JP2001221979A - 光学ローパスフィルタ用偏光解消板及びその偏光解消板を使用した光学ローパスフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の光学ローパスフィルタを製造可能と
する偏光解消のための手段及びこの手段を使用した光学
ローパスフィルタを提供する。 【解決手段】 水平分離板と垂直分離板との間に挟み込
まれる偏光解消板２を、水晶インゴットＡの光学軸Ｚに
直交する方向に対して約１０°の切断角度をもって切り
出して得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ローパスフィ
ルタ用偏光解消板及びその偏光解消板を使用した光学ロ
ーパスフィルタに係る。特に、本発明は、大型の光学ロ
ーパスフィルタの製造を可能とするための改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビデオカメラや電子スチルカ
メラ等の撮像装置に備えられ、光学的疑似信号を濾波し
て画質の劣化を防止するための光学ローパスフィルタが
知られている。この光学ローパスフィルタは、光学的光
軸を互いに異ならせた複数枚の水晶複屈折板及び１／４
波長板を重ね合わせて構成される。具体的には、例えば
特開平１１−２１８６１２号公報に開示されているよう
に、２枚の複屈折板の間に１枚の１／４波長板が挟み込
まれて構成されている。つまり、入射光を１枚目の複屈
折板によって常光線と異常光線とに分離した後、これら
光線の偏光を１／４波長板によって解消する。その後、
この偏光解消された各光線が２枚目の複屈折板によって
分離され、これによって入射光が４点分離される。この
ように入射光を分離することにより、ＣＣＤ等の撮像素
子に対する入力光をぼかし、モアレ像を誘発する疑似信
号を減衰させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記１／４
波長板は、複屈折板とは異なり、人工水晶（以下、単に
水晶と呼ぶ）のインゴット（母材）から切り出す際の切
断方向が予め決められていたため、大型のものを得るこ
とができないといった不具合があった。具体的に説明す
ると、図５に示すように（本図は水晶インゴットａを破
線で示し、切り出される各板ｂ，ｃを実線で示し、種水
晶ｄを一点鎖線で示している。また、本図（ａ）は平面
図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。）、複屈
折板ｂは、水晶インゴットａの長さ方向（光学軸Ｚに直
交する図５（ｂ）中の左右方向）に対して４５°の切断
角度をもって切り出されるため、水晶インゴットａの高
さ寸法が比較的小さくても大型のものを得ることが可能
である。これに対し、１／４波長板ｃは、水晶インゴッ
トａの高さ方向（光学軸Ｚ方向）に沿って切り出される
（９０°の切断角度で切り出される）ため、水晶インゴ
ットａの高さ寸法が比較的小さい場合には、小型になっ
てしまう。また、複屈折板ｂと１／４波長板ｃとを貼り
合わせる際には、図６に示すように、１／４波長板ｃを
複屈折板ｂに対して４５°だけ回転させた（傾けた）状
態で重ね合わされる。このため、１／４波長板ｃの全面
のうち利用できる範囲が限られたものとなり（図６に実
線の斜線を付した部分は利用できない）、完成品として
の光学ローパスフィルタの大型化を図ることができなか
った（実際に光学ローパスフィルタとして使用可能な領
域は図中一点鎖線の斜線を付した部分のみとなる）。こ
の１／４波長板ｃの大型化を図るためには水晶インゴッ
トａの高さ寸法方向を大きく得ることが必要になるが、
水晶インゴットａは、種水晶ｄから光学軸方向（図５
（ｂ）の上下方向）に成長していくため、高さ寸法方向
を大きく得るためには、その育成期間が長期に亘り、水
晶の製造コストの増大に繋がってしまう。また、図６に
示すものから複数の小型の光学ローパスフィルタを切り
出す場合、この光学ローパスフィルタとして使用可能な
部分の面積が小さいため、図７（切断線を実線で示して
いる）の如く、切り出し可能な光学ローパスフィルタｆ
１，ｆ２の個数も少なく（本図のものでは斜線を付した
２個しか切り出すことができない）、製造効率が悪かっ
た。

【０００４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、大型の光学ローパス
フィルタを製造可能とする偏光解消のための手段及びこ
の手段を使用した光学ローパスフィルタを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、従来とは異な
る切断角で水晶インゴットから切り出すことにより偏光
解消板を得るようにしている。

