JP2748731B2 - 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 - Google Patents
光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系Info
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- JP2748731B2 JP2748731B2 JP3203251A JP20325191A JP2748731B2 JP 2748731 B2 JP2748731 B2 JP 2748731B2 JP 3203251 A JP3203251 A JP 3203251A JP 20325191 A JP20325191 A JP 20325191A JP 2748731 B2 JP2748731 B2 JP 2748731B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学的ローパスフィルタ
ー及びそれを有した撮影系に関し、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（ＣＣＤ）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
ルター及びそれを有した撮影系に関するものである。
ー及びそれを有した撮影系に関し、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（ＣＣＤ）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
ルター及びそれを有した撮影系に関するものである。
【０００２】
【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構造や色あい等の偽信号
が発生してくる。即ち撮影系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）、モアレ縞、偽色等が形成される
原因となってくる。この為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。
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構造や色あい等の偽信号
が発生してくる。即ち撮影系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）、モアレ縞、偽色等が形成される
原因となってくる。この為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。
【０００３】光学的ローパスフィルター及びそれを有し
た撮影系は従来より種々の型のものが提案されている。
このうち例えば特公昭５２−２２２４７号公報では位相
格子を用いた光学的ローパスフィルターを提案してい
る。同公報では断面形状が台形波状の位相格子を１次元
方向に連続的に配列し、そのときの頂上平坦部と傾斜面
の形状やピッチ等を特定し、良好なるローパス効果を得
ている。
た撮影系は従来より種々の型のものが提案されている。
このうち例えば特公昭５２−２２２４７号公報では位相
格子を用いた光学的ローパスフィルターを提案してい
る。同公報では断面形状が台形波状の位相格子を１次元
方向に連続的に配列し、そのときの頂上平坦部と傾斜面
の形状やピッチ等を特定し、良好なるローパス効果を得
ている。
【０００４】又、特公昭５６−２９３６号公報では位相
格子よる成る光学的ローパスフィルターを撮影系の一部
に設けて使用する場合、絞りの開口径を小さくしたとき
でも所定のローパス効果が得られるようにした撮影系を
提案している。即ち同公報では最小絞りのときであって
も、少なくとも位相格子の２周期分が絞り開口内に含ま
れるように絞りの開口形状を位相格子の周期方向を長手
方向とする細長い開口形状としている。これにより絞り
を小絞りにしたときでも一定のローパス効果が得られる
ようにしている。
格子よる成る光学的ローパスフィルターを撮影系の一部
に設けて使用する場合、絞りの開口径を小さくしたとき
でも所定のローパス効果が得られるようにした撮影系を
提案している。即ち同公報では最小絞りのときであって
も、少なくとも位相格子の２周期分が絞り開口内に含ま
れるように絞りの開口形状を位相格子の周期方向を長手
方向とする細長い開口形状としている。これにより絞り
を小絞りにしたときでも一定のローパス効果が得られる
ようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に位相格子より成
る光学的ローパスフィルターを用いて一定のローパス効
果を得るには位相格子の複数の周期分、例えば２周期分
に相当する領域に光束を通過させ回折させる必要があ
る。この為、撮影系の絞りをあまり小さく絞ることがで
きず、例えば被写体輝度が高く絞り開口を小絞りにしな
ければならないときはＮＤフィルターを併用して通過光
量を減らし、絞り径が一定以下とならないようにしてい
る。
る光学的ローパスフィルターを用いて一定のローパス効
果を得るには位相格子の複数の周期分、例えば２周期分
に相当する領域に光束を通過させ回折させる必要があ
る。この為、撮影系の絞りをあまり小さく絞ることがで
きず、例えば被写体輝度が高く絞り開口を小絞りにしな
ければならないときはＮＤフィルターを併用して通過光
量を減らし、絞り径が一定以下とならないようにしてい
る。
【０００６】しかしながらＮＤフィルターを用いて通過
光量を低下させる方法は得られる画像のボケ味が悪くな
り、又ＮＤフィルターを撮影系の一部に装着しておかね
ばならず、装置全体が複雑化してくるという問題点があ
った。
光量を低下させる方法は得られる画像のボケ味が悪くな
り、又ＮＤフィルターを撮影系の一部に装着しておかね
ばならず、装置全体が複雑化してくるという問題点があ
った。
【０００７】これに対して先の特公昭５６−２９３６号
公報では光束が少なくとも位相格子の２周分を通過しな
いと一定のローパス効果が得られないとし、位相格子の
少なくとも２周期分に相当する領域に光束が入射するよ
うに絞りの開口形状を位相格子の周期方向に細長くなる
ように構成している。この為絞り装置の構成が複雑化し
てくるという問題点があった。
公報では光束が少なくとも位相格子の２周分を通過しな
いと一定のローパス効果が得られないとし、位相格子の
少なくとも２周期分に相当する領域に光束が入射するよ
うに絞りの開口形状を位相格子の周期方向に細長くなる
ように構成している。この為絞り装置の構成が複雑化し
てくるという問題点があった。
【０００８】又、同公報では光束が位相格子の２周期以
下の領域を通過したときのローパス効果については何ん
ら考慮されていなかった。
下の領域を通過したときのローパス効果については何ん
ら考慮されていなかった。
【０００９】本発明は位相格子より成る光学的ローパス
フィルターを用いたとき、絞り開口を小さく絞り、位相
格子の２周期以下に相当する領域に光束が通過するよう
にしても、即ち絞り値を種々と変化させても常に一定の
ローパス効果が容易に得られ、良好なる光学性能を有し
た撮影が可能な光学的ローパスフィルター及びそれを有
した撮影系の提供を目的とする。
フィルターを用いたとき、絞り開口を小さく絞り、位相
格子の２周期以下に相当する領域に光束が通過するよう
にしても、即ち絞り値を種々と変化させても常に一定の
ローパス効果が容易に得られ、良好なる光学性能を有し
た撮影が可能な光学的ローパスフィルター及びそれを有
した撮影系の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光学的ローパス
フィルターは、断面形状が台形波状の位相格子を連続的
に同一ピッチＰで一次元方向に配列した光学的ローパス
フィルターにおいて、該光学的ローパスフィルターの中
心部の位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角が他の
領域の位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角よりも
小さくなるように台形波状の位相格子が形成されている
面と反対側の面の該中心部の位相格子と対向する位置に
凸状のプリズム部を設けたことを特徴としている。
フィルターは、断面形状が台形波状の位相格子を連続的
に同一ピッチＰで一次元方向に配列した光学的ローパス
フィルターにおいて、該光学的ローパスフィルターの中
心部の位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角が他の
領域の位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角よりも
小さくなるように台形波状の位相格子が形成されている
面と反対側の面の該中心部の位相格子と対向する位置に
凸状のプリズム部を設けたことを特徴としている。
【００１１】又本発明の光学的ローパスフィルターを有
した撮影系としては、断面形状が台形波状の位相格子を
連続的に同一ピッチＰで一次元方向に配列した光学的ロ
ーパスフィルターを撮影系の一部に設ける際、該光学的
ローパスフィルターは該撮影系の絞りの開口中心を含む
中心領域に面した位相格子の傾斜面を通過する光束の屈
折角がそれと異なる領域の位相格子の傾斜面を通過する
光束の屈折角よりも小さくなるように該台形波形の位相
格子が形成されている面と反対側の面の該中心領域の位
相格子と対向する位置に凸状のプリズム部を有するよう
にしたことを特徴としている。
した撮影系としては、断面形状が台形波状の位相格子を
連続的に同一ピッチＰで一次元方向に配列した光学的ロ
ーパスフィルターを撮影系の一部に設ける際、該光学的
ローパスフィルターは該撮影系の絞りの開口中心を含む
中心領域に面した位相格子の傾斜面を通過する光束の屈
折角がそれと異なる領域の位相格子の傾斜面を通過する
光束の屈折角よりも小さくなるように該台形波形の位相
格子が形成されている面と反対側の面の該中心領域の位
相格子と対向する位置に凸状のプリズム部を有するよう
にしたことを特徴としている。
【００１２】
【実施例】図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の光学的ローパ
スフィルターの実施例１の正面図と断面図、図２は本発
明の光学的ローパスフィルターの断面概略図、図３は本
発明の光学的ローパスフィルターを有した撮影系の要部
概略図である。
スフィルターの実施例１の正面図と断面図、図２は本発
明の光学的ローパスフィルターの断面概略図、図３は本
発明の光学的ローパスフィルターを有した撮影系の要部
概略図である。
【００１３】図中、１は光学的ローパスフィルターであ
り、断面形状が台形波状の位相格子を同一ピッチＰで一
次元方向に配列した形状より成っている。２は撮影系、
３は絞りである。光学的ローパスフィルター１は絞り３
近傍に配置している。４はＣＣＤ等から成る固体撮像素
子である。
り、断面形状が台形波状の位相格子を同一ピッチＰで一
次元方向に配列した形状より成っている。２は撮影系、
３は絞りである。光学的ローパスフィルター１は絞り３
近傍に配置している。４はＣＣＤ等から成る固体撮像素
子である。
【００１４】光学的ローパスフィルター１はその位相格
子方向が固体撮像素子４の水平走査方向４ａに対して角
度ｋだけ傾けて配置している。
子方向が固体撮像素子４の水平走査方向４ａに対して角
度ｋだけ傾けて配置している。
【００１５】光学的ローパスフィルターを構成する位相
格子は一体成形され製作されるが、その断面形状は図２
に示すように台形波状の台形部１ａを平行平板状の基板
１ｂ面上に連続的にピッチＰで１次元方向に配列したよ
うな形状より成っている。同図では台形部１ａは幅Ｄの
頂上平坦部１ｃを有しており、Ｃ１は光学的ローパスフ
ィルター１の中心線である。Ｃ２は撮影系２の絞り３の
開口中心を示している。
格子は一体成形され製作されるが、その断面形状は図２
に示すように台形波状の台形部１ａを平行平板状の基板
１ｂ面上に連続的にピッチＰで１次元方向に配列したよ
うな形状より成っている。同図では台形部１ａは幅Ｄの
頂上平坦部１ｃを有しており、Ｃ１は光学的ローパスフ
ィルター１の中心線である。Ｃ２は撮影系２の絞り３の
開口中心を示している。
【００１６】１ｅは位相格子（台形部１ａ）を配列した
ときの中心領域であり、中心線Ｃ１が位置する左右の２
つの台形部１ａ１の傾斜面１ｆ１で形成される空間領域
に相当している。
ときの中心領域であり、中心線Ｃ１が位置する左右の２
つの台形部１ａ１の傾斜面１ｆ１で形成される空間領域
に相当している。
【００１７】中心領域１ｅの台形部１ａ１の傾斜面１ｆ
１を通過する光束の屈折角θr が他の領域の傾斜面１ｇ
を通過する光束の屈折角θraに比べて小さくなるように
台形波形の位相格子が形成されている面と反対側の面に
中心線Ｃ１を頂点とする凸状のプリズム１０１を設けて
いる。
１を通過する光束の屈折角θr が他の領域の傾斜面１ｇ
