JP2015232669A - 撮像装置の光学フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】光学フィルタの最前面に付着した異物を効率的に除去しつつ、光学ローパスフィルタを構成する水晶の枚数を削減した撮像装置の光学フィルタを提供すること。【解決手段】第一の光学要素と第二の光学要素から成り、第一の光学要素は入射光軸に沿った一方向に複屈折を生じる透明材料であって、第二の光学要素は少なくとも赤外吸収フィルタを含む光学素子から成り、該第二の光学素子の一方の面にローパス効果を持つように複数の配向方向から成る液晶分子を第一の光学要素の複屈折方向と同方向にストライプ状に構成した液晶層を有することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば撮像素子における被写界像の擬似信号による偽色発生を抑制するために撮像素子と撮影レンズとの間に配置される光学ローパスフィルタを有する撮像装置及び光学フィルタに関する。

従来からデジタルカメラ等の撮像装置において、光学ローパスフィルタ及び赤外吸収フィルタを有する光学フィルタが撮像素子の前面に配置されている。光学ローパスフィルタは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等よりなる撮像素子における被写界像の擬似信号による偽色発生を抑制する。また、赤外吸収フィルタは、撮像素子の感度を人間の視感度に近似させる。

この光学ローパスフィルタとして、複数枚で構成された水晶板等による複屈折作用を利用したものが広く使われている。

一般的に撮像素子の画素に対応したカラーフィルタの配列は、ＲＧＢＧの４画素からなるベイヤー配列を基本としている。光学ローパスフィルタにスポットの１点ビームを入射させたとき、４点のビームに分離する、いわゆる４点点像分離を行うことによって撮影画像における偽色の発生を軽減している。

図８、図９は、４点点像分離を行うために４枚の光学部材を貼り合わせた一般的な光学フィルタの構成を示したものであり、図８はフィルタ保持構造を含めた断面図、図９はフィルタの点像分離状態を示す斜視図である。図８、図９において３００は水晶等の複屈折材料であり、フィルタに入射した１点のビームを水平方向に２点分離するための回転角０°の複屈折水晶板が用いられる。３０１は赤外吸収フィルタであり、ＣＭＯＳ等の撮像素子の分光感度と人間の視感度を概一致させるためのものである。３０２は水晶からなる偏光解消板（λ／４波長板）であり、複屈折水晶板３００を通過して水平２点に分離した直線偏光光線の偏光解消を行う。３０３は回転角９０°の複屈折水晶板であり、偏光解消板３０２によって偏光解消された２点の水平方向に分離したビームは複屈折水晶板３０３を通ることでさらに上下方向への点像分離がなされる。かかる光学フィルタにより、撮像素子１０６には最終的には４点に点像分離した被写体光が入射することとなり、撮影画像の偽色発生を軽減している。なお、複屈折水晶板３０３は撮像素子１０６の受光部１０６ａをパッケージ部１０６ｂ内部に封止するためのカバー部材にもなっている。

図１０は、撮像素子１０６のカバー部材がガラスになった場合の光学フィルタの構成断面図である。図１０の構成との差はカバーガラス３１０が撮像素子パッケージ１０６ｂに貼りつけられていることにあり、点像分離状態は、前記図９に準じた４点点像分離となる。ここで撮像素子１０６のカバー部材に水晶を用いるか、ガラスを用いるかは、撮像素子パッケージ１０６ｂの材質、つまりは線膨脹係数に依存しており、温度変化による剥がれを防ぐために線膨脹係数の近いカバー部材が選択される。カバー部材にガラスが選択された場合、複屈折板３０３は必然的に偏光解消板３０２とカバーガラス３１０の間に配置されることとなり、通常は、赤外吸収フィルタ３０１、偏光解消板３０２、複屈折板３０３から成る３枚の貼り合せフィルタにて構成される。しかしながらこの構成は、カバーガラス３１０の厚みが増えただけ撮影光軸上のスペースを圧迫するとともに部品点数が増え、コスト的にも高いものになってしまう。

さらに撮影レンズ側の複屈折水晶板３００の表面には、４０層程度の蒸着物質から成るＵＶ−ＩＲカットコート４０１が配され、赤外吸収フィルタ３０１の波長吸収特性との相互作用により、撮像素子１０６に入射する所望の分光透過率が得られるようになっている。さらに、被写界光路において各媒質の界面における反射光を低減するために、各光学フィルタの表面（ＵＶ−ＩＲカットコート面を除く）には反射防止のためのＡＲコート（不図示）が配される。

