JPH04503119A - 光学的色分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学的色分解装置 本発明は光学的技術分野に係り彩色面にて走査検出される色の識別ないし分離（ 分解）のための光電的色走査器における光学的色分解（器）装置に関する。

そのような光学的色検出走査器は実質的に走査された彩色面により反射された又 は透過された光を異なったスペクトル領域の少なくとも２つの色成分に分解する 光学的色分解（器）装置、概して、３つのスペクトル色成蓚“赤”緑”　°青” に分解するための個々の色チャネルに対する光学的色分解（器）装置、及び光学 的変換器を有し、この変換器によってはスペクトル色成分が電気的信号に変換さ れる。

光のスペクトル的分解のためには主にダイクロイックミラーが使用されこのダイ クロイックミラーは、限られたスペクトル領域の光を反射し、すなわち、阻止し 、残りのスペクトル領域の光を透過させる特性を有する。色分解（器）装置の良 好な色選択性を達成するにはダイクロイックミラーのフィルタ特性カーブの通過 −及び阻止域が、相互に分離さるべき光のスペクトル領域にできるだけ良好に適 合されなければならない市販されているダイクロイックミラーのスペクトルフィ ルタ特性カーブでは通過−及び阻止領域間のフィルタエツジが製造上の許容偏差 に依存している。

色分解（器）装置に対する精確に定められたスペクトル領域を形成するため、ま た、当該スペクトル領域を狭（（狭竺化）する０と６：より色選択性を高めるた 　。

め、色分解蓋装置の各色チャネルに補正手段が配属されており、この補正手段に よってはダイクロイックミラーのフィルタ特性カーブのエツジ（側縁）が補正さ れ得る。補正手段としては彩色の添加物入りのガラス、所謂色ガラスフィルタ゛ 、又は短波長光を吸収するガラス、所謂曇りガラスが使用される。

測定技術上の監視のもとでの色分解蓋装置のスペクトル領域の補正ないし調整が 、当該色分解器装置の作製の際のみならず、ダイクロイックミラー又は色走査器 の光電変換器の交換の際必要である、それというの　□は、光電変換器の交換の 際は色走査器全体のスペクトル感度分布が変化し得るからである。

実地で明らかになったところでは、色分解蓋装置のスペクトル調整操作（整合） は時間を要し、またコストも要する。それというのは著しい測定コストが必要で あり、また、多数の色ガラスフィルタ、ないし、異なったフィルタ特性カーブを 有する曇りガラスを設けなければならないからである。

別の欠点となることは、色ガラスフィルタ及び曇りガラスを補正手段として使用 する場合、当該ガラスにて吸収による大きな光損失が生じることである。その際 それらの光損失の補償のために色信号の利得が高められなければならず、それに より色信号中のノイズ成分が増大し、色走査器の色選択性が低下することである 。

従って請求項１にて特定された本発明の目的ないし課題とするところは、上述の 欠点を回避し、色選択性の改善のため所定のスペクトル領域が簡単な手法で比較 的精確に調整され常に精確に再現され得る色分解蓋装置を提供することにある。

次に第１図〜第６図を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は光学的色分解（器）装置の第１実施例の構成図、 第２図は色分解（器）装置のスペクトル特性経過のグラフ特性図、 第３図は短波長光のエツジフィルタのフィルタ特性カーブ図、 第４図は長波長光のエツジフィルタのフィルタ特性カーブ図、 第５図は合成フィルタ特性カーブ図、 第６図は光学的色分解（器）装置の第２実施例を示す構成図である。

第１図は、光学的色分解装置の第１実施例を示す。この装置構成は本来の色分解 器１（これにより光が、少なくとも２つの、実施例では３つ、スペクトル領域“ 青”　（Ｂ）、“赤”　（Ｒ）、“緑”　（Ｇ）に分解される）と、個々のスペ クトル領域の微調整のための光学的補正装置２Ｂ、２Ｒ，２Ｇとから成る。