を通過する光束の屈折角θraに比べて小さくなるように
台形波形の位相格子が形成されている面と反対側の面に
中心線Ｃ１を頂点とする凸状のプリズム１０１を設けて
いる。
【００１８】本実施例では光学的ローパスフィルター１
をその中心線Ｃ１が絞り３の開口中心Ｃ２に略一致する
ように撮影系中に配置している。
をその中心線Ｃ１が絞り３の開口中心Ｃ２に略一致する
ように撮影系中に配置している。
【００１９】図２では絞り１の開口中心Ｃ２が光学的ロ
ーパスフィルター１の中心線Ｃ１と一致するように該光
学的ローパスフィルター１を撮影系２中に配置した場合
を例として示している。
ーパスフィルター１の中心線Ｃ１と一致するように該光
学的ローパスフィルター１を撮影系２中に配置した場合
を例として示している。
【００２０】本実施例では中心領域１ｅにおける位相格
子の傾斜面１ｆ１を通過する光束の屈折角θr が他の領
域の位相格子の傾斜面１ｇを通過する光束の屈折角θra
に比べて小さくなるようにして、撮影系２の絞り開口径
を位相格子の２周期以下となるように絞ったときでも一
定のローパス効果が容易に得られるようにしている。
子の傾斜面１ｆ１を通過する光束の屈折角θr が他の領
域の位相格子の傾斜面１ｇを通過する光束の屈折角θra
に比べて小さくなるようにして、撮影系２の絞り開口径
を位相格子の２周期以下となるように絞ったときでも一
定のローパス効果が容易に得られるようにしている。
【００２１】特に本実施例では前述の如く光学的ローパ
スフィルターの形状を特定すると共に、それを撮影系に
配置するときの姿勢を特定することにより被写体輝度が
高く絞り３を小さく絞り、例えば通過光束が位相格子の
２周期以下となっても通過光束を効果的に屈折させ、光
学性能の低下を防止しつつ所定のローパス効果が容易に
得られるようにしている。
スフィルターの形状を特定すると共に、それを撮影系に
配置するときの姿勢を特定することにより被写体輝度が
高く絞り３を小さく絞り、例えば通過光束が位相格子の
２周期以下となっても通過光束を効果的に屈折させ、光
学性能の低下を防止しつつ所定のローパス効果が容易に
得られるようにしている。
【００２２】この他本発明において光学的ローパスフィ
ルターを撮影系中に配置し光学性能の低下を防止しつつ
良好なるローパス効果を得るには次の諸条件を満足させ
るのが良い。
ルターを撮影系中に配置し光学性能の低下を防止しつつ
良好なるローパス効果を得るには次の諸条件を満足させ
るのが良い。
【００２３】（イ）前記光学的ローパスフィルターの基
板に垂直に入射した光束のうち前記凸状のプリズム１０
１の傾斜面と前記中心領域に隣接する位相格子の傾斜面
１ｆ１を通過した光束の屈折角をθr 、該位相格子の１
次回折角をθf 、該位相格子の傾斜面と該基板とのなす
角をθa 、該凸状プリズムの傾斜面と基板とのなす角を
θ、該位相格子の材質の屈折率をｎ、使用波長をλとし θr ＝（ｎ−１）（θa −θ） θf ＝ｓｉｎ-1（λ／Ｐ） としたとき ０．４＜θr ／θf ＜１．１ ‥‥‥‥‥‥（１） なる条件を満足すること。
板に垂直に入射した光束のうち前記凸状のプリズム１０
１の傾斜面と前記中心領域に隣接する位相格子の傾斜面
１ｆ１を通過した光束の屈折角をθr 、該位相格子の１
次回折角をθf 、該位相格子の傾斜面と該基板とのなす
角をθa 、該凸状プリズムの傾斜面と基板とのなす角を
θ、該位相格子の材質の屈折率をｎ、使用波長をλとし θr ＝（ｎ−１）（θa −θ） θf ＝ｓｉｎ-1（λ／Ｐ） としたとき ０．４＜θr ／θf ＜１．１ ‥‥‥‥‥‥（１） なる条件を満足すること。
【００２４】条件式（１）の下限値を越えると絞り開口
を位相格子の例えば２周期以下に絞り込んだとき、幾何
光学の原理より射出角θr が定まるので、このときの射
出角θr が位相格子の１次回折光θf に対して大幅に小
さくなり、ローパス効果が低下してくるので良くない。
を位相格子の例えば２周期以下に絞り込んだとき、幾何
光学の原理より射出角θr が定まるので、このときの射
出角θr が位相格子の１次回折光θf に対して大幅に小
さくなり、ローパス効果が低下してくるので良くない。
【００２５】条件式（１）の上限値を越えると逆に１次
回折光の射出角θr が位相格子の１次回折角θf に対し
大きくなり撮影系の絞りを２周期以下に絞ったとき解像
力が大きく低下してくるので良くない。
回折光の射出角θr が位相格子の１次回折角θf に対し
大きくなり撮影系の絞りを２周期以下に絞ったとき解像
力が大きく低下してくるので良くない。
【００２６】（ロ）前記光学的ローパスフィルターの基
板に垂直に入射した光束のうち前記中心領域以外の位相
格子の傾斜面を通過する光束の屈折角をθra、該位相格
子の頂上平坦部の幅をＤ、該位相格子の１次回折角をθ
f 、該位相格子の傾斜面と該基板とのなす角をθa とし θra＝（ｎ−１）θa としたとき ０．１５＜Ｄ／Ｐ＜０．３５ ‥‥‥‥‥‥（２） １．１＜θra／θf ＜１．６ ‥‥‥‥‥‥（３） なる条件を満足すること。
板に垂直に入射した光束のうち前記中心領域以外の位相
格子の傾斜面を通過する光束の屈折角をθra、該位相格
子の頂上平坦部の幅をＤ、該位相格子の１次回折角をθ
f 、該位相格子の傾斜面と該基板とのなす角をθa とし θra＝（ｎ−１）θa としたとき ０．１５＜Ｄ／Ｐ＜０．３５ ‥‥‥‥‥‥（２） １．１＜θra／θf ＜１．６ ‥‥‥‥‥‥（３） なる条件を満足すること。
【００２７】次に条件式（２），（３）について図５の
光学的ローパスフィルターのスペクトル強度を示した図
を用いて説明する。尚、同図においてｆcはローパス効
果によるカットオフ周波数を示している。
光学的ローパスフィルターのスペクトル強度を示した図
を用いて説明する。尚、同図においてｆcはローパス効
果によるカットオフ周波数を示している。
【００２８】条件式（２），（３）は中心領域以外の位
相格子の形状及び特性に関し、主に波動光学の原理に従
った場合に対象とする波長λにおいて０次光と１次回折
光のスペクトル強度が図５（Ａ）に示す如く略等しくな
る条件を規定したものである。
相格子の形状及び特性に関し、主に波動光学の原理に従
った場合に対象とする波長λにおいて０次光と１次回折
光のスペクトル強度が図５（Ａ）に示す如く略等しくな
る条件を規定したものである。
【００２９】ここで０次光と１次回折光のスペクトル強
度を略等しくすることにより、同じローパス効果を得る
為の０次光の強度が殆どなく１次回折光のみが存在する
図５（Ｂ）に示す場合に比べて位相格子の周期を小さく
している。これにより絞り開口が位相格子の２周期以下
となるような小絞りの場合であっても一定のローパス効
果が得られるようにしている。
度を略等しくすることにより、同じローパス効果を得る
為の０次光の強度が殆どなく１次回折光のみが存在する
図５（Ｂ）に示す場合に比べて位相格子の周期を小さく
している。これにより絞り開口が位相格子の２周期以下
となるような小絞りの場合であっても一定のローパス効
果が得られるようにしている。
【００３０】ここで図５（Ａ）に示すように任意のカッ
トオフ周波数をｆc として等しい強度の３本のスペクト
ルと図５（Ｂ）の等しい強度の２本のスペクトルを比較
する。２本のスペクトルのスペクトル両端の間隔（１次
と１次のスペクトル間隔）をｆc ／２、３本のスペクト
ルのスペクトル両端の間隔（１次と１次のスペクトル間
隔）を２ｆc ／３とするとカットオフ周波数ｆc におい
てＭＴＦを０にすることができる。つまり３本のスペク
トルを等しくした方が位相格子の周期を２５％小さくす
ることができる。
トオフ周波数をｆc として等しい強度の３本のスペクト
ルと図５（Ｂ）の等しい強度の２本のスペクトルを比較
する。２本のスペクトルのスペクトル両端の間隔（１次
と１次のスペクトル間隔）をｆc ／２、３本のスペクト
ルのスペクトル両端の間隔（１次と１次のスペクトル間
隔）を２ｆc ／３とするとカットオフ周波数ｆc におい
てＭＴＦを０にすることができる。つまり３本のスペク
トルを等しくした方が位相格子の周期を２５％小さくす
ることができる。
【００３１】条件式（２），（３）は以上の点を考慮し
て設定したものである。条件式（２）の下限値を越える
と頂上平坦部の幅Ｄが狭くなりすぎ、これに対して傾斜
面の幅が広くなってきて０次光に対して１次回折光のス
ペクトルが大きくなり撮影系の解像力が低下してくるの
で良くない。又頂上平坦部の幅Ｄが狭くなりすぎると３
角波の位相格子のスペクトル特性に近くなり、波長変化
に対するローパス効果の変化が大きくなってくるので良
くない。
て設定したものである。条件式（２）の下限値を越える
と頂上平坦部の幅Ｄが狭くなりすぎ、これに対して傾斜
面の幅が広くなってきて０次光に対して１次回折光のス
ペクトルが大きくなり撮影系の解像力が低下してくるの
で良くない。又頂上平坦部の幅Ｄが狭くなりすぎると３
角波の位相格子のスペクトル特性に近くなり、波長変化
に対するローパス効果の変化が大きくなってくるので良
くない。
【００３２】条件式（２）の上限値を越えて頂上平坦部
の幅Ｄが広くなりすぎると１次回折光に対し０次光のス
ペクトル強度が大きくなりローパス効果が低下してくる
ので良くない。又絞りを位相格子の２周期以下に絞り込
んだときに頂上平坦部の絞り開口径内における面積比が
大きくなりすぎローパス効果が低下してくるので良くな
い。
の幅Ｄが広くなりすぎると１次回折光に対し０次光のス
ペクトル強度が大きくなりローパス効果が低下してくる
ので良くない。又絞りを位相格子の２周期以下に絞り込
んだときに頂上平坦部の絞り開口径内における面積比が
大きくなりすぎローパス効果が低下してくるので良くな
い。
【００３３】条件式（３）の下限値を越えて屈折角θra
が１次回折角θf に比べて小さくなりすぎると０次光に
対して１次回折光の強度が弱まりローパス効果が低下し
てくるので良くない。
が１次回折角θf に比べて小さくなりすぎると０次光に
対して１次回折光の強度が弱まりローパス効果が低下し
てくるので良くない。
【００３４】条件式（３）の上限値を越えて屈折角θra
が１次回折角θf に比べて大きくなりすぎると０次光に
対して１次回折光の強度が強くなりすぎ撮影系の解像力
が低下してくるので良くない。
が１次回折角θf に比べて大きくなりすぎると０次光に
対して１次回折光の強度が強くなりすぎ撮影系の解像力
が低下してくるので良くない。
【００３５】（ハ）前記撮影系は固体撮像素子を有して
おり、前記光学的ローパスフィルターをその位相格子方
向と該固定撮像素子の水平走査方向とのなす角をｋとし
たとき ４５°＜ｋ＜７５° ‥‥‥‥‥‥（４） なる条件を満足するように配置したこと。
おり、前記光学的ローパスフィルターをその位相格子方
向と該固定撮像素子の水平走査方向とのなす角をｋとし
たとき ４５°＜ｋ＜７５° ‥‥‥‥‥‥（４） なる条件を満足するように配置したこと。
【００３６】条件式（４）の下限値を越えて角度ｋが小
さくなりすぎると撮影系の垂直方向の解像力が大きく低
下してくるので良くない。又上限値を越えると解像力は
向上するが垂直走査方向のローパス効果がなくなってく
るので良くない。
さくなりすぎると撮影系の垂直方向の解像力が大きく低
下してくるので良くない。又上限値を越えると解像力は
向上するが垂直走査方向のローパス効果がなくなってく
るので良くない。
【００３７】図６は本発明の光学的ローパスフィルター
の実施例２の要部断面図である。本実施例では位相格子
の台形部１ａの形状を図１（Ｂ）に比べて凹凸形状を逆
にして形成したときを示している。
の実施例２の要部断面図である。本実施例では位相格子
の台形部１ａの形状を図１（Ｂ）に比べて凹凸形状を逆
にして形成したときを示している。
【００３８】本実施例においても位相格子の形状等を全
く逆にして前述の各条件式を満足するように設定するこ
とにより実施例１と同様の効果を得ている。
く逆にして前述の各条件式を満足するように設定するこ
とにより実施例１と同様の効果を得ている。
【００３９】図４は本発明の後述する実施例１の光学的
ローパスフィルターと後述する従来の光学的ローパスフ
ィルターを用いたときのスペクトル射出角とスペクトル
強度比を示す説明図である。同図では光束が位相格子の
２周期分から０．２５周期へと種々と変化させて入射し
た場合を示している。
ローパスフィルターと後述する従来の光学的ローパスフ
ィルターを用いたときのスペクトル射出角とスペクトル
強度比を示す説明図である。同図では光束が位相格子の
２周期分から０．２５周期へと種々と変化させて入射し
た場合を示している。
【００４０】従来の光学的ローパスフィルターでは絞り
開口が位相格子の０．７５周期以下に絞り込まれると１
次回折光のスペクトルのみとなり、１次回折光のスペク
トル射出角が２周期のときに比べて大きくなり、撮影系
の解像力が大きく低下してくる。
開口が位相格子の０．７５周期以下に絞り込まれると１
次回折光のスペクトルのみとなり、１次回折光のスペク
トル射出角が２周期のときに比べて大きくなり、撮影系
の解像力が大きく低下してくる。
【００４１】これに対して本発明においては絞り開口が
位相格子の０．７５周期以下となっても１次回折光のス
ペクトル射出角が２周期のときに比べて約７５％となる
為、０次光が消失しても２周期のときと同様のローパス
効果が得られる。
位相格子の０．７５周期以下となっても１次回折光のス
ペクトル射出角が２周期のときに比べて約７５％となる
為、０次光が消失しても２周期のときと同様のローパス
効果が得られる。
【００４２】次に本発明の光学的ローパスフィルターの
具体的な数値実施例と前述した従来の光学的ローパスフ
ィルターの数値例及び前述の各条件式との関係を示す。
具体的な数値実施例と前述した従来の光学的ローパスフ
ィルターの数値例及び前述の各条件式との関係を示す。
【００４３】 （数値実施例１） （数値実施例２） （数値実施例３） Ｐ 1.88 1.88 1.88 Ａ 0.47 0.376 0.564 θ 0.0208° 0.0293° 0.0123° ｎ 1.49 1.49 1.49 λ 0.00055 0.00055 0.00055 θa 0.0463° 0.0463° 0.0463° Ｋ 60° 65° 55° θr ／θf 0.744 0.496 0.992 Ｄ／Ｐ 0.25 0.2 0.3 θra／θf 1.35 1.35 1.35 Ｋ 60° 65° 55°
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く光学的ローパ
スフィルターの各要素を設定することにより、光学的ロ
ーパスフィルターを撮影系の一部に配置して撮影する際
に絞り開口を小絞りにして例えば位相格子の２周期以下
に相当する領域に光束が通過するようにしても、即ち絞
り値を種々と変化させても常に一定のローパス効果が容
易に得られ、又ＮＤフィルターの濃度を薄くしたり、使
用枚数を減らすことができボケ味の良い良好なる光学性
能を有した撮影が可能な光学的ローパスフィルター及び
それを有した撮影系を達成することができる。
スフィルターの各要素を設定することにより、光学的ロ
ーパスフィルターを撮影系の一部に配置して撮影する際
に絞り開口を小絞りにして例えば位相格子の２周期以下
に相当する領域に光束が通過するようにしても、即ち絞
り値を種々と変化させても常に一定のローパス効果が容
易に得られ、又ＮＤフィルターの濃度を薄くしたり、使
用枚数を減らすことができボケ味の良い良好なる光学性
能を有した撮影が可能な光学的ローパスフィルター及び
それを有した撮影系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光学的ローパスフィルターの実施例
１の正面図と側面図
１の正面図と側面図
【図２】 図１の一部分の断面概略図
【図３】 本発明の光学的ローパスフィルターを有した
撮影系の要部概略図
撮影系の要部概略図
【図４】 本発明の光学的ローパスフィルターの数値実
施例１と従来の光学的ローパスフィルターのスペクトル
強度の比較図
施例１と従来の光学的ローパスフィルターのスペクトル
強度の比較図
【図５】 光学的ローパスフィルターのスペクトルの説
明図
明図
【図６】 本発明の光学的ローパスフィルターの実施例
２の要部断面図
２の要部断面図
１ 光学的ローパスフィルター １ａ 台形部 １ｂ 基板 １ｃ 頂上平坦部 １ｅ 中心領域 ２ 撮影系 ３ 絞り ４ 撮像素子 Ｃ１ 中心線 Ｃ２ 開口中心
Claims (6)
- 【請求項１】 断面形状が台形波状の位相格子を連続的
に同一ピッチＰで一次元方向に配列した光学的ローパス
フィルターにおいて、該光学的ローパスフィルターの中
心部の位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角が他の
領域の位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角よりも
小さくなるように台形波状の位相格子が形成されている
面と反対側の面の該中心部の位相格子と対向する位置に
凸状のプリズム部を設けたことを特徴とする光学的ロー
パスフィルター。 - 【請求項２】 断面形状が台形波状の位相格子を連続的
に同一ピッチＰで一次元方向に配列した光学的ローパス
フィルターを撮影系の一部に設ける際、該光学的ローパ
スフィルターは該撮影系の絞りの開口中心を含む中心領
域に面した位相格子の傾斜面を通過する光束の屈折角が
それと異なる領域の位相格子の傾斜面を通過する光束の
屈折角よりも小さくなるように該台形波形の位相格子が
形成されている面と反対側の面の該中心領域の位相格子
と対向する位置に凸状のプリズム部を有するようにした
ことを特徴とする光学的ローパスフィルターを有した撮
影系。 - 【請求項３】 前記光学的ローパスフィルターの基板に
垂直に入射した光束のうち前記凸状のプリズムと前記中
心領域に隣接する位相格子の傾斜面を通過した光束の屈
折角をθr 、該位相格子の１次回折角をθf 、該位相格
子の傾斜面と該基板とのなす角をθa 、前記凸状のプリ
ズムの傾斜面と該基板とのなす角をθ、該位相格子の材
質の屈折率をｎ、使用波長をλとし θr ＝（ｎ−１）（θa −θ） θf ＝ｓｉｎ-1（λ／Ｐ） としたとき ０．４＜θr ／θf ＜１．１ なる条件を満足することを特徴とする請求項２の光学的
ローパスフィルターを有した撮影系。 - 【請求項４】 前記光学的ローパスフィルターの基板に
垂直に入射した光束のうち前記中心領域以外の位相格子
の傾斜面を通過する光束の屈折角をθra、該位相格子の
頂上平坦部の幅をＤ、該位相格子の１次回折角をθf 、
該位相格子の傾斜面と該基板とのなす角をθa とし θra＝（ｎ−１）θa としたとき ０．１５＜Ｄ／Ｐ＜０．３５ １．１＜θra／θf ＜１．６ なる条件を満足することを特徴とする請求項２又は３の
光学的ローパスフィルターを有した撮影系。 - 【請求項５】 前記撮影系は固体撮像素子を有してお
り、前記光学的ローパスフィルターをその位相格子方向
と該固定撮像素子の水平走査方向とのなす角をｋとした
とき ４５°＜ｋ＜７５° なる条件を満足するように配置したことを特徴とする請
求項２、３又は４の光学的ローパスフィルターを有した
撮影系。 - 【請求項６】 前記光学的ローパスフィルターの凹凸形
状が前記基板に対して逆となるように配置したことを特
徴とする請求項２、３、４又は５の光学的ローパスフィ
ルターを有した撮影系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203251A JP2748731B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 |
| US08/266,360 US5471344A (en) | 1991-03-29 | 1994-07-01 | Photographing apparatus having optical low-pass filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203251A JP2748731B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527205A JPH0527205A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2748731B2 true JP2748731B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=16470935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3203251A Expired - Fee Related JP2748731B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-07-19 | 光学的ローパスフィルター及びそれを有した撮影系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748731B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4908341B2 (ja) | 2006-09-29 | 2012-04-04 | 株式会社東芝 | 回転陽極型ｘ線管装置 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3203251A patent/JP2748731B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527205A (ja) | 1993-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |