JP2001330799A - Optical low-pass filter and optical apparatus using the same - Google Patents

Optical low-pass filter and optical apparatus using the same

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JP2001330799A
JP2001330799A JP2000150453A JP2000150453A JP2001330799A JP 2001330799 A JP2001330799 A JP 2001330799A JP 2000150453 A JP2000150453 A JP 2000150453A JP 2000150453 A JP2000150453 A JP 2000150453A JP 2001330799 A JP2001330799 A JP 2001330799A
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birefringent
optical
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birefringent plate
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical low-pass filter which is small in thickness and with which a good low-pass effect may be effectively obtained and good optical performance may be easily obtained and an optical apparatus using the same. SOLUTION: This low-pass filter is formed by combining and joining plural double refractive plates of lithium niobate single crystals in such a manner that the optical axes of the plural double refractive plates face the directions varying from each other and constituting these plates to a parallel flat plate form.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ローパスフィ
ルタ及びそれを用いた光学機器(撮影装置)に関し、例
えばCCD等の固体撮影素子を使用する電子写真カメ
ラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に好適なものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical low-pass filter and an optical apparatus (photographing apparatus) using the same, and is suitable for an electrophotographic camera, a video camera, a digital camera and the like using a solid-state photographing element such as a CCD. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD、MOS等の2次元の固体撮像素
子を使用するデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の
撮像装置においては、被写体像を画素ピッチ毎にサンプ
リングするために、空間周波数の高い成分を持った被写
体の撮影時には、高周波数成分の折り返し像が低周波数
成分として出力される偽解像信号が発生し、被写体像の
解像度を低下させる要因となっている。また、単板式の
カラー固体撮像素子を使用する撮像装置においても同様
に、空間周波数の高い成分を持った被写体の撮影時に
は、各画素の前方に配置されるカラーフィルターの配列
によって決まる偽色信号が発生し、被写体像の色再現性
を低下させる要因となっている。
2. Description of the Related Art In an imaging apparatus such as a digital still camera or a video camera using a two-dimensional solid-state imaging device such as a CCD or a MOS, a component having a high spatial frequency is sampled in order to sample a subject image at each pixel pitch. When photographing a held object, a false resolution signal in which a folded image of a high-frequency component is output as a low-frequency component is generated, which causes a reduction in the resolution of the object image. Similarly, in an image pickup apparatus using a single-plate color solid-state image pickup device, when an object having a high spatial frequency component is photographed, a false color signal determined by an arrangement of a color filter arranged in front of each pixel is generated. This is a factor that reduces the color reproducibility of the subject image.

【0003】従来より撮影系の光路中に設けてこのよう
な被写体像の高周波数成分による偽解像信号や偽色信号
を低減させる手段として光学ローパスフィルタがあり、
種々と提案されている。その中で最も代表的な光学ロー
パスフィルタとして、水晶の単結晶の平行平板より成る
光学ローパスフィルタがある。一般に入射面の法線と結
晶の光学軸(Z軸)を所定角度だけ傾けて配置すると、
一軸性結晶である水晶の平行平板に入射した光線は、Z
軸の方向に異方性を示し常光線と異常光線に分離して、
分離した光線が平行に平行平板から射出する。このとき
常光線と異常光線の分離巾は、平行平板の入射面の法線
と結晶のZ軸のなす角及び平行平板の厚さによって決定
される。
Conventionally, there is an optical low-pass filter as a means provided in an optical path of a photographing system to reduce a false resolution signal or a false color signal due to such a high frequency component of a subject image.
Various proposals have been made. As the most typical optical low-pass filter, there is an optical low-pass filter composed of a single crystal parallel plate of quartz. Generally, when the normal to the incident surface and the optical axis (Z-axis) of the crystal are arranged at a predetermined angle,
The light beam incident on the parallel plate of quartz, which is a uniaxial crystal, is Z
It shows anisotropy in the direction of the axis and separates it into ordinary rays and extraordinary rays.
The separated light beams exit from the parallel plate in parallel. At this time, the separation width between the ordinary ray and the extraordinary ray is determined by the angle between the normal to the plane of incidence of the parallel plate and the Z axis of the crystal and the thickness of the parallel plate.

【0004】このような水晶の光学作用を利用した光学
ローパスフィルタが、例えば実公昭47−18688号
公報、実公昭47−18689号公報、特開昭59−7
5222号公報、特開昭60−164719号公報等で
提案されている。
Optical low-pass filters utilizing the optical action of quartz are disclosed in, for example, Japanese Utility Model Publication No. 47-18688, Japanese Utility Model Publication No. 47-18689, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-7.
No. 5222 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-164719.

【0005】実公昭47−18688号公報、実公昭4
7−18689号公報では、カラーフィルタとしてスト
ライプ状のフィルタを想定し、被写体の空間周波数がこ
のカラーフィルタと同期性を持ったときに発生する偽色
信号を低減させるため、水晶等の複屈折性を有する平行
平板によって光線を常光線と異常光線に分離して撮像面
上に結像させる構成を開示している。特に実公昭47−
18689号公報においては、水晶の単結晶をその光学
軸(Z軸)が平行平板の入出射面に対して略45°の角
度をなすように切り出して使用する構成を開示してい
る。
Japanese Utility Model Publication No. 47-18688, Japanese Utility Model Publication No. 4
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-18689, a stripe-shaped filter is assumed as a color filter. In order to reduce a false color signal generated when the spatial frequency of a subject is synchronized with the color filter, a birefringent material such as quartz is used. There is disclosed a configuration in which a light beam is separated into an ordinary light beam and an extraordinary light beam by a parallel plate having an image and is formed on an imaging surface. In particular,
Japanese Patent Publication No. 18689 discloses a configuration in which a single crystal of quartz is cut out and used so that its optical axis (Z-axis) forms an angle of approximately 45 ° with respect to an input / output surface of a parallel flat plate.

【0006】また、特開昭59−75222号公報、特
開昭60−164719号公報においては、カラーフィ
ルタとして例えば図4に示すようなベイヤー配列のフィ
ルタを想定し、複数枚の複屈折板を組み合わせることに
よって光線を常光線と異常光線に分離して被写体像を所
定ピッチだけずれた複数の像に分離させて結像させ、被
写体の高周波数成分によって発生する偽解像信号や偽色
信号の発生を効果的に低減させる構成を開示している。
In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-75222 and 60-164719, for example, a Bayer-arrayed filter as shown in FIG. 4 is assumed as a color filter, and a plurality of birefringent plates are used. By combining them, the light beam is separated into an ordinary light beam and an extraordinary light beam, and the subject image is separated into a plurality of images shifted by a predetermined pitch to form an image, and a false resolution signal or a false color signal generated by a high frequency component of the subject is generated. A configuration for effectively reducing the occurrence is disclosed.

【0007】また、複屈折板として水晶以外の単結晶板
を使用する例が、特開平9−211222号公報、特開
平11−218612号公報等に開示されている。特開
平9−211222号公報、特開平11−218612
号公報では、複数枚の複屈折板を使用し、その中の少な
くとも1枚にニオブ酸リチウムを用いた光学ローパスフ
ィルタを提案している。ニオブ酸リチウムの単結晶は水
晶の単結晶と同様に一軸性の結晶であるが、常光線の屈
折率と異常光線の屈折率の差が水晶よりも大きいため、
所定の光線の分離巾を得るために必要な複屈折板の厚さ
を薄くすることができるという特徴がある。
Further, examples of using a single crystal plate other than quartz as a birefringent plate are disclosed in JP-A-9-212222 and JP-A-11-218612. JP-A-9-212222, JP-A-11-218612
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157210 proposes an optical low-pass filter using a plurality of birefringent plates and using lithium niobate for at least one of the birefringent plates. A single crystal of lithium niobate is a uniaxial crystal like a single crystal of quartz, but since the difference between the refractive index of the ordinary ray and that of the extraordinary ray is larger than that of quartz,
There is a feature that the thickness of the birefringent plate required to obtain a predetermined beam separation width can be reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとしている課題】水晶の複屈折板を
1枚または複数枚組合せて光学ローパスフィルタとして
使用する従来例では、常光線と異常光線の屈折率差が小
さいため、光線の分離巾を所定量確保するためには、複
屈折板の厚さをある程度以上厚くする必要があった。
In the prior art in which one or more quartz birefringent plates are combined and used as an optical low-pass filter, the difference in the refractive index between the ordinary ray and the extraordinary ray is small. In order to secure a predetermined amount, it was necessary to increase the thickness of the birefringent plate to a certain degree or more.

【0009】一般に、一軸性結晶の平行平板をその入射
面の法線と光学軸(Z軸)のなす角がθとなるように作
成したとき、円偏光の光が垂直に入射する場合、平行平
板中での常光線の進行方向と異常光線の進行方向のなす
角φは、次式によって表わされる。
In general, when a parallel flat plate of a uniaxial crystal is formed so that the angle between the normal to the plane of incidence and the optical axis (Z-axis) is θ, when circularly polarized light is incident perpendicularly, The angle φ between the traveling direction of the ordinary ray and the traveling direction of the extraordinary ray in the flat plate is expressed by the following equation.

【0010】tanφ=(no 2−ne 2)sinθcosθ/(ne
2cos2θ+n。2sin2θ))・・(a) a式は、複屈折板の単位厚さあたりの常光線と異常光線
の分離巾を表わしており、θ=45°のときこの値は最
大となる。
[0010] tanφ = (n o 2 -n e 2) sinθcosθ / (n e
2 cos 2 θ + n. 2 sin 2 θ)) ·· (a) The expression a represents the separation width between the ordinary ray and the extraordinary ray per unit thickness of the birefringent plate. When θ = 45 °, this value becomes the maximum.

【0011】水晶の単結晶では、D線に対して、常光線
の屈折率no=1.544、異常光線の屈折率ne=1.
533、とすれば、θ=45°のときtanφ≒−0.
0058となる。したがって、例えば固体撮像素子の長
辺方向の画素ピッチPhが10μmであったとして、こ
の方向に発生する偽解像信号を除去するために水晶の複
屈折板によって異常光線をこの方向に10μmずらすよ
うに構成するとき、水晶の複屈折板の厚さdは、少なく
とも約1.7mmとすることが必要となる。このよう
に、常光線と異常光線の屈折率の差が小さい水晶を複屈
折板として用いると光学ローパスフィルタが厚くなり、
スペース上の問題が発生する。
[0011] In the crystal of the single crystal, with respect to D lines, the ordinary ray refractive index n o = 1.544, the refractive index n e = 1 for the extraordinary ray.
533, if θ = 45 °, tanφ ≒ −0.
0058. Therefore, for example, assuming that the pixel pitch Ph in the long side direction of the solid-state imaging device is 10 μm, an extraordinary ray is shifted by 10 μm in this direction by a quartz crystal birefringent plate in order to remove a false resolution signal generated in this direction. , It is necessary that the thickness d of the birefringent plate of quartz be at least about 1.7 mm. As described above, when a crystal having a small difference in the refractive index between the ordinary ray and the extraordinary ray is used as the birefringent plate, the optical low-pass filter becomes thicker,
Space issues occur.

【0012】更に、撮影光学系の光路中に平行平板が存
在する場合には、スペース的な問題の他にも以下に説明
するような問題も含んでいる。
Further, in the case where a parallel flat plate exists in the optical path of the photographing optical system, there is a problem as described below in addition to a space problem.

【0013】理想レンズによって結像され平行平板を通
過する光線は、平行平板への入射角αに応じて周知のス
ネルの屈折則に従った屈折角で屈折して入射光線と平行
に射出する。理想レンズの予定焦点面は、平行平板中の
光路長をsinα≒αの近似を使用する近軸理論によっ
て決定され、平行平板の板厚dと屈折率Nを用いて表わ
される空気換算光路長d/Nによって置換した分だけ光
軸方向にずらした位置に設定される。しかしながら、平
行平板へ入射する光線の入射角が大きくなってsin
α≒αとする近似が実状と合わなくなると、理想レンズ
から射出する光線は予定結像面上では結像しなくなる。
具体的には、光軸上では球面収差がオーバーとなり、軸
外ではサジタル像面に対してメリディオナル像面がより
オーバーとなる非点収差が発生する。
The light beam imaged by the ideal lens and passing through the parallel plate is refracted at a refraction angle in accordance with the well-known Snell's law of refraction according to the incident angle α to the parallel plate and exits in parallel with the incident light beam. The expected focal plane of the ideal lens is determined by paraxial theory using the approximation of sinα ≒ α to determine the optical path length in the parallel plate, and the air-equivalent optical path length d expressed using the plate thickness d and the refractive index N of the parallel plate. / N is set at a position shifted in the optical axis direction by the amount replaced by / N. However, the angle of incidence of the light beam incident on the parallel plate becomes large,
If the approximation of α ≒ α does not match the actual state, the light beam emitted from the ideal lens will not form an image on the predetermined image formation plane.
Specifically, astigmatism occurs in which the spherical aberration is over the optical axis and the meridional image plane is more over the sagittal image plane outside the optical axis.

