JP2004012720A

JP2004012720A - 光フィルタ

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Publication number: JP2004012720A
Application number: JP2002164902A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Aritake; 有竹　敬和; Fumio Yamagishi; 山岸　文雄
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】コストを低減させ、歩留まりを向上させること。
【解決手段】複屈折板７１、複屈折板７２、色フィルタ７３および複屈折板７４が直接接合により積層されてなり、所定の空間周波数の光成分をフィルタリングする光フィルタ７０において、複数の複屈折板７１、複屈折板７２および複屈折板７４のうち、屈折率が異なる他の媒質（空気等）と接する複屈折板７１の境界面には、利用波長以下のピッチで反射防止構造部７１ａが形成されているとともに、複屈折板７４の境界面にも同ピッチで反射防止構造部７４ａが形成されており、光の反射が防止される。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デジタルスチルカメラに用いられ、特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタに関するものであり、特に、コストを低減させ、歩留まりを向上させることができる光フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デジタルスチルカメラ等の撮像装置においては、撮像素子としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられている。このＣＣＤは、光情報を電気信号に変換する半導体素子である。撮像装置では、画素に対応させて縦横に二次元配列された複数のＣＣＤがＣＣＤエリアセンサとして用いられている。
【０００３】
このＣＣＤエリアセンサにおいては、各ＣＣＤが色を感知する位置に空間的に所定の画素ピッチをもって配置されているため、該画素ピッチ以上の高周波数成分を含む画像を撮像した場合、擬似的に色が生じるという問題があった。
【０００４】
そこで、従来の撮像装置では、上記問題を回避するために、所定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタの一例として、光ローパスフィルタが光学系に配置される。
【０００５】
図１５は、上述した従来の撮像装置の概略構成を示す斜視図である。図１６は、同撮像装置の概略構成を示す平面図である。これらの図には、撮像対象１０を撮像するための撮像装置の光学系（レンズ２０、レンズ３０、光ローパスフィルタ４０（または６０）およびＣＣＤエリアセンサ５０）が図示されている。
【０００６】
レンズ２０および３０は、撮像対象１０からの入射光を集光し、光ローパスフィルタ４０へ導く。光ローパスフィルタ４０は、入射光における特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出された複屈折性の材料が張り合わされてなる。
【０００７】
図１７は、図１５および図１６に示した光ローパスフィルタ４０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ４０は、複屈折板４１、複屈折板４２、色フィルタ４３、複屈折板４４が積層されてなる。複屈折板４１、４２および４４は、複屈折結晶の一つである水晶であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。これらの複屈折板４１、４２および４４の屈折率は、１．５とされている。色フィルタ４３は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【０００８】
ここで、図１８を参照して、光ローパスフィルタ（光ローパスフィルタ４０、光ローパスフィルタ６０の総称）の光線分離原理を説明する図である。この図において、複屈折結晶１は、水晶やＬＮ（ＬｉＮｂＯ_３：リチウムナイオベート）からなり、結晶軸２に対して角度θをもって切り出されており、複屈折という光学的性質を有している。また、複屈折結晶１の厚さは、ｄとされている。
【０００９】
複屈折は、複屈折結晶１の境界面で屈折する光が一つではなく、二つになる現象をいう。すなわち、複屈折結晶１の一端面に入射光Ｐｉが入射させると、屈折率楕円体３に基づく進相軸と遅相軸に沿って、分離角φをもって二つの偏光に分解された後、複屈折結晶１の他端面により常光Ｐａおよび異常光Ｐｂが出射される。
【００１０】
図１７に戻り、複屈折板４１と複屈折板４２とは、接着剤４５_１により接合されている。また、複屈折板４１における入射側の境界面には、反射を防止するための反射防止膜４６がコーティングされている。
【００１１】
この反射防止膜４６の反射率は、１％以下とされている。従って、反射率が１％である場合、入射光Ｐｉのうち、１％が反射防止膜４６で反射され、残りの９９％が光ローパスフィルタ４０に入射される。
【００１２】
複屈折板４２と色フィルタ４３とは、接着剤４５_２により接合されている。同様にして、色フィルタ４３と複屈折板４４とは、接着剤４５_３により接合されている。ここで、接着剤４５_１、４５_２および４５_３の屈折率は、共に水晶の屈折率（＝１．５）と同値とされている。また、複屈折板４４における出射側の境界面には、反射を防止するための反射防止膜４７（反射率＝１％以下）がコーティングされている。
【００１３】
上記構成において、図１５および図１６に示した撮像対象１０からの光がレンズ２０および３０により図１９および図１７に示した光ローパスフィルタ４０に入射光Ｐｉとして、複屈折板４１の反射防止膜４６に入射される。これにより、光ローパスフィルタ４０内部を所定の空間周波数の光成分のみが透過し、複屈折により、常光および異常光がＣＣＤエリアセンサ５０のＣＣＤ５１_１〜５１_ｎにそれぞれ検知される。
【００１４】
また、従来では、複屈折結晶として、上述した水晶に代えて、リチウムナイオベートが用いられる。この場合には、図１５および図１６においては、水晶からなる光ローパスフィルタ４０に代えて、リチウムナイオベートからなる光ローパスフィルタ６０が用いられる。
【００１５】
ここで、リチウムナイオベートは、分離角φ（図１８参照）が水晶に比して大きいという光学的性質を備えている。このような分離角φが大きいリチウムナイオベートを用いた光ローパスフィルタは、水晶を用いた光ローパスフィルタに比べて、厚さを薄くすることができ、光学系への負荷を低減させることができるという利点を備えている。また、リチウムナイオベートの屈折率は、水晶の屈折率（＝１．５）よりも大きく、２．３とされている。
【００１６】
図２０は、図１５および図１６に示した光ローパスフィルタ６０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ６０は、複屈折板６１、複屈折板６２、色フィルタ６３、複屈折板６４が積層されてなる。
【００１７】
複屈折板６１、６２および６４は、複屈折結晶の一つであるリチウムナイオベートであり、前述した水晶と同様にして、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。これらの複屈折板６１、６２および６４の屈折率は、前述したように、２．３とされている。色フィルタ６３は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００１８】
複屈折板６１と複屈折板６２とは、マッチング膜６５_１、接着剤６６_１およびマッチング膜６５_２を介して接合されている。ここで、マッチング膜６５_１〜６５_４は、複屈折板６１、６２および６４（屈折率＝２．３）と接着剤６６_１〜６６_３（屈折率＝１．５）との間で屈折率の整合をとるための膜である。
【００１９】
また、複屈折板６１における入射側の境界面には、反射を防止するための反射防止膜６７がコーティングされている。この反射防止膜６７の反射率は、１％以下とされている。
【００２０】
複屈折板６２と色フィルタ６３とは、マッチング膜６５_３および接着剤６６_２を介して、接合されている。色フィルタ６３と複屈折板６４とは、接着剤６６_３およびマッチング膜６５_４を介して接合されている。また、複屈折板６４における出射側の境界面には、反射を防止するための反射防止膜６８（反射率＝１％以下）がコーティングされている。
【００２１】
上記構成において、図１５および図１６に示した撮像対象１０からの光がレンズ２０および３０により図１９および図２０に示した光ローパスフィルタ６０に入射光Ｐｉとして、複屈折板６１の反射防止膜６７に入射される。これにより、光ローパスフィルタ６０内部を所定の空間周波数の光成分のみが透過し、複屈折により、常光および異常光がＣＣＤエリアセンサ５０のＣＣＤ５１_１〜５１_ｎにそれぞれ検知される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、従来の光ローパスフィルタ４０（図１７参照）および光ローパスフィルタ６０（図２０参照）においては、各基板（複屈折板、色フィルタ）を接着剤で張り合わせている。
【００２３】
しかしながら、従来の光ローパスフィルタの製造工程においては、上記接着剤に気泡が混入する危険が高い。このように接着剤に気泡が混入した場合には、当該光ローパスフィルタは、不良品として破棄される。従って、従来の光ローパスフィルタでは、接着剤により各基板を張り合わせているため、気泡混入による歩留まりの低下が避けられないという問題があった。
【００２４】
また、図２０に示した従来の光ローパスフィルタ６０（リチウムナイオベート製）においては、複屈折板（屈折率＝２．３）と接着剤（屈折率＝１．５）との間の屈折率の整合を採るためのマッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が各境界面で必要とされる。
【００２５】
従って、従来の光ローパスフィルタ６０においては、境界面毎に使用すべき膜に応じて、個別的に界面処理を施す必要があるため、製造のコストが高くつくという問題があった。
【００２６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、コストを低減させ、歩留まりを向上させることができる光フィルタを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の複屈折結晶板が積層されてなり、所定の空間周波数の光成分をフィルタリングする光フィルタにおいて、前記複数の複屈折結晶板のうち、屈折率が異なる他の媒質と接する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで反射防止構造部が形成されていること、を特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、積層された複数の複屈折結晶板のうち、屈折率が異なる他の媒質と接する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで反射防止構造部を形成することとしたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明にかかる光フィルタの実施の形態１〜５について詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる実施の形態１の構成を示すブロック図である。この図において、図１５の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。同図においては、図１５に示した光ローパスフィルタ４０（または６０）に代えて、光ローパスフィルタ７０（または８０、９０）が設けられている。