前記説明を行った光学フィルタの最前面は、空気中に露呈しているために、浮遊する塵埃やカメラ内部で発生する塵等の異物が付着してしまうことは避けられない。その結果、撮像された画像に該異物が映り込んでしまい、画像としての品位を低下させることがあった。そこで、光学フィルタへの異物付着を予防したり、光学フィルタに付着した異物を除去したりするためには、光学フィルタに振動を加えて異物を振り落とす方式を用いることが有効である。

光学フィルタに付着した異物を振り落とす方式に関しては、特許文献１において、光学ローパスフィルタを圧電素子と密着配置し、光学ローパスフィルタを圧電素子の伸縮運動に追従させる提案がなされている。

また光学ローパスフィルタに用いられる水晶は、振動減衰の少なさを示すＱ値が高く振動しやすく、任意の安定した周波数を得ることができるため、異物除去の振動対象として好適である。

一方では、特許文献２のように高価な水晶に代わる光学フィルタとして、ガラス等の基板上に液晶分子を規則的に配向させた位相型回折格子タイプの光学ローパスフィルタが提案されている。これによれば光学ローパスフィルタとしての水晶は不要とすることができる。

特開平２００８−３０１２７１号公報 特開平２０１２−２１５７９４号公報

以上のことより、光学フィルタの最前面に付着した異物を効率的に除去しつつ、水晶の枚数を削減した光学フィルタの構成が望まれることとなる。

本発明の光学フィルタは、第一の光学要素と第二の光学要素から成り、第一の光学要素は入射光軸に沿った一方向に複屈折を生じる透明材料であって、第二の光学要素は少なくとも赤外吸収フィルタを含む光学素子から成り、該第二の光学素子の一方の面にローパス効果を持つように複数の配向方向から成る液晶分子を第一の光学要素の複屈折方向と同方向にストライプ状に構成した液晶層を有することを特徴とする撮像装置の光学フィルタを提供することにより上記問題の解決を図るものである。

本発明によれば、光学フィルタの最前面に付着した異物を効率的に除去しつつ、光学ローパスフィルタを構成する水晶の枚数を削減した撮像装置の光学フィルタを提供することによって、撮像装置の撮影光軸方向の省スペース化、及び光学フィルタのコストダウンに寄与することが可能となる。

光学フィルタ構成図 光学フィルタ構成図の点像分離状態説明図 位相型回折格子光学フィルタ説明図１ 位相型回折格子光学フィルタ説明図２ カメラの概略構成図 カメラの電気ブロック図 カメラの動作フローチャート図 従来の光学フィルタ構成図１ 従来の光学フィルタ構成図１の点像分離状態説明図 従来の光学フィルタ構成図２

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（実施の形態）
図５は、本発明を適用した実施例のデジタル一眼レフカメラの概略構成を示す図である。同図において、１０１はＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、本デジタルカメラの動作を制御する。

１０５は撮影レンズであり、撮影被写界光を撮像素子１０６上に結像させる。撮影レンズ１０５は、カメラの本体に着脱可能なレンズユニットに内蔵されている。１０６はＣＭＯＳに代表される撮像素子である。１３３は撮影レンズ１０５から撮像素子１０６に到達する撮影被写界の光量を制御するフォーカルプレーンシャッタである。

１２１は半透過メインミラー、１２２はサブミラーであり、撮影被写界光はその一部が半透過メインミラー１２１、サブミラー１２２によって公知の位相差方式焦点検出ユニットに導かれる。これにより、撮影レンズ１０５にて結像された被写界光のピントが撮像素子１０６の受光面に対してどの方向に、どれ位ずれているか、いわゆるデフォーカス量として検出することができる。位相差方式焦点検出ユニットにおいて、１２３はフィールドレンズ、１２４は２次結像レンズ、１１９は焦点検出用のＣＭＯＳラインセンサであり、ファインダ画面上の縦横３×５の計１５ヶ所からなる領域の焦点検出が可能となっている。

