(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
光の入射側から順に、
第１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によって反射された第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によって反射された第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
を少なくとも備え、
前記第１のダイクロイック膜が、前記第１の色光成分として青色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が、前記第２の色光成分として赤色光または緑色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように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り、最低透過率と最高透過率との間の範囲の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、
前記第２のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿うように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り、最高透過率と最低透過率との間の範囲の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、
前記第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿うように４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で高反射率から低反射率に立ち下がり、最高反射率と最低反射率との間の範囲の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
ことを特徴とする色分解光学系。
前記第１のプリズムで青色光、前記第２のプリズムで赤色光、前記第３のプリズムで緑色光を取り出す構成とされ、
【請求項２】
前記第１のプリズムで青色光、前記第２のプリズムで赤色光、前記第３のプリズムで緑色光を取り出す構成とされ、
前記第１のダイクロイック膜が青色光を反射するものであり、
前記第２のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであり、
第３のダイクロイック膜を有し、前記第２のプリズムと前記第３のプリズムとの間に配置され、前記第１および第２のダイクロイック膜を透過した第４の色光成分を取り出す第４のプリズムをさらに備え、
前記第３のダイクロイック膜は、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域の光の一部を前記第４の色光成分として反射するものであり、
前記第３のプリズムは、前記第１および第２のダイクロイック膜を透過し、さらに前記第３のダイクロイック膜を透過した緑色光を取り出す構成とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の色分解光学系。
【請求項３】
入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
光の入射側から順に、
第１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によって反射された第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によって反射された第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
を少なくとも備え、
前記第１のダイクロイック膜が、前記第１の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が、前記第２の色光成分として青色光または緑色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿うように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り、最高透過率と最低透過率との間の範囲の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、
前記第２のダイクロイック膜が青色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように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り、最低透過率と最高透過率との間の範囲の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、
前記第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で低反射率から高反射率に立ち上がり、最低反射率と最高反射率との間の範囲の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
ことを特徴とする色分解光学系。
【請求項４】
入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
光の入射側から順に、
第１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によって反射された第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によって反射された第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
を少なくとも備え、
前記第１のダイクロイック膜が、前記第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が、前記第２の色光成分として青色光または赤色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で低反射率から高反射率に立ち上がり、最低反射率と最高反射率との間の範囲の２０％から８０％に変化する部分では平均傾き値が０．２（％／ｎｍ）以上２．０（％／ｎｍ）以下となり、かつ長波長側の特性曲線に沿うように４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で高反射率から低反射率に立ち下がり、最高反射率と最低反射率との間の範囲の８０％から２０％に変化する部分では平均傾き値が−２．０（％／ｎｍ）以上−０．２（％／ｎｍ）以下となる形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。
【請求項５】
前記第１のプリズムで緑色光、前記第２のプリズムで青色光、前記第３のプリズムで赤色光を取り出すように構成され、
前記第２のダイクロイック膜が青色光を反射する膜構成され、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように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り、最低透過率と最高透過率との間の範囲の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
ことを特徴とする請求項４に記載の色分解光学系。
【請求項６】
前記第１のプリズムで緑色光、前記第２のプリズムで赤色光、前記第３のプリズムで青色光を取り出すように構成され、
前記第２のダイクロイック膜が赤色光を反射する膜構成され、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な赤色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿うように４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で低反射率から高反射率に立ち上がり、最低反射率と最高反射率との間の範囲の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
ことを特徴とする請求項４に記載の色分解光学系。
【請求項７】
前記理想的な分光特性は、前記理想特性に対し、さらに負の値を減らす逆変換可能な一次変換を施した特性である
ことを特徴とする請求項１ないし６に記載の色分解光学系。
【請求項８】
前記第１のプリズムよりも前側、もしくは赤色光を取り出すプリズムの射出面側の少なくとも一方に配置され、緑から赤外の波長に向かって減衰する透過率を有する吸収型の視感度補正フィルタをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の色分解光学系。
【請求項９】
前記第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コートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の色分解光学系。
【請求項１０】
前記第１のプリズムよりも前側に配置され、紫外光を遮断する紫外カットフィルタをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の色分解光学系。
【請求項１１】
少なくとも１つのプリズムの射出面に反射防止膜が施されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の色分解光学系。
【請求項１２】
前記第１のプリズムよりも前側に配置され、入射光の特定方向への偏光を解消する偏光解消板をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の色分解光学系。
【請求項１３】
赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過する吸収フィルタをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の色分解光学系。
【請求項１４】
入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
光の入射側から順に、
第１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によって反射された第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によって反射された第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
を少なくとも備え、
前記第１のダイクロイック膜が、前記第１の色光成分として青色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が、前記第２の色光成分として赤色光または緑色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有し、
前記第２のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有し、
前記第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。
【請求項１５】
入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
光の入射側から順に、
第１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によって反射された第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によって反射された第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
を少なくとも備え、
前記第１のダイクロイック膜が、前記第１の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が、前記第２の色光成分として青色光または緑色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有し、
前記第２のダイクロイック膜が青色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有し、
前記第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、前記理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。
【請求項１６】
入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、
光の入射側から順に、
第１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によって反射された第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によって反射された第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
を少なくとも備え、
前記第１のダイクロイック膜が、前記第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、前記第２のダイクロイック膜が、前記第２の色光成分として青色光または赤色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、ＲＧＢ表色系の等色関数、又は色再現媒体の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で示される理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線の傾きに対して±１０％以内に入る略等しい形状を有している
ことを特徴とする色分解光学系。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の色分解光学系と、
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。
【請求項１８】
請求項７に記載の色分解光学系と、
