に於いてはレンズ系を介して得られる入射光を表面に４
５度の角をなして入射する如く青反射ダイクロイツクミ
ラー２を配し、更にこの青反射ダイクロイツクミラー２
の光の入射方向とは反対側に重ねて５０％反射、５０％
通過のビームスプリツタ所謂ハーフミラー９ａを配し、
この青反射ダイクロイツクミラー２により反射された青
色光Ｂ及びハーフミラー９ａにより反射された光をミラ
ー３を介してトリミングフイルタ８Ｂに供給し、このト
リミングフイルタ８Ｂにより分光した青色光Ｂを撮影素
子４Ｂに供給し、又この青反射ダイクロイツクミラー２
及びハーフミラー９ａを通過した５０％の光（赤色光Ｒ
及び緑色光Ｇ）をこの通過光の光軸上に於いて、この光
が垂直に入射する如く配した赤反射ダイクロイツクミラ
ー５に供給し、この赤反射ダイクロイツクミラー５によ
り反射され分光された赤色光Ｒをハーフミラー９ａの裏
側に供給し、このハーフミラー９ａの裏側にて反射され
た赤色光Ｒをトリミングフイルタ８Ｒを介して撮像素子
４Ｒに供給し、又この赤反射ダイクロイツクミラー５を
通過して分光された緑色光Ｇをトリミングフイルタ８Ｇ
を介して撮像素子４Ｇに供給する。この場合、赤色光Ｒ
はハーフミラー９ａを通過した後、このハーJャ~ラ一９
ａの裏側に依り反射する様にしているので、ＲＯ＝３×
０．５×０．５ＸＲＤ−０．７５ＲＤとなり、緑色光Ｇ
はハーフミラー９ａを１回通過しているので、ＧＯ＝２
Ｘ０．５×ＧＤ＝１ＧＤ となり、 青色光Ｂはハーフミラー９ａを何等介していないのでＢ
Ｏ−１×１ＸＢＤ＝１ＢＤ となる。

この第４図例に於いても第２図と同様の作用効果がある
ことは容易に理解できよう。

又この第４図例に於いては青色光Ｂを得るのに青反射ダ
イクロイツクミラー２及びミラー３のみを使用して分光
する様にしているのでこの青色光Ｂを最大限に取り出す
ことができる。従つてこの第４図例をＣＣＤ、ホトダイ
オード等を使用した撮像素子を使用する場合に有利であ
る。第５図はこの第４図例をプリズム式にしたもので三
角プリズム１０ａの第１の面と菱形プリズム１０ｃの第
１の面とで青反射ダイクロイツクミラ１ −２及びハー
フミラー９ａの重ねたものを挟み込み、このプリズム１
０ａの第２の面と立方体プリズム１０ｂの第１の面とで
赤反射ダイクロイツクミラー５を挟み込み菱形プリズム
１０ｃの他の面にミラー３を設けて第４図と同様に構成
したもの５である。

斯る第５図に於いても第４図と同様の作用効果がある。
第６図及び第７図は夫々本発明の他の実施例を示し、之
等第６図及び第７図に於いては第５図例に於いて青反射
ダイクロイツクミラー２に対するＯ光の入射角を変えプ
リズム１０ｃの全反射を利用し、ミラー３を用いない様
にしたものである。

即ち第６図例に於いては青反射ダイクロイツクミラー２
に対する入射角を３０度以下即ちプリズム１０ｃを三角
プリズムとし、このプリズム１０ｃの光の入射面と青反
射ダイクロイツクミラー２の設けられた面とのなす角θ
１を３０度以下とする様にしたものである。又このプリ
ズム１０ｃの角θ１を３０度以下とすると共に赤反射ダ
イクロイツクミラー５に対する光軸１を垂直とせず、こ
の光軸１が赤反射ダイクロイツクミラー５に対して所定
の角をもつて入射する様にし、プリズム１０ａの第１の
面と第２の面とのなす角より光軸１に垂線を下したとき
この垂線と第１の面とのなす角θ２を３０度以下とする
と共にプリズム１０ｂの第１の面ど光軸１に対する垂線
とのなす角θ３を３０度以下とする様にしたものである
。あとは第５図同様に構成したもので、この第６図及び
第７図に於いても第５図同様の作用効果があると共にミ
ラー３を設けなくて良い利益がある。尚本発明は上述実
施例に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱すること
なくその他種々の構成が取り得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の色分解光学装置の例を示す構成図、第２
図は本発明色分解光学装置の一実施例を示す構成図、第
３図、第４図、第５図、第６図及び第７図は夫々本発明
の他の実施例を示す構成図である。 １は光軸、２は青反射ダイクロイツクミラー、３はミラ
ー、４Ｒ，４Ｇ及び４Ｂは夫々撮像素子、５は赤反射ダ
イクロイツクミラー、８Ｒ，８Ｇ及び８Ｂは夫々トリミ
ングフイルタ、９はビームスプリツタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入射光をビームスプリッタを通して赤反射ダイクロ
   イックミラーに供給し、該赤反射ダイクロイックミラー
   により反射された光を上記ビームスプリッタの裏側にて
   反射して赤色光を取り出す様にしたことを特徴とする色
   分解光学装置。