【0014】図9はこのような現象を説明するための説
明図であり、理想像面から50mm離れた位置にF2.
0の射出瞳を持つ理想レンズを配置し、理想像面との間
に光軸と垂直な入出射面を持った厚さ5mmの平行平板
より成る水晶の複屈折板を配置した場合の複屈折板で発
生する光線収差を示した図である。図9(a)におい
て、41は焦点距離50mmの理想レンズ、42は厚さ
5mmの水晶の複屈折板、43は近軸計算上の予定焦点
面である。また、44は像高0mmの像面近傍、45は
像高20mmの像面近傍を表わしている。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining such a phenomenon. F2.
Birefringence in the case where an ideal lens having an exit pupil of 0 is arranged, and a crystal birefringent plate made of a parallel flat plate having a thickness of 5 mm and having an entrance / exit surface perpendicular to the optical axis is arranged between the ideal lens and the ideal image plane. FIG. 4 is a diagram illustrating ray aberration generated by a plate. In FIG. 9A, reference numeral 41 denotes an ideal lens having a focal length of 50 mm, reference numeral 42 denotes a birefringent plate of quartz having a thickness of 5 mm, and reference numeral 43 denotes a planned focal plane on paraxial calculation. Reference numeral 44 denotes the vicinity of the image plane at the image height of 0 mm, and reference numeral 45 denotes the vicinity of the image plane at the image height of 20 mm.

【0015】理想レンズ41によって結像され平行平板
42を通過した光線は、図9(a)に示されるように予
定焦点面43の近傍に結像するべく進行する。しかしな
がらその像面近傍44及び45を拡大すると、それぞれ
図9(b)及び図9(c)に示されるようになる。すなわ
ち像高0mmにおける最良像面位置は46、像高20m
mにおける最良像面位置は47に示される位置となっ
て、画面中央では球面収差がオーバーとなり、また画面
周辺では特にメリディオナル像面でオーバーとなる非点
収差が発生する。
The light beam formed by the ideal lens 41 and passing through the parallel plate 42 travels to form an image near the predetermined focal plane 43 as shown in FIG. However, when the image plane vicinity 44 and 45 are enlarged, they become as shown in FIG. 9B and FIG. 9C, respectively. That is, the best image plane position at an image height of 0 mm is 46, and the image height is 20 m.
The best image plane position at m is the position indicated by 47, and spherical aberration is over at the center of the screen, and astigmatism is over at the periphery of the screen, especially on the meridional image plane.

【0016】このように、撮影光学系とその予定焦点面
の間に平行平板を挿入すると、上述したような光線収差
が発生するという性質がある。そこで、水晶の複屈折板
等の平行平板を配置することを前提とした撮影光学系で
は、この平行平板で発生する収差を加味した上で撮影光
学系を設計することが一般に行われている。しかしなが
ら、撮影光学系として種々の交換レンズ、特に銀塩カメ
ラ用に完備された交換レンズシステムを撮影光学系とし
て活用できるように、撮影光学系を交換可能に構成した
撮像装置(例えば一眼レフレックスタイプのデジタルス
チルカメラ等)においては、もちろんこのような対応は
できない。
As described above, when the parallel flat plate is inserted between the photographing optical system and its expected focal plane, there is a property that the above-described ray aberration occurs. Therefore, in a photographing optical system on the premise that a parallel flat plate such as a crystal birefringent plate is arranged, it is general practice to design a photographing optical system in consideration of aberrations generated in the parallel flat plate. However, an image pickup apparatus (for example, a single-lens reflex type) having a replaceable photographing optical system so that various interchangeable lenses as a photographing optical system, particularly an interchangeable lens system completed for a silver halide camera can be used as the photographing optical system. Of course, such a countermeasure is not possible in digital still cameras).

【0017】ところで、水晶と同様の一軸性結晶である
ニオブ酸リチウムの単結晶において、d線に対する常光
線の屈折率n。=2.300、異常光線の屈折率ne
2.215とすれば、θ=45°のときtanφ≒0.
0376となる。
Incidentally, in a single crystal of lithium niobate, which is a uniaxial crystal similar to quartz, the refractive index n of ordinary light with respect to d-line. = 2.300, the refractive index of extraordinary ray n e =
Assuming 2.215, when θ = 45 °, tan φ ≒ 0.
0376.

【0018】ここで、水晶の場合と同様、固体撮像素子
の長辺方向の画素ピッチPhが10μmであるとして、
この方向に発生する偽解像信号を除去するためにニオブ
酸リチウムの複屈折板によって異常光線をこの方向に1
0μmずらすように構成することを想定すると、ニオブ
酸リチウム単結晶はtanφ≒0.0376であるか
ら、複屈折板の厚さdは約0.27mmで良いことが分
かる。前述の水晶の単結晶を用いた場合と比較すれば、
複屈折板の厚さを約0.16倍に薄くすることができ、
ニオブ酸リチウムの複屈折板を光学ローパスフィルタと
して撮像系に適用すれば、スペース上の問題を解決して
より小型の撮像系を実現すると共に、平行平板によって
発生する光線収差の問題を低減させることも可能とな
る。
Here, as in the case of quartz, the pixel pitch Ph in the long side direction of the solid-state imaging device is assumed to be 10 μm.
To remove spurious resolution signals generated in this direction, an extraordinary ray is shifted in this direction by a birefringent plate of lithium niobate.
Assuming that the structure is shifted by 0 μm, since the lithium niobate single crystal has tan φ ≒ 0.0376, it can be understood that the thickness d of the birefringent plate may be about 0.27 mm. Compared to the case of using the above-mentioned single crystal of quartz,
The thickness of the birefringent plate can be reduced to about 0.16 times,
By applying a lithium niobate birefringent plate to the imaging system as an optical low-pass filter, it is possible to solve the space problem and realize a smaller imaging system and to reduce the problem of ray aberration caused by the parallel plate. Is also possible.

【0019】前述の特開平9−211222号公報、特
開平11−218612号公報は、ニオブ酸リチウムの
単結晶のこのような性質に着目したものである。
The above-mentioned JP-A-9-212222 and JP-A-11-218612 focus on such properties of a lithium niobate single crystal.

【0020】ここで、画素ピッチ10μ、アスペクト比
が2:3で、250万画素程度の有効画素数を持った2
次元固体撮像素子を用いる撮像装置を想定すると、水平
方向の画素数は1950画素程度、垂直方向の画素数は
1300画素程度となり、固体撮像素子の有効画素の占
める大きさは、水平方向で19.5mm程度、垂直方向
で13.0mm程度となる。このような固体撮像素子の
前方(被写体側)に平行平板より成る光学ローパスフィ
ルタを比較的近接させて配置することを考えると、平行
平板の大きさは、固体撮像素子に入射する光線の立体角
を考慮した光線有効領域とこの平行平板そのものの保持
のための領域を加算して、少なくとも水平方向に21.
0mm程度、垂直方向に14.5mm程度とすることが
必要となる。
Here, a pixel pitch of 10 μm, an aspect ratio of 2: 3, and an effective pixel number of about 2.5 million pixels
Assuming an imaging device using a three-dimensional solid-state imaging device, the number of pixels in the horizontal direction is about 1950 pixels, the number of pixels in the vertical direction is about 1300 pixels, and the size of the effective pixels of the solid-state imaging device is 19. It is about 5 mm, and about 13.0 mm in the vertical direction. Considering that an optical low-pass filter composed of a parallel plate is disposed relatively close to the front of the solid-state imaging device (subject side), the size of the parallel plate is determined by the solid angle of a light beam incident on the solid-state imaging device. Is added to the area for holding the parallel flat plate itself in consideration of the effective light area, and at least in the horizontal direction.
It needs to be about 0 mm and about 14.5 mm in the vertical direction.

【0021】一方、水平方向に画素ピッチ10μだけ異
常光線を分離させたい場合に、ニオブ酸リチウムの単結
晶の光学軸(Z軸)と平行平板の入射面の法線のなす角
θが45°となるように構成すると、前述したように平
行平板の厚さは約0.27mmとなる。また、実公昭4
7−18688号公報に開示されるように、画素ピッチ
の1/2の周波数成分による偽信号の影響を除去するこ
とを考慮して画面の水平線に対して約45°の角度をな
す方向に異常光線を分離させる平行平板を併用しようと
すると、この平行平板の厚さは約0.19mmとなる。
このような平行平板の厚さは、上述の外形寸法で決定さ
れる対角長と比較すると、およそ1%程度かそれ以下と
なって機械強度が不足してくるために非常に割れやすく
なる。
On the other hand, when it is desired to separate extraordinary rays by a pixel pitch of 10 μm in the horizontal direction, the angle θ between the optical axis (Z axis) of the single crystal of lithium niobate and the normal to the plane of incidence of the parallel plate is 45 °. As described above, the thickness of the parallel flat plate is about 0.27 mm as described above. In addition, real Kimiaki 4
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-18688, in consideration of removing the influence of a false signal due to a half frequency component of a pixel pitch, an abnormality is made in a direction forming an angle of about 45 ° with a horizontal line of a screen. If a parallel plate for separating light beams is used, the thickness of the parallel plate is about 0.19 mm.
The thickness of such a parallel flat plate is about 1% or less as compared with the diagonal length determined by the above-mentioned external dimensions, and becomes extremely fragile due to insufficient mechanical strength.

【0022】前述の特開平9−211222号公報、特
開平11−218612号公報では、ニオブ酸リチウム
と水晶を接合した光学ローパスフィルタの構成を提案し
ている。これらの従来例は、全てを水晶で構成した光学
ローパスフィルタに比べて薄くすることが可能である
が、上述のスペース上の問題と撮影光学系の光学性能上
の問題の解決には、未だ不十分であった。
The above-mentioned JP-A-9-212222 and JP-A-11-218612 propose an optical low-pass filter in which lithium niobate and quartz are joined. These conventional examples can be made thinner than an optical low-pass filter made entirely of quartz, but are still not enough to solve the above-mentioned space problem and the problem of the optical performance of the photographing optical system. Was enough.

【0023】本発明は、固体撮像素子の周期的なサンプ
リングに基づく偽の信号の発生を低減するために好適な
光学ローパスフィルタ及びそれを用いた光学機器を提案
することを目的とするものであり、特に、銀塩フィルム
を使用する一眼レフレックスカメラに装着するものとし
て用意された種々の交換レンズを有効に活用できる一眼
レフレックスタイプのデジタルカメラを構成する際に好
適なものである。
An object of the present invention is to propose an optical low-pass filter suitable for reducing generation of a false signal based on periodic sampling of a solid-state imaging device and an optical apparatus using the same. In particular, the present invention is suitable for configuring a single-lens reflex type digital camera that can effectively utilize various interchangeable lenses prepared as being mounted on a single-lens reflex camera using a silver halide film.

【0024】本発明の目的の1つは一眼レフレックスタ
イプのデジタルカメラの本体内に具備できるように十分
に薄い構成とすること、そして、交換レンズの持つ解像
力を必要以上に低下させることのないこと、また、撮影
系中に用いたときゴーストやフレアーの原因とならない
光学ローパスフィルタを得ることにある。
One of the objects of the present invention is to make the structure sufficiently thin so that it can be provided in the body of a single-lens reflex type digital camera, and not to reduce the resolving power of the interchangeable lens more than necessary. Another object of the present invention is to provide an optical low-pass filter which does not cause ghost or flare when used in a photographing system.

【0025】銀塩フィルムを使用する一眼レフレックス
カメラの交換レンズは、最も像側のレンズ面から焦点面
までの距離(バックフォーカス)を十分に長く維持し、
パララックスのないTTLファインダーを実現するため
の回動ミラーのためのスペースやフオーカルプレーンシ
ャッターのためのスペースを確保するべく設計されてい
る。
The interchangeable lens of a single-lens reflex camera using a silver halide film maintains a sufficiently long distance (back focus) from the lens surface closest to the image side to the focal plane, and
It is designed to secure space for a rotating mirror and space for a focal plane shutter to realize a TTL finder without parallax.

【0026】銀塩フィルムの代わりに固体撮像素子を使
用する一眼レフタイプのデジタルカメラを実現するため
には銀塩フィルムの位置と透過な位置に固体撮像素子の
撮像面を配置すれば良いのであるが、前述の第1の従来
例に開示されるように水晶の複屈折板を複数枚使用する
光学ローパスフィルタをカメラ内に配置しようとする
と、回動ミラーやフオーカルプレーンシャッターと干渉
してしまうという問題が発生する。
In order to realize a single-lens reflex digital camera using a solid-state imaging device instead of a silver halide film, it is sufficient to arrange the imaging surface of the solid-state imaging device at the position of the silver halide film and at a transparent position. However, when an optical low-pass filter using a plurality of crystal birefringent plates is arranged in a camera as disclosed in the first conventional example, the optical low-pass filter interferes with a rotating mirror or a focal plane shutter. The problem occurs.

【0027】一方、銀塩フィルムを使用する一眼レフレ
ックスカメラの交換レンズでは、最も像側のレンズ面か
ら焦点面までの間には、反射する部材が存在することは
想定されていないのが一般的である。即ち、撮影光学系
とその焦点面の間に可視波長域に対して所定以上の反射
率を持った光学部材が配置されると面反射ゴーストやフ
レアースポットといった被写体像のコントラストを低下
させる有害光の発生原因となり易いという問題がある。
そこで光学ローパスフィルタの可視波長域の反射率は十
分に低いものとすることが必要となる。
On the other hand, in an interchangeable lens of a single-lens reflex camera using a silver halide film, it is generally not assumed that there is a reflecting member between the lens surface closest to the image side and the focal plane. It is a target. That is, if an optical member having a reflectance of a predetermined value or more in the visible wavelength region is disposed between the imaging optical system and its focal plane, harmful light, such as surface reflection ghosts and flare spots, which lowers the contrast of the subject image. There is a problem that it is likely to be a cause of occurrence.
Therefore, it is necessary to make the reflectivity of the optical low-pass filter in the visible wavelength range sufficiently low.

【0028】本発明の他の目的は、これらの緒問題を克
服して、主として銀塩カメラ用に用意された交換レンズ
を使用する一眼レフデジタルカメラに具備するのに好適
となる光学ローパスフィルタを実現することにある。
Another object of the present invention is to overcome the above problems and to provide an optical low-pass filter suitable for being provided in a single-lens reflex digital camera using an interchangeable lens prepared mainly for a silver halide camera. Is to make it happen.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光学ロ
ーパスフィルタは複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複
屈折板を該複数枚の複屈折板の光学軸が互いに異なる方
向を向くように組み合わせて接合して平行平板状に構成
したことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical low-pass filter comprising a plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates such that the optical axes of the plurality of birefringent plates are oriented in different directions. It is characterized by being combined and joined to form a parallel plate.

【0030】請求項2の発明は請求項1の発明において
前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板のうち
少なくとも2つはそれらの光学軸の平行平板の入射面又
は射光面への正射影が互いに45度の角度をなすように
設定されていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least two of the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates have their optic axes parallel to the plane of incidence or the plane of incidence of the parallel plate. It is characterized in that the projections are set at an angle of 45 degrees with each other.

【0031】請求項3の発明は請求項1又は2の発明に
おいて前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板
を互いに接合する際、該複屈折板の表面には、接着剤と
複屈折板の界面における可視波長域の光線の反射防止作
用を有する誘電体薄膜を付加したことを特徴としてい
る。
According to a third aspect of the present invention, when the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates are joined to each other, the surface of the birefringent plate is provided with an adhesive and a birefringent. The present invention is characterized in that a dielectric thin film having an anti-reflection effect for light in the visible wavelength region at the interface of the plate is added.

【0032】請求項4の発明は請求項1、2又は3の発
明において前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈
折板の光学軸と前記平行平板の入射面、あるいは射出面
の法線とのなす角をθoとするとき、少なくとも1枚の
複屈折板においては、 10°<θo<27° 61°<θo<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, the optical axis of the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates and the normal to the entrance plane or exit plane of the parallel flat plate. Is defined as θo, at least one birefringent plate satisfies one of the following conditional expressions: 10 ° <θo <27 ° 61 ° <θo <80 °.

【0033】請求項5の発明の光学ローパスフィルタは
3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板を接合して平
行平板状に構成した光学ローパスフィルタであって、該
3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折版は、その光学
軸の該平行平板の入射面、あるいは射出面への正射影
が、互いに45度の角度をなすように設定されているこ
とを特徴としている。
An optical low-pass filter according to a fifth aspect of the present invention is an optical low-pass filter in which three sheets of lithium niobate single crystal birefringent plates are joined to form a parallel flat plate. The birefringent plate of the crystal is characterized in that the orthogonal projection of its optical axis onto the plane of incidence or the plane of emergence of the parallel plate makes an angle of 45 degrees with each other.

【0034】請求項6の発明は請求項5の発明において
前記3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板を出入射
側より順に第1、第2、第3の複屈折板とし、該第1の
複屈折板、第2の複屈折板、第3の複屈折板の各々の射
出面における常光線と異常光線の分離幅を各々Dl、D
2、D3とするとき、 D1≒D3>D2 の条件式を満足することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fifth aspect, the three lithium niobate single crystal birefringent plates are first, second, and third birefringent plates in order from the incident and incident sides. The separation widths of the ordinary ray and the extraordinary ray at the exit surface of each of the first birefringent plate, the second birefringent plate, and the third birefringent plate are Dl and D, respectively.
When D2 and D3 are satisfied, a conditional expression of D1 ≒ D3> D2 is satisfied.

【0035】請求項7の発明は請求項5又は6の発明に
おいて前記第2の複屈折板の光学軸と前記平行平板の入
射面、あるいは射出面の法線とのなす角をθ2とすると
き、 10°<θ2<27° 61°<θ2<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, when the angle between the optical axis of the second birefringent plate and the normal of the plane of incidence or exit of the parallel plate is θ2 in the fifth or sixth aspect of the invention. , 10 ° <θ2 <27 °, 61 ° <θ2 <80 °.

【0036】請求項8の発明の光学機器は請求項1から
7のいずれか1項の光学ローパスフィルタを用いている
ことを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an optical apparatus using the optical low-pass filter according to any one of the first to seventh aspects.

【0037】請求項9の発明の光学機器は光学ローパス
フィルタを介して撮影素子に画像を形成する光学機器で
あって、該光学ローパスフィルタは、複数枚のニオブ酸
リチウム単結晶の複屈折板を接合した平行平板状より成
り、該複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板光学
軸の前記平行平板の入射面、あるいは射出面への正射影
は互いに略45°の角度をなすように構成され、そのう
ちの少なくとも1つの正射影は該撮影素子の長辺方向と
略45°の角度をなすように構成したことを特徴として
いる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an optical apparatus for forming an image on a photographing device through an optical low-pass filter, wherein the optical low-pass filter includes a plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates. The orthogonal projection of the optical axes of the birefringent plates of the plurality of lithium niobate single crystals onto the entrance surface or the exit surface of the parallel plate forms an angle of approximately 45 ° with each other. At least one of the orthogonal projections is configured to form an angle of approximately 45 ° with the long side direction of the imaging device.

【0038】請求項10の発明の光学機器は光学ローパ
スフィルタを介して撮影素子に画像を形成する光学機器
であって、該光学ローパスフィルタは、3枚のニオブ酸
リチウム単結晶の複屈折板を接合して平行平板状より成
り、該ニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板は、その光学
軸の該平行平板の入射面、あるいは射出面への正射影
が、該撮像素子の長辺方向と略45°の角度をなす第1
の複屈折板と、該第1の複屈折板の正射影と略45°の
角度をなす第2の複屈折板と、該第1の複屈折板の正射
影と略90°の角度をなす第3の複屈折板とをこの順に
組み合わせて構成したことを特徴としている。
An optical apparatus according to a tenth aspect of the present invention is an optical apparatus for forming an image on a photographing element via an optical low-pass filter, wherein the optical low-pass filter comprises three lithium bicarbonate single crystal birefringent plates. The birefringent plate of lithium niobate single crystal is formed by joining the birefringent plate of lithium niobate, and the orthographic projection of the optical axis of the birefringent plate on the incident surface or the exit surface of the parallel plate is substantially the same as the long side direction of the image sensor. 45 ° first angle
A birefringent plate, a second birefringent plate forming an angle of approximately 45 ° with the orthographic projection of the first birefringent plate, and a birefringent plate forming an angle of approximately 90 ° with the orthographic projection of the first birefringent plate. A third birefringent plate and a third birefringent plate are combined in this order.

【0039】請求項11の発明は、請求項10の発明に
おいて前記第1の複屈折板、第2の複屈折板、第3の複
屈折板の各々の射出面における常光線と異常光線の分離
幅を各々D1、D2、D3とするとき、 D1≒D3>D2 の条件式を満足するように構成したことを特徴としてい
る。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention of the tenth aspect, the separation of the ordinary ray and the extraordinary ray at the exit surface of each of the first birefringent plate, the second birefringent plate, and the third birefringent plate. When the widths are D1, D2, and D3, respectively, the configuration is such that the conditional expression of D1 ≒ D3> D2 is satisfied.

【0040】請求項12の発明は請求項10又は11の
発明において前記第2の複屈折板の光学軸と前記平行平
板の入射面、あるいは射出面の法線とのなす角をθ2と
するとき、 10°<θ2<27° 61°<θ2<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, when the angle between the optical axis of the second birefringent plate and the normal to the entrance surface or the exit surface of the parallel plate is θ2, , 10 ° <θ2 <27 °, 61 ° <θ2 <80 °.

【0041】請求項13の発明は請求項9から12のい
ずれか1項の発明において前記複数枚のニオブ酸リチウ
ム単結晶の複屈折板の光学軸と前記平行平板の入射面、
あるいは射出面の法線とのなす角をθoとするとき、少
なくとも1枚の複屈折板においては、 10°<θo<27° 61°<θo<80° を特徴としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates have an optical axis and an incident surface of the parallel plate,
Alternatively, when at least one birefringent plate has an angle of θo with respect to the normal line of the exit surface, 10 ° <θo <27 ° 61 ° <θo <80 ° is characterized.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】本発明の光学ローパスフィルタ
は、撮影光学系1と撮像素子3との間の光路中に配置さ
れ、複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板を該複
屈折板の光学軸が互いに異なる方向を向くように組み合
わせて接合して平行平板状に構成している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical low-pass filter according to the present invention is arranged in an optical path between a photographing optical system 1 and an image pickup device 3, and comprises a plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates. Are joined together so that their optical axes face different directions to form a parallel plate.

【0043】本発明ではこのように、光学ローパスフィ
ルタの被写体像の所定方向への分離作用を持つ複屈折板
の各々をすべてニオブ酸リチウムの単結晶より構成する
ことによって、加工可能な範囲内で十分に薄い平行平板
とし、一眼レフデジタルカメラの本体内に具備すること
を可能とし、かつ銀塩カメラ用に用意された交換レンズ
の光学性能を損ねることなく使用可能としている。
As described above, in the present invention, each of the birefringent plates of the optical low-pass filter having a function of separating a subject image in a predetermined direction is made of a single crystal of lithium niobate, so that the processing can be performed within a processable range. A sufficiently thin parallel plate can be provided in the main body of a single-lens reflex digital camera, and can be used without deteriorating the optical performance of an interchangeable lens prepared for a silver halide camera.

【0044】また、本発明の光学ローパスフィルタはさ
らに、撮影素子を有した光学機器に適用したときは前記
複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板の光学軸の
前記平行平板の入射面、あるいは射出面への正射影は互
いに略45°の角度をなすように構成され、そのうちの
少なくとも1つの正射影は撮像素子の長辺方向と略45
°の角度をなすように構成している。
Further, when the optical low-pass filter of the present invention is applied to an optical apparatus having a photographing element, the incident surface of the parallel plate of the optical axis of the plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal; Alternatively, the orthogonal projection on the exit surface is configured to form an angle of approximately 45 ° with each other, and at least one of the orthogonal projections is approximately 45 ° with the long side direction of the image sensor.
It is configured to form an angle of °.

【0045】CCD等の固体撮像素子は、個々の画素
が、水平方向、及び垂直方向に2次元に規則的配列され
ているのが一般的となっており、そのためにサンプリン
グに伴なって発生する偽の信号はこの配列方向に顕著に
現れる。同時に個々の画素の水平方向のピッチと垂直方
向のピッチが略等しい場合には、この2方向に対して略
45°の角度をなす方向にも明らかな画素の周期性が見
られ、この方向に対しても所定の周波数の解像力を低下
させることが必要となる。
In a solid-state image pickup device such as a CCD, it is general that individual pixels are regularly arranged two-dimensionally in a horizontal direction and a vertical direction. False signals are prominent in this arrangement direction. At the same time, when the horizontal pitch and the vertical pitch of the individual pixels are substantially equal, a clear pixel periodicity is also seen in a direction that forms an angle of approximately 45 ° with respect to these two directions. On the other hand, it is necessary to lower the resolution at a predetermined frequency.

【0046】もちろん個々の画素の水平、及び垂直方向
のピッチが大きく異なる特殊な場合には斜め方向の周期
性の発生する角度は異なるものとなる。そこで一般的な
固体撮像素子を使用する際に撮影画面内の各方向に周期
性を持った被写体が存在するときに発生する偽の信号を
効率的に低減させるために、光学ローパスフィルタの構
成を上記のようにしている。
Of course, in a special case where the horizontal and vertical pitches of individual pixels are greatly different, the angle at which the periodicity in the oblique direction occurs will be different. Therefore, in order to efficiently reduce spurious signals generated when there is a subject having periodicity in each direction in the shooting screen when using a general solid-state imaging device, an optical low-pass filter configuration is used. As described above.

【0047】また、このような構成とすると、1枚の複
屈折板によって分離される常光線と異常光線の強度の比
が1:1となり、複屈折板を複数枚重ねて使用するとき
の光学ローパスフィルタとしての効果が全画面で均一と
なり好ましいものを実現し易くなる。
With such a configuration, the intensity ratio of the ordinary ray to the extraordinary ray separated by one birefringent plate becomes 1: 1. The effect as a low-pass filter becomes uniform over the entire screen, and it becomes easy to realize a desirable one.

【0048】そしてこのような一般的な固体撮像素子を
使用することを想定し、本発明の光学ローパスフィルタ
ーは、3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板を接合
して平行平板状に構成している。そして光学機器に適用
したときは、撮影光学系と撮像素子の間の光路中に配置
され、前記ニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板は、その
光学軸の前記平行平板の入射面、あるいは射出面への正
射影が、前記撮像素子の長辺方向と略45°の角度をな
す第1の複屈折板と、該第1の複屈折板の正射影と略4
5°の角度をなす第2の複屈折板と、前記第1の複屈折
板の正射影と略90°の角度をなす第3の複屈折板とを
この順に組み合わせて構成している。
Assuming that such a general solid-state image pickup device is used, the optical low-pass filter of the present invention is formed in a parallel plate shape by joining three lithium niobate single crystal birefringent plates. are doing. When applied to an optical apparatus, the birefringent plate of the lithium niobate single crystal is disposed in an optical path between a photographing optical system and an image pickup device, and an entrance surface or an exit surface of the parallel plate having an optical axis thereof. A first birefringent plate whose orthogonal projection forms an angle of approximately 45 ° with the long side direction of the image sensor, and an orthographic projection of the first birefringent plate which is approximately 4 °.
A second birefringent plate forming an angle of 5 ° and a third birefringent plate forming an angle of approximately 90 ° with the orthogonal projection of the first birefringent plate are combined in this order.

【0049】また、本発明では、前記第1の複屈折板、
第2の複屈折板、第3の複屈折板の各々の射出面におけ
る常光線と異常光線の分離幅を各々D1、D2、D3と
するとき、以下の条件式(1)を満足するように構成し
て薄型の光学ローパスフィルタを実現し、信号処理上の
ローパスフィルタと併せて偽の信号を低減させる撮像装
置を構成している。
Further, in the present invention, the first birefringent plate,
Assuming that the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray on the exit surface of each of the second birefringent plate and the third birefringent plate is D1, D2, and D3, the following conditional expression (1) is satisfied. The imaging device is configured to realize a thin optical low-pass filter and reduce a false signal in combination with the low-pass filter in signal processing.

【0050】 D1≒ D3 > D2・・・・・・(1) 条件式(1)は、撮像素子の長辺方向に対して45°を
なす2つの方向の被写体像の分離幅を略等しくしつつ、
(±20%の範囲内)長辺方向の分離幅に対して大きく
設定する構成を開示する条件式である。前述したよう
に、図4に示されるような一般的なカラーフィルタの配
列を持った単板式の固体撮像素子においては、撮像素子
の長辺方向、及び短辺方向では、その画素ピッチに相当
する空間周波数において顕著な偽の輝度信号、及び色信
号が発生し、斜め方向では、その画素ピッチの
D1 ≒ D3> D2 (1) Conditional expression (1) makes the separation widths of the subject images in two directions at 45 ° to the long side direction of the image sensor substantially equal. While
9 is a conditional expression that discloses a configuration in which the separation width in the long side direction is set to be large (within a range of ± 20%). As described above, in a single-panel solid-state imaging device having a general color filter array as shown in FIG. 4, the pixel pitch in the long side direction and the short side direction of the imaging device corresponds to the pixel pitch. At the spatial frequency, a remarkable false luminance signal and color signal are generated, and in the oblique direction, the pixel pitch

【0051】[0051]

【数1】 (Equation 1)

【0052】に相当する空間周波数において顕著な偽の
色信号が発生する。
At the spatial frequency corresponding to the above, a remarkable false color signal is generated.

【0053】条件式(1)を満足する構成の光学ローパ
スフィルタでは、これらの偽の信号のうち、斜め方向に
発生する偽の色信号を低減させるべく構成するものであ
って、撮像素子の水平方向、及び垂直方向の特定の空間
周波数において発生する偽の色信号については信号処理
上のローパスフィルタによって低減することを想定した
ものである。この際、撮像素子の長辺方向、及び短辺方
向の特定の空間周波数において発生する偽の輝度信号に
ついては低減することはやや困難となるものの、撮影光
学系の解像力性能を十分に引き出した被写体像の撮影が
可能となる。このとき、撮像素子の長辺方向に常光線と
異常光線を分離させる第2の複屈折板は、実質的にはこ
の複屈折板から射出する光線の位相を回転させる位相板
として作用するものであって、第3の複屈折板による常
光線と異常光線の分離を実現させるものとして作用す
る。
An optical low-pass filter having a configuration satisfying the conditional expression (1) is configured to reduce a false color signal generated in an oblique direction among these false signals. It is assumed that false color signals generated at specific spatial frequencies in the direction and the vertical direction are reduced by a low-pass filter in signal processing. At this time, although it is somewhat difficult to reduce a false luminance signal generated at a specific spatial frequency in the long side direction and the short side direction of the image sensor, it is difficult to reduce the false luminance signal. An image can be taken. At this time, the second birefringent plate that separates the ordinary ray and the extraordinary ray in the long side direction of the image sensor substantially functions as a phase plate that rotates the phase of the ray emitted from the birefringent plate. Thus, the third birefringent plate acts to realize separation of the ordinary ray and the extraordinary ray.

【0054】なお、このとき、第1の複屈折板、及び第
3の複屈折板による常光線と異常光線の分離幅D1、及
びD3は、画素ピッチをPとするとき、
At this time, when the pixel pitch is P, the separation widths D1 and D3 of the ordinary ray and the extraordinary ray by the first birefringent plate and the third birefringent plate are as follows.

【0055】[0055]

【数2】 (Equation 2)

【0056】とすることが望ましく、第2の複屈折板に
よる常光線と異常光線の分離幅D2は D2≦P/2 とすることが望ましい。尚ここで略等しいとは±20%
以内のことを意味する。
It is desirable that the separation width D2 between the ordinary ray and the extraordinary ray by the second birefringent plate is D2 ≦ P / 2. Note that approximately equal here is ± 20%
Means within.

【0057】ただし、現実には分離幅D1、及びD3は
撮影画像の解像力の低下と偽信号の低減効果の相対比較
から上記の
However, in practice, the separation widths D1 and D3 are determined from the above comparison from the comparison between the reduction of the resolution of the captured image and the effect of reducing the false signal.

【0058】[0058]

【数3】 (Equation 3)

【0059】よりやや少なくするのが一般的であり、ま
たD2は機械加工の難易度等を考えて設定すべきと考え
られる。
In general, it is considered to be slightly smaller, and it is considered that D2 should be set in consideration of the difficulty of machining.

【0060】また前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶
の複屈折板を互いに接合する際、該複屈折板の表面に
は、接着剤と複屈折板の界面における可視波長域の光線
の反射防止作用を有する誘電体薄膜を付加すると、ゴー
ストやフレアーの発生を低減させるという点で良好な実
施形態を実現することができる。
When the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates are joined to each other, the surface of the birefringent plate has an effect of preventing reflection of light in the visible wavelength region at the interface between the adhesive and the birefringent plate. When a dielectric thin film having the following is added, a favorable embodiment can be realized in that generation of ghost and flare is reduced.

【0061】ニオブ酸リチウム単結晶の常光線のd線に
対する屈折率は、n。=2.300程度と水晶や光学ガ
ラスと比べて高くなっており、そのために界面における
反射率も高い傾向にある。例えば、屈折率1.6程度の
光学ガラスでは空気との界面の反射率は約5.3%であ
り、また屈折率が1.5程度の接着剤との界面の反射率
は約1.0%となる。これに対してニオブ酸リチウム単
結晶では、空気との界面の反射率は約15.5%、屈折
率が1.5程度の接着剤との界面の反射率は約4.4%
となる。
The refractive index of the lithium niobate single crystal with respect to the d-line of ordinary light is n. = 2.300, which is higher than that of quartz or optical glass, and therefore, the reflectance at the interface tends to be high. For example, in an optical glass having a refractive index of about 1.6, the reflectance at the interface with air is about 5.3%, and the reflectance at the interface with an adhesive having a refractive index of about 1.5 is about 1.0. %. On the other hand, in a lithium niobate single crystal, the reflectance at the interface with air is about 15.5%, and the reflectance at the interface with an adhesive having a refractive index of about 1.5 is about 4.4%.
Becomes

【0062】このようにニオブ酸リチウム単結晶では可
視波長域の光線の反射率が高いため、誘電体薄膜等によ
る反射防止膜を付加せずに光路中に配置すると、ゴース
トやフレアーを発生させて撮影画像のコントラストを低
下させることになるので、少なくともその空気との界面
に反射防止のための処理をすることが良い。
As described above, the single crystal of lithium niobate has a high reflectivity for light rays in the visible wavelength range. Therefore, if it is disposed in the optical path without adding an antireflection film such as a dielectric thin film, ghosts and flares are generated. Since the contrast of the photographed image is reduced, it is preferable to perform a process for preventing reflection at least on the interface with the air.

【0063】さらにニオブ酸リチウム単結晶同士を接合
する場合にも、接着剤の屈折率をニオブ酸リチウム単結
晶と同程度とすれば、接着剤との界面での反射率を低く
することができるわけだが、このように高い屈折率で透
明な良好な接着剤は存在しないのが実状である。
Further, also in the case where lithium niobate single crystals are joined to each other, the reflectance at the interface with the adhesive can be reduced by setting the refractive index of the adhesive to be substantially the same as that of the lithium niobate single crystal. However, in reality, there is no good transparent adhesive having such a high refractive index.

【0064】そこでニオブ酸リチウム単結晶を使用する
光学ローパスフィルタにおいては、その良好な実施形態
としては、複数の複屈折板を接合する際に接着剤との界
面に反射防止膜を付加することが良い。この場合の反射
防止膜は、ニオブ酸リチウム単結晶の屈折率と接着剤の
屈折率の中間的な屈折率を持った誘電体をその光学的膜
厚が可視の中心波長の1/4とすれば良いし、また適切
な屈折率の誘電体薄膜材料がない場合には、個々の光学
的膜厚を適切に設定した多層の反射防止膜を付加するこ
とが良い。
Therefore, in a preferred embodiment of an optical low-pass filter using a single crystal of lithium niobate, an anti-reflection film is added to an interface with an adhesive when a plurality of birefringent plates are joined. good. In this case, the antireflection film is made of a dielectric having an intermediate refractive index between the refractive index of lithium niobate single crystal and that of the adhesive, whose optical thickness is reduced to 1/4 of the visible center wavelength. If there is no dielectric thin film material having an appropriate refractive index, it is preferable to add a multilayer antireflection film having an appropriate optical film thickness.

【0065】又、本発明の光学ローパスフィルタでは前
記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板の光学軸
と前記平行平板の入射面、あるいは射出面の法線とのな
す角をθoとするとき、少なくとも1枚の複屈折板にお
いては、 10°<θo<27°・・・・・・(2) 61°<θo<80°・・・・・・(3) のいずれかの条件式を満足することが良い。
In the optical low-pass filter of the present invention, the angle between the optical axis of the plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal and the normal to the plane of incidence or the plane of emission of the parallel plate is θo. In at least one birefringent plate, any one of the following conditional expressions: 10 ° <θo <27 ° (2) 61 ° <θo <80 ° (3) It is good to satisfy.

【0066】これによれば、また本発明の光学ローパス
フィルタではさらに、前記第2の複屈折板の光学軸と前
記平行平板の入射面、あるいは射出面の法線とのなす角
をθ2とするとき、以下のいずれかの条件式(45)を
満足するように構成するのが良い。
According to this, in the optical low-pass filter of the present invention, the angle between the optical axis of the second birefringent plate and the normal of the plane of incidence or the plane of emission of the parallel plate is θ2. At this time, it is preferable that the zoom lens be configured so as to satisfy one of the following conditional expressions (45).

【0067】10°<θ2<27°・・・・・・(4) 61°<θ2<80°・・・・・・(5) 条件式(2)、(3)及び条件式(4)、(5)は、ニ
オブ酸リチウムの複屈折板が薄く製造し難いものとなら
ないようにするための構成の特徴を数値化したものであ
り、一軸性単結晶のZ軸と複屈折板の入射面、あるいは
射出面の法線とのなす角θ0、又はθ2の適切な設定範
囲を表わす式である。条件式(2)、(4)、または
(3)、(5)で特定される範囲は、複屈折板の単位厚
さあたりの常光線と異常光線の分離巾を表わす前述の式
(6)の関係を示した図8斜線部で表される領域であ
り、条件式(2)、(4)または(3)、(5)を満足
するような角度に設定すると、θ0又はθ2=45°に
設定したときと比べて複屈折板を1.2倍から3倍厚く
することができる。
10 ° <θ2 <27 ° (4) 61 ° <θ2 <80 ° (5) Conditional expressions (2), (3) and (4) , (5) are numerical values of the features of the configuration for preventing the lithium niobate birefringent plate from being thin and difficult to manufacture, and include the Z axis of uniaxial single crystal and the incidence of the birefringent plate. This is an expression representing an appropriate setting range of the angle θ0 or θ2 between the surface and the normal to the exit surface. The range specified by the conditional expressions (2), (4), (3) and (5) is the above-mentioned expression (6) representing the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray per unit thickness of the birefringent plate. In FIG. 8, the angle is set to satisfy the conditional expression (2), (4), (3), or (5), and θ0 or θ2 = 45 ° The thickness of the birefringent plate can be increased by 1.2 to 3 times as compared with the case of setting.

【0068】条件式(2)、(4)の上限値を超える
か、あるいは条件式(3)、(5)の下限値を超えてθ
2の値が45°に近づくと、θ0又は、θ2=45°に
設定したものとの実質的な差が小さくなり、複屈折板が
薄くなって機械強度が不足してしまう。逆に、条件式
(2)、(4)の下限値を超えてθ0、θ2の値が0°
に近づくか、あるいは条件式(3)、(5)の上限値を
超えてθ0又は、θ2の値が180°に近づくと、単結
晶のZ軸と平行平板の入射面の法線とのなす角の変化に
対する光線の分離巾の変化が大きくなって、所望の分離
巾を得ることのできる複屈折板としての平行平板の安定
的な加工が困難となる。尚、図8はニオブ酸リチウム単
結晶の複屈折板の厚さに対する常光線と異常光線の分離
幅の関係を示している。
When θ exceeds the upper limit of conditional expressions (2) and (4) or exceeds the lower limit of conditional expressions (3) and (5), θ
When the value of 2 approaches 45 °, the substantial difference from that set at θ0 or θ2 = 45 ° becomes small, and the birefringent plate becomes thin, resulting in insufficient mechanical strength. Conversely, when the values of θ0 and θ2 exceed the lower limits of conditional expressions (2) and (4), the values of 0 °
Or the value of θ0 or θ2 approaches 180 ° beyond the upper limit of conditional expressions (3) and (5), the Z-axis of the single crystal and the normal of the plane of incidence of the parallel plate are formed. The change in the separation width of the light beam with respect to the change in the angle becomes large, and it becomes difficult to stably process a parallel plate as a birefringent plate capable of obtaining a desired separation width. FIG. 8 shows the relationship between the thickness of the birefringent plate of lithium niobate single crystal and the separation width between the ordinary ray and the extraordinary ray.

【0069】本発明の条件式(2)、(4)、または
(3)、(5)で規定する範囲は、図8の斜線部の範囲
であって、これらの条件式を満足するように構成したと
き、複屈折板の入出射面の法線と単結晶の光学軸のなす
角を45°とした場合と比べて複屈折板の厚さを十分に
厚く設定できるようになる。
The range defined by the conditional expressions (2) and (4) or (3) and (5) of the present invention is the range of the hatched portion in FIG. When configured, the thickness of the birefringent plate can be set sufficiently thicker than when the angle between the normal line of the input / output surface of the birefringent plate and the optical axis of the single crystal is 45 °.

【0070】θ0又は、θ2の値が条件式(2)、
(4)、または(3)、(5)で規定した範囲を満足す
る角度になるよう、ニオブ酸リチウムで平行平板を形成
したときには、例えばθ2=70°となるように設定し
たときには、この平行平板による常光線と異常光線の分
離巾は、平行平板1mmあたり0.0235mmとな
る。したがって、10μmの分離巾を得るために必要な
平行平板の厚さは約0.43mmとなる。これはθ2=
45°の場合と比較して約1.6倍厚くなることにな
り、機械強度上、そして機械加工上の問題点を解決する
ことが可能となる。またθ2=45°の水晶を用いた場
合と比較しても、平行平板の厚さは約0.25倍で十分
に薄くなっているので、光学ローパスフィルタを光路中
に挿入したことによる光学性能への悪影響を最小限に抑
えることができる。
When the value of θ0 or θ2 is conditional expression (2),
When a parallel flat plate is formed from lithium niobate so that the angle satisfies the range defined by (4) or (3) or (5), for example, when it is set so that θ2 = 70 °, this parallel The separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray by the flat plate is 0.0235 mm per 1 mm of the parallel flat plate. Therefore, the thickness of the parallel plate required to obtain a separation width of 10 μm is about 0.43 mm. This is θ2 =
As compared with the case of 45 °, the thickness becomes about 1.6 times thicker, and it is possible to solve problems in mechanical strength and machining. Also, the thickness of the parallel plate is about 0.25 times sufficiently thin compared to the case where a crystal of θ2 = 45 ° is used, so that the optical performance due to the insertion of the optical low-pass filter into the optical path is improved. Adverse effects can be minimized.

【0071】第2の複屈折板は上述したように条件式
(1)を満足するように、第1の複屈折板、及び第3の
複屈折板に対してその分離幅を小さくし、実質的に位相
板として作用するものであるため、製造可能な厚さであ
って、偏光方向を変換する作用をもつものであれば良
い。
As described above, the second birefringent plate has a smaller separation width than the first birefringent plate and the third birefringent plate so as to satisfy the conditional expression (1). Since it acts as a phase plate, it only needs to be of a thickness that can be manufactured and that has the function of converting the polarization direction.

【0072】また本発明の光学ローパスフィルタは、ニ
オブ酸リチウム単結晶の複屈折板を複数枚接合して構成
するものだが、複屈折板の各々のZ軸の入射面への正射
影が互いに異なる方向に向くように接合すると次のよう
な強度上の効果もある。
The optical low-pass filter of the present invention is formed by joining a plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal, and the birefringent plates have different orthogonal projections of the Z-axis onto the incidence plane. Joining in the same direction also has the following strength effect.

【0073】ニオブ酸リチウム等の単結晶より成る平行
平板は、その単結晶の性質から所定方向にへき開を起こ
しやすいという欠点がある。そこで本発明のように単結
晶のZ軸の入射面への正射影が互いに異なる方向に向く
ように複数枚の複屈折板を接合すれば、割れ難くなり取
り扱いが容易となる。
A parallel flat plate made of a single crystal such as lithium niobate has a drawback that cleavage tends to occur in a predetermined direction due to the properties of the single crystal. Therefore, if a plurality of birefringent plates are joined such that the orthogonal projection of the single crystal on the incident surface of the Z axis is directed in different directions as in the present invention, it becomes difficult to break and the handling becomes easy.

【0074】このように、CCM、MOS等の2次元の
固体撮像素子を使用する撮像装置において、被写体像の
高周波数成分による偽解像信号や偽色信号を低減させる
目的で撮像光学系と固体撮像素子の間に配置する光学ロ
ーパスフィルタを、適切な厚さを持ったニオブ酸リチウ
ムの単結晶の複屈折板を互いに接合して構成することに
よって好適な光学ローパスフィルタを実現し、特に、銀
塩カメラ用の交換レンズシステムをそのまま良好に利用
することのできる一眼レフレックス方式のデジタルスチ
ルカメラを実現している。
As described above, in an image pickup apparatus using a two-dimensional solid-state image pickup device such as a CCM or a MOS, a solid-state image pickup optical system and a solid-state image pickup device for the purpose of reducing a false resolution signal or a false color signal due to a high frequency component of a subject image. An optical low-pass filter to be disposed between the imaging elements is realized by joining a birefringent plate of lithium niobate single crystal having an appropriate thickness to a suitable optical low-pass filter. It has realized a single-lens reflex digital still camera that can use the interchangeable lens system for salt cameras as it is.

【0075】次に本発明の光学ローパスフィルタを適用
した撮影装置の具体的な実施形態について説明する。図
1は本発明の光学ローパスフィルタを有した光学機器の
実施形態第1の要部概略図である。
Next, a specific embodiment of a photographing apparatus to which the optical low-pass filter of the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a first main part of an optical apparatus having an optical low-pass filter according to an embodiment of the present invention.

【0076】本実施形態は光学ローパスフィルタを一眼
レフレックス方式のデジタルスチルカメラに搭載した例
を示している。図1において、1は交換可能に構成され
た撮影レンズ(撮影光学系)であり、銀塩カメラ用の交
換レンズも利用できるようマウントが共通化されてい
る。2はニオブ酸リチウムの単結晶の複屈折板を複数、
本実施形態では3枚(図示21、22、23)接合した
平行平板より構成した光学ローパスフィルタ、3は固体
撮像素子を示している。本実施形態のカメラでは、光学
ローパスフィルタ2を固体撮像素子3の光入射側の直前
に配置し、3枚の複屈折板21、22、23の作用によ
り被写体像を8つの像に分離して撮像している。
This embodiment shows an example in which an optical low-pass filter is mounted on a single-lens reflex digital still camera. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an interchangeable photographing lens (photographing optical system), which has a common mount so that an interchangeable lens for a silver halide camera can be used. 2 is a plurality of single crystal birefringent plates of lithium niobate,
In the present embodiment, an optical low-pass filter composed of three parallel plates (shown in FIGS. 21, 22, and 23) is connected, and 3 is a solid-state imaging device. In the camera according to the present embodiment, the optical low-pass filter 2 is disposed immediately before the light incident side of the solid-state imaging device 3, and the subject image is separated into eight images by the action of the three birefringent plates 21, 22, and 23. I am imaging.

【0077】図2は図1に示した光学ローパスフィルタ
2を構成するニオブ酸リチウムの単結晶の3つの複屈折
板21、22、23の説明図である。本実施形態の光学
ローパスフィルタ2は、ニオブ酸リチウムの単結晶の複
屈折板21、22、23を3枚貼り合わせて構成してい
る。図2(a)は、光学ローパスフィルタ2を撮影レン
ズ1の光軸方向から見た図であって、Z1a、Z2a、
Z3aは、それぞれ複屈折板21、22、23の光学軸
(Z軸)の平行平板の入射面又は出射面への正射影を表
わしている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of three birefringent plates 21, 22, and 23 of lithium niobate single crystal constituting the optical low-pass filter 2 shown in FIG. The optical low-pass filter 2 of the present embodiment is configured by bonding three single-crystal birefringent plates 21, 22, and 23 of lithium niobate. FIG. 2A is a view of the optical low-pass filter 2 as viewed from the optical axis direction of the photographing lens 1, and includes Z1a, Z2a,
Z3a represents the orthogonal projection of the optical axis (Z axis) of the birefringent plates 21, 22, 23 onto the plane of incidence or the plane of emission of the parallel plate.

【0078】図2(a)に示されるように、本実施形態
では複屈折板21のZ軸の正射影z1aは光学ローパス
フィルタ2の長辺と角度φ1をなす方向を向いており、
複屈折板22のZ軸の正射影z2aは光学ローパスフィ
ルタ2の長辺の方向を向いており(長辺に平行)、複屈
折板23のZ軸の正射影Z3aは光学ローパスフィルタ2
の長辺と角度φ3をなす方向を向いている。なお本実施
例では、φ1=+45°、φ3=−45°としている。
As shown in FIG. 2A, in the present embodiment, the orthogonal projection z1a of the Z axis of the birefringent plate 21 is oriented in a direction forming an angle φ1 with the long side of the optical low-pass filter 2.
The orthogonal projection z2a of the Z axis of the birefringent plate 22 is directed to the long side of the optical low-pass filter 2 (parallel to the long side), and the orthogonal projection Z3a of the Z axis of the birefringent plate 23 is
In the direction that forms an angle φ3 with the long side of. In this embodiment, φ1 = + 45 ° and φ3 = −45 °.

【0079】光学ローパスフィルタ2の大きさは、撮像
素子3の有効画素領域の大きさに加えて、撮影レンズ1
から入射する光線の立体角と光学ローパスフィルタ2そ
のものの保持を考慮して決定されるが、本実施形態で
は、撮像素子3の有効画素領域より一回り大きくなって
いる。なお当然ではあるが、光学ローパスフィルタ2の
長辺の方向は、撮像素子の長辺方向とほぼ一致するよう
に配置されている。
The size of the optical low-pass filter 2 is determined not only by the size of the effective pixel area of the
Although it is determined in consideration of the solid angle of the light beam incident from the lens and the retention of the optical low-pass filter 2 itself, in the present embodiment, it is slightly larger than the effective pixel area of the image sensor 3. As a matter of course, the long side direction of the optical low-pass filter 2 is arranged so as to substantially coincide with the long side direction of the image sensor.

【0080】本実施形態の光学ローパスフィルタ2を、
図2(a)のA視方向から見た図を図2(b)に、その一
部拡大図を図2(c)に示す。図2(b)及び図2(c)
においてz1は複屈折板21のZ軸を表わしており、図
2(c)に示されるように、複屈折板21のZ軸z1と
光学ローパスフィルタ2の入出射面の法線PLは、角度
θ1をなすように構成されている。
The optical low-pass filter 2 of this embodiment is
FIG. 2B is a diagram viewed from the direction A in FIG. 2A, and FIG. 2C is a partially enlarged view thereof. FIG. 2 (b) and FIG. 2 (c)
In FIG. 2, z1 represents the Z axis of the birefringent plate 21, and as shown in FIG. 2C, the Z axis z1 of the birefringent plate 21 and the normal PL of the entrance / exit surface of the optical low-pass filter 2 are at an angle. θ1 is formed.

【0081】本実施形態ではθ1=45°としている。
また本実施形態の光学ローパスフィルタ2を図2(a)
のB視方向から見た図を図2(d)に、その一部拡大図
を図2(e)に示す。図2(d)及び図2(e)において
z2は複屈折板22のZ軸を表わしており、図2(e)
に示されるように、複屈折板22のZ軸z2と光学ロー
パスフィルタ2の入出射面の法線PLは角度θ2をなす
ように構成されている。本実施形態ではθ2=65°と
している。
In this embodiment, θ1 = 45 °.
FIG. 2A shows the optical low-pass filter 2 of the present embodiment.
2 (d) shows a diagram viewed from the B direction, and FIG. 2 (e) shows a partially enlarged view thereof. In FIGS. 2D and 2E, z2 represents the Z axis of the birefringent plate 22, and FIG.
As shown in (2), the Z-axis z2 of the birefringent plate 22 and the normal PL of the entrance / exit surface of the optical low-pass filter 2 are configured to form an angle θ2. In the present embodiment, θ2 = 65 °.

【0082】また本実施形態の光学ローパスフィルタ2
を図2(a)のC視方向から見た図を図2(f)に、その
一部拡大図を図2(g)に示す。図2(f)及び図2
(g)においてz3は複屈折板23のZ軸を表わしてお
り、図2(g)に示されるように、複屈折板23のZ軸
z3と光学ローパスフィルタ2の入出射面の法線PLは
角度θ3をなすように構成されている。本実施形態では
θ3=45°としている。更に複屈折板21、22、2
3のそれぞれの厚さd1、d2、d3については、複屈
折板21はd1=0.19、複屈折板22はd2=0・
19、複屈折板23はd3=0.19とし、加工可能な
範囲で十分に薄いものとしている。
The optical low-pass filter 2 of the present embodiment
2 (f) is a view of FIG. 2 (a) as viewed from the direction C, and FIG. 2 (g) is a partially enlarged view thereof. FIG. 2 (f) and FIG.
2 (g), z3 represents the Z axis of the birefringent plate 23, and as shown in FIG. 2 (g), the Z axis z3 of the birefringent plate 23 and the normal PL of the input / output surface of the optical low-pass filter 2. Are configured to form an angle θ3. In the present embodiment, θ3 = 45 °. Furthermore, birefringent plates 21, 22, 2
3, the birefringent plate 21 has d1 = 0.19 and the birefringent plate 22 has d2 = 0.multidot.
19. The birefringent plate 23 has d3 = 0.19, and is sufficiently thin as far as it can be processed.

【0083】本実施形態では複屈折板21、22、及び
23をこのように構成することによつて、常光線に対し
て異常光線を各々水平に対して上斜め45°方向に約
7.2μm、水平方向(長辺方向)に約5.4μm、及
び水平に対して下斜め45°方向に約7.2μmずらし
て結像させ、合計で被写体像を8つに分離させている。
第3図にこの被写体像の分離状況を示す。
In the present embodiment, the birefringent plates 21, 22, and 23 are configured as described above, so that the extraordinary ray is emitted at an angle of about 7.2 μm in the direction obliquely upward at an angle of 45 ° with respect to the ordinary ray. 5.4 [mu] m in the horizontal direction (long side direction) and approximately 7.2 [mu] m in a direction 45 [deg.] Downward with respect to the horizontal to form a total of eight subject images.
FIG. 3 shows the state of separation of the subject image.

【0084】図3では入射光束Lを第1複屈折板21で
光束L1と光束L11に分離している。第2複屈折板2
2で、光束L1を光束L1と光束L12、光束L11を
光束L11と光束L112に分離している。
In FIG. 3, the incident light beam L is separated by the first birefringent plate 21 into a light beam L1 and a light beam L11. Second birefringent plate 2
2, the light beam L1 is separated into the light beam L1 and the light beam L12, and the light beam L11 is separated into the light beam L11 and the light beam L112.

【0085】第3複屈折板23で光束L1を光束L1と
光束L13、光束L2を光束L12と光束L123、光
束L11を光束L11と光束L113、光束L112を
光束L112と光束L1123に移動している。
The third birefringent plate 23 moves the light beam L1 to the light beams L1 and L13, moves the light beam L2 to the light beams L12 and L123, moves the light beam L11 to the light beams L11 and L113, and moves the light beam L112 to the light beams L112 and L1123. .

【0086】これによって全体として1つの光束Lを8
つの光束に分離している。
As a result, one light flux L as a whole is
Are separated into two luminous fluxes.

【0087】ところで、本実施形態で用いる撮像素子3
は10μm四方の正方形を1画素とし、2次元に複数配
列した形状の固体撮像素子であり、各画素の前方に前出
の図4に示すような繰り返しパターンよりなるカラーフ
ィルタの配列を備え、水平方向に1950画素、垂直方
向に1300画素を使用するようにしている。これによ
り、有効画素数250万画素余りの2次元のカラー固体
撮像素子を構成している。図4において、Gは緑色光、
Bは青色光、Rは赤色光をそれぞれ透過させるカラーフ
ィルタである。
By the way, the image pickup device 3 used in this embodiment
Is a solid-state imaging device having a two-dimensional array of a plurality of pixels each having a square of 10 μm square as one pixel, and having a color filter array having a repeating pattern as shown in FIG. 1950 pixels in the direction and 1300 pixels in the vertical direction. As a result, a two-dimensional color solid-state imaging device having more than 2.5 million effective pixels is configured. In FIG. 4, G is green light,
B is a color filter that transmits blue light, and R is a color filter that transmits red light.

【0088】図4に示されるようなカラーフィルタを具
備した正方形の画素を2次元に設けた固体撮像素子で
は、Pを画素のサンプリングピッチnを整数としたと
き、画素の配列方向、即ち水平方向、及び垂直方向につ
いて、空間周波数n/pの被写体像においてモアレが発
生し、空間周波数(2n−1)/2pの被写体像におい
て偽色信号が発生することが周知となっている。また斜
め45°方向についても画素の周期性があるため、空間
周波数
In a solid-state image pickup device in which square pixels having color filters as shown in FIG. 4 are provided two-dimensionally, when P is a pixel sampling pitch n, the pixel arrangement direction, that is, the horizontal direction , And in the vertical direction, it is known that moire occurs in a subject image having a spatial frequency of n / p, and a false color signal occurs in a subject image having a spatial frequency of (2n-1) / 2p. Also, since there is a periodicity of pixels in the 45 ° oblique direction, the spatial frequency

【0089】[0089]

【数4】 (Equation 4)

【0090】の被写体像において偽色信号が発生するこ
とが周知となっている。そのためこれらの空間周波数に
おけるMTF値を低く抑制するような何らかのローパス
フィルタが必要となっている。
It is well known that false color signals occur in the subject image. Therefore, some kind of low-pass filter that suppresses the MTF value at these spatial frequencies to a low level is required.

【0091】本実施形態の光学ローパスフィルタは、図
4に示されるようなカラーフィルターの配列と、画素の
サンプリングピッチpに基づいて発生する偽解像信号や
偽色信号を効率的に低減させるため、図3に示すように
第1の複屈折板21によって水平方向に対して上斜め4
5°方向に異常光線を略
The optical low-pass filter of the present embodiment is used for efficiently reducing the false resolution signal and the false color signal generated based on the arrangement of the color filters as shown in FIG. 4 and the sampling pitch p of the pixels. As shown in FIG. 3, the first birefringent plate 21 allows
Abnormal rays in 5 ° direction

【0092】[0092]

【数5】 (Equation 5)

【0093】だけ分離させ、第2の複屈折板22によっ
て水平方向に異常光線をp/2程度分離させ、さらに第
3の複屈折板23によって水平方向に対して下斜め45
°方向に異常光線を略
The extraordinary ray is separated by about p / 2 in the horizontal direction by the second birefringent plate 22, and the third birefringent plate 23 further lowers the extraordinary ray by 45 ° with respect to the horizontal direction.
Abnormal rays are omitted in the ° direction.

【0094】[0094]

【数6】 (Equation 6)

【0095】だけ分離させるように構成し、全体として
被写体像を8つに分離させている。本実施形態において
は、画素ピッチ10μmの撮像素子を想定しているた
め、第1の複屈折板21は水平方向に対して上斜め45
°方向に約7.2μm、即ちこの方向の画素ピッチ
[0095] The object image is divided into eight parts as a whole. In the present embodiment, since an image sensor having a pixel pitch of 10 μm is assumed, the first birefringent plate 21 is inclined obliquely upward 45 degrees with respect to the horizontal direction.
About 7.2 μm in the ° direction, ie, the pixel pitch in this direction

【0096】[0096]

【数7】 (Equation 7)

【0097】の略半分の距離の像の分離を行なうことに
よって主として前述の偽色信号を低減させ、第2複屈折
板22は水平方向に約5.2μm、即ち画素ピッチ10
μmの半分程度の距離の像の分離を行ないつつ、各々の
点像の位相を回転させるように作用し、第3複屈折板2
3は水平方向に対して下斜め45°方向に約7.2μ
m、即ちこの方向の画素ピッチ
The above-described false color signal is mainly reduced by separating the image at a distance substantially half the distance of the second birefringent plate 22, and the second birefringent plate 22 is about 5.2 μm in the horizontal direction, that is, the pixel pitch is 10.
The third birefringent plate 2 acts to rotate the phase of each point image while separating the image at a distance of about half the μm.
3 is about 7.2μ in a direction 45 ° below the horizontal direction.
m, the pixel pitch in this direction

【0098】[0098]

【数8】 (Equation 8)

【0099】の略半分の距離の像の分離を行なうことに
よって主として前述の偽色信号を低減させている。
The above false color signal is mainly reduced by separating the image at a distance which is approximately half the distance.

【0100】本実施形態の光学ローパスフィルタでは、
このように複屈折板21、22、23の3枚の複屈折板
を用いることによって、画素ピッチpによって決定さ
れ、撮影画面の水平方向に対して略45°の角度を持っ
て配列された高周波数成分を持った被写体の撮影時に発
生する偽色信号を低減させるべく、空間周波数
In the optical low-pass filter of this embodiment,
By using the three birefringent plates 21, 22, and 23 in this manner, the height determined by the pixel pitch p and arranged at an angle of approximately 45 ° with respect to the horizontal direction of the photographing screen. To reduce the false color signal generated when shooting a subject with frequency components,

【0101】[0101]

【数9】 (Equation 9)

【0102】以上の高い空間周波数のMTF値を低く抑
制するように構成している。なお、偽色信号は画素の配
列方向、即ち水平方向と垂直方向に画素ピッチpによっ
て決定される空間周波数1/pにおいてマゼンタ色の偽
信号を発生させるが、これらの方向に発生する偽色信号
を光学ローパスフィルタによって除去しようとすると、
高周波数成分のコントラストを低下させることが不可避
となって撮影画像の解像力不足をいった弊害が露呈して
くるため、本実施形態ではこれらの方向に発生する偽色
信号については、撮影画像の色情報と空間周波数情報を
用いて信号処理上のローパスフィルタを付加して偽信号
のMTF値のみが低くなるように処理することとしてい
る。
The MTF value of the above high spatial frequency is configured to be suppressed low. The false color signal generates a magenta false signal at the spatial frequency 1 / p determined by the pixel pitch p in the pixel arrangement direction, that is, the horizontal direction and the vertical direction. To be removed by an optical low-pass filter,
Since it is inevitable to lower the contrast of the high-frequency component and the adverse effects such as insufficient resolution of the photographed image are revealed, in the present embodiment, the false color signal generated in these directions is used as the color of the photographed image. Using the information and the spatial frequency information, a low-pass filter for signal processing is added so that only the MTF value of the false signal is reduced.

【0103】本実施形態の光学ローパスフィルタの空間
周波数特性を図5に示す。図5(a)は水平方向(撮像
素子の長辺方向)、図5(b)は垂直方向(撮像素子の
短辺方向)、図5(c)は斜め45°方向を表わしてい
る。
FIG. 5 shows the spatial frequency characteristics of the optical low-pass filter of this embodiment. 5A shows a horizontal direction (long side direction of the image sensor), FIG. 5B shows a vertical direction (short side direction of the image sensor), and FIG. 5C shows a 45 ° oblique direction.

【0104】また本実施形態の光学ローパスフィルタで
は、ローパスフィルタとしてだけではなく、固体撮像素
子の分光感度を視感度と略々一致させるべく誘電体薄膜
を付加して赤外カットフィルタとしての機能も併用して
いる。
Further, the optical low-pass filter of the present embodiment has not only a function as a low-pass filter but also a function as an infrared cut filter by adding a dielectric thin film so that the spectral sensitivity of the solid-state image sensor substantially matches the visibility. Used together.

【0105】また、上述のようにニオブ酸リチウムでは
その常光線に対する屈折率が高いため、ニオブ酸リチウ
ムの表面における反射率は、空気との界面ばかりでな
く、一般的に用いられる接着剤との界面においてもかな
り高いものとなっている。そこで、本実施形態において
は、各複屈折板21、22、23を互いに接合する際、
各々の複屈折板の接着面側に接着剤との界面における可
視波長域の反射率を低減させるべく、誘電体薄膜を付加
した構成としている。
Further, as described above, since lithium niobate has a high refractive index with respect to ordinary light, the reflectance of the surface of lithium niobate is not only at the interface with air but also with the adhesive generally used. It is also quite high at the interface. Therefore, in this embodiment, when the birefringent plates 21, 22, and 23 are joined to each other,
The structure is such that a dielectric thin film is added to the bonding surface side of each birefringent plate to reduce the reflectance in the visible wavelength region at the interface with the adhesive.

【0106】図6(a)に本実施形態の光学ローパスフ
ィルタ全体の分光透過率特性を示す。このような分光透
過率特性とするべく、本実施例の光学ローパスフィルタ
においては、各々の複屈折板と接着剤との界面に接着後
の分光反射率特性が図6(b)に示されるような誘電体
薄膜による反射防止コーティングを付加している。
FIG. 6A shows the spectral transmittance characteristics of the entire optical low-pass filter of this embodiment. In order to obtain such spectral transmittance characteristics, in the optical low-pass filter of the present embodiment, the spectral reflectance characteristics after bonding at the interface between each birefringent plate and the adhesive are shown in FIG. 6B. An anti-reflection coating made of a thin dielectric thin film is added.

【0107】本実施形態の反射防止コーティングは、光
学的膜厚の薄い2層の誘電体を使用して図6(b)のよ
うな特性を実現しているが、接着剤の屈折率と誘電体薄
膜材料の屈折率を適切に選択すれば、もちろん光学的膜
厚が反射防止の中心波長の1/4となる通常の単層膜と
することもできる。
The antireflection coating of the present embodiment realizes the characteristics shown in FIG. 6 (b) by using two dielectric layers having a small optical film thickness. If the refractive index of the body thin film material is appropriately selected, a normal single-layer film having an optical thickness of 1/4 of the central wavelength of antireflection can be obtained.

【0108】なお、ここでは接着剤は、屈折率が1.5
6程度のUV硬化型の接着剤を想定している。図6
(c)に接着剤との界面に反射防止コーティングを付加
しない場合のこの界面の接着後の分光反射率特性を示
す。
In this case, the adhesive has a refractive index of 1.5.
It is assumed that about 6 UV-curable adhesives are used. FIG.
(C) shows the spectral reflectance characteristics after bonding at the interface when the antireflection coating is not added to the interface with the adhesive.

【0109】図6(c)に示されるように可視波長域に
おいてニオブ酸リチウムの複屈折板の接着面の1面あた
りにつき4%程度の光が反射するような構成では、接着
面が4面ある本実施形態の光学ローパスフィルタでは、
図6(a)に示されるように可視波長域の透過率が90
%以上程度となる分光透過率特性を得ることはできな
い。
As shown in FIG. 6C, in a configuration in which about 4% of light is reflected per one bonding surface of the lithium biobate birefringent plate in the visible wavelength region, the bonding surface has four surfaces. In the optical low-pass filter of this embodiment,
As shown in FIG. 6A, the transmittance in the visible wavelength range is 90%.
% Or more cannot be obtained.

【0110】以上説明したように本実施形態によれば、
厚さが0.19mmという加工可能な範囲内で十分に薄
い3枚の複屈折板をその光学軸が互いに異なる方位を向
くように接合するとともに接合面を含む各界面に誘電体
薄膜を付加することによって、撮影画像に悪影響を及ぼ
す偽信号を効果的に低減しつつ、視感度補正の機能を兼
ね備え、かつゴーストやフレアーの原因となる有害な光
線の発生を低減することができ、主として銀塩カメラ用
に用意された交換レンズを使用する一眼レフデジタルカ
メラに具備するのに好適となる光学ローパスフィルタを
実現している。
As described above, according to the present embodiment,
Three birefringent plates that are sufficiently thin within a processable range of a thickness of 0.19 mm are joined so that their optic axes face different directions, and a dielectric thin film is added to each interface including a joining surface. As a result, while effectively reducing spurious signals that adversely affect the captured image, it also has a visibility correction function, and can reduce the generation of harmful light rays that cause ghosts and flares. An optical low-pass filter suitable for being provided in a single-lens reflex digital camera using an interchangeable lens prepared for a camera is realized.

【0111】図7は本発明の光学ローパスフィルタ4の
実施形態への要部概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a main part of an embodiment of the optical low-pass filter 4 of the present invention.

【0112】本発明の光学ローパスフィルタ2は実施形
態1と同様、3枚のニオブ酸リチウムの単結晶の複屈折
板121、122、123より成っている。本実施形態
の光学ローパスフィルタ2は、図122に示した撮像系
と同様に撮影レンズ1と固体撮像素子3の間の光路中に
配置して使用され、実施形態の光学ローパスフィルタ2
と機能的には等価なものである。実施形態1の光学ロー
パスフィルタ2と異なる点を中心に以下に説明する。
As in the first embodiment, the optical low-pass filter 2 of the present invention comprises three single crystal birefringent plates 121, 122 and 123 of lithium niobate. The optical low-pass filter 2 of the present embodiment is used by being arranged in the optical path between the taking lens 1 and the solid-state imaging device 3 as in the image pickup system shown in FIG.
Is functionally equivalent to The following description focuses on differences from the optical low-pass filter 2 of the first embodiment.

【0113】図7(a)は、光学ローパスフィルタ2を
撮影レンズ1の光軸方向から見た図であって、z1a、
z2a、z3aは、それぞれ複屈折板21、22、23の
光学軸(Z軸)の正射影を表わしている。図7(a)に
示されるように、本実施形態では複屈折板21のZ軸の
平行平板の入射面又は出射面への正射影z1aは光学ロ
ーパスフィルタ2の長辺と角度φ1をなす方向を向いて
おり、複屈折板22のZ軸の正射影z2aは光学ローパ
スフィルタ2の長辺の方向を向いており(長辺に平
行)、複屈折板23のZ軸の正射影z3aは光学ローパ
スフィルタ2の長辺と角度φ3をなす方向を向いてい
る。なお本実施形態では、φ1=+45°、φ3=−4
5°としている。
FIG. 7A is a view of the optical low-pass filter 2 viewed from the direction of the optical axis of the photographing lens 1, where z1a,
z2a and z3a represent the orthogonal projection of the optical axis (Z axis) of the birefringent plates 21, 22, and 23, respectively. As shown in FIG. 7A, in the present embodiment, the orthogonal projection z1a of the birefringent plate 21 onto the entrance plane or exit plane of the Z-axis parallel flat plate forms a direction that forms an angle φ1 with the long side of the optical low-pass filter 2. The orthogonal projection z2a of the Z axis of the birefringent plate 22 is oriented in the direction of the long side of the optical low-pass filter 2 (parallel to the long side), and the orthogonal projection z3a of the Z axis of the birefringent plate 23 is optical. It is directed in a direction forming an angle φ3 with the long side of the low-pass filter 2. In this embodiment, φ1 = + 45 °, φ3 = −4
5 °.

【0114】本実施形態の光学ローパスフィルタ2の大
きさは、実施形態1の光学ローパスフィルタ2と同様
に、撮像素子3の有効画素領域より一回り大きく構成さ
れている。なお、やはり光学ローパスフィルタ2の長辺
の方向は、撮像素子3の長辺方向とほぼ一致するように
構成されている。
The size of the optical low-pass filter 2 of the present embodiment is one size larger than the effective pixel area of the image sensor 3, similarly to the optical low-pass filter 2 of the first embodiment. In addition, the direction of the long side of the optical low-pass filter 2 is also configured to substantially coincide with the long side direction of the image sensor 3.

【0115】本実施例の光学ローパスフィルタ2を、図
7(a)のA視方向から見た図を図7(b)に、その一部
拡大図を図7(c)に示す。図7(b)及び図7(c)に
おいてz1は複屈折板21のZ軸を表わしており、図7
(c)に示されるように、複屈折板21のZ軸zlと光学
ローパスフィルタ2の入出射面の法線は角度θ1をなす
ように構成されている。また本実施形態の光学ローパス
フィルタ2を図7(a)のB視方向から見た図を図7
(d)に、その一部拡大図を図7(e)に示す。図7
(d)及び図7(e)においてz2は複屈折板22のZ軸
を表わしており、図7(e)に示されるように、複屈折
板22のZ軸z2と光学ローパスフィルタ2の入出射面
の法線は角度θ2をなすように構成されている。また本
実施形態の光学ローパスフィルタ2を図7(a)のC視
方向から見た図を図7(f)に、その一部拡大図を図7
(g)に示す。図7(f)及び図7(g)においてz3は
複屈折板23のZ軸を表わしており、図7(g)に示さ
れるように、複屈折板23のZ軸z3と光学ローパスフ
ィルタ2の入出射面の法線は角度θ3をなすように構成
されている。本実施形態はθ1=θ2=θ3=45°と
して各々の複屈折板の厚さが最小となるようにしてい
る。本実施形態では、複屈折板21の厚さd1=0.1
9、複屈折板22の厚さd2=0.14、複屈折板23
の厚さd3=0.19となっている。
FIG. 7B shows the optical low-pass filter 2 of the present embodiment as viewed from the direction A in FIG. 7A, and FIG. 7C shows a partially enlarged view thereof. 7 (b) and 7 (c), z1 represents the Z axis of the birefringent plate 21, and FIG.
As shown in (c), the Z-axis zl of the birefringent plate 21 and the normal to the input / output surface of the optical low-pass filter 2 are configured to form an angle θ1. FIG. 7A is a view of the optical low-pass filter 2 of the present embodiment viewed from the direction B in FIG.
FIG. 7D is a partially enlarged view of FIG. FIG.
7 (d) and FIG. 7 (e), z2 represents the Z-axis of the birefringent plate 22, and as shown in FIG. 7 (e), the Z-axis z2 of the birefringent plate 22 and the input of the optical low-pass filter 2. The normal to the exit surface is configured to form an angle θ2. FIG. 7F shows the optical low-pass filter 2 of the present embodiment viewed from the direction C in FIG. 7A, and FIG.
(G). 7F and 7G, z3 represents the Z-axis of the birefringent plate 23. As shown in FIG. 7G, the Z-axis z3 of the birefringent plate 23 and the optical low-pass filter 2 Are formed so that the normal to the entrance / exit surface forms an angle θ3. In the present embodiment, the thickness of each birefringent plate is minimized by setting θ1 = θ2 = θ3 = 45 °. In the present embodiment, the thickness d1 of the birefringent plate 21 = 0.1
9, thickness d2 of birefringent plate 22 = 0.14, birefringent plate 23
Has a thickness d3 = 0.19.

【0116】本実施形態の光学ローパスフィルタ2は、
複屈折板21、22、23をこのように構成することに
よって、実施形態1と同様に、常光線に対して異常光線
を各々水平に対して上斜め45°方向に約7.2μm、
水平方向(長辺方向)に約5.3μm、及び水平に対し
て下斜め45°方向に約7.2μmずらして結像させ、
合計で被写体像を8つに分離させている。
The optical low-pass filter 2 of the present embodiment is
By configuring the birefringent plates 21, 22, and 23 in this way, similarly to the first embodiment, extraordinary rays are respectively emitted to the normal ray by about 7.2 μm in an obliquely upward 45 ° direction with respect to the horizontal.
An image is formed by shifting about 5.3 μm in a horizontal direction (long side direction) and about 7.2 μm in a 45 ° diagonally downward direction with respect to the horizontal,
The subject image is divided into eight in total.

【0117】本実施形態は、複屈折板を構成するニオブ
酸リチウムを十分に薄く加工することが可能であるとい
う想定の下における実施形態であるが、もちろん薄板の
加工の難易度を考慮して各々の複屈折板の厚さをより厚
く設定することも当然のことながら考えられる。例えば
各々の複屈折板を低コストで高精度の薄板に加工するた
めに複屈折板の板厚として0.25mmが必要だとすれ
ば、各々の複屈折板のZ軸と光学ローパスフィルタの入
出射面の法線とのなす角θ1、θ2、θ3を各々およそ
θ1=θ3=64°、θ2=72°、あるいはおよそθ
1=θ3=24°、θ2=17°とすることによっても
同様の光学ローパスフィルタを実現することができる。
The present embodiment is an embodiment on the assumption that the lithium niobate constituting the birefringent plate can be processed to a sufficiently small thickness. However, it is needless to say that the difficulty in processing the thin plate is taken into consideration. Naturally, it is conceivable to set the thickness of each birefringent plate to be larger. For example, if the thickness of each birefringent plate is required to be 0.25 mm in order to process each birefringent plate into a high-precision thin plate at a low cost, the Z-axis of each birefringent plate and the insertion of an optical low-pass filter are required. The angles θ1, θ2, and θ3 formed by the normal to the exit surface are respectively approximately θ1 = θ3 = 64 °, θ2 = 72 °, or approximately θ.
By setting 1 = θ3 = 24 ° and θ2 = 17 °, a similar optical low-pass filter can be realized.

【0118】このように各々の複屈折板の光学軸の角度
を適切に設定することによって加工の難易度に応じて複
屈折板の厚さを制御することは可能となるが、いずれの
場合においても水晶等を使用する従来の光学ローパスフ
ィルタと比較して十分に薄いものとすることができる。
特に画素ピッチの小さい撮像素子を使用する場合であっ
て、複屈折板の加工が難しくなった場合には、本発明の
条件式(4)、または(5)を満足するように複屈折板
の光学軸の角度を適切に設定することによって複屈折板
の厚さをやや厚めにすることが効果的となる。また、い
ずれの場合においても上述の本発明の実施形態1におい
て説明したようにニオブ酸リチウムの複屈折板の表面に
誘電体薄膜を付加して可視波長域の反射防止をすること
はゴーストやフレアーを低減させるという点で有効であ
る。
As described above, by appropriately setting the angle of the optical axis of each birefringent plate, it is possible to control the thickness of the birefringent plate according to the difficulty of processing. Can be made sufficiently thin as compared with a conventional optical low-pass filter using quartz or the like.
In particular, when an image sensor having a small pixel pitch is used and processing of the birefringent plate becomes difficult, the birefringent plate may be adjusted so as to satisfy the conditional expression (4) or (5) of the present invention. It is effective to make the thickness of the birefringent plate slightly larger by appropriately setting the angle of the optical axis. In any case, as described in the first embodiment of the present invention, the addition of a dielectric thin film to the surface of the birefringent plate of lithium niobate to prevent reflection in the visible wavelength range is not possible with ghost or flare. This is effective in reducing the amount of light.

【0119】以上説明した本発明の各実施形態におい
て、各々の複屈折板による常光線と異常光線の分離方向
は必ずしも上述のものとしなければならないとは限らな
い。本発明の各実施形態のように光学ローパスフィルタ
として斜め45°方向に発生する偽色信号を低減させる
目的であれば、例えば、第1の複屈折板のZ軸の正射影
を光学ローパスフィルタの長辺と角度+45°をなす方
向を向くようにし、第2の複屈折板のZ軸の正射影を光
学ローパスフィルタの長辺と角度+90°をなす方向を
向くようにし、第3の複屈折板のZ軸の正射影を光学ロ
ーパスフィルタの長辺と角度+135°をなす方向を向
くように設定することも可能である。
In each of the embodiments of the present invention described above, the separation direction of the ordinary ray and the extraordinary ray by each birefringent plate does not necessarily have to be as described above. For the purpose of reducing a false color signal generated in an oblique 45 ° direction as an optical low-pass filter as in each embodiment of the present invention, for example, the orthogonal projection of the Z-axis of the first birefringent plate is performed by the optical low-pass filter. The second birefringent plate is oriented so as to be oriented at an angle of + 45 ° with the long side, and the orthogonal projection of the Z-axis of the second birefringent plate is oriented at an angle of + 90 ° with the long side of the optical low-pass filter. It is also possible to set the orthogonal projection of the Z-axis of the plate so as to face a direction forming an angle of + 135 ° with the long side of the optical low-pass filter.

【0120】なお、実施形態1、2等において、複数枚
の複屈折板の各Z軸を異なる方向に向けた上で貼り合わ
せているのは、前述のように高い周波数成分のMTF値
を低減させる作用の他に、所定方向にへき開しやすいと
いうニオブ酸リチウム単結晶の欠点を克服するという効
果を得るためのものでもある。
In the first and second embodiments, the plurality of birefringent plates are bonded with the respective Z-axes oriented in different directions, because the MTF value of the high frequency component is reduced as described above. In addition to the action, the purpose is to obtain the effect of overcoming the disadvantage of the lithium niobate single crystal, which is easily cleaved in a predetermined direction.

【0121】以上説明したように本実施形態によれば、
CCD、MOS等の2次元の固体撮像素子を使用する撮
像装置において、被写体像の高周波数成分による偽解像
信号や偽色信号を低減させる目的で撮像光学系と個体撮
像素子の間に配置する光学ローパスフィルタを、適切な
厚さを持ったニオブ酸リチウムの単結晶の複屈折板を互
いに接合して構成することによって好適な光学ローパス
フィルタを実現でき、特に、銀塩カメラ用の交換レンズ
システムをそのまま良好に利用することのできる一眼レ
フレックス方式のデジタルスチルカメラを実現すること
ができる。
As described above, according to the present embodiment,
2. Description of the Related Art In an imaging apparatus using a two-dimensional solid-state imaging device such as a CCD or a MOS, the imaging device is disposed between an imaging optical system and an individual imaging device for the purpose of reducing false resolution signals and false color signals due to high frequency components of a subject image. A suitable optical low-pass filter can be realized by forming an optical low-pass filter by bonding lithium niobate single crystal birefringent plates having an appropriate thickness to each other, and particularly, an interchangeable lens system for a silver halide camera. , A single-lens reflex digital still camera that can be used satisfactorily as it is can be realized.

【0122】[0122]

【発明の効果】本発明によれば厚さが薄く、しかも良好
なるローパス効果が効果的に得られ高い光学性能が容易
に得られる。
According to the present invention, the thickness is small, a good low-pass effect is effectively obtained, and high optical performance is easily obtained.

【0123】光学ローパスフィルタ及びそれを用いた光
学機器を達成することができる。
An optical low-pass filter and an optical device using the same can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学ローパスフィルタを一眼レフレッ
クスカメラに搭載した際の撮像系の実施形態1の概略断
面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of Embodiment 1 of an imaging system when an optical low-pass filter of the present invention is mounted on a single-lens reflex camera.

【図2】本発明の光学ローパスフィルタの実施形態1の
説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of Embodiment 1 of the optical low-pass filter of the present invention.

【図3】本発明の光学ローパスフィルタの実施形態1に
よって分離される被写体像の様子の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a state of a subject image separated by the optical low-pass filter according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明に用いられる撮像素子上に構成したカラ
ーフィルタの配列の説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an arrangement of color filters configured on an image sensor used in the present invention.

【図5】本発明の光学ローパスフィルタの空間周波数特
性の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a spatial frequency characteristic of the optical low-pass filter of the present invention.

【図6】本発明の光学ローパスフィルタの分光特性の説
明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the spectral characteristics of the optical low-pass filter of the present invention.

【図7】本発明の光学ローパスフィルタの実施形態2の
説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of Embodiment 2 of the optical low-pass filter of the present invention.

【図8】一軸性単結晶の光学軸と平行平板の入出射面の
法線のなす角と、常光線と異常光線の分離巾の関係の説
明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between an angle formed by an optical axis of a uniaxial single crystal and a normal line of an entrance / exit surface of a parallel plate and a separation width between an ordinary ray and an extraordinary ray.

【図9】平行平板で発生する光線収差の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of ray aberration generated in a parallel plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、撮影レンズ 2、光学ローパスフィルタ 3、撮像素子 21、22、23、ニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板 1, photographing lens 2, optical low-pass filter 3, image sensor 21, 22, 23, birefringent plate of lithium niobate single crystal

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈
折板を該複数枚の複屈折板の光学軸が互いに異なる方向
を向くように組み合わせて接合して平行平板状に構成し
たことを特徴とする光学ローパスフィルタ。
1. A plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal are combined in such a manner that the optical axes of the plurality of birefringent plates are directed in different directions, and are joined to form a parallel plate. An optical low-pass filter.
【請求項2】 前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の
複屈折板のうち少なくとも2つはそれらの光学軸の平行
平板の入射面又は射光面への正射影が互いに45度の角
度をなすように設定されていることを特徴とする請求項
1の光学ローパスフィルタ。
2. At least two of said plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal are such that their orthogonal projections of their optical axes onto a plane of incidence or a plane of incidence of a parallel plate make an angle of 45 ° with each other. 2. The optical low-pass filter according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の
複屈折板を互いに接合する際、該複屈折板の表面には、
接着剤と複屈折板の界面における可視波長域の光線の反
射防止作用を有する誘電体薄膜を付加したことを特徴と
する請求項1又は2に記載の光学ローパスフィルタ。
3. When joining the plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal to each other, the surface of the birefringent plate includes
3. The optical low-pass filter according to claim 1, further comprising a dielectric thin film having an action of preventing reflection of light in a visible wavelength region at an interface between the adhesive and the birefringent plate.
【請求項4】 前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の
複屈折板の光学軸と前記平行平板の入射面、あるいは射
出面の法線とのなす角をθoとするとき、少なくとも1
枚の複屈折板においては、 10°<θo<27° 61°<θo<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴とする請求項
1、2または3に記載の光学ローパスフィルタ。
4. When the angle between the optical axis of the plurality of birefringent plates of lithium niobate single crystal and the normal to the plane of incidence or the plane of emission of the parallel plate is θo, at least 1
4. The optical low-pass filter according to claim 1, wherein two birefringent plates satisfy one of the following conditional expressions: 10 ° <θo <27 ° 61 ° <θo <80 °. 5.
【請求項5】 3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折
板を接合して平行平板状に構成した光学ローパスフィル
タであって、該3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折
版は、その光学軸の該平行平板の入射面、あるいは射出
面への正射影が、互いに45度の角度をなすように設定
されていることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
5. An optical low-pass filter formed by joining three birefringent plates of lithium niobate single crystal to form a parallel plate, wherein the birefringent plate of three lithium niobate single crystals is An optical low-pass filter, wherein an orthogonal projection of an optical axis onto an entrance surface or an exit surface of the parallel plate is set to form an angle of 45 degrees with each other.
【請求項6】 前記3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複
屈折板を出入射側より順に第1、第2、第3の複屈折板
とし、該第1の複屈折板、第2の複屈折板、第3の複屈
折板の各々の射出面における常光線と異常光線の分離幅
を各々Dl、D2、D3とするとき、 D1≒D3>D2 の条件式を満足することを特徴とする請求項5の光学ロ
ーパスフィルタ。
6. The three birefringent plates of lithium niobate single crystal are referred to as first, second, and third birefringent plates in this order from the incident and incident sides, and the first birefringent plate and the second birefringent plate are arranged. When the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray on the exit surface of each of the refraction plate and the third birefringent plate is D1, D2, and D3, respectively, the conditional expression of D1 ≒ D3> D2 is satisfied. An optical low-pass filter according to claim 5.
【請求項7】 前記第2の複屈折板の光学軸と前記平行
平板の入射面、あるいは射出面の法線とのなす角をθ2
とするとき、 10°<θ2<27° 61°<θ2<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴とする請求項
5又は6の光学ローパスフィルタ。
7. An angle θ2 between an optical axis of the second birefringent plate and a normal to an entrance surface or an exit surface of the parallel plate.
7. The optical low-pass filter according to claim 5, wherein any one of the following conditional expressions is satisfied: 10 ° <θ2 <27 ° 61 ° <θ2 <80 °.
【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項の光学ロ
ーパスフィルタを介して撮影素子上に画像を形成してい
ることを特徴とする光学機器。
8. An optical apparatus which forms an image on a photographic element via the optical low-pass filter according to claim 1. Description:
【請求項9】 光学ローパスフィルタを介して撮影素子
に画像を形成する光学機器であって、該光学ローパスフ
ィルタは、複数枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板
を接合した平行平板状より成り、該複数枚のニオブ酸リ
チウム単結晶の複屈折板光学軸の該平行平板の入射面、
あるいは射出面への正射影は互いに略45°の角度をな
すように構成され、そのうちの少なくとも1つの正射影
は該撮影素子の長辺方向と略45°の角度をなすように
構成したことを特徴とする光学機器。
9. An optical device for forming an image on an imaging element via an optical low-pass filter, wherein the optical low-pass filter is formed of a parallel plate in which a plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates are joined. The plane of incidence of the parallel plate of the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plate optical axis,
Alternatively, the orthogonal projection to the exit surface is configured to form an angle of approximately 45 ° with each other, and at least one of the orthogonal projections is configured to form an angle of approximately 45 ° with the long side direction of the imaging element. Characteristic optical equipment.
【請求項10】 光学ローパスフィルタを介して撮影素
子に画像を形成する光学機器であって、該光学ローパス
フィルタは、3枚のニオブ酸リチウム単結晶の複屈折板
を接合して平行平板状より成り、該ニオブ酸リチウム単
結晶の複屈折板は、その光学軸の該平行平板の入射面、
あるいは射出面への正射影が、該撮像素子の長辺方向と
略45°の角度をなす第1の複屈折板と、該第1の複屈
折板の正射影と略45°の角度をなす第2の複屈折板
と、該第1の複屈折板の正射影と略90°の角度をなす
第3の複屈折板とをこの順に組み合わせて構成したこと
を特徴とする光学機器。
10. An optical device for forming an image on a photographic element via an optical low-pass filter, wherein the optical low-pass filter is formed by joining three lithium biobate single crystals of lithium niobate to form a parallel plate. The birefringent plate of lithium niobate single crystal is an entrance surface of the parallel plate of its optical axis,
Alternatively, an orthographic projection on the exit surface forms a first birefringent plate at an angle of approximately 45 ° with the long side direction of the image sensor, and an orthographic projection of the first birefringent plate at an angle of approximately 45 °. An optical apparatus comprising: a second birefringent plate; and a third birefringent plate forming an angle of about 90 ° with the orthogonal projection of the first birefringent plate in this order.
【請求項11】 前記第1の複屈折板、第2の複屈折
板、第3の複屈折板の各々の射出面における常光線と異
常光線の分離幅を各々D1、D2、D3とするとき、 D1≒D3>D2 の条件式を満足するように構成したことを特徴とする請
求項10に記載の光学機器。
11. When the separation width of an ordinary ray and an extraordinary ray at the exit surface of each of the first birefringent plate, the second birefringent plate, and the third birefringent plate is D1, D2, and D3, respectively. The optical apparatus according to claim 10, wherein the optical system is configured to satisfy the following conditional expression: D1 ≒ D3> D2.
【請求項12】 前記第2の複屈折板の光学軸と前記平
行平板の入射面、あるいは射出面の法線とのなす角をθ
2とするとき、 10°<θ2<27° 61°<θ2<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴とする請求項
10又は11記載の光学機器。
12. An angle between an optical axis of the second birefringent plate and a normal to an entrance surface or an exit surface of the parallel plate is θ.
The optical device according to claim 10, wherein when 2 is satisfied, any one of the following conditional expressions is satisfied: 10 ° <θ2 <27 ° 61 ° <θ2 <80 °.
【請求項13】 前記複数枚のニオブ酸リチウム単結晶
の複屈折板の光学軸と前記平行平板の入射面、あるいは
射出面の法線とのなす角をθoとするとき、少なくとも
1枚の複屈折板においては、 10°<θo<27° 61°<θo<80° のいずれかの条件式を満足することを特徴とする請求項
9から12のいずれか1項の光学機器。
13. When at least one of the plurality of lithium niobate single crystal birefringent plates has an angle θo between an optical axis of the birefringent plate and a normal of an incident surface or an exit surface of the parallel plate, at least one birefringent plate is used. The optical apparatus according to claim 9, wherein the refractive plate satisfies a conditional expression of 10 ° <θo <27 ° 61 ° <θo <80 °.
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