【０００６】−解決手段− 具体的に、第１の解決手段は、分離板の前側に配設さ
れ、入射される光の偏光を解消してこの偏光解消光を上
記分離板に与える光学ローパスフィルタ用偏光解消板を
前提とする。そして、この光学ローパスフィルタ用偏光
解消板を、水晶インゴットの光学軸に直交する方向に対
して９０°よりも小さい切断角度をもって切り出して得
るようしている。

【０００７】この特定事項により、水晶インゴットの光
学軸方向の寸法よりも大きな寸法を有する偏光解消板を
得ることができる。このため、大型の水晶インゴットを
必要とすることなしに光学ローパスフィルタの大型化を
図ることができる。

【０００８】第２の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、切断角度を１０°±５°の範囲内に設定してい
る。

【０００９】この切断角度の範囲は、中心波長が約５５
０nmの可視光線に対して、本発明に係る偏光解消板が１
／４波長板として機能するためのものである。つまり、
ビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像装置が対象と
する可視光線の偏光を本偏光解消板によって解消するこ
とができ、この可視光線は偏光解消板の後側に配設され
た分離板によって良好に分離される。その結果、ＣＣＤ
等の撮像素子に対する入力光をぼかして、モアレ像を誘
発する疑似信号の減衰が確実に行われる。また、このよ
うに切断角度の範囲を設定することにより、偏光解消板
の厚さ寸法としては加工し易い寸法が得られる。具体的
には、０．２〜２mm程度の厚さに偏光解消板を規定する
ことができる。このような値に厚さ寸法が規定されるた
め、偏光解消板の厚さが薄過ぎて研磨作業が困難になっ
たり、厚さが厚過ぎて材料効率が悪化してコストの増大
を招いてしまったり脈理（種水晶から光学軸方向に延び
る所謂育成不良）の影響を大きく受けて（厚さ寸法が大
きいために脈理の存在領域が大きくなって）不良品の発
生率が大きくなってしまうといった状況を回避できる。

【００１０】第３の解決手段は、光線分離方向が互いに
異なる２枚の分離板の間に上記第１の解決手段または第
２の解決手段に係る偏光解消板を挟み込んで得られた光
学ローパスフィルタに係る。

【００１１】この特定事項により、入射側の分離板で分
離された光線の偏光は偏光解消板によって確実に解消さ
れ、この偏光解消された光線が後側の分離板で分離され
ることになる。このため、入射光線を確実に複数の光線
に分離して、モアレ像を誘発する疑似信号の減衰が行え
る光学ローパスフィルタを得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、ＣＣＤ等の撮像素子
を備えたビデオカメラに備えられた光学ローパスフィル
タに本発明を適用した場合について説明する。

【００１３】−光学ローパスフィルタの構成説明− 本実施形態に係る光学ローパスフィルタは、１枚の水平
分離板１と１枚の垂直分離板３との間に偏光解消板２が
挟み込まれて構成されている。図１は、各板１，２，３
を重ね合わされる順に並べて示している。尚、この光学
ローパスフィルタは、必要に応じて図示しない赤外線カ
ットフィルタが備えられる。

【００１４】水平分離板１及び垂直分離板３は、略同形
状の水晶複屈折板で構成されており、水平分離板１は、
入射光を水平方向に分離する。一方、垂直分離板３は、
入射光を垂直方向に分離する。図１では、各分離板１，
３の光線分離方向をそれぞれ矢印で示している。これら
水平分離板１及び垂直分離板３は、図２（図５（ｂ）に
相当する図）に示すように水晶インゴットＡの長さ方向
（光学軸Ｚに直交する図中左右方向）に対して４５°の
切断角度をもって切り出されて得られている。

【００１５】偏光解消板２は、図２に示すように、水晶
インゴットＡの長さ方向（光学軸Ｚに直交する図中左右
方向）に対して約１０°の切断角度αをもって切り出さ
れ、図１に示すように、その長手方向（上記水晶インゴ
ットＡの長さ方向に対して角度αだけ傾斜する方向がこ
の長手方向となる）が、水平分離板１及び垂直分離板３
の長手方向（図１における上下方向）に対して４５°だ
け回転される（傾けられる）ことにより得られる。尚、
この切断角度は１０°に限らず、９０°よりも小さい角
度に設定される。具体的には、中心波長が約５５０nmの
可視光線に対して、本偏光解消板２が１／４波長板とし
て機能するためには、この切断角度は１０°±５°の範
囲に設定されることが好ましい。また、それ以外の波長
の光線に対して適用する場合には、その光線の波長に応
じて上記以外の切断角度をもって水晶インゴットＡから
偏光解消板２が切り出されることになる。しかし、この
切断角度が小さくなり過ぎると、偏光解消板２の厚さ寸
法を大きくせねば偏光解消機能が発揮されなくなり、コ
ストの増大に繋がってしまう。従って、上記切断角度
は、コストの大幅な増大を招くこと無しに偏光解消機能
が維持できる値に設定される。

【００１６】切断角度αと偏光解消板２の厚さ寸法との
関係の具体的な一例について以下に述べる。波長が５８
９．３nmのNaランプ線に対して適用する偏光解消板の場
合、切断角度を５°とした場合には偏光解消板２の厚さ
寸法は２．１５mm、切断角度を１０°とした場合には偏
光解消板２の厚さ寸法は０．５４mm、切断角度を１５°
とした場合には偏光解消板２の厚さ寸法は０．２４mmに
それぞれ規定される。このような値に厚さ寸法が規定さ
れるため、偏光解消板２の厚さが薄過ぎて研磨作業が困
難になったり、厚さが厚過ぎて材料効率が悪化してコス
トの増大を招いてしまったり脈理の影響を大きく受けて
不良品の発生率が大きくなってしまうといった状況を回
避できる。

【００１７】これら３枚の板１，２，３が積層され、互
いに接着剤により接着されて光学ローパスフィルタが構
成されている。図１に示す偏光解消板２は、水晶インゴ
ットＡから切り出された状態を仮想線で示し、光学ロー
パスフィルタの作製時に実際に使用される領域を実線で
示している。この仮想線の如く、本形態の場合、各分離
板１，３に比べて遙かに長尺の偏光解消板２が得られる
ため、この偏光解消板２を複数に分割し、それぞれを光
学ローパスフィルタの作製に際して使用することが考え
られる。

【００１８】上述の如く構成された光学ローパスフィル
タの動作としては、先ず、入射光が水平分離板１によっ
て常光線と異常光線とに水平方向に分離される。その
後、これら光線の偏光が偏光解消板２によって解消され
る。更に、その後、この偏光解消された各光線（偏光解
消光）が垂直分離板３によって垂直方向に分離され、こ
れによって入射光が４点分離される。このように入射光
を分離することにより、ＣＣＤ等の撮像素子に対する入
力光をぼかし、モアレ像を誘発する疑似信号を減衰させ
ることができる。

【００１９】−実施形態の効果− 以上のように、本形態では、偏光解消板２を水晶インゴ
ットＡから切り出す際の切断角度が、水晶インゴットＡ
の長さ方向（光学軸Ｚに直交する図２中の左右方向）に
対して約１０°に設定されているため、水晶インゴット
Ａの高さ寸法が比較的小さくても大型の偏光解消板２を
得ることが可能である。このため、光学ローパスフィル
タの大型化を図ることが可能になる。具体的には、水晶
インゴットＡの高さ寸法をＸとした場合、従来では、偏
光解消板の寸法もＸが限界であった。本形態の場合、偏
光解消板の寸法は、（Ｘ／sinα）となり、この切断角
度αを小さくするほど大型の偏光解消板２を得ることが
できる。つまり、水晶インゴットＡの高さ寸法方向を大
きく得るために水晶の育成期間を長期に亘って設定する
といったことが必要なくなり、水晶の製造コストの削減
を図りながらも光学ローパスフィルタの大型化が可能に
なる。また、このようにして製造された光学ローパスフ
ィルタから複数個の小型の光学ローパスフィルタを切り
出す際に切り出し可能なフィルタ個数が増加し、製造効
率の向上を図ることができる。具体的に、図３に示すも
のでは、図７に示すもの（従来のもの）と同一形状の光
学ローパスフィルタに対して４個のフィルタＦ１〜Ｆ４
を切り出すことが可能である。

【００２０】−変形例− 上述した実施形態では、偏光解消板２を２枚の分離板
１，３の間に挟み込んで光学ローパスフィルタを構成し
た。本例は、図４に示すように、偏光解消板２の後側
（光線の出口側）のみに水平分離板１を備えさせたもの
である（この図４も図１と同様に各板２，１を並べて示
している）。この構成は、フィルタへの入力光が偏光し
たものである場合に適用される構成である。

【００２１】本構成により、上記実施形態の場合と同様
に、入力光の偏光が偏光解消板２によって解消されるこ
とにより、水平分離板１での光線の分離が良好に行われ
る。

【００２２】尚、偏光解消板２の後側のみに垂直分離板
を備えさせても同様の効果を得ることができる。

【００２３】−その他の実施形態− 上記実施形態では、本発明を、ＣＣＤ等の撮像素子を備
えたビデオカメラに備えられた光学ローパスフィルタに
適用した場合について説明した。本発明はこれに限ら
ず、電子スチルカメラ等のその他の撮像装置にも適用可
能である。

【００２４】また、上記実施形態では水平及び垂直の２
枚の分離板１，３を用いて入射光線を４点分離するよう
にした光学ローパスフィルタに本発明を適用した場合に
ついて説明し、上記変形例では１枚の分離板１を用いて
入射光線を２点分離するようにした光学ローパスフィル
タに本発明を適用した場合について説明した。本発明は
これに限らず、３枚以上の分離板を備えた光学ローパス
フィルタに適用することも可能である。

【００２５】更に、上述した実施形態では、小型の光学
ローパスフィルタを製造する工程として、各板１，２，
３を互いに貼り合わせた後に、切断するようにしたが、
各板１，２，３を予め所定の大きさに切断しておき、こ
れらを互いに貼り合わせるようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。

【００２７】請求項１記載の発明では、光学ローパスフ
ィルタ用偏光解消板を、水晶インゴットの光学軸に直交
する方向に対して９０°よりも小さい切断角度をもって
切り出して得るようしている。このため、水晶インゴッ
トの高さ寸法が比較的小さくても大型の偏光解消板を得
ることが可能になる。その結果、光学ローパスフィルタ
の大型化を図ることができる。

【００２８】請求項２記載の発明では、水晶インゴット
からの切断角度を１０°±５°の範囲内に設定してい
る。このため、可視光線に対して、本発明に係る偏光解
消板を１／４波長板として機能させることができ、偏光
解消板の後側に配設された分離板によって可視光線を良
好に分離できる。その結果、ＣＣＤ等の撮像素子に対す
る入力光をぼかして、モアレ像を誘発する疑似信号の減
衰が確実に行われる。また、このように切断角度の範囲
を設定することにより、加工し易い厚さ寸法の偏光解消
板を提供することができ、材料効率の向上に伴ってコス
トの削減を図ることができる。

【００２９】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は請求項２記載の発明に係る偏光解消板を利用した光学
ローパスフィルタに係るものである。このため、モアレ
像を誘発する疑似信号を確実に減衰させることができる
光学ローパスフィルタを低コストで得ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る光学ローパスフィルタを構成す
る各板を並べて示す図である。

【図２】水晶インゴットから各板を切り出す際の切断角
度を説明するための図である。

【図３】光学ローパスフィルタの切り出し個数を説明す
るための図である。

【図４】変形例における図１相当図である。

【図５】従来の複屈折板及び１／４波長板を水晶インゴ
ットから切り出す際の切断角度を説明するための図であ
る。

【図６】従来例において１／４波長板と複屈折板とを重
ね合わせた状態を示す図である。

【図７】従来例における図３相当図である。

【符号の説明】

１ 水平分離板 ２ 偏光解消部材 ３ 垂直分離板 Ａ 水晶インゴット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離板の前側に配設され、入射される光
   の偏光を解消してこの偏光解消光を上記分離板に与える
   光学ローパスフィルタ用偏光解消板において、 水晶インゴットの光学軸に直交する方向に対して９０°
   よりも小さい切断角度をもって切り出されて得られてい
   ることを特徴とする光学ローパスフィルタ用偏光解消
   板。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光学ローパスフィルタ用
   偏光解消板において、 切断角度は１０°±５°の範囲内に設定されていること
   を特徴とする光学ローパスフィルタ用偏光解消板。
3. 【請求項３】 光線分離方向が互いに異なる２枚の分離
   板の間に請求項１または請求項２記載の偏光解消板が挟
   み込まれて構成されていることを特徴とする光学ローパ
   スフィルタ。