【００３１】
図１には、例えば、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の光学系（レンズ２０、レンズ３０、光ローパスフィルタ７０（または８０、９０）およびＣＣＤエリアセンサ５０）が図示されている。
【００３２】
光ローパスフィルタ７０は、入射光における特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出された複屈折性の材料が積層されてなる。
【００３３】
図２は、図１に示した光ローパスフィルタ７０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ７０は、複屈折板７１、複屈折板７２、色フィルタ７３、複屈折板７４が積層されてなる。
【００３４】
複屈折板７１、７２および７４は、複屈折結晶の一つである水晶であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。これらの複屈折板７１、７２および７４の屈折率は、１．５とされている。色フィルタ７３は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００３５】
複屈折板７１は、入射光Ｐｉが入射される入射側の端面に反射防止構造部７１ａが形成されている。具体的には、図３に示したように、複屈折板７１の端面には、高さｈの断面波形状の突起体が、ピッチΛをおいて、反射防止構造部７１ａとして複数形成されている。
【００３６】
この反射防止構造部７１ａは、一次元の周期構造物であり、可視光の波長帯域で回折光を生じさせない程度の微細な構造を有している。ここで、高さｈは、１００ｎｍ以上であることが望ましい。このように形成された反射防止構造部７１ａは、前述した反射防止膜４６（図１７参照）と同様にして、入射光Ｐｉの反射を防止する作用がある。
【００３７】
具体的には、図４に示したように、反射防止構造部７１ａ（但し、高さｈ＝１６０ｎｍ、ピッチΛ＝２００ｎｍ）を有する光ローパスフィルタ７０の場合、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域における光（ＴＥ波、ＴＭ波）の反射率が０．０１（１％）以下とされ、反射率が極めて低く抑えられる。ピッチΛは、利用波長以下であり、回折光を生じさせない値とされている。
【００３８】
図２に戻り、複屈折板７１と複屈折板７２とは、接着剤を用いることなく、研磨された接合面同士が圧力により直接接合されている。同様にして、複屈折板７２と色フィルタ７３、色フィルタ７３と複屈折板７４の双方は、研磨された接合面同士が圧力によりそれぞれ直接接合されている。
【００３９】
複屈折板７４は、複屈折板７１と同様の構成とされており、常光および異常光の出射側の端面に反射防止構造部７４ａが形成されている。具体的には、図３に示したように、複屈折板７４の端面には、複屈折板７１と同様にして、高さｈの断面波形状の突起体が、ピッチΛをおいて、反射防止構造部７４ａとして複数形成されている。
【００４０】
図４に示したように、この反射防止構造部７４ａ（但し、高さｈ＝１６０ｎｍ、ピッチΛ＝２００ｎｍ）を有する光ローパスフィルタ７０の場合にも、光（ＴＥ波、ＴＭ波）の反射率が０．０１（１％）以下とされ、反射率が極めて低く抑えられる。
【００４１】
上記構成において、図１に示した撮像対象１０からの光がレンズ２０および３０により図２に示した光ローパスフィルタ７０に入射光Ｐｉとして、複屈折板７１に入射される。このとき、反射防止構造部７１ａにより、反射率が１％以下に抑えられ、ほとんどの光成分が入射する。そして、光ローパスフィルタ７０内部を所定の空間周波数の光成分のみが透過し、複屈折により、常光および異常光がＣＣＤエリアセンサ５０のＣＣＤ５１_１〜５１_ｎにそれぞれ検知される。
【００４２】
なお、実施の形態１では、複屈折結晶として、上述した水晶に代えて、リチウムナイオベートを用いてもよい。この場合には、図１においては、水晶からなる光ローパスフィルタ７０に代えて、前述したリチウムナイオベートからなる光ローパスフィルタ８０が用いられる。
【００４３】
図５は、図１に示した光ローパスフィルタ８０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ８０は、入射光Ｐｉにおける特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出されたリチウムナイオベート、色フィルタが積層されてなる。
【００４４】
具体的には、光ローパスフィルタ８０は、複屈折板８１、複屈折板８２、色フィルタ８３、複屈折板８４が直接接合により積層されてなる。複屈折板８１、８２および８４は、複屈折結晶の一つであるリチウムナイオベート（ＬＮ）であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。これらの複屈折板８１、８２および８４の屈折率は、前述したように２．３とされている。色フィルタ８３は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００４５】
複屈折板８１は、入射光Ｐｉが入射される入射側の端面に反射防止構造部８１ａが形成されている。具体的には、図６に示したように、複屈折板８１の端面には、高さｈの断面三角形状の突起体が、ピッチΛをおいて、反射防止構造部８１ａとして複数形成されている。ここで、高さｈは、２００ｎｍ以上であることが望ましい。
【００４６】
この反射防止構造部８１ａは、一次元の周期構造物であり、可視光の波長帯域で回折光を生じさせない程度の微細な構造を有している。このように形成された反射防止構造部８１ａは、前述した反射防止膜６７（図２０参照）と同様にして、入射光Ｐｉの反射を防止する作用がある。