前記請求項７に記載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、
前記撮像素子によって得られた信号値に基づいて、前記理想特性における負の値を再現する逆変換を施す演算回路と
を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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。図４３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、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。
【０００３】
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１２１には、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ１が形成されている。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。
【０００４】
図４５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４５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り、縦軸は透過率強度を示す。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４４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。
【０００５】
図４３に示した色分解光学系１０１を用いて図４５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４６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。
【０００６】
図４７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４７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４５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。
【０００７】
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４８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。
【特許文献１】特開２００５−２０８２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、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４９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４９に示したように、撮像素子４Ｇは、撮像面４０１Ｇとカバーガラス４０２と引き出し電極４０３とを有し、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。
【０００９】
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、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点に係る色分解光学系は、入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第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によって反射された第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のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が、第１の色光成分として青色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が、第２の色光成分として赤色光または緑色光を反射する膜構成とされているものである。かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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状を有し、第２のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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状を有し、第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、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状を有しているものである。
【００１１】
本発明の第１の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として青色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて青色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として赤色光または緑色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて赤色光または緑色光が取り出される。第３のプリズムからは、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（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。
この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線と第２のダイクロイック膜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。
【００１２】
本発明の第１の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムで青色光、第２のプリズムで赤色光、第３のプリズムで緑色光を取り出す構成とされている場合、第１のダイクロイック膜が青色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜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していることが好ましい。かつ、第２のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜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していることが好ましい。
【００１３】
この第１のプリズムで青色光、第２のプリズムで赤色光、第３のプリズムで緑色光を取り出す構成とされている場合において、第３のダイクロイック膜を有し、第２のプリズムと第３のプリズムとの間に配置され、第１および第２のダイクロイック膜を透過した第４の色光成分を取り出す第４のプリズムをさらに備えていても良い。この場合、第３のダイクロイック膜は、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域の光の一部を第４の色光成分として反射するものであり、第３のプリズムは、第１および第２のダイクロイック膜を透過し、さらに第３のダイクロイック膜を透過した緑色光を取り出す構成とされていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の第１の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムで青色光、第２のプリズムで緑色光、第３のプリズムで赤色光を取り出す構成とされている場合、第１のダイクロイック膜が青色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜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していることが好ましい。かつ、第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜の反射特性曲線の傾きが、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反射率から低反射率に立ち下がる変化をする形状を有していることが好ましい。
【００１５】
本発明の第２の観点に係る色分解光学系は、入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第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によって反射された第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のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が、第１の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が、第２の色光成分として青色光または緑色光を反射する膜構成とされているものである。かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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状を有し、第２のダイクロイック膜が青色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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状を有し、第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、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状を有しているものである。
【００１６】
本発明の第２の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて赤色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として青色光または緑色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて青色光または緑色光が取り出される。第３のプリズムからは、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（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。
この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線と第２のダイクロイック膜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。
【００１７】
また、本発明の第２の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムで赤色光、第２のプリズムで青色光、第３のプリズムで緑色光を取り出す構成とされている場合、第１のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜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していることが好ましい。かつ、第２のダイクロイック膜が青色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜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していることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の第２の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムで赤色光、第２のプリズムで緑色光、第３のプリズムで青色光を取り出す構成とされている場合、第１のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜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していることが好ましい。かつ、第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであり、そのダイクロイック膜の反射特性曲線の傾きが、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反射率から高反射率に立ち上がる変化をする形状を有していることが好ましい。
【００１９】
本発明の第３の観点に係る色分解光学系は、入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第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によって反射された第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のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が、第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が、第２の色光成分として青色光または赤色光を反射する膜構成とされているものである。かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に沿う形状を有しているものである。
【００２０】
本発明の第３の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて緑色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として青色光または赤色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて青色光または赤色光が取り出される。第３のプリズムからは、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（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。
