JP4820773B2 - Color separation optical system and imaging apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to a color separation optical system that separates incident light into a plurality of color lights, and an imaging device that includes the color separation optical system.
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10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、IR(赤外)カットフィルタ103と、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。
In general, an imaging apparatus such as a television camera or a video camera is provided with a color separation optical system. FIG. 10 shows a configuration example of a conventional color separation optical system. The color separation
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122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121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。第2のプリズム120の入射面121には、入射した光の反射を低減する反射防止膜AR1が形成されている。
A blue light reflecting dichroic film DB1 is formed on the reflection /
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。
A
図12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12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11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。 FIG. 12 shows spectral characteristics that are generally ideal in a color imaging system for three colors of a red (R) component, a blue (B) component, and a green (G) component. The ideal characteristics shown in FIG. 12 are standardized so that the maximum value of each color light component is 1. This “ideal characteristic” is converted from the chromaticity coordinates of the three primary colors of the color reproduction medium, and can be obtained by primary conversion of the color matching function of the XYZ color system. Here, the “color reproduction medium” reproduces (displays) an image taken by the imaging device, and is a display device such as a liquid crystal monitor or a projector. FIG. 11 shows an example of chromaticity coordinates of the three primary colors R, G, and B for obtaining ideal characteristics. The three primary colors R, G, and B determine the color range that can be reproduced by the color reproduction medium.
図10に示した色分解光学系101を用いて図12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13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。
If the same characteristic as the ideal characteristic shown in FIG. 12 is obtained using the color separation
図14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14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12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。
FIG. 14 shows a design example of the dichroic films DB1 and DR1 used in the conventional color separation
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15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。
図10に示した色分解光学系101では、第1のプリズム110と第2のプリズム120とが空気間隔110AGを空けて配置されているため、図16にその概念を示したように、2つのプリズム間の空気界面で反射が生じ、不要なゴースト・フレアとなって画像品質が劣化する問題がある。これは、青色光反射ダイクロイック膜DB1を透過し、第2のプリズム120の入射面121で反射することにより生ずる。ここで、青色光は、青色光反射ダイクロイック膜DB1で反射されているため、第2のプリズム120の入射面121にはほとんど到達しない。また、前側に配置されたIRカットフィルタ103によって赤色光も低減されているので、赤色光は比較的少ない。従って、図10のようなプリズム配置の場合、第2のプリズム120の入射面121には緑色光が最も多い。しかしながら、従来、反射防止膜AR1としては、図6(A)にその特性を示したように、可視域全般に反射率を低減したものが使用されており、特に緑色光の波長領域(500nm〜600nm程度)の光の反射が十分に抑えられていない。このため、その波長領域の光の一部が、第2のプリズム120の入射面121で反射しやすい。そして、図16に示したように、その反射光のうち、青色光反射ダイクロイック膜DB1を透過して第1のプリズム110に再入射した光L1が、青色用の撮像素子4Bに入射して像を結ぶことにより、正規の青色光LBによる像に対して二重像として観察されてしまう。また、反射光のうち、第1のプリズム110の面111で反射され、第2のプリズム120に再入射した光L2は、(上述したように緑色光の波長領域の光が多いので)赤色光反射ダイクロイック膜DR1を透過して第3のプリズム130に入射し、最終的には緑色用の撮像素子4Gに入射して像を結ぶことにより、正規の緑色光LGによる像に対して二重像として観察されてしまう。このように、従来では、第2のプリズム120の入射面121に反射防止膜AR1が施されているにもかかわらず、その反射率を低減する特性が不十分であるため、2つのプリズム間の空気界面での反射に起因してゴースト等が生ずる。
In the color separation
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、2つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減す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。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to effectively reduce ghosts caused by reflection at the air interface between two prisms as compared with the prior art. The object is to provide a color separation optical system and an imaging device.
本発明による色分解光学系は、光の入射側から順に、第1のダイクロイック膜を有し、入射光のうち第1のダイクロイック膜で反射された第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で反射された第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のプリズムとを備え、第1のプリズムにおける第1のダイクロイック膜が形成された面と第2のプリズムにおける光の入射面とが空気間隔を空けて互いに対向するようにして配置され、かつ、第2のプリズムの入射面に、第1のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜が形成されているものである。 The color separation optical system according to the present invention includes, in order from the light incident side, a first dichroic film, and a first prism that extracts a first color light component reflected by the first dichroic film from incident light. A second prism having a second dichroic film, extracting the second color light component transmitted through the first dichroic film and reflected by the second dichroic film, and transmitted through the first and second dichroic films And a third prism that extracts the third color light component, and the surface of the first prism on which the first dichroic film is formed and the light incident surface of the second prism face each other with an air space therebetween And an antireflection film that reduces reflection of light in a specific wavelength range that has passed through the first dichroic film is formed on the incident surface of the second prism. .