【００４７】
具体的には、図７に示したように、反射防止構造部８１ａ（但し、高さｈ＝３８０ｎｍ、ピッチΛ＝２００ｎｍ）を有する光ローパスフィルタ８０の場合、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域における光（ＴＥ波、ＴＭ波）の反射率が０．０１（１％）以下とされ、反射率が極めて低く抑えられる。
【００４８】
図５に戻り、複屈折板８１と複屈折板８２とは、接着剤を用いることなく、研磨された接合面同士が圧力により直接接合されている。同様にして、複屈折板８２と色フィルタ８３、色フィルタ８３と複屈折板８４の双方は、研磨された接合面同士が圧力によりそれぞれ直接接合されている。
【００４９】
複屈折板８４は、複屈折板８１と同様の構成とされており、常光および異常光の出射側の端面に反射防止構造部８４ａが形成されている。具体的には、図６に示したように、複屈折板８４の端面には、複屈折板８１と同様にして、高さｈの断面三角形状の突起体が、ピッチΛをおいて、反射防止構造部８４ａとして複数形成されている。
【００５０】
図７に示したように、この反射防止構造部８４ａ（但し、高さｈ＝３８０ｎｍ、ピッチΛ＝２００ｎｍ）を有する光ローパスフィルタ８０の場合、光（ＴＥ波、ＴＭ波）の反射率が０．０１（１％）以下とされ、反射率が極めて低く抑えられる。
【００５１】
上記構成において、図１に示した撮像対象１０からの光がレンズ２０および３０により図５に示した光ローパスフィルタ８０に入射光Ｐｉとして、複屈折板８１に入射される。このとき、反射防止構造部８１ａにより、反射率が１％以下に抑えられ、ほとんどの光成分が入射する。そして、光ローパスフィルタ８０内部を所定の空間周波数の光成分のみが透過し、複屈折により、常光および異常光がＣＣＤエリアセンサ５０のＣＣＤ５１_１〜５１_ｎにそれぞれ検知される。
【００５２】
また、実施の形態１では、図６に示した断面三角形状の反射防止構造部８１ａに代えて、図９に示した四角錐形状の反射防止構造部９１ａを有するリチウムナイオベートからなる光ローパスフィルタ９０を用いてもよい。この場合、図１においては、レンズ３０とＣＣＤエリアセンサ５０との間に光ローパスフィルタ９０が配設される。
【００５３】
図８は、図１に示した光ローパスフィルタ９０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ９０は、光ローパスフィルタ８０（図５参照）と同様にして、入射光Ｐｉにおける特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出されたリチウムナイオベート、色フィルタが積層されてなる。
【００５４】
具体的には、光ローパスフィルタ９０は、複屈折板９１、複屈折板９２、色フィルタ９３、複屈折板９４が直接接合により積層されてなる。複屈折板９１、９２および９４は、複屈折結晶の一つであるリチウムナイオベート（ＬＮ）であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。色フィルタ９３は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００５５】
複屈折板９１は、入射光Ｐｉが入射される入射側の端面に反射防止構造部９１ａが形成されている。具体的には、図９に示したように、複屈折板９１の端面には、高さｈの四角錐形状の突起体が、ピッチΛをおいて、反射防止構造部９１ａとして複数形成されている。ここで、高さｈは、２００ｎｍ以上であることが望ましい。
【００５６】
この反射防止構造部９１ａは、二次元の周期構造物であり、可視光の波長帯域で回折光を生じさせない程度の微細な構造を有している。このように形成された反射防止構造部９１ａは、前述した反射防止膜６７（図２０参照）と同様にして、入射光Ｐｉの反射を防止する作用がある。
【００５７】
具体的には、図１０に示したように、反射防止構造部９１ａ（但し、高さｈ＝３８０ｎｍ、ピッチΛ＝２００ｎｍ）を有する光ローパスフィルタ９０の場合、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域における光の反射率が０．００５（０．５％）以下とされ、図７に示した光ローパスフィルタ８０の反射率に比べて、反射率がさらに低く抑えられる。
【００５８】
図８に戻り、複屈折板９１と複屈折板９２とは、接着剤を用いることなく、研磨された接合面同士が圧力により直接接合されている。同様にして、複屈折板９２と色フィルタ９３、色フィルタ９３と複屈折板９４の双方は、研磨された接合面同士が圧力によりそれぞれ直接接合されている。
【００５９】
複屈折板９４は、複屈折板９１と同様の構成とされており、常光および異常光の出射側の端面に反射防止構造部９４ａが形成されている。具体的には、図９に示したように、複屈折板９４の端面には、複屈折板９１と同様にして、高さｈの四角錐形状の突起体が、ピッチΛをおいて、反射防止構造部９４ａとして複数形成されている。
【００６０】
図１０に示したように、この反射防止構造部９４ａ（但し、高さｈ＝３８０ｎｍ、ピッチΛ＝２００ｎｍ）を有する光ローパスフィルタ９０の場合、光の反射率が０．００５（０．５％）以下とされ、反射率が低く抑えられる。
【００６１】
上記構成において、図１に示した撮像対象１０からの光がレンズ２０および３０により図８に示した光ローパスフィルタ９０に入射光Ｐｉとして、複屈折板９１に入射される。このとき、反射防止構造部９１ａにより、反射率が０．５％以下に抑えられ、ほとんどの光成分が入射する。そして、光ローパスフィルタ９０内部を所定の空間周波数の光成分のみが透過し、複屈折により、常光および異常光がＣＣＤエリアセンサ５０のＣＣＤ５１_１〜５１_ｎにそれぞれ検知される。
【００６２】
なお、実施の形態１においては、反射防止構造部の構造として、断面波形状（反射防止構造部７１ａ：図３参照）、断面三角形状（反射防止構造部８１ａ：図６参照）、四角錐形状（反射防止構造部９１ａ：図９参照）等を例にとって説明したが、これらの形状に限定されることなく、反射防止の条件を満たす形状であればいかなるものであってもよい。
【００６３】
例えば、反射防止の条件を満たす形状としては、異なる媒質の境界面において、屈折率が大きい媒質（上述の場合、水晶（＝１．５）やリチウムナイオベート（＝２．３））から、屈折率が小さい媒質（上述の場合、空気（＝１．０））にかけて境界面と平行する断面積（開口面積）が変化する形状（上述した境界面と垂直方向の断面波形状、断面三角形状、四角錐形状（多角錐形状）等）が挙げられる。
【００６４】
以上説明したように、実施の形態１によれば、図２に示した積層された複数の複屈折板７１、複屈折板７２、複屈折板７４のうち、屈折率が異なる他の媒質（空気等）と接する複屈折板７１および複屈折板７４の境界面に利用波長以下のピッチ（回折光を発生させないピッチ）で反射防止構造部７１ａ、反射防止構造部７４ａ（図３参照）を形成することとしたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができる。
【００６５】
また、実施の形態１によれば、光ローパスフィルタ７０、８０または９０における複数の複屈折結晶板を、直接接合により積層することとしたので、接着剤への気泡混入が無くなり、歩留まりを向上させることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
さて、上述した実施の形態１においては、図２に示したように、複屈折板７２と複屈折板７４との間に色フィルタ７３を介挿した構成について説明したが、色フィルタを出射側に設ける構成としてもよい。以下では、この構成例を実施の形態２として説明する。
【００６７】
図１１は、実施の形態２における光ローパスフィルタ１００の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ１００は、光ローパスフィルタ７０（図２参照）と同様にして、入射光Ｐｉにおける特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出された水晶、色フィルタが積層されてなる。
【００６８】
具体的には、光ローパスフィルタ１００は、複屈折板１０１、複屈折板１０２、複屈折板１０３および色フィルタ１０４が直接接合により積層されてなる。複屈折板１０１〜１０３のそれぞれは、複屈折結晶の一つである水晶であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。色フィルタ１０４は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００６９】
複屈折板１０１は、入射光Ｐｉが入射される入射側の端面に反射防止構造部１０１ａが形成されており、複屈折板７１（図３参照）と同一構造とされている。複屈折板１０１と複屈折板１０２とは、接着剤を用いることなく、研磨された接合面同士が圧力により直接接合されている。同様にして、複屈折板１０２と複屈折板１０３とは、研磨された接合面同士が直接接合されている。
【００７０】
複屈折板１０３は、複屈折板１０１と同様の構成とされており、常光および異常光の出射側の端面に反射防止構造部１０３ａが形成されている。複屈折板１０３と色フィルタ１０４とは、直接接合されている。
【００７１】
なお、実施の形態２においては、光ローパスフィルタ１００を水晶に代えて、リチウムナイオベートにより構成してもよい。この場合には、複屈折板１０１および１０３は、図６に示した複屈折板８１および８４、または図９に示した複屈折板９１および９４と同一の構造とされる。
【００７２】
以上説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００７３】
（実施の形態３）
さて、上述した実施の形態２においては、図１１に示したように、出射側に反射防止構造部１０３ａおよび色フィルタ１０４を設けた構成について説明したがこれらに代えて、干渉フィルタにより光反射を防止するとともに、赤外線をカットする構成としてもよい。以下では、この構成例を実施の形態３として説明する。
【００７４】
図１２は、実施の形態３における光ローパスフィルタ１１０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ１１０は、光ローパスフィルタ７０（図２参照）と同様にして、入射光Ｐｉにおける特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出された水晶、干渉フィルタが積層されてなる。
【００７５】
具体的には、光ローパスフィルタ１１０は、複屈折板１１１、複屈折板１１２、複屈折板１１３および干渉フィルタ１１４が直接接合により積層されてなる。複屈折板１１１〜１１３のそれぞれは、複屈折結晶の一つである水晶であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。干渉フィルタ１１４は、光の反射を防止する機能と、赤外線をカットする機能とを兼ね備えたフィルタである。
【００７６】
複屈折板１１１は、入射光Ｐｉが入射される入射側の端面に反射防止構造部１１１ａが形成されており、複屈折板７１（図３参照）と同一構造とされている。複屈折板１１１と複屈折板１１２とは、接着剤を用いることなく、研磨された接合面同士が圧力により直接接合されている。同様にして、複屈折板１１２と複屈折板１１３とは、研磨された接合面同士が直接接合されている。
【００７７】
複屈折板１１３は、複屈折板１１１と同様の構成とされている。なお、複屈折板１１３には、反射防止構造部が形成されていない。複屈折板１１３と干渉フィルタ１１４とは、研磨された接合面同士が直接接合されている。
【００７８】
なお、実施の形態３においては、光ローパスフィルタ１１０を水晶に代えて、リチウムナイオベートにより構成してもよい。この場合には、複屈折板１１１は、図６に示した複屈折板８１、または図９に示した複屈折板９１と同一の構造とされる。
【００７９】
以上説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００８０】
（実施の形態４）
さて、上述した実施の形態２においては、図１１に示したように、複屈折板１０３（反射防止構造部１０３ａ）と色フィルタ１０４とを直接接合した例について説明したが、この接合面のみ接着剤により接合してもよい。以下では、この構成例を実施の形態４として説明する。
【００８１】
図１３は、実施の形態３における光ローパスフィルタ１２０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ１２０は、光ローパスフィルタ７０（図２参照）と同様にして、入射光Ｐｉにおける特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出された水晶、色フィルタが積層されてなる。
【００８２】
具体的には、光ローパスフィルタ１２０は、複屈折板１２１、複屈折板１２２、複屈折板１２３、接着剤１２４および色フィルタ１２５が直接接合（および接着剤接合）により積層されてなる。複屈折板１２１〜１２３のそれぞれは、複屈折結晶の一つである水晶であり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。色フィルタ１２５は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００８３】
複屈折板１２１は、入射光Ｐｉが入射される入射側の端面に反射防止構造部１２１ａが形成されており、複屈折板７１（図３参照）と同一構造とされている。複屈折板１２１と複屈折板１２２とは、接着剤を用いることなく、研磨された接合面同士が圧力により直接接合されている。同様にして、複屈折板１２２と複屈折板１２３とは、研磨された接合面同士が直接接合されている。
【００８４】
複屈折板１２３は、複屈折板１２１と同様の構成とされており、常光および異常光の出射側の端面に反射防止構造部１２３ａが形成されている。複屈折板１２３（反射防止構造部１２３ａ）と色フィルタ１２５とは、接着剤接合されている。
【００８５】
なお、実施の形態４においても、光ローパスフィルタ１２０を水晶に代えて、リチウムナイオベートにより構成してもよい。この場合には、複屈折板１２１および１２３は、図６に示した複屈折板８１および８４、または図９に示した複屈折板９１および９４と同一の構造とされる。
【００８６】
以上説明したように、実施の形態４によれば、接着剤１２４への気泡混入の可能性もあるが、従来に比べて、接着剤の層数が少ないため、実施の形態１とほぼ同様の効果を奏する。
【００８７】
（実施の形態５）
さて、上述した実施の形態４においては、図１３に示したように、複屈折板１２１〜１２３のそれぞれを圧力により直接接合した例について説明したが、直接接合に代えて、反射防止構造部と同様の構造を有するマッチング構造部（従来のマッチング膜の代用）を形成し、接合面同士を接着剤により接合してもよい。以下では、この構成例を実施の形態５として説明する。
【００８８】
図１４は、実施の形態５における光ローパスフィルタ１３０の構成を示す側面図である。この図において、光ローパスフィルタ１３０は、光ローパスフィルタ７０（図２参照）と同様にして、入射光Ｐｉにおける特定の空間周波数の光成分のみを透過させる光フィルタであり、結晶軸に対して異なる方向で切り出されたリチウムナイオベート、色フィルタが積層されてなる。
【００８９】
具体的には、光ローパスフィルタ１３０は、複屈折板１３１、複屈折板１３２、複屈折板１３３および色フィルタ１３４が接着剤接合により積層されてなる。複屈折板１３１〜１３３のそれぞれは、複屈折結晶の一つであるリチウムナイオベートであり、結晶軸に対して所定角度をもって切り出されている。色フィルタ１３４は、例えば、赤外線をカットするためのフィルタである。
【００９０】
複屈折板１３１においては、入射光Ｐｉが入射される入射側の一端面に反射防止構造部１３１ａが、他端面にマッチング構造部１３１ｂが形成されており、これらの反射防止構造部１３１ａおよびマッチング構造部１３１ｂは、反射防止構造部８１ａ（図６参照）と同一構造とされている。反射防止構造部１３１ａは、光の反射を防止する機能を備えている。
【００９１】
一方、マッチング構造部１３１ｂは、複屈折板１３１（屈折率＝２．３）と、後述する接着剤１３５（屈折率＝１．５）との間で屈折率の整合をとるための機能を備えている。
【００９２】
複屈折板１３２は、複屈折板１３１とほぼ同一の構造とされている。但し、複屈折板１３２においては、両端面にマッチング構造部１３２ａおよび１３２ｂが形成されている。マッチング構造部１３２ａは、接着剤１３５（屈折率＝１．５）と複屈折板１３２（屈折率＝２．３）との間で屈折率の整合をとるための機能を備えている。
【００９３】
一方、マッチング構造部１３２ｂも、複屈折板１３２（屈折率＝２．３）と、後述する接着剤１３６（屈折率＝１．５）との間で屈折率の整合をとるための機能を備えている。
【００９４】
複屈折板１３３は、複屈折板１３２と同一の構造とされている。すなわち、複屈折板１３３においては、両端面にマッチング構造部１３３ａおよび１３３ｂが形成されている。マッチング構造部１３３ａは、接着剤１３６（屈折率＝１．５）と複屈折板１３３（屈折率＝２．３）との間で屈折率の整合をとるための機能を備えている。
【００９５】
一方、マッチング構造部１３３ｂも、複屈折板１３３（屈折率＝２．３）と、後述する接着剤１３７（屈折率＝１．５）との間で屈折率の整合をとるための機能を備えている。
【００９６】
また、複屈折板１３１（マッチング構造部１３１ｂ）と複屈折板１３２（マッチング構造部１３２ａ）とは、接着剤１３５により接合されている。複屈折板１３２（マッチング構造部１３２ｂ）と複屈折板１３３（マッチング構造部１３３ａ）とは、接着剤１３６により接合されている。また、複屈折板１３３（マッチング構造部１３３ｂ）と色フィルタ１３４とは、接着剤１３７により接合されている。
【００９７】
以上説明したように、実施の形態５によれば、従来のマッチング膜に代えて、複屈折板にマッチング構造部を形成することとしたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができる。
【００９８】
以上本発明にかかる実施の形態１〜５について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこれらの実施の形態１〜５に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００９９】
例えば、実施の形態１〜５においては、複屈折材料として水晶およびリチウムナイオベートを例にとって説明したが、これらに限定されることなく、ルチル、方解石等の他の複屈折材料を用いてもよい。
【０１００】
また、実施の形態１〜５においては、反射防止構造部やマッチング構造部の構造例について説明したが、例えば、水晶における構造例をリチウムナイオベート（その他の複屈折材料）に適用してもよく、その逆であってもよい。
【０１０１】
（付記１）複数の複屈折結晶板が積層されてなり、所定の空間周波数の光成分をフィルタリングする光フィルタにおいて、
前記複数の複屈折結晶板のうち、屈折率が異なる他の媒質と接する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで反射防止構造部が形成されていること、
を特徴とする光フィルタ。
【０１０２】
（付記２）前記反射防止構造部は、前記境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状であり、一次元の周期構造であることを特徴とする付記１に記載の光フィルタ。
【０１０３】
（付記３）前記反射防止構造部は、前記境界面に対して垂直方向の断面波形状であることを特徴とする付記２に記載の光フィルタ。
【０１０４】
（付記４）前記複数の複屈折結晶板は、水晶からなることを特徴とする付記３に記載の光フィルタ。
【０１０５】
（付記５）前記反射防止構造部は、前記境界面に対して垂直方向の断面三角形状であることを特徴とする付記２に記載の光フィルタ。
【０１０６】
（付記６）前記反射防止構造部は、前記境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状であり、二次元の周期構造であることを特徴とする付記１に記載の光フィルタ。
【０１０７】
（付記７）前記反射防止構造部は、多角錐形状であることを特徴とする付記６に記載の光フィルタ。
【０１０８】
（付記８）前記複数の複屈折結晶板は、リチウムナイオベートからなることを特徴とする付記２、５、６または７に記載の光フィルタ。
【０１０９】
（付記９）前記複数の複屈折結晶板は、直接接合により積層されてなることを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光フィルタ。
【０１１０】
（付記１０）前記反射防止構造部が形成された複屈折結晶板に、赤外線をカットする色フィルタが接着剤により接合されていることを特徴とする付記９に記載の光フィルタ。
【０１１１】
（付記１１）前記複数の複屈折結晶板、および赤外線をカットする色フィルタが直接接合により積層されてなることを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光フィルタ。
【０１１２】
（付記１２）複数の複屈折結晶板が積層されてなり、所定の空間周波数の光成分をフィルタリングする光フィルタにおいて、
前記複数の複屈折結晶板のうち、光が入射する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで反射防止構造部を形成し、光が出射する複屈折結晶板に、赤外線をカットするとともに反射防止特性を有する干渉フィルタを直接接合したこと、
を特徴とする光フィルタ。
【０１１３】
（付記１３）複数の複屈折結晶板が積層されてなり、所定の空間周波数の光成分をフィルタリングする光フィルタにおいて、
前記複数の複屈折結晶板のそれぞれには、両端面に、屈折率が異なる他の媒質と接する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで、反射を防止するとともに、屈折率のマッチングを採る微細構造部が形成されており、前記複数の複屈折結晶板は、接着剤により積層されていること、
を特徴とする光フィルタ。
【０１１４】
（付記１４）前記微細構造部は、前記境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状であり、一次元の周期構造であることを特徴とする付記１３に記載の光フィルタ。
【０１１５】
（付記１５）前記微細構造部は、前記境界面に対して垂直方向の断面波形状であることを特徴とする付記１４に記載の光フィルタ。
【０１１６】
（付記１６）前記複数の複屈折結晶板は、水晶からなることを特徴とする付記１５に記載の光フィルタ。
【０１１７】
（付記１７）前記微細構造部は、前記境界面に対して垂直方向の断面三角形状であることを特徴とする付記１４に記載の光フィルタ。
【０１１８】
（付記１８）前記微細構造部は、前記境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状であり、二次元の周期構造であることを特徴とする付記１３に記載の光フィルタ。
【０１１９】
（付記１９）前記微細構造部は、多角錐形状であることを特徴とする付記１８に記載の光フィルタ。
【０１２０】
（付記２０）前記複数の複屈折結晶板は、リチウムナイオベートからなることを特徴とする付記１４、１７、１８または１９に記載の光フィルタ。
【０１２１】
（付記２１）前記複屈折結晶板に、赤外線をカットする色フィルタが接着剤により接合されていることを特徴とする付記１３〜２０のいずれか一つに記載の光フィルタ。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、積層された複数の複屈折結晶板のうち、屈折率が異なる他の媒質と接する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで反射防止構造部を形成することとしたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができるという効果を奏する。
【０１２３】
また、本発明によれば、反射防止構造部を、境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状とし、一次元の周期構造としたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができるという効果を奏する。
【０１２４】
また、本発明によれば、反射防止構造部を、境界面に対して垂直方向の断面波形状としたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができるという効果を奏する。
【０１２５】
また、本発明によれば、反射防止構造部を、境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状とし、二次元の周期構造としたので、マッチング膜や反射防止膜等の複数種類の膜が不要となり、コストを低減させることができるという効果を奏する。
【０１２６】
また、本発明によれば、複数の複屈折結晶板を、直接接合により積層することとしたので、接着剤への気泡混入が無くなり、歩留まりを向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施の形態１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した光ローパスフィルタ７０の構成を示す側面図である。
【図３】図２に示した複屈折板７１（７４）の構成を示す斜視図である。
【図４】図２に示した光ローパスフィルタ７０の反射特性を示すグラフである。
【図５】図１に示した光ローパスフィルタ８０の構成を示す側面図である。
【図６】図５に示した複屈折板８１（８４）の構成を示す斜視図である。
【図７】図５に示した光ローパスフィルタ８０の反射特性を示すグラフである。
【図８】図１に示した光ローパスフィルタ９０の構成を示す側面図である。
【図９】図８に示した複屈折板９１（９４）の構成を示す斜視図である。
【図１０】図８に示した光ローパスフィルタ９０の反射特性を示すグラフである。
【図１１】本発明にかかる実施の形態２における光ローパスフィルタ１００の構成を示す側面図である。
【図１２】本発明にかかる実施の形態３における光ローパスフィルタ１１０の構成を示す側面図である。
【図１３】本発明にかかる実施の形態４における光ローパスフィルタ１２０の構成を示す側面図である。
【図１４】本発明にかかる実施の形態５における光ローパスフィルタ１３０の構成を示す側面図である。
【図１５】従来の撮像装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１６】従来の撮像装置の概略構成を示す平面図である。
【図１７】図１５および図１６に示した光ローパスフィルタ４０の構成を示す側面図である。
【図１８】光ローパスフィルタの光線分離原理を説明する図である。
【図１９】光ローパスフィルタの光線分離原理を説明する図である。
【図２０】図１５および図１６に示した光ローパスフィルタ６０の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
７０　光ローパスフィルタ
７１　複屈折板
７１ａ　反射防止構造部
７２　複屈折板
７３　色フィルタ
７４　複屈折板
７４ａ　反射防止構造部
８０　光ローパスフィルタ
８１　複屈折板
８１ａ　反射防止構造部
８２　複屈折板
８３　色フィルタ
８４　複屈折板
８４ａ　反射防止構造部
９０　光ローパスフィルタ
９１　複屈折板
９１ａ　反射防止構造部
９２　複屈折板
９３　色フィルタ
９４　複屈折板
９４ａ　反射防止構造部
１００　光ローパスフィルタ
１１０　光ローパスフィルタ
１１４　干渉フィルタ
１２０　光ローパスフィルタ
１３０　光ローパスフィルタ

Claims

複数の複屈折結晶板が積層されてなり、所定の空間周波数の光成分をフィルタリングする光フィルタにおいて、
前記複数の複屈折結晶板のうち、屈折率が異なる他の媒質と接する複屈折結晶板の境界面に利用波長以下のピッチで反射防止構造部が形成されていること、
を特徴とする光フィルタ。
前記反射防止構造部は、前記境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状であり、一次元の周期構造であることを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
前記反射防止構造部は、前記境界面に対して垂直方向の断面波形状であることを特徴とする請求項２に記載の光フィルタ。
前記反射防止構造部は、前記境界面において、屈折率が大きい媒質から、屈折率が小さい媒質にかけて境界面と平行する断面積が変化する形状であり、二次元の周期構造であることを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
前記複数の複屈折結晶板は、直接接合により積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光フィルタ。