この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、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。
【００２１】
本発明の第３の観点に係る色分解光学系において、第１のダイクロイック膜の反射特性曲線の傾きが、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち上がる部分では、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低反射率から高反射率に変化をする形状を有し、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち下がる部分では、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高反射率から低反射率に立ち下がる変化をする形状を有していることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の第３の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムで緑色光、第２のプリズムで青色光、第３のプリズムで赤色光を取り出すように構成されている場合、第２のダイクロイック膜が青色光を反射する膜構成され、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、理想的な赤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とが好ましい。
【００２３】
また、本発明の第３の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムで緑色光、第２のプリズムで赤色光、第３のプリズムで青色光を取り出すように構成されている場合、  第２のダイクロイック膜が赤色光を反射する膜構成され、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な赤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とが好ましい。
【００２４】
ここで、本発明の第１ないし第３の観点に係る色分解光学系において、「理想的な分光特性」とは、例えば、ＲＧＢ表色系の等色関数で示される理想特性である。または、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で示される理想特性であっても良い。
また、これらの等色関数で示される理想特性、または等色関数の一次変換で示される理想特性に対し、さらに負の値を減らすような、逆変換可能な変換を施した特性であっても良い。
【００２５】
また、本発明の第１ないし第３の観点に係る色分解光学系において、第１のプリズムよりも前側、もしくは赤色光を取り出すプリズムの射出面側の少なくとも一方に配置され、視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタをさらに備えていても良い。また、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。また、第１のプリズムよりも前側に配置され、紫外光を遮断する紫外カットフィルタをさらに備えていても良い。また、第１のプリズムよりも前側に配置され、入射光の特定方向への偏光を解消する偏光解消板をさらに備えていても良い。また、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に配置され、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過する吸収フィルタをさらに備えていても良い。
これらにより、理想的な分光特性に近い特性をより得やすくなる。
【００２６】
また、少なくとも１つのプリズムの射出面に反射防止膜が施されていても良い。これにより、ゴースト・フレアの低減により有利となる。
【００２７】
本発明の第４の観点に係る色分解光学系は、入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第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によって反射された第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のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が、第１の色光成分として青色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が、第２の色光成分として赤色光または緑色光を反射する膜構成とされているものである。かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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略等しい形状を有し、第２のダイクロイック膜が赤色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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略等しい形状を有し、第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に略等しい形状を有しているものである。
【００２８】
本発明の第４の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として青色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて青色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として赤色光または緑色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて赤色光または緑色光が取り出される。第３のプリズムからは、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（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。
この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線と第２のダイクロイック膜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略等しい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。
【００２９】
本発明の第５の観点に係る色分解光学系は、入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第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によって反射された第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のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が、第１の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が、第２の色光成分として青色光または緑色光を反射する膜構成とされているものである。かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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略等しい形状を有し、第２のダイクロイック膜が青色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す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略等しい形状を有し、第２のダイクロイック膜が緑色光を反射するものであるとき、そのダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に略等しい形状を有しているものである。
【００３０】
本発明の第５の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて赤色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として青色光または緑色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて青色光または緑色光が取り出される。第３のプリズムからは、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（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。
この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線と第２のダイクロイック膜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略等しい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。
【００３１】
本発明の第６の観点に係る色分解光学系は、入射光を緑色光、青色光、および赤色光の少なくとも３つの色光成分に分解する色分解光学系であって、光の入射側から順に、第１のダイクロイック膜を有し、第１のダイクロイック膜によって反射された第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によって反射された第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のプリズムとを少なくとも備え、第１のダイクロイック膜が、第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされると共に、第２のダイクロイック膜が、第２の色光成分として青色光または赤色光を反射する膜構成とされているものである。かつ、第１のダイクロイック膜の波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に略等しい形状を有しているものである。
【００３２】
本発明の第６の観点に係る色分解光学系では、第１のダイクロイック膜が第１の色光成分として緑色光を反射する膜構成とされ、第１のプリズムにおいて緑色光が取り出される。また、第２のダイクロイック膜が第２の色光成分として青色光または赤色光を反射する膜構成とされ、第２のプリズムにおいて青色光または赤色光が取り出される。第３のプリズムからは、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（第１の色光成分および第２の色光成分とは異なる色光）が取り出される。
この場合において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に略等しい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。
【００３３】
ここで、本発明の第４ないし第６の観点に係る色分解光学系において、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±１０％以内に入るようなものであることが好ましい。
【００３４】
本発明による撮像装置は、本発明の第１ないし第３のいずれか一の観点に係る色分解光学系または本発明の第４ないし第６のいずれか一の観点に係る色分解光学系と、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色再現性の高い撮像信号が得られる。
また、本発明による撮像装置において、色分解光学系が理想的な分光特性として、負の値を減らすような、逆変換可能な変換を施した特性のものを用いる場合、撮像素子によって得られた信号値に基づいて、理想特性における負の値を再現するような逆変換を施す演算回路をさらに備えていても良い。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の第１または第４の観点に係る色分解光学系によれば、第１のダイクロイック膜によって反射された青色光を第１の色光成分として第１のプリズムから取り出すと共に、第２のダイクロイック膜によって反射された赤色光または緑色光を第２の色光成分として第２のプリズムから取り出す構成において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線と第２のダイクロイック膜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または略等しい形状を有するような構成となるようにしたので、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を得ることが可能となる。これにより、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。
【００３６】
本発明の第２または第５の観点に係る色分解光学系によれば、第１のダイクロイック膜によって反射された赤色光を第１の色光成分として第１のプリズムから取り出すと共に、第２のダイクロイック膜によって反射された青色光または緑色光を第２の色光成分として第２のプリズムから取り出す構成において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線と第２のダイクロイック膜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または略等しい形状を有するような構成となるようにしたので、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を得ることが可能となる。これにより、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。
