JP2601426B2 - 光学的ローパスフィルター - Google Patents
光学的ローパスフィルターInfo
- Publication number
- JP2601426B2 JP2601426B2 JP62148206A JP14820687A JP2601426B2 JP 2601426 B2 JP2601426 B2 JP 2601426B2 JP 62148206 A JP62148206 A JP 62148206A JP 14820687 A JP14820687 A JP 14820687A JP 2601426 B2 JP2601426 B2 JP 2601426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pass filter
- optical low
- wavelength
- low
- mtf
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学的ローパスフィルターに関し、特にビデ
オカメラ、電子スチルカメラ等で撮像管や撮像板等を用
いて画像を離散的に得る際に好適な光学的ローパスフィ
ルターに関するものである。
オカメラ、電子スチルカメラ等で撮像管や撮像板等を用
いて画像を離散的に得る際に好適な光学的ローパスフィ
ルターに関するものである。
（従来の技術） 一般に離散的画素構造を有する固体撮像素子を用いた
ビデオカメラ等では画像情報を光学的に空間サンプリン
グして出力画像を得ている。この場合被写体にサンプリ
ング周波数以上の高空間周波数成分が含まれていると被
写体が有していない構造や色あい等の偽信号が発生して
くる。即ち撮像機によって採取することのできない周波
数成分（ナイキスト周波数を越える周波数成分）は画像
情報として再現することができず、所謂波形歪み（エイ
リアシス）と呼ばれる現象が起き、撮影画像にモアレ
縞、偽色等が形成される原因となってくる。
ビデオカメラ等では画像情報を光学的に空間サンプリン
グして出力画像を得ている。この場合被写体にサンプリ
ング周波数以上の高空間周波数成分が含まれていると被
写体が有していない構造や色あい等の偽信号が発生して
くる。即ち撮像機によって採取することのできない周波
数成分（ナイキスト周波数を越える周波数成分）は画像
情報として再現することができず、所謂波形歪み（エイ
リアシス）と呼ばれる現象が起き、撮影画像にモアレ
縞、偽色等が形成される原因となってくる。
この偽従来より光学的ローパスフィルターを撮影系の
一部に配置して被写体の高空間周波数成分を制限してい
る。光学的ローパスフィルターとしては水晶板等の複屈
折を利用したものが多く用いられている。
一部に配置して被写体の高空間周波数成分を制限してい
る。光学的ローパスフィルターとしては水晶板等の複屈
折を利用したものが多く用いられている。
第６図は従来の水晶板を用い複屈折を利用した光学的
ローパスフィルター60の説明図である。同図において入
射光束61を常光線62と異常光線63の２つの光束に分離し
てローパス効果を得ている。ここで水晶板により分離さ
れる光束の間隔をＤ、空間周波数をｆとすると伝達関
数、所謂MTF（ｆ）は MTF（ｆ）＝|cosπDf| ……（１） の如く、コサイン関数となる。
ローパスフィルター60の説明図である。同図において入
射光束61を常光線62と異常光線63の２つの光束に分離し
てローパス効果を得ている。ここで水晶板により分離さ
れる光束の間隔をＤ、空間周波数をｆとすると伝達関
数、所謂MTF（ｆ）は MTF（ｆ）＝|cosπDf| ……（１） の如く、コサイン関数となる。
第７図はこのときの伝達関数MTF（ｆ）の一例であ
る。同図に示すように水晶板の厚さＤを制御することに
より被写体に含まれる所定の空間周波数成分を制御する
ことができる。
る。同図に示すように水晶板の厚さＤを制御することに
より被写体に含まれる所定の空間周波数成分を制御する
ことができる。
しかしながら水晶板はコストが高く、しかも分離後の
光束は直線偏光となってくるので例えば２方向以上に分
離したい場合には、偏光状態を変換する位相板を必要と
する等、水晶板が厚くなりコストが高くなる欠点があっ
た。
光束は直線偏光となってくるので例えば２方向以上に分
離したい場合には、偏光状態を変換する位相板を必要と
する等、水晶板が厚くなりコストが高くなる欠点があっ
た。
これに対して特開昭53−119063号公報では位相型の回
折格子を利用した光学的ローパスフィルターを提案して
いる。第８図は同公報で提案されているアクリル樹脂を
用い断面形状を３角形として光学的ローパスフィルター
の説明図である。
折格子を利用した光学的ローパスフィルターを提案して
いる。第８図は同公報で提案されているアクリル樹脂を
用い断面形状を３角形として光学的ローパスフィルター
の説明図である。
この光学的ローパスフィルターは回折効果を生じさせ