１２５はレンズユニット内に設けられた撮影レンズ駆動制御部である。上記算出されたデフォーカス量に対して、撮影レンズ１０５のレンズ駆動敏感度（レンズ固有の制御の細かさ）を考慮し、ＣＰＵ１０１は撮影レンズ駆動制御部１２５に撮影レンズ１０５の駆動させるための駆動量パルスを送る。撮影レンズ駆動制御部１２５は、送られてきたパルスに応じてパルスモータを駆動させ、撮影レンズ１０５を合焦位置に駆動させることで自動焦点調節を行う。

１２６は接眼レンズ、１２７は像反転させるための光学反転手段であるペンタプリズム、１２８は撮影レンズ１０５の撮像素子１０６結像面と等価の結像面に置かれたピント板である。撮影レンズ１０５を通った被写界光は、半透過メインミラー１２１で反射されピント板１２８に結像する。ペンタプリズム１２７、接眼レンズ１２６を通じてカメラの撮影者はピント板１２８に結像した被写界像を見ることのできる、いわゆるＴＴＬ方式の光学ファインダ構成となっている。

１３０は結像レンズ、１３１は撮影被写界の可視光の輝度を測定する測光センサである。結像レンズ１３０によって、ピント板１２８上に結像された被写界像が測光センサ１３１上に２次結像される。測光センサ１３１は、縦×横、各々３×５に分割された受光領域を有しており、カメラのファインダ視野（被写界領域）の主要領域を３×５の領域に分割して測光することができる。

Ｆは光学フィルタであり、撮影レンズ１０５と撮像素子１０６の間に配置され、該撮像素子１０６に導かれる光束の高周波成分を減衰するとともに、光束の赤外波長成分をカットする。光学フィルタＦは、詳しくは後述するが、複数の光学部材３００、３０１、３１１から構成される。撮影レンズ１０５側に配置された複屈折水晶板３００は、外部から振動が与えられることで表面に付着した塵埃等の異物除去を行う。１３２はＴＦＴカラー液晶からなる外部表示部である。

撮影者がレリーズＳＷ１１４（図６を参照）を押下すると、メインミラー１２１は撮影レンズ１０５の光路外に退避し、撮影レンズ１０５によって集光された被写界光はフォーカルプレーンシャッタ１３３で光量制御がなされる。そして、撮像素子１０６によって被写界像として光電変換処理表示された後、画像データとしてフラッシュメモリ等の記録媒体に記録される。一方では、撮影済み画像として表示部１３２に表示される。

図６は、本実施例のデジタル一眼レフカメラの概略構成を示す電気ブロック図であり、図５に示した構成要素と同一のものには同一の符号を付して説明する。ＣＰＵ１０１には、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０３、データ格納手段１０４、画像処理部１０８、振動制御部１０９、ＬＣＤ制御部１１１、レリーズＳＷ１１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７、焦点検出制御部１２０、レンズ駆動部１２５、測光センサ１３１が接続する。

画像処理部１０８には、撮像素子制御部１０７、さらには撮像素子１０６が接続する。撮像素子１０６は、有効画素数約２０００万画素（５４７２×３６４８）を有する。ＬＣＤ制御部１１１には、表示駆動部１１２、さらには表示部１３２が接続する。表示部１３２は、撮像素子１０６で撮像された画像を変換処理した約９２万ドット（ＶＧＡ：６４０×４８０画素）からなる画像を表示する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７には、電源を供給する電池１１６が接続する。

光学フィルタＦの撮影レンズ１０５側に配置された複屈折水晶板３００には、振動素子（ピエゾ圧電素子）３０５が接着固定されており、異物除去のために振動を発生する加振手段となっている。振動制御部１０９は、振動素子３０５を振動させるための回路を含む。振動素子３０５の制御については、特許文献１に詳細がかかれており、本発明とは直接の関係はないのでここでは省略するが、ＣＰＵ１０１が振動制御部１０９に命令を行って振動制御を行っている。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２内の制御プログラムに基づいて各種制御を行う。これらの制御の中には、画像処理部１０８から出力された撮影画像信号を読み込み、ＲＡＭ１０３へＤＭＡ転送を行う処理がある。また、ＲＡＭ１０３より表示駆動部１１２へデータをＤＭＡ転送する処理がある。また、画像データをＪＰＥＧ圧縮しファイル形式でデータ格納手段１０４へ格納する処理がある。さらに、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１０６、撮像素子制御部１０７、画像処理部１０８、ＬＣＤ制御部１１１等に対してデータ取り込み画素数やデジタル画像処理の変更指示を行う。