【００３７】
本発明の第３または第６の観点に係る色分解光学系によれば、第１のダイクロイック膜によって反射された緑色光を第１の色光成分として第１のプリズムから取り出すと共に、第２のダイクロイック膜によって反射された青色光または赤色光を第２の色光成分として第２のプリズムから取り出す構成において、第１のダイクロイック膜の特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状または略等しい形状を有するような構成となるようにしたので、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を得ることが可能となる。これにより、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。
【００３８】
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、色再現性の高い撮像を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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。
［第１の実施の形態］
【００４０】
図１は、本発明の第１の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。
【００４１】
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。
【００４２】
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ＤＢが形成されている。青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ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ＤＢ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、「目的とする所定の分光特性」である。例えば従来から知られている例えば図４５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。
【００４３】
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ＤＢ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ＤＢ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の範囲の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。
【００４４】
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２のプリズム２０の第１の面２１と、第１のプリズム１０の第２の面１２とが略平行となるように、空気間隔１０ＡＧを空けて対向配置されている。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。
【００４５】
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ＤＲが形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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ＤＲ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。
【００４６】
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ＤＲ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ＤＲ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の範囲の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。
【００４７】
また、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢは、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に略等しい形状を有していても良い。また、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、波長に対する透過率を示す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略等しい形状を有していても良い。
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図４５に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±１０％以内に入るようなものであることが好ましい。
【００４８】
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ＤＲ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ＤＲ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。
【００４９】
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。ここでいう「視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタ」とは、「視感度補正フィルタ」と呼ばれ、人間の目の感度特性に近似し、緑から赤の波長に向かって減衰する透過率を持ち、赤外域でも透過率が低下しているような吸収型フィルタである。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。また、ＩＲカットフィルタ３を、第１のプリズム１０の前側と赤色光を取り出すプリズムの光射出面側の双方に配置しても良い。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。ただし、赤色光を取り出すプリズムの光射出面側にＩＲカットフィルタ３を配置する場合は、赤外カット用のコートは施さず、吸収型フィルタのみで構成することが好ましい。その場合さらに、吸収型フィルタに反射防止膜を施した構成にすることがより好ましい。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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ＤＢ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ＤＢを透過した赤色光ＬＲが、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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。
【００５３】
本実施の形態では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性を示す曲線と赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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。
【００５４】
以下、本実施の形態により得られる分光特性を、実際の設計例により示す。
図３は、撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性の一例を示している。図３では、プリズム部以外の光学要素の特性として、図示しない色温度３２００Ｋの光源と、撮影レンズ２と、ＩＲカットフィルタ３と、撮像素子４Ｒ，４Ｇ，４ＢとしてのＣＣＤとを示している。図４は、図１に示した色分解光学系１で用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの具体的な設計例での特性を示している。図４に示した特性は、例えば図１０および図１１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１０および図１１の例に限定されるものではない。
【００５５】
図５は、図４に示した膜設計の施されたプリズム部分全体（第１、第２および第３のプリズム１０，２０，３０全体）での分光透過特性を示している。図６は、図３に示したプリズム部以外の光学要素の特性と図５に示したプリズム部分全体での特性とを合わせた、撮像装置における光学系全体での総合的な分光透過特性を示している。
【００５６】
図７は、図６に示した総合的な分光透過特性を規格化した特性を示しており、縦軸は透過率強度を示す。図７にはまた、比較のために、理想特性（Ｂ０，Ｒ０，Ｇ０）と、従来の色分解光学系を用いた場合の一般品の特性（Ｂ２，Ｒ２，Ｇ２）についても併せて示している。なお、ここでいう理想特性とは、従来から知られている図４５に示した特性である。図７から、本実施の形態による設計例での特性（Ｂ１，Ｒ１，Ｇ１）の方が、従来の一般品の特性に比べて理想特性に近づいていることが分かる。
【００５７】
図８は、本実施の形態による設計例での色再現性を、従来と比較して示したｕ’ｖ’色度図である。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、破線で囲まれた三角形の領域は、色再現媒体（モニタ）の３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの色度座標値を結んだものであり、色再現媒体において再現可能な色範囲を示す。この三角形の周辺に向かうほど、より高い彩度となる。なお、図８は色度座標を拡大して示しているため隠れているが、色再現媒体の原色の赤色Ｒの座標点は右上方向に存在し、原色の青色Ｂの座標点は左下方向に存在している。また図中、三角形の領域内に白抜きの丸「○」の座標点は物体白色を示す。また、図中、三角形の領域内に黒塗りの三角形「▲」で示した座標点は、従来の構成による任意の色の座標点を表す。白抜きの四角形「□」で示した座標点は、本実施の形態による設計例での任意の色の座標点を表す。従来の構成と本実施の形態による設計例とにおいて、理想点からのずれ量（再現色のずれ量）は、各座標点を結ぶ実線で示されている。従来の構成では、右上の赤色領域において突出して再現色が動いてしまっていたが、本実施の形態による設計例では大きく改善されている。本実施の形態による設計例では、全体的なバランスとして突出して色が理想点から動くところがなくなり、色再現性が向上している。Ｂ（ブルー），Ｇ（グリーン），Ｒ（レッド），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），ｓｋｉｎ（肌色）の７色での色差平均は８．８４から７．３７に改善した。
【００５８】
図９は、本実施の形態に係る色分解光学系１におけるゴーストの発生量を、従来の構成と比較して示したものである。ここで、従来の構成とは、図４３に示したように、ダイクロイック膜１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａが形成されたトリミングフィルタ１５１，１５２，１５３を備えた色分解光学系１０１の場合である。これに対し、本実施の形態に係る色分解光学系１では、トリミングフィルタ５１，５２，５３の光射出面には、ダイクロイック膜に代えてゴースト・フレア防止用の反射防止膜５１ＡＲ，５２ＡＲ，５３ＡＲが形成されている。
【００５９】
図９では一例として、緑色光ＬＧが射出される側でのゴーストの発生量を示している。図９において、符号９５を付した曲線は、従来の構成におけるトリミングフィルタ１５３と本実施の形態におけるトリミングフィルタ５３との緑色光ＬＧの透過率を示している。符号９１を付した曲線は、従来の構成におけるトリミングフィルタ１５３のダイクロイック膜１５３Ａの反射率を示している。符号９２を付した曲線は、本実施の形態におけるトリミングフィルタ５３の反射防止膜５３ＡＲの反射率を示している。従来の構成における緑色光ＬＧのゴーストの発生量は、符号９５を付した透過率と符号９１を付した反射率とを掛け合わせたものとなる。符号９３を付した曲線は、この従来のゴーストの発生量を示している。一方、本実施の形態における緑色光ＬＧのゴーストの発生量は、符号９５を付した透過率と符号９２を付した反射率とを掛け合わせたものとなる。符号９４を付した曲線は、この本実施の形態でのゴーストの発生量を示している。従来に比べて、本実施の形態ではゴーストの発生量が大幅に低減されている。なお、図９では、反射防止膜５３ＡＲとして、可視光全域で反射を低減する一般的な反射防止コートの例を示している。ただし、プリズム射出面から射出する波長帯域で特に反射率を低減するような、特定波長域での反射防止コートを使用しても良い。
【００６０】
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、ダイクロイック膜付きのトリミングフィルタを用いる従来の波長選択手法に比べてゴースト・フレアを低減させることができ、かつ、理想的な分光特性に近い特性を得て色再現性の向上を図ることができる。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、色再現性の高い撮像を行うことができる。
＜第１の実施の形態の変形例＞
【００６１】
以下、上記した色分解光学系１の変形例を説明する。以下の変形例において、図１に示した構成例に対応する部分には同一の符号を付す。
＜＜第１の変形例＞＞
【００６２】
図１２は、第１の変形例に係る色分解光学系１−１の構成を示している。この色分解光学系１−１は、図１の色分解光学系１とは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１−１は、第１のプリズム１０で青色光ＬＢ、第２のプリズム２０で緑色光ＬＧ、第３のプリズム３０で赤色光ＬＲを取り出す構成とされている。
【００６３】
本変形例に係る色分解光学系１−１において、第１のプリズム１０の第２の面１２には、図１の色分解光学系１と同様、第１のダイクロイック膜として青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されている。図１３（Ａ）に、本変形例における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの透過特性曲線の一例を示すが、これは図２（Ａ）に示した透過特性曲線と同様である。