て例えば第９図に示すように一方向に拡がった点線の強
度分布を形成する。これにより水晶板と同様にローパス
効果を得ている。第10図は第８図に示す光学的ローパス
フィルターによる伝達関数MTF（ｆ）の説明図である。
第８図に示す光学的ローパスフィルターによる回折効果
は波長により異なる為、点像が波長により異なってく
る。即ち第10図に示すように波長によりMTF特性が異っ
てくる。
て例えば第９図に示すように一方向に拡がった点線の強
度分布を形成する。これにより水晶板と同様にローパス
効果を得ている。第10図は第８図に示す光学的ローパス
フィルターによる伝達関数MTF（ｆ）の説明図である。
第８図に示す光学的ローパスフィルターによる回折効果
は波長により異なる為、点像が波長により異なってく
る。即ち第10図に示すように波長によりMTF特性が異っ
てくる。
例えば第８図に示す３角形状の回折格子を用いて波長
λ＝540nmを基準として第10図の曲線Ｇに示すMTF特性を
得ようとすると、波長λ＝450nmでは同図に示す曲線Ｂ
の如くMTF値が０になる空間周波数（トラップ周波数）f
O′は曲線Ｇのトラップ周波数fOに比べて小さくなる。
逆に波長λ＝600nmでは同図に示す曲線Ｒの如くMTF値が
０にならずトラップ周波数をもたなくなってくる。
λ＝540nmを基準として第10図の曲線Ｇに示すMTF特性を
得ようとすると、波長λ＝450nmでは同図に示す曲線Ｂ
の如くMTF値が０になる空間周波数（トラップ周波数）f
O′は曲線Ｇのトラップ周波数fOに比べて小さくなる。
逆に波長λ＝600nmでは同図に示す曲線Ｒの如くMTF値が
０にならずトラップ周波数をもたなくなってくる。
このような第８図に示す断面形状のローパスフィルタ
ーは波長によりMTF値が異ってくる為に解像度が悪く、
モアレ縞や偽色が発生してくる原因となっていた。
ーは波長によりMTF値が異ってくる為に解像度が悪く、
モアレ縞や偽色が発生してくる原因となっていた。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は一定の波長範囲においてトラップ周波数が略
等しく、均一のローパス効果が得られる、即ち波長によ
るMTF特性の変化の少ない光学的ローパスフィルターの
提供を目的とする。
等しく、均一のローパス効果が得られる、即ち波長によ
るMTF特性の変化の少ない光学的ローパスフィルターの
提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 断面形状が台形波であって該台形波の頂上部平坦部の
幅をａ、底部平坦部の幅をｂ、高さをδ、周期をｄ、基
準波長をλＤ、対象とする波長領域のうち最長波長と最
短波長を各々λM,λｍとしたとき 0.2≦a/d≦0.3 ……（２） 0.2≦b/d≦0.3 ……（３） なる条件を満足する台形部材を有していることである。
幅をａ、底部平坦部の幅をｂ、高さをδ、周期をｄ、基
準波長をλＤ、対象とする波長領域のうち最長波長と最
短波長を各々λM,λｍとしたとき 0.2≦a/d≦0.3 ……（２） 0.2≦b/d≦0.3 ……（３） なる条件を満足する台形部材を有していることである。
（実施例） 第１図は本発明の光学的ローパスフィルターの一実施
例の断面の説明図である。本実施例では同図に示すよう
に断面形状が台形波の周期構造より成る台形部材２を基
板１面上に設けて光学的ローパスフィルターを構成して
いる。同図に示す光学的ローパスフィルターは頂上部平
坦部21の幅をａ、底部平坦部22の幅をｂ、高さをδ、台
形波の周期をｄとしたとき前述の条件式（２）〜（４）
を満足するように台形波を設定し、通過光束に所定のロ
ーパス効果を与えている。
例の断面の説明図である。本実施例では同図に示すよう
に断面形状が台形波の周期構造より成る台形部材２を基
板１面上に設けて光学的ローパスフィルターを構成して
いる。同図に示す光学的ローパスフィルターは頂上部平
坦部21の幅をａ、底部平坦部22の幅をｂ、高さをδ、台
形波の周期をｄとしたとき前述の条件式（２）〜（４）
を満足するように台形波を設定し、通過光束に所定のロ
ーパス効果を与えている。
次に本実施例における光学的ローパスフィルターのロ
ーパス効果について説明する。
ーパス効果について説明する。
一般に第１図に示す台形波形状より成る光学的ローパ
スフィルターにおいて空間周波数をｆ、トラップ周波数
をfC、光学的ローパスフィルターから像面までの光学的
な等価距離を１、台形部材２の屈折率をｎ、波長をλと
したとき該光学的ローパスフィルターによる伝達関数MT
F（ｆ）は MTF（ｆ）＝|Ff（ξ）｜ ……（５） ただし ξ＝f/fC ……（６） fC＝d/（２λ１） ……（７） γ＝２（ｎ−１）δ／λ ……（８） であり ０≦ξ≦1/2 ……（９） のとき であり、又、 1/2≦ξ≦１ ……（11） のとき となる。更にFf（ξ）には次の性質がある。
スフィルターにおいて空間周波数をｆ、トラップ周波数
をfC、光学的ローパスフィルターから像面までの光学的
な等価距離を１、台形部材２の屈折率をｎ、波長をλと
したとき該光学的ローパスフィルターによる伝達関数MT
F（ｆ）は MTF（ｆ）＝|Ff（ξ）｜ ……（５） ただし ξ＝f/fC ……（６） fC＝d/（２λ１） ……（７） γ＝２（ｎ−１）δ／λ ……（８） であり ０≦ξ≦1/2 ……（９） のとき であり、又、 1/2≦ξ≦１ ……（11） のとき となる。更にFf（ξ）には次の性質がある。
Ff（−ξ）＝Ff（ξ） ……（13） Ff（ξ＋２）＝Ff（ξ） ……（14） となる。ここで、 となる値が（９）式で示した範囲内に存在すれば常に Ff（ξＯ）＝０ ……（16） となる。このときの空間周波数をfOとすると fO＝d/｛８（ｎ−１）δ１｝ ……（17） で、このとき常に MTF（fO）＝０ ……（18） となる。
（15）式より空間周波数fOは波長によらないから（1
6）式より本実施例における光学的ローパスフィルター
によれば波長によらず常に一定のトラップ周波数fOを得
ることができる。このことは後述する実施例で示すよう
に波長によるMTF特性の変化の極めて少ない理由となっ
ている。
6）式より本実施例における光学的ローパスフィルター
によれば波長によらず常に一定のトラップ周波数fOを得
ることができる。このことは後述する実施例で示すよう
に波長によるMTF特性の変化の極めて少ない理由となっ
ている。
更にこのような一定のトラップ周波数fOが得られる偽
の条件としては λ≦λＤ ……（19） λＤ＝２（ｎ−１）δ ……（20） となる。
の条件としては λ≦λＤ ……（19） λＤ＝２（ｎ−１）δ ……（20） となる。
ここで台形部材２をアクリル樹脂、プラスチック、光
学ガラス等で基板１上に形成したとすると該台形部材２
の屈折率ｎは一般にｎ≒1.5程度であるから λＤ≒δ ……（21） となる。
学ガラス等で基板１上に形成したとすると該台形部材２
の屈折率ｎは一般にｎ≒1.5程度であるから λＤ≒δ ……（21） となる。
この値λＤを設計波長に選択すれば、即ち台形波の高
さδを使用波長程度に設定すれば波長λＤ近傍以下の波
長領域においてトラップ周波数を一定にした光学的ロー
パスフィルターを得ることができる。
さδを使用波長程度に設定すれば波長λＤ近傍以下の波
長領域においてトラップ周波数を一定にした光学的ロー
パスフィルターを得ることができる。
本発明は以上の解析を基にして前述の条件式（２）〜
（４）を満足するように台形波形状を設定することによ
りビデオカメラ等に適用したときのローパス効果を効果
的に発揮させている。条件式（２），（３），（４）を
外れると台形波形状を用いたことによるローパス効果、
例えばトラップ周波数を所定の波長領域で一定に維持
し、又低周波領域でのMTF値を高く維持し、高周波領域
でのMTF値を効果的に低下させる等のローパス効果を十
分発揮させることが難しくなってくる。
（４）を満足するように台形波形状を設定することによ
りビデオカメラ等に適用したときのローパス効果を効果
的に発揮させている。条件式（２），（３），（４）を
外れると台形波形状を用いたことによるローパス効果、
例えばトラップ周波数を所定の波長領域で一定に維持
し、又低周波領域でのMTF値を高く維持し、高周波領域
でのMTF値を効果的に低下させる等のローパス効果を十
分発揮させることが難しくなってくる。
次に本発明における各実施例について説明する。
第２図から第５図は各々本発明において台形波形状を
種々と変えたときの各波長における伝達関数MTF（ｆ）
を示す実施例１〜４の説明図である。台形波形状の頂上
部平坦部の幅をａ、底部平坦部の幅をｂ、高さをδとし
たとき 第２図に示す実施例１は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝0.54μｍ、 第３図に示す実施例２は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝0.51μｍ、 第４図に示す実施例３は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝0.73μｍ、 第５図に示す実施例４は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝１μｍ、のときの値であ
る。
種々と変えたときの各波長における伝達関数MTF（ｆ）
を示す実施例１〜４の説明図である。台形波形状の頂上
部平坦部の幅をａ、底部平坦部の幅をｂ、高さをδとし
たとき 第２図に示す実施例１は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝0.54μｍ、 第３図に示す実施例２は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝0.51μｍ、 第４図に示す実施例３は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝0.73μｍ、 第５図に示す実施例４は ａ＝118μm,b＝118μm,δ＝１μｍ、のときの値であ
る。
第２図から第５図に示すようにトラップ周波数fOは各
波長において一致しており良好なるローパス効果が得ら
れていることがわかる。
波長において一致しており良好なるローパス効果が得ら
れていることがわかる。
トラップ周波数fOを越える周波数では高さδの値が大
きくなる程MTF（ｆ）値が小さくなる。これからして高
さδは大きくなる程折り返しの周波数領域によるエイリ
アシスをより抑制することが出来ることになる。
きくなる程MTF（ｆ）値が小さくなる。これからして高
さδは大きくなる程折り返しの周波数領域によるエイリ
アシスをより抑制することが出来ることになる。
しかしながら高さδをあまり大きくすると（17）式よ
りトラップ周波数fOを一定値に保つ為に台形波形状の周
期ｄを高さδに比例して大きくしなければならない。こ
の結果、撮影系が小絞りになったときローパスフィルタ
ーが回折格子としての役割を果たすことができなくなっ
てくる場合がある。
りトラップ周波数fOを一定値に保つ為に台形波形状の周
期ｄを高さδに比例して大きくしなければならない。こ
の結果、撮影系が小絞りになったときローパスフィルタ
ーが回折格子としての役割を果たすことができなくなっ
てくる場合がある。
この為高さδは使用する撮影光学系に応じて最適な値
を選ぶ必要がある。
を選ぶ必要がある。
（発明の効果） 本発明によれば光学的ローパスフィルターの形状を前
述の如く一定の断面形状の台形波を周期的に配置した回
折格子より構成することにより所定の波長領域において
均一のローパス効果が得られる高い光学性能を有した光
学的ローパスフィルターを達成している。
述の如く一定の断面形状の台形波を周期的に配置した回
折格子より構成することにより所定の波長領域において
均一のローパス効果が得られる高い光学性能を有した光
学的ローパスフィルターを達成している。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る光学的ローパスフィルターの断面
形状の説明図、第２図から第５図は各々本発明の光学的
ローパスフィルターの伝達関数MTF（ｆ）値の説明図、
第６図，第８図は各々従来の光学的ローパスフィルター
の説明図、第７図，第９図は各々従来の光学的ローパス
ィルターの伝達関数MTF（ｆ）値の説明図、第10図は第
８図に示す光学的ローパスフィルターによる点像強度分
布の説明図である。 図中、１は基板、２は台形部材、10,60,80は光学的ロー
パスフィルターである。
形状の説明図、第２図から第５図は各々本発明の光学的
ローパスフィルターの伝達関数MTF（ｆ）値の説明図、
第６図，第８図は各々従来の光学的ローパスフィルター
の説明図、第７図，第９図は各々従来の光学的ローパス
ィルターの伝達関数MTF（ｆ）値の説明図、第10図は第
８図に示す光学的ローパスフィルターによる点像強度分
布の説明図である。 図中、１は基板、２は台形部材、10,60,80は光学的ロー
パスフィルターである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 正猛 川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン 株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−126532（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】断面形状が台形波であって該台形波の頂上
部平坦部の幅をａ、底部平坦部の幅をｂ、高さをδ、周
期をｄ、基準波長をλＤ、対象とする波長領域のうち最
長波長と最短波長を各々λM,λｍとしたとき 0.2≦a/d≦0.3 0.2≦b/d≦0.3 δ＝λD, λＤ≧（１−ｔ）λｍ＋ｔλM, ｔ＝0.35 なる条件を満足する台形部材を有していることを特徴と
する光学的ローパスフィルター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62148206A JP2601426B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 光学的ローパスフィルター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62148206A JP2601426B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 光学的ローパスフィルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63311323A JPS63311323A (ja) | 1988-12-20 |
| JP2601426B2 true JP2601426B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15447633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62148206A Expired - Fee Related JP2601426B2 (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 光学的ローパスフィルター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601426B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471344A (en) * | 1991-03-29 | 1995-11-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Photographing apparatus having optical low-pass filter |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618813B2 (ja) * | 1984-12-22 | 1994-03-16 | ミヨシ油脂株式会社 | 親水性アミノ化高分子化合物の製造方法 |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP62148206A patent/JP2601426B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63311323A (ja) | 1988-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5280388A (en) | Wavelength selective phase grating optical low-pass filter | |
| JP2861525B2 (ja) | 波長選択性位相格子光学的ローパスフィルタ | |
| US5029010A (en) | Imaging system with optical low-pass filter | |
| JPS61149923A (ja) | 位相型光学的ロ−パスフイルタ | |
| JPH01254912A (ja) | 光学的ローパスフイルタ | |
| JP2605703B2 (ja) | 撮像装置 | |
| US5504621A (en) | Two-dimensional optical low-pass filter | |
| US5589882A (en) | Integral infrared absorbing optical low-pass filter | |
| JPH0833527B2 (ja) | 光学的ローパスフィルターを有した撮影系 | |
| US20060132641A1 (en) | Optical filter and image pickup apparatus having the same | |
| JP2601426B2 (ja) | 光学的ローパスフィルター | |
| JPH05307174A (ja) | 画像表示装置 | |
| JPS63307423A (ja) | 光学的ロ−パス効果を有した撮像素子 | |
| JP3195950B2 (ja) | 光学的ローパスフィルタ | |
| JP2605719B2 (ja) | 撮影レンズ | |
| JP2659734B2 (ja) | カラー撮像装置 | |
| JP2789860B2 (ja) | 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 | |
| JP2748731B2 (ja) | 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 | |
| JP2001235710A (ja) | 回折光学素子及び撮像光学装置 | |
| JPH01916A (ja) | 撮影レンズ | |
| JP2789859B2 (ja) | 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 | |
| JPH07119901B2 (ja) | 光学的ロ−パスフィルタ− | |
| KR100427755B1 (ko) | 위상회절격자형 광 저대역 통과 필터 | |
| JPH04204914A (ja) | 光学的ローパスフィルター | |
| JP2003329979A (ja) | 光学ローパスフィルタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |