JP2020187155A - 光学ローパスフィルタおよびそれを有する撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点像の分離方位が撮像素子の短辺方向および長辺方向のいずれとも異なる斜め方向である複屈折板を備えつつ、安価に製造可能な光学ローパスフィルタおよびそれを有する撮像装置を提供すること。【解決手段】光学ローパスフィルタは、入射光線を複数の光線に分離して撮像素子の受光面に導く光学ローパスフィルタであって、水晶で構成された複屈折板を有し、複屈折板による入射光線の分離方向と受光面の長辺方向とのなす角、および複屈折板の光学面に垂直な光軸方向と水晶の結晶軸とのなす角が適切に設定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、光学ローパスフィルタおよびそれを有する撮像装置に関する。

撮像素子を使用する撮像装置では、取得された画像において偽色やモアレの発生を抑制するために光学ローパスフィルタが用いられる。光学ローパスフィルタは、撮像光学系を通過した光により形成される点像の分布を制御することでナイキスト周波数以上の高周波の画像情報を制限する。

特許文献１には、４層の複屈折板を積層して、分離後の点像分布をガウス形状とすることで、高周波の解像度を高めて偽色やモアレの発生を抑制する光学ローパスフィルタが開示されている。

特開２０１８−００４９１３号公報

特許文献１の光学ローパスフィルタは、有効画素エリアが長方形の撮像素子の前に挿入されて使用されるが、点像の分離方位が撮像素子の短辺方向および長辺方向のいずれとも異なる斜め方向である複屈折板を含んでいる。このような複屈折板を製造する場合、点像の分離方位が短辺方向または長辺方向である複屈折板と比べて、大きな水晶原石から切り出す必要がある。水晶原石は、長時間を要する結晶成長によって形成されるため、必要最小限のサイズで生産される。したがって、一般に流通している規格よりも大きいサイズの複屈折板を製造する場合、コストが非常にかかる。

本発明は、点像の分離方位が撮像素子の短辺方向および長辺方向のいずれとも異なる斜め方向である複屈折板を備えつつ、安価に製造可能な光学ローパスフィルタおよびそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての光学ローパスフィルタは、入射光線を複数の光線に分離して撮像素子の受光面に導く光学ローパスフィルタであって、水晶で構成された複屈折板を有し、複屈折板による入射光線の分離方向と受光面の長辺方向とのなす角をθ［°］とするとき、
５≦θ≦６２
１１８≦θ≦１７５
１８５≦θ≦２４２
２９８≦θ≦３５５
なる条件式のいずれかを満足し、
複屈折板の光学面に垂直な光軸方向と水晶の結晶軸とのなす角をφ［°］とするとき、
φ＜４０
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、点像の分離方位が撮像素子の短辺方向および長辺方向のいずれとも異なる斜め方向である複屈折板を備えつつ、安価に製造可能な光学ローパスフィルタおよびそれを有する撮像装置を提供することができる。

光学ローパスフィルタを備える撮像装置の構成を示す図である（実施例１，２）。 複屈折板の模式図である。 水晶原石から複屈折板を切り出す手順を示す図である。 複屈折板を回転させた場合の結晶軸と複屈折板の関係を示す図である。 複屈折板を回転させた場合の結晶軸と複屈折板の関係を示す図である。 光学ローパスフィルタから得られる点像を示す図である（実施例１、比較例１）。 光学ローパスフィルタの構成を示す図である（実施例３，４）。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、実施例１，２の光学ローパスフィルタ１００、および撮像素子１０５を備える、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置１の構成を示している。不図示の被写体から不図示の撮像光学系に入射した光は、光学ローパスフィルタ１００を通過して撮像素子１０５に到達する。

光学ローパスフィルタ１００は、撮像素子１０５の受光面側に配置され、少なくとも１枚の複屈折板を含む複屈折板群を有する。本実施形態では、複屈折板群は、物体側（被写体側または光入射側）から像側（撮像素子側または光出射側）に順に、第１の複屈折板１０１、第２の複屈折板１０２、第３の複屈折板１０３および第４の複屈折板１０４が積層された構成を有する。第１から第４の複屈折板１０１−１０４はそれぞれ、水晶からなり、その複屈折性により入射した光線を複数（２本）の光線に分離する。ここで、常光線と異常光線とが分離する方向を光線分離方向という。光学ローパスフィルタ１００は、撮像光学系を通過した光により形成される点像の分布を制御することでナイキスト周波数以上の高周波の光学像情報を制限する。なお、本実施形態では、光学ローパスフィルタ１００は、４枚の複屈折板から構成されているが、２枚の複屈折板から構成されていてもよい。

撮像素子１０５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）イメージセンサ、またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の二次元イメージセンサであり、光学ローパスフィルタ１００を通過した光により形成される光学像を光電変換する。

図１において、撮像素子１０５の長辺が延びる方向（長辺方向）をｘ軸方向とし、短辺が延びる方向（短辺方向）をｙ軸方向とする。撮像素子１０５においてｘ軸方向およびｙ軸方向は画素配列方向であり、これらは各複屈折板の長辺が延びる方向および短辺が延びる方向に一致する。各複屈折板において、ｘ軸方向およびｙ軸方向に平行なｘｙ平面（光学面）に垂直な方向を光軸方向とする。なお、各複屈折板の光軸方向での厚さは、実際は数１００μｍ程度である。

図２は、第１の複屈折板１０１の模式図である。第１の複屈折板１０１を構成する水晶の結晶軸は、光軸方向に対して傾いている。本実施形態では、光軸方向と結晶軸とのなす角を軸傾斜角φとする。軸傾斜角φは０°以上９０°以下の値で定義され、光軸方向と結晶軸が一致する場合に０°、結晶軸がｘｙ面と平行である場合に９０°とする。また、結晶軸をｘｙ面に正射影して得られる方位を複屈折板１０１の点像の分離方位とし、ｘ軸方向と分離方位とのなす角を分離方位角θとする。分離方位角θは０°以上３６０°未満の値で定義され、分離方位がｘ軸方向と一致する場合にθ＝０°、複屈折板１０１を撮像素子１０５と反対側から見て反時計回りを正とする。

以下、図３を参照して、水晶原石から複屈折板を切り出す手順について説明する。図３は、水晶原石から複屈折板を切り出す手順を示す図である。

図３（Ａ）は、水晶原石から軸傾斜角が４５°、分離方位角が０°である複屈折板を切り出す手順を示している。

まず、平行な２平面によって水晶原石から水晶薄片（以下、「ウェハ」と呼ぶ）を切り出す。切り出される平面は、複屈折板のｘｙ面となる。したがって、ウェハを切り出した時点で、複屈折板の軸傾斜角と分離方位が決定される。ここで、結晶軸に垂直な平面と、ｘｙ面とのなす角度がウェハの切断角度である。切断角度は軸傾斜角と等しくなる。すなわち、切断角度を４５°とすることで軸傾斜角４５°のウェハを切り出すことができる。

次に、ウェハから複屈折板を切り出す。このとき、複屈折板の分離方位角が所望の値となるように切り出す必要がある。図３（Ａ）の場合は、分離方位角を０°とするために、分離方位と長辺方向が一致するように複屈折板を切り出している。

ＡＰＳ−Ｃサイズやフルサイズの撮像素子は、カメラ業界で標準規格になっているため大量に生産されている。ＡＰＳ−Ｃサイズとは、有効画素エリア（受光面、撮像面）が長方形であり、有効画素エリアの長辺が２０−２４ｍｍ程度、短辺が１３−１７ｍｍ程度となる撮像素子のサイズ規格である。また、フルサイズとは、有効画素エリアが長方形であり、有効画素エリアの長辺が３６ｍｍ程度、短辺が２４ｍｍ程度となる撮像素子のサイズ規格である。このようなサイズの撮像素子に用いられる光学ローパスフィルタは、生産量が非常に多いため安価に流通している。このような光学ローパスフィルタでは、複屈折板が水晶からなり、点像の分離方位が長辺方向または短辺方向に一致するように設定されているのが一般的である。また、一般的な光学ローパスフィルタでは、単位厚さあたりの点像の分離幅を大きくとることができ、複屈折板を薄くすることができるため、軸傾斜角が４５°に設計される。そのため、これらの軸傾斜角・分離方位角・撮像素子のサイズに対応した複屈折板をちょうど切り出せる（必要最小限の）大きさの水晶原石が多く生産され、安価に入手することが可能である。