【００６４】
図１の色分解光学系１では、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赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系１−１では、第２のダイクロイック膜として赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲに代えて緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成されている。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、第２の色光成分として緑色光ＬＧを反射し、赤色光ＬＲを透過する膜構成とされている。本変形例において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、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状を有している。
【００６５】
図１３（Ｂ）は、図１２の構成例における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの反射特性曲線の一例を示している。本変形例において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、その反射特性曲線の傾きが、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反射率から低反射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、その反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最高反射率と最低反射率との間の範囲の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。
【００６６】
また、本変形例において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に略等しい形状を有していても良い。
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図４５に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±１０％以内に入るようなものであることが好ましい。
【００６７】
この色分解光学系１−１では、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ＤＢ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ＤＢを透過した緑色光ＬＧが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ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ＤＢおよび緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを透過した赤色光ＬＲ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。
【００６８】
本変形例では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性を示す曲線と緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ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。その他の構成、作用および効果については、図１の色分解光学系１と同様である。
＜＜第２の変形例＞＞
【００６９】
図１４は、第２の変形例に係る色分解光学系１−２の構成を示している。この色分解光学系１−２は、図１の色分解光学系１とは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１−２は、第１のプリズム１０で赤色光ＬＲ、第２のプリズム２０で青色光ＬＢ、第３のプリズム３０で緑色光ＬＧを取り出す構成とされている。
【００７０】
図１の色分解光学系１では、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青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系１−２では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢに代えて赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、第１の色光成分として赤色光ＬＲを反射し、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを透過する膜構成とされている。本変形例における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、膜が形成されているプリズムの面が異なっているだけであり、その特性自体は、図１の色分解光学系１における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲと同様である。その透過特性曲線は、図２（Ｂ）に示した透過特性曲線と同様である。
【００７１】
また、図１の色分解光学系１では、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赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系１−２では、第２のダイクロイック膜として赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲに代えて青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されている。青色光反射ダイクロイック膜ＤＢは、第２の色光成分として青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧを透過する膜構成とされている。本変形例における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢは、膜が形成されているプリズムの面が異なっているだけであり、その特性自体は、図１の色分解光学系１における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢと同様である。その透過特性曲線は、図２（Ａ）に示した透過特性曲線と同様である。
【００７２】
この色分解光学系１−２では、まず、入射光Ｌのうち赤色光ＬＲが、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲを透過した青色光ＬＢが、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ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、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ、および青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ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。
【００７３】
本変形例では、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲと青色光反射ダイクロイック膜ＤＢとを形成するプリズム面が異なり、各色光を取り出す順番が異なるのみで、基本的な構成、作用および効果については、図１の色分解光学系１と同様である。
＜＜第３の変形例＞＞
【００７４】
図１５は、第３の変形例に係る色分解光学系１−３の構成を示している。この色分解光学系１−３は、図１の色分解光学系１とは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１−３は、第１のプリズム１０で赤色光ＬＲ、第２のプリズム２０で緑色光ＬＧ、第３のプリズム３０で青色光ＬＢを取り出す構成とされている。
【００７５】
図１の色分解光学系１では、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青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系１−３では、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢに代えて赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、第１の色光成分として赤色光ＬＲを反射し、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを透過する膜構成とされている。本変形例における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、図１の色分解光学系１に対して膜が形成されているプリズムの面が異なっているだけであり、その特性自体は、図１の色分解光学系１における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲと同様である。図１６（Ｂ）に、本変形例における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの透過特性曲線の一例を示すが、これは図２（Ｂ）に示した透過特性曲線と同様である。
【００７６】
図１の色分解光学系１では、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赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系１−３では、第２のダイクロイック膜として赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲに代えて緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成されている。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、第２の色光成分として緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する膜構成とされている。本変形例において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、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状を有している。
【００７７】
図１６（Ａ）は、図１５の構成例における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの反射特性曲線の一例を示している。本変形例において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、その反射特性曲線の傾きが、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４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で低反射率から高反射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、その反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最低反射率と最高反射率との間の範囲の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。
【００７８】
また、本変形例において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に略等しい形状を有していても良い。
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図４５に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±１０％以内に入るようなものであることが好ましい。
【００７９】
この色分解光学系１−３では、まず、入射光Ｌのうち赤色光ＬＲが、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲを透過した緑色光ＬＧが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ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、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲおよび緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを透過した青色光ＬＢ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。
【００８０】
本変形例では、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性を示す曲線と緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ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。その他の構成、作用および効果については、図１の色分解光学系１と同様である。
［第２の実施の形態］
【００８１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８２】
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系１Ａの構成を示している。この色分解光学系１Ａは、図１の色分解光学系１とは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１Ａは、第１のプリズム１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム２０で青色光ＬＢ、第３のプリズム３０で赤色光ＬＲを取り出す構成とされている。
