(57)【要約】【課題】  簡素な構成でありながら、より優れた色再現性を得ることのできる色分解光学系を提供する。【解決手段】  緑色光の波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす分光強度曲線Ｇ１を示す緑色成分と赤色光の波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし分光強度曲線Ｇ１と交差する分光強度曲線Ｒ１を示す赤色成分とを含む入射光Ｌを複数の色光に分解する色分解素子と、色分解素子により分解された緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲまたは上記入射光Ｌに対して、緑色光の波長と赤色光の波長との間に位置する２つの分光強度曲線Ｇ１，Ｒ１の交点Ｐ１の光強度を保持しつつ分光強度曲線Ｇ１，Ｒ１の各最大強度ＭＧ１，ＭＲ１を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒとを備えるようにしたので、肌色の輝度レベルの相対値を向上させ、より優れた色再現性が得られる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし前記第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光に対して、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間に位置する前記第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ前記第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行う
ことを特徴とするトリミングフィルタ。
【請求項２】
前記入射光を、複数の異なる色に分解する色分解素子と共に用いられるトリミングフィルタであって、
前記第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、前記第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することにより、前記トリミング処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のトリミングフィルタ。
【請求項３】
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部は、いずれも、前記色分解素子に入射する前の前記入射光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のトリミングフィルタ。
【請求項４】
前記緑色トリミング部は、前記色分解素子により分解された緑色成分光の光路上に設けられ、
前記赤色トリミング部は、前記色分解素子により分解された赤色成分光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のトリミングフィルタ。
【請求項５】
前記緑色トリミング部は、前記色分解素子に入射する前の前記入射光の光路上に設けられ、
前記赤色トリミング部は、前記色分解素子により分解された赤色成分光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のトリミングフィルタ。
【請求項６】
前記緑色トリミング部は、前記色分解素子により分解された緑色成分光の光路上に設けられ、
前記赤色トリミング部は、前記色分解素子に入射する前の前記入射光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のトリミングフィルタ。
【請求項７】
第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし前記第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とに対して、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間に位置する前記第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ前記第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行う
ことを特徴とするトリミングフィルタ。
【請求項８】
少なくとも前記第１の入射光と第２の入射光とを合成して合成光を生成する色合成素子と共に用いられるトリミングフィルタであって、
前記第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、前記第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを有し、
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することにより、前記トリミング処理を行う
ことを特徴とする請求項７に記載のトリミングフィルタ。
【請求項９】
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部は、いずれも、前記合成光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のトリミングフィルタ。
【請求項１０】
前記緑色トリミング部は、前記第１の入射光の光路上に設けられ、
前記赤色トリミング部は、前記第２の入射光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のトリミングフィルタ。
【請求項１１】
前記緑色トリミング部は、前記合成光の光路上に設けられ、
前記赤色トリミング部は、前記第２の入射光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のトリミングフィルタ。
【請求項１２】
前記緑色トリミング部は、前記第１の入射光の光路上に設けられ、
前記赤色トリミング部は、前記合成光の光路上に設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のトリミングフィルタ。
【請求項１３】
第１の中心波長を中心とする第１の波長域において透過率の高い側に凹形状をなす第１の分光透過率曲線を有し、前記第１の波長域において入射光を第１のレベルまでトリミングする第１のトリミング部と、
前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心とする第２の波長域において透過率の高い側に凹形状をなす第２の分光透過率曲線を有し、前記第２の波長域において前記入射光を第２のレベルまでトリミングする第２のトリミング部と
を含み、
前記第１および第２の分光透過率曲線が、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間における互いの立ち上がり部分で交差している
ことを特徴とするトリミングフィルタ。
【請求項１４】
第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし前記第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光を、複数の色光に分解する色分解素子と、
前記色分解素子により分解された第１の色成分光および第２の色成分光または前記入射光に対して、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間に位置する前記第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ前記第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタと
を備えたことを特徴とする色分解光学系。
【請求項１５】
前記トリミングフィルタは、前記第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、前記第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することにより、前記トリミング処理を行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の色分解光学系。
【請求項１６】
少なくとも、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光光度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし前記第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とを合成して合成光を生成する色合成素子と、
前記第１および第２の入射光または前記合成光に対して、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間に位置する前記第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ前記第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタと
を備えたことを特徴とする色合成光学系。
【請求項１７】
前記トリミングフィルタは、前記第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、前記第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することにより、前記トリミング処理を行う
ことを特徴とする請求項１６に記載の色合成光学系。
【請求項１８】
撮像レンズと、色分解光学系と、撮像素子とを備えた撮像装置であって、
前記色分解光学系は、
第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし前記第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光を、複数の色光に分解する色分解素子と、
前記色分解素子により分解された第１の色成分光および第２の色成分光または前記入射光に対して、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間に位置する前記第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ前記第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタと
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１９】
前記トリミングフィルタは、前記第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、前記第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することにより、前記トリミング処理を行う
ことを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
【請求項２０】
光源と、色合成光学系と、投影光学系とを備えた投影装置であって、
前記色合成光学系は、
少なくとも、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、前記第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし前記第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とを合成して合成光を生成する色分解素子と、
前記第１および第２の入射光または前記合成光に対して、前記第１の中心波長と前記第２の中心波長との間に位置する前記第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ前記第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタと
を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項２１】
前記トリミングフィルタは、前記第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、前記第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、
前記緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することにより、前記トリミング処理を行う
ことを特徴とする請求項２０に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を透過させることにより、ある波長領域に亘って選択的に光強度をトリミングするトリミングフィルタと、入射光を複数の光に分解する色分解光学系と、複数の入射光を１つの光に合成する色合成光学系と、上記色分解光学系を備えた撮像装置と、上記色合成光学系を備えた投影装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。この色分解光学系とは、複数のプリズムおよび波長選択フィルタなどの複数の色分離素子を組み合わせて構成され、入射光をこれら各光学素子の分光特性により、青色成分、緑色成分および赤色成分の３つの光に分解し、各光をそれぞれ射出側に設けられたＣＣＤ等の撮像素子に導くものである。また、液晶プロジェクタ等の結像装置には、色合成光学系が備えられている。この色合成光学系とは、例えばクロスプリズムなどの色合成素子を有しており、複数の入射光、例えば、青色成分、緑色成分および赤色成分の３つの光を１つの光に合成し、射出側に設けられた投影レンズ系に導くものである。このような構成をなす色分解光学系における各色分離素子の射出面、または色合成光学系における色合成素子への各光の入射面には、不要な成分光を除去することを目的として、トリミングフィルタが配設されることが多い。このようなトリミングフィルタを備えた色分解光学系としては、ダイクロイック膜を積層したガラス基板を各色分離素子の射出面に接合するようにしたもののほか、ダイクロイック膜を直接、色分離素子の射出面に形成してトリミングフィルタとしての機能を持たせるようにしたものもある（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平２−１３５３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１を含む従来のトリミングフィルタを備えた色分解光学系または色合成光学系では、色再現性をさらに向上させなければならない課題が残されている。図２２に、従来のトリミングフィルタを備えた色分解光学系の、青（Ｂ）、緑（Ｇ）および赤（Ｒ）の各色成分における光強度分布の一例を示す。図２２において、横軸が波長（ｎｍ：ナノメートル）を表し、縦軸が光強度（％）を表す。ここでは、色分解光学系を透過する前の入射光の光強度を１００％とする。図２２に示したように、特に、赤色成分の光強度分布曲線と緑色成分の光強度分布曲線との交点Ｐ０の波長における光強度が、赤色成分および緑色成分のそれぞれの最大強度ＭＧ０，ＭＲ０よりも大幅に低くなっており、肌色の明るさが不十分となっている。このため、肌色の明るさを向上させることにより、色再現性の改善を図ることが望まれる。
【０００４】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素な構成でありながら、より優れた色再現性を得ることのできるトリミングフィルタ、色分解光学系、色合成光学系、撮像装置および投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による第１の観点のトリミングフィルタは、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うようにしたものである。
【０００６】
本発明による第１の観点のトリミングフィルタでは、入射光が透過することにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対する第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率が大きくなる。
【０００７】
本発明による第１の観点のトリミングフィルタでは、入射光を複数の異なる色に分解する色分解素子と共に用い、第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、これら緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することによりトリミング処理を行うようにしてもよい。その場合、緑色トリミング部および赤色トリミング部が、いずれも、色分解素子に入射する前の入射光の光路上に設けられるようにしてもよいし、緑色トリミング部が色分解素子により分解された緑色成分光の光路上に設けられ、赤色トリミング部が色分解素子により分解された赤色成分光の光路上に設けられるようにしてもよい。あるいは、緑色トリミング部が色分解素子に入射する前の入射光の光路上に設けられ、赤色トリミング部が色分解素子により分解された赤色成分光の光路上に設けられるようにしてもよい。さらには、緑色トリミング部が色分解素子により分解された緑色成分光の光路上に設けられ、赤色トリミング部が色分解素子に入射する前の入射光の光路上に設けられるようにしてもよい。
【０００８】
本発明による第２の観点のトリミングフィルタは、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とに対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うようにしたものである。
【０００９】
本発明による第２の観点のトリミングフィルタでは、第１および第２の入射光が透過することにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対する第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率が大きくなる。
【００１０】
本発明による第２の観点のトリミングフィルタでは、少なくとも第１の入射光と第２の入射光とを合成して合成光を生成する色合成素子と共に用い、第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを有し、緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することによりトリミング処理を行うようにしてもよい。その場合、緑色トリミング部および赤色トリミング部が、いずれも、合成光の光路上に設けられるようにすることも可能であるし、緑色トリミング部が第１の入射光の光路上に設けられ、赤色トリミング部が第２の入射光の光路上に設けられるようにしてもよい。あるいは、緑色トリミング部が合成光の光路上に設けられ、赤色トリミング部が第２の入射光の光路上に設けられるようにしてもよい。さらには、緑色トリミング部が第１の入射光の光路上に設けられ、赤色トリミング部が合成光の光路上に設けられるようにしてもよい。
【００１１】
本発明による第３の観点のトリミングフィルタは、第１の中心波長を中心とする第１の波長域において透過率の高い側に凹形状をなす第１の分光透過率曲線を有し、第１の波長域において入射光を第１のレベルまでトリミングする第１のトリミング部と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心とする第２の波長域において透過率の高い側に凹形状をなす第２の分光透過率曲線を有し、第２の波長域において入射光を第２のレベルまでトリミングする第２のトリミング部とを含み、第１および第２の分光透過率曲線が、第１の中心波長と第２の中心波長との間における互いの立ち上がり部分で交差するようにしたものである。「第１のレベル」および「第２のレベル」とは、トリミングする前の入射光における元の光強度レベルよりも低く、ゼロ以上であるの任意の光強度レベルを意味する。ここでは、第１のレベルと第２のレベルとが互いに等しい場合に限らず、互いに異なる場合をも含む。また、「第１の波長域」とは、例えば緑色成分に対応する波長域であり、一方の「第２の波長域」とは、例えば赤色成分に対応する波長域であるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
本発明による第３の観点のトリミングフィルタでは、上記の構成により、透過することにより、第１および第２の分光透過率曲線の交差する波長での入射光の光強度が、第１および第２の波長域での入射光の各最大強度と比べて相対的に大きくなる。
【００１３】
本発明による色分解光学系は、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光を、複数の色光に分解する色分解素子と、この色分解素子により分解された第１の色成分光および第２の色成分光または入射光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えるようにしたものである。
【００１４】
本発明による撮像装置は、撮像レンズと、色分解光学系と、撮像素子とを備えた撮像装置であって、色分解光学系が、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光を複数の色光に分解する色分解素子と、色分解素子により分解された第１の色成分光および第２の色成分光または入射光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えるようにしたものである。
【００１５】
本発明による色分解光学系および撮像装置では、上記のトリミングフィルタを備えるようにしたので、第１および第２の色成分を含む入射光または色分解素子により分解された第１の色成分光および第２の色成分光が透過することにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対して、第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率が大きくなる。
【００１６】
本発明による色合成光学系は、少なくとも、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光光度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とを合成して合成光を生成する色合成素子と、第１および第２の入射光または合成光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えるようにしたものである。
【００１７】
本発明による投影装置は、光源と、色合成光学系と、投影光学系とを備えた投影装置であって、色合成光学系が、少なくとも、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とを合成して合成光を生成する色分解素子と、第１および第２の入射光または合成光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えるようにしたものである。
【００１８】
本発明による色合成光学系および投影装置では、上記のトリミングフィルタを備えるようにしたので、第１および第２の入射光または合成光が透過することにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対して、第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率が大きくなる。
【００１９】
本発明による色分解光学系、色合成光学系、撮像装置および投影装置では、トリミングフィルタは、第１の色成分としての緑色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた緑色トリミング部と、第２の色成分としての赤色成分を少なくとも含む光の光路上に設けられた赤色トリミング部とを含み、緑色トリミング部および赤色トリミング部が協働することによりトリミング処理を行うようにすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の観点のトリミングフィルタによれば、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うようにしたので、入射光を透過させることにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対して、第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率を大きくすることができる。特に、第１の色成分を緑色成分とし、第２の色成分を赤色成分とした場合には、主に肌色の明るさの相対値を向上させることができる。
【００２１】
本発明の第２の観点のトリミングフィルタによれば、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とに対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うようにしたので、第１および第２の入射光を透過させることにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対して、第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率を大きくすることができる。特に、第１の色成分を緑色成分とし、第２の色成分を赤色成分とした場合には、主に肌色の明るさの相対値を向上させることができる。
【００２２】
本発明の第３の観点のトリミングフィルタによれば、第１の中心波長を中心とする第１の波長域において透過率の高い側に凹形状をなす第１の分光透過率曲線を有し、第１の波長域において入射光を第１のレベルまでトリミングする第１のトリミング部と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心とする第２の波長域において透過率の高い側に凹形状をなす第２の分光透過率曲線を有し、第２の波長域において入射光を第２のレベルまでトリミングする第２のトリミング部とを含み、第１および第２の分光透過率曲線が、第１の中心波長と第２の中心波長との間における互いの立ち上がり部分で交差するようにしたので、入射光を透過させることにより、第１および第２の波長域での各最大強度に対して、第１および第２の分光透過率曲線の交差する波長での光強度の比率を大きくすることができる。特に、第１の波長域を緑色成分に対応する波長域とし、第２の波長域を赤色成分に対応する波長域とした場合には、主に肌色の明るさの相対値を向上させることができる。
【００２３】
本発明の色分解光学系または撮像装置によれば、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光強度曲線を示す第１の色成分と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分とを含む入射光を複数の色光に分解する色分解素子と、色分解素子により分解された第１の色成分光および第２の色成分光または上記入射光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えるようにしたので、上記第１の色成分光および第２の色成分光または上記入射光を透過させることにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対して、第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率を大きくすることができ、より優れた色再現性を発揮することができる。特に、第１の色成分を緑色成分とし、第２の色成分を赤色成分とした場合には、主に肌色の明るさの相対値を向上させることができる。
【００２４】
本発明の色合成光学系または投影装置によれば、少なくとも、第１の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなす第１の分光光度曲線を示す第１の色成分からなる第１の入射光と、第１の中心波長とは異なる第２の中心波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなし第１の分光強度曲線と交差する第２の分光強度曲線を示す第２の色成分からなる第２の入射光とを合成して合成光を生成する色合成素子と、第１および第２の入射光または合成光に対して、第１の中心波長と第２の中心波長との間に位置する第１および第２の分光強度曲線の交点の光強度を保持しつつ第１および第２の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えるようにしたので、第１および第２の入射光または合成光を透過させることにより、第１および第２の分光強度曲線の各最大強度に対して、第１および第２の分光強度曲線の交点における光強度の比率を大きくすることができ、より優れた色再現性を発揮することができる。特に、第１の色成分を緑色成分とし、第２の色成分を赤色成分とした場合には、主に肌色の明るさの相対値を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態に係るトリミングフィルタを有する色分解光学系を備えたテレビカメラ撮像装置の概略構成を示したものである。図１に示したように、本実施の形態のビデオカメラは、撮影対象とする被写体のある物体側からレンズ系２０とＩＲカットフィルタ３０と、色分解プリズム１０と、固体撮像素子４０（４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ）とを備えている。
【００２７】
色分解プリズム１０は、複数のプリズムから構成され、被写体からの入射光Ｌを複数の異なる色光に分解する色分解素子と、入射光Ｌまたは分解された複数の色光に対してトリミング処理を行うトリミングフィルタとを備えたものである。具体的には、色分解プリズム１０は、いわゆるフィリップス型色分解プリズムと呼ばれ、物体側から青色分離プリズム１１と赤色分離プリズム１２と緑色分離プリズム１３とが順に配設された色分解素子を含み、入射光Ｌを、青色光を含む短波長領域の光ＬＢ（以下、単に青色成分光ＬＢという。）と、緑色光を含む中間波長域の光ＬＧ（以下、単に緑色成分光ＬＧという。）と、赤色光を含む長波長域の光ＬＲ（以下、単に赤色成分光ＬＲという。）との３つの光に分解して、それぞれ異なる射出面から射出するように機能する。さらに、色分解プリズム１０は、入射光Ｌのうちの少なくとも緑色成分を含む光の光路上にトリミングフィルタ１Ｇを有し、かつ、入射光Ｌのうちの少なくとも赤色成分を含む光の光路上にトリミングフィルタ１Ｒを有している。より正確には、トリミングフィルタ１Ｇは、色分解素子により分解された緑色成分光ＬＧの光路上に設けられており、一方の、トリミングフィルタ１Ｒは、色分解素子により分解された赤色成分光ＬＲの光路上に設けられている。これら、トリミングフィルタ１Ｇおよびトリミングフィルタ１Ｒは、協働することにより、緑色成分の分光強度曲線と赤色成分の分光強度曲線との交点の光強度を保持しつつ、緑色成分および赤色成分の分光強度曲線の各最大強度を低減するようにトリミング処理を行う。ここで、色分解プリズム１０が本発明の「色分解光学系」に対応する一具体例であり、青色分離プリズム１１、赤色分離プリズム１２および緑色分離プリズム１３を合わせたものが本発明の「色分解素子」に対応する一具体例である。また、緑色成分および赤色成分が、本発明の「第１の色成分」および「第２の色成分」にそれぞれ対応する一具体例である。また、トリミングフィルタ１Ｇが本発明の「緑色トリミング部」の一具体例に対応すると共に、トリミングフィルタ１Ｒが本発明の「赤色トリミング部」の一具体例に対応する。
【００２８】
青色分離プリズム１１は、被写体からの射出光が垂直に入射する第１面１１Ａと、被写体からの射出光が入射する方向（光軸Ｚ１方向）に対し所定の角度だけ傾き、第１面１１Ａを透過した光のうち青色成分ＬＢを反射する第２面１１Ｂと、この第２面１１Ｂを反射した青色成分ＬＢが最終的に外部に射出される青色光射出面１１Ｃとを備えている。第２面１１Ｂには、青色成分ＬＢのみを反射し、緑色成分ＬＧおよび赤色成分ＬＲを透過する分光特性を有するダイクロイック膜１４が形成されている。さらに、青色光射出面１１Ｃと対向する位置には青色用の固体撮像素子４０Ｂが設けられている。
【００２９】
赤色分離プリズム１２は、エアギャップ１０ＡＧを介して第２面１１Ｂと平行になるように配置され、第２面１１Ｂを透過した光が入射する第１面１２Ａと、緑色分離プリズム１３と接合され、第１面１２Ａを透過した光のうち赤色成分ＬＲが反射される第２面１２Ｂと、この第２面１２Ｂを反射した赤色成分ＬＲが最終的に外部に射出される赤色光射出面１２Ｃとを備えている。第２面１２Ｂには、赤色成分ＬＲを反射し、それ以外の波長域の光を透過する分光特性を有するダイクロイック膜１５が形成されている。赤色光射出面１２Ｃには、トリミングフィルタ１Ｒが設けられている。トリミングフィルタ１Ｒは、例えば色ガラスにより構成され、特に赤色成分光ＬＲを選択的に透過し、それ以外の波長域の光を吸収するように機能するものである。さらに、赤色光射出面１２Ｃと対向する位置には赤色用の固体撮像素子４０Ｒが設けられている。
【００３０】
緑色分離プリズム１３は、赤色分離プリズム１２の第２面１２Ｂと接合され、第２面１２Ｂを透過した光が入射する第１面１３Ａと、この第１面１３Ａを透過した緑色成分光ＬＧが直進して外部に射出される緑色光射出面１３Ｂとを備えている。緑色光射出面１３Ｂには、トリミングフィルタ１Ｇが配設されている。トリミングフィルタ１Ｇは、例えば色ガラスにより構成され、特に緑色成分光ＬＧを選択的に透過し、それ以外の波長域の光を吸収するように機能する。さらに、緑色光射出面１３Ｂと対向する位置には緑色用の固体撮像素子４０Ｇが設けられている。
【００３１】
レンズ系２０は、被写体からの光を色分解プリズム１０へ導く対物レンズとして機能するものであり、単レンズまたは複数のレンズから構成される。ＩＲカットフィルタ３０は、不要な赤外域（例えば７００ｎｍよりも長い波長域）の光を吸収または反射するものである。
【００３２】
続いて、本実施の形態の色分解プリズム１０における光学的作用について、図１を参照して説明する。
【００３３】
図示しない被写体から射出されテレビカメラ撮像装置に入射する入射光Ｌは、レンズ系２０と、ＩＲカットフィルタ３０とを順に透過し、青色分離プリズム１１の第１面１１Ａに垂直入射する。入射光Ｌがそのまま第１面１１Ａを透過したのち直進して第２面１１Ｂに到達すると、入射光Ｌのうちの青色成分光ＬＢがダイクロイック膜１４によって反射され、残りの成分光、すなわち、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲはそのまま直進する。第２面１１Ｂにおいて反射された青色成分光ＬＢは、第１面１１Ａにおいて全反射されたのち、青色光射出面１１Ｃから射出され、最終的に青色用の固体撮像素子４０Ｂに到達して撮像される。
【００３４】
一方、第２面１１Ｂを透過した緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲは、そのままエアギャップ１０ＡＧと赤色分離プリズム１２の第１面１２Ａとを順次透過したのち、第２面１２Ｂに達する。ここで、第２面１２Ｂに形成されたダイクロイック膜１５によって赤色成分光ＬＲが反射され、緑色成分光ＬＧはそのまま直進して透過する。第２面１２Ｂを透過した緑色成分光ＬＧは、緑色分離プリズム１３を透過し、さらに、トリミングフィルタ１Ｇを透過することによりダイクロイック膜１４，１５によって十分に除去できなかった緑色成分光ＬＧ以外の不要な光が除去され、最終的に緑色用の固体撮像素子４０Ｇに到達して撮像される。
【００３５】
また、第２面１２Ｂによって反射された赤色成分光ＬＲは、第１面１２Ａにおいて全反射されたのち、赤色光射出面１２Ｃに到達し、さらに、トリミングフィルタ１Ｒを透過することによりダイクロイック膜１４，１５によって十分に除去できなかった赤色成分光ＬR以外の不要な光が除去され、最終的に赤色用の固体撮像素子４０Ｒに到達して撮像される。
【００３６】
ここで、図２を参照して、トリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒの作用を説明する。
【００３７】
図２（Ａ）は、色分解プリズム１０を透過した入射光Ｌのうち緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの強度分布を示したものである。図２（Ａ）では、横軸が波長を表し、縦軸が光強度（％）を表す。ここで、色分解プリズム１０に入射する直前の光強度を１００％としている。具体的には、曲線Ｇ１が、緑色光射出面１３Ｂから射出し、トリミングフィルタ１Ｇに入射する直前の緑色成分光ＬＧについての分光強度曲線を表すものであり、第１の中心波長としての緑色光の波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなしている。一方の曲線Ｒ１が、赤色光射出面１２Ｃから射出し、トリミングフィルタ１Ｒに入射する直前の赤色成分光ＬＲについての分光強度曲線を表すものであり、第２の中心波長としての赤色光の波長を中心として光強度の高い側に凸形状をなしている。曲線Ｇ１と曲線Ｒ１との交点Ｐ１は、例えば、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍ付近の波長領域に位置し、約５０％の光強度を示している。
【００３８】
図２（Ｂ）は、トリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒにおける分光透過率曲線をまとめて示したものであり、横軸が波長を表し、縦軸が透過率（％）を表す。ここでは、トリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒに入射する直前の光強度を１００％としている。具体的には、曲線ＦＧがトリミングフィルタ１Ｇに対応するものであり、緑色光の波長を中心とする波長域ＷＧ２（第１の波長域）において透過率の高い側に凹形状をなす第１の分光透過率曲線を表す。トリミングフィルタ１Ｇは、緑色光射出面１３Ｂから射出した緑色成分光ＬＧを波長域ＷＧ２において第１のレベルＴＧまでトリミングする。一方の曲線ＦＲがトリミングフィルタ１Ｒに対応するものであり、赤色光の波長を中心とする波長域ＷＲ２（第２の波長域）において透過率の高い側に凹形状をなす第２の分光透過率曲線を表す。トリミングフィルタ１Ｒは、赤色光射出面１２Ｃから射出した赤色成分光ＬＲを波長域ＷＲ２において第２のレベルＴＲまでトリミングする。曲線ＦＧ，ＦＲは、緑色光の波長と赤色光の波長との間における互いの立ち上がり部分の交点ＦＰで交差している。波長域ＷＧ２，ＷＲ２は、交点ＦＰの透過率以下の透過率を有する波長域であり、それぞれ、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの、図２（Ａ）に示した交点Ｐ１の光強度以上の光強度を有する波長域ＷＧ１，ＷＲ１よりも狭くなっている。すなわち、トリミングフィルタ１Ｇは、曲線ＦＧにおける交点ＦＰの透過率以下の透過率を有する波長域ＷＧ２が、曲線Ｇ１における交点Ｐ１の光強度以上の光強度を有する波長域ＷＧ１よりも狭くなるように構成され、一方のトリミングフィルタ１Ｒは、曲線ＦＲにおける交点ＦＰの透過率以下の透過率を有する波長域ＷＲ２が、曲線Ｒ１における交点Ｐ１の光強度以上の光強度を有する波長域ＷＲ１よりも狭くなるように構成されている。この場合、交点ＦＰの透過率が１００％となるようなトリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒとすることが最も好ましい。
【００３９】
図２（Ｃ）は、トリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒを通過したあとの緑色成分ＬＧおよび赤色成分ＬＲの分光強度曲線を示したものである。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）と同様に、横軸が波長を、縦軸が光強度（％）をそれぞれ表し、色分解プリズム１０に入射する直前の光強度を１００％としている。具体的には、曲線Ｇ２が、トリミングフィルタ１Ｇを透過した緑色成分光ＬＧについての分光強度曲線を表し、一方の曲線Ｒ２が、トリミングフィルタ１Ｒを透過した赤色成分光ＬＲについての分光強度曲線を表す。緑色光射出面１３Ｂおよび赤色光射出面１２Ｃから射出した緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲは、それぞれ図２（Ｂ）の分光透過率曲線を有するトリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒを透過することにより、曲線Ｇ１と曲線Ｒ１との交点Ｐ１の光強度を保持しつつ、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲにおけるそれぞれの最大強度が低減される。すなわち、曲線Ｇ２と曲線Ｒ２との交点Ｐ２における波長および光強度はほぼ維持されたまま、交点Ｐ１での光強度以上の光強度を有する波長域における緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲが低減される。このため、曲線Ｇ２，Ｒ２の最大強度ＭＧ２，ＭＲ２に対する交点Ｐ２の光強度は、曲線Ｇ１，Ｒ１の最大強度ＭＧ１，ＭＲ１に対する交点Ｐ１の光強度と比較して、相対的に大きくなる。この結果、交点Ｐ２の波長に対応する肌色の明るさの相対値が向上し、色再現性が改善される。この場合、交点ＦＰの透過率が１００％となるようなトリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒを用いるようにすれば、交点Ｐ１における光強度を完全に保持することができるのでより好ましい。
【００４０】
以上、説明したように、本実施の形態の色分解プリズム１０を備えたテレビカメラ撮像装置によれば、トリミングフィルタ１Ｇにおける緑色成分光ＬＧの曲線ＦＧとトリミングフィルタ１Ｒにおける赤色成分光ＬＲの曲線ＦＲとの交点ＦＰの透過率以下の透過率を有する波長域ＷＧ２，ＷＲ２が、入射光における、緑色成分光ＬＧの曲線Ｇ１と赤色成分光ＬＲの曲線Ｒ１との交点Ｐ１の光強度以上の光強度を有する波長域ＷＧ１，ＷＲ１よりも狭くなるようにしたので、曲線Ｇ１および曲線Ｒ１のうち、交点Ｐ１の光強度以上の光強度を有する部分に相当する緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲをトリミングすることができる。すなわち、交点Ｐ２の光強度を交点Ｐ１の光強度とほぼ同等に保持しつつ、最大強度についてはＭＧ１，ＭＲ１からＭＧ２，ＭＲ２へ低減するようにしたので、最大強度ＭＧ１，ＭＲ１に対する交点Ｐ１の相対強度よりも、最大強度ＭＧ２，ＭＲ２に対する交点Ｐ２の相対強度を大きくすることができる。このため、主に肌色の明るさの相対値を向上させることができ、より優れた色再現性を発揮することができる。
【実施例】
【００４１】
次に、上記実施の形態における具体的な実施例について説明する。
【００４２】
図３は、色分解プリズム１０における分光特性を示したものである。すなわち、色分解プリズム１０を透過した入射光Ｌの分光強度曲線を示したものである。ここで、横軸が波長（ｎｍ）を表し、縦軸が光強度（％）を表す。ここでは、色分解プリズム１０に入射する直前の光強度を１００％としている。図３において、曲線Ｇ３が、緑色光射出面１３Ｂから射出し、トリミングフィルタ１Ｇに入射する直前の緑色成分ＬＧについての分光強度曲線を示し、一方の曲線Ｒ３が、赤色光射出面１２Ｃから射出し、トリミングフィルタ１Ｒに入射する直前の赤色成分ＬＲについての分光強度曲線を示す。なお、青色光射出面１１Ｃから射出した青色成分ＬＢの分光強度曲線についても曲線Ｂとして併せて示す。曲線Ｇ３と曲線Ｒ３との交点Ｐ３は、約５７７ｎｍの波長領域に位置し、約４８％の光強度を示した。曲線Ｇ３の最大値ＭＧ３は約９７．３％であり、曲線Ｒ３の最大値ＭＲ３は約９８．１％であった。また、交点Ｐ３における光強度以上の光強度を示す波長域ＷＧ３，ＷＲ３は、それぞれ、波長域ＷＧ３が約４９５ｎｍ〜５７７ｎｍであり、波長領域ＷＲ３が約５７７ｎｍ〜６８０ｎｍであった。さらに、図３における各色成分光のそれぞれの最大値を１として規格化した分光特性を図４に示す。図４において、横軸が波長（ｎｍ）を表し、縦軸が強度比（−）を表す。規格化した青色成分ＬＢ，緑色成分ＬＧおよび赤色成分ＬＲの分光強度曲線をそれぞれ曲線ＳＢ，ＳＧ３，ＳＲ３とする。曲線ＳＧ３と曲線ＳＲ３との交点を交点ＳＰ３とする。
【００４３】
＜実施例１＞
最初に、図５に示した透過率特性を有するトリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲ（ここでは、後出の実施例２におけるトリミングフィルタと区別するためこのように表記する。）を色分解プリズム１０に用いた場合に得られる色再現性について説明する。図５では、横軸が波長（ｎｍ）を表すと共に、縦軸が透過率（％）を表し、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲに入射する直前の光強度を１００％としている。具体的には、曲線ＦＧ１がトリミングフィルタ１ＡＧに対応し、曲線ＦＲ１がトリミングフィルタ１ＡＲに対応する。曲線ＦＧ１と曲線ＦＲ１との交点ＦＰ１における波長は交点Ｐ３（図３）の波長の近傍にあり、透過率は約９０％であった。交点ＦＰ１における透過率以下の透過率を示す波長域ＦＷ１Ｇ，ＦＷ１Ｒは、それぞれ、波長域ＦＷ１Ｇが約４９５ｎｍ〜５８５ｎｍであり、波長域ＦＷ１Ｒが約５８５ｎｍ〜６７５ｎｍであった。このような分光透過率曲線を示すトリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを透過することにより、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲは、図６に示したような分光強度曲線となった。
【００４４】
図６では、横軸が波長（ｎｍ）を表すと共に、縦軸が光強度（％）を表し、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲに入射する直前の光強度を１００％としている。図６において、曲線Ｇ４が、トリミングフィルタ１ＡＧを透過した直後における緑色成分光ＬＧの分光強度曲線を示し、曲線Ｒ４が、トリミングフィルタ１ＡＲを透過した直後における赤色成分光ＬＲの分光強度曲線を示す。なお、青色光射出面１１Ｃから射出した青色成分光ＬＢの分光強度曲線についても曲線Ｂとして併せて示す。曲線Ｇ４と曲線Ｒ４との交点Ｐ４は、約５７７ｎｍの波長領域に位置し、約４６％の光強度を示した。曲線Ｇ４の最大値ＭＧ４は約７７．８％であり、一方、曲線Ｒ４の最大値ＭＲ４は約７８．２％であった。このように、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを通過させることにより、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの光強度分布曲線における互いの交点での光強度をほとんど低下させない一方で、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲのそれぞれの最大値を大幅に低減させることができた。トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを通過する前後の比較を容易にするため、図６に示した各色成分光のそれぞれの最大値を１として規格化した分光特性を図７に示す。図７において、横軸が波長（ｎｍ）を表し、縦軸が強度比（−）を表す。規格化した青色成分光ＬＢ，緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの光強度分布曲線をそれぞれ曲線ＳＢ，ＳＧ４，ＳＲ４とする。曲線ＳＧ４と曲線ＳＲ４との交点を交点ＳＰ４とする。
【００４５】
図４と図７とを比較すると、図４における交点ＳＰ３の強度比が約０．５であるのに対し、図７における交点ＳＰ４の強度比が約０．６を示しており、大幅に向上したことがわかった。さらに、図８および図９は、固体撮像素子４０における各色成分の出力を、それぞれの最大値を１として規格化して示したものである。図８は、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを使用しなかった場合の比較例としての出力分布を示し、図９は、本実施例のトリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを透過させた場合の出力分布を示したものである。いずれも横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が出力比（−）を示す。図８と図９とを比較した場合にも、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを使用することにより、緑色成分光ＬＧの出力比を表す曲線Ｇ６と赤色成分光ＬＲの出力比を表す曲線Ｒ６との交点Ｐ６の出力が、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを使用しなかった場合の出力比をそれぞれ表す曲線Ｇ５と曲線Ｒ５との交点Ｐ５と比べて大幅に向上していることがわかった。
【００４６】
これらの結果、図１０（Ａ），（Ｂ）に示したように、主に肌色の明るさの相対値が向上したことにより色再現性が改善された。図１０（Ａ）は、ｕ’ｖ’色度図であり、横軸がｕ’色度座標値を示し、縦軸がｖ’色度座標値を示す。図中、座標点ＲＰ，ＧＰおよびＢＰを結んだ三角形の領域は、例えばＮＴＳＣ（National Television System Committee）の規格で決められている蛍光体の色度座標値を結んだ三角形であり、一般的なモニタにおいて再現可能な範囲を示す。三角形の周辺に向かうほど、より高い彩度であることを示す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の一部を拡大して示したものである。図中、三角形の領域内に示した座標点Ｏは物体白色を示す。また、図中、三角形の領域内に
「◆」で示した座標点Ｄ１〜Ｄ１５は、それぞれ任意の各色を表す理想点である。「△」で示した座標点Ｅ１〜Ｅ１５は、それぞれ本実施例のトリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを有する色分解プリズム１０を備えたテレビカメラ撮像装置によって再現された座標点Ｄ１〜Ｄ１５に対応する各色である。さらに、「■」で示した座標点Ｆ１〜Ｆ１５は、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを取り外した場合の比較例である。
【００４７】
ここで、各座標点Ｄ１〜Ｄ１５に対応する各座標点Ｅ１〜Ｅ１５は、少なくとも座標点Ｏと各座標点Ｄ１〜Ｄ１５とを結ぶ直線上に存在することが望ましい。この直線から外れると、色相が変わってしまうからである。図１０（Ｂ）に示したように、座標点Ｅ１〜Ｅ１５（本実施例）は、座標点Ｄ１〜Ｄ１５（理想点）とそれぞれ完全に一致するまでには至らないものの、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを用いない場合の座標点Ｆ１〜Ｆ１５（比較例）と比べて、それぞれ座標点Ｄ１〜Ｄ１５に近い位置に存在している。特に、図１０（Ｂ）に示したように、座標点Ｅ１，Ｅ２（本実施例）はそれぞれ座標点Ｆ１，Ｆ２（比較例）よりも肌色に対応する理想点としての座標点Ｄ１，Ｄ２に近い位置にあることから、肌色の標準色において色再現性が向上したことが確認された。すなわち、トリミングフィルタ１ＡＧ，１ＡＲを用いることにより、色再現性が向上したといえる。
【００４８】
上記した肌色の色再現性の向上について、国際照明委員会（ＣＩＥ；Commission Internationale de l’Eclairage）が勧告しているＣＩＥＬＡＢ色空間（CIE［1976］L*a*b*色空間）における色差によって数値的に評価したものを表１に示す。
【００４９】
【表１】
2005208256.tif 000003
【００５０】
表１のＬ*，ａ*およびｂ*の各欄には、各座標軸Ｌ*，ａ*，ｂ*における各座標点の数値を示す。理想点との色差を表すΔ（Ｌ*，ａ*，ｂ*）の欄には、ＣＩＥＬＡＢ色空間における座標点Ｄ１（Ｄ２）と、座標点Ｅ１（Ｅ２）および座標点Ｆ１（Ｆ２）との距離を示す。例えば、座標点Ｅ１（Ｌ*Ｅ１，ａ*Ｅ１，ｂ*Ｅ１と表す）の場合、座標点Ｄ１（Ｌ*Ｄ１，ａ*Ｄ１，ｂ*Ｄ１と表す）との色差Δ（L*，ａ*，ｂ*）は、
｛（Ｌ*Ｄ１−Ｌ*Ｅ１）2＋（ａ*Ｄ１−ａ*Ｅ１）2＋（ｂ*Ｄ１−ｂ*Ｅ１）2｝0.5
という式で算出される。ここで、Ｌ*，ａ*およびｂ*の各数値が座標点Ｄ１，Ｄ２の数値に近いほど、すなわち、色差Δ（Ｌ*，ａ*，ｂ*）が小さいほど、より理想的な色再現がなされていることを意味する。したがって、表１に示したように、座標点Ｅ１，Ｅ２（本実施例）は、それぞれ座標点Ｆ１，Ｆ２（比較例）よりも肌色に対応する座標点Ｄ１，Ｄ２（理想点）との距離が短く、より理想に近い色再現がなされていることが数値的に確認された。
【００５１】
＜実施例２＞
次に、図１１に示した分光透過率曲線を示すトリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲを色分解プリズム１０に用いた場合について説明する。図１１では、横軸が波長（ｎｍ）を表すと共に、縦軸が透過率（％）を表し、トリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲに入射する直前の光強度を１００％としている。具体的には、曲線ＦＧ２がトリミングフィルタ１ＢＧに対応し、曲線ＦＲ２がトリミングフィルタ１ＢＲに対応する。曲線ＦＧ２と曲線ＦＲ２との交点ＦＰ２における波長は交点Ｐ３（図３）の波長の近傍にあり、光強度は約９０％であった。トリミングフィルタ１ＢＧは、曲線ＦＧ２が示すように、交点ＦＰ２以下の波長域では約９０％以下の透過率を示し、特に、約５７０ｎｍ以下の波長域では約８０％のほぼ一定の透過率を示している。一方、トリミングフィルタ１ＢＲは、曲線ＦＲ２が示すように、交点ＦＰ２以上の波長域では約９０％以下の透過率を示し、特に、約６００ｎｍ以上の波長域では約８０％のほぼ一定の透過率を示している。このような分光透過率曲線を示すトリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲを透過することにより、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲは、図１２に示したような分光強度曲線となった。
【００５２】
図１２では、横軸が波長（ｎｍ）を表すと共に、縦軸が光強度（％）を表し、トリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲに入射する直前の光強度を１００％としている。図１２において、曲線Ｇ７が、トリミングフィルタ１ＢＧを透過した直後における緑色成分光ＬＧの分光強度曲線を示し、一方の曲線Ｒ７が、トリミングフィルタ１ＢＲを透過した直後における赤色成分光ＬＲの分光強度曲線を示す。なお、青色光射出面１１Ｃから射出した青色成分光ＬＢの分光強度曲線についても曲線Ｂとして併せて示す。曲線Ｇ７と曲線Ｒ７との交点Ｐ７は、約５７６ｎｍの波長域に位置し、約４３％の光強度を示した。曲線Ｇ７の最大値ＭＧ７は約７７．８％であり、一方、曲線Ｒ７の最大値ＭＲ７は約７８．４％であった。このように、トリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲを通過させることにより、実施例１と同様に、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの分光強度曲線における互いの交点での光強度をほとんど低下させない一方で、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲのそれぞれの最大値を大幅に低減させることができた。トリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲを通過する前後の比較を容易にするため、図１２に示した各色成分光のそれぞれの最大値を１として規格化した分光強度曲線を図１３に示す。図１３において、横軸が波長（ｎｍ）を表し、縦軸が強度比（−）を表す。規格化した青色成分光ＬＢ，緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの分光強度曲線をそれぞれ曲線ＳＢ，ＳＧ７，ＳＲ７とする。曲線ＳＧ７と曲線ＳＲ７との交点を交点ＳＰ７とする。
【００５３】
図４と図１３とを比較すると、図４における交点ＳＰ３の強度比が約０．５であるのに対し、図１３における交点ＳＰ７の強度比が約０．５５を示しており、大幅に向上したことがわかった。さらに、図１４は、固体撮像素子４０における各色成分の出力を、それぞれの最大値を１として規格化して示したものである。図１４は、本実施例のトリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲを透過させた場合の出力分布を示したものである。横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が出力比（−）を示す。図８と図１４とを比較した場合にも、トリミングフィルタ１ＢＧ，１ＢＲを使用することにより、緑色成分光ＬＧの曲線Ｇ８と赤色成分光ＬＲの曲線Ｒ８との交点Ｐ８の出力が、交点Ｐ５と比べて大幅に向上していることがわかった。
【００５４】
以上、実施の形態およびいくつかの実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、赤色分離プリズム１２の赤色光射出面１２Ｃにトリミングフィルタ１Ｒを形成し、緑色分離プリズム１３の緑色光射出面１３Ｂにそれぞれトリミングフィルタ１Ｇを形成するようにしたが、この位置に限定されるものではなく、赤色成分ＬＲまたは緑色成分ＬＧを含む光の光路上に設けるようにすればよい。例えば、図１５に示した第１の変形例のように、色分解素子に入射する前の入射光Ｌの光路上にトリミングフィルタ１Ｒ，１Ｇを設けるようにしてもよい。トリミングフィルタ１Ｒとトリミングフィルタ１Ｇとを貼り合わせて一体物のトリミングフィルタとしてもよい。さらに、図１６に示した第２の変形例のように、例えば図１１のような分光透過率曲線を示す光学薄膜からなるトリミングフィルタ１Ｒ＋１Ｇを、青色分離プリズム１１の第１面１１Ａに形成するようにすることもできる。あるいは、図１において、第２面１１Ｂや赤色分離プリズム１２の第１面１２Ａに、上記のような光学薄膜からなるトリミングフィルタ１Ｒ＋１Ｇを設けるようにしてもよい。また、図１７に示した第３の変形例のように、トリミングフィルタ１Ｇが色分解素子に入射する前の入射光Ｌの光路上に設けられ、かつ、トリミングフィルタ１Ｒが色分解素子により分解された赤色成分光ＬＲの光路上（赤色光射出面１２Ｃ上）に設けられるようにしてもよい。また、図１８に示した第４の変形例のように、トリミングフィルタ１Ｇが色分解素子により分解された緑色成分光ＬＧの光路上（緑色光射出面１３Ｂ上）に設けられ、かつ、トリミングフィルタ１Ｒが色分解素子に入射する前の入射光Ｌの光路上に設けられるようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態では、色分解光学系としてフィリップス型色分解プリズムを例に挙げて説明するようにしたが、これに限定されず、図１９に示したような構成を有する色分解光学系６０（第５の変形例）に適用することも可能である。図１９の色分解光学系６０は、青色成分光ＬＢを反射するダイクロイック膜を備えた青色分離ミラーＳＭ１と、赤色成分光ＬＲを反射するダイクロイック膜を備えた赤色分離ミラーＳＭ２と、反射ミラーＭ１，Ｍ２と、トリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒとを備えたものである。レンズ系２０とＩＲカットフィルタ３０とを透過した入射光Ｌが青色分離ミラーＳＭ１に到達すると、青色成分光ＬＢのみが反射され緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲ（図中、ＬＧ＋ＬＲと示す。）は直進する。青色分離ミラーＳＭ１によって反射された青色成分ＬＢは、反射ミラーＭ１を経て青色用の固体撮像素子４０Ｂに達し、撮像される。一方、青色分離ミラーＳＭ１を透過した緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲは、赤色分離ミラーＳＭ２に到達すると、赤色成分光ＬＲのみが反射され緑色成分光ＬＧは直進する。赤色分離ミラーＳＭ２によって反射された赤色成分光ＬＲは、反射ミラーＭ２とトリミングフィルタ１Ｒとを経て赤色用の固体撮像素子４０Ｒに達し、撮像される。赤色分離ミラーＳＭ２を透過した緑色成分光ＬＧは、トリミングフィルタ１Ｇを経て緑色用の固体撮像素子４０Ｇに達し、撮像される。このような簡素な構成の色分解光学系６０においても、緑色成分光ＬＧと赤色成分光ＬＲとの交点の波長における明るさを、緑色成分光ＬＧおよび赤色成分光ＬＲの各最大強度に対して相対的に向上させることにより、優れた色再現性を得ることができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、色分解光学系を備えたテレビカメラ撮像装置を例に挙げて説明したが、本発明のトリミングフィルタは、図２０に示したような、色合成光学系を備えた投影装置としての液晶表示装置にも適用可能である。
【００５７】
図２０は、本実施の形態に係るトリミングフィルタを有する色合成光学系を備えた撮像装置としての液晶表示装置の概略構成を表すものであり、真上または真横から見た状態を示している。この液晶表示装置は、３板式の投射型カラー液晶表示装置として構成されたものであり、照明光学系１１０と、色合成光学系１２０とを備えている。照明光学系１１０は、発光体１１１Ａと、回転対称な凹面鏡１１１Ｂとを含んでなる光源１１１を備えている。発光体１１１Ａとしては、可視光の全波長領域に亘って連続な発光スペクトルを有する、例えば、超高圧水銀ランプが用いられる。照明光学系１１０はまた、光軸１００に沿って光源１１１の側から順に配置されたフライアイレンズ部１１３と偏光変換素子１１４とコンデンサレンズ１１５とを備えている。フライアイレンズ部１１３は、光源１１１から射出した光束を拡散させ、後述する液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ（以下、適宜これらを総称して、「液晶パネル１４０」という。）における面内照度分布を均一化するためのインテグレータとして機能する。偏光変換素子１１４は、光源１１１からの光束の偏光方向を揃える機能を有する。コンデンサレンズ１１５は、フライアイレンズ部１１３から射出された複数の小光束をそれぞれ集光するためのものである。
【００５８】
色合成光学系１２０は、コンデンサレンズ１１５の光源１１１とは反対側の光軸１００に沿って所定間隔を隔てて順次設けられたダイクロイックミラー１３６Ｒ，１３６Ｇと、ダイクロイックミラー１３６Ｇの光源１１１とは反対側の光軸１００上に配置された反射ミラー１３７Ａと、この反射ミラー１３７Ａの中心を通り光軸１００と直交する軸上に配置された反射ミラー１３７Ｂと、ダイクロイックミラー１３６Ｒの中心を通り光軸１００と直交する軸上に配置された反射ミラー１３７Ｃとを備えている。ダイクロイックミラー１３６Ｒ，１３６Ｇは、コンデンサレンズ１１５から射出された白色光束から、色表示の基本となる赤および緑の各色成分光をそれぞれ色分離して入射方向と直交する方向に反射する機能を有する。反射ミラー１３７Ａは、ダイクロイックミラー１３６Ｒ，１３６Ｇを通過することにより赤および緑成分光が分離された残りの色成分である青色成分光を入射方向と直交する方向に反射し、反射ミラー１３７Ｂは、反射ミラー１３７Ａで反射された青色成分光をさらに入射方向と直交する方向に反射するようになっている。反射ミラー１３７Ｃは、ダイクロイックミラー１３６Ｒで分離反射された赤色成分光を入射方向と直交する方向に反射するためのものである。色合成光学系１２０はまた、反射ミラー１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃでの各反射光の進行方向にそれぞれ配置されたコンデンサレンズ１３８Ｒ，１３８Ｇ，１３８Ｂと、コンデンサレンズ１３８Ｒ，１３８Ｇ，１３８Ｂの各射出側にそれぞれ配置された液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂとを備えている。コンデンサレンズ１３８Ｒ，１３８Ｇ，１３８Ｂは、ダイクロイックミラー１３６Ｒ，１３６Ｇで色分解された赤、緑、青の各色成分光を集光するためのもので、それぞれの入射側には、入射光をより完全なる直線偏光に変換するための偏光フィルタ（図示せず）が設けられている。液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂは、コンデンサレンズ１３８Ｒ，１３８Ｇ，１３８Ｂを通過した各色光の偏光方向をそれぞれ表示する画像に応じて画素ドットごとに変調する機能を有する。
【００５９】
色合成光学系１２０はさらに、ダイクロイックミラー１３６Ｇおよび液晶パネル１４０Ｇの各中心を通る軸と液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｂの各中心を通る軸とが交差する位置に配置された色合成素子としてのダイクロイックプリズム１４２と、その射出側に配置された投影レンズ１４３とを備えている。ダイクロイックプリズム１４２は、液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂを通過した各色光を色合成して射出し、投影レンズ１４３は、ダイクロイックプリズム１４２から射出した合成光を集光してスクリーン１３１に投影するようになっている。ダイクロイックプリズム１４２において、液晶パネル１４０Ｇと対向する面には、トリミングフィルタ１Ｇが設けられており、さらに、液晶パネル１４０Ｒと対向する面には、トリミングフィルタ１Ｒが設けられている。トリミングフィルタ１Ｇ，１Ｒは、上記実施例と同様に、赤色成分光の分光強度曲線と緑色成分光の分光強度曲線との交点となる波長の光強度を保持しつつ、赤色成分光の分光強度曲線および緑色成分光の分光強度曲線の各最大強度を低減するように機能するものである。
【００６０】
図２０のような構成の液晶表示装置における動作および作用を説明する。
【００６１】
照明光学系１１０では、光源１１１から射出した光束Ｌ１が、フライアイレンズ部１１３、偏光変換素子１１４およびコンデンサレンズ１１５を順に経て後続の色合成光学系１２０に向かう。コンデンサレンズ１１５を通過した光束Ｌ１は、色合成光学系１２０のダイクロイックミラー１３６Ｒ，１３６Ｇに順次入射する。ダイクロイックミラー１３６Ｒは、光束Ｌ１から赤色成分光ＬＲを分離して入射方向と直交する方向に反射する。ダイクロイックミラー１３６Ｇはダイクロイックミラー１３６Ｒを通過した光束Ｌ１から緑色成分光を分離して入射方向と直交する方向に反射する。ダイクロイックミラー１３６Ｇを通過した青色成分光は、リレーレンズ１３２を経て反射ミラー１３７Ａによって入射方向と直交する方向に反射される。ダイクロイックミラー１３６Ｒで反射された赤色成分光は反射ミラー１３７Ｃによって入射方向と直交する方向に反射されたのち、コンデンサレンズ１３８Ｒを通過して液晶パネル１４０Ｒに入射する。ダイクロイックミラー１３６Ｇで反射された緑色成分光は、コンデンサレンズ１３８Ｇを通過して液晶パネル１４０Ｇに入射する。反射ミラー１３７Ａで反射された青色成分光は、さらに、リレーレンズ１３３を通過し、反射ミラー１３７Ｂによって入射方向と直交する方向に反射され，コンデンサレンズ１３８Ｂを通過したのち液晶パネル１４０Ｂに入射する。液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂは、それぞれ、赤、緑、青の各色成分光の偏光方向をカラー画像信号に応じて変化させて射出する。液晶パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂからそれぞれ射出された各色成分光は、図示しない偏光板による強度変調を受けたのちダイクロイックプリズム１４２に各色ごとに別々の側面から入射する。この際、赤色成分光は、トリミングフィルタ１Ｒを透過するので、赤色成分光の分光強度曲線と緑色成分光の分光強度曲線との交点となる波長の光強度を保持しつつ、赤色成分光の分光強度曲線の最大強度が低減される。同時に、緑色成分光は、トリミングフィルタ１Ｇを透過するので、上記交点となる波長の光強度を保持しつつ、緑色成分光の分光強度曲線の最大強度が低減される。ダイクロイックプリズム１４２に入射したのち、ダイクロイックプリズム１４２において、赤色成分光と緑色成分光と青色成分光とが合成されて射出され、投影レンズ１４３によってスクリーン１３１上に投影される。スクリーン１３１上に投影された画像は、肌色の明るさの相対値が向上し、優れた色再現性を有するものとなる。
【００６２】
以上、説明したように、図２０に示したような液晶表示装置では、色合成光学系１２０が、赤色成分を少なくとも含む光の光路上にトリミングフィルタ１Ｒを有し、かつ、緑色成分を少なくとも含む光の光路上にトリミングフィルタ１Ｇを有しており、トリミングフィルタ１Ｒとトリミングフィルタ１Ｇとが協働することにより、赤色成分光の分光強度曲線と緑色成分光の分光強度曲線との交点の波長における光強度を保持しつつ、赤色成分光の分光強度曲線および緑色成分光の分光強度曲線の各最大強度を低減するトリミング処理を行うようにしたので、トリミングフィルタ１Ｒ，１Ｇを有するダイクロイックプリズム１４２を通過させたのち、投影レンズ１４３を介してスクリーン１３１に投射させた合成光における肌色の明るさの相対値を向上させ、色再現性を改善することができる。また、この場合、図２１に示したように、トリミングフィルタ１Ｒとトリミングフィルタ１Ｇとの双方の分光透過率曲線を併せ持つトリミングフィルタ１Ｒ＋１Ｇを、ダイクロイックプリズム１４２における投影レンズ１４３と対向する面に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るトリミングフィルタを有する色分解光学系を備えた撮像装置の断面構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した色分解光学系におけるトリミングフィルタの作用を説明するための説明図である。
【図３】図１に示した色分解光学系における、トリミングフィルタへ入射する前の分光強度曲線を表す特性図である。
【図４】図１に示した色分解光学系における、トリミングフィルタへ入射する前の規格化した分光強度曲線を表す特性図である。
【図５】図１に示した色分解光学系におけるトリミングフィルタ（実施例１）の分光透過率曲線を表す特性図である。
【図６】図１に示した色分解光学系における、トリミングフィルタ（実施例１）を透過した直後の分光強度曲線を表す特性図である。
【図７】図１に示した色分解光学系における、トリミングフィルタ（実施例１）を透過した直後の規格化した分光強度曲線を表す特性図である。
【図８】比較例としての撮像装置の固体撮像素子における各色成分光の出力分布を規格化した特性図である。
【図９】トリミングフィルタ（実施例１）を用いた撮像装置の固体撮像素子における各色成分光の出力分布を規格化した特性図である。
【図１０（Ａ）】図１に示した色分解光学系における色再現性を説明するための特性図である。
【図１０（Ｂ）】図１０（Ａ）に示した色再現性を説明するための特性図の要部を拡大して示した拡大図である。
【図１１】図１に示した色分解光学系におけるトリミングフィルタ（実施例２）の分光透過率曲線を表す特性図である。
【図１２】図１に示した色分解光学系における、トリミングフィルタ（実施例２）を透過した直後の分光強度曲線を表す特性図である。
【図１３】図１に示した色分解光学系における、トリミングフィルタ（実施例２）を透過した直後の規格化した分光強度曲線を表す特性図である。
【図１４】トリミングフィルタ（実施例２）を用いた撮像装置の固体撮像素子における各色成分光の出力分布を規格化した特性図である。
【図１５】図１に示した撮像装置の第１の変形例としての断面構成を表す断面図である。
【図１６】図１に示した撮像装置の第２の変形例としての断面構成を表す断面図である。
【図１７】図１に示した撮像装置の第３の変形例としての断面構成を表す断面図である。
【図１８】図１に示した撮像装置の第４の変形例としての断面構成を表す断面図である。
【図１９】図１に示した撮像装置の第５の変形例としての断面構成を表す断面図である。
【図２０】本発明の一実施の形態に係るトリミングフィルタを有する色合成光学系を備えた投影装置の断面構成を表す断面図である。
【図２１】図２０に示した投影装置の変形例としての断面構成を表す断面図である。
【図２２】従来のトリミングフィルタを備えた色分解光学系における透過率分布を表す特性図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｌ…入射光、ＬＢ…青色成分光、ＬＲ…赤色成分光、ＬＧ…緑色成分光、ＴＧ…第１のレベル、ＴＲ…第２のレベル、１（１Ｇ，１Ｒ）…トリミングフィルタ、１０…色分解プリズム、１１…青色分離プリズム、１２…赤色分離プリズム、１３…緑色分離プリズム、１４…ダイクロイック膜、２０…レンズ系、３０…ＩＲカットフィルタ、４０（４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ）…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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（Ａ）】
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【図１０（Ｂ）】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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