JP2002303824A - Optical crystal low-pass filer unit and video camera using the same - Google Patents

Optical crystal low-pass filer unit and video camera using the same

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JP2002303824A
JP2002303824A JP2001108159A JP2001108159A JP2002303824A JP 2002303824 A JP2002303824 A JP 2002303824A JP 2001108159 A JP2001108159 A JP 2001108159A JP 2001108159 A JP2001108159 A JP 2001108159A JP 2002303824 A JP2002303824 A JP 2002303824A
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JP
Japan
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pass filter
optical
low
quartz low
wave plate
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Application number
JP2001108159A
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Inventor
Hiroshi Doi
博 土肥
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Blocking Light For Cameras (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the problem of influence in terms of image quality such as the blur of a color due to a wavelength at the time of using an optical crystal low-pass filter in a video camera or the like handling general visible light by having wavelength dependence as the characteristic of a second optical crystal low-pass filter. SOLUTION: The optical crystal low-pass filter unit, in which a wavelength plate 32 is arranged between two optical crystal low-pass filters 31 and 33, has a steep characteristic without having frequency dependence since the thickness of the wavelength plate 32 is defined as 15±15 μm, and also has the advantages in configuration and cost since it is unnecessary that the thickness of the wavelength plate is made large. Also a video camera having performance reduced in color blur is obtained by using the low-pass filter unit.

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、ビデオカメラに用
いる光学的水晶ローパスフィルターユニット、およびそ
れを用いたビデオカメラに関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical quartz low-pass filter unit used for a video camera and a video camera using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD等の固体撮像素子はレンズによっ
て撮像面上に投影されたアナログ画像を2次元的にサン
プリングする。従って、画像ピッチで決定されるナイキ
スト周波数よりも高い空間信号を有する画像信号が投影
された場合、この高い空間周波数成分は偽信号となって
低域に折り返される。この現象を避けるため、一般にC
CDの撮像面上に投影される前にこの空間周波数成分を
カットしておく必要があり、レンズと撮像素子の間に光
学的なローパスフィルターを設ける。ローパスフィルタ
ーとしては水晶板を用いた光学的水晶ローパスフィルタ
ーが最も一般的である。これは水晶の複屈折作用を利用
したものである。このような技術を記載した文献とし
て、日本理工出版会発刊の『固体撮像素子の基礎』(安
藤隆男他著)や、キンセキ株式会社発行の技術解説書な
どがある。ここで水晶の複屈折について簡単に説明す
る。
2. Description of the Related Art A solid-state image pickup device such as a CCD two-dimensionally samples an analog image projected on an image pickup surface by a lens. Therefore, when an image signal having a spatial signal higher than the Nyquist frequency determined by the image pitch is projected, the high spatial frequency component becomes a false signal and is turned back to a low frequency. To avoid this phenomenon, C
It is necessary to cut this spatial frequency component before it is projected on the imaging surface of the CD, and an optical low-pass filter is provided between the lens and the imaging device. As a low-pass filter, an optical quartz low-pass filter using a quartz plate is most common. This utilizes the birefringence effect of quartz. References that describe such techniques include “Basics of solid-state imaging devices” (published by Nippon Riko Publishing Co., Ltd.) (by Takao Ando et al.) And technical commentary published by Kinseki Co., Ltd. Here, the birefringence of quartz will be briefly described.

【0003】水晶結晶の屈折率楕円体を図5(a)に示
す。ここで101はX軸、102はY軸、103はZ軸
で、それぞれ結晶の光学軸の方向を、nx104、ny
105、nz106はそれぞれの方向の屈折率を表して
おり、水晶結晶の場合は一軸性結晶なのでnx=nyで
あるので、図5(a)のようなZ軸に軸対象な回転楕円
体で表される。
FIG. 5A shows a refractive index ellipsoid of a quartz crystal. Here, 101 is the X axis, 102 is the Y axis, 103 is the Z axis, and the directions of the optical axes of the crystals are nx104, ny, respectively.
Numerals 105 and nz 106 denote refractive indices in the respective directions. In the case of a quartz crystal, since nx = ny since it is a uniaxial crystal, it is represented by a spheroid symmetrical to the Z axis as shown in FIG. Is done.

【0004】結晶の特定の方向に光が入射した場合、そ
の光に対する屈折率は図5(b)に示すように、光線と
垂直で、かつ楕円体の原点を含む平面で切断した楕円で
表される。ここで107 aは入射光線の向きを示す。
すなわち、ONを波面法線とする光は、振動面がOP、
OQ方向である2つの直線偏光に分解できる。これを複
屈折と呼ぶ。このときのOP偏光の屈折率をne10
8、OQ偏光の屈折率をno109とすると、noはO
Nがどの方向を向いても変化しないが、neは方向によ
り変化する。一般に、屈折率の変化しないOQ偏光成分
を常光線、変化するOP偏光成分を異常光線と呼ぶ。一
般に屈折率の高い異常光線は常光線よりも伝搬速度が遅
い。
When light is incident in a specific direction of a crystal, the refractive index for the light is represented by an ellipse perpendicular to the light ray and cut by a plane including the origin of the ellipsoid as shown in FIG. Is done. Here, 107a indicates the direction of the incident light beam.
That is, the light whose ON is the wavefront normal has a vibration surface of OP,
It can be decomposed into two linearly polarized lights in the OQ direction. This is called birefringence. The refractive index of the OP polarized light at this time is ne10
8, assuming that the refractive index of OQ polarized light is no109, no is O
Although N does not change in any direction, ne changes depending on the direction. In general, an OQ polarized component whose refractive index does not change is called an ordinary ray, and an OP polarizing component that changes is called an extraordinary ray. Generally, an extraordinary ray having a high refractive index has a lower propagation speed than an ordinary ray.

【0005】次に、光学的水晶ローパスフィルターの原
理について説明する。水晶板に自然光(通常は円偏光で
近似される)が垂直入射した場合、光線は分離角度を持
って常光線と異常光線に分離される(これは数式的にフ
レネルの仮定、及びホイヘンスの原理で説明できるが、
ここでは発明に関する主旨とは外れるので説明を省略す
る)。この特性を生かし、最大分離幅を与える方向に光
軸を設定すれば、光の分離幅dは水晶板の厚みtをパラ
メータとして、 d=(no^2−ne^2)/(no^2+ne^2)・t …(数式1) で表される。水晶の屈折率は、 no=1.5443 ne=1.5534 …(数式2) であるので、水晶板を通過した光の分離幅dは、 d=5.88×10^(−3)・t …(数式3) となる。水晶板を通過した常光線と異常光線はお互いに
分離幅dだけずれているので、空間周波数1/dの周波
数成分は互いに位相がπだけずれて打ち消し合い、空間
周波数2/dの周波数成分は互いに位相が2πだけずれ
て強め合う。このような干渉作用によって空間的なロー
パスフィルター特性を得るのが光学的水晶ローパスフィ
ルターの原理である。
Next, the principle of an optical quartz low-pass filter will be described. When natural light (usually approximated by circularly polarized light) is perpendicularly incident on a quartz plate, the light is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray with a separation angle (this is mathematically based on Fresnel's assumption and Huygens' principle). Can be explained by
Here, the description is omitted because it is out of the spirit of the invention). By taking advantage of this characteristic and setting the optical axis in the direction that gives the maximum separation width, the light separation width d is obtained by using the thickness t of the quartz plate as a parameter, and d = (no ^ 2-ne ^ 2) / (no ^ 2 + ne ^ 2) · t (Expression 1) Since the refractive index of the crystal is: no = 1.5443 ne = 1.5534 (Equation 2), the separation width d of the light passing through the crystal plate is d = 5.88 × 10 ^ (− 3) · t (Formula 3) Since the ordinary ray and the extraordinary ray that have passed through the quartz plate are shifted from each other by the separation width d, the frequency components of the spatial frequency 1 / d cancel each other out of phase with each other by π, and the frequency component of the spatial frequency 2 / d is The phases are mutually shifted by 2π and strengthen each other. It is the principle of an optical quartz low-pass filter that a spatial low-pass filter characteristic is obtained by such interference.

【0006】図6は光学的水晶ローパスフィルターの特
性を具体的に表したものである。図6で140は光学的
水晶ローパスフィルターの周波数特性、141は空間周
波数が1/dの時の光線の干渉の様子を表したもの、1
42は空間周波数が2/dの時の光線の干渉の様子を表
したもので、143、144は各々の常光線の波形、1
45、146は各々の異常光線の波形、147、148
は常光線及び異常光線が干渉しあった合成波形である。
FIG. 6 specifically shows characteristics of an optical quartz low-pass filter. In FIG. 6, reference numeral 140 denotes the frequency characteristic of the optical quartz low-pass filter, and 141 denotes the state of light beam interference when the spatial frequency is 1 / d.
Reference numeral 42 denotes the state of interference of light rays when the spatial frequency is 2 / d, and reference numerals 143 and 144 denote the waveforms of the respective ordinary light rays.
45 and 146 are the waveforms of the extraordinary rays, 147 and 148, respectively.
Is a composite waveform in which an ordinary ray and an extraordinary ray interfere.

【0007】光学的水晶ローパスフィルターの周波数特
性140で空間周波数が1/dの時、常光線143と異
常光線145は、位相がπだけずれているので合成波形
147はお互い打ち消し合ってレスポンスは0%になっ
ている。
When the spatial frequency is 1 / d in the frequency characteristic 140 of the optical quartz low-pass filter, the ordinary light ray 143 and the extraordinary light ray 145 are out of phase by π, so that the combined waveforms 147 cancel each other out and the response is 0. %It has become.

【0008】一方、空間周波数が2/dの時、常光線1
44と異常光線146は位相が2πだけずれるので、合
成波形148はお互い強め合ってレスポンスは100%
になっている。
On the other hand, when the spatial frequency is 2 / d,
44 and the extraordinary ray 146 are out of phase by 2π, so that the combined waveforms 148 strengthen each other and the response is 100%.
It has become.

【0009】さて、ここで急峻なローパスフィルター特
性を得るために、水晶厚tとt/2の2枚の光学的水晶
ローパスフィルターを重ねた場合の特性例を図7で示
す。図7で150は水晶厚tの第1の光学的水晶ローパ
スフィルターの特性、151は水晶厚t/2の第2の光
学的水晶ローパスフィルターの特性、152は前記2枚
のフィルターを掛け合わせた特性を表している。
FIG. 7 shows an example of characteristics when two optical crystal low-pass filters having crystal thicknesses t and t / 2 are stacked in order to obtain a steep low-pass filter characteristic. In FIG. 7, 150 is the characteristic of the first optical crystal low-pass filter having a crystal thickness of t, 151 is the characteristic of the second optical crystal low-pass filter having a crystal thickness of t / 2, and 152 is the product obtained by multiplying the two filters. Represents the characteristics.

【0010】図でも明らかなように、2枚の特性を重ね
合わせると急峻な特性が得られることがわかる。しかし
実際、このように複数枚の光学的水晶ローパスフィルタ
ーの特性を掛け合わせる場合、単純に2枚の光学的水晶
ローパスフィルターを重ね合せただけでは常光線、異常
光線とも直線偏光であるので、1枚目から出た常光線は
2枚目の光学的水晶ローパスフィルター内でも直進し、
異常光線は右あるいは左に屈折するため、結果的に厚さ
2枚の厚みの和または差に相当する1枚の光学的水晶ロ
ーパスフィルターと同じ働きになってしまう。そこで、
1枚目から出た常光線、異常光線の直線偏光の性質を円
偏光に直す必要がある。この働きをするのが波長板であ
る。
As is apparent from the figure, it can be seen that a steep characteristic can be obtained by superimposing the characteristics of the two sheets. However, in fact, when the characteristics of a plurality of optical quartz low-pass filters are multiplied in this way, simply superimposing two optical quartz low-pass filters results in linear polarization of both ordinary and extraordinary rays. The ordinary ray coming out of the first sheet goes straight through the second optical crystal low-pass filter,
The extraordinary ray is refracted to the right or left, and consequently has the same function as one optical quartz low-pass filter corresponding to the sum or difference of the two thicknesses. Therefore,
It is necessary to convert the ordinary light and extraordinary light emitted from the first sheet into circularly polarized light. The wave plate performs this function.

【0011】波長板の説明は後述するとし、ここではま
ずは2枚の光学的水晶ローパスフィルターを通過する光
線が波長板の有無により如何に変化するかを図8を用い
て説明する。図8で、同図(a)は波長板がない場合、
同図(b)は2枚の光学的水晶ローパスフィルターの間
に波長板を挿入した場合の光線の分離の様子を示してい
る。162及び163は1枚目の光学的水晶ローパスフ
ィルター、164及び165は2枚目の光学的水晶ロー
パスフィルター、166及び167は入射する自然光
(円偏光に代表させている)、168及び169は1枚
目の光学的水晶ローパスフィルターで分離された常光
線、170及び171は1枚目の光学的水晶ローパスフ
ィルターで分離された異常光線、172は波長板、17
3は波長板を通過し円偏光に変換された常光線、174
は波長板を通過し円偏光に変換された異常光線、175
及び176は波長板を挿入しない場合の2枚の光学的水
晶ローパスフィルターを通過し分離した光線、177〜
180は2枚の光学的水晶ローパスフィルターの間に波
長板を挿入した場合の2枚目の光学的水晶ローパスフィ
ルターを通過して分離した光線を表す。
The description of the wave plate will be described later. First, how the light passing through the two optical quartz low-pass filters changes depending on the presence or absence of the wave plate will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the case where there is no wave plate.
FIG. 3B shows the state of light separation when a wave plate is inserted between two optical quartz low-pass filters. 162 and 163 are first optical quartz low-pass filters, 164 and 165 are second optical quartz low-pass filters, 166 and 167 are incident natural light (represented by circularly polarized light), and 168 and 169 are 1 Ordinary rays separated by the first optical quartz low-pass filter, 170 and 171 are extraordinary rays separated by the first optical quartz low-pass filter, 172 is a wave plate, 17
Reference numeral 3 denotes an ordinary ray passed through the wave plate and converted into circularly polarized light;
Are the extraordinary rays passed through the wave plate and converted into circularly polarized light, 175
Reference numerals 176 and 176 denote light beams that have passed through two optical quartz low-pass filters and separated when no wave plate is inserted.
Reference numeral 180 denotes a light beam that has passed through the second optical crystal low-pass filter and is separated when a wave plate is inserted between the two optical crystal low-pass filters.

【0012】まず、波長板172を挿入しない場合(図
8(a))では、自然光166は1枚目の光学的水晶ロ
ーパスフィルター162を通過した時点で、常光線16
8、異常光線170に分離される。分離した2つの光線
は2枚目の光学的水晶ローパスフィルター164を通過
するが、常光線、異常光線とも直線偏光であるので2枚
目の光学的水晶ローパスフィルター164内でも常光線
は直進し、異常光線は単純に屈折だけして各々の光線の
分離はない。その結果、2枚の光学的水晶ローパスフィ
ルターを通過した光線は、光線175及び176に示す
ように2枚の厚みに相当する1枚の光学的水晶ローパス
フィルターと同じ2点の分離点を持った光線が得られる
だけにすぎない。
First, when the wave plate 172 is not inserted (FIG. 8A), the natural light 166 passes through the first optical quartz low-pass filter 162, and the ordinary light 16
8. Separated into extraordinary rays 170. The two separated light beams pass through the second optical crystal low-pass filter 164. However, since the ordinary light and the extraordinary light are linearly polarized, the ordinary light also travels straight in the second optical quartz low-pass filter 164, The extraordinary ray is simply refracted and there is no separation of each ray. As a result, the light beam that passed through the two optical quartz low-pass filters had the same two separation points as one optical quartz low-pass filter corresponding to two thicknesses as shown by light beams 175 and 176. Only a light beam is obtained.

【0013】次に、2枚の光学的水晶ローパスフィルタ
ーの間に波長板を挿入した場合(図8(b))では、自
然光167は1枚目の光学的水晶ローパスフィルター1
63を通過した時点で、常光線169及び異常光線17
1に分離される。分離された2つの光線は直線偏光であ
るが、波長板172を通過することで円偏光の光線17
3及び174に変換される。従って、各々の光線は2枚
の光学的水晶ローパスフィルター165を通過した時も
一枚目の光学的水晶ローパスフィルター163を通過し
た時と同様にそれぞれ常光線、異常光線に分離されるの
で、結局4点の分離点を持つ光線177、178、17
9、180へと変換される。その結果2枚目の光学的水
晶ローパスフィルターの効果が発揮でき、結果として急
峻なローパスフィルター特性を得ることが可能となる。
Next, when a wave plate is inserted between the two optical quartz low-pass filters (FIG. 8B), natural light 167 is applied to the first optical quartz low-pass filter 1.
When passing through 63, the ordinary ray 169 and the extraordinary ray 17
It is separated into 1. Although the two separated light beams are linearly polarized light, they pass through the wave plate 172 to become circularly polarized light beams 17.
3 and 174. Accordingly, each ray is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray when passing through the two optical quartz low-pass filters 165 in the same manner as when passing through the first optical quartz low-pass filter 163. Rays 177, 178, 17 with four separation points
9, and 180. As a result, the effect of the second optical quartz low-pass filter can be exerted, and as a result, a steep low-pass filter characteristic can be obtained.

【0014】さて、次に図9、図10を用いて波長板の
しくみについて説明する。図9は常光線と異常光線の結
晶内での位相差を示す図である。また、図10は水晶板
厚と位相差との関係を説明するものである。図9で11
0は常光線、111は異常光線、112は屈折媒体であ
る水晶結晶、113は水晶の厚みの寸法を表すY軸方向
の距離、114は位相差であり、後述する重要な位相差
λ/4のイメージを表すものである。常光線110、異
常光線111は水晶結晶112中での屈折率が異なるた
め、屈折率の大きい異常光線は結晶内での速度が遅めら
れ、結晶の出口であるY=tのところで位相差を持つ。
図9では位相差λ/4を持っていることを示している。
Next, the structure of the wave plate will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram showing a phase difference in a crystal between an ordinary ray and an extraordinary ray. FIG. 10 illustrates the relationship between the crystal plate thickness and the phase difference. 9 in FIG.
0 is an ordinary ray, 111 is an extraordinary ray, 112 is a quartz crystal serving as a refraction medium, 113 is a distance in the Y-axis direction representing a thickness dimension of quartz, 114 is a phase difference, and an important phase difference λ / 4 described later. It represents the image of. Since the ordinary ray 110 and the extraordinary ray 111 have different refractive indexes in the quartz crystal 112, the velocity of the extraordinary ray having a large refractive index in the crystal is slowed, and the phase difference is changed at the exit of the crystal at Y = t. Have.
FIG. 9 shows that there is a phase difference λ / 4.

【0015】次に図10で120は水晶板、121は水
晶結晶のX軸、122はZ軸であり、水晶ではZ軸が光
軸となる。123は直線偏光された入射光線の偏光方
向、124は水晶板の厚みtである。
Next, in FIG. 10, reference numeral 120 denotes a quartz plate, 121 denotes an X axis of a quartz crystal, and 122 denotes a Z axis. In quartz, the Z axis is an optical axis. 123 is the polarization direction of the linearly polarized incident light beam, and 124 is the thickness t of the quartz plate.

【0016】まず、水晶板120のX軸121、Z軸1
22に対し45°に傾けた直線偏光123を入射させる
と、結晶内では振動方向がX軸121に沿うX成分とZ
軸122に沿うZ軸成分に分けられる。水晶板の厚みd
124をパラメータとし水晶板の表面をY座標の原点と
した時、Y=tへは、X成分は時間τ=τxに、Z成分
はτ=τz(>τx)に到達する。したがってY=tに
おける位相差Γは、 Γ=ω*(τz−τx) =ω*(t/vz−t/vx) …(数式4) と書くことができる。ここでvz、vxはそれぞれ結晶
中の光速、ωは角振動数である。ωは媒質によらず不変
であり、 ω=2πC/λ …(数式5) と書くことが出来る。ここで、C、λは各々真空中の光
速、波長である。また、 C/vz=ne C/vx=no …(数式6) は各々の光線に対する屈折率であるから、Y=tにおけ
る位相差Γは、 Γ=(2π/λ)*(ne−no)*t …(数式7) と書ける。
First, the X axis 121 and the Z axis 1
When the linearly polarized light 123 inclined at 45 ° with respect to 22 is made incident, the vibration direction in the crystal is changed to the X component along the X axis 121 and Z
It is divided into a Z-axis component along the axis 122. Quartz plate thickness d
When the surface of the quartz plate is set as the origin of the Y coordinate using 124 as a parameter, the X component reaches time τ = τx, and the Z component reaches τ = τz (> τx). Therefore, the phase difference に お け る at Y = t can be written as: Γ = ω * (τz−τx) = ω * (t / vz−t / vx) (Equation 4) Here, vz and vx are the speed of light in the crystal, respectively, and ω is the angular frequency. ω is invariant regardless of the medium, and can be written as ω = 2πC / λ (Equation 5). Here, C and λ are the speed of light and the wavelength in vacuum, respectively. Further, since C / vz = ne C / vx = no (Equation 6) is the refractive index for each light ray, the phase difference に お け る at Y = t is: Γ = (2π / λ) * (ne−no) * T (Expression 7)

【0017】X、Z軸に沿う2つの直線偏光は位相が異
なるため、水晶板の出口Y=tでは、光線は波長λ、水
晶板の厚みtをパラメータとして合成された光線にな
る。さらにこれら2つの直線偏光は直交関係にあるの
で、合成光線は進行方向に対して螺旋状に回転する所謂
楕円偏光としての振る舞いをする。このように直線偏光
された光線を楕円偏光に変換させる水晶板を一般に波長
板と言う。
Since the two linearly polarized light beams along the X and Z axes have different phases, at the exit Y = t of the quartz plate, the light beam is a combined beam using the wavelength λ and the thickness t of the quartz plate as parameters. Further, since these two linearly polarized lights are in an orthogonal relationship, the combined light beam behaves as so-called elliptically polarized light that rotates helically with respect to the traveling direction. A quartz plate that converts the linearly polarized light into elliptically polarized light is generally called a wave plate.

【0018】また、ある波長λに対して位相差Γがπ/
2になるように厚みt124を調整するすると直線偏光
を完全円偏光に変換することができる。このような波長
板を一般に「1/4λ板」と呼んでいる。すなわち、 π/2=(2π/λ)*(ne−no)*t ⇒ t=(1/4)λ*(1/(ne−no)) …(数式8) の時、直線偏光を完全円偏光に変換できる。
For a certain wavelength λ, the phase difference π is π /
By adjusting the thickness t124 to be 2, linearly polarized light can be converted to perfect circularly polarized light. Such a wave plate is generally called a “1 / λ plate”. That is, when π / 2 = (2π / λ) * (ne−no) * t → t = (1 /) λ * (1 / (ne−no)) (Equation 8), the linearly polarized light is completely converted. Can be converted to circularly polarized light.

【0019】次に、上記の光学的水晶ローパスフィルタ
ーと波長板をビデオカメラに配置した一例を図11を用
いて説明する。図11で130はレンズ、131は1枚
目の光学的水晶ローパスフィルター、132は波長板、
133は2枚目の光学的水晶ローパスフィルター、13
4は固体撮像素子であるCCD、135は入射光、13
6は1枚目の光学的水晶ローパスフィルターを通過した
常光線と異常光線、137は波長板を通過して円偏光に
変換された光線、138は2枚目の光学的水晶ローパス
フィルターを通過して4点に分離された光線である。
Next, an example in which the optical quartz low-pass filter and the wave plate are arranged in a video camera will be described with reference to FIG. In FIG. 11, 130 is a lens, 131 is a first optical crystal low-pass filter, 132 is a wave plate,
133 is a second optical quartz low-pass filter, 13
4 is a CCD which is a solid-state imaging device, 135 is incident light, 13
Reference numeral 6 denotes an ordinary ray and an extraordinary ray that have passed through the first optical quartz low-pass filter, 137 denotes a ray that has passed through the wave plate and has been converted into circularly polarized light, and 138 has passed through the second optical quartz low-pass filter. The light beam is divided into four points.

【0020】入射光135はレンズ130、1枚目の光
学的水晶ローパスフィルター131を通過し、直線偏光
である常光線と異常光線の2点に分離されることで空間
的なローパスフィルターが掛けられる。直線偏光である
常光線と異常光線は波長板132で円偏光に変換され、
2枚目の光学的水晶ローパスフィルター133に入射通
過して4点に分離されることでさらに急峻な空間的なロ
ーパスフィルターが掛けられる。2枚目の光学的水晶ロ
ーパスフィルター133を通過した光線はCCD134
に入射して電気信号に変換される。なお、ここでは1枚
目の光学的水晶ローパスフィルター131、波長板13
2、2枚目の光学的水晶ローパスフィルター133はそ
れぞれ個別に表記しているが、一般的にはこれらは一体
物として貼り合わされ、ユニット化されている。
The incident light 135 passes through the lens 130 and the first optical crystal low-pass filter 131, and is separated into two points, an ordinary ray and an extraordinary ray, which are linearly polarized light, so that a spatial low-pass filter is applied. . The ordinary ray and the extraordinary ray that are linearly polarized light are converted into circularly polarized light by the wave plate 132,
The incident light passes through the second optical crystal low-pass filter 133 and is separated into four points, whereby a sharper spatial low-pass filter is applied. The light beam that has passed through the second optical crystal low-pass filter 133 is a CCD 134
And is converted into an electric signal. Here, the first optical quartz low-pass filter 131 and the wave plate 13 are used.
The second and second optical crystal low-pass filters 133 are individually described, but they are generally bonded together as a unit to form a unit.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらビデオカ
メラの場合、一般的に可視光の波長範囲(360nm〜
760nm)を取り扱うが、波長板が直線偏光を円偏光
に変換できるのは1/4λ板として作用する数式8の関
係を満たす波長であり、可視光の波長範囲全般に対して
完全に変換できているわけではない。
However, in the case of a video camera, the wavelength range of visible light (360 nm to 360 nm) is generally used.
760 nm), but the wavelength plate that can convert linearly polarized light into circularly polarized light is a wavelength that satisfies the relationship of Expression 8 that acts as a λλ plate, and can be completely converted over the entire visible light wavelength range. Not necessarily.

【0022】図12は偏光面が直交した2枚の偏向子の
間に波長板を挿入した場合(直交ニコル条件という)を
想定し、この特性を求めることで波長板の持つ波長依存
性を示した図である。波長板の厚みtはt=0.5mm
を想定している。2枚の偏向子は直交関係にあるので波
長板がなければ透過光率は0%であるが、波長板の影響
で波長に応じて楕円偏光に変換されて透過する。透過光
率Tは、 T=(sin(π/λ*(ne−no)*t))^2 …(数式9) で表され、透過光率50%のところが完全円偏光であ
り、この波長の時に1/4λ板としての働きをしている
ことを示している。図12を見ると、可視光範囲で円偏
光に変換できていない波長(透過光率50%から外れて
いる波長)が多数発生していることが分かる。
FIG. 12 shows a case where a wave plate is inserted between two deflectors whose polarization planes are orthogonal to each other (referred to as orthogonal Nicol condition). FIG. The thickness t of the wave plate is t = 0.5 mm
Is assumed. Since the two deflectors are in an orthogonal relationship, the transmittance is 0% if there is no wavelength plate. However, due to the influence of the wavelength plate, the light is converted into elliptically polarized light according to the wavelength and transmitted. The transmitted light rate T is represented by the following equation: T = (sin (π / λ * (ne-no) * t)) 数 式 2 (Equation 9). It shows that the plate functions as a λλ plate at the time of. FIG. 12 shows that a large number of wavelengths that cannot be converted into circularly polarized light in the visible light range (wavelengths deviating from the transmittance of 50%) are generated.

【0023】以上のような波長板を用いると2枚目の光
学的水晶ローパスフィルターの特性に波長波長依存性を
持つことになることから、可視光全般を取り扱うビデオ
カメラ等に用いた時は波長により色のにじみが出るなど
の画質的な影響を及ぼすという課題を持っている。
When the above-described wavelength plate is used, the characteristics of the second optical quartz low-pass filter have wavelength wavelength dependence. There is a problem in that the image quality is affected, such as color bleeding.

【0024】また、波長板の厚みをできるだけ厚くし、
可視光の波長範囲で1/4λ板としての働きをする波長
の数を増やす方法が取られることがある。図13は直交
ニコル条件でのt=1.5mmの時の透過光率Tであ
る。厚みを厚くすることで円偏光になっていない波長の
間隔が短くなっていることが分かる。その結果、波長依
存性はあるが印象として改善したような振る舞いをす
る。しかし、根本的に波長依存性がなくなったわけでは
ないので十分な解決とは言えず、また効果を上げるため
には厚みを増加させるしかなく、構成的、コスト的に不
利という課題がある。
Also, the thickness of the wave plate is made as thick as possible,
In some cases, a method of increasing the number of wavelengths serving as a 1 / λ plate in the wavelength range of visible light is used. FIG. 13 shows the transmittance T at the time of t = 1.5 mm under the orthogonal Nicols condition. It can be seen that by increasing the thickness, the interval between wavelengths that are not circularly polarized is reduced. As a result, it behaves as though it has been improved as an impression, although it has wavelength dependence. However, it is not a sufficient solution because the wavelength dependence has not been eliminated fundamentally, and there is no other way but to increase the thickness in order to improve the effect, which is disadvantageous in terms of structure and cost.

【0025】本発明は上記課題に鑑み、周波数依存性な
く急峻な特性を持ち、かつ、波長板の厚みを厚くする必
要がないので構成的、コスト的にもメリットのある光学
的水晶ローパスフィルターユニットを提供でき、またそ
れを用いることで、性能的にも色にじみの少ない光学的
水晶ローパスフィルターユニット及びそれを用いたビデ
オカメラを提供するものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention has an optical quartz low-pass filter unit that has sharp characteristics without frequency dependence, and does not need to increase the thickness of a wave plate, so that it is advantageous in terms of structure and cost. The present invention also provides an optical quartz low-pass filter unit having less color bleeding in performance and a video camera using the same.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明では、少なくとも2枚の光学的水晶ローパス
フィルターの間に波長板を配置した光学的水晶ローパス
フィルターユニットであって、前記波長板の厚みが15
±5μmであることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an optical quartz low-pass filter unit comprising a wave plate disposed between at least two optical quartz low-pass filters, the optical quartz low-pass filter unit comprising: Board thickness is 15
It is characterized by being ± 5 μm.

【0027】このような構成により、周波数依存性なく
急峻な特性を持ち、かつ、波長板の厚みを厚くする必要
がないので構成的、コスト的にもメリットのある光学的
水晶ローパスフィルターユニットを提供でき、またそれ
を用いることで、性能的にも色にじみの少ない光学的水
晶ローパスフィルターユニットが得られる。
With such a configuration, there is provided an optical quartz low-pass filter unit having a sharp characteristic without frequency dependence and having an advantage in terms of configuration and cost because it is not necessary to increase the thickness of the wave plate. It is possible to obtain an optical quartz low-pass filter unit with little color bleeding in performance by using the same.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は。少なくとも2枚の光学的水晶ローパスフィルターの
間に波長板を配置した光学的水晶ローパスフィルターユ
ニットであって、前記波長板の厚みが15±5μmであ
ることを特徴とする光学的水晶ローパスフィルターユニ
ットであって、周波数依存性なく急峻な特性を持ち、か
つ、波長板の厚みを厚くする必要がないので構成的、コ
スト的にもメリットのある光学的水晶ローパスフィルタ
ーユニットを提供でき、またそれを用いることで、性能
的にも色にじみの少ない光学的水晶ローパスフィルター
を得ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention is described. An optical quartz low-pass filter unit comprising a wave plate disposed between at least two optical quartz low-pass filters, wherein the thickness of the wave plate is 15 ± 5 μm. Therefore, it is possible to provide an optical quartz low-pass filter unit which has a steep characteristic without frequency dependence, and has an advantage in terms of constitution and cost because it is not necessary to increase the thickness of the wave plate, and uses it. This makes it possible to obtain an optical quartz low-pass filter with little color fringing in terms of performance.

【0029】請求項2に記載の発明は、少なくとも2枚
の光学的水晶ローパスフィルターの間に厚みが15±5
μmである波長板を配置した光学的水晶ローパスフィル
ターユニットと、前記光学的水晶ローパスフィルターユ
ニットからの光学信号を電気信号に変換して出力する撮
像素子とを備え、前記光学的水晶ローパスフィルタユニ
ットを前記撮像手段の前面に配置したことを特徴とする
ビデオカメラであって、周波数依存性なく急峻な特性を
持ち、かつ、波長板の厚みを厚くする必要がないので構
成的、コスト的にもメリットのある光学的水晶ローパス
フィルターユニットを提供でき、またそれを用いること
で、性能的にも色にじみの少ないビデオカメラを得るこ
とができる。
According to a second aspect of the present invention, the thickness between the at least two optical quartz low-pass filters is 15 ± 5.
An optical quartz low-pass filter unit having a wavelength plate of μm arranged therein, and an image sensor that converts an optical signal from the optical quartz low-pass filter unit into an electric signal and outputs the electric signal, and includes the optical quartz low-pass filter unit. A video camera characterized in that it is arranged in front of the imaging means, has sharp characteristics without frequency dependency, and does not need to increase the thickness of a wave plate, which is advantageous in terms of configuration and cost. An optical quartz low-pass filter unit with good quality can be provided, and by using it, a video camera with less color fringing in performance can be obtained.

【0030】請求項3に記載の発明は、異なる厚みの2
枚の波長板の各々の光軸が概直交関係になるように貼り
合せた波長板ユニットを、少なくとも2枚の光学的水晶
ローパスフィルターの間に配置した光学的水晶ローパス
フィルターユニットであって、前記2枚の波長板の厚み
の差を、15±5μmにしたことを特徴とする光学的水
晶ローパスフィルターユニットであって、周波数依存性
なく急峻な特性を持ち、かつ、波長板の厚みを厚くする
必要がないので構成的、コスト的にもメリットのある光
学的水晶ローパスフィルターユニットを提供でき、また
それを用いることで、性能的にも色にじみの少ない光学
的水晶ローパスフィルターを得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, two different thicknesses are provided.
An optical quartz low-pass filter unit, comprising: a wave plate unit bonded so that the optical axes of the respective wave plates are substantially orthogonal to each other, disposed between at least two optical quartz low-pass filters. An optical quartz low-pass filter unit characterized in that the difference between the thicknesses of two wave plates is set to 15 ± 5 μm, which has steep characteristics without frequency dependence and increases the thickness of the wave plate. Since there is no need, an optical crystal low-pass filter unit having advantages in terms of configuration and cost can be provided, and by using the same, an optical crystal low-pass filter with less color blur in performance can be obtained.

【0031】請求項4に記載の発明は、異なる厚みの2
枚の波長板の厚みの差が15±5μmであり、かつ前記
2枚の波長板の各々の光軸が概直交関係になるように貼
り合せた波長板ユニットを、少なくとも2枚以上の光学
的水晶ローパスフィルターの間に配置した光学的水晶ロ
ーパスフィルターユニットと、前記光学的水晶ローパス
フィルターユニットからの光学信号を電気信号に変換し
て出力する撮像素子とを備え、前記光学的水晶ローパス
フィルタユニットを前記撮像手段の前面に配置したこと
を特徴とするビデオカメラであって、周波数依存性なく
急峻な特性を持ち、かつ、波長板の厚みを厚くする必要
がないので構成的、コスト的にもメリットのある光学的
水晶ローパスフィルターユニットを提供でき、またそれ
を用いることで、性能的にも色にじみの少ないビデオカ
メラを得ることができる。
[0031] The invention according to claim 4 is a method according to claim 2, wherein
At least two or more wave plate units are attached such that the difference between the thicknesses of the two wave plates is 15 ± 5 μm and the optical axes of the two wave plates are substantially orthogonal. An optical crystal low-pass filter unit disposed between the crystal low-pass filters, and an image sensor that converts an optical signal from the optical crystal low-pass filter unit into an electric signal and outputs the electric signal, and includes the optical crystal low-pass filter unit. A video camera characterized in that it is arranged in front of the imaging means, has sharp characteristics without frequency dependency, and does not need to increase the thickness of a wave plate, which is advantageous in terms of configuration and cost. Can provide an optical quartz low-pass filter unit with high quality, and by using it, it is possible to obtain a video camera with less color fringing in terms of performance. Wear.

【0032】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0033】(実施の形態1)波長依存性の少ない波長
板を実現するために、前述の数式9を用いて厚みtのパ
ラメータを振って、可視光領域で波長依存性が最も少な
くなる厚みtを求めてみた。その結果、t=15±5μ
m程度で波長依存性の少ない波長板が実現できることが
判明した。
(Embodiment 1) In order to realize a wavelength plate having a small wavelength dependence, the parameter of the thickness t is varied by using the above-mentioned equation (9), and the thickness t at which the wavelength dependence is minimized in the visible light region is obtained. I asked for. As a result, t = 15 ± 5μ
It has been found that a wavelength plate having a small wavelength dependence can be realized with a wavelength of about m.

【0034】図1は直交ニコル条件での波長板の厚みt
=10、15、20μmの時の透過光率Tを求めたもの
である。上記の範囲の厚みの波長板であれば可視光の領
域で透過光率が50%近傍に局在していることから、直
線偏光を円偏光に変換する1/4λ板的な作用を少ない
波長依存性にて実現できることが分かる。したがって、
この範囲の厚みの波長板を2枚以上の光学的水晶ローパ
スフィルターの間に配置すれば、上述の課題を解決する
ことができる。
FIG. 1 shows the thickness t of the wave plate under the orthogonal Nicols condition.
= 10, 15, 20 μm. In the case of a wavelength plate having a thickness in the above range, since the transmittance is localized in the vicinity of 50% in the visible light region, the wavelength plate has the effect of converting a linearly polarized light into a circularly polarized light into a quarter-λ plate. It can be seen that this can be achieved by dependency. Therefore,
The above-mentioned problem can be solved by disposing a wave plate having a thickness in this range between two or more optical quartz low-pass filters.

【0035】そこで本実施の形態では、上記の厚みが1
5±5μmの波長板を2つの光学的水晶ローパスフィル
ターの間に配置した光学的水晶ローパスフィルターユニ
ットを提案する。さらに、上記の光学的水晶ローパスフ
ィルターユニットを撮像手段の前面に配置することを特
徴とするビデオカメラを提案する。
Therefore, in the present embodiment, the thickness is 1
An optical quartz low-pass filter unit in which a 5 ± 5 μm wave plate is arranged between two optical quartz low-pass filters is proposed. Furthermore, a video camera is proposed in which the above-mentioned optical quartz low-pass filter unit is arranged in front of an imaging means.

【0036】図2は第1の実施の形態の光学的水晶ロー
パスフィルターユニット、及びそれを用いた第2の発明
であるビデオカメラの実施例を示した図である。図2
で、30はレンズ、31は1枚目の光学的水晶ローパス
フィルターである第1の光学的水晶ローパスフィルタ
ー、32は厚さ15μmの波長板、33は2枚目の光学
的水晶ローパスフィルターである第2の光学的水晶ロー
パスフィルター、34は第2の光学的水晶ローパスフィ
ルター33からの光線を結像して電気信号に変換して出
力する固体撮像素子であるCCD、35はレンズ30を
介して入射する入射光、36は第1の光学的水晶ローパ
スフィルター31を通過した光線で、常光線36aと異
常光線36bとからなる。37は波長板32を通過して
波長依存性無く円偏光に変換された光線、38は第2の
光学的水晶ローパスフィルターを通過して4点に分離さ
れた光線である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of an optical quartz low-pass filter unit according to the first embodiment and a video camera according to a second invention using the same. FIG.
Reference numeral 30 denotes a lens, 31 denotes a first optical quartz low-pass filter which is a first optical quartz low-pass filter, 32 denotes a wave plate having a thickness of 15 μm, and 33 denotes a second optical quartz low-pass filter. A second optical quartz low-pass filter 34 is a CCD which is a solid-state imaging device which forms a light beam from the second optical quartz low-pass filter 33, converts the light beam into an electric signal, and outputs the electric signal. The incident light, 36, is a light that has passed through the first optical quartz low-pass filter 31, and is composed of an ordinary light 36a and an extraordinary light 36b. Reference numeral 37 denotes a light beam that has passed through the wavelength plate 32 and has been converted into circularly polarized light without wavelength dependence, and reference numeral 38 denotes a light beam that has passed through the second optical quartz low-pass filter and has been separated into four points.

【0037】以上のように構成された本実施の形態の光
学的水晶ローパスフィルタユニット及びそれを用いたビ
デオカメラについて、以下その動作について説明する。
The operation of the optical crystal low-pass filter unit of the present embodiment configured as described above and a video camera using the same will be described below.

【0038】入射光35はレンズ30、第1の光学的水
晶ローパスフィルター31を通過し、直線偏光である常
光線36aと異常光線36bの2点に分離されることで
空間的なローパスフィルターが掛けられる。直線偏光で
ある常光線36aと異常光線36bは、厚さ15μmの
波長板32で波長依存性無く円偏光37に変換され、第
2の光学的水晶ローパスフィルター33に入射通過して
4点に分離される。これにより、さらに急峻な空間的な
ローパスフィルターが掛けられる。第2の光学的水晶ロ
ーパスフィルター33を通過した光線38は、CCD3
4に入射して電気信号に変換される。
The incident light 35 passes through the lens 30 and the first optical quartz low-pass filter 31, and is separated into two points, an ordinary ray 36a and an extraordinary ray 36b, which are linearly polarized light, so that a spatial low-pass filter is applied. Can be The ordinary ray 36a and the extraordinary ray 36b, which are linearly polarized light, are converted into circularly polarized light 37 without wavelength dependence by the wavelength plate 32 having a thickness of 15 μm, incident on the second optical quartz low-pass filter 33, passed through and separated into four points. Is done. As a result, a sharper spatial low-pass filter is applied. The light beam 38 passing through the second optical quartz low-pass filter 33 is transmitted to the CCD 3
4 and is converted into an electric signal.

【0039】なお、ここでは第1の光学的水晶ローパス
フィルター31、波長板32、第2の光学的水晶ローパ
スフィルター33はそれぞれ個別に表記しているが、一
体物として貼り合わされユニット化されていても全く問
題ない。
Although the first optical quartz low-pass filter 31, the wave plate 32, and the second optical quartz low-pass filter 33 are shown individually here, they are united by being bonded together as a unit. No problem at all.

【0040】また、ここでは2枚の光学的水晶ローパス
フィルター31及び33の間に波長板32を配置した構
造のみで説明をしたが、さらに複数の光学的水晶ローパ
スフィルターの間に波長板を配置した場合でも同様の効
果は得られ、いずれにおいても本発明の主旨から外れる
ものではない。
Although only the structure in which the wave plate 32 is arranged between the two optical quartz low-pass filters 31 and 33 has been described here, the wave plate is arranged between a plurality of optical quartz low-pass filters. The same effect can be obtained even in the case of doing so, and any of them does not depart from the gist of the present invention.

【0041】さらに、2枚の光学的水晶ローパスフィル
ターの光軸を直交させることで2次元的な空間ローパス
特性を得る光学的水晶ローパスフィルターユニットも2
枚の間に波長板を必要とするが、これについても本発明
の主旨から外れるものではない。
Further, an optical quartz low-pass filter unit for obtaining a two-dimensional spatial low-pass characteristic by orthogonalizing the optical axes of two optical quartz low-pass filters is also available.
Although a wave plate is required between the sheets, this does not depart from the gist of the present invention.

【0042】以上のように本実施の形態によれば、周波
数依存性なく急峻な特性を持ち、かつ、波長板の厚みを
厚くする必要がないので構成的、コスト的にもメリット
のある光学的水晶ローパスフィルターユニットを提供で
き、またそれを用いることで、性能的にも色にじみの少
ないビデオカメラを得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, an optical device having steep characteristics without frequency dependence and having no necessity of increasing the thickness of the wave plate is advantageous in terms of constitution and cost. A crystal low-pass filter unit can be provided, and by using the same, a video camera with less color fringing in performance can be obtained.

【0043】(実施の形態2)次に、本発明の実施の形
態2について説明する。
(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 of the present invention will be described.

【0044】15μm程度の厚みの水晶板は非常に薄い
ので製作は容易ではない。そこで異なる厚みの2枚の波
長板の光軸を直交させて貼り合せるとその差の厚みの波
長板として振る舞うことを利用した波長板を用いること
を提案する。
The production of a quartz plate having a thickness of about 15 μm is not easy because it is very thin. Therefore, it is proposed to use a wave plate that utilizes the fact that two wave plates having different thicknesses behave as wave plates having a difference in thickness when the optical axes of the two wave plates are orthogonal to each other.

【0045】図3は2枚の異なる波長板の光軸を直交さ
せて貼り合せたユニットを示すものである。図3におい
て、20は一枚目の波長板である第1の波長板、21は
2枚目の波長板である第2の波長板であり、それぞれの
厚みはΔtの差を持つ。22及び23は第1及び第2の
波長板20及び21のX軸及びZ軸、24は第2の波長
板21のZ軸であり、第1の波長板20と第2の波長板
21は各々の光軸であるZ軸23、24が直交した配置
で貼り合わされている。25は直線偏光された入射光線
の偏光方向、26は第1の波長板20の厚みt、27は
第2の波長板21の厚み(t+Δt)である。第1の波
長板20での異常光成分は2枚目の波長板21では常光
線成分として扱われることで、ずれた位相が戻されるこ
とになり、等価的に2つの波長板の厚み差Δtの波長板
を同等の振る舞いをする。
FIG. 3 shows a unit in which the optical axes of two different wavelength plates are orthogonally bonded. In FIG. 3, reference numeral 20 denotes a first wave plate as a first wave plate, and reference numeral 21 denotes a second wave plate as a second wave plate, and their thicknesses have a difference of Δt. 22 and 23 are the X and Z axes of the first and second wave plates 20 and 21, 24 is the Z axis of the second wave plate 21, and the first wave plate 20 and the second wave plate 21 are The Z axes 23 and 24, which are the respective optical axes, are bonded in an orthogonal arrangement. 25 is the polarization direction of the linearly polarized incident light beam, 26 is the thickness t of the first wave plate 20, and 27 is the thickness (t + Δt) of the second wave plate 21. The extraordinary light component in the first wave plate 20 is treated as an ordinary light component in the second wave plate 21, so that the phase shifted is returned, and equivalently the thickness difference Δt between the two wave plates. Behave equivalently.

【0046】異なる厚みの2枚の水晶波長板の厚みの差
が15±5μmであり、かつこれらの2枚の水晶波長板
の各々の光軸が概直交関係になるように貼り合せた波長
板ユニットを光学的水晶ローパスフィルターの間に配置
した光学的水晶ローパスフィルターユニットを提案す
る。さらに、上記光学的水晶ローパスフィルターユニッ
トを撮像手段の前面に配置したビデオカメラを提案す
る。
Wavelength plates bonded so that the thickness difference between the two crystal waveplates having different thicknesses is 15 ± 5 μm, and the optical axes of these two crystal waveplates are substantially orthogonal. An optical quartz low-pass filter unit in which the units are arranged between optical quartz low-pass filters is proposed. Furthermore, a video camera in which the optical quartz low-pass filter unit is arranged in front of an imaging unit is proposed.

【0047】図4は、本実施の形態の光学的水晶ローパ
スフィルターユニットを用いたビデオカメラの構成を示
した模式図である。図4において、30はレンズ、31
は1枚目の光学的水晶ローパスフィルターである第1の
光学的水晶ローパスフィルター、40は1枚目の波長板
である第1の波長板、41は2枚目の波長板である第2
の波長板であり、第1の波長板40と第2の波長板41
は厚みの差が15μmであり、かつ各々の光軸が概直交
関係に配置されている。33は2枚目の光学的水晶ロー
パスフィルターである第2の光学的水晶ローパスフィル
ター、34は第2の光学的水晶ローパスフィルター33
からの光学信号を電気信号に変換して出力する固体撮像
素子であるCCD、35はレンズ30を介して入射した
入射光、36は第1の光学的水晶ローパスフィルター3
1を通過した光線で、常光線36aと異常光線36bと
からなる。37は波長板40及び41を通過して波長依
存性無く円偏光に変換された光線、38は第2の光学的
水晶ローパスフィルター33を通過して4点に分離され
た光線である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a video camera using the optical quartz low-pass filter unit of the present embodiment. 4, 30 is a lens, 31
Denotes a first optical quartz low-pass filter which is a first optical quartz low-pass filter, 40 denotes a first wave plate which is a first wave plate, and 41 denotes a second wave plate which is a second wave plate.
A first wave plate 40 and a second wave plate 41
Have a thickness difference of 15 μm, and their optical axes are arranged in a substantially orthogonal relationship. Reference numeral 33 denotes a second optical quartz low-pass filter which is a second optical quartz low-pass filter, and reference numeral 34 denotes a second optical quartz low-pass filter.
CCD which is a solid-state imaging device for converting an optical signal from the optical signal into an electric signal and outputting the electric signal; 35, incident light incident through a lens 30; 36, a first optical quartz low-pass filter 3;
The light beam passing through No. 1 is composed of an ordinary light beam 36a and an extraordinary light beam 36b. Reference numeral 37 denotes a light beam that has passed through the wave plates 40 and 41 and has been converted into circularly polarized light without wavelength dependence, and reference numeral 38 denotes a light beam that has passed through the second optical quartz low-pass filter 33 and has been separated into four points.

【0048】以上のように構成された本実施の形態の光
学的水晶ローパスフィルターユニット及びそれを用いた
ビデオカメラについて、以下その動作について説明す
る。
The operation of the optical crystal low-pass filter unit of the present embodiment configured as described above and a video camera using the same will be described below.

【0049】入射光35は、レンズ30、第1の光学的
水晶ローパスフィルター31を通過し、直線偏光である
常光線36aと異常光線36bの2点に分離されること
で空間的なローパスフィルターが掛けられる。直線偏光
である常光線36aと異常光線36bは、第1及び第2
の波長板40及び41で波長依存性無く円偏光37に変
換され、第2の光学的水晶ローパスフィルター33に入
射通過して4点に分離されることでさらに急峻な空間的
なローパスフィルターが掛けられる。第2の光学的水晶
ローパスフィルター33を通過した光線38は、CCD
34に入射して電気信号に変換される。
The incident light 35 passes through the lens 30 and the first optical quartz low-pass filter 31, and is separated into two points, an ordinary ray 36a and an extraordinary ray 36b, which are linearly polarized light. Can be hung. The ordinary ray 36a and the extraordinary ray 36b that are linearly polarized light are first and second rays.
Are converted into circularly polarized light 37 without wavelength dependence by the wave plates 40 and 41, and are incident on and passed through the second optical quartz low-pass filter 33 to be separated into four points, so that a sharper spatial low-pass filter is applied. Can be The light beam 38 that has passed through the second optical quartz low-pass filter 33 is
34, and is converted into an electric signal.

【0050】なお、ここでは第1の光学的水晶ローパス
フィルター31、波長板40及び41、第2の光学的水
晶ローパスフィルター33は、それぞれ個別に表記して
いるが、一体物として貼り合わされユニット化されてい
ても全く問題ない。
Although the first optical quartz low-pass filter 31, the wave plates 40 and 41, and the second optical quartz low-pass filter 33 are individually described here, they are united as a single unit. There is no problem at all.

【0051】また、ここでは2枚の光学的水晶ローパス
フィルター31及び33の間に波長板40及び41を配
置した構造のみで説明をしたが、さらに複数の光学的水
晶ローパスフィルターの間に波長板を配置した場合でも
同様の効果は得られ、いずれにおいても本発明の主旨か
ら外れるものではない。
Although only the structure in which the wave plates 40 and 41 are disposed between the two optical quartz low-pass filters 31 and 33 has been described, the wave plate is further interposed between a plurality of optical quartz low-pass filters. The same effect can be obtained even if is arranged, and any of them does not depart from the gist of the present invention.

【0052】また、2枚の光学的水晶ローパスフィルタ
ー31及び33の光軸を直交させることで2次元的な空
間ローパス特性を得る光学的水晶ローパスフィルターユ
ニットも2枚の間に波長板を必要とするが、これについ
ても本発明の主旨から外れるものではない。
Also, the optical quartz low-pass filter unit that obtains a two-dimensional spatial low-pass characteristic by making the optical axes of the two optical quartz low-pass filters 31 and 33 orthogonal requires a wave plate between the two. However, this does not depart from the gist of the present invention.

【0053】以上のように本実施の形態によれば、異な
る厚みの2枚の水晶波長板の厚みの差が15±5μmで
あり、かつこれらの2枚の水晶波長板の各々の光軸が概
直交関係になるように貼り合せた波長板ユニットを光学
的水晶ローパスフィルターの間に配置した光学的水晶ロ
ーパスフィルターユニットとしたことにより、製作が容
易になるという効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the difference between the thicknesses of the two quartz wave plates having different thicknesses is 15 ± 5 μm, and the optical axis of each of these two quartz wave plates is By using an optical quartz low-pass filter unit in which the wave plate units that are bonded so as to have a substantially orthogonal relationship are arranged between the optical quartz low-pass filters, an effect of facilitating manufacture can be obtained.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、周波数依
存性なく急峻な特性を持ち、かつ、波長板の厚みを厚く
する必要がないので構成的、コスト的にもメリットのあ
る光学的水晶ローパスフィルターユニットを提供でき、
またそれを用いることで、性能的にも色にじみの少ない
ビデオカメラを提供することができ、その効果は極めて
大なるものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a steep characteristic without frequency dependence, and it is not necessary to increase the thickness of the wave plate. We can provide a crystal low-pass filter unit,
In addition, by using such a video camera, it is possible to provide a video camera with little color fringing in terms of performance, and the effect is extremely large.

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

【図1】直交ニコル条件での波長板の厚みt=10、1
5、20μmの時の透過光率Tを示す特性図
FIG. 1 shows a thickness t = 10, 1 of a wave plate under orthogonal Nicols conditions.
Characteristic diagram showing transmitted light ratio T at 5, 20 μm

【図2】本発明の実施の形態1の光学的水晶ローパスフ
ィルターユニット、およびそれを用いたビデオカメラの
構成を示した模式図
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an optical quartz low-pass filter unit according to the first embodiment of the present invention and a video camera using the same.

【図3】本発明の実施の形態2における2枚の異なる波
長板の光軸を直交させて貼り合せたユニットを示す斜視
FIG. 3 is a perspective view showing a unit according to a second embodiment of the present invention in which two different wavelength plates are bonded with their optical axes orthogonal to each other.

【図4】同実施の形態の光学的水晶ローパスフィルター
ユニット、およびそれを用いたビデオカメラの構成を示
した模式図
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an optical quartz low-pass filter unit of the embodiment and a video camera using the same.

【図5】水晶結晶の屈折率楕円体を示す特性図FIG. 5 is a characteristic diagram showing a refractive index ellipsoid of a quartz crystal.

【図6】光学的水晶ローパスフィルターの周波数特性を
示す特性図
FIG. 6 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of an optical quartz low-pass filter.

【図7】水晶圧tとt/2の2枚の光学的水晶ローパス
フィルターを重ねた場合の特性例を示す特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of characteristics when two optical quartz low-pass filters having quartz pressures t and t / 2 are stacked.

【図8】波長板の有無による光線の変化を説明するため
の模式図
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a change in a light beam depending on the presence or absence of a wave plate;

【図9】常光線と異常光線の結晶内での位相差を示す特
性図
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a phase difference in a crystal between an ordinary ray and an extraordinary ray.

【図10】水晶板厚と位相差との関係を示す斜視図FIG. 10 is a perspective view showing a relationship between a crystal plate thickness and a phase difference.

【図11】従来の光学的水晶ローパスフィルターを用い
たビデオカメラの構成を示す模式図
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a video camera using a conventional optical quartz low-pass filter.

【図12】従来の光学的水晶ローパスフィルターにおけ
る直交ニコル条件に基づいた波長及び透過率の関係を示
す特性図
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between wavelength and transmittance based on orthogonal Nicol conditions in a conventional optical quartz low-pass filter.

【図13】同直交ニコル条件でのt=15mmとした時
の波長と透過率との関係を示す特性図
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between wavelength and transmittance when t = 15 mm under the same orthogonal Nicols condition.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 レンズ 31 第1の光学的水晶ローパスフィルター 32 波長板 33 第2の光学的水晶ローパスフィルター 34 CCD 35 入射光 36a 常光線 36b 異常光線 37 円偏光 40 第1の波長板 41 第2の波長板 Reference Signs List 30 lens 31 first optical quartz low-pass filter 32 wave plate 33 second optical quartz low-pass filter 34 CCD 35 incident light 36a ordinary ray 36b extraordinary ray 37 circularly polarized light 40 first wave plate 41 second wave plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA05 BA06 BA07 BA42 BB03 BC21 2H083 AA09 2H099 AA00 BA00 CA07 5C022 AC41 AC55  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H049 BA05 BA06 BA07 BA42 BB03 BC21 2H083 AA09 2H099 AA00 BA00 CA07 5C022 AC41 AC55

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも2枚の光学的水晶ローパスフ
ィルターの間に波長板を配置した光学的水晶ローパスフ
ィルターユニットであって、前記波長板の厚みが15±
5μmであることを特徴とする光学的水晶ローパスフィ
ルターユニット。
1. An optical quartz low-pass filter unit comprising a wave plate disposed between at least two optical quartz low-pass filters, wherein the wave plate has a thickness of 15 ± 1.
An optical quartz low-pass filter unit having a size of 5 μm.
【請求項2】 少なくとも2枚の光学的水晶ローパスフ
ィルターの間に厚みが15±5μmである波長板を配置
した光学的水晶ローパスフィルターユニットと、前記光
学的水晶ローパスフィルターユニットからの光学信号を
電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、前記光
学的水晶ローパスフィルタユニットを前記撮像手段の前
面に配置したことを特徴とするビデオカメラ。
2. An optical quartz low-pass filter unit in which a wave plate having a thickness of 15 ± 5 μm is arranged between at least two optical quartz low-pass filters, and an optical signal from the optical quartz low-pass filter unit is electrically transmitted. A video camera, comprising: an image sensor that converts the signal into a signal and outputs the signal; and wherein the optical quartz low-pass filter unit is disposed on a front surface of the image capturing unit.
【請求項3】 異なる厚みの2枚の波長板の各々の光軸
が概直交関係になるように貼り合せた波長板ユニット
を、少なくとも2枚の光学的水晶ローパスフィルターの
間に配置した光学的水晶ローパスフィルターユニットで
あって、前記2枚の波長板の厚みの差を、15±5μm
にしたことを特徴とする光学的水晶ローパスフィルター
ユニット。
3. An optical system comprising: a wave plate unit in which two wave plates having different thicknesses are bonded so that the optical axes of the wave plates are substantially orthogonal to each other. A quartz low-pass filter unit, wherein the difference between the thicknesses of the two wave plates is 15 ± 5 μm.
An optical quartz low-pass filter unit characterized in that:
【請求項4】 異なる厚みの2枚の波長板の厚みの差が
15±5μmであり、かつ前記2枚の波長板の各々の光
軸が概直交関係になるように貼り合せた波長板ユニット
を、少なくとも2枚以上の光学的水晶ローパスフィルタ
ーの間に配置した光学的水晶ローパスフィルターユニッ
トと、前記光学的水晶ローパスフィルターユニットから
の光学信号を電気信号に変換して出力する撮像素子とを
備え、前記光学的水晶ローパスフィルタユニットを前記
撮像手段の前面に配置したことを特徴とするビデオカメ
ラ。
4. A wave plate unit wherein two wave plates having different thicknesses have a thickness difference of 15 ± 5 μm, and are bonded so that the optical axes of the two wave plates are substantially orthogonal. An optical quartz low-pass filter unit disposed between at least two or more optical quartz low-pass filters, and an image sensor that converts an optical signal from the optical quartz low-pass filter unit into an electric signal and outputs the electric signal. A video camera, wherein the optical quartz low-pass filter unit is disposed in front of the imaging means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192776A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Epson Toyocom Corp Imaging apparatus and method for manufacturing optical low-pass filter for imaging apparatus
US8284488B2 (en) 2008-08-29 2012-10-09 Asahi Glass Company, Limited Optical low pass filter
JP2016145924A (en) * 2015-02-09 2016-08-12 キヤノン株式会社 Optical apparatus and image pickup apparatus

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