【００８３】
また、図１の色分解光学系１では、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青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されていたが、本実施の形態に係る色分解光学系１Ａでは、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢに代えて緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成されている。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、第１の色光成分として緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢおよび赤色光ＬＲを透過する膜構成とされている。本変形例における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、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および長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、上記第１の実施の形態と同様、従来から知られている例えば図４５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。
【００８４】
図１８（Ａ），（Ｂ）は、図１７の構成例における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの反射特性曲線の一例を示している。緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、その反射特性曲線の傾きが、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち上がる部分では、図１８（Ａ）に示したように、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低反射率から高反射率に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、反射特性曲線が、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最低反射率と最高反射率との間の範囲の２０％から８０％に変化する部分では平均傾き値が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。
【００８５】
また、図１８（Ｂ）に示したように、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内で立ち下がる部分では、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高反射率から低反射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、４３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲内において、最高反射率と最低反射率との間の範囲の８０％から２０％に変化する部分では平均傾き値が−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。
【００８６】
また、本実施の形態において、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側および長波長側の特性曲線に略等しい形状を有していても良い。
ここで、「理想的な分光特性の特性曲線に略等しい形状」としては、例えば、図４５に示したような規格化された所定の理想特性曲線の傾きに対して、その特性曲線の傾きが±１０％以内に入るようなものであることが好ましい。
【００８７】
また、図１の色分解光学系１では、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赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されていたが、本実施の形態に係る色分解光学系１Ａでは、第２のダイクロイック膜として赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲに代えて青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されている。本実施の形態において、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢは、第２の色光成分として青色光ＬＢを反射し、赤色光ＬＲを透過する膜構成とされている。本実施の形態における青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ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赤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４５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。
【００８８】
図１９に、参考として、図１７に示した色分解光学系１Ａで用いられている緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧおよび青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの具体的な設計例での特性を示す。なお、図１９では、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧについては反射特性を示し、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢについては透過特性を示している。なお、図１９には後述の図２０に示す変形例における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性も併せて示す。
【００８９】
この色分解光学系１Ａでは、まず、入射光Ｌのうち緑色光ＬＧが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ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、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを透過した青色光ＬＢが、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢ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、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ、および青色光反射ダイクロイック膜ＤＢを透過した赤色光ＬＲ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。
【００９０】
本実施の形態では、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有し、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性を示す曲線が、理想的な赤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。その他の構成、作用および効果については、上記第１の実施の形態における図１の色分解光学系１と同様である。
＜第２の実施の形態の変形例＞
【００９１】
以下、上記した色分解光学系１Ａの変形例を説明する。以下の変形例において、図１７に示した構成例に対応する部分には同一の符号を付す。
【００９２】
図２０は、本変形例に係る色分解光学系１Ａ−１の構成を示している。この色分解光学系１Ａ−１は、図１７の色分解光学系１Ａとは色光を取り出す順番が異なっている。この色分解光学系１Ａ−１は、第１のプリズム１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム２０で赤色光ＬＲ、第３のプリズム３０で青色光ＬＢを取り出す構成とされている。
【００９３】
本変形例に係る色分解光学系１Ａ−１において、第１のプリズム１０の第２の面１２には、図１７の色分解光学系１と同様、第１のダイクロイック膜として緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成されている。本変形例ににおける緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性は、図１７の色分解光学系１と同様である。その反射特性曲線は、図１８（Ａ），（Ｂ）に示した反射特性曲線と同様である。
【００９４】
図１７の色分解光学系１Ａでは、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青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されていたが、本変形例に係る色分解光学系１Ａ−１では、第２のダイクロイック膜として青色光反射ダイクロイック膜ＤＢに代えて赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲが形成されている。本実施の形態において、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、第２の色光成分として赤色光ＬＲを反射し、青色光ＬＢを透過する膜構成とされている。本実施の形態における赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲは、波長に対する反射率を示す反射特性曲線の傾きが、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赤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４５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。
【００９５】
図１９に、参考として、図２０に示した色分解光学系１Ａ−１で用いられている緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの具体的な設計例での特性を示す。なお、図１９では、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧについては反射特性を示す。赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲについても反射特性を示す。
【００９６】
この色分解光学系１Ａ−１では、まず、入射光Ｌのうち緑色光ＬＧが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ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、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを透過した赤色光ＬＲが、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ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、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧ、および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲを透過した青色光ＬＢ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。
【００９７】
本実施の形態では、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性を示す曲線が、理想的な緑色の分光特性の特性曲線に沿う形状を有し、赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性を示す曲線が、理想的な赤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。その他の構成、作用および効果については、上記第１の実施の形態における図１の色分解光学系１と同様である。
［第３の実施の形態］
【００９８】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、上記第１および第２の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９９】
上記第１および第２の実施の形態では、第１のプリズム１０と第２のプリズム２０との間に空気間隔１０ＡＧを設けた構成、一般にフィリップス型と呼ばれる色分解光学系を例に挙げて説明したが、実際には白色光を３色に分解する機能を持つものであれば、その構造はフィリップス型に限定されるものではない。
【０１００】
図２１は、本発明の第３の実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−２の構成を示している。この色分解光学系１Ａ−２は、第１のプリズム１０と第２のプリズム２０との間に空気間隔１０ＡＧが設けられておらず、第１のプリズム１０の第２の面１２と第２のプリズム２０の第１の面２１とが、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧを介して直接密着されている。その他の構成は、基本的に図１７に示した色分解光学系１Ａと同様である。すなわち、この色分解光学系１Ａ−２は、図１７に示した色分解光学系１Ａと同様に、第１のプリズム１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム２０で青色光ＬＢ、第３のプリズム３０で赤色光ＬＲを取り出す構成とされている。また、第１のダイクロイック膜として緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧが形成され、第２のダイクロイック膜として青色光反射ダイクロイック膜ＤＢが形成されている。この色分解光学系１Ａ−２においても、緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧおよび青色光反射ダイクロイック膜ＤＢを、図１７に示した色分解光学系１Ａと同様に適切な特性を持つダイクロイック膜にすることで、図５に示す分光特性に近似したプリズム分光特性を得ることができる。また、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。
