JP3008544B2 - イメージセンサを有する光学装置 - Google Patents
イメージセンサを有する光学装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、撮像する画像情報に
おけるエイリアシスを改善するようにしたイメージセン
サを用いた光学装置に関する。
おけるエイリアシスを改善するようにしたイメージセン
サを用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に知られているように、ＣＣＤを用
いた固体撮像素子などの画素配列型イメージセンサ（以
下単にイメージセンサという）によって被写体の画像情
報を離散的に採取する場合、イメージセンサは、被写体
の空間周波数成分の内、イメージセンサ自身の標本化周
波数（ナイキスト周波数）を超える周波数成分は採取で
きない。この標本化周波数を超える周波数成分はエイリ
アシス（折り返しひずみ）と呼ばれるノイズとなり、こ
のノイズはイメージセンサが採取した画像情報に対して
モワレ縞や偽色を発生させて悪影響を与える。
いた固体撮像素子などの画素配列型イメージセンサ（以
下単にイメージセンサという）によって被写体の画像情
報を離散的に採取する場合、イメージセンサは、被写体
の空間周波数成分の内、イメージセンサ自身の標本化周
波数（ナイキスト周波数）を超える周波数成分は採取で
きない。この標本化周波数を超える周波数成分はエイリ
アシス（折り返しひずみ）と呼ばれるノイズとなり、こ
のノイズはイメージセンサが採取した画像情報に対して
モワレ縞や偽色を発生させて悪影響を与える。
【０００３】このような悪影響を防止するためには、イ
メージセンサの前に位置する光学系のカットオフ周波数
をイメージセンサの標本化周波数よりも下げることによ
って、イメージセンサにイメージセンサの標本化周波数
を超える周波数成分が入らないようにしてやればよい。
このため、従来は光学的ローパスフィルタをイメージセ
ンサの直前や光学系の瞳位置に設置するなどの方法がと
られている。
メージセンサの前に位置する光学系のカットオフ周波数
をイメージセンサの標本化周波数よりも下げることによ
って、イメージセンサにイメージセンサの標本化周波数
を超える周波数成分が入らないようにしてやればよい。
このため、従来は光学的ローパスフィルタをイメージセ
ンサの直前や光学系の瞳位置に設置するなどの方法がと
られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の撮影装
置においては、光学的ローパスフィルタを設置するた
め、光学系が複雑になるとともに、この光学的フィルタ
の位置の調整を行う必要があるという欠点があった。こ
の発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、光
学系を複雑にすることなくエイリアシスを低減すること
のできるイメージセンサおよびこれを用いた光学装置を
提供することを目的とする。
置においては、光学的ローパスフィルタを設置するた
め、光学系が複雑になるとともに、この光学的フィルタ
の位置の調整を行う必要があるという欠点があった。こ
の発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、光
学系を複雑にすることなくエイリアシスを低減すること
のできるイメージセンサおよびこれを用いた光学装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の画素
が１次元に配列された１次元イメージセンサを有する光
学装置であって、光学系を経て各画素に入射される光束
を制限する開口を、光の入射方向に沿って所定間隔をお
いて少なくとも２つ設け、各画素の配列方向と垂直な方
向における走査ピッチ間隔をａ1、この垂直方向の開口
の長さをｂ1、２つの開口の間隔をＬ、光学系の開口数
をＮA、２つの開口間の媒質の平均屈折率をｎとすると
き、 ｂ1／２＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ1 ＜ｂ1 ＜
３．０ａ1 を満足するイメージセンサを有する光学装置である。
が１次元に配列された１次元イメージセンサを有する光
学装置であって、光学系を経て各画素に入射される光束
を制限する開口を、光の入射方向に沿って所定間隔をお
いて少なくとも２つ設け、各画素の配列方向と垂直な方
向における走査ピッチ間隔をａ1、この垂直方向の開口
の長さをｂ1、２つの開口の間隔をＬ、光学系の開口数
をＮA、２つの開口間の媒質の平均屈折率をｎとすると
き、 ｂ1／２＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ1 ＜ｂ1 ＜
３．０ａ1 を満足するイメージセンサを有する光学装置である。
【０００６】
【０００７】また、配列ピッチｍ（正の整数）ａ2で配
列された複数画素からなる第１画素列と、配列ピッチｍ
ａ2で配列された複数画素からなり第１画素列と画素配
列方向にａ2の整数倍（１〜ｍ−１）だけずれて並列配
置されたｍ−１個の画素列とからなるスタガ配列１次元
イメージセンサであり、画素配列方向の前記開口の長さ
をｂ2、２つの開口の間隔をＬ、光学系の開口数をＮA、
２つの開口間の平均屈折率をｎとするとき、 ｂ2／２ ＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ2 ＜ｂ2 ＜３．０ａ2 を満足するイメージセンサを有する光学装置である。
列された複数画素からなる第１画素列と、配列ピッチｍ
ａ2で配列された複数画素からなり第１画素列と画素配
列方向にａ2の整数倍（１〜ｍ−１）だけずれて並列配
置されたｍ−１個の画素列とからなるスタガ配列１次元
イメージセンサであり、画素配列方向の前記開口の長さ
をｂ2、２つの開口の間隔をＬ、光学系の開口数をＮA、
２つの開口間の平均屈折率をｎとするとき、 ｂ2／２ ＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ2 ＜ｂ2 ＜３．０ａ2 を満足するイメージセンサを有する光学装置である。
【０００８】また、さらに上記に加え、各画素の配列方
向と垂直な方向における走査ピッチをａ1、画素配列方
向と垂直な方向の開口の長さをｂ1とするとき、 ｂ1／２ ＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ1 ＜ｂ1 ＜３．０ａ1 かつ ｍ≧２ を満足するイメージセンサを有する光学装置である。
向と垂直な方向における走査ピッチをａ1、画素配列方
向と垂直な方向の開口の長さをｂ1とするとき、 ｂ1／２ ＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ1 ＜ｂ1 ＜３．０ａ1 かつ ｍ≧２ を満足するイメージセンサを有する光学装置である。
【０００９】
【作用】本発明においては、上記のように光束を制限す
る開口を少なくとも２つ設けることにより、イメージセ
ンサを構成する画素上の感度分布を制御し、このイメー
ジセンサにおける伝達関数MTF(ν) の特性を変化させる
ことができる。したがって、イメージセンサのナイキス
ト周波数を超える空間周波数帯域での伝達関数MTF(ν)
の値を抑制することが可能となり、光学的ローパスフィ
ルタ等を用いることなくイメージセンサで撮像した画像
情報のエイリアシスを低減し、鮮明な画像を得ることが
できる。
る開口を少なくとも２つ設けることにより、イメージセ
ンサを構成する画素上の感度分布を制御し、このイメー
ジセンサにおける伝達関数MTF(ν) の特性を変化させる
ことができる。したがって、イメージセンサのナイキス
ト周波数を超える空間周波数帯域での伝達関数MTF(ν)
の値を抑制することが可能となり、光学的ローパスフィ
ルタ等を用いることなくイメージセンサで撮像した画像
情報のエイリアシスを低減し、鮮明な画像を得ることが
できる。
【００１０】
【実施例】次に、この発明について図面を参照して説明
する。図１(a)はこの発明の一実施例を示す１次元配列
のイメージセンサ（リニアアレイセンサ）の平面図であ
る。所定の配列ピッチａ2 で配列された画素１によって
イメージセンサ１０が構成されている。画素の配列方向
Ｘに対して垂直な走査方向Ｙにこのイメージセンサ１０
を破線で示すように走査ピッチａ1 で像に対して相対的
に走査することにより、Ｘ方向の配列ピッチａ2 および
Ｙ方向の配列ピッチａ1 で画素１が配列されて構成され
た２次元配列のイメージセンサで撮像した場合に相当す
る画像情報を撮像することができる。
する。図１(a)はこの発明の一実施例を示す１次元配列
のイメージセンサ（リニアアレイセンサ）の平面図であ
る。所定の配列ピッチａ2 で配列された画素１によって
イメージセンサ１０が構成されている。画素の配列方向
Ｘに対して垂直な走査方向Ｙにこのイメージセンサ１０
を破線で示すように走査ピッチａ1 で像に対して相対的
に走査することにより、Ｘ方向の配列ピッチａ2 および
Ｙ方向の配列ピッチａ1 で画素１が配列されて構成され
た２次元配列のイメージセンサで撮像した場合に相当す
る画像情報を撮像することができる。
【００１１】図１(b)は本発明によるイメージセンサの
横断面図を示したものであり、光学系（図示せず）を経
て入射した光の光束を制限するために、２つの開口が設
置されている。この開口は、光電変換素子からなる画素
１の上に設けられた受光側の開口１１とこの開口１１と
所定間隔Ｌだけ離れて設けられた同形状の光入射側の開
口１２とから構成される。この開口１１、１２の画素配
列方向（Ｘ方向）の長さはｂ2であり、画素配列と垂直
の方向（Ｙ方向）の長さはｂ1である。ここで、ｂ1＝２
ａ1のとき、受光側の開口１１の中央に入る光学系の光
束の広がりが、入射側の開口１２の大きさで一致すると
すれば、画素の実効的な感度Ｔの分布は、図１(c)に示
されたようになる。
横断面図を示したものであり、光学系（図示せず）を経
て入射した光の光束を制限するために、２つの開口が設
置されている。この開口は、光電変換素子からなる画素
１の上に設けられた受光側の開口１１とこの開口１１と
所定間隔Ｌだけ離れて設けられた同形状の光入射側の開
口１２とから構成される。この開口１１、１２の画素配
列方向（Ｘ方向）の長さはｂ2であり、画素配列と垂直
の方向（Ｙ方向）の長さはｂ1である。ここで、ｂ1＝２
ａ1のとき、受光側の開口１１の中央に入る光学系の光
束の広がりが、入射側の開口１２の大きさで一致すると
すれば、画素の実効的な感度Ｔの分布は、図１(c)に示
されたようになる。
【００１２】このとき、イメージセンサの画素のもつ伝
達関数MTF（ν）は、次式のようになる。 MTF(ν)＝（２／３）｛sin(2πνａ1)／(2πνａ1)｝ ＋（１／３）｛sin(πνａ1)／(πνａ1)｝2 ・・・・（１） ナイキスト周波数は、νN ＝１／（２ａ1）であり、
（１）式で示されるMTF特性を図２に示す。図２におい
て、横軸は空間周波数（ν）、縦軸は伝達関数（MTF）
である。ところで、従来のイメージセンサでは受光側の
開口のみしかなく、かつ光電変換部分では光束は基本的
には制限されていなかった。また、一般には、ｂ1＝ａ1
である。このような従来のもののMTFは次式のようにな
る。 MTF(ν)＝sin(πνａ1)／(πνａ1) ・・・・（２） この（２）式で示される従来のMTF特性を参考に図３に
示す。
達関数MTF（ν）は、次式のようになる。 MTF(ν)＝（２／３）｛sin(2πνａ1)／(2πνａ1)｝ ＋（１／３）｛sin(πνａ1)／(πνａ1)｝2 ・・・・（１） ナイキスト周波数は、νN ＝１／（２ａ1）であり、
（１）式で示されるMTF特性を図２に示す。図２におい
て、横軸は空間周波数（ν）、縦軸は伝達関数（MTF）
である。ところで、従来のイメージセンサでは受光側の
開口のみしかなく、かつ光電変換部分では光束は基本的
には制限されていなかった。また、一般には、ｂ1＝ａ1
である。このような従来のもののMTFは次式のようにな
る。 MTF(ν)＝sin(πνａ1)／(πνａ1) ・・・・（２） この（２）式で示される従来のMTF特性を参考に図３に
示す。
【００１３】この図３において示されるように、従来の
イメージセンサでは、ナイキスト周波数νN よりも高い
空間周波数においても伝達関数MTF(ν)の値は大きいの
で、ナイキスト周波数νN を超える空間周波数成分がエ
イリアシスとなる。図２に示した本発明の例では、ナイ
キスト周波数νN より高い空間周波数の伝達関数MTF
(ν)の値が低くなっており、エイリアシスの発生が少な
くなっている。 単にMTF 特性を変えるのであれば、従
来のイメージセンサのように開口が１つであっても、画
素１の走査ピッチａ1および走査方向Ｙの長さｂ1の比率
を変化させることによっても可能であり、ナイキスト周
波数νN を超える空間周波数成分の伝達関数MTF(ν) の
値を低減させてエイリアシスを改善することもできる。
ここで、ｂ1＝２ａ1のときのMTFは次式のようになる。 MTF(ν)＝sin(2πνａ1)／(2πνａ1) ・・・・（３）
イメージセンサでは、ナイキスト周波数νN よりも高い
空間周波数においても伝達関数MTF(ν)の値は大きいの
で、ナイキスト周波数νN を超える空間周波数成分がエ
イリアシスとなる。図２に示した本発明の例では、ナイ
キスト周波数νN より高い空間周波数の伝達関数MTF
(ν)の値が低くなっており、エイリアシスの発生が少な
くなっている。 単にMTF 特性を変えるのであれば、従
来のイメージセンサのように開口が１つであっても、画
素１の走査ピッチａ1および走査方向Ｙの長さｂ1の比率
を変化させることによっても可能であり、ナイキスト周
波数νN を超える空間周波数成分の伝達関数MTF(ν) の
値を低減させてエイリアシスを改善することもできる。
ここで、ｂ1＝２ａ1のときのMTFは次式のようになる。 MTF(ν)＝sin(2πνａ1)／(2πνａ1) ・・・・（３）
【００１４】この（３）式で示される従来のＭＴＦ特性
は図４に示したようになる。この場合は、νＮにおける
ＭＴＦは零になっており、νＮより少し高い周波数によ
るエイリアシスは小さいが、（３／２）νＮ付近でのＭ
ＴＦは絶対値が大きくなり、エイリアシスの影響が現れ
てくる。本発明においては、各画素上の実質的感度の分
布特性を変えることによって、ナイキスト周波数νＮを
超える空間周波数帯域の伝達関数ＭＴＦ（ν）の値を低
減させて、エイリアシスを改善することを可能としたも
のである。本発明によれば、従来のイメージセンサにお
ける単に走査ピッチと画素サイズとの比を変えることに
よるＭＴＦ特性の変化による効果に比して、より優れた
エイリアシス低減の効果を得ることができる。
は図４に示したようになる。この場合は、νＮにおける
ＭＴＦは零になっており、νＮより少し高い周波数によ
るエイリアシスは小さいが、（３／２）νＮ付近でのＭ
ＴＦは絶対値が大きくなり、エイリアシスの影響が現れ
てくる。本発明においては、各画素上の実質的感度の分
布特性を変えることによって、ナイキスト周波数νＮを
超える空間周波数帯域の伝達関数ＭＴＦ（ν）の値を低
減させて、エイリアシスを改善することを可能としたも
のである。本発明によれば、従来のイメージセンサにお
ける単に走査ピッチと画素サイズとの比を変えることに
よるＭＴＦ特性の変化による効果に比して、より優れた
エイリアシス低減の効果を得ることができる。
【００１５】図１の実施例では、受光側の開口１１の中
央に集光する光束が入射側の開口１２によって制限され
るようにしたが、光学系に入射した光の光束を有効に使
用するためには、受光側の開口１１の中央に集光する光
束は、いわゆるケラレが少ないほうがよい。しかし、ケ
ラレを少なくするために入射側の開口１２と受光側の開
口１１があまり接近してしまうと、感度の非一様性の効
果が無くなってしまうので好ましくない。少なくとも、
次式を満足することが望ましい。 ｂ1／２＜（２ＮAＬ）／ｎ ・・・・（４） ここで、ＮA は光学系の開口数、ｎは２つの開口１１と
１２の間の平均屈折率である。（４）式の等号が成立す
るときの感度分布を図５に示す。また、開口の長さｂ1
が長すぎると、ナイキスト周波数νN より低い空間周波
数帯域のMTFの値が下がってしまい、本来要求される画
像信号までが消失してしまうことになる。逆にｂ1が短
すぎると、ナイキスト周波数νN より高い空間周波数帯
域のMTFの値が大きくなって、エイリアシスが発生して
しまう。そのため、ｂ1は次式を満足することが望まし
い。 １．６ａ1＜ｂ1＜２．６ａ1 ・・・・（５）
央に集光する光束が入射側の開口１２によって制限され
るようにしたが、光学系に入射した光の光束を有効に使
用するためには、受光側の開口１１の中央に集光する光
束は、いわゆるケラレが少ないほうがよい。しかし、ケ
ラレを少なくするために入射側の開口１２と受光側の開
口１１があまり接近してしまうと、感度の非一様性の効
果が無くなってしまうので好ましくない。少なくとも、
次式を満足することが望ましい。 ｂ1／２＜（２ＮAＬ）／ｎ ・・・・（４） ここで、ＮA は光学系の開口数、ｎは２つの開口１１と
１２の間の平均屈折率である。（４）式の等号が成立す
るときの感度分布を図５に示す。また、開口の長さｂ1
が長すぎると、ナイキスト周波数νN より低い空間周波
数帯域のMTFの値が下がってしまい、本来要求される画
像信号までが消失してしまうことになる。逆にｂ1が短
すぎると、ナイキスト周波数νN より高い空間周波数帯
域のMTFの値が大きくなって、エイリアシスが発生して
しまう。そのため、ｂ1は次式を満足することが望まし
い。 １．６ａ1＜ｂ1＜２．６ａ1 ・・・・（５）
【００１６】以下の表に、ｂ1およびＬの値が（４）、
（５）を満足する場合に実施例によってその有効性を示
す。 各パラメータをこの表に示し、MTF特性をそれぞれ各図
に示す。第１〜第６実施例により、（４）、（５）式の
条件がエイリアシスを低減させ、かつ結像性能に有効な
ナイキスト周波数内のMTF値をあまり低下させない条件
であることがわかる。なお、Ｌは第１、第３、第５の実
施例の長さがケラレの発生しない限度であった。
（５）を満足する場合に実施例によってその有効性を示
す。 各パラメータをこの表に示し、MTF特性をそれぞれ各図
に示す。第１〜第６実施例により、（４）、（５）式の
条件がエイリアシスを低減させ、かつ結像性能に有効な
ナイキスト周波数内のMTF値をあまり低下させない条件
であることがわかる。なお、Ｌは第１、第３、第５の実
施例の長さがケラレの発生しない限度であった。
【００１７】さて、図１(a) に示したような１次元のイ
メージセンサ１０では、画素１同志が密接して配列され
ているため、画素１の配列方向Ｘの長さを変えることは
できないが、画素１の配列方向Ｘと垂直な走査方向Ｙの
長さを変えることはできる。これに対して、図１１(a)
に示したスタガ配列１次元イメージセンサ２０では、配
列方向Ｘおよび走査方向Ｙのいづれの方向に対しても各
画素２の長さを変更することができる。２１は長方形の
開口である。すなわち、図１１(a) に示すように、スタ
ガ配列１次元イメージセンサ２０は、画素２が配列ピッ
チ２ａ2（ｍａ2における正の整数ｍが２の例）で配列さ
れた第１画素列と、同じく画素２が配列ピッチ２ａ2 で
配列され第１画素列と画素配列方向にａ2 だけずれて並
列配置された第２画素列とから構成されている。ｂ2は
開口の画素配列方向Ｘの長さである。また、図１１(b)
は横断面図、図１１(b)は画素配列方向Ｘの感度分布図
を示す。
メージセンサ１０では、画素１同志が密接して配列され
ているため、画素１の配列方向Ｘの長さを変えることは
できないが、画素１の配列方向Ｘと垂直な走査方向Ｙの
長さを変えることはできる。これに対して、図１１(a)
に示したスタガ配列１次元イメージセンサ２０では、配
列方向Ｘおよび走査方向Ｙのいづれの方向に対しても各
画素２の長さを変更することができる。２１は長方形の
開口である。すなわち、図１１(a) に示すように、スタ
ガ配列１次元イメージセンサ２０は、画素２が配列ピッ
チ２ａ2（ｍａ2における正の整数ｍが２の例）で配列さ
れた第１画素列と、同じく画素２が配列ピッチ２ａ2 で
配列され第１画素列と画素配列方向にａ2 だけずれて並
列配置された第２画素列とから構成されている。ｂ2は
開口の画素配列方向Ｘの長さである。また、図１１(b)
は横断面図、図１１(b)は画素配列方向Ｘの感度分布図
を示す。
【００１８】このとき、ｂ2＝２ａ2とすると、各画素２
上の開口による画素配列方向ＸのMTFは、次式のように
なる。 MTF(ν)＝（２／３）｛sin(2πνａ2)／(2πνａ2)｝ ＋（１／３）｛sin(πνａ2)／(πνａ2)｝2 ・・・・（６） また、画素配列方向Ｘのナイキスト周波数νN は、νN
＝１／（２ａ2）であり、この場合も画素配列方向と垂
直な方向でのMTF特性の改善と同様な考えが成立して、
次式を満足することが望ましい。 ｂ2／２＜（２ＮAＬ）／ｎ ・・・・（７） １．６ａ2＜ｂ2＜２．６ａ2 ・・・・（８） スタガ配列の場合には、ＸＹの両方向でエイリアシスを
改善することが可能であり、このためには（４）、
（５）、（７）、（８）式を全て満足する必要がある。
スタガ配列の場合にもａ1は走査ピッチを示すが、これ
は必ずしも２つの画素列の間隔に等しいとは限らない。
上の開口による画素配列方向ＸのMTFは、次式のように
なる。 MTF(ν)＝（２／３）｛sin(2πνａ2)／(2πνａ2)｝ ＋（１／３）｛sin(πνａ2)／(πνａ2)｝2 ・・・・（６） また、画素配列方向Ｘのナイキスト周波数νN は、νN
＝１／（２ａ2）であり、この場合も画素配列方向と垂
直な方向でのMTF特性の改善と同様な考えが成立して、
次式を満足することが望ましい。 ｂ2／２＜（２ＮAＬ）／ｎ ・・・・（７） １．６ａ2＜ｂ2＜２．６ａ2 ・・・・（８） スタガ配列の場合には、ＸＹの両方向でエイリアシスを
改善することが可能であり、このためには（４）、
（５）、（７）、（８）式を全て満足する必要がある。
スタガ配列の場合にもａ1は走査ピッチを示すが、これ
は必ずしも２つの画素列の間隔に等しいとは限らない。
【００１９】スタガ配列では、列の数が多ければさらに
開口の形状に自由度が増える。３列以上であると、非常
に有効である。図１２に示す実施例は３列の例であり、
スタガ配列１次元イメージセンサ３０は、画素３が配列
ピッチ３ａ2（ｍａ2における正の整数ｍが３の例）で配
列された第１画素列と、同じく画素３が配列ピッチ３ａ
2 で配列され第１画素列と画素配列方向にａ2だけずれ
て並列配置された第２画素列と、同じく画素３が配列ピ
ッチ３ａ2 で配列され第１画素列と画素配列方向に２ａ
2 だけずれて並列配置された第３画素列とから構成され
ている。なお、３１は長方形の開口である。
開口の形状に自由度が増える。３列以上であると、非常
に有効である。図１２に示す実施例は３列の例であり、
スタガ配列１次元イメージセンサ３０は、画素３が配列
ピッチ３ａ2（ｍａ2における正の整数ｍが３の例）で配
列された第１画素列と、同じく画素３が配列ピッチ３ａ
2 で配列され第１画素列と画素配列方向にａ2だけずれ
て並列配置された第２画素列と、同じく画素３が配列ピ
ッチ３ａ2 で配列され第１画素列と画素配列方向に２ａ
2 だけずれて並列配置された第３画素列とから構成され
ている。なお、３１は長方形の開口である。
【００２０】以上の実施例では入射側の開口と受光側の
開口を同じ形状にしたが、異なる形状にすることもでき
る。また、入射側の開口と受光側の開口を一体になるよ
うな筒状の光吸収体で形成することもできる。また、３
つ以上の開口を設けても同様の効果が得られる。さら
に、実施例では、両開口の位置は結像面内方向で一致し
ているが、実際の光学系では周辺での主光線に傾きがあ
るため、その傾きに合わせてずらせることが考えられ
る。
開口を同じ形状にしたが、異なる形状にすることもでき
る。また、入射側の開口と受光側の開口を一体になるよ
うな筒状の光吸収体で形成することもできる。また、３
つ以上の開口を設けても同様の効果が得られる。さら
に、実施例では、両開口の位置は結像面内方向で一致し
ているが、実際の光学系では周辺での主光線に傾きがあ
るため、その傾きに合わせてずらせることが考えられ
る。
【００２１】図１３は、受光側の開口１１を画素となる
ホトダイオード等の光電変換素子１５に遮光膜のように
一体に形成した例を示す。この場合は、光束を制限する
ための開口は１つ作るだけでよいので、製造が容易とな
る。また、ホトダイオード等の光電変換素子の大きさそ
のものを開口として作用させることもできる。以上の実
施例では、イメージセンサの２つの開口のどちらに像が
形成されても光子結像性能は基本的には変わらないの
で、実質的に焦点深度が深くなるという利点がある。
ホトダイオード等の光電変換素子１５に遮光膜のように
一体に形成した例を示す。この場合は、光束を制限する
ための開口は１つ作るだけでよいので、製造が容易とな
る。また、ホトダイオード等の光電変換素子の大きさそ
のものを開口として作用させることもできる。以上の実
施例では、イメージセンサの２つの開口のどちらに像が
形成されても光子結像性能は基本的には変わらないの
で、実質的に焦点深度が深くなるという利点がある。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に使用す
るイメージセンサは、イメージセンサを構成する各画素
に入射する光束を、光入射方向に沿って間隔を持つ少な
くとも２つの開口で制限することにより、実効的な画素
の感度分布を非一様にでき、MTF特性を修正してエイリ
アシスを低減することができる。この結果、光学的ロー
パスフィルタを使用せずにエイリアシスを低減できるた
め、従来に比較して光学系の構成が簡素化され、光学系
の調整は不要になるという効果がある。また、この発明
のイメージセンサは、ファクシミリや複写機用にも使用
可能であることは言うまでもない。
るイメージセンサは、イメージセンサを構成する各画素
に入射する光束を、光入射方向に沿って間隔を持つ少な
くとも２つの開口で制限することにより、実効的な画素
の感度分布を非一様にでき、MTF特性を修正してエイリ
アシスを低減することができる。この結果、光学的ロー
パスフィルタを使用せずにエイリアシスを低減できるた
め、従来に比較して光学系の構成が簡素化され、光学系
の調整は不要になるという効果がある。また、この発明
のイメージセンサは、ファクシミリや複写機用にも使用
可能であることは言うまでもない。
【図１】(a)は本発明の一実施例を示す１次元配列イメ
ージセンサの平面図、(b)はその１つの画素の横断面
図、(c)は画素上の感度分布図である。
ージセンサの平面図、(b)はその１つの画素の横断面
図、(c)は画素上の感度分布図である。
【図２】本発明の一実施例の伝達関数特性図である。
【図３】従来の１つの例の伝達関数特性図である。
【図４】従来の他の例の伝達関数特性図である。
【図５】本発明の一実施例の画素上の感度分布図であ
る。
る。
【図６】本発明の他の実施例の伝達関数特性図である。
【図７】本発明の他の実施例の伝達関数特性図である。
【図８】本発明の他の実施例の伝達関数特性図である。
【図９】本発明の他の実施例の伝達関数特性図である。
【図１０】本発明の他の実施例の伝達関数特性図であ
る。
る。
【図１１】(a)は本発明のスタガ配列の実施例の１次元
配列イメージセンサの平面図、(b)はその１つの画素の
横断面図、(c)は画素上の感度分布図である。
配列イメージセンサの平面図、(b)はその１つの画素の
横断面図、(c)は画素上の感度分布図である。
【図１２】本発明のスタガ配列の他の実施例の１次元配
列イメージセンサの平面図である。
列イメージセンサの平面図である。
【図１３】本発明の光電変換素子に受光側の開口が形成
された実施例の断面図である。
された実施例の断面図である。
１,２,３ 画素 １０ １次元配列イメージセンサ １１ 受光側の開口 １２ 入射側の開口 ２０,３０ スタガ配列１次元配列イメージセンサ ａ1 画素配列方向と垂直方向の走査ピッチ ｂ1 画素配列方向と垂直方向の開口の長さ ａ2 画素の配列ピッチ（配列間隔） ｂ2 画素配列方向の開口の長さ Ｌ 開口の間隔 Ｘ 画素配列方向 Ｙ 画素配列方向と垂直な走査方向
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の画素が１次元に配列された１次元
イメージセンサを有する光学装置であって、 光学系を経て各画素に入射される光束を制限する開口
を、光の入射方向に沿って所定間隔をおいて少なくとも
２つ設け、前記各画素の配列方向と垂直な方向における
走査ピッチ間隔をａ1、この垂直方向の開口の長さをｂ
1、２つの開口の間隔をＬ、前記光学系の開口数をＮA、
２つの開口間の媒質の平均屈折率をｎとするとき、 ｂ1／２＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ1 ＜ｂ1 ＜３．０ａ1 を満足するイメージセンサを有する光学装置。 - 【請求項２】 配列ピッチｍ（正の整数）ａ2で配列さ
れた複数画素からなる第１画素列と、配列ピッチｍａ2
で配列された複数画素からなり前記第１画素列と画素配
列方向にａ2の整数倍（１〜ｍ−１）だけずれて並列配
置されたｍ−１個の画素列とからなるスタガ配列１次元
イメージセンサを有する光学装置であって、 光学系を経て各画素に入射される光束を制限する開口
を、光の入射方向に沿って所定間隔をおいて少なくとも
２つ設け、画素配列方向の前記開口の長さをｂ2、２つ
の開口の間隔をＬ、前記光学系の開口数をＮA、２つの
開口間の平均屈折率をｎとするとき、 ｂ2／２＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ2 ＜ｂ2 ＜３．０ａ2 を満足するイメージセンサを有する光学装置。 - 【請求項３】 配列ピッチｍ（正の整数）ａ2で配列さ
れた複数画素からなる第１画素列と、配列ピッチｍａ2
で配列された複数画素からなり前記第１画素列と画素配
列方向にａ2の整数倍（１〜ｍ−１）だけずれて並列配
置されたｍ−１個の画素列とからなるスタガ配列１次元
イメージセンサを有する光学装置 であって、 光学系を経て各画素に入射される光束を制限する開口
を、光の入射方向に沿って所定間隔をおいて少なくとも
２つ設け、前記各画素の配列方向と垂直な方向における
走査ピッチをａ1、画素配列方向と垂直な方向の前記開
口の長さをｂ1、画素配列方向の前記開口の長さをｂ2、
２つの開口の間隔をＬ、前記光学系の開口数をＮA、２
つの開口間の平均屈折率をｎとするとき、 ｂ1／２＜２ＮAＬ／ｎ かつ ｂ2／２＜２ＮAＬ／ｎ かつ １．６ａ1 ＜ｂ1 ＜３．０ａ1 かつ １．６ａ2 ＜ｂ2 ＜３．０ａ2 かつ ｍ≧２ を満足するイメージセンサを有する光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116686A JP3008544B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | イメージセンサを有する光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116686A JP3008544B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | イメージセンサを有する光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322551A JPH04322551A (ja) | 1992-11-12 |
| JP3008544B2 true JP3008544B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=14693363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3116686A Expired - Lifetime JP3008544B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | イメージセンサを有する光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3008544B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7236304B2 (en) | 2003-11-04 | 2007-06-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Imaging Device |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3116686A patent/JP3008544B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04322551A (ja) | 1992-11-12 |
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