(57)【要約】【課題】  従来、色分解光学系を含むカラー撮像系全体の組み合わせ、及び、製造・設計誤差等により、色分解プリズム各射出面のトリミングフィルター等の設計変更を要し、再設計・再製造を要する問題があった。【解決手段】  本発明による可変フィルター付色分解プリズムを有する撮像装置では、色分解プリズム各射出面のトリミングフィルター等の膜を固定としないため、可変フィルター部１００６、１００８、１０１０を色分解プリズムの各射出面と撮像素子間に設けることにより、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネルのそれぞれにおいて、ゴースト・フレア防止、色シェーディング補正の必要に応じて、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル間のフィルター切り換えが連携して行える。ここで、可変フィルター部は、２枚以上のフィルターで構成され、各種分光特性を有するトリミングフィルター、バンドパスフィルター、遮光フィルター、透過フィルターのいずれかを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂ各射出面と撮像素子との間に、可変フィルター部を各Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネルのいずれか１つ以上有し、可変フィルター部は、切り換え可能な２つ以上のフィルターを有するスライド式フィルター、または、回転式フィルターで構成され、各種分光特性を有するトリミングフィルター、バンドパスフィルター、遮光フィルター、透過フィルターのいずれかのフィルターを含むことを特徴とする色分解プリズム。
【請求項２】
前記、請求項１の可変フィルター部は、色分解プリズムの各Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル間の２つ以上で、連携して切り換え動作が行えることを特徴とする色分解プリズム。
【請求項３】
前記、請求項１と請求項２の可変フィルター部は、フィルターの交換、２枚以上重ねてのフィルター設定、２つ以上の可変フィルター部を並べての併用のいずれかが行えることを特徴とする色分解プリズム。
【請求項４】
前記、請求項１から請求項３の可変フィルター付色分解プリズムは、エアギャップあり／なしの両方のタイプに対応し、また、Ｒ／Ｇ／Ｂの３チャンネルタイプ以外に、２チャンネルタイプ、４チャンネルタイプ、４チャンネル以上のタイプにも対応することを特徴とする色分解プリズム。
【請求項５】
前記、請求項１から請求項４のいずれか１つの可変フィルター付色分解プリズムを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、色分解プリズムのゴースト・フレア防止、及び、色シェーディング補正等に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面には、ゴースト・フレア防止、及び、色シェーディング補正のため、所定の分光特性を有するトリミングフィルター、バンドパスフィルター、及び、遮光フィルター等の膜を接着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６１２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来、色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面には、ゴースト・フレア防止、及び、色シェーディング補正のため、所定の分光特性を有するトリミングフィルター、バンドパスフィルター、及び、遮光フィルター等の膜を接着しているが、実際には、色分解光学系を含むカラー撮像系全体の組み合わせ、及び、製造誤差、設計誤差などにより、色分解プリズムＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面に接着されたトリミングフィルター、バンドパスフィルター、及び、遮光フィルター等の調整を要することが生じる。この場合、トリミングフィルター、バンドパスフィルター、及び、遮光フィルター等の設計変更をして、再度、色分解プリズムを製造しなければならないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  そこで、本発明では、色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂチャンネル各射出面のトリミングフィルター、バンドパスフィルター、及び、遮光フィルター等の膜を固定としないため、可変フィルター部を色分解プリズムＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面と撮像素子の間に設けることにより、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネルのそれぞれにおいて、ゴースト・フレア防止、色シェーディング補正の必要に応じて、フィルターの切り換えが行える。可変フィルター部は、切り換えを要する色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂ射出面のみに付設すればよい。【０００６】  色分解プリズムＲ／Ｇ／Ｂチャンネル間で、２つ以上の可変フィルター部の切り換え動作が連携して行える。【０００７】  ここで、可変フィルター部は、２枚以上のフィルターで構成され、各種分光特性を有するトリミングフィルター、バンドパスフィルター、遮光フィルター、透過フィルターのいずれかを含むことを特徴とする。【０００８】  可変フィルター部は、小型・軽量化のため、最低２枚以上のフィルターを有するスライド式フィルター、または、回転式フィルターで構成される。可変フィルター部は、色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂチャンネル毎に、必要に応じて、フィルターの交換、２枚以上重ねてのフィルター設定、可変フィルター部を２つ以上並べての併用が行える。【０００９】  これにより、撮像条件（Ｆナンバー、焦点距離、絞り、ズーム状態、デフォーカス量等）に応じて、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル毎に、色シェーディング改善と感度のバランスがとれた最適なトリミングフィルター選択が行える。【００１０】  また、撮像エリア内／外の高輝度光源の影響により、Ｒ／Ｇ／Ｂ各チャンネルの撮像素子や撮像素子周辺部からの反射光がゴースト要因となる場合、及び、Ｒ／Ｇ／Ｂ他チャンネルからの反射光がゴースト要因となる場合、該当するＲ／Ｇ／Ｂチャンネルに対して、最適な遮光フィルターやトリミングフィルターの適用が行える。【００１１】  本発明の色分解プリズムは、エアギャップあり／なしの両方のタイプに対応し、また、Ｒ／Ｇ／Ｂの３チャンネルタイプ以外に、２チャンネルタイプ、４チャンネルタイプ、４チャンネル以上のタイプにも適用が行える。
【発明の効果】
【００１２】  本発明は、ゴースト・フレア防止、色シェーディング補正以外に、顕微鏡で可視光と蛍光などを色分解するプリズムの各種バンドパスフィルターやトリミングフィルター等の切り換えにも、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  本発明の実施形態に係る撮像装置の全体構成を示す図
【図２】  スライド式フィルターを有する色分解プリズムのフィルター切り換えを示す図
【図３】  回転式フィルターを有する色分解プリズムのフィルター切り換えを示す図
【図４】  スライド式トリミングフィルター切り換え前後の分光特性の変化（ゴースト光量の変化）を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施例では、３色分解プリズムを用いて、赤、緑、青の３原色からなるカラー画像であり、色分解プリズムＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面と撮像素子の間に配置する可変フィルターは、スライド式、回転式ともに２枚フィルターとして説明する。
【実施例】
【００１５】  図１には、本発明の実施例である可変フィルター付色分解プリズムを有する撮像装置の構成例を示す。
撮像装置は、基本的には、撮像光学系１０１２と、色分解プリズム１００１、１００２、１００３、１００４、１００５と、可変フィルター１００６、１００８、１０１０と、可変フィルター制御部１０１６と、撮像素子部１００７、１００９、１０１１と、Ａ／Ｄ変換部１０１３、１０１４、１０１５と、フレームメモリ部１０１７と、画像処理部１０１８と、画像出力部１０１９を備える。【００１６】  撮影光学系１０１２は、撮像素子部１００７、１００９、１０１１に被写体光を導く。撮像素子部１００７、１００９、１０１１は、図示しない撮像素子、ワイヤーボンド、遮光マスクエッジ部、及び、撮像素子ブラケットのエッジ部、撮像素子カバーガラス等から構成され、一般に反射率が高い。【００１７】  Ａ／Ｄ変換部１０１３、１０１４、１０１５は、撮像素子部１００７、１００９、１０１１からのアナログ出力信号をデジタル化し、画像データをフレームメモリ部１０１７に保持する。【００１８】  画像処理部１０１８では、ホワイトバランスなどの画像処理がなされた画像データを、図示しないモニタや記録媒体等の画像出力装置に表示又は記録する。【００１９】  図２に、色分解プリズム２００１、２００２、２００３、２００４、２００５のスライド式可変フィルター部２００６、及び、撮像素子部２００７を示す。【００２０】  図２のスライド式可変フィルター部２００６が図１の可変フィルター部１００６に対応し、図２の撮像素子部２００７が図１の撮像素子部１００７に対応する。【００２１】  図２では、１チャンネルのみ図示しているが、他の２チャンネルについても図１と同様に、可変フィルター部と撮像素子部を有する。高輝度な光が入射した場合、その光が撮像素子部で反射して色分解光学系のプリズム射出面に戻り、これが再びプリズム射出面で反射して、再度撮像素子面に入射してゴーストやフレアを引き起こす場合がある。【００２２】  この場合、図２に示す、色分解プリズム２００３の射出面と撮像素子部２００７との間に配置された、スライド式の可変フィルター部２００６を、撮像素子の感度等に応じて、プリズム射出面で反射する光量を低減するように分光特性を調整したトリミングフィルターに切り換える。【００２３】  色分解プリズム２００１の射出面と図示しない撮像素子部との間に配置されるスライド式可変フィルター部、及び、色分解プリズム２００２の射出面と図示しない撮像素子部との間に配置されるスライド式可変フィルター部についても、同様である。【００２４】  例えば、エアギャップありタイプの３色分解プリズムでは、図１に示す色分解プリズム１００１が青色成分、色分解プリズム１００２が赤色成分、色分解プリズム１００３が緑色成分となる。【００２５】  ここで、プリズム赤色光射出面における撮像素子部からの戻り光の反射量を低減するため、赤色分解プリズム１００２の射出面に配置された可変フィルター部は、赤色基準波長より所定の波長分大なる波長域の光を反射して、小なる波長域の光は透過する分光特性を有するように調整したトリミングフィルターに切り換える。【００２６】  赤色基準波長とは、赤色分解プリズム１００２と緑色分解プリズム１００３の境界に位置する反射プリズム面に配置されたダイク��イック膜１００５の長波長側境界波長より所定の波長分大なる波長とする。【００２７】  ダイクロイック膜１００５、及び、赤色分解プリズム１００２の射出面に配置された可変フィルター部で切り換えるトリミングフィルターの分光特性の一例を図４に示す。４００１は、図１に示す赤色分解プリズム１００２と緑色分解プリズム１００３の境界に位置する反射プリズム面に配置されたダイクロイック膜１００５の反射特性曲線を示し、４００２は、図１に示す赤色分解プリズム１００２の射出面に配置された可変フィルター部１００８で切り換え前のトリミングフィルターの反射特性曲線を示し、４００３は、図１に示す赤色分解プリズム１００２の射出面に配置された可変フィルター部１００８で切り換え後のトリミングフィルターの反射特性曲線を示す。【００２８】  このトリミングフィルターの反射特性曲線とダイクロイック膜の反射特性曲線の重なり部分４００４が撮像面素子に再度入射するゴーストの光量を示す。トリミングフィルターを切り換え、赤色反射波長域を所定の波長分大きくしたことで、ゴースト光量が低減することがわかる。【００２９】  また、高輝度な光が入射した場合、その光が撮像素子部で反射して色分解光学系のプリズム射出面に戻り、そのままプリズム射出面を透過して、他の色成分の固体撮像素子面に入射してゴーストやフレアを引き起こす場合がある。【００３０】  この場合、図１に示す、各色分解プリズム１００１、１００２、１００３の射出面と各撮像素子部１０１１、１００９、１００７との間にそれぞれ配置された可変フィルター部１０１０、１００８、１００６を、撮像素子の感度等に応じて、ゴースト光発生元のチャンネルのプリズム射出面ではゴースト光を低減する遮光フィルターに切り替え、ゴースト光が回り込む先のチャンネルのプリズム射出面では、ゴースト光量を低減するように分光特性を調整したトリミングフィルターに連携して切り換える。これにより、ゴーストやフレアの低減が行える。【００３１】  例えば、エアーギャップレスタイプの３色分解プリズムでは、図１に示す色分解プリズム１００１が緑色成分、色分解プリズム１００２が青色成分、色分解プリズム１００３が赤色成分となる。【００３２】  ここで、赤色分解プリズム１００３の撮像素子部１００７で反射した戻り光が青色成分のプリズム１００２に回り込んでくる。この場合、赤色分解プリズム１００３の射出面の可変フィルター部１００６は、ゴースト光を低減する遮光フィルターに切り換え、青色分解プリズム１００２の射出面の可変フィルター部１００８は、青色成分透過の分光特性を調整したトリミングフィルターに連携して切り換える。これにより、ゴーストやフレアの低減が行える。【００３３】  また、撮像条件（Ｆナンバー、焦点距離、絞り、ズーム状態、デフォーカス量等）の変化により、色シェーディングが変化する場合がある。この場合、図１に示す、各色分解プリズム１００１、１００２、１００３の射出面と各撮像素子部１０１１、１００９、１００７との間にそれぞれ配置された可変フィルター部１０１０、１００８、１００６を、各感度とチャンネル間の感度バランスを考慮した上で、透過波長領域を狭めるように分光特性を調整したトリミングフィルターに切り換える。これにより、色シェーディングの発生原因となる波長域光の低減が行える。【００３４】  例えば、エアギャップありタイプの３色分解プリズムでは、図１に示す、青色分解プリズム１００１の射出面と撮像素子部１０１１との間に配置された可変フィルター部１０１０を、色シェーディング防止用に分光特性を調整したトリミングフィルターに切り換えた場合、赤色チャンネルと青色チャンネル間で連携して、赤色分解プリズム１００２の射出面と撮像素子部１００９との間に配置された可変フィルター部１００８についても、チャンネル間の感度バランスと色シェーディング改善用に赤色成分透過の分光特性を調整したトリミングフィルターに切り換える。これにより、チャンネル間で連携した色シェーディング補正が行える。【００３５】  その他の実施例として、静止画像を撮影する場合であれば、ゴースト・フレア要因となるＲ／Ｇ／Ｂ他チャンネルからの戻り光を防止するため、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル毎に順次撮影し、その際、使用していない他の２つのチャンネルを遮光フィルターに切り換えてもよい。【００３６】  このように、高輝度光源の状態、及び、撮像条件（Ｆナンバー、焦点距離、絞り、ズーム状態、デフォーカス量等）に応じて、色分解プリズムのＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面と撮像素子との間に設けられた可変フィルターを連携して切り換えることにより、効率的にゴースト・フレアの低減、及び、色シェーディング補正が行える。【００３７】  また、図２に示すスライド式可変フィルターは、図３に示す回転式可変フィルターに置き換えて使用してもよい。【００３８】  図３に、色分解プリズム３００１、３００２、３００３、３００４、３００５の回転式可変フィルター部３００６、及び、撮像素子部３００７を示す。図３の回転式可変フィルター部３００６が図１の可変フィルター部１００６に対応し、図３の撮像素子部３００７が図１の撮像素子部１００７に対応する。【００３９】  図３では、１チャンネルのみ図示しているが、他の２チャンネルについても図１と同様に、可変フィルター部と撮像素子部を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】  以上説明したように、本発明では、可変フィルター部を色分解プリズムＲ／Ｇ／Ｂチャンネルの各射出面と撮像素子の間に設けることにより、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネルのそれぞれにおいて、ゴースト・フレア防止、色シェーディング補正の必要に応じて、フィルターの切り換えが行える。【００４１】  更に、本発明は、ゴースト・フレア防止、色シェーディング補正以外に、顕微鏡で可視光と蛍光などを色分解するプリズムの各種バンドパスフィルターやトリミングフィルター等の切り換えにも、同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】１００１  色分解プリズム１
１００２  色分解プリズム２
１００３  色分解プリズム３
１００４  ダイクロイック膜１
１００５  ダイクロイック膜２
１００６  可変フィルター部１
１００７  撮像素子部１
１００８  可変フィルター部２
１００９  撮像素子部２
１０１０  可変フィルター部３
１０１１  撮像素子部３
１０１２  撮像光学系
１０１３  Ａ／Ｄ変換部１
１０１４  Ａ／Ｄ変換部２
１０１５  Ａ／Ｄ変換部３
１０１６  可変フィルター制御部
１０１７  フレームメモリ部
１０１８  画像処理部
１０１９  画像出力部
２００１  色分解プリズム１
２００２  色分解プリズム２
２００３  色分解プリズム３
２００４  ダイクロイック膜１
２００５  ダイクロイック膜２
２００６  可変フィルター部
２００７  撮像素子部
３００１  色分解プリズム１
３００２  色分解プリズム２
３００３  色分解プリズム３
３００４  ダイクロイック膜１
３００５  ダイクロイック膜２
３００６  可変フィルター部
３００７  撮像素子部
４００１  赤色分解プリズムと緑色分解プリズムの境界に位置する反射プリズム面に配置されたダイクロイック膜の反射特性曲線
４００２  赤色分解プリズムの射出面に配置された可変フィルター部で切り換え前のトリミングフィルターの反射特性曲線
４００３  赤色分解プリズムの射出面に配置された可変フィルター部で切り換え後のトリミングフィルターの反射特性曲線
４００４  ダイクロイック膜とトリミングフィルターの反射特性曲線の重なり部分（ゴースト光量を示す）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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