JP2013101186A - Optical low-pass filter and imaging equipment - Google Patents

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Atsushi Koyanagi
篤史 小柳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical low-pass filter and an imaging element that can suppress wavelength dependency of a separation width with simple constitution without generating stray light, and to provide an optical low-pass filter and an imaging element that can develop a two-dimensional quadruple image having wavelength dependency of a separation width suppressed with simple constitution.SOLUTION: An optical low-pass filter includes one or a plurality of inclined structures 31 as a structure formed of an isotropic refractive index material and shaped having two or more inclined surfaces differing in inclination direction, and the two or more inclined surfaces provided to the one or the plurality of inclined structures and differing in inclination direction are arranged in an effective area as an area on which at least luminous flux is made incident so as to separate the incident light into a plurality of light beams utilizing refracting operation for the light beam made incident on the inclined surfaces arranged in the effective area. Further, a cover layer 34 may be provided which covers the inclined surfaces of the inclined structure 31 and is formed on an isotropic refracting material different in refractive index from the inclined structures.

Description

本発明は、光学ローパスフィルタおよび光学ローパスフィルタを有する撮像機器に関する。   The present invention relates to an optical low-pass filter and an imaging device having an optical low-pass filter.

ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器には、CCD(Charge Coupled Device )、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )等のイメージセンサが用いられており、画素ごとに外部信号として入る光の明暗の量を電荷の量に変換し、即ち光電変換し、その電気信号を順次処理することによってデジタル画像を生成する。このようなイメージセンサは、イメージセンサにおける画素ピッチよりも細かい空間周波数を有する画像を撮像するときに、サンプリングによる歪みが生じ、本来の画像と異なる模様(モアレ)や偽色が発生することが知られている。   Image sensors such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) are used in imaging devices such as video cameras and digital cameras, and the amount of light that is input as an external signal for each pixel is charged. In other words, a digital image is generated by performing photoelectric conversion and sequentially processing the electrical signal. Such an image sensor is known to cause distortion due to sampling when capturing an image having a spatial frequency finer than the pixel pitch of the image sensor, and to generate a pattern (moire) or false color different from the original image. It has been.

このようなモアレや偽色を防止するために、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器において、光学ローパスフィルタ(OLPF:Optical Low Pass Filter )を用いて画像の撮像を行っている。OLPFは、具体的には、水晶などの複屈折板を有し、入射する2次元画像を水平方向および/または垂直方向に僅かな距離だけ分離させることによって、空間周波数のうち撮像素子に入射する画素ピッチと重なる周波数、すなわちサンプリング周波数付近をカットする機能を有し、モアレや偽色の現象を生じさせない工夫が施されている。なお、水平方向および/または垂直方向とは、水平方向と垂直方向のいずれか一方またはその両方を指す。   In order to prevent such moire and false colors, an imaging device such as a video camera or a digital camera captures an image using an optical low pass filter (OLPF). Specifically, the OLPF has a birefringent plate such as quartz, and separates an incident two-dimensional image by a slight distance in the horizontal direction and / or the vertical direction, thereby entering the imaging element out of the spatial frequency. It has a function of cutting the frequency that overlaps the pixel pitch, that is, the vicinity of the sampling frequency, and has been devised so as not to cause moiré and false color phenomena. The horizontal direction and / or the vertical direction refers to either one or both of the horizontal direction and the vertical direction.

このような光学ローパスフィルタとしては、水晶等の複屈折材料を用いたものがあるが、複屈折材料に水晶を用いる場合にはコストが高くなるという問題や、所望の分離幅を得るために膜厚が大きくなるといった問題がある。   As such an optical low-pass filter, there is a filter using a birefringent material such as quartz. However, when quartz is used as the birefringent material, the cost is increased, and a film is used to obtain a desired separation width. There is a problem that the thickness increases.

複屈折材料を用いない光学ローパスフィルタの一例として、特許文献1には、プリズムをストライプ状に配置した屈折型のローパスフィルタが記載されている。特許文献1には、例えば、プラスチック材料でフィルターを製作する場合に、分離された像の間隔d=0.08mmとすれば、色収差による影響は実用上ほとんど問題がないものができると記載されている。また、異なる頂角のプリズムを交互にストライプ状に配置すると、4点分離が可能であると記載されている。   As an example of an optical low-pass filter that does not use a birefringent material, Patent Document 1 describes a refractive low-pass filter in which prisms are arranged in a stripe shape. Patent Document 1 describes that, for example, when a filter is made of a plastic material, if the distance between separated images is set to 0.08 mm, the influence of chromatic aberration can be practically almost no problem. Yes. Further, it is described that four-point separation is possible when prisms having different apex angles are alternately arranged in a stripe shape.

また、特許文献2には、異なる屈折率の部材を貼り合わせてなる位相型(光の回折効果を利用した回折型ともいう。)の光学ローパスフィルタにおいて、波長によるMTF(Modulation Transfer Function)特性の差を小さくするために、両部材のc線、d線、g線の屈折率を所定の条件式を満たすようにすることが記載されている。   Patent Document 2 discloses an MTF (Modulation Transfer Function) characteristic according to wavelength in a phase-type optical low-pass filter (also referred to as a diffraction type using a light diffraction effect) formed by bonding members having different refractive indexes. In order to reduce the difference, it is described that the refractive indices of the c-line, d-line, and g-line of both members satisfy a predetermined conditional expression.

また、特許文献3には、略正四角錐の形状を有する凸状体であるレンズ体が透明基板の表面に一定のピッチで二次元状に多数配置され、そのレンズ体間の溝を埋めるように形成されるレンズ体とは異なる屈折率の中間体を形成した回折型の光学ローパスフィルタが記載されている。   Further, in Patent Document 3, a large number of lens bodies, which are convex bodies having a substantially regular quadrangular pyramid shape, are arranged two-dimensionally at a constant pitch on the surface of the transparent substrate so as to fill the grooves between the lens bodies. A diffractive optical low-pass filter in which an intermediate having a refractive index different from that of the lens body to be formed is described.