焦点検出制御部１２０は、焦点検出用の一対のＣＭＯＳラインセンサ１１９から得た電圧をＡ／Ｄ変換して、ＣＰＵ１０１に送る。また、ＣＰＵ１０１の指示の下で、焦点検出制御部１２０はＣＭＯＳラインセンサ１１９の蓄積時間とＡＧＣ（オートゲインコントロール）の制御も行う。ＣＰＵ１０１は、焦点検出制御部１２０から送られてきた信号を処理することで、主要被写体に対する現在の焦点検出状態から主要被写体が合焦に至るためのレンズ駆動量を算出し、撮影レンズ駆動部１２５に指示を与える。撮影レンズ駆動部１２５は、該指示に基づいて撮影レンズ１０５の中の焦点調節レンズを移動させることで、主被写体にピントを合わせることが可能となっている。

測光センサ１３１は、被写界の輝度を検出して、ＣＰＵ１０１に信号を送る。ＣＰＵ１０１は、この輝度情報に基づいてカメラの露光量を算出し、シャッタ秒時、撮影レンズ１０５の絞り値のいずれか、或いは両方を決定する。

ＣＰＵ１０１は、レリーズＳＷ１１４の操作に伴う撮影動作の指示、さらに各素子への電源の供給をコントロールするための制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１１７に対して出力する処理等も制御する。

ＲＡＭ１０３は、画像展開エリア１０３ａ、ワークエリア１０３ｂ、ＶＲＡＭ１０３ｃ、一時退避エリア１０３ｄを備える。画像展開エリア１０３ａは、画像処理部１０８より送られてきた撮影画像（ＹＵＶデジタル信号）やデータ格納手段１０４から読み出されたＪＰＥＧ圧縮画像データを一時的に格納するためのテンポラリバッファとして使用される。また、画像圧縮処理、解凍処理のための画像専用ワークエリアとして使用される。ワークエリア１０３ｂは、各種プログラムのためのワークエリアである。ＶＲＡＭ１０３ｃは、表示部１３２へ表示する表示データを格納するＶＲＡＭとして使用される。また、一時退避エリア１０３ｄは各種データを一時退避させるためのエリアとして使用される。

データ格納手段１０４は、ＣＰＵ１０１によりＪＰＥＧ圧縮された撮影画像データ、或いはアプリケーションより参照される各種付属データ等をファイル形式で格納しておくためのフラッシュメモリである。

撮像素子制御部１０７は、撮像素子１０６に転送クロック信号やシャッタ信号を供給するためのタイミングジェネレータ、撮像素子出力信号のノイズ除去、ゲイン処理を行うための回路、アナログ信号を１０ビットデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路等を含む。

画像処理部１０８は、撮像素子制御部１０７より出力された１０ビットデジタル信号をガンマ変換、色空間変換、ホワイトバランス、ＡＥ、フラッシュ補正等の画像処理を行い、ＹＵＶ（４：２：２）フォーマットの８ビットデジタル信号出力を行う。

ＬＣＤ制御部１１１は、画像処理部１０８から転送されたＹＵＶデジタル画像データ、或いはデータ格納手段１０４の中の画像ファイルに対してＪＰＥＧの解凍を行ったＹＵＶデジタル画像データを受け取る。そして、ＲＧＢデジタル信号へ変換した後、表示駆動部１１２に出力する処理を行う。表示駆動部１１２は、表示部１３２を駆動するための制御を行う。

レリーズＳＷ１１４は、撮影動作の開始を指示するためのスイッチである。レリーズＳＷ１１４は、不図示のレリーズボタンの押下圧によって２段階のスイッチポジションがある。１段目のポジション（ＳＷ１−ＯＮ）の検出で、ホワイトバランス、ＡＥ等のカメラ設定のロック動作が行われ、２段目のポジション（ＳＷ２−ＯＮ）の検出で、被写界画像信号の取り込み動作が行われる。

電池１１６は、リチャーチャブルの２次電池或いは乾電池である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７は、電池１１６からの電源供給を受け、昇圧、レギュレーションを行うことにより複数の電源を作り出し、ＣＰＵ１０１を初めとする各素子に必要な電圧の電源を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７は、ＣＰＵ１０１の制御の下で、各々の電圧の供給開始、停止を制御できるようになっている。

次に、図７を参照して、本実施例のデジタル一眼レフカメラの動作について説明する。以下の各動作は、ＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。

まずカメラの不作動状態から不図示の電源スイッチがＯＮになり、カメラの電源がＯＮされると（ステップＳ２００）、塵埃等の異物除去のために、光学フィルタＦの複屈折水晶板３００を振動素子３０５によって加振する（ステップＳ２０１）。

また、レリーズボタンが押し込まれてレリーズＳＷ１１４のＳＷ１がＯＮされるまで待機する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２においてＳＷ１がＯＮされた場合、測光センサ１３１より撮影被写界を３×５に分割した被写界輝度情報を得た後、メモリに記憶する（ステップＳ２０３）。また、ステップＳ２０３において得られた被写界輝度情報に基づいて、所定の測光アルゴリズム演算に従ってカメラの露出値である撮影レンズの絞り値とシャッタ秒時を決定する。測光センサ１３１から得られる各々３×５の輝度情報から最適露出値算出を行うアルゴリズムは、単純な加算平均でも良いし、下記ステップＳ２０６で決定される焦点検出領域に対応した測光領域に最大の重み付けを行った演算でも良い。

次に、カメラの焦点検出領域選択モードが手動モードに設定されているか否かの判定を行う（ステップＳ２０４）。手動モードに設定されている場合、撮影者が不図示のスイッチダイヤル操作で複数の焦点検出領域の内の１個を選択する任意選択が可能である。一方、焦点検出領域自動モードに設定されている場合、位相差方式焦点検出ユニットの１５個の焦点検出領域表示部に対応した焦点検出領域におけるデフォーカス量を基に、焦点検出領域自動選択サブルーチンによって前記１５個の焦点検出領域内の１個を選択する（ステップＳ２０５）。焦点検出領域自動選択のアルゴリズムとしてはいくつかの方法が考えられるが、多点ＡＦカメラでは公知となっている中央焦点検出領域に重み付けを置いた近点優先アルゴリズムが有効である。このように焦点検出領域選択モードが、手動モード或いは自動モードに設定されていても、結果的に一つの焦点検出領域が決定される（ステップＳ２０６）。

次に、ステップＳ２０６において決定した焦点検出領域で得られた焦点検出ずれ量（デフォーカス量）とカメラに装着された撮影レンズ１０５のレンズ駆動敏感度から最終的に求めるべきレンズ繰り出し量を決定する。そして、レンズ駆動を行う前の状態でＣＭＯＳラインセンサ１１９の信号に従って撮影レンズ駆動制御部１２５に信号を送って所定量撮影レンズ１０５を駆動する（ステップＳ２０７）。

一方、ステップＳ２０６において決定した焦点検出領域に対応した焦点検出領域表示部（不図示）が点灯し、被写界領域のどこに撮影レンズ１０５の焦点が合っているのかの表示を行う。撮影者が合焦表示がなされた状態のファインダ視野を見て、引き続きＳＷ１がＯＮされ続けられ（ステップＳ２０８）、さらにレリーズボタンを押し込んでＳＷ２がＯＮされた場合（ステップＳ２０９）、不図示のシャッタ制御部、絞り駆動部、撮像素子制御部１０７に信号を送信して、公知の撮影動作を行う（ステップＳ２１０）。

ステップＳ２０８においてＳＷ１がＯＦＦと判断された場合は、ステップＳ２０２に戻って、ＳＷ１のＯＮ待ちの状態となる。また、ステップＳ２０９においてＳＷ２がＯＮでない場合、ステップＳ２０８に戻って、ＳＷ２のＯＮ待ちの状態となる。

撮影動作は、まず不図示のモータ制御部を介してモータに通電して半透過メインミラー１２１をアップさせ、撮影レンズ１０５の絞りを絞り込む。その後、シャッタ１３３のマグネットに通電し、シャッタ１３３の先幕を開放することで撮像素子１０６への被写界光の蓄積が開始される。所定のシャッタ秒時経過後、マグネットに通電し、シャッタ１３３の後幕が閉じることで撮像素子１０６への被写界光の蓄積が終了する。次にモータに再度通電がなされ、メインミラーダウン、シャッタチャージを行い、一連のシャッタレリーズシーケンスの動作（撮影動作）が終了する。かかる動作により、撮像素子１０６には被写界像からの光量が蓄積されることになる。

以上のステップＳ２１０の撮影動作によって、撮像素子１０６に露光された被写界像は光電変換がなされ、画像処理部１０８にて２０００万画素のデジタルデータに変換された後、ＲＡＭ１０３ａに一時的に格納される。ＲＡＭ１０３ａに格納された２０００万画素画素の画像デジタルデータは、表示部１３２に表示するためにＶＧＡの画像データに変換され、表示用のＶＲＡＭ１０３ｃに再格納される。ＶＧＡの画像データが表示部１３２に表示されることで、撮影者は撮影された画像を確認することができる。一方、ＲＡＭ１０３ａに格納された２０００万画素の画像デジタルデータは、ＪＰＥＧ圧縮処理された後、画像データとしてデータ格納手段１０４（コンパクトフラッシュ（登録商標）等の記録媒体）に記録される（ステップＳ２１１）。

次に、ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを判定し（ステップＳ２１２）、その間画像を表示し続ける。ＳＷ１がＯＮされたままである場合、表示部１３２の全体画像表示を消灯し、ステップＳ２０９に戻り、ＳＷ２のＯＮ待ちの状態となる。ＳＷ１がＯＦＦされた場合、ステップＳ２０２に戻り、ＳＷ１のＯＮ待ちの状態となる。

以下、図１、２および図３を参照して、光学フィルタＦについての詳細な説明を行う。
図１は、光学フィルタＦ及び撮像素子１０６周辺の断面拡大図であり、図２は該光学フィルタＦの斜視図である。本実施例のデジタル一眼レフカメラは、撮像素子のカラーフィルタの配列（ベイヤー配列）における撮影画像の偽色発生を抑制するために４点点像分離を行う光学ローパスフィルタ構成を採用している。

図２において、３００は回転角０°の複屈折水晶板であり、被写界からの光線を水平方向に２つに分離する（水平２点分離）。水晶の複屈折作用による光線分離幅は、切り出し角度４５°の水晶厚み１ｍｍにつき約５．８７μであることから、最適なローパス効果を出すために必要な分離幅を得るためには、水晶の厚みをこの値に比例倍することによって簡易的に算出することができる。ここで複屈折水晶板３００が第一の光学要素を構成している。３０１は赤外吸収フィルタであり、撮像素子１０６の分光感度と人間の視感度を概一致させる役目を持つ。３１１は透明ガラスであり、赤外吸収フィルタ３０１と貼り合わされたフィルタ、第二の光学要素を構成している。

一方、複屈折水晶板３００の撮影レンズ１０５側の表面に付着する塵埃等の異物を除去するために、該複屈折水晶板３００に振動を行わせる振動素子３０５（加振動手段）が複屈折水晶板３００上端部に接着固定されている。振動素子３０５は、圧電体と内部電極とを交互に積層してなる積層型の圧電素子であり、積層方向により大きな振幅（変位）を発生するため、複屈折水晶板３００を撮影光軸に直交する方向に大きく振動変位させることができる。

次にフィルタ保持部材３０７と複屈折水晶板３００との間に介在させた弾性部材３０４は、エラストマー（高分子物質）で形成されている。３０６はバネ性を有した金属板から成る押圧部材であり、押圧部材３０６が複屈折水晶板３００を弾性部材３０４に押圧することにより複屈折水晶板３００はローパスフィルタ保持部材３０７に対し浮遊保持される。これによって圧電素子３０５の伸縮に追従した複屈折水晶板３００の振動が許容されるとともに、振動により複屈折水晶板３００が傷つくことが防止される。また同時に複屈折水晶板３００は、周囲四辺の近傍で、ローパスフィルタ保持部材３０７に対して弾性部材３０４を介して隙間がないように密閉されている。３０８は粘着シートであり、第一の光学要素と第二の光学要素で構成されるフィルタユニットと撮像素子１０６の保護部材であるカバーガラス３１０との間に埃、塵が入らないように密着固定するためのものである。

ここで赤外吸収フィルタに対向した透明ガラス３１１の表面には、液晶層３１２が形成されている。図３に示すように、液晶層３１２は複数の方向に液晶分子を配向させたものであり、液晶層３１２の下部にある高分子樹脂からなる配向層３１３のラビング方向に沿ってその方向を制御することができる。特許文献２によれば、例えば液晶層３１２ａを水平方向である０°、液晶層３１２ｂを−６０°、液晶層３１２ｃを＋６０°と互いに隣接した液晶分子層を６０°ずつ異ならせて、透明ガラス３１１にストライプ状に構成し、さらにはこれら３つの液晶層パターンを垂直方向に周期的に配置することで位相型回折格子として機能させることが可能である。前記回転角０°の複屈折水晶板３００で２つの水平方向に分離した光線は、水平方向に直線偏光した常光線と、垂直方向に直線偏光した異常光線となる。これらは点像分離方向と同方向にストライプ状に構成された液晶層３１２を通過すると、各々回転方向が異なる円偏光への変換を伴った上下方向へ光線分離がなされ、結果的に４つの光線になる。よって被写体像を１点の点像とすると撮像素子１０６の受光面１０６ａには４点に分れた分離点像が形成されることとなる。

つまり、従来４点の点像分離を行うためには、回転角０°複屈折水晶板、同９０°複屈折板とその間に偏光解消用の計３枚の水晶板を必要としていたのに対し、本実施例の構成では、異物除去のために振動させられる０°複屈折水晶板１枚と該複屈折板と撮像素子受光部１０６ａの間に存在する光学部材基板上に形成された液晶層のみで済むことになる。

また、本実施例では、異物除去と２点点像分離のために回転角０°複屈折水晶板３００を用いているが、これを回転角９０°複屈折水晶板にした場合も同様である。図４に示すように、前記液晶層３１２を回転角９０°複屈折水晶板の点像分離方向と同方向、つまり透明ガラス３１１の面内垂直方向にストライプ状に構成することで前記同等の４点点像分離効果を得られることは言うまでもない。

本実施例では透明ガラス３１１の赤外吸収フィルタ３０１側の表面に液晶層３１２を構成しているが、もしも液晶層３１２が外界に露出している状態でカメラに配置するとカメラの組立工程において液晶面にキズがつく可能性が高い。さらには液晶層３１２の表面に反射防止コートを施すとなると、温度環境下含めてコートの剥がれ等、信頼性に懸念がある。そこで歩留まりを考えて高価な赤外吸収フィルタ３０１よりも、安価な透明ガラス板３１１上に液晶層３１２を構成し、その後に赤外吸収フィルタ３０１と貼り合わせることが望ましい。これによって液晶層を直接外界にさらすことがなく、カメラの組立作業上での取り扱い易さと信頼性の向上を図っている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば液晶層３１２を撮像素子１０６のカバーガラス３１０の表面（外界側）に構成して、赤外吸収フィルタ３０１と貼り合わせる構成にすることも有効である。この場合、撮像素子受光面１０６ａと液晶層３１２との距離は、撮像素子パッケージ１０６ｂ表面と撮像素子受光面１０６ａとの距離、カバーガラスの厚みを加算しただけとなる。つまり前記を行った図１の構成と比べ、透明ガラス３１１の厚み誤差と、透明ガラス３１１とカバーガラス３１０の間隔（空気）の誤差が排除されることになり、液晶層３１２から角度を持って射出された光線が撮像面に着弾する位置が安定する。つまりは点像分離像の間隔の誤差が抑えられ、ローパス効果が安定するという利点を得ることができ、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１ ＣＰＵ、１０５ 撮影レンズ、１０６ 撮像素子、
３００ 回転角０°複屈折水晶板、３０１ 赤外吸収フィルタ、
３０２ 偏光解消板（水晶）、３０５ 振動素子、３１０ カバーガラス、
３１１ 透明ガラス板、３１２ 液晶層、３１３ 配向層

Claims (3)

1. 第一の光学要素と第二の光学要素から成り、第一の光学要素は入射光軸に沿った一方向に複屈折を生じる透明材料であって、第二の光学要素は少なくとも赤外吸収フィルタを含む光学素子から成り、該第二の光学素子の一方の面にローパス効果を持つように複数の配向方向から成る液晶分子を第一の光学要素の複屈折方向と同方向にストライプ状に構成した液晶層を有することを特徴とする撮像装置の光学フィルタ。
2. 第一の光学要素は水晶板であり、加振手段によって振動を発生することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の光学フィルタ。
3. 第二の光学要素は赤外吸収フィルタと透明ガラス板からなり、両者の接合面の一方に液晶層が配向されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の光学フィルタ。