本発明による色分解光学系では、第2のプリズムの入射面に、第1のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜が形成されていることで、従来のように可視域全般にわたって反射率を低減するような一般的な反射防止膜に比べて、第1のプリズムと第2のプリズムとの空気界面での反射が効果的に抑制される。これにより、2つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストが従来に比べて低減する。 In the color separation optical system according to the present invention, an antireflection film that reduces reflection of light in a specific wavelength range that has passed through the first dichroic film is formed on the incident surface of the second prism. In addition, the reflection at the air interface between the first prism and the second prism is effectively suppressed as compared with a general antireflection film that reduces the reflectance over the entire visible range. Thereby, the ghost generated due to the reflection at the air interface between the two prisms is reduced as compared with the prior art.
本発明による色分解光学系において、第1のプリズムで第1の色光成分として青色光、第2のプリズムで第2の色光成分として赤色光、第3のプリズムで第3の色光成分として緑色光を取り出す構成とされている場合、第2のプリズムの入射面に形成された反射防止膜が、特定波長域の光として、少なくとも500nm以上550nm以下の波長域の光の反射を低減する特性を有していることが好ましい。より具体的には、500nm以上550nm以下の波長域の光の平均反射率が0.7%以下とされていることが好ましい。 In the color separation optical system according to the present invention, the first prism uses blue light as the first color light component, the second prism uses red light as the second color light component, and the third prism uses green light as the third color light component. The antireflection film formed on the incident surface of the second prism has a characteristic of reducing reflection of light in a wavelength region of at least 500 nm to 550 nm as light of a specific wavelength region. It is preferable. More specifically, it is preferable that the average reflectance of light in the wavelength range of 500 nm or more and 550 nm or less is 0.7% or less.
また、本発明による色分解光学系において、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赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。 The color separation optical system according to the present invention may further include an infrared cut filter that is disposed in front of the first prism and cuts infrared light.
本発明による撮像装置は、本発明による色分解光学系と、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ゴーストの低減された撮像信号が得られる。
An image pickup apparatus according to the present invention includes a color separation optical system according to the present invention and an image pickup element that is provided corresponding to each color light separated by the color separation optical system and outputs an electrical signal corresponding to each incident color light. It is provided.
In the imaging apparatus according to the present invention, an imaging signal with reduced ghost is obtained based on each color light obtained by the color separation optical system of the present invention.
本発明による色分解光学系によれば、第2のプリズムの入射面に、第1のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜を形成するようにしたので、2つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減することができる。 According to the color separation optical system of the present invention, the antireflection film for reducing the reflection of the light in the specific wavelength range transmitted through the first dichroic film is formed on the incident surface of the second prism. Ghosts caused by reflection at the air interface between the two prisms can be effectively reduced as compared with the conventional case.
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、ゴーストの低減された良質な撮影画像を得ることができる。 According to the imaging apparatus of the present invention, since an imaging signal corresponding to the color light obtained by the high-performance color separation optical system of the present invention is output, a high-quality captured image with reduced ghost can be obtained. Can do.
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。
図1は、本発明の一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、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、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で青色光LB、第2のプリズム20で赤色光LR、第3のプリズム30で緑色光LGを取り出す構成例である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a main configuration of an imaging apparatus including a color separation
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。
The
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青色光反射ダイクロイック膜DB2が形成されている。青色光反射ダイクロイック膜DB2は、第1の色光成分として青色光LBを反射し、赤色光LRおよび緑色光LG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DB2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緑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。ここでいう「理想特性」とは、従来から知られている例えば図12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。
On the
図2(A)は、図1の構成例における青色光反射ダイクロイック膜DB2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DB2は、その透過特性曲線の傾きが、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、その透過特性曲線が、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最低透過率と最高透過率との間で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が好ましい。 FIG. 2A shows an example of a transmission characteristic curve of the blue light reflecting dichroic film DB2 in the configuration example of FIG. The blue light reflecting dichroic film DB2 has a transmission characteristic curve whose slope is in accordance with the characteristic curve on the short wavelength side of the ideal green spectral characteristic within a wavelength range of 430 nm or more and 670 nm or less. It is configured to have a shape that changes to rise. More specifically, the average slope value at which the transmission characteristic curve changes from 20% to 80% between the minimum transmittance and the maximum transmittance within a wavelength range of 430 nm to 670 nm is 0.2 (% / Nm) and 2.0 (% / nm) or less.
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。第2のプリズム20の第1の面21は光の入射面である。第2のプリズム20は、第1のプリズム10に対して所定の空気間隔10AGを空けて配置されている。より詳しくは、第1のプリズム10における青色光反射ダイクロイック膜DB2が形成された面12と第2のプリズム20における光の入射面21とが空気間隔10AGを空けて互いに対向するようにして配置されている。第2のプリズム20の入射面21には、青色光反射ダイクロイック膜DB2を透過した特定波長域の光の反射を低減する界面反射防止用の反射防止膜AR2が形成されている。界面反射防止用の反射防止膜AR2は、図6(A)にその特性例を示したように、従来の可視域全般に反射率を低減した反射防止膜AR1に比べて、特に、特定波長域の光として、少なくとも500nm以上550nm以下の波長域の光の反射をより低減するような特性を有している。より具体的には、500nm以上550nm以下の波長域の光の平均反射率が0.7%以下とされていることが好ましい。図6(B)は、反射防止膜AR2の具体的な膜設計例の数値データを示している。図6(B)において、「Sub−H4」は、LaTiO3を主成分とするサブスタンスH4(独国メルク社製)を表している。ただし、膜物質、層数および各層の膜厚は図6(B)の例に限定されるものではない。
The
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。
The
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赤色光反射ダイクロイック膜DR2が形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜DR2は、第2の色光成分として赤色光LRを反射し、緑色光LGを透過する膜構成とされている。赤色光反射ダイクロイック膜DR2は、波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、上記した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状を有している。
On the
図2(B)は、図1の構成例における赤色光反射ダイクロイック膜DR2の透過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DR2は、その透過特性曲線の傾きが、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、その透過特性曲線が、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最高透過率と最低透過率との間で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が好ましい。 FIG. 2B shows an example of a transmission characteristic curve of the red light reflecting dichroic film DR2 in the configuration example of FIG. The red light reflecting dichroic film DR2 has a transmission characteristic curve whose slope is along the characteristic curve on the long wavelength side of the ideal green spectral characteristic within a wavelength range of 430 nm to 670 nm. It is configured to have a shape that changes to fall. More specifically, the average slope value of the transmission characteristic curve that changes from 80% to 20% between the maximum transmittance and the minimum transmittance within the wavelength range of 430 nm to 670 nm is −2.0 ( % / Nm) to −0.2 (% / nm) or less.
図3は、この色分解光学系1で用いられている青色光反射ダイクロイック膜DB2および赤色光反射ダイクロイック膜DR2の具体的な設計例での特性を示している。図3に示した特性のうち青色光反射ダイクロイック膜DB2および赤色光反射ダイクロイック膜DR2についての特性は、例えば図4および図5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4および図5の例に限定されるものではない。
FIG. 3 shows characteristics in a specific design example of the blue light reflecting dichroic film DB2 and the red light reflecting dichroic film DR2 used in the color separation
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、赤色光反射ダイクロイック膜DR2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とが赤色光反射ダイクロイック膜DR2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。
The
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2のプリズム20)の光射出面側に配置しても良い。
The IR cut
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。
Although not shown, the color separation
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。
Next, the operation of the imaging apparatus in the present embodiment, particularly the optical operation and effect of the color separation
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のうち青色光LBが、青色光反射ダイクロイック膜DB2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、青色光反射ダイクロイック膜DB2を透過した赤色光LRが、赤色光反射ダイクロイック膜DR2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、青色光反射ダイクロイック膜DB2および赤色光反射ダイクロイック膜DR2を透過した緑色光LG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。
In this imaging apparatus, subject light from a subject (not shown) irradiated by a light source (not shown) is incident on the color separation
ここで、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ような従来の色分解光学系(図10)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17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17に示したように、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の一部が撮像素子4Gの撮像面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。
Here, in the conventional color separation optical system (FIG. 10) using a trimming filter with a dichroic film on the exit surface of the prism, the wavelength characteristic of the dichroic film has a wavelength range with high reflectivity. There is a problem that multiple reflection occurs between the dichroic surface and the imaging surface, resulting in ghost and flare and image quality deterioration. FIG. 17 shows, as an example, multiple reflection that occurs on the exit surface side of the
これに対し、本実施の形態では、青色光反射ダイクロイック膜DB2の特性を示す曲線と赤色光反射ダイクロイック膜DR2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。 On the other hand, in the present embodiment, the curve indicating the characteristic of the blue light reflecting dichroic film DB2 and the curve indicating the characteristic of the red light reflecting dichroic film DR2 have shapes that conform to the characteristic curve of the ideal green spectral characteristic. By having it, characteristics close to ideal spectral characteristics can be obtained without using a trimming filter with a dichroic film on the exit surface of the prism. Since it is not necessary to use a trimming filter with a dichroic film, it is possible to suppress the occurrence of ghosts and flares conventionally caused by the dichroic film of the trimming filter. Thus, it is possible to realize an imaging system having ideal spectral characteristics with reduced ghost and flare.
さらに、本実施の形態では、第2のプリズム20の入射面21に、従来の反射防止膜AR1に比べて、特に500nm〜600nm付近の特定波長域の光の反射をより低減した界面反射防止用の反射防止膜AR2が形成されているので、第1のプリズム10と第2のプリズム20との空気界面での反射が効果的に抑制される。
Further, in the present embodiment, the interface surface anti-reflection for reducing the reflection of light in a specific wavelength region near 500 nm to 600 nm on the
図8は、本実施の形態に係る色分解光学系1におけるゴースト(二重像)の発生量を、従来の反射防止膜AR1を使用した場合と比較して評価したものである。なお、図8の特性は、反射防止膜AR1,AR2として図6(A)に示した特性のものを使用し、IRカットフィルタ3および青色光反射ダイクロイック膜DB2として図7に示した特性のものを使用した場合の評価を示している。
FIG. 8 shows an evaluation of the amount of ghost (double image) generated in the color separation
図8において、符号81を付した特性曲線は、本実施の形態に係る色分解光学系1において、青色用の撮像素子4Bで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜DB2を透過した光のうち、第2のプリズム20の入射面21で反射し、かつ青色用の撮像素子4Bに到達する光(図16の光L1に相当する光)の割合を示している。比較のために、第2のプリズム20の入射面21に従来の反射防止膜AR1を使用した場合の特性を符号83を付した特性曲線に示す。これから分かるように、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を使用した場合には、青色用の撮像素子4Bで観察される二重像の発生は大幅に低減される。
In FIG. 8, a characteristic curve denoted by
また、図8において、符号82を付した特性曲線は、本実施の形態に係る色分解光学系1において、緑色用の撮像素子4Gで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜DB2を透過した光のうち、第2のプリズム20の入射面21で反射し、かつ第1のプリズム10の第2の面12で反射され、第2のプリズム20および第3のプリズム30を透過して緑色用の撮像素子4Gに到達する光(図16の光L2に相当する光)の割合を示している。比較のために、第2のプリズム20の入射面21に従来の反射防止膜AR1を使用した場合の特性を符号84を付した特性曲線に示す。これから分かるように、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を使用した場合には、緑色用の撮像素子4Gで観察される二重像の発生は大幅に低減される。
In FIG. 8, a characteristic curve denoted by
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、第2のプリズム20の入射面21に、第1のダイクロイック膜(青色光反射ダイクロイック膜DB2)を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜AR2を形成するようにしたので、2つのプリズム間の空気界面での反射に起因して生ずるゴーストを従来に比べて効果的に低減することができる。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、ゴーストの低減された良質な撮影画像を得ることができる。
<変形例>
As described above, according to the color separation
<Modification>
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を、図10に示した従来の色分解光学系において使用することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible.
For example, the antireflection film AR2 for preventing interface reflection in the present embodiment can be used in the conventional color separation optical system shown in FIG.
図9は、図10に示した従来の色分解光学系におけるゴースト(二重像)の発生量を、従来の反射防止膜AR1を使用した場合と比較して評価したものである。なお、図9の特性は、反射防止膜AR1,AR2として図6(A)に示した特性のものを使用し、IRカットフィルタ3および青色光反射ダイクロイック膜DB1として図7に示した特性のものを使用した場合の評価を示している。
FIG. 9 shows an evaluation of the amount of ghost (double image) generated in the conventional color separation optical system shown in FIG. 10 in comparison with the case where the conventional antireflection film AR1 is used. 9 have the characteristics shown in FIG. 6A as the antireflection films AR1 and AR2, and have the characteristics shown in FIG. 7 as the IR cut
図9において、符号91を付した特性曲線は、図10に示した従来の色分解光学系において本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を使用した場合の、青色用の撮像素子4Bで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜DB1を透過した光のうち、第2のプリズム120の入射面121で反射し、かつ青色用の撮像素子4Bに到達する光(図16の光L1に相当する光)の割合を示している。比較のために、第2のプリズム120の入射面121に従来の反射防止膜AR1を使用した場合の特性を符号93を付した特性曲線に示す。これから分かるように、図10に示した従来の色分解光学系に適用した場合であっても、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を使用した場合には、青色用の撮像素子4Bで観察される二重像の発生は大幅に低減される。
In FIG. 9, a characteristic curve denoted by
また、図9において、符号92を付した特性曲線は、図10に示した従来の色分解光学系において本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を使用した場合の、緑色用の撮像素子4Gで観察される二重像を評価したものである。これは、青色光反射ダイクロイック膜DB1を透過した光のうち、第2のプリズム120の入射面121で反射し、かつ第1のプリズム110の面111で反射され、第2のプリズム120および第3のプリズム130を透過して緑色用の撮像素子4Gに到達する光(図16の光L2に相当する光)の割合を示している。比較のために、第2のプリズム120の入射面121に従来の反射防止膜AR1を使用した場合の特性を符号94を付した特性曲線に示す。これから分かるように、図10に示した従来の色分解光学系に適用した場合であっても、本実施の形態における界面反射防止用の反射防止膜AR2を使用した場合には、緑色用の撮像素子4Gで観察される二重像の発生は大幅に低減される。
In FIG. 9, the characteristic curve denoted by
また、本発明は、色光を取り出す順番やプリズムの配置が図1や図10に示したものとは異なる色分解光学系に対しても適用可能である。 The present invention can also be applied to a color separation optical system in which the order of extracting colored light and the arrangement of prisms are different from those shown in FIGS.
AR2…界面反射防止用反射防止膜、L…入射光、LB…青色光成分、LR…赤色光成分、LG…緑色光成分、DB2…青色光反射ダイクロイック膜、DR2…赤色光反射ダイクロイック膜、1…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。
AR2: antireflection film for interface reflection prevention, L: incident light, LB ... blue light component, LR ... red light component, LG ... green light component, DB2 ... blue light reflecting dichroic film, DR2 ... red light reflecting dichroic film, 1 ... color separation optical system, 2 ... photographing lens, 3 ... IR cut filter, 4R, 4G, 4B ... imaging element, 10 ... first prism, 20 ... second prism, 30 ... third prism, 51 ... first 1 trimming filter, 52 ... second trimming filter, 53 ... third trimming filter, 51AR ... first antireflection film, 52AR ... second antireflection film, 53AR ... third antireflection film.
Claims (5)
第1のダイクロイック膜を有し、入射光のうち前記第1のダイクロイック膜で反射された第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で反射された第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のプリズムとを備え、
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形成された面と前記第2のプリズムにおける光の入射面とが空気間隔を空けて互いに対向するようにして配置され、
かつ、前記第2のプリズムの前記入射面に、前記第1のダイクロイック膜を透過した特定波長域の光の反射を低減する反射防止膜が形成されている
ことを特徴とする色分解光学系。 In order from the light incident side,
A first prism that has a first dichroic film and extracts a first color light component reflected by the first dichroic film from incident light;
A second prism that has a second dichroic film and extracts a second color light component transmitted through the first dichroic film and reflected by the second dichroic film;
A third prism for extracting a third color light component transmitted through the first and second dichroic films,
The surface of the first prism on which the first dichroic film is formed and the light incident surface of the second prism are arranged so as to face each other with an air gap between them,
An anti-reflection film that reduces reflection of light in a specific wavelength range that has passed through the first dichroic film is formed on the incident surface of the second prism.
前記第2のプリズムの入射面に形成された反射防止膜は、前記特定波長域の光として、少なくとも500nm以上550nm以下の波長域の光の反射を低減する特性を有している
ことを特徴とする請求項1に記載の色分解光学系。 The first prism extracts blue light as the first color light component, the second prism extracts red light as the second color light component, and the third prism extracts green light as the third color light component. And
The antireflection film formed on the incident surface of the second prism has a characteristic of reducing reflection of light in a wavelength region of at least 500 nm to 550 nm as light in the specific wavelength region. The color separation optical system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の色分解光学系。 The color separation optical system according to claim 2, wherein the antireflection film has an average reflectance of light in a wavelength region of 500 nm or more and 550 nm or less of 0.7% or less.
ことを特徴とする請求項2または3に記載の色分解光学系。 The color separation optical system according to claim 2, further comprising an infrared cut filter that is disposed in front of the first prism and cuts infrared light.
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。 The color separation optical system according to any one of claims 1 to 4,
An image pickup apparatus comprising: an image pickup device provided corresponding to each color light separated by the color separation optical system and outputting an electrical signal corresponding to each incident color light.
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