色分解器１はダイクロイックミラー３と４、及び金属ミラー５から成りこれらは 色分解器１中に入射する光束７の光軸６上に相前後して（直列的に）配置されて いる。上記ミラー３〜５のミラー面は光学軸６に対して、或角度だけ、実施例で は４５″回転されているエツジフィルタと称せられるダイクロイックミラー３と ４は、スペクトルの所定の限られた領域の光成分を反射ないし阻止しくわずかな 透過度）かつスペクトルの残りの領域の光成分を通過、透過させる（高い透過度 ）特性を有する。ダイクロイックミラーのスペクトル特性が、所謂フィルタ特性 カーブによって表わされ、この特性カーブは入射する光の波長に依存するダイク ロイックミラーの透過度を表わす。その際フィルタ特性カーブの側縁、即ち高い 透過度から低い透過度への、またその逆の移行状態変化にようてダイクロイック ミラーのスペクトル阻止−及び通過域間の限界、境界が定められる。

ダイクロイックミラーは異なった屈折率の透光性の鉱物性物質の、透明ガラス板 への被膜蒸着により形成され、その際、その被膜（層）厚は光の波長の領域内に ある。スペクトルに依存する反射光の作用は干渉によって生ぜしめられ得る。各 々のダイクロイックミラーは波長（この波長のところにフィルタ特性カーブの側 縁エツジが位置する）と、光の入射角度とによって特徴づけられている。市販さ れているそのようなダイクロイックミラーの構成及び作用は当業者に公知である 。詳細な情報については例えば、Ｂａｕｅｌｅｍｅｎｔｅｄｅｒ　Ｅｌｅｋｔｒ ｏｎｉｋ”　、Ｎａｕｍａｎｎ　＆　５ｃｈｒｏｅｄｅｒ。

Ｍｕｅｎｃｈｅｎ　ｕ、　ｆｉｅｎ、１９８３．を参照し得る。

′　ダイクロイックミラー３のスペクトルフィルタ特性カーブは次のように選定 されている、即ち、当該ミラー３が入射する光束７のうち青色スペクトル領域の 光成分のみを色チャネル“青”　（Ｂ）中に入るように反射し残りの光成分を部 分光束９としてダイクロイックミラー４に通過させるように選定されている。

これに対してダイクロイックミラー４のフィルタ特性カーブは次のように選定さ れている、即ち、ダイクロイックミラー４は部分光束９のうち赤スペクトル領域 の光成分のみを色チャネル“赤”　（Ｒ）内に入るように反射し緑のスペクトル 領域の残りの光成分を部分光束１１として通過させこの部分光束は金属フィルタ ５を通って“緑”　（Ｇ）にさらに通されるように選定されている。

第２図は色分解器１の出力側に現われる色成分青”　（Ｂ）、赤“　（Ｒ）、“ 緑”　（Ｇ）のスペクトル特性経過　５＝ｆｃ　を示す。

第１図中の補正装置２Ｂ、２Ｒ，２Ｇは同じように構成されており、その結果以 下色チャネル“青”に対する補正段２Ｂのみについて説明する。補正装置２Ｂは ２つの別のダイクロイックミラー１２Ｂ、１３Ｂから成り、これらは部分光束８ の光学軸１４上に相前後して（直列的に）配置されている。各ダイクロイックミ ラーは部分光束８の光学軸に対して通常位置関係におかれており、この通常位置 関係では部分光束８は所定の入射角のもとてミラー面に当る。実施例中ではミラ ー面は相互に平行に位置し、入射角は４５°である。ダイクロイックミラー１２ Ｂ、１３Ｂは次のように選定されている、即ちフィルタ特性カーブの側縁がスペ クトル内の色チャネル“青色”のスペクトル領域の境界に適合されているように 選定されている。

ダイクロイックミラー１２Ｂは、短波長エツジフィルタとして光学的に作用し、 このエツジフィルタによっては部分光束８のうち、色チャネル“青”の通過した スペクトル領域の下限のところにおける短波長の光成分１５が、光吸収面１６Ｂ （光学的吸収個所、吸収だめ）に反射され非作用状態におかれ、一方、部分光束 ８の残りのスペクトル成分１７が、はぼ損失なしにダイクロイックミラー１３Ｂ に通される。

これに対して、ダイクロイックミラー１３Ｂは、光学的に長波長エツジフィルタ として作用し、このエツジフィルタによっては残りのスペクトル光成分１７のう ち色チャネル“青”の通過したスペクトル領域の上限のところにおける長波長光 成分１８が光吸収面１６Ｂに反射され非作用状態におかれ、一方、さらに残る光 成分１９がほぼ損失なしでダイクロイックミラー１３Ｂを通って通過される。

両ダイクロイックミラー１２Ｂ、１３Ｂを通された光成分１９によっては色チャ ネル“青゛の狭縮化されたスペクトル領域が規定される。

補正装置ｆ２Ｂのダイクロイックミラー１２Ｂ、１３Ｂは本発明によれば図示し てない機械的装置により両方向に数度だけ、例えば±６°まで、通常位置外に、 次の軸を中心として回転可能である、即ち、部分光束８．９．１０の平面に対し て垂直方向に向けられた軸を中心として回転可能である。ダイクロイックミラー １２Ｂ、１３Ｂの回転により、所属のフィルタ特性カーブの側縁、ひいては通過 −及び阻止領域間の境界が対称的調整（整合）領域内でシフトされ得る。それに よって有利にスペクトル側縁の微調整、ひいては色チャネル青″の通過したスペ クトル領域の境界の微調整が行なわれ得る。フィルタ特性カーブのスペクトル側 縁が、直線偏波光の使用によりさらに改善され得る同様に、補正装置２Ｒ，２Ｇ においても、ダイクロイックミラー１２Ｒ，１２Ｇが短波長エツジフィルタとし て使用され、ダイクロイックミラー１３Ｒ，１３Ｇは長波長エツジフィルタとし て使用され、その際それらのフィルタのフィルタ特性カーブは夫々当該スペクト ル内で色チャネル“赤２及び“緑”の通過したスペクトル領域の位置に整合され ている。

色チャネル“青“の補正段２Ｂについて既に述べたように、ダイクロイックミラ ー１２Ｒ，１２Ｇ、１３Ｒ，１３Ｇが補正段２Ｒ，２Ｇ中に微調整的に回転可能 に配置されており、その結果、色分解器１の色選択性が、個別にスペクトル領域 を狭縮化することにより、即ち、フィルタ特性カーブの側縁急峻度の適合化によ り、入射する光の相互に分離さるべきスペクトル領域へ精確且精細に整合され得 る。

第３図はダイクロイックミラー１２Ｂ、１２Ｒ，１２Ｇないし短波長エツジフィ ルタのフィルタ特性カーブ２０Ｂ、２０Ｒ，２０Ｇを表わす。その際、フィルタ 特性カーブ２０Ｂ、２ＯＲ，２０Ｇの側縁は夫々色チャネル“青”、“赤“、“ 緑”の通過したスペクトル領域の下限のところに位置する。

第４図はダイクロイックミラー１３Ｂ、１３Ｒ，１３Ｇないし長波長エツジフィ ルタの相応のフィルタ特性カーブ２１Ｂ、２１Ｒ，２１Ｇを示す。その場合フィ ルタ特性カーブ２１Ｂ、２１Ｒ，２１Ｇの側縁は夫々色チャネル“青”、“赤” 、“緑”の通過したスペクトル領域の上限の領域のところに位置する。

ダイクロイックミラーの回転によるフィルタ特性カーブの側縁のシフトが第３図 及び第４図にフィルタ特性カーブ２０Ｂ、２１Ｂに対して破線で示しである。

色分解器１に対する本発明の補正回路２Ｂ、２Ｒ。

２Ｇの動作を色チャネル“青”の例について説明する第５図は入力段２Ｂの入力 段における青スペクトル成分の光に対するフィルタ特性カーブ２２Ｂと、補正段 ２Ｂの出力側における、本発明の補正段２Ｂを用いて得られた合成フィルタ特性 カーブ２３Ｂを示す。

両フィルタ特性カーブ２２Ｂ、２３Ｂの比較から明かなように、補正袋ｆｆ１２ Ｂを用いて青スペクトル領域が、側縁のシフトによって狭縮化されないしより一 層精確に規定され、もって、色チャネル“青”の色選択性が高められている。

回転可能に支承されたダイクロイックミラーを有する本発明の補正装置の使用に より、上記の補正作用が、従来補正手法に比して有利にほぼ損失なしで短時間に 、かつわずかな技術的コストで、また、精確、再現可能に微調整手法により得ら れる。

第６図は第１図の第１実施例に比して色分解器１の異なった構成の点で相違する 色分解器装置の第２実施例を示す。第６図の変形された色分解器１は同様に光を ３つの色成分に分解するように構成されており、２つの半透過性のミラー２４． ２５と金属ミラー２６（これらは同様に相前後して（直列的に）、光学軸６上に 配置されている。それらのミラー２４．２５．２６を用いて入射する光束７がた んに３つの部分光ビーム２７．２８．２９に分けられる。３つの部分光ビーム２ ７．２８．２９のひきつづいてのスペクトル分解のため部分ビーム中に色フィル タないし干渉フィルタ３０〜３２が配置されている。

一一一−λ 一一一−λ 一一一−λ −一一−λ 国藻謹審１１１１牛 Ｓ＾　３３６６６

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．１つの光束を異なったスペクトル領域の２つの彩色光束にスペクトル的に分 解するための色分解器と、色分解器の色選択性の改善のための彩色光束中に設け られた補正装置とを有する光学的色分解装置において、 ａ）彩色光束に対する当該補正装置（２Ｂ；２Ｒ；２Ｇ）は彩色光束の光軸上に 相前後して（直列的に）設げられた２つのダイクロイックミラー（１２Ｂ；１３ Ｂ；１２Ｒ；１３Ｒ；１２Ｇ；１３Ｇ）を有し、ここにおいて、各ダイクロイッ クミラーは光学軸に対して通常の位置関係に配置されており、該通常位置関係は 当該のダイクロイックミラーに対して設定された入射角によって定められており 、ｂ）上記ダイクロイックミラーのスペクトルフィルタ特性カーブは一方のダイ クロイックミラーによっては当該彩色光束の短波長光成分が通過され他方のダイ クロイックミラーによっては長波長光成分が通過されるように選定されているこ とを特徴とする光学的色分解装置。
2. ２．各ダイクロイックミラーはそれの通常位置外に回転可能である請求項１記載 の装置。
3. ３．彩色光束の光学軸に対する上記ダイクロイックミラーの通常位置関係ないし 方向は４５°である請求項１又は２記載の装置。
4. ４．上記ダイクロイックミラー（１２Ｂ；１３Ｂ；１２Ｒ；１３Ｒ；１２Ｇ；１ ３Ｇ）は彩色光束の光学軸上に相互に平行に配置されている請求項１から３まで のいずれか１項記載の装置。
5. ５．光吸収面（１６Ｂ；１６Ｒ；１６Ｇ）を有し、該光吸収面には上記ダイクロ イックミラー（１２Ｂ；１３Ｂ；１２Ｒ；１３Ｒ；１２Ｇ；１３Ｇ）により通過 されなかった光成分が導かれるように構成されている請求項１から４まてのいず れか１項記載の装置。
6. ６．上記色分解器は光束を複数の部分光束に分解するための部分透過性のミラー と、上記部分光束中に配置されたスペクトルフィルタとから成る請求項１から５ までのいずれか１項記載の装置。
7. ７．上記色分解器は少なくとも１つのダイクロイックミラーを有する請求項１か ら６までのいずれか１項記載の装置。