【０１０１】
図２２は、この色分解光学系１Ａ−２におけるプリズム部分全体（第１、第２および第３のプリズム１０，２０，３０全体）での分光透過特性の一例を示している。また、図２３は、この色分解光学系１Ａ−２における緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧおよび青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの具体的な設計例での膜特性を示している。図２３に示した膜特性は、例えば図２４および図２５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２４および図２５の例に限定されるものではない。図２２から分かるように、この色分解光学系１Ａ−２においても、フィリップス型の構成例での分光特性（図５）と同等の特性が得られている。
【０１０２】
なお、ここでは第１のプリズム１０で緑色光ＬＧ、第２のプリズム２０で青色光ＬＢ、第３のプリズム３０で赤色光ＬＲを取り出す構成例を挙げたが、第１ないし第３のプリズム１０，２０，３０での色の取り出し方はこれに限定されない。すなわち、上記第１および第２の実施の形態で挙げたフィリップス型色分解光学系のその他の各構成例に対しても、図２１の構成例と同様に、第１のプリズム１０と第２のプリズム２０との間の空気間隔１０ＡＧを設けず密着させた構成とすることができる。
［第４の実施の形態］
【０１０３】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、上記第１ないし第３の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０４】
図２６は、本発明の第４の実施の形態に係る色分解光学系１Ｂを備えた撮像装置の要部構成を示している。上記第１ないし第３の実施の形態では、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例について示したが、本実施の形態に係る色分解光学系１Ｂは、第４の色光成分としてシアンを加えた４つの色光成分に分解する構成例である。
【０１０５】
本実施の形態に係る色分解光学系１Ｂは、図１に示した色分解光学系１に対して、第２のプリズム２０と第３のプリズム３０との間に配置された第４のプリズム４０をさらに備えている。第４のプリズム４０の光射出側には、撮像素子４Ｃが設けられている。第４のプリズム４０は、第１の面４１、第２の面４２、および第３の面４３を有している。第４のプリズム４０は、第２のプリズム２０に対して所定の空気間隔を空けて配置されている。より詳しくは、第２のプリズム２０の第２の面２２と、第４のプリズム４０の第１の面４１とが略平行となるように、空気間隔を空けて対向配置されている。第４のプリズム４０の第３の面４３は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ５４が設けられている。このトリミングフィルタ５４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５４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５４を設けることなく、第４のプリズム４０の第３の面４３に直接、反射防止膜５３ＡＲを形成するようにしても良い。
【０１０６】
第４のプリズム４０の第２の面２２には、第３のダイクロイック膜としてのシアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣが形成されている。シアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣは、第４の色光成分としてシアン色光ＬＣを反射し、緑色光ＬＧを透過する膜構成とされている。シアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣは、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下のシアン色領域の光の一部を、第４の色光成分として反射するものである。
【０１０７】
図２７（Ａ）は、図２６に示した色分解光学系１Ｂで用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲ、ならびにシアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣの具体的な設計例での特性を示している。なお、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性は、図１の色分解光学系１での特性（図４）と同様である。図２７（Ａ）に示したシアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣの特性は、例えば図２７（Ｂ）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２７（Ｂ）の例に限定されるものではない。図２７（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。
【０１０８】
本実施の形態において、第３のプリズム３０は、シアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣを介して第４のプリズム４０に接合されている。より詳しくは、第４のプリズム４０の第２の面４２と、第３のプリズム３０の第１の面３１とがシアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣを介して接合されている。本実施の形態において、第３のプリズム３０は、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲを透過し、さらにシアン色光反射ダイクロイック膜ＤＣを透過した緑色光を取り出す構成とされている。
【０１０９】
本実施の形態に係る色分解光学系１Ｂを備えた撮像装置では、青色光ＬＢ、赤色光ＬＲ、および緑色光ＬＧに加えて、第４の色光成分としてシアン色光ＬＣを加えた４つの色光成分での撮像を行うことで、より撮像系の理想特性に近づけることができる。図４５に示した撮像系の理想特性では、負の感度となる領域があり、特に赤色の分光特性について負の感度となる領域が多い。この負の感度となる領域は、通常の３色分解の手法では、再現が困難である。しかしながら、負の感度となる領域に対応するシアン色光ＬＣを色光成分として取得することで、撮像回路側での演算により、負の感度部分を再現することが可能となる。すなわち、以下の演算式のようにして、色分解後の赤色光ＬＲから得られた特性値Ｒから、シアン色光ＬＣから得られた特性値Ｃを適当に最適化して引き算することで、負の感度部分を再現した特性値Ｒ’を得ることができる。
Ｒ’＝Ｒ−ｋＣ
ただし、ｋは負の感度を再現するために最適化された適当な係数。
【０１１０】
以下、実際に負の感度を再現した設計例を説明する。
図２８は、本実施の形態に係る色分解光学系１Ｂにおいて、図２７に示した膜設計の施されたプリズム部分全体（第１、第２、第３および第４のプリズム１０，２０，３０，４０全体）での分光透過特性を示している。図２９は、図３に示したプリズム部以外の光学要素の特性と図２８に示したプリズム部分全体での特性とを合わせた、撮像装置における光学系全体での総合的な分光透過特性を示している。なお、図２８および図２９において、Ｃはシアン色光ＬＣの分光特性を示す。
【０１１１】
図３０は、図２９に示した総合的な分光透過特性を規格化した特性を示している。図３０にはまた、比較のために、理想特性（Ｂ０，Ｒ０，Ｇ０）についても併せて示している。なお、ここでいう理想特性とは、従来から知られている図４５に示した特性である。図３０において、Ｂ１，Ｒ１，Ｇ１，Ｃ１は、本実施の形態による設計例で直接得られる特性を示す。なお、図３０において、Ｃ１はシアン色光ＬＣの分光特性を示す。「Ｒ１−２Ｃ１」は、上述の最適化された演算により得られるＲ’の特性である。演算により得られる「Ｒ１−２Ｃ１」の特性は、負の感度が再現されており、赤色の理想特性（Ｒ０）により近づいていることが分かる。
【０１１２】
図３１は、本実施の形態による設計例での色再現性を、図８の場合と同様に従来と比較して示したｕ’ｖ’色度図である。図中、黒塗りの三角形「▲」で示した座標点は、従来の構成による任意の色の座標点を表す。白抜きの四角形「□」で示した座標点は、本実施の形態による設計例での任意の色の座標点を表す。従来の構成と本実施の形態による設計例とにおいて、理想点からのずれ量（再現色のずれ量）は、各座標点を結ぶ実線で示されている。従来の構成では、右上の赤色領域において突出して再現色が動いてしまっていたが、本実施の形態による設計例では大きく改善されている。本実施の形態による設計例では、全体的なバランスとして突出して色が理想点から動くところがなくなり、色再現性が向上している。特に、シアンでの色再現性が向上している。Ｂ（ブルー），Ｇ（グリーン），Ｒ（レッド），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），ｓｋｉｎ（肌色）の７色での色差平均は８．８４から５．９６に改善した。
【０１１３】
以上説明したように、本実施の形態に係る色分解光学系１Ｂおよび撮像装置によれば、第４の色光成分を得るようにしたので、上記第１の実施の形態に係る色分解光学系１および撮像装置よりもさらに色再現性を向上させることができる。
［第５の実施の形態］
【０１１４】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。なお、上記第１ないし第４の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１１５】
上記各実施の形態では、ダイクロイック膜の特性を図４５に示した理想特性に近似した特性となるように設計していたが、本実施の形態では、その理想特性をさらに一次変換した特性を理想的な分光特性として用いて膜設計を行うようにしたものである。この一次変換は、ＲＧＢ表色系の等色関数で示される理想特性そのもの、もしくは色再現媒体の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で示される理想特性に対し、さらに負の値を減らすような一次変換を施した特性である。
【０１１６】
図３２（Ａ）は、その一次変換を行う前の理想的な分光特性Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示している。これは、規格化されていないだけで、図４５に示した理想特性と実質的に同じである。図３２（Ｂ）は、図３２（Ａ）の理想特性Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を１次変換した変換特性Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）を示している。さらに、図３３は、図３２（Ｂ）の変換特性Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）を規格化した特性を示している。この１次変換の演算例を［数１］に示す。Ｍは、変換特性Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）として負の値ができるだけ少なくなるような行列とする。
【０１１７】
【数１】
0005094502.tif 000002
【０１１８】
ここで、Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）に逆行列Ｍ-1を掛けることで、元の理想特性Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）に近似した特性を求めることができる。上記第１および第２の実施の形態における各構成例において、ダイクロイック膜の特性を、このＲ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）を理想特性（規格化された変換理想特性）とした設計とし、Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）に近似した特性が得られるようにする。その後、撮像装置側の演算回路での演算により、逆行列Ｍ-1を掛けることで、元の理想特性Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）に近似した特性を求めることができる。ここで、Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）は、負の値ができるだけ少なくなるような特性とされているので、３色の色分解であったとしてもＲ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）の再現は可能である。その再現されたＲ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）の特性を撮像装置側の演算回路において上記した逆演算することで、元の理想特性Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）に近似した特性を求めることができる。すなわち、３色の色分解であったとしても、仮想的に負の感度部分の再現が可能である。
【０１１９】
図３４は、図１の構成例において、図３３の変換特性Ｒ’（ｘ），Ｇ’（ｘ），Ｂ’（ｘ）を理想特性として設計された、青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの具体的な特性を示している。
【０１２０】
図３５は、図３４に示した膜設計の施された色分解光学系を備えた撮像装置における光学系全体での総合的な分光透過特性（Ｂ１，Ｒ１，Ｇ１）を示している。図３５にはまた、比較のために、理想特性（Ｂ０，Ｒ０，Ｇ０）についても併せて示している。なお、ここでいう理想特性とは、図３３に示した変換理想特性である。
【０１２１】
図３６は、図３５に示した設計例での特性をさらに上記した逆演算により最適化した変換特性（Ｂ１，Ｒ１，Ｇ１）を示している。図３６にはまた、比較のために、理想特性（Ｂ０，Ｒ０，Ｇ０）についても併せて示している。なお、ここでいう理想特性とは、従来から知られている図４５に示した特性（上記した１次変換前の通常の理想特性）である。このように、本実施の形態によれば、上記第４の実施の形態のような４色分解を行わずとも、仮想的に負の感度部分を再現でき、通常の理想特性に近い特性が得られる。
【０１２２】
図３７は、本実施の形態による設計例での色再現性を、図８の場合と同様に従来と比較して示したｕ’ｖ’色度図である。図中、黒塗りの三角形「▲」で示した座標点は、従来の構成による任意の色の座標点を表す。白抜きの四角形「□」で示した座標点は、本実施の形態による設計例での任意の色の座標点を表す。従来の構成と本実施の形態による設計例とにおいて、理想点からのずれ量（再現色のずれ量）は、各座標点を結ぶ実線で示されている。本実施の形態による設計例では、上記第１の実施の形態で示した通常の理想特性に基づいた膜設計を行った場合よりもさらに色再現性を向上させることができた。特に、シアン、緑の部分での色再現性が安定した。Ｂ（ブルー），Ｇ（グリーン），Ｒ（レッド），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），ｓｋｉｎ（肌色）の７色での色差平均は８．８４から２．９５に改善した。図８に示した上記第１の実施の形態での色差平均は７．３７であり、これよりもさらに色差平均を小さくすることができた。
【０１２３】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態における各変形例に対しても同様に適用可能である。また、上記第２および第３の実施の形態の構成に対しても同様に適用可能である。図３８は、上記第２の実施の形態の構成に適用する場合のダイクロイック膜の膜構成例を示している。図１９に示した膜構成に代えて図３８に示した特性の膜構成とすれば良い。
［第６の実施の形態］
【０１２４】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。なお、上記第１ないし第５の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１２５】
図３９は、本発明の第６の実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−３の構成を示している。この色分解光学系１Ａ−３は、図２１に示した色分解光学系１Ａ−２に対して、第１のプリズム１０よりも前側に配置された偏光解消板５５をさらに備えたものである。その他の構成は、図２１に示した色分解光学系１Ａ−２と同様である。偏光解消板５５は、入射光の特定方向への偏光を解消するためのものである。
【０１２６】
図４０は、偏光解消板５５を設けなかった場合のプリズム部分全体（第１、第２および第３のプリズム１０，２０，３０全体）での、偏光成分ごとの分光透過特性の一例を示している。入射光の成分が例えば特定の直線偏光成分に偏っていると、入射光が無偏光状態である場合に比べて分光特性が変化してしまう。図４０には、入射光として互いに直交する直線偏光成分（Ｐ偏光およびＳ偏光）が、それぞれ単独で入射した場合の特性を示している。また、入射光が無偏光である場合の特性を、（Ｐ＋Ｓ）／２として示している。本実施の形態では、第１のプリズム１０よりも前側に偏光解消板５５を配置していることで、入射光の特定方向への偏光を解消し、図４０の（Ｐ＋Ｓ）／２で示したような安定した分光特性を得ることができる。
【０１２７】
なお、その他の各実施の形態における各構成例に対しても同様に、第１のプリズム１０よりも前側に偏光解消板５５を設けるようにしても良い。
［第７の実施の形態］
【０１２８】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。なお、上記第１ないし第６の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１２９】
図４１は、本発明の第７の実施の形態に係る色分解光学系１Ａ−４の構成を示している。この色分解光学系１Ａ−４は、図２１に示した色分解光学系１Ａ−２に対して、赤色光を取り出すプリズム（図４１の配置例では第３のプリズム３０）の射出面側に配置されたトリミングフィルタ５３’の特性を、青色光および緑色光を遮断し、赤色光を透過する吸収フィルタの特性にしたものである。その他の構成は、図２１に示した色分解光学系１Ａ−２と同様である。
【０１３０】
図４２は、この色分解光学系１Ａ−４を撮像装置に適用した場合における撮像光学系全体での総合的な分光透過特性を示している（図中、Ｒ，Ｇ，Ｂで示した特性）。図４２にはまた、比較のためにトリミングフィルタ５３’の特性を、上記青色光および緑色光を遮断する吸収フィルタの特性にしなかった場合の特性を示す（図中、実線（TMRless）の特性）。上記吸収フィルタの特性にしなかった場合には、赤色の撮像素子４Ｒに青色光および緑色光が漏れ込み不要成分が混ざるので、色再現性が悪くなる。本実施の形態では、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に青色光および緑色光を遮断する吸収フィルタの特性を持つトリミングフィルタ５３’を配置していることで、不要成分の漏れ込みを防ぎ、色再現性を改善することができる。
【０１３１】
なお、その他の各実施の形態における各構成例に対しても同様に、赤色光を取り出すプリズムの射出面側に吸収フィルタ５６を設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性（Ａ）、および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性（Ｂ）についての説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性を示す特性図である。
【図４】図１に示した色分解光学系で用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの設計例を示す特性図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性を示す特性図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置における光学系の総合的な分光特性を示す特性図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における規格化された総合的な分光特性を、理想特性および従来の特性と比較して示した特性図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における色再現性を、従来と比較して示したｕ’ｖ’色度図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系におけるゴーストの発生量を、従来と比較して示した特性図である。
【図１０】図１に示した色分解光学系で用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの膜設計の数値例を示す図である。
【図１１】図１に示した色分解光学系で用いられている赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの膜設計の数値例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の第１の変形例を示す断面図である。
【図１３】図１２に示した色分解光学系で用いられている青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性（Ａ）、および緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性（Ｂ）についての説明図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の第２の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の第３の変形例を示す断面図である。
【図１６】図１５に示した色分解光学系で用いられている緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性（Ａ）、および赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの特性（Ｂ）についての説明図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの短波長側の特性（Ａ）、および長波長側の特性（Ｂ）についての説明図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の設計例を示す特性図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一変形例を示す断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性を示す特性図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の設計例を示す特性図である。
【図２４】図２３に示した緑色光反射ダイクロイック膜ＤＧの特性を実現する具体的な数値例を示す図である。
【図２５】図２３に示した青色光反射ダイクロイック膜ＤＢの特性を実現する具体的な数値例を示す図である。
【図２６】本発明の第４の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図２７】本発明の第４の実施の形態に係る色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の設計例を示す特性図および膜データの一例を示す図である。
【図２８】本発明の第４の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性を示す特性図である。
【図２９】本発明の第４の実施の形態に係る撮像装置における光学系の総合的な分光特性を示す特性図である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態における規格化された総合的な分光特性を、理想特性および従来の特性と比較して示した特性図である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態における色再現性を、従来と比較して示したｕ’ｖ’色度図である。
【図３２】本発明の第５の実施の形態に係る色分解光学系で適用される理想特性についての説明図図であり、（Ａ）は変換前の理想特性を示し、（Ｂ）は変換後の理想特性を示す。
【図３３】本発明の第５の実施の形態に係る色分解光学系で適用される規格化された理想特性を示す特性図である。
【図３４】本発明の第５の実施の形態に係る色分解光学系で用いられる青色光反射ダイクロイック膜ＤＢおよび赤色光反射ダイクロイック膜ＤＲの設計例を示す特性図である。
【図３５】本発明の第５の実施の形態における規格化された総合的な分光特性を、一次変換された理想特性と比較して示した特性図である。
【図３６】図３５に示した第５の実施の形態における規格化された総合的な分光特性を逆変換して、理想特性と比較して示した特性図である。
【図３７】本発明の第５の実施の形態における色再現性を、従来と比較して示したｕ’ｖ’色度図である。
【図３８】本発明の第５の実施の形態に係る色分解光学系で用いられるダイクロイック膜の他の構成例を示す特性図である。
【図３９】本発明の第６の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図４０】本発明の第６の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性を示す特性図である。
【図４１】本発明の第７の実施の形態に係る色分解光学系を備えた撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図４２】本発明の第７の実施の形態に係る撮像装置における規格化された総合的な分光特性を示す特性図である。
【図４３】従来の色分解光学系の構成例を示す断面図である。
【図４４】理想特性を求めるための３原色の色度座標を示すｘｙ色度図である。
【図４５】規格化された理想特性を示す特性図である。
【図４６】従来の一般的な色分解光学系の分光特性を示す特性図である。
【図４７】従来の色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の特性の一例を示す特性図である。
【図４８】従来の色分解光学系において理想特性に近似した分光特性を示す特性図である。
【図４９】従来の色分解光学系において生ずる多重反射についての説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
Ｌ…入射光、ＬＢ…青色光成分、ＬＲ…赤色光成分、ＬＧ…緑色光成分、ＤＢ…青色光反射ダイクロイック膜、ＤＲ…赤色光反射ダイクロイック膜、ＤＧ…緑色光反射ダイクロイック膜、ＤＣ…シアン色光反射ダイクロイック膜、１，１−１，１−２，１−３，１Ａ１，１Ａ−１，１Ａ−２，１Ａ−３，１Ａ−４，１Ｂ…色分解光学系、２…撮影レンズ、３…ＩＲカットフィルタ、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ，４Ｃ…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、４０…第４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、５４ＡＲ…第４の反射防止膜、５５…偏光解消板。
【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】
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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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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