JP2840619B2 - 光学的ローパスフイルタ - Google Patents
光学的ローパスフイルタInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、２次元のサンプリングを行なうCCDなどの
固体撮像素子の入射光路中に配置され、キャリア成分の
影響を抑圧する光学的ローパスフィルタに関する。 従来の技術 第５図は、固体撮像素子の画素配列及び開口例を示す
もので、同図において、Ｈが水平走査方向、Ｖが垂直走
査方向を示す。隣接する２本の水平ラインの一方には、
緑色フィルタ1G及び青色フィルタ1BがPxの水性走査方向
の画素間隔で交互に配され、その他方には、緑色フィル
タ2G及び赤色フィルタ2RがPxの間隔で交互に配される。
この垂直走査方向の画素間隔がPyとされる。このような
格子状の開口パターンにより被写体光がサンプリングさ
れるわけであるが、サンプリング定理において明らかな
ように、サンプリング周波数の1/2の周波数以上の周波
数成分は原理的に忠実にサンプリングして再現すること
ができず、これ以上の周波数成分が固体撮像素子上に導
かれると、偽信号となって現われることとなる。 上述の固体撮像素子の場合には、第６図の空間周波数
スペクトラムに示すように、（fx＝0,fy＝０）の位置を
中心とするベースバンド成分（2G,R,Bのベクトルで示
す）の他に、複数の有害なキャリア成分が発生する。第
６図の横軸x,縦軸ｙは、各々Px/2π及びPy/2πによ
り正規化された水平周波数及び垂直周波数を表わしてい
る。（ｘ＝1,ｙ＝０）の位置を中心として生じるキ
ャリア成分は、垂直方向に延びる黒白のストライプから
なるきめ細かい縞模様の時にモアレを生じさせ、（ｘ
＝1/2,ｙ＝０）の位置を中心として生じるキャリア成
分は、やや荒い縦ストライプ時に、緑色及びマゼンタが
生じるクロスカラー現象（偽色信号）を生じさせ、この
偽信号は単板でカラー信号を得ることによって生じるも
ので画質に与える影響が最も大きい。（ｘ＝0,ｙ＝
１）の位置を中心として生じるキャリア成分は、細かい
横ストライプの時にモアレを生じさせる。 したがって、これらの有害なキャリア成分を除去する
ためには、サンプリング定理に従って、入射光のうち、
正規化水平周波数でｘ＝1/2以上の水平周波数成分、
及び正規化垂直周波数でｙ＝1/2以上の垂直周波数成
分を除去する必要がある。更に、色信号は水平方向のfx
＝1/2の周波数がサンプリング周波数となる為、ｘ＝1
/2の点を中心に色信号の周波数帯域分の水平周波数成分
を除去する必要がある。このような理想的な光学的周波
数特性を第７図に示す。同図で（Ａ）は水平周波数特
性、（Ｂ）は垂直周波数特性を表わす。 このような特性を目標とした光学的ローパスフィルタ
の従来例としては、特開昭60−164719号に示されるもの
がある。これは、固体撮像素子の水平走査方向に対し
て、45度近傍で常光成分と異常光成分とを分離する第１
の複屈折板と、水平走査方向と平行に常光成分と異常光
成分とを分離する第２の複屈折板と、水平走査方向に対
して、−45度近傍で常光成分とを分離する第３の複屈折
板よりなり、第２の複屈折板が中間に位置するように、
第１の複屈折板、第２の複屈折板及び第３の複屈折板が
積層配置され、１本の入射光を７もしくは８本に分離す
る光学的ローパスフィルタの基本的な技術を示したもの
であるが、実施例としては第1,第2,第３の複屈折板によ
る常光成分と異常光成分との分離距離（それぞれ、d1,d
2,d3とする）の関係が、 の関係にある例しか示されていない。このような従来の
光学的ローパスフィルタによっては、１本の入射光は第
８図に示すように分離され、その周波数特性は第９図に
示すようになる。第９図において（Ａ）は水平方向の周
波数特性を示し、同図91の曲線で示すｘ＝1/2,3/2…
…にトラップポイントを有するcosカーブと、同図92の
曲線で示すｘ＝1,3,……にトラップポイントを有する
cos2カーブを合成した曲線93が総合の水平方向の通過特
性となる。また第９図において（Ｂ）は垂直方向の周波
数特性を示すが、ｙ＝Py/Pxの奇数倍の周波数にトラ
ップポイントを有するcos2カーブ（同図94の曲線）が垂
直方向の通過特性となる。 発明が解決しようとする問題点 上述した従来の光学ローパスフィルタの通過特性のう
ち、水平方向の特性は本来遮断すべき周波数成分は遮断
されていて第７図（Ａ）に示した理想特性に近い特性が
得られているが、垂直方向の特性には次のような問題点
がある。 第８図にように分離された１本の入射光の垂直方向の
分離距離は、Pxを基準としたものであり、画素の水平方
向間隔Pxにより決定されていて、画素の垂直方向間隔Py
によっては決定されていない。したがって垂直方向の周
波数特性の通過特性のトラップポイントは理想値が1/2
であるのに対しPy/2πで正規化した垂直周波数のPy/Px
の点（及びその奇数倍の周波数）となり、PxとPyの関係
によってトラップ点が変化することとなる。したがって
Py/Pxが1/2に近い値をとる固体撮像素子では、上述した
従来の光学的ローパスフィルタでは必要な垂直方向通過
特性が得られるが、Pxが2Pyより小さくなってPy/Pxが1/
2と大きく異なる値となる固体撮像素子用には必要な特
性が得られなくなる。このような状態は、水平解像度を
上げる為に水平方向の画素数を多くした固体撮像素子に
おいて発生する。つまり、垂直方向の画素数nVがテレビ
ジョン方式に基ずいて決定される値（NTSC方式では約50
0画素・PAL方式では約600画素）に固定されているためP
yが一定であるのに対し、Pxは水平方向画素数nHの変化
により変化し、したがってnHが多くなるとPy/Pxは大き
くなる。例えばNTSC方式で水平方向画素数が670画素の
場合には、テレビジョン画面の縦・横比が3:4（500:6
70）であるので、PxPyとなる。このような場合の、従
来の光学ローパスフィルタの垂直方向の通過特性は、第
10図101の曲線に示す特性となり、同図102の曲線に示す
理想特性との遮断周波数域の低周波数領域での特性差が
大きくなり、偽信号が大きくなる。なお、遮断周波数域
の低周波数領域での特性を重視するのは、一般に、 （１）被写体光の周波数成分は高域ほど少ない。 （２）レンズの空間周波数特性は高域ほど小さい。 という性質を有している為である。（ちなみに、水平画
素数が約400と少ない場合いは、Py/Px＝3/500/4/400
0.6となりこの場合の特性は同図103の曲線となり、遮断
域の低周波数領域での理想特性との差は少なく、従来の
光学的ローパスフィルタで十分な特性が得られてい
る。） 以上述べたように、従来の光学的ローパスフィルタで
は、水平画素数の多い固体撮像素子に使用したときに
は、垂直方向の周波数特性に必要な特性が得られず、細
かい横ストライプを撮影したときに大きな偽信号が発生
するという問題点がある。 問題点を解決するための手段 上述した問題点を解決するために、第１の発明は、水
平画素間隔Pxが垂直画素間隔Pyに略等しい関係にある固
体撮像素子に使用される光学的ローパスフィルタであっ
て、前記固体撮像素子の水平走査方向に対して略45度の
角度で距離d1だけ常光成分と異常光成分とを分離する第
１の複屈折板と、上記水平走査方向に対して平行に距離
d2だけ常光成分と異常光成分とを分離する第２の複屈折
板と、上記水平走査方向に対して略−45度の角度で距離
d1だけ常光成分と異常光成分とを分離する第３の複屈折
板とよりなり、上記第２の複屈折板が中間に位置するよ
うに、上記第1,第2,第３の複屈折板が積層配置され、か
つ前記常光成分と異常光成分の分離距離d1及びd2と前記
固体撮像素子の水平画素間隔Pxの関係が、 の関係にあることを特徴とする光学的ローパスフィルタ
である。 また第２の発明は、水平画素間隔Pxが垂直画素間隔Py
に略等しい関係にある固体撮像素子に使用される光学的
ローパスフィルタであって、前記固体撮像素子の水平走
査方向に対して略45度の角度で距離d1だけ常光成分と異
常光成分とを分離する第１の複屈折板と、前記水平走査
方向に対して平行に距離d2だけ常光成分と異常光成分と
を分離する第２の複屈折板と、上記水平走査方向に対し
て略−45度の角度で距離d1だけ常光成分と異常光成分と
を分離する第３の複屈折板とよりなり、上記第２の複屈
折板が中間に位置するように、上記第１、第２、第３の
複屈折板が積層配置され、かつ前記常光成分と異常光成
分の分離距離d1及びd2と前記固体撮像素子の水平画素間
隔Pxの関係が、 の関係にあることを特徴とする光学的ローパスフィルタ
である。 作用 本発明は、上記した構成の光学的ローパスフィルタ
で、固体撮像素子の水平画素間隔Pxと垂直画素間隔Pyと
の関係がPy/Pxの値が1/2と大きく異なる場合にも、水平
方向のみならず垂直方向の周波数特性も理想特性に近い
値を達成して、偽信号の発生の少ない固体撮像カメラを
達成するものである。 実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、この一実施例における第１の複屈折板1
1,第２の複屈折板12,第３の複屈折板13の光学的特性の
説明に用いるものである。同図において、レンズを介さ
れた入射光は、図面の用紙面に直交する方向で複屈折板
11,12,13に供給される。複屈折板11は、入射光を常光線
及び異常光線に分離し、これらの常光線及び異常光線が
存在する図面の用紙面と垂直に延びる主要面14が水平走
査方向Ｈに対して略45度の角度をなすものである。複屈
折板12は、常光線及び異常光線が存在する主要面15が水
平走査方向と略一致するものである。複屈折板13は、そ
の主要面16が水平走査方向Ｈに対して略−45度の角度を
なすものである。これら３個の複屈折板11,12,13は第２
の複屈折板12が中間に位置するように積層され、第１も
しくは第３の複屈折板が固体撮像素子に最も近い位置に
来るように入射光路中に配される。なお、以降の説明は
第３の複屈折板が固体撮像素子に最も近い位置に配され
ているとして説明を行なう。また、３枚の複屈折板11,1
2,13の主要面の互いのなす角度は、相対的なものであ
り、角度の計測方法は時計回り，反時計回りいずれであ
っても良い。 次に本実施例における３枚の複屈折板によって入射光
が分離される分離距離の一般解について説明する。 いま第１及び第３の複屈折板による常光線と異常光線
の分離距離をd1,第２の複屈折板による常光線と異常光
線の分離距離をd2とし、 の条件にあるときに、この３枚の複屈折板の上記した組
み合わせによる入射光の分離された結果は第２図に示よ
うにになる。つまり、第２図の原点に入射された１本の
光は、第１の複屈折板11により、水平走査方向に対し45
度の方向に距離d1だけ分離され、（第２図の実線の矢印
で示す。）おのおの等しい強度の２本の光線となる。次
にこれらの光線は第２の複屈折板12によって、おのおの
水平走査方向に対して平行に距離d2だけ分離され（第２
図の破線の矢印で示す。）、おのおのの等しい強度を有
する４本の光線となる。次にこれら４本の光線は第３の
複屈折板13によって、おのおの水平走査方向に対して−
45度の方向に距離d1だけ分離され（第２図の一点鎖線の
矢印で示す。）、最終的に第２図に示すような、おのお
のの強度の等しい21〜28の８本の光線に分離される。 以上のような実施例は、第３図（Ａ）に示すような水
平方向Ｈにd2の距離だけ常光線と異常光線を分離する光
学的ローパスフィルタと、第３図（Ｂ）に示すような、
１本の光線を の長さのひし形の頂点の位置の４本の光線に分ける光学
的ローパスフィルタとを合成したものとして考えられ
る。第３図（Ａ）に示す光学的ローパスフィルタは、Px
/2πで正規化した水平周波数の の奇数倍の点にトラップポイントを有するcosカーブの
周波数特性を有し、第３図（Ｂ）に示す光学的ローパス
フィルタは、水平方向には の奇数倍の点にトラップポイントを有するcos2カーブの
周波数特性を有し、垂直方向には、 の奇数倍の点にトラップポイントを有するcos2カーブの
周波数特性を有している。したがって、上記実施例の光
学的ローパスフィルタの水平方向の周波数特性は の特性となり、垂直方向には の周波数特性を有することとなる。 次にこの実施例において、従来例の問題点の項で引用
したような、PxとPyが略等しい場合に、望ましい水平及
び垂直周波数特性が得られるように、d1及びd2の値を決
定した場合の特性について述べる。 いま とすると、（したがって、 であり従来例の とは大きく異なる） となり、水平方向の周波数特性は、第４図（Ａ）の曲線
42に示す の曲線と、43に示す の曲線を合成した、曲線41の特性となり、曲線44に示す
従来例（d2＝Px, の特性（第９図（Ａ）曲線93を再掲）と同じく曲線40に
示す理想特性（第７図（Ａ）の曲線を再掲）に近い遮断
特性が得られている。 また、垂直方向の周波数特性は、第４図（Ｂ）の曲線
51に示す特性となり、同図曲線52に示す従来例の特性
（第10図曲線101を再掲）に比して、同図曲線50に示す
理想特性に近い特性となっている。 以上の例の一般解について考察する。本発明では、従
来例のように、 に固定、したがって、 に固定されるのではなく、d1をPyの値をも考慮して決定
して、ｘ∞１＜ｘ∞２＜２・ｘ∞１の値とし、し
たがって とすることができ、垂直方向の周波数特性を理想特性に
近い値とすることができ、水平・垂直双方の周波数特性
ともに良好な特性が得られる。 なお一般解として、d1の値の望ましい範囲は次のとお
りである。つまりｘ∞２を、ｘ∞１より近さな値に
設定すると、水平方向の周波数特性の本来通過させるべ
き周波数領域での特性が劣化し（通過パワーが小さくな
りすぎる）してしまうので、1/2＝ｘ∞１＜ｘ∞２
の値に設定するのが現実的である。 この条件をd1,d2,Pxの関係に書き改めると、 となる。また、従来例の説明の項で説明したように、従
来例のようにｘ∞２＝２・ｘ∞１とすると問題点が
生じ、ｘ∞２＜２・ｘ∞１とする必要があるので、
この条件を含めたd1,d2,Pxの望ましい関係は のようになる。 なお、以上の説明ではd2Pxしたがってｘ∞１＝1/
2とした例を説明したが、この時にｘ∞２がｘ∞１
に近くなると、水平方向の通過特性が劣化（通過パワー
が小さくなる）しすぎるので、これを防止するには、
ｘ∞１の値を1/2より少し大きくする（したがってd2をP
xより少し小さくする。）ことで、遮断特性をあまり劣
化させることなく達成できる。 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、水平方向，垂
直方向ともに良好な特性の光学的ローパスフィルタを得
ることができ、特に従来例に比して垂直方向の特性を改
良するとことができ、固体撮像カメラ、特に水平画素数
が相対的に多い固体撮像素子を用いたカメラの画質を改
善することができる。
固体撮像素子の入射光路中に配置され、キャリア成分の
影響を抑圧する光学的ローパスフィルタに関する。 従来の技術 第５図は、固体撮像素子の画素配列及び開口例を示す
もので、同図において、Ｈが水平走査方向、Ｖが垂直走
査方向を示す。隣接する２本の水平ラインの一方には、
緑色フィルタ1G及び青色フィルタ1BがPxの水性走査方向
の画素間隔で交互に配され、その他方には、緑色フィル
タ2G及び赤色フィルタ2RがPxの間隔で交互に配される。
この垂直走査方向の画素間隔がPyとされる。このような
格子状の開口パターンにより被写体光がサンプリングさ
れるわけであるが、サンプリング定理において明らかな
ように、サンプリング周波数の1/2の周波数以上の周波
数成分は原理的に忠実にサンプリングして再現すること
ができず、これ以上の周波数成分が固体撮像素子上に導
かれると、偽信号となって現われることとなる。 上述の固体撮像素子の場合には、第６図の空間周波数
スペクトラムに示すように、（fx＝0,fy＝０）の位置を
中心とするベースバンド成分（2G,R,Bのベクトルで示
す）の他に、複数の有害なキャリア成分が発生する。第
６図の横軸x,縦軸ｙは、各々Px/2π及びPy/2πによ
り正規化された水平周波数及び垂直周波数を表わしてい
る。（ｘ＝1,ｙ＝０）の位置を中心として生じるキ
ャリア成分は、垂直方向に延びる黒白のストライプから
なるきめ細かい縞模様の時にモアレを生じさせ、（ｘ
＝1/2,ｙ＝０）の位置を中心として生じるキャリア成
分は、やや荒い縦ストライプ時に、緑色及びマゼンタが
生じるクロスカラー現象（偽色信号）を生じさせ、この
偽信号は単板でカラー信号を得ることによって生じるも
ので画質に与える影響が最も大きい。（ｘ＝0,ｙ＝
１）の位置を中心として生じるキャリア成分は、細かい
横ストライプの時にモアレを生じさせる。 したがって、これらの有害なキャリア成分を除去する
ためには、サンプリング定理に従って、入射光のうち、
正規化水平周波数でｘ＝1/2以上の水平周波数成分、
及び正規化垂直周波数でｙ＝1/2以上の垂直周波数成
分を除去する必要がある。更に、色信号は水平方向のfx
＝1/2の周波数がサンプリング周波数となる為、ｘ＝1
/2の点を中心に色信号の周波数帯域分の水平周波数成分
を除去する必要がある。このような理想的な光学的周波
数特性を第７図に示す。同図で（Ａ）は水平周波数特
性、（Ｂ）は垂直周波数特性を表わす。 このような特性を目標とした光学的ローパスフィルタ
の従来例としては、特開昭60−164719号に示されるもの
がある。これは、固体撮像素子の水平走査方向に対し
て、45度近傍で常光成分と異常光成分とを分離する第１
の複屈折板と、水平走査方向と平行に常光成分と異常光
成分とを分離する第２の複屈折板と、水平走査方向に対
して、−45度近傍で常光成分とを分離する第３の複屈折
板よりなり、第２の複屈折板が中間に位置するように、
第１の複屈折板、第２の複屈折板及び第３の複屈折板が
積層配置され、１本の入射光を７もしくは８本に分離す
る光学的ローパスフィルタの基本的な技術を示したもの
であるが、実施例としては第1,第2,第３の複屈折板によ
る常光成分と異常光成分との分離距離（それぞれ、d1,d
2,d3とする）の関係が、 の関係にある例しか示されていない。このような従来の
光学的ローパスフィルタによっては、１本の入射光は第
８図に示すように分離され、その周波数特性は第９図に
示すようになる。第９図において（Ａ）は水平方向の周
波数特性を示し、同図91の曲線で示すｘ＝1/2,3/2…
…にトラップポイントを有するcosカーブと、同図92の
曲線で示すｘ＝1,3,……にトラップポイントを有する
cos2カーブを合成した曲線93が総合の水平方向の通過特
性となる。また第９図において（Ｂ）は垂直方向の周波
数特性を示すが、ｙ＝Py/Pxの奇数倍の周波数にトラ
ップポイントを有するcos2カーブ（同図94の曲線）が垂
直方向の通過特性となる。 発明が解決しようとする問題点 上述した従来の光学ローパスフィルタの通過特性のう
ち、水平方向の特性は本来遮断すべき周波数成分は遮断
されていて第７図（Ａ）に示した理想特性に近い特性が
得られているが、垂直方向の特性には次のような問題点
がある。 第８図にように分離された１本の入射光の垂直方向の
分離距離は、Pxを基準としたものであり、画素の水平方
向間隔Pxにより決定されていて、画素の垂直方向間隔Py
によっては決定されていない。したがって垂直方向の周
波数特性の通過特性のトラップポイントは理想値が1/2
であるのに対しPy/2πで正規化した垂直周波数のPy/Px
の点（及びその奇数倍の周波数）となり、PxとPyの関係
によってトラップ点が変化することとなる。したがって
Py/Pxが1/2に近い値をとる固体撮像素子では、上述した
従来の光学的ローパスフィルタでは必要な垂直方向通過
特性が得られるが、Pxが2Pyより小さくなってPy/Pxが1/
2と大きく異なる値となる固体撮像素子用には必要な特
性が得られなくなる。このような状態は、水平解像度を
上げる為に水平方向の画素数を多くした固体撮像素子に
おいて発生する。つまり、垂直方向の画素数nVがテレビ
ジョン方式に基ずいて決定される値（NTSC方式では約50
0画素・PAL方式では約600画素）に固定されているためP
yが一定であるのに対し、Pxは水平方向画素数nHの変化
により変化し、したがってnHが多くなるとPy/Pxは大き
くなる。例えばNTSC方式で水平方向画素数が670画素の
場合には、テレビジョン画面の縦・横比が3:4（500:6
70）であるので、PxPyとなる。このような場合の、従
来の光学ローパスフィルタの垂直方向の通過特性は、第
10図101の曲線に示す特性となり、同図102の曲線に示す
理想特性との遮断周波数域の低周波数領域での特性差が
大きくなり、偽信号が大きくなる。なお、遮断周波数域
の低周波数領域での特性を重視するのは、一般に、 （１）被写体光の周波数成分は高域ほど少ない。 （２）レンズの空間周波数特性は高域ほど小さい。 という性質を有している為である。（ちなみに、水平画
素数が約400と少ない場合いは、Py/Px＝3/500/4/400
0.6となりこの場合の特性は同図103の曲線となり、遮断
域の低周波数領域での理想特性との差は少なく、従来の
光学的ローパスフィルタで十分な特性が得られてい
る。） 以上述べたように、従来の光学的ローパスフィルタで
は、水平画素数の多い固体撮像素子に使用したときに
は、垂直方向の周波数特性に必要な特性が得られず、細
かい横ストライプを撮影したときに大きな偽信号が発生
するという問題点がある。 問題点を解決するための手段 上述した問題点を解決するために、第１の発明は、水
平画素間隔Pxが垂直画素間隔Pyに略等しい関係にある固
体撮像素子に使用される光学的ローパスフィルタであっ
て、前記固体撮像素子の水平走査方向に対して略45度の
角度で距離d1だけ常光成分と異常光成分とを分離する第
１の複屈折板と、上記水平走査方向に対して平行に距離
d2だけ常光成分と異常光成分とを分離する第２の複屈折
板と、上記水平走査方向に対して略−45度の角度で距離
d1だけ常光成分と異常光成分とを分離する第３の複屈折
板とよりなり、上記第２の複屈折板が中間に位置するよ
うに、上記第1,第2,第３の複屈折板が積層配置され、か
つ前記常光成分と異常光成分の分離距離d1及びd2と前記
固体撮像素子の水平画素間隔Pxの関係が、 の関係にあることを特徴とする光学的ローパスフィルタ
である。 また第２の発明は、水平画素間隔Pxが垂直画素間隔Py
に略等しい関係にある固体撮像素子に使用される光学的
ローパスフィルタであって、前記固体撮像素子の水平走
査方向に対して略45度の角度で距離d1だけ常光成分と異
常光成分とを分離する第１の複屈折板と、前記水平走査
方向に対して平行に距離d2だけ常光成分と異常光成分と
を分離する第２の複屈折板と、上記水平走査方向に対し
て略−45度の角度で距離d1だけ常光成分と異常光成分と
を分離する第３の複屈折板とよりなり、上記第２の複屈
折板が中間に位置するように、上記第１、第２、第３の
複屈折板が積層配置され、かつ前記常光成分と異常光成
分の分離距離d1及びd2と前記固体撮像素子の水平画素間
隔Pxの関係が、 の関係にあることを特徴とする光学的ローパスフィルタ
である。 作用 本発明は、上記した構成の光学的ローパスフィルタ
で、固体撮像素子の水平画素間隔Pxと垂直画素間隔Pyと
の関係がPy/Pxの値が1/2と大きく異なる場合にも、水平
方向のみならず垂直方向の周波数特性も理想特性に近い
値を達成して、偽信号の発生の少ない固体撮像カメラを
達成するものである。 実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、この一実施例における第１の複屈折板1
1,第２の複屈折板12,第３の複屈折板13の光学的特性の
説明に用いるものである。同図において、レンズを介さ
れた入射光は、図面の用紙面に直交する方向で複屈折板
11,12,13に供給される。複屈折板11は、入射光を常光線
及び異常光線に分離し、これらの常光線及び異常光線が
存在する図面の用紙面と垂直に延びる主要面14が水平走
査方向Ｈに対して略45度の角度をなすものである。複屈
折板12は、常光線及び異常光線が存在する主要面15が水
平走査方向と略一致するものである。複屈折板13は、そ
の主要面16が水平走査方向Ｈに対して略−45度の角度を
なすものである。これら３個の複屈折板11,12,13は第２
の複屈折板12が中間に位置するように積層され、第１も
しくは第３の複屈折板が固体撮像素子に最も近い位置に
来るように入射光路中に配される。なお、以降の説明は
第３の複屈折板が固体撮像素子に最も近い位置に配され
ているとして説明を行なう。また、３枚の複屈折板11,1
2,13の主要面の互いのなす角度は、相対的なものであ
り、角度の計測方法は時計回り，反時計回りいずれであ
っても良い。 次に本実施例における３枚の複屈折板によって入射光
が分離される分離距離の一般解について説明する。 いま第１及び第３の複屈折板による常光線と異常光線
の分離距離をd1,第２の複屈折板による常光線と異常光
線の分離距離をd2とし、 の条件にあるときに、この３枚の複屈折板の上記した組
み合わせによる入射光の分離された結果は第２図に示よ
うにになる。つまり、第２図の原点に入射された１本の
光は、第１の複屈折板11により、水平走査方向に対し45
度の方向に距離d1だけ分離され、（第２図の実線の矢印
で示す。）おのおの等しい強度の２本の光線となる。次
にこれらの光線は第２の複屈折板12によって、おのおの
水平走査方向に対して平行に距離d2だけ分離され（第２
図の破線の矢印で示す。）、おのおのの等しい強度を有
する４本の光線となる。次にこれら４本の光線は第３の
複屈折板13によって、おのおの水平走査方向に対して−
45度の方向に距離d1だけ分離され（第２図の一点鎖線の
矢印で示す。）、最終的に第２図に示すような、おのお
のの強度の等しい21〜28の８本の光線に分離される。 以上のような実施例は、第３図（Ａ）に示すような水
平方向Ｈにd2の距離だけ常光線と異常光線を分離する光
学的ローパスフィルタと、第３図（Ｂ）に示すような、
１本の光線を の長さのひし形の頂点の位置の４本の光線に分ける光学
的ローパスフィルタとを合成したものとして考えられ
る。第３図（Ａ）に示す光学的ローパスフィルタは、Px
/2πで正規化した水平周波数の の奇数倍の点にトラップポイントを有するcosカーブの
周波数特性を有し、第３図（Ｂ）に示す光学的ローパス
フィルタは、水平方向には の奇数倍の点にトラップポイントを有するcos2カーブの
周波数特性を有し、垂直方向には、 の奇数倍の点にトラップポイントを有するcos2カーブの
周波数特性を有している。したがって、上記実施例の光
学的ローパスフィルタの水平方向の周波数特性は の特性となり、垂直方向には の周波数特性を有することとなる。 次にこの実施例において、従来例の問題点の項で引用
したような、PxとPyが略等しい場合に、望ましい水平及
び垂直周波数特性が得られるように、d1及びd2の値を決
定した場合の特性について述べる。 いま とすると、（したがって、 であり従来例の とは大きく異なる） となり、水平方向の周波数特性は、第４図（Ａ）の曲線
42に示す の曲線と、43に示す の曲線を合成した、曲線41の特性となり、曲線44に示す
従来例（d2＝Px, の特性（第９図（Ａ）曲線93を再掲）と同じく曲線40に
示す理想特性（第７図（Ａ）の曲線を再掲）に近い遮断
特性が得られている。 また、垂直方向の周波数特性は、第４図（Ｂ）の曲線
51に示す特性となり、同図曲線52に示す従来例の特性
（第10図曲線101を再掲）に比して、同図曲線50に示す
理想特性に近い特性となっている。 以上の例の一般解について考察する。本発明では、従
来例のように、 に固定、したがって、 に固定されるのではなく、d1をPyの値をも考慮して決定
して、ｘ∞１＜ｘ∞２＜２・ｘ∞１の値とし、し
たがって とすることができ、垂直方向の周波数特性を理想特性に
近い値とすることができ、水平・垂直双方の周波数特性
ともに良好な特性が得られる。 なお一般解として、d1の値の望ましい範囲は次のとお
りである。つまりｘ∞２を、ｘ∞１より近さな値に
設定すると、水平方向の周波数特性の本来通過させるべ
き周波数領域での特性が劣化し（通過パワーが小さくな
りすぎる）してしまうので、1/2＝ｘ∞１＜ｘ∞２
の値に設定するのが現実的である。 この条件をd1,d2,Pxの関係に書き改めると、 となる。また、従来例の説明の項で説明したように、従
来例のようにｘ∞２＝２・ｘ∞１とすると問題点が
生じ、ｘ∞２＜２・ｘ∞１とする必要があるので、
この条件を含めたd1,d2,Pxの望ましい関係は のようになる。 なお、以上の説明ではd2Pxしたがってｘ∞１＝1/
2とした例を説明したが、この時にｘ∞２がｘ∞１
に近くなると、水平方向の通過特性が劣化（通過パワー
が小さくなる）しすぎるので、これを防止するには、
ｘ∞１の値を1/2より少し大きくする（したがってd2をP
xより少し小さくする。）ことで、遮断特性をあまり劣
化させることなく達成できる。 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、水平方向，垂
直方向ともに良好な特性の光学的ローパスフィルタを得
ることができ、特に従来例に比して垂直方向の特性を改
良するとことができ、固体撮像カメラ、特に水平画素数
が相対的に多い固体撮像素子を用いたカメラの画質を改
善することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に用いる各複屈折板の光学的
特性の説明に用いる略構成図、第２図は本発明による入
射光線の分離される様子を示す説明図、第３図は本実施
例の光学的特性の説明図、第４図は本実施例の光学周波
数特性図、第５図は本発明を適用するCCD固体撮像素子
の開口パターンの一例の拡大平面図、第６図はこのCCD
固体撮像素子により得られる空間周波数スペクトラム
図、第７図はこのCCD固体撮像素子に必要な光学的ロー
パスフィルタの理想特性を示す特性図、第８図は従来の
光学的ローパスフィルタによる光線分離の様子を示す説
明図、第９図，第10図はこの従来例の光学的ローパスフ
ィルタの周波数特性図である。 11……第１の複屈折板、12……第２の複屈折板、13……
第３の複屈折板。
特性の説明に用いる略構成図、第２図は本発明による入
射光線の分離される様子を示す説明図、第３図は本実施
例の光学的特性の説明図、第４図は本実施例の光学周波
数特性図、第５図は本発明を適用するCCD固体撮像素子
の開口パターンの一例の拡大平面図、第６図はこのCCD
固体撮像素子により得られる空間周波数スペクトラム
図、第７図はこのCCD固体撮像素子に必要な光学的ロー
パスフィルタの理想特性を示す特性図、第８図は従来の
光学的ローパスフィルタによる光線分離の様子を示す説
明図、第９図，第10図はこの従来例の光学的ローパスフ
ィルタの周波数特性図である。 11……第１の複屈折板、12……第２の複屈折板、13……
第３の複屈折板。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．水平画素間隔Pxが垂直画素間隔Pyに略等しい関係に
ある固体撮像素子に使用される光学的ローパスフィルタ
であって、 上記固体撮像素子の水平走査方向に対して略45度の角度
で距離d1だけ常光成分と異常光成分とを分離する第１の
複屈折板と、上記水平走査方向に対して略平行に距離d2
だけ常光成分と異常光成分とを分離する第２の複屈折板
と、上記水平走査方向に対して略−45度の角度で距離d1
だけ常光成分と異常光成分とを分離する第３の複屈折板
とよりなり、上記第２の複屈折板が中間に位置するよう
に、上記第1,第2,第３の複屈折板が積層配置され、且つ
前記常光成分と異常光成分の分離距離d1及びd2と前記固
体撮像素子の水平画素間隔Pxの関係が、 の関係にあることを特徴とする光学的ローパスフィル
タ。 ２．水平画素間隔Pxが垂直画素間隔Pyに略等しい関係に
ある固体撮像素子に使用される光学的ローパスフィルタ
であって、 上記固体撮像素子の水平走査方向に対して略45度の角度
で距離d1だけ常光成分と異常光成分とを分離する第１の
複屈折板と、上記水平走査方向に対して略平行に距離d2
だけ常光成分と異常光成分とを分離する第２の複屈折板
と、上記水平走査方向に対して略−45度の角度で距離d1
だけ常光成分と異常光成分とを分離する第３の複屈折板
とよりなり、上記第２の複屈折板が中間に位置するよう
に、上記第1,第2,第３の複屈折板が積層配置され、且つ
前記常光成分と異常光成分の分離距離d1及びd2と前記固
体撮像素子の水平画素間隔Pxの関係が、 の関係にあることを特徴とする光学的ローパスフィル
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62105161A JP2840619B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 光学的ローパスフイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62105161A JP2840619B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 光学的ローパスフイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63269118A JPS63269118A (ja) | 1988-11-07 |
| JP2840619B2 true JP2840619B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=14399977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62105161A Expired - Fee Related JP2840619B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 光学的ローパスフイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840619B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940648B2 (en) | 2003-03-19 | 2005-09-06 | Pentax Corporation | Optical low pass filter |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2744323B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 光学的ローパスフィルター |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164719A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Sony Corp | 光学的ローパスフィルタ |
-
1987
- 1987-04-28 JP JP62105161A patent/JP2840619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940648B2 (en) | 2003-03-19 | 2005-09-06 | Pentax Corporation | Optical low pass filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63269118A (ja) | 1988-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |