(57)【要約】【課題】低コストで容易に赤外光用とすることができる色分解光学系を提供する。【解決手段】３つのプリズムを、入射光が入射する側より順に、赤色波長域光用の第１のプリズム３Ｒ、青色波長域光用の第２のプリズム３Ｂ、緑色波長域光用の第３のプリズム３Ｇとする。第１のプリズム３Ｒに赤色波長域光及び赤外領域光を含む領域を反射するダイクロイック膜４Ｒを設け、第２のプリズムに３Ｂに青色波長域光を含む領域を反射するダイクロイック膜４Ｂを設ける。赤外光カットフィルタ２を配置すれば、可視光用となり、赤外光カットフィルタ２を取り外せば、赤外光用となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を３原色光に分解する色分解光学系において、
前記入射光が入射する側より順に配置した赤色波長域光用の第１のプリズム、青色波長域光用の第２のプリズム、緑色波長域光用の第３のプリズムよりなる３つのプリズムと、
前記第１のプリズムに設けられ、赤色波長域光及び赤外領域光を含む領域を反射する第１のダイクロイック膜と、
前記第２のプリズムに設けられ、青色波長域光を含む領域を反射する第２のダイクロイック膜とを備えて構成したことを特徴とする色分解光学系。
【請求項２】
撮影レンズにて集光した被写体からの入射光を撮像する撮像装置において、
前記撮影レンズ側より順に配置した赤色波長域光用の第１のプリズム、青色波長域光用の第２のプリズム、緑色波長域光用の第３のプリズムよりなる３つのプリズムと、
前記第１のプリズムに設けられ、赤色波長域光及び赤外領域光を含む領域を反射する第１のダイクロイック膜と、
前記第２のプリズムに設けられ、青色波長域光を含む領域を反射する第２のダイクロイック膜と、
前記撮影レンズと前記の第１のプリズムとの間に配置した着脱自在の赤外光カットフィルタとを備えて構成したことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズにて集光した被写体からの入射光を赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色光に分解するための色分解光学系及びこれを用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョンカメラ等の撮像装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３つのプリズムを用いて、レンズにて集光した被写体からの入射光を３原色光に分解する色分解光学系を備えている。この色分解光学系では、ダイクロイック膜によって、Ｒ，Ｇ，Ｂを選択的に反射または透過させて、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光を得る（特許文献１）。特許文献１には、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３つのプリズムを、光の入射側からＢ，Ｒ，Ｇの順に配置している。
【０００３】
色分解光学系によって分解されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれ、固体撮像素子（ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等）によって光電変換される。それぞれの固体撮像素子から得られた電気信号に各種の信号処理を施し、例えばＮＴＳＣ方式の複合カラー映像信号を生成する。なお、固体撮像素子は、赤外領域まで感度が高いため、赤外領域を遮断して色再現性をよくするため、プリズムの前方に赤外光カットフィルタを配置する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７８２１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
赤外領域まで感度が高いという固体撮像素子の特徴を生かし、赤外光カットフィルタを取り除いて、赤外光用撮像装置とすることが考えられる。上記の特許文献１に記載のような、３つのプリズムをＢ，Ｒ，Ｇの順に配置した色分解光学系を用いて赤外光用撮像装置を構成しようとすると、第１番目のプリズムがＢ用であるがゆえ、Ｂ用のダイクロイック膜における長波長側の抑圧特性を赤外領域（９００ｎｍ以上）まで広げる必要がある。すると、そのダイクロイック膜の蒸着積層数は４０層以上必要となり、コストが高くなり、プリズムの硝材の特性を変質させてしまうおそれもある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、低コストで容易に赤外光用とすることができる色分解光学系を提供することを目的とする。また、可視光用と赤外光用のいずれとすることもできる可視光用及び赤外光用兼用の撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、
（ａ）入射光を３原色光に分解する色分解光学系において、前記入射光が入射する側より順に配置した赤色波長域光用の第１のプリズム（３Ｒ）、青色波長域光用の第２のプリズム（３Ｂ）、緑色波長域光用の第３のプリズム（３Ｇ）よりなる３つのプリズムと、前記第１のプリズムに設けられ、赤色波長域光及び赤外領域光を含む領域を反射する第１のダイクロイック膜（４Ｒ）と、前記第２のプリズムに設けられ、青色波長域光を含む領域を反射する第２のダイクロイック膜（４Ｂ）とを備えて構成したことを特徴とする色分解光学系を提供し、
（ｂ）撮影レンズ（１）にて集光した被写体からの入射光を撮像する撮像装置において、前記撮影レンズ側より順に配置した赤色波長域光用の第１のプリズム（３Ｒ）、青色波長域光用の第２のプリズム（３Ｂ）、緑色波長域光用の第３のプリズム（３Ｇ）よりなる３つのプリズムと、前記第１のプリズムに設けられ、赤色波長域光及び赤外領域光を含む領域を反射する第１のダイクロイック膜（４Ｒ）と、前記第２のプリズムに設けられ、青色波長域光を含む領域を反射する第２のダイクロイック膜（４Ｂ）と、前記撮影レンズと前記の第１のプリズムとの間に配置した着脱自在の赤外光カットフィルタ（２）とを備えて構成したことを特徴とする撮像装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の色分解光学系及びこれを用いた撮像装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の色分解光学系及びこれを用いた撮像装置の一実施形態を示す平面図、図２は本発明におけるＲ用のダイクロイック膜の反射分光特性を示す図、図３は本発明におけるＢ用のダイクロイック膜の反射分光特性を示す図、図４は本発明におけるＧ用のプリズムの透過分光特性を示す図、図５は本発明における総合分光特性を示す図である。
【０００９】
図１において、撮影レンズ１によって集光した被写体からの実線で示す入射光は、Ｒ用の第１のプリズム３Ｒに入射する。撮影レンズ１と第１のプリズム３Ｒとの間には、赤外光カットフィルタ２が選択的に配置される。即ち、本発明の色分解光学系及び撮像装置を可視光用として用いる場合には、赤外光カットフィルタ２を使用する。赤外光カットフィルタ２は着脱自在とされており、本発明の色分解光学系及び撮像装置を赤外光用として用いる場合には、赤外光カットフィルタ２を取り外し、ダミーフィルタ（図示せず）を使用する。
【００１０】
なお、長方形のプレートに赤外光カットフィルタ２とダミーフィルタとを配列して、プレートをスライドすることにより、赤外光カットフィルタ２とダミーフィルタとを切り換えたり、円板に赤外光カットフィルタ２とダミーフィルタとを配列して、円板を回転するすることにより、赤外光カットフィルタ２とダミーフィルタとを切り換えるようにしてもよい。
【００１１】
第１のプリズム３Ｒには、微小間隔の空気層（図示せず）を介してＢ用の第２のプリズム３Ｂが接合されている。第１のプリズム３Ｒの第２のプリズム３Ｂ側の反射面には、Ｒ用のダイクロイック膜４Ｒが積層されている。図２は、ダイクロイック膜４Ｒの反射分光特性を示している。ダイクロイック膜４Ｒの反射分光特性は、図２に示すように、赤波長域だけでなく、長波長側を赤外領域（９００ｎｍ以上）まで広げられており、短波長側は４００ｎｍ付近（青色に相当）まで抑圧するような特性となっている。
【００１２】
赤外光カットフィルタ２がない場合、入射光の内、赤色波長域光及び赤外領域光（赤外光）は、ダイクロイック膜４Ｒで反射し、第１のプリズム３Ｒの前面３Ｒ１で全反射する。赤外光カットフィルタ２がある場合には、赤色波長域光のみダイクロイック膜４Ｒで反射し、第１のプリズム３Ｒの前面３Ｒ１で全反射する。第１のプリズム３Ｒにおける光の出射面には、余分な色成分を取り除くためのＲ用のトリミングフィルタ５Ｒが接合されている。
【００１３】
Ｒ用のトリミングフィルタ５Ｒには、長波長側を規制するダイクロイック膜は設けられておらず、反射防止膜が積層されているのみである。
【００１４】
第１のプリズム３Ｒの前面３Ｒ１で全反射した光はトリミングフィルタ５Ｒを介して出射し、Ｒ用の固体撮像素子６Ｒの結像面６Ｒ１に入射する。固体撮像素子６Ｒでの信号処理及び後段の信号処理については説明を省略する。
【００１５】
第２のプリズム３Ｂには、Ｇ用の第３のプリズム３Ｇが接合されている。第２のプリズム３Ｂの第３のプリズム３Ｇ側の反射面には、Ｂ用のダイクロイック膜４Ｂが積層されている。図３は、ダイクロイック膜４Ｂの反射分光特性を示している。ダイクロイック膜４Ｂの反射分光特性は、長波長側は６００ｎｍ付近まで抑圧する特性であり、青色波長域光を反射する特性となっている。
【００１６】
ダイクロイック膜４Ｒを透過した光の内、青色波長域光は、ダイクロイック膜４Ｂで反射し、第２のプリズム３Ｂの前面３Ｂ１で全反射する。第２のプリズム３Ｂにおける青色波長域光の出射面には、余分な色成分を取り除くためのＢ用のトリミングフィルタ５Ｂが接合されている。トリミングフィルタ５Ｂは、色ガラスにダイクロイック膜が積層された構成である。トリミングフィルタ５Ｂは、色ガラスで短波長側、ダイクロイック膜で長波長側を規制するバンドパスフィルタを構成する。
【００１７】
第２のプリズム３Ｂの前面３Ｂ１で全反射した青色波長域光はトリミングフィルタ５Ｂを介して出射し、Ｂ用の固体撮像素子６Ｂの結像面６Ｂ１に入射する。固体撮像素子６Ｒでの信号処理及び後段の信号処理については説明を省略する。
【００１８】
ダイクロイック膜４Ｒ，４Ｂで反射せず透過した緑色波長域光は、第３のプリズム３Ｇを透過して出射する。図４は、第３のプリズム３Ｇの透過分光特性（ダイクロイック膜４Ｒ，４Ｂの透過特性）を示している。図４の実線はダイクロイック膜４Ｂの透過特性であり、破線はダイクロイック膜４Ｒの透過特性である。この特性により、緑色波長域光が得られる。
【００１９】
第３のプリズム３Ｇにおける緑色波長域光の出射面には、余分な色成分を取り除くためのＧ用のトリミングフィルタ５Ｇが接合されている。トリミングフィルタ５Ｇは、色ガラスにダイクロイック膜が積層された構成である。トリミングフィルタ５Ｇは、色ガラスで短波長側、ダイクロイック膜で長波長側を規制するバンドパスフィルタを構成する。
【００２０】
緑色波長域光は、トリミングフィルタ５Ｇを介して出射し、Ｇ用の固体撮像素子６Ｇの結像面６Ｇ１に入射する。固体撮像素子６Ｇでの信号処理及び後段の信号処理については説明を省略する。
【００２１】
図５は、本実施形態における総合分光出力特性（トリミングフィルタ５Ｒ，５Ｂ，５Ｇを含む）を示している。図５において、一点鎖線は、赤色波長域光及び赤外領域光の特性、二点鎖線は青色波長域光の特性、破線は緑色波長域光の特性を示している。また、実線は、赤外光カットフィルタ２の特性を示している。赤外光カットフィルタ２を図１の如く配置した場合には、赤外領域光が遮断され、可視光用の撮像装置とすることができる。赤外光カットフィルタ２を取り外した場合には、赤外光用兼用の撮像装置とすることができる。
【００２２】
本発明によれば、Ｒ用のダイクロイック膜４Ｒの積層数は３８層程度、Ｂ用のダイクロイック膜４Ｂの積層数は２５層程度で、可視光用及び赤外光用兼用の色分解光学系及び撮像装置とすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の色分解光学系及びこれを用いた撮像装置は、低コストで容易に赤外光用とすることができ、可視光用と赤外光用のいずれとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明におけるＲ用のダイクロイック膜の反射分光特性を示す図である。
【図３】本発明におけるＢ用のダイクロイック膜の反射分光特性を示す図である。
【図４】本発明におけるＧ用のプリズムの透過分光特性を示す図である。
【図５】本発明における総合分光特性を示す図である。
【符号の説明】
１  撮影レンズ
２  赤外光カットフィルタ
３Ｒ  第１のプリズム
３Ｂ  第２のプリズム
３Ｇ  第３のプリズム
４Ｒ，４Ｂ  ダイクロイック膜
５Ｒ，５Ｂ，５Ｇ  トリミングフィルタ
６Ｒ，６Ｂ，６Ｇ  固体撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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