図３（Ｂ）は、水晶原石から軸傾斜角が４５°、分離方位角が４５°である複屈折板を切り出す手順を示している。水晶原石からウェハを切り出すまでは図３（Ａ）と同じ手順だが、分離方位角が異なるため、長辺方向を分離方位に対して傾けながら、複屈折板をウェハから切り出す必要がある。したがって、分離方位角が０°である複屈折板を切り出すための必要最小限の大きさのウェハからは、分離方位角が４５°など、点像を斜め方向へ分離する複屈折板を切り出すことができない。

複屈折板を切り出すために必要な、ウェハの分離方位方向の大きさｗは、複屈折板の長辺方向の長さａ、複屈折板の短辺方向の長さｂ、分離方位角θを用いて、以下の式（１）で表される。

ｗ（θ）＝ａ×ｃｏｓθ＋ｂ×ｓｉｎθ （１）
すなわち、分離方位角θが0°である場合、ｗ（０°）＝ａとなる。また、ＡＰＳ−Ｃサイズまたはフルサイズの撮像素子に用いられる光学ローパスフィルタでは、ａ：ｂ≒３：２であることが多い。したがって、分離方位角θの複屈折板を切り出すために必要なウェハの大きさと、分離方位角θが０°である複屈折板を切り出すために必要なウェハの大きさとの比は、式（２）で表される。

ｗ（θ）／ｗ（０°）＝ｃｏｓθ＋２／３×ｓｉｎθ （２）
分離方位角θが５°−６２°，１１８°−１７５°，１８５°−２４２°，２９８°−３５５°のいずれかの範囲にある場合、ｗ（θ）／ｗ（０°）は１．０５以上となる。そのため、分離方位角θが０°である複屈折板を切り出す際に使用されるウェハから分離方位角θが上記範囲にある複屈折板を切り出すことは不可能である。図３（Ｂ）の場合、分離方位角θが４５°であるため、ｗ（４５°）／ｗ（０°）≒１．１８であり、切り出される複屈折板は分離方位角θが０°である複屈折板を切り出す際に使用されるウェハからはみだしてしまう。

複屈折板の軸傾斜角が４５°である場合、より大きなウェハを得るためにはより大きな水晶原石を用いるほかないが、水晶原石は大きくなると、生産コストが上昇してしまう。特に、分離方位角θが１０°−５７°，１２３°−１７０°，１９０°−２３７°，３０３°−３５０°のいずれかの範囲にある場合、ｗ（θ）／ｗ（０°）は１．１倍以上となり、水晶原石の生産コストがより顕著に上昇する。

そこで、本実施形態では、軸傾斜角を４５°よりも小さくすることで、水晶原石の大きさを変えずに、より大きなウェハを切り出す。

図３（Ｃ）は、水晶原石から軸傾斜角が３５°、分離方位角が４５°である複屈折板を切り出す手順を示している。軸傾斜角を小さくすることで、切断角度も小さくなる。切断角度を小さくしてウェハを寝かせて切り出すことにより、分離方位角が５°−６２°，１１８°−１７５°，１８５°−２４２°，２９８°−３５５°のいずれかの範囲にある複屈折板を切り出すことが可能になる。

本実施形態の光学ローパスフィルタ１００は、分離方位角が５°−６２°，１１８°−１７５°，１８５°−２４２°，２９８−３５５°のいずれかの範囲にある複屈折板を含み、複屈折板の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする。

また、本実施形態の光学ローパスフィルタ１００は、分離方位角が８°−５９°，１２１°−１７２°，１８８°−２３９°，３０１°−３５２°のいずれかの範囲にある複屈折板を含むことが好ましい。

また、本実施形態の光学ローパスフィルタ１００は、分離方位角が１０°−５７°，１２３°−１７０°，１９０°−２３７°，３０３°−３５０°のいずれかの範囲にある複屈折板を含むことがさらに好ましい。

光学ローパスフィルタ１００が光入射側から光出射側へ順に配置された、第１から第４の複屈折板からなる複屈折板群を有し、第１および第３の複屈折板の分離方位が斜め方向である場合、第１の複屈折板の分離方位角をθ１［°］とするとき、以下の条件式（３）−（６）のいずれかを満足する。

５≦θ１≦６２ （３）
１１８≦θ１≦１７５ （４）
１８５≦θ１≦２４２ （５）
２９８≦θ１≦３５５ （６）
第３の複屈折板の分離方位角をθ３［°］とするとき、分離方位角θ１が条件式（３）または条件式（５）を満足する場合、分離方位角θ３は以下の条件式（７），（８）のいずれかを満足する。

１１８≦θ３≦１７５ （７）
２９８≦θ３≦３５５ （８）
分離方位角θ１が条件式（４）または条件式（６）を満足する場合、分離方位角θ３は以下の条件式（９），（１０）のいずれかを満足する。

５≦θ３≦６２ （９）
１８５≦θ３≦２４２ （１０）
また、光学ローパスフィルタ１００が光入射側から光出射側へ順に配置された、第１から第４の複屈折板からなる複屈折板群を有し、第２および第４の複屈折板の分離方位が斜め方向である場合、第２の複屈折板の分離方位角をθ２［°］とするとき、以下の条件式（１１）−（１４）のいずれかを満足する。

５≦θ２≦６２ （１１）
１１８≦θ２≦１７５ （１２）
１８５≦θ２≦２４２ （１３）
２９８≦θ２≦３５５ （１４）
第４の複屈折板の分離方位角をθ４［°］とするとき、分離方位角θ１が条件式（１１）または条件式（１３）を満足する場合、分離方位角θ４は以下の条件式（１５），（１６）のいずれかを満足する。

１１８≦θ４≦１７５ （１５）
２９８≦θ４≦３５５ （１６）
分離方位角θ１が条件式（４）または条件式（６）を満足する場合、分離方位角θ４は以下の条件式（１７），（１８）のいずれかを満足する。

５≦θ４≦６２ （１７）
１８５≦θ４≦２４２ （１８）
また、光学ローパスフィルタ１００が光入射側から光出射側へ順に配置された、第１および第２の複屈折板からなる複屈折板群を有し、第１および第２の複屈折板の分離方位が斜め方向である場合、第１の複屈折板の分離方位角をθ１［°］とするとき、以下の条件式（１９）−（２２）のいずれかを満足する。

５≦θ１≦６２ （１９）
１１８≦θ１≦１７５ （２０）
１８５≦θ１≦２４２ （２１）
２９８≦θ１≦３５５ （２２）
第２の複屈折板の分離方位角をθ２［°］とするとき、分離方位角θ１が条件式（１９）または条件式（２１）を満足する場合、分離方位角θ２は以下の条件式（２３），（２４）のいずれかを満足する。

１１８≦θ２≦１７５ （２３）
２９８≦θ２≦３５５ （２４）
分離方位角θ１が条件式（２０）または条件式（２２）を満足する場合、分離方位角θ２は以下の条件式（２５），（２６）のいずれかを満足する。

５≦θ２≦６２ （２５）
１８５≦θ２≦２４２ （２６）
軸傾斜角を小さくすることで、分離方位角θが５°−６２°，１１８°−１７５°，１８５°−２４２°，２９８°−３５５°のいずれかの範囲にある複屈折板を分離方位角θが０°である複屈折板を切り出す際に使用されるウェハから切り出すことができる。そのため、複屈折板の製造コストを低下させることが可能となる。その効果は、ＡＰＳ−Ｃサイズやフルサイズのように、広く流通するサイズの撮像素子と用いられる光学ローパスフィルタを製造する際に大きくなる。そのため、撮像素子１０５の有効画素エリアは長方形であり、有効画素エリアの長辺の長さａ［ｍｍ］、短辺の長さｂ［ｍｍ］はそれぞれ、以下の式（２７），（２８）を満足することが好ましい。

２０≦ａ≦２４ （２７）
１３≦ｂ≦１７ （２８）
または、有効画素エリアの長辺の長さａ［ｍｍ］、短辺の長さｂ［ｍｍ］はそれぞれ、以下の式（２９），（３０）を満足することが好ましい。

３４≦ａ≦３８ （２９）
２２≦ｂ≦２６ （３０）
撮像素子１０５が式（２７），（２８）または式（２９），（３０）を満足する場合、流通量が多い水晶原石から分離方位が斜め方向である複屈折板を切り出すことが可能である。そのため、光学ローパスフィルタの製造コストを低下させる効果が大きくなる。

また、軸傾斜角を小さくすることでウェハを大きくすることができるが、１つの水晶原石から切り出すことのできるウェハの数が減少し、複屈折板の製造コストが上昇する要因となる。そのため、コストを削減するために軸傾斜角として好適な角度が存在する。ウェハから複屈折板を切り出すために、複屈折板の軸傾斜角は２０°より大きく４０°より小さいことが好ましい。軸傾斜角が２０°よりも小さい場合、ウェハから取れる複屈折板の数が減少するため、複屈折板の製造コストが上昇してしまう。軸傾斜角が４０°よりも大きい場合、十分な大きさのウェハを切り出すことができない。分離方位が斜め方向である複屈折板をウェハから切り出せる範囲内で軸傾斜角が大きいほど、１つの水晶原石から切り出すことのできるウェハの数が増加するため、複屈折板の軸傾斜角は３０°より大きく４０°より小さいことがさらに好ましい。

また、軸傾斜角を４５°よりも小さくすることで、同じ厚みの複屈折板から得られる点像の分離幅が小さくなる。そのため、軸傾斜角が４５°のときと同じ分離幅を得るためには、複屈折板の厚みを増やす必要がある。

また、本発明の光学ローパスフィルタに分離方位が斜め方向である複屈折板が２枚含まれる場合、２枚の複屈折板の厚さと軸傾斜角は等しく、かつ２つの分離方位角の和は実質的に１８０°の倍数であることが好ましい。具体的には、一方の複屈折板の厚さ［μｍ］をｄ１、他方の複屈折板の厚さ［μｍ］をｄ２とするとき、以下の条件式（３１）を満足する。

−５０≦ｄ１−ｄ２≦５０ （３１）
また、一方の複屈折板の軸傾斜角をφＡ［°］、他方の複屈折板の軸傾斜角をφＢ［°］とするとき、以下の条件式（３２）を満足する。

−２．５≦φＡ−φＢ≦２．５ （３２）
また、一方の複屈折板の分離方位角をθＡ［°］、他方の複屈折板の分離方位角をθＢ［°］とするとき、以下の条件式（３３）−（３５）のいずれかを満足する。

１７７．５≦θＡ＋θＢ≦１８２．５ （３３）
３５７．５≦θＡ＋θＢ≦３６２．５ （３４）
５３７．５≦θＡ＋θＢ≦５４２．５ （３５）
上記条件式を満足する２つの複屈折板は実質的に同じものと扱うことができ、部品の種類を削減できる。

以下、図４および図５を参照して、２つの複屈折板が実質的に同じとみなせる理由を説明する。図４および図５は、複屈折板を回転させた場合の結晶軸と複屈折板の関係を示す図である。

図４（Ａ）の複屈折板は、軸傾斜角がα、分離方位角がβである。ただし、分離方位角βは０°≦β≦１８０°の範囲にある。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の複屈折板をｘ軸に関して１８０°回転させた状態を示している。このとき、軸傾斜角はα、分離方位角は１８０°−βである。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の複屈折板をｙ軸に関して１８０°回転させた状態を示している。このとき、軸傾斜角はα、分離方位角は３６０°−βである。

図５（Ａ）の複屈折板は、軸傾斜角がα、分離方位角がγである。ただし、分離方位角γは１８０°≦γ＜３６０°の範囲にある。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の複屈折板をｘ軸に関して１８０°回転させた状態を示している。このとき、軸傾斜角はα、分離方位角は５４０°−γである。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の複屈折板をｙ軸に関して１８０°回転させた状態を示している。このとき、軸傾斜角はα、分離方位角は３６０°−γである。

以上のように、複屈折板を回転させることで複屈折板の分離方位角を変化させられる。また、厚さと軸傾斜角が等しく、分離方位角の和が実質的に１８０°の倍数であれば、２枚の複屈折板を実質的に同じものとして扱うことができる。

本実施の光学ローパスフィルタ１００と撮像素子１０５の素子構成は図１に示すとおりであり、光学ローパスフィルタ１００は水晶からなる第１から第４の複屈折板１０１−１０４を積層した構成からなる。撮像素子１０５の有効画素エリアは長方形であり、長辺は２４ｍｍ、短辺は１７ｍｍである。

なお、本実施例では、光学ローパスフィルタ１００を構成する全ての複屈折板が水晶からなるが、分離方位が長辺方向または短辺方向である複屈折板は水晶以外、例えばニオブ酸リチウムなどの複屈折材料から構成されていても構わない。また、光学ローパスフィルタ１００には、複屈折板以外に位相板や色ガラスなどが含まれていても構わない。

表１は、本実施例の第１から第４の複屈折板１０１−１０４の構成を示している。表１に示されるように、第１の複屈折板１０１と第３の複屈折板１０３の分離方位は斜め方向である。また、これら２枚の複屈折板の厚さおよび軸傾斜角は等しく、分離方位角の和は３６０°である。このように設定することで、第１の複屈折板１０１と第３の複屈折板１０３を実質的に同一の複屈折板として扱うことができ、部品の種類を削減できる。

また、第１の複屈折板１０１および第３の複屈折板１０３の軸傾斜角を３５°とすることで、第１から第４の複屈折板１０１−１０４を同サイズの水晶原石から切り出すことができるため、光学ローパスフィルタ１００の製造コストを低下させることができる。

表２は、本実施例の比較例１の第１から第４の複屈折板１０１−１０４の構成を示している。本実施例と比較例１では、光学ローパスフィルタ１００の構成は同じで、分離方位角と分離幅も一致している。このため、本実施例と比較例１によって得られる点像は同一のものとなる。図６は、本実施例および比較例１の光学ローパスフィルタ１００に対して単一点像を入力した際に撮像素子１０５上に得られる出力点像の分布を示している。図６中の丸印はそれぞれ点像を表している。しかしながら、表２に示されるように、４枚の複屈折板の軸傾斜角は全て４５°である。そのため、比較例１の場合、第１の複屈折板１０１および１０３を第２の複屈折板１０２および第４の複屈折板１０４を切り出す水晶原石よりも大きな水晶原石から切り出す必要があり、本実施例と比較して光学ローパスフィルタ１００の製造コストが上昇する。

本実施の光学ローパスフィルタ１００と撮像素子１０５の素子構成は図１に示すとおりであり、光学ローパスフィルタ１００は水晶からなる第１から第４の複屈折板１０１−１０４を積層した構成からなる。撮像素子１０５の有効画素エリアは長方形であり、長辺は３４ｍｍ、短辺は２２ｍｍである。

表３は、第１から第４の複屈折板１０１−１０４の構成を示している。表３に示されるように、第１の複屈折板１０１と第３の複屈折板１０３の分離方位は斜め方向である。また、これら２枚の複屈折板の厚さおよび軸傾斜角は等しく、分離方位角の和は５４０°である。このように設定することで、第１の複屈折板１０１と第３の複屈折板１０３を実質的に同一の複屈折板として扱うことができ、部品の種類を削減できる。

また、第１の複屈折板１０１および第３の複屈折板１０３の軸傾斜角を２０°とすることで、第１から第４の複屈折板１０１−１０４を同サイズの水晶原石から切り出すことができるため、光学ローパスフィルタ１００の製造コストを低下させることができる。

図７は、本実施例の光学ローパスフィルタ７００、および撮像素子７０３を備える、撮像装置１０の構成を示している。光学ローパスフィルタ７００は、水晶からなる第１の複屈折板７０１および第２の複屈折板７０２を積層した構成からなる。撮像素子７０３の有効画素エリアは長方形であり、長辺は２０ｍｍ、短辺は１３ｍｍである。

表４は、第１および第２の複屈折板７０１，７０２の構成を示している。表４に示されるように、第１および第２の複屈折板７０１，７０２の分離方位は斜め方向である。また、これら２枚の複屈折板の厚さおよび軸傾斜角は等しく、分離方位角の和は１８０°である。このように設定することで、第１および第２の複屈折板７０１，７０２を実質的に同一の複屈折板として扱うことができる。

また、第１および第２の複屈折板７０１，７０２の軸傾斜角を４０°とすることで、第１および第２の複屈折板７０１，７０２を分離方位角が０°である複屈折板が切り出される水晶原石から切り出すことができる。そのため、光学ローパスフィルタ７００の製造コストを低下させることができる。

本実施の光学ローパスフィルタ７００と撮像素子７０３の素子構成は図７に示すとおりであり、光学ローパスフィルタ７００は水晶からなる第１および第２の複屈折板７０１，７０２を積層した構成からなる。撮像素子１０５の有効画素エリアは長方形であり、長辺は３８ｍｍ、短辺は２６ｍｍである。

表５は、第１および第２の複屈折板７０１，７０２の構成を示している。表５に示されるように、第１および第２の複屈折板７０１，７０２の分離方位は斜め方向である。また、これら２枚の複屈折板の厚さおよび軸傾斜角は等しく、分離方位角の和は３６０°である。このように設定することで、第１および第２の複屈折板７０１，７０２を実質的に同一の複屈折板として扱うことができる。

また、第１および第２の複屈折板７０１，７０２の軸傾斜角を３０°とすることで、第１および第２の複屈折板７０１，７０２を分離方位角が０°である複屈折板が切り出される水晶原石から切り出すことができる。そのため、光学ローパスフィルタ７００の製造コストを低下させることができる。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 光学ローパスフィルタ
１０１ 第１の複屈折板
１０２ 第２の複屈折板
１０３ 第３の複屈折板
１０４ 第４の複屈折板
１０５ 撮像素子
７００ 光学ローパスフィルタ
７０１ 第１の複屈折板
７０２ 第２の複屈折板
７０３ 撮像素子

Claims (14)

1. 入射光線を複数の光線に分離して撮像素子の受光面に導く光学ローパスフィルタであって、
   水晶で構成された複屈折板を有し、
   前記複屈折板による前記入射光線の分離方向と前記受光面の長辺方向とのなす角をθ［°］とするとき、
   ５≦θ≦６２
   １１８≦θ≦１７５
   １８５≦θ≦２４２
   ２９８≦θ≦３５５
   なる条件式のいずれかを満足し、
   前記複屈折板の光学面に垂直な光軸方向と前記水晶の結晶軸とのなす角をφ［°］とするとき、
   φ＜４０
   なる条件式を満足することを特徴とする光学ローパスフィルタ。
2. １０≦θ≦５７
   １２３≦θ≦１７０
   １９０≦θ≦２３７
   ３０３≦θ≦３５０
   なる条件式のいずれかを満足することを特徴とする請求項１に記載の光学ローパスフィルタ。
3. 前記受光面の長辺の長さをａ［ｍｍ］、短辺の長さをｂ［ｍｍ］とするとき、
   ２０≦ａ≦２４
   １３≦ｂ≦１７
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学ローパスフィルタ。
4. 前記受光面の長辺の長さをａ［ｍｍ］、短辺の長さをｂ［ｍｍ］とするとき、
   ３４≦ａ≦３８
   ２２≦ｂ≦２４
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学ローパスフィルタ。
5. １５≦φ＜４０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
6. ２５≦φ≦３８
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
7. 前記複屈折板は、第１の複屈折板、および第２の複屈折板を含み、
   前記第１の複屈折板の厚さをｄ１［μｍ］、前記第２の複屈折板の厚さをｄ２［μｍ］とするとき、
   −５０≦ｄ１−ｄ２≦５０
   なる条件式を満足し、
   前記光軸方向と前記第１の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である軸傾斜角をφＡ［°］、前記光軸方向と前記他方の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である軸傾斜角をφＢ［°］とするとき、
   −２．５≦φＡ−φＢ≦２．５
   なる条件式を満足し、
   前記第１の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である分離方位角をθＡ［°］、前記第２の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である分離方位角をθＢ［°］とするとき、
   １７７．５≦θＡ＋θＢ≦１８２．５
   ３５７．５≦θＡ＋θＢ≦３６２．５
   ５３７．５≦θＡ＋θＢ≦５４２．５
   なる条件式のいずれかを満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
8. 光入射側から順に配置された、第１の複屈折板、第２の複屈折板、第３の複屈折板、および第４の複屈折板を有し、
   前記第１の複屈折板および前記第３の複屈折板は水晶からなり、
   前記第１の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第１の分離方位角をθ１［°］とするとき、
   ５≦θ１≦６２
   １８５≦θ１≦２４２
   なる条件式のいずれかを満足し、
   前記第３の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第３の分離方位角をθ３［°］とするとき、
   １１８≦θ３≦１７５
   ２９８≦θ３≦３５５
   なる条件式のいずれかを満足し、
   前記光軸方向と前記第１の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第１の軸傾斜角、および前記光軸方向と前記第３の複屈折板の結晶軸とのなす角である第３の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
9. 光入射側から順に配置された、第１の複屈折板、第２の複屈折板、第３の複屈折板、および第４の複屈折板を有し、
   前記第１の複屈折板および前記第３の複屈折板は水晶からなり、
   前記第１の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第１の分離方位角をθ１［°］とするとき、
   １１８≦θ１≦１７５
   ２９８≦θ１≦３５５
   なる条件式のいずれかを満足し、
   前記第３の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第３の分離方位角をθ３［°］とするとき、
   ５≦θ３≦６２
   １８５≦θ３≦２４２
   なる条件式のいずれかを満足し、
   前記光軸方向と前記第１の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第１の軸傾斜角、および前記光軸方向と前記第３の複屈折板の結晶軸とのなす角である第３の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
10. 光入射側から順に配置された、第１の複屈折板、第２の複屈折板、第３の複屈折板、および第４の複屈折板を有し、
    前記第２の複屈折板および前記第４の複屈折板は水晶からなり、
    前記第２の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第２の分離方位角をθ２［°］とするとき、
    ５≦θ２≦６２
    １８５≦θ２≦２４２
    なる条件式を満足し、
    前記第４の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である前記第４の複屈折板の分離方位角をθ４［°］とするとき、
    １１８≦θ４≦１７５
    ２９８≦θ４≦３５５
    なる条件式のいずれかを満足し、
    前記光軸方向と前記第２の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第２の軸傾斜角、および前記光軸方向と前記第４の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第４の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
11. 光入射側から順に配置された、第１の複屈折板、第２の複屈折板、第３の複屈折板、および第４の複屈折板からなり、
    前記第２の複屈折板および前記第４の複屈折板は水晶からなり、
    前記第２の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第２の分離方位角をθ２［°］とするとき、
    １１８≦θ２≦１７５
    ２９８≦θ２≦３５５
    なる条件式を満足し、
    前記第４の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である前記第４の複屈折板の分離方位角をθ４［°］とするとき、
    ５≦θ４≦６２
    １８５≦θ４≦２４２
    なる条件式のいずれかを満足し、
    前記光軸方向と前記第２の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第２の軸傾斜角、および前記光軸方向と前記第４の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第４の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
12. 光入射側から順に配置された、第１の複屈折板、および第２の複屈折板を有し、
    前記第１の複屈折板および前記第２の複屈折板は水晶からなり、
    前記第１の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第１の分離方位角をθ１［°］とするとき、
    ５≦θ１≦６２
    １８５≦θ１≦２４２
    なる条件式を満足し、
    前記第２の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である前記第２の複屈折板の分離方位角をθ２［°］とするとき、
    １１８≦θ２≦１７５
    ２９８≦θ２≦３５５
    なる条件式のいずれかを満足し、
    前記光軸方向と前記第１の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第１の軸傾斜角、および前記光軸方向と前記第２の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第２の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
13. 光入射側から光出射側へ順に配置された、第１の複屈折板、および第２の複屈折板を有し、
    前記第１の複屈折板および前記第２の複屈折板は水晶からなり、
    前記第１の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である第１の分離方位角をθ１［°］とするとき、
    １１８≦θ１≦１７５
    ２９８≦θ１≦３５５
    なる条件式を満足し、
    前記第２の複屈折板の点像の分離方位と前記受光面の長辺方向とのなす角である前記第２の複屈折板の分離方位角をθ２［°］とするとき、
    ５≦θ２≦６２
    １８５≦θ２≦２４２
    なる条件式のいずれかを満足し、
    前記光軸方向と前記第１の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第１の軸傾斜角、および前記光軸方向と前記第２の複屈折板を構成する水晶の結晶軸とのなす角である第２の軸傾斜角が４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタと、
    前記撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。