特開昭55−38549号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-38549 特開平3−191319号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-191319 特開2009−163176号公報JP 2009-163176 A

特許文献1には、4重像を発生させる例として、頂角の異なる2種類のプリズムを交互にストライプ状に配置したローパスフィルタを使用する例が記載されている。また、プリズムの組み合わせは、頂角の異なる2種類に限らず、頂角の異なる3種、4種、・・・と多種類のプリズムをストライプ状に組み合わせて配置してもよい旨が記載されている。しかし、特許文献1に記載されている方法によって発現可能な4重像は、1方向にのみ光が分離する1次元の4重像であって、プリズムを縦列に直交して重ねた場合に発現するような2方向に光が分離する2次元の4重像とは異なる。また、他種類のプリズムをストライプ状に組み合わせて配置する方法では、同一の分離幅を維持して波長分散特性を抑制できないという問題がある。   Patent Document 1 describes an example of using a low-pass filter in which two types of prisms having different apex angles are alternately arranged in a stripe shape as an example of generating a quadruple image. In addition, the combination of prisms is not limited to two types having different apex angles, and it is described that various types of prisms having different apex angles, such as three types, four types,... ing. However, the quadruple image that can be developed by the method described in Patent Document 1 is a one-dimensional quadruple image in which light is separated only in one direction, and is manifested when prisms are stacked perpendicularly to columns. This is different from a two-dimensional quadruple image in which light is separated in two directions. Further, the method of arranging other types of prisms in combination in a stripe form has a problem that the wavelength separation characteristics cannot be suppressed while maintaining the same separation width.

また、特許文献2に記載されているローパスフィルタは、光の回折効果を利用した回折型のローパスフィルタであるので、屈折率の異なる部材を貼り合わせる場合に各々の部材の分散を利用して波長によるMTF特性の差を小さくできたとしても、高次の回折光が発生して迷光になるという問題がある。   The low-pass filter described in Patent Document 2 is a diffractive low-pass filter that utilizes the diffraction effect of light. Therefore, when members having different refractive indexes are bonded, the wavelength of each member is determined by using the dispersion of each member. Even if the difference in MTF characteristics due to the above can be reduced, there is a problem that higher-order diffracted light is generated and becomes stray light.

なお、特許文献3に記載されているローパスフィルタは、回折型のローパスフィルタである点で特許文献2と同様の問題がある。   Note that the low-pass filter described in Patent Document 3 has the same problem as Patent Document 2 in that it is a diffraction-type low-pass filter.

そこで、本発明は、簡単な構成で、迷光を発生させることなく分離幅の波長依存性を抑制できる光学ローパスフィルタおよび撮像素子の提供を目的とする。また、本発明は、簡単な構成で、分離幅の波長依存性を抑制した2次元の4重像を発現可能にする光学ローパスフィルタおよび撮像素子の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical low-pass filter and an image sensor that can suppress the wavelength dependence of the separation width without generating stray light with a simple configuration. It is another object of the present invention to provide an optical low-pass filter and an imaging device that can express a two-dimensional quadruple image with a simple configuration and suppressing the wavelength dependence of the separation width.

本発明による光学ローパスフィルタは、入射する光を複数の光に分離する光学ローパスフィルタであって、等方屈折率材料により形成され、傾斜方向が異なる2以上の傾斜面を有する形状の構造体である傾斜構造体(例えば、傾斜構造体31)を1つまたは複数備え、少なくとも光束が入射される領域である有効領域内に、1つまたは複数の傾斜構造体に設けられた傾斜方向が異なる2以上の傾斜面が配置され、有効領域内に配置された傾斜面に入射する光線の屈折作用を利用して、入射する光を複数の光に分離することを特徴とする。   An optical low-pass filter according to the present invention is an optical low-pass filter that separates incident light into a plurality of lights, and is a structure that is formed of an isotropic refractive index material and has two or more inclined surfaces with different inclination directions. One or a plurality of inclined structures (for example, inclined structures 31) are provided, and the inclination directions provided in one or a plurality of inclined structures are different within at least an effective region where a light beam is incident. The above inclined surfaces are arranged, and the incident light is separated into a plurality of lights by utilizing the refraction action of the light rays incident on the inclined surfaces arranged in the effective region.

また、光学ローパスフィルタは、傾斜方向が異なる4つの傾斜面を有する形状の構造体である傾斜構造体を1つまたは複数備え、少なくとも有効領域内に、1つまたは複数の傾斜構造体に設けられた傾斜方向が異なる4以上の傾斜面が配置されていてもよい。   In addition, the optical low-pass filter includes one or a plurality of inclined structures which are structures having four inclined surfaces having different inclination directions, and is provided in the one or more inclined structures at least in the effective region. Four or more inclined surfaces having different inclination directions may be arranged.

また、傾斜構造体は複数であり、複数の傾斜構造体が、少なくとも有効領域内において周期的に配置されていてもよい。   Further, there are a plurality of inclined structures, and the plurality of inclined structures may be periodically arranged at least in the effective region.

また、傾斜構造体は複数であって、複数の傾斜構造体には傾斜角度が異なる傾斜面を有する傾斜構造体または傾斜面の数が異なる傾斜構造体が含まれ、少なくとも有効領域内に、傾斜角度が異なる傾斜面を有する傾斜構造体または傾斜面の数が異なる傾斜構造体が配置されていてもよい。   Further, there are a plurality of inclined structures, and the plurality of inclined structures include inclined structures having inclined surfaces having different inclination angles or inclined structures having different numbers of inclined surfaces, and at least in the effective region, the inclined structures are inclined. Inclined structures having inclined surfaces with different angles or inclined structures with different numbers of inclined surfaces may be arranged.

また、光学ローパスフィルタは、傾斜構造体の傾斜面を覆う、前記傾斜構造体とは異なる屈折率の等方屈折材料により形成されるカバー層(例えば、カバー層34)を備えていてもよい。   The optical low-pass filter may include a cover layer (for example, the cover layer 34) that covers the inclined surface of the inclined structure and is formed of an isotropic refractive material having a refractive index different from that of the inclined structure.

また、光学ローパスフィルタは、1傾斜面を形成する構造体の幅が1mm以上であってもよい。   In the optical low-pass filter, the width of the structure forming one inclined surface may be 1 mm or more.

また、本発明による撮像機器は、撮像素子を備えた撮像機器であって、入射する光が撮像素子に到達するまでの光路中に、上記の光学ローパスフィルタのいずれかを備えたことを特徴とする。   An imaging device according to the present invention is an imaging device including an imaging device, and includes any one of the above-described optical low-pass filters in an optical path until incident light reaches the imaging device. To do.

本発明によれば、簡単な構成で、迷光を発生させることなく分離幅の波長依存性を抑制できる光学ローパスフィルタおよび撮像素子を提供できる。また、本発明によれば、簡単な構成で、分離幅の波長依存性を抑制した2次元の4重像を発現可能にする光学ローパスフィルタおよび撮像素子を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical low-pass filter and an image sensor that can suppress the wavelength dependency of the separation width without generating stray light with a simple configuration. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an optical low-pass filter and an image sensor that can express a two-dimensional quadruple image with a simple configuration and suppressing the wavelength dependence of the separation width.

本発明の光学ローパスフィルタ3の原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principle of the optical low-pass filter 3 of this invention. 光学ローパスフィルタ3の構成例を示す説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of an optical low-pass filter 3. FIG. 光学ローパスフィルタ3における分離角を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the separation angle in the optical low pass filter. 光学ローパスフィルタ3の他の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structural example of the optical low-pass filter. 傾斜構造体31とカバー層34との部材の組み合わせの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the combination of the member of the inclination structure 31 and the cover layer. 素子面内で傾斜を分割した場合の光学ローパスフィルタ3の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the optical low-pass filter 3 at the time of dividing | segmenting inclination in an element surface. 素子面内で傾斜を分割した場合の光学ローパスフィルタ3の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the optical low-pass filter 3 at the time of dividing | segmenting inclination in an element surface. 4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the optical low-pass filter 3 which performs 4-point separation. 4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the optical low-pass filter 3 which performs 4-point separation. 4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the optical low-pass filter 3 which performs 4-point separation. 4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the optical low-pass filter 3 which performs 4-point separation. 分離幅が面内分布をもつ光学ローパスフィルタ3の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the optical low-pass filter 3 in which separation width has in-plane distribution. 分離各が面内分布をもつ光学ローパスフィルタ3の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the optical low-pass filter 3 in which each isolation | separation has in-plane distribution. 実施例の光学ローパスフィルタ3を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optical low-pass filter 3 of an Example. 実施例の光学ローパスフィルタ3の波長ごとの分離幅および屈折角を示すグラフである。It is a graph which shows the separation width and refraction angle for every wavelength of the optical low-pass filter 3 of an Example. 比較例の光学ローパスフィルタを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optical low-pass filter of a comparative example. 比較例の光学ローパスフィルタの波長ごとの分離幅および屈折角を示すグラフである。It is a graph which shows the separation width and refraction angle for every wavelength of the optical low-pass filter of a comparative example. 比較例の光学ローパスフィルタの波長ごとの0次効率と1次効率とを示すグラフである。It is a graph which shows the zero order efficiency and the primary efficiency for every wavelength of the optical low-pass filter of a comparative example.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の光学ローパスフィルタ3の原理を示す模式図である。図1に示すように、本発明の光学ローパスフィルタ3は、撮像レンズ4の後方に位置し、かつ入射される光束(光線束)中に、屈折率等方性媒質からなる構造体の傾斜面であって2以上の異なる傾斜方向の傾斜面を形成する、1つ以上の傾斜構造体31を備えている。このような構成において、傾斜方向が異なる2以上の傾斜面に光線を入射させ、各傾斜面に入射した光線がそれぞれ異なる方向に屈折する性質を利用して光を分離させることを特徴としている。なお、図1において、1は撮像素子、4は撮像レンズ、5は被写体を表している。また、2は撮像素子1における画素ピッチを表している。また、32は傾斜構造体31が形成される土台となる透明基板である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of the optical low-pass filter 3 of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical low-pass filter 3 of the present invention is located behind the imaging lens 4 and has an inclined surface of a structure made of an isotropic refractive index medium in an incident light beam (light bundle). However, one or more inclined structures 31 that form two or more inclined surfaces in different inclination directions are provided. In such a configuration, light is incident on two or more inclined surfaces having different inclination directions, and the light is separated using the property that the light incident on each inclined surface is refracted in different directions. In FIG. 1, 1 denotes an image sensor, 4 denotes an imaging lens, and 5 denotes a subject. 2 represents the pixel pitch in the image sensor 1. Reference numeral 32 denotes a transparent substrate serving as a base on which the inclined structure 31 is formed.

図2は、図1に示した光学ローパスフィルタ3の構成例を示す説明図である。なお、図2(a)は、図1に示した光学ローパスフィルタ3の斜視図であり、図2(b)は図1に示した光学ローパスフィルタ3の上面図である。図2に示す光学ローパスフィルタ3は、2点分離を行う光学ローパスフィルタであって、透明基板32上に2つの異なる傾斜方向の傾斜面を有する傾斜構造体31が1つ形成されている。なお、図2に示すように、傾斜構造体31に設けられた傾斜方向が異なる2つの傾斜面は、いずれも光束が入射される領域(以下、有効領域という。)内に配置されている。これにより、透明基板32上に、少なくとも有効領域を覆う、等方屈折率材料からなる構造体の傾斜面であって傾斜方向が異なる2つの傾斜面(図中では、傾斜方向1の傾斜面と傾斜方向2の傾斜面)を形成している。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of the optical low-pass filter 3 shown in FIG. 2A is a perspective view of the optical low-pass filter 3 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a top view of the optical low-pass filter 3 shown in FIG. An optical low-pass filter 3 shown in FIG. 2 is an optical low-pass filter that performs two-point separation, and one inclined structure 31 having inclined surfaces in two different inclination directions is formed on a transparent substrate 32. As shown in FIG. 2, the two inclined surfaces provided in the inclined structure 31 and having different inclination directions are both disposed in an area where a light beam is incident (hereinafter referred to as an effective area). As a result, two inclined surfaces of the structure made of an isotropic refractive index material covering at least the effective region on the transparent substrate 32 and having different inclination directions (in the figure, an inclined surface of the inclination direction 1 and Inclined surface 2 in the inclination direction 2).

なお、本発明において「傾斜面」とは、等方性屈折率材料からなる構造体によって形成される、入射する光が進行する方向と垂直の平面(XY平面)に対して傾斜する面をいう。また、「傾斜方向」とは、傾斜面の法線をXY平面に投影した線上にあり、傾斜面の高い方から低い方を指す。   In the present invention, the “inclined surface” refers to a surface formed by a structure made of an isotropic refractive index material and inclined with respect to a plane (XY plane) perpendicular to the direction in which incident light travels. . The “inclination direction” is on the line obtained by projecting the normal of the inclined surface onto the XY plane, and indicates the direction from the higher to the lower inclined surface.

また、図2ではX方向を基準とした360度方位の場合の各傾斜方向の度数を例示している。図2によれば、傾斜方向が0度の方位である傾斜方向1の傾斜面と、傾斜方向が180度の方位となる傾斜方向2の傾斜面の計2つの傾斜面が形成されていることが示されている。   Further, FIG. 2 exemplifies the frequency in each inclination direction in the case of a 360-degree azimuth with the X direction as a reference. According to FIG. 2, a total of two inclined surfaces are formed: an inclined surface in the inclined direction 1 where the inclination direction is 0 degrees and an inclined surface in the inclined direction 2 where the inclination direction is 180 degrees. It is shown.

以下、1傾斜面といった場合には、基板面に対して同一の傾斜角で連続している平面を指す。ここで、平面とは、具体的には、所定の角度以上の凹凸すなわち湾曲がない状態が維持されている表面上の領域をいう。すなわち、例えば、傾斜構造体31が円錐形状である場合に、本発明では、表面全体で1つの傾斜面を形成しているとはみなさずに、底面形状が円に近似するほどに多角形による多角錐であるとして、360度全方位の傾斜方向の傾斜面が多数形成されているものとみなす。   Hereinafter, in the case of one inclined surface, it refers to a plane that is continuous at the same inclination angle with respect to the substrate surface. Here, specifically, the plane refers to a region on the surface where unevenness of a predetermined angle or more, that is, a state without a curve is maintained. That is, for example, when the inclined structure 31 has a conical shape, the present invention does not consider that one inclined surface is formed on the entire surface, and the polygonal shape is such that the bottom surface shape approximates a circle. Assuming that it is a polygonal pyramid, it is considered that a large number of inclined surfaces in the inclination direction of all 360 degrees are formed.

傾斜構造体31の材料は、等方屈折率材料であればよく、例えば有機物であれば樹脂を用いてもよい。また、例えば無機物であれば、ガラス、S、SON、TiOなどを用いてもよい。 The material of the inclined structure 31 may be an isotropic refractive index material. For example, a resin may be used if it is an organic material. Further, for example, glass, S i O 2 , S i ON, TiO 2 or the like may be used as long as it is inorganic.

傾斜構造体31は、例えば、透明基板32上に塗布した樹脂等の等方屈折率材料を、インプリント成形加工技術や、フォトリソエッジング加工技術等を用いて所望の形状に加工することによって形成してもよい。   The inclined structure 31 is formed, for example, by processing an isotropic refractive index material such as a resin applied on the transparent substrate 32 into a desired shape using an imprint molding technique, a photolitho edging technique, or the like. May be.

傾斜構造体31によって形成される傾斜の傾斜角度または傾斜方向を面内で分布させることにより、光の分離幅や分離方向を制御する。   By distributing the inclination angle or the inclination direction of the inclination formed by the inclined structure 31 in the plane, the light separation width and the separation direction are controlled.

ここで、傾斜構造体31の等方屈折率材料の屈折率をn1、光の進行方向に対してその傾斜構造31の後段に位置する媒質の屈折率をn2とすると、屈折率n1、n2の制御により分離幅の波長分散の制御が可能となる。   Here, when the refractive index of the isotropic refractive index material of the inclined structure 31 is n1, and the refractive index of the medium located at the subsequent stage of the inclined structure 31 with respect to the light traveling direction is n2, the refractive indexes n1 and n2 Control makes it possible to control the chromatic dispersion of the separation width.

図3は、光学ローパスフィルタ3における分離角を説明するための説明図である。図3に示すように、βは屈折角すなわち入射する光の光軸と出射する光が進行する方向とがなす角度であり、dは傾斜構造体31の高さ、Wは傾斜構造体31において1傾斜面を形成している部分に相当する構造体の傾斜幅である場合、屈折角は次のような式(1)で表される。
sinβ=(n2−n1)・d/w=Δn・d/w ・・・式(1)
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a separation angle in the optical low-pass filter 3. As shown in FIG. 3, β is a refraction angle, that is, an angle formed by an optical axis of incident light and a direction in which outgoing light travels, d is a height of the inclined structure 31, and W is an angle of the inclined structure 31. In the case of the inclination width of the structure corresponding to the portion forming one inclined surface, the refraction angle is expressed by the following equation (1).
sin β = (n2−n1) · d / w = Δn · d / w Equation (1)

同様に他方の傾斜面の屈折角も次のような式(2)で表される。
sinβ=(n2−n1)・d/w=Δn・d/w ・・・式(2)
Similarly, the refraction angle of the other inclined surface is also expressed by the following equation (2).
sin β = (n2−n1) · d / w = Δn · d / w Equation (2)

図3に示す例では、傾斜方向が180度異なるため、傾斜角が一方の傾斜と他方の傾斜で逆の方向に屈折し、入射する光束が2β分離する。   In the example shown in FIG. 3, since the inclination directions differ by 180 degrees, the inclination angle is refracted in the opposite direction between one inclination and the other inclination, and the incident light beam is separated by 2β.

ここでお互いの傾斜幅がWと等しいこととして説明したが異なる場合であってもよく、その時はお互いの屈折角が異なるとすればよい。   Although it has been described here that the inclination width of each other is equal to W, it may be different, and at that time, the refraction angles may be different.

式(1)(2)において、Δn=(n2−n1)を所望の波長帯域でほぼ一定となるようにすれば、波長によらず分離幅を一定にできるので好ましい。例えば、所望の波長帯域に含まれる各波長のΔnの値が、同じ波長帯域に含まれる他の波長のΔnと比べて、±10%以内であればよく、±5%以内であればより好ましい。   In Expressions (1) and (2), it is preferable that Δn = (n2−n1) be substantially constant in a desired wavelength band because the separation width can be made constant regardless of the wavelength. For example, the value of Δn of each wavelength included in the desired wavelength band may be within ± 10%, more preferably within ± 5%, compared with Δn of other wavelengths included in the same wavelength band. .

そのような関係を実現する方法として、例えば、図4に示すように、傾斜構造体31とは異なる屈折率の等方屈折率材料によるカバー層34で傾斜構造体31の傾斜面を覆ってもよい。図4は、本発明の光学ローパスフィルタ3の他の構成例を示す説明図である。カバー層34は、例えば、傾斜構造体31が形成された透明基板32の表面にカバー層34を形成する紫外線硬化型の樹脂を滴下し透明基板33と重ね合わせた後、紫外線を照射し硬化することにより形成する。ここで、透明基板33は取り除き、素子厚を薄くした構成であってもよい。また、素子に光が入射する面および出射する面に光の反射を抑制する目的で、反射防止膜を形成してもよい。   As a method for realizing such a relationship, for example, as shown in FIG. 4, the inclined surface of the inclined structure 31 may be covered with a cover layer 34 made of an isotropic refractive index material having a refractive index different from that of the inclined structure 31. Good. FIG. 4 is an explanatory diagram showing another configuration example of the optical low-pass filter 3 of the present invention. The cover layer 34 is, for example, dripped with an ultraviolet curable resin for forming the cover layer 34 on the surface of the transparent substrate 32 on which the inclined structure 31 is formed, and superimposed on the transparent substrate 33, and then cured by irradiation with ultraviolet rays. To form. Here, the transparent substrate 33 may be removed to reduce the element thickness. Further, an antireflection film may be formed for the purpose of suppressing light reflection on the light incident surface and the light emitting surface.

図5は、傾斜構造体31とカバー層34との部材の組み合わせの一例を示す説明図である。なお、図5(a)は、波長と両部材(傾斜構造体31とカバー層34)の屈折率の関係を示すグラフであり、図5(b)は、図5(a)の関係において波長と分離幅の関係の例を示すグラフである。図5に示す例では、波長帯0.4〜0.8[μm]において、Δnが各波長間で範囲±5%以内となる屈折率を有する部材を選択することにより、その波長帯全域において約4[μm]の分離幅を実現している例を示している。なお、図5に示す例は、両部材とも等方屈折率材料としていずれも樹脂を用いた例である。   FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a combination of members of the inclined structure 31 and the cover layer 34. 5A is a graph showing the relationship between the wavelength and the refractive index of both members (the inclined structure 31 and the cover layer 34), and FIG. 5B is the wavelength in the relationship of FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the separation width and the separation width. In the example shown in FIG. 5, in the wavelength band 0.4 to 0.8 [μm], by selecting a member having a refractive index where Δn is within a range of ± 5% between the wavelengths, An example in which a separation width of about 4 [μm] is realized is shown. The example shown in FIG. 5 is an example in which a resin is used as the isotropic refractive index material for both members.

また、図1および図2では、2点分離を行う例として、1つの傾斜構造体31を用いて光束中に傾斜方向が異なる2つの傾斜面を形成する例を示したが、光束中に形成される傾斜面の数は2以上であってもよい。   1 and 2, as an example of performing two-point separation, an example in which two inclined surfaces having different inclination directions are formed in a light beam using one inclined structure 31 is formed in the light beam. Two or more inclined surfaces may be provided.

例えば、素子面内で傾斜を分割し、傾斜方向を同じくする複数の傾斜に細分化して配することも可能である。複数の傾斜構造体31を用いて2以上の傾斜面を形成した場合であっても、各傾斜面が予め規定した2つの傾斜方向のうちのいずれかの傾斜方向の傾斜面であれば、素子面内で異なる2つの傾斜方向を有する傾斜面が形成されている場合と同様の屈折作用が得られる。すなわち、2点分離を行う場合に、光束中の傾斜方向数(傾斜方向の種類数)が2つとなる組み合わせであれば、傾斜面の数はいくつであってもよい。   For example, it is also possible to divide the slope in the element plane and divide it into a plurality of slopes having the same slope direction. Even in the case where two or more inclined surfaces are formed using a plurality of inclined structures 31, if each inclined surface is an inclined surface in one of the two inclined directions defined in advance, the element A refraction effect similar to that in the case where inclined surfaces having two different inclination directions are formed in the surface can be obtained. That is, when two-point separation is performed, the number of inclined surfaces may be any number as long as the number of inclination directions (number of types of inclination directions) in the light flux is two.

図6は、素子面内で傾斜を分割した場合の光学ローパスフィルタ3の他の例を示す説明図である。なお、図6(a)は、素子面内で傾斜を分割した光学ローパスフィルタ3の例を示す側面図であり、図6(b)は、図6(a)に示した光学ローパスフィルタ3の斜視図である。本例の光学ローパスフィルタ3は、素子面内に断面形状が三角形の3つの傾斜構造体31が周期的に配置されている。各傾斜構造体31は、それぞれ傾斜方向1の傾斜面と傾斜方向2の傾斜面とを有している。これにより、素子面内において、2種類の傾斜方向のうちのいずれかの傾斜方向を有する傾斜面が略均一の割合で形成される。なお、図6に示す例では、このうちの3つの傾斜面に光束が入射することによって、傾斜方向が異なる傾斜面に入射した光線がそれぞれ異なる方向に屈折する性質を利用して光を分離している。なお、本例では、2以上の傾斜構造体31に設けられた傾斜面の中から少なくとも傾斜方向が異なる2以上の傾斜面が有効領域内に配置されていればよい。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing another example of the optical low-pass filter 3 when the inclination is divided in the element plane. 6A is a side view showing an example of the optical low-pass filter 3 in which the inclination is divided in the element plane, and FIG. 6B is a side view of the optical low-pass filter 3 shown in FIG. It is a perspective view. In the optical low-pass filter 3 of this example, three inclined structures 31 having a triangular cross-sectional shape are periodically arranged in the element plane. Each inclined structure 31 has an inclined surface in the inclined direction 1 and an inclined surface in the inclined direction 2. Thereby, in the element surface, inclined surfaces having any one of the two types of inclination directions are formed at a substantially uniform ratio. In the example shown in FIG. 6, the light beam is incident on three of the inclined surfaces, so that the light beams incident on the inclined surfaces having different inclination directions are refracted in different directions, thereby separating the light. ing. In this example, it is only necessary that at least two inclined surfaces having different inclination directions are arranged in the effective region from the inclined surfaces provided on the two or more inclined structures 31.

このように、分割数を多くすれば素子の厚さを低減でき、構造体の傾斜幅を1mm以上とすると、加工が容易なため好ましい。なお、図7に示すように、本例においても分離幅の波長分散の制御のためにカバー層34を設けてもよい。   Thus, if the number of divisions is increased, the thickness of the element can be reduced, and it is preferable that the inclined width of the structure is 1 mm or more because processing is easy. As shown in FIG. 7, a cover layer 34 may also be provided in this example for controlling the chromatic dispersion of the separation width.

また、図1〜図7を参照して2点分離を行う場合の光学ローパスフィルタを例に用いて説明したが、本発明による光学ローパスフィルタは、4点以上の分離も容易に実現可能である。   In addition, the optical low-pass filter in the case of performing two-point separation has been described with reference to FIGS. 1 to 7 as an example, but the optical low-pass filter according to the present invention can easily realize separation of four or more points. .

図8は、4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の例を示す説明図である。なお、図8(a)は4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の例を示す斜視図であり、図8(b)は図8(a)に示す光学ローパスフィルタ3の上面図である。図8に示すように、本例の光学ローパスフィルタ3は、透明基板32上に4つの異なる傾斜方向の傾斜面を有する傾斜構造体31が1つ形成されている。なお、図8に示すように、傾斜構造体31に設けられた傾斜方向が異なる4つの傾斜面は、いずれも有効領域内に配置されている。これにより、透明基板32上に、少なくとも有効領域を覆う、等方屈折率材料からなる構造体の傾斜面であって傾斜方向が互いに異なる4つの傾斜面(図中では、傾斜方向1の傾斜面と傾斜方向2の傾斜面と傾斜方向3の傾斜面と傾斜方向4の傾斜面)を形成している。   FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of the optical low-pass filter 3 that performs four-point separation. 8A is a perspective view showing an example of the optical low-pass filter 3 that performs four-point separation, and FIG. 8B is a top view of the optical low-pass filter 3 shown in FIG. 8A. As shown in FIG. 8, in the optical low-pass filter 3 of this example, one inclined structure 31 having inclined surfaces in four different inclination directions is formed on a transparent substrate 32. As shown in FIG. 8, the four inclined surfaces with different inclination directions provided in the inclined structure 31 are all arranged in the effective region. As a result, four inclined surfaces of the structure made of isotropic refractive index material covering at least the effective region on the transparent substrate 32 and having different inclination directions (in the figure, the inclined surfaces in the inclination direction 1). And an inclined surface in the inclined direction 2, an inclined surface in the inclined direction 3, and an inclined surface in the inclined direction 4).

なお、4点分離を行う場合においても傾斜を細分化できる。図9は、4点分離を行う光学ローパスフィルタの他の例を示す斜視図である。図9に示す光学ローパスフィルタ3は、素子面内に12個の四角錐形状の傾斜構造体31が周期的に配置されている。各傾斜構造体31は、それぞれ傾斜方向1の傾斜面と傾斜方向2の傾斜面と傾斜方向3の傾斜面と傾斜方向4の傾斜面とを有している。これにより、素子面内において、4種類の傾斜方向のうちのいずれかの傾斜方向を有する傾斜面が略均一の割合で形成される。なお、図10に示すように、本例においても分離幅の波長分散の制御のためにカバー層34を設けてもよい。   Note that the slope can be subdivided even when four-point separation is performed. FIG. 9 is a perspective view showing another example of an optical low-pass filter that performs four-point separation. In the optical low-pass filter 3 shown in FIG. 9, twelve quadrangular pyramid-shaped inclined structures 31 are periodically arranged in the element plane. Each inclined structure 31 has an inclined surface in the inclined direction 1, an inclined surface in the inclined direction 2, an inclined surface in the inclined direction 3, and an inclined surface in the inclined direction 4. Thereby, in the element surface, inclined surfaces having any one of the four types of inclination directions are formed at a substantially uniform rate. As shown in FIG. 10, a cover layer 34 may also be provided in this example for controlling the chromatic dispersion of the separation width.

なお、4点分離を行う光学ローパスフィルタの他の例として、図11に示すように、異なる傾斜方向の傾斜面の組み合わせを有する傾斜構造体31−1と傾斜構造体31−2とをそれぞれ透明基板31,32に分けて形成してもよい。図11(a)は、異なる2つの傾斜方向の傾斜面を有する傾斜構造体31を2層積層して4点分離を行う光学ローパスフィルタ3の例を示す斜視図である。また、図11(b)は、図11(a)に示す光学ローパスフィルタ3における傾斜構造体31−1および傾斜構造体31−2の上面図である。   As another example of the optical low-pass filter that performs four-point separation, as shown in FIG. 11, the inclined structure 31-1 and the inclined structure 31-2 each having a combination of inclined surfaces in different inclination directions are transparent. Alternatively, the substrates 31 and 32 may be formed separately. FIG. 11A is a perspective view illustrating an example of the optical low-pass filter 3 that performs four-point separation by stacking two inclined structures 31 having inclined surfaces in two different inclination directions. Moreover, FIG.11 (b) is a top view of the inclination structure 31-1 and the inclination structure 31-2 in the optical low-pass filter 3 shown to Fig.11 (a).

異なる2つの傾斜方向の傾斜面を有する傾斜構造体31を2層積層して4点分離を行う場合には、1層目と2層目とで傾斜構造体の分離方向が直交するように配置すればよい。   When two layers of inclined structures 31 having two inclined surfaces in different inclination directions are stacked to perform four-point separation, the first and second layers are arranged so that the separation directions of the inclined structures are orthogonal to each other. do it.

また、4点以上に分離する場合には、分離点数に応じた数の異なる傾斜方向の傾斜面が光束中に形成されるよう、傾斜構造体31の形状を決定すればよい。単純な例として、光束中に分離点数分の異なる傾斜方向の傾斜面を有する傾斜構造体31を1つ配置する例を挙げることができる。   Further, when separating into four or more points, the shape of the inclined structure 31 may be determined so that inclined surfaces having different numbers of inclination directions according to the number of separation points are formed in the light flux. As a simple example, an example in which one inclined structure 31 having inclined surfaces in different inclination directions corresponding to the number of separation points is arranged in the light beam can be given.

また、これまでに説明した例は分離幅および分離方向が面内で同一とする例であるが、本発明による光学ローパスフィルタ3は、分離幅および分離方向を面内で分布させることも可能である。例えば、図12に示すように、面内に、傾斜角度が異なる2以上の傾斜構造体31(例えば、傾斜構造体31aと傾斜構造体31b)を配置すれば、光線が入射する場所によって異なる分離幅で光を分離させることができる。また、図13に示すように、面内に、有する傾斜面の数が異なる2以上の傾斜構造体(例えば、傾斜構造体31aと傾斜構造体31c)を形成すれば、光線が入射する場所によって異なる分離方向に光を分離させることができる。   The examples described so far are examples in which the separation width and the separation direction are the same in the plane, but the optical low-pass filter 3 according to the present invention can also distribute the separation width and the separation direction in the plane. is there. For example, as shown in FIG. 12, if two or more inclined structures 31 (for example, the inclined structure 31a and the inclined structure 31b) having different inclination angles are arranged in the plane, the separation varies depending on the place where the light beam enters. Light can be separated by width. Moreover, as shown in FIG. 13, if two or more inclined structures (for example, the inclined structure 31a and the inclined structure 31c) having different numbers of inclined surfaces are formed in the plane, depending on the place where the light beam is incident. Light can be separated in different separation directions.

このように、傾斜構造体31の形状は、底面が矩形に限定されず、底面が三角形、平行四角形、多角形(例えば、六角形)、円などの錐体や、またそれらの組み合わせであってもよい。例えば、撮像素子1の画素ピッチに合わせて傾斜構造体31の形状や配置の仕方を決定してもよい。なお、傾斜構造体31の底面形状は傾斜面で素子面(または少なくとも有効領域内)を埋め尽くすことができる形状が好ましい。その場合に、各傾斜構造体31の底面が繋がっていてもよい。   Thus, the shape of the inclined structure 31 is not limited to a rectangular bottom surface, and the bottom surface is a triangular shape, a parallel square shape, a polygonal shape (for example, a hexagonal shape), a cone shape such as a circle, or a combination thereof. Also good. For example, the shape and arrangement method of the inclined structure 31 may be determined in accordance with the pixel pitch of the image sensor 1. The bottom surface shape of the inclined structure 31 is preferably a shape that can fill the element surface (or at least in the effective region) with the inclined surface. In that case, the bottom surface of each inclined structure 31 may be connected.

以上のように、本発明の光学ローパスフィルタは光の屈折作用を利用して光を分離させるので、回折型の光学ローパスフィルタのように高次の回折光が発生して迷光となることもない。屈折作用を利用すれば、回折作用を利用する場合と比べて分離幅の波長依存性を小さくできる。さらに、カバー層34を設ける構成によれば、分離幅の波長分散を容易に制御できるので、分離幅の波長依存性をさらに低減できる。   As described above, since the optical low-pass filter of the present invention separates light using the refraction action of light, higher-order diffracted light is not generated and becomes stray light unlike the diffractive optical low-pass filter. . If the refraction action is used, the wavelength dependence of the separation width can be reduced as compared with the case where the diffraction action is used. Further, according to the configuration in which the cover layer 34 is provided, the wavelength dispersion of the separation width can be easily controlled, so that the wavelength dependency of the separation width can be further reduced.

また、本発明の光学ローパスフィルタは、屈折作用を利用するので、回折効果を発現させるために構造体の傾斜幅を1〜100umにするといった微細加工を要せず、加工が容易である。さらに、本発明の光学ローパスフィルタによれば、簡単に、多次元での多点分離や、分離幅および分離方向に面内分布を持たせることができる。   In addition, since the optical low-pass filter of the present invention uses a refraction function, it does not require fine processing such as setting the inclination width of the structure to 1 to 100 μm in order to develop a diffraction effect, and is easy to process. Furthermore, according to the optical low-pass filter of the present invention, it is possible to easily provide multi-dimensional separation in multiple dimensions and in-plane distribution in the separation width and separation direction.

次に、具体的な例を用いて本発明の構成の一例を詳細に説明する。図14は、本実施例の光学ローパスフィルタ3を示す説明図である。図14に示すように、本実施例の光学ローパスフィルタ3は、結像距離3mmで分離幅約4μmを実現するための光学ローパスフィルタである。   Next, an example of the configuration of the present invention will be described in detail using a specific example. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the optical low-pass filter 3 of the present embodiment. As shown in FIG. 14, the optical low-pass filter 3 of the present embodiment is an optical low-pass filter for realizing a separation width of about 4 μm at an imaging distance of 3 mm.

本実施例の光学ローパスフィルタ3は、透明基板上に、図2に示すような底面が矩形で断面形状が三角形の三角構造である傾斜構造体31であって、傾斜角度を同じくする2つの傾斜面を有する傾斜構造体31を1つ有している。傾斜構造体31の等方屈折率材料には、波長450nmで屈折率n1が1.45、波長546nmで屈折率n1が1.44、波長633nmで屈折率n1が1.43の樹脂を用いる。また、1傾斜面を形成する構造体の高さdは10μm、1構造体の傾斜幅Wは2mmである。   The optical low-pass filter 3 of the present embodiment is an inclined structure 31 having a triangular structure with a rectangular bottom surface and a triangular cross-section as shown in FIG. One inclined structure 31 having a surface is provided. As the isotropic refractive index material of the inclined structure 31, a resin having a refractive index n1 of 1.45 at a wavelength of 450 nm, a refractive index n1 of 1.44 at a wavelength of 546 nm, and a refractive index n1 of 1.43 at a wavelength of 633 nm is used. The height d of the structure forming one inclined surface is 10 μm, and the width W of the structure is 2 mm.

また、図示省略しているが、本実施例の光学ローパスフィルタ3はさらにカバー層34を備えている。カバー層34の等方屈折率材料には、波長450nmで屈折率n2が1.58、波長546nmで屈折率n2が1.56、波長633nmで屈折率n2が1.55の樹脂を用いる。   Although not shown, the optical low-pass filter 3 of this embodiment further includes a cover layer 34. As the isotropic refractive index material for the cover layer 34, a resin having a refractive index n2 of 1.58 at a wavelength of 450 nm, a refractive index n2 of 1.56 at a wavelength of 546 nm, and a refractive index n2 of 1.55 at a wavelength of 633 nm is used.

図15は、以上の条件により作製される本実施例の光学ローパスフィルタ3の波長ごとの分離幅および屈折角を示すグラフである。図15に示すように、本実施例の光学ローパスフィルタ3では、波長帯域0.4〜0.8μmにわたって、所望の分離幅4μmを範囲が±0.2μm以内(約5%以内)で得られることがわかる。また、屈折角も波長帯域0.4〜0.8μmにわたり、略均一であることがわかる。   FIG. 15 is a graph showing the separation width and the refraction angle for each wavelength of the optical low-pass filter 3 of this example manufactured under the above conditions. As shown in FIG. 15, in the optical low-pass filter 3 of the present embodiment, a desired separation width of 4 μm can be obtained within a range of ± 0.2 μm (within about 5%) over the wavelength band of 0.4 to 0.8 μm. I understand that. Moreover, it turns out that a refraction angle is also substantially uniform over wavelength range 0.4-0.8 micrometer.

[比較例]
図16は、比較例として、回折格子を用いて同様の分離幅を実現させる場合の光学ローパスフィルタの例を示す説明図である。図16に示すように、比較例の光学ローパスフィルタは、断面形状が矩形の回折格子によって発現する回折作用によって光を分離させるものとする。なお、本比較例は、450nm、546nm、633nmの波長の光が入射されると仮定して、それらの中間波長付近で分離幅および回折効率の2つ条件をもっとも満たすよう設計したものである。
[Comparative example]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of an optical low-pass filter when a similar separation width is realized using a diffraction grating as a comparative example. As shown in FIG. 16, the optical low-pass filter of the comparative example separates light by a diffractive action expressed by a diffraction grating having a rectangular cross-sectional shape. In this comparative example, assuming that light having wavelengths of 450 nm, 546 nm, and 633 nm is incident, it is designed to satisfy the two conditions of separation width and diffraction efficiency most in the vicinity of the intermediate wavelength.

回折格子の等方屈折率材料には、波長450nmで屈折率n1が1.51、波長546nmで屈折率n1が1.50、波長633nmで屈折率n1が1.49の樹脂を用いる。回折格子の格子周期は780μm、回折格子の高さは4.4μmである。   As the isotropic refractive index material of the diffraction grating, a resin having a refractive index n1 of 1.51 at a wavelength of 450 nm, a refractive index n1 of 1.50 at a wavelength of 546 nm, a refractive index n1 of 1.49 at a wavelength of 633 nm is used. The grating period of the diffraction grating is 780 μm, and the height of the diffraction grating is 4.4 μm.

なお、図示省略しているが、本比較例の光学ローパスフィルタ3にもカバー層を備えているものとする。カバー層の等方屈折率材料には、波長450nmで屈折率n2が1.58、波長546nmで屈折率n2が1.56、波長633nmで屈折率n2が1.55の樹脂を用いる。   Although not shown, it is assumed that the optical low-pass filter 3 of this comparative example also includes a cover layer. As the isotropic refractive index material of the cover layer, a resin having a refractive index n2 of 1.58 at a wavelength of 450 nm, a refractive index n2 of 1.56 at a wavelength of 546 nm, and a refractive index n2 of 1.55 at a wavelength of 633 nm is used.

図17は、以上の条件により作製される本比較例の光学ローパスフィルタの波長ごとの分離幅および屈折角を示すグラフである。図17に示すように、本比較例である回折型の光学ローパスフィルタは、第1の実施例の光学ローパスフィルタ3と比較して、分離幅の波長依存性が大きいことがわかる。   FIG. 17 is a graph showing the separation width and refraction angle for each wavelength of the optical low-pass filter of this comparative example manufactured under the above conditions. As shown in FIG. 17, it can be seen that the diffractive optical low-pass filter of this comparative example has a greater wavelength dependence of the separation width than the optical low-pass filter 3 of the first example.

また、図18は、本比較例の光学ローパスフィルタの波長ごとの0次効率と1次効率とを示すグラフである。図18に示すように、本比較例である回折型の光学ローパスフィルタは、効率の波長依存性も大きく、ある特定の波長(本例では、450nmと633nmの中間波長付近)で±1次光の回折効率を高くできたとしても、他の波長帯域で高次の迷光が発生することがわかる。   FIG. 18 is a graph showing the zero-order efficiency and the first-order efficiency for each wavelength of the optical low-pass filter of this comparative example. As shown in FIG. 18, the diffractive optical low-pass filter of this comparative example also has a large wavelength dependency of efficiency, and ± first-order light at a specific wavelength (in this example, near the intermediate wavelength of 450 nm and 633 nm). It can be seen that even if the diffraction efficiency can be increased, higher-order stray light is generated in other wavelength bands.

ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器において、モアレや偽色の現象を低減させる用途に好適に適用可能である。   In imaging devices such as video cameras and digital cameras, the present invention can be suitably applied to applications that reduce moiré and false color phenomena.

1 撮像素子
2 画素ピッチ
3 光学ローパスフィルタ
31 傾斜構造体
32、33 透明基板
34 カバー層
4 撮像レンズ
5 被写体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image pick-up element 2 Pixel pitch 3 Optical low-pass filter 31 Inclined structure 32, 33 Transparent substrate 34 Cover layer 4 Imaging lens 5 Subject

Claims (7)

入射する光を複数の光に分離する光学ローパスフィルタであって、
等方屈折率材料により形成され、傾斜方向が異なる2以上の傾斜面を有する形状の構造体である傾斜構造体を1つまたは複数備え、
少なくとも光束が入射される領域である有効領域内に、前記1つまたは複数の傾斜構造体に設けられた傾斜方向が異なる2以上の傾斜面が配置され、
前記有効領域内に配置された前記傾斜面に入射する光線の屈折作用を利用して、入射する光を複数の光に分離する
ことを特徴とする光学ローパスフィルタ。
An optical low-pass filter that separates incident light into a plurality of lights,
One or a plurality of inclined structures which are formed of an isotropic refractive index material and have a shape having two or more inclined surfaces having different inclination directions,
At least two inclined surfaces with different inclination directions provided in the one or more inclined structures are arranged in an effective area that is an area where light flux is incident,
An optical low-pass filter characterized in that incident light is separated into a plurality of lights by utilizing a refracting action of light incident on the inclined surface arranged in the effective region.
傾斜方向が異なる4つの傾斜面を有する形状の構造体である傾斜構造体を1つまたは複数備え、
少なくとも有効領域内に、前記1つまたは複数の傾斜構造体に設けられた傾斜方向が異なる4以上の傾斜面が配置されている
請求項1に記載の光学ローパスフィルタ。
One or a plurality of inclined structures, which are structures having a shape having four inclined surfaces with different inclination directions,
The optical low-pass filter according to claim 1, wherein at least four inclined surfaces having different inclination directions provided in the one or more inclined structures are arranged in at least the effective region.
傾斜構造体は複数であり、
前記複数の傾斜構造体が、少なくとも有効領域内において周期的に配置されている
請求項1または請求項2に記載の光学ローパスフィルタ。
There are a plurality of inclined structures,
The optical low-pass filter according to claim 1, wherein the plurality of inclined structures are periodically arranged at least in an effective region.
傾斜構造体は複数であって、前記複数の傾斜構造体には、傾斜角度が異なる傾斜面を有する傾斜構造体または傾斜面の数が異なる傾斜構造体が含まれ、
少なくとも有効領域内に、前記傾斜角度が異なる傾斜面を有する傾斜構造体または傾斜面の数が異なる傾斜構造体が配置されている
請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の光学ローパスフィルタ。
There are a plurality of inclined structures, and the plurality of inclined structures include inclined structures having inclined surfaces with different inclination angles or inclined structures with different numbers of inclined surfaces,
4. The inclined structure having inclined surfaces having different inclination angles or inclined structures having different numbers of inclined surfaces are disposed at least in the effective region. 5. Optical low-pass filter.
傾斜構造体の傾斜面を覆う、前記傾斜構造体とは異なる屈折率の等方屈折材料により形成されるカバー層を備えた
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の光学ローパスフィルタ。
The optical system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a cover layer that covers an inclined surface of the inclined structure body and is formed of an isotropic refractive material having a refractive index different from that of the inclined structure body. Low pass filter.
1傾斜面を構成する構造体のピッチが1mm以上である
請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載の光学ローパスフィルタ。
The optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a pitch of a structure constituting one inclined surface is 1 mm or more.
撮像素子を備えた撮像機器であって、
入射する光が撮像素子に到達するまでの光路中に、請求項1から請求項6のうちのいずれか1項に記載の光学ローパスフィルタを備えた
ことを特徴とする撮像機器。
An imaging device including an image sensor,
An image pickup device comprising the optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 6 in an optical path until incident light reaches the image pickup device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015223775A (en) * 2014-05-28 2015-12-14 富士フイルム株式会社 Image defect detection device, image defect detection method, and imaging unit

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