JP3204471B2 - 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 - Google Patents

光学的ローパスフィルタおよび撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学的ローパスフィルタ
およびそれを備えた撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】単板式固体撮像素子を用いたカラー撮像
装置は、固体撮像素子上に色フィルタアレイを備え、こ
れにより色信号を得ており、色フィルタアレイのピッチ
に対応する高周波成分が含まれている被写体からは、偽
色信号が発生する。また、固体撮像素子は不連続に、か
つ規則正しく配置された画素を有しており、画素のピッ
チに対応する高周波成分が含まれている被写体からは、
光の折返しによる偽信号が発生する。そのため単板式固
体撮像素子を用いたカラー撮像装置の光学系には、偽色
信号および偽信号の発生を防止する機能を有する光学的
ローパスフィルタが配置されている。光学的ローパスフ
ィルタとしては、通常、3枚以上の水晶板と1枚の赤外
線遮断フィルタとが貼り合わされてなるものが用いられ
ているが、かかる光学的ローパスフィルタは、量産性に
劣り、高価であるという問題点を有している。
【0003】上記の問題点を解決するものとして、回折
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図5に示す。図5に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ21、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ22および固体
撮像素子24が、この順に配置されている。固体撮像素
子24はパッケージ23内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ22はパッケージ23の前面に取り付け
られて、固体撮像素子24の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の光学的ローパス
フィルタ22を備えた撮像装置(図5)を用いてスポッ
ト光(例えば、車のヘッドライト、照明用ライト)を撮
影した場合、スポット光の像の回りに、リング状のフレ
ア(以下、「リング状フレア」と称す。)が発生し、画
質を低下させる要因となっている。上記リング状フレア
は、上記の光学的ローパスフィルタ22における格子形
成面22aと反対側の面22bとで生じる全反射が主な
原因で発生する。
【0005】本発明は、リング状フレアの発生による画
質の低下を防ぐ光学的ローパスフィルタおよびそれを備
えた撮像装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的ローパスフィルタは、透明基板部の
表面に回折格子部を有し、撮像レンズと固体撮像素子と
の間に、回折格子部の格子形成面(なお、本発明で格子
形成面とは、格子の凹部を連続した面をいう。)が上記
固体撮像素子側に対向するように配置される光学的ロー
パスフィルタであって、基板部の厚さをt(mm)、格
子形成面と固体撮像素子の撮像面との距離をg(m
m)、基板面における臨界角をθc、光が基板内から格
子形成面に臨界角θcで入射したときの1次回折光の射
出角度をθ1でそれぞれ表した場合、上記基板部の厚さ
tが下記の式(1)、 2・g・tan(θ1)+2・t・tan(θc)<0.9 (1) を満足することを特徴とする。
【0007】また、本発明の撮像装置は、上記の光学的
ローパスフィルタを備え、上記光学的ローパスフィルタ
と固体撮像素子とが、これらの間に介挿したスペーサと
ともに一体化されていることを特徴とする。
【0008】
【作用】回折格子部を有する光学的ローパスフィルタを
備えた撮像装置において、リング状フレアが発生する原
因について、図2を用いて説明する。固体撮像素子3に
は、表面を構成するSi基板およびA1からなる配線部
があり、固体撮像素子3は高い表面反射率を有する。そ
のために、撮像面3aに達した光の一部は、撮像面3a
で反射され(L1)、回折格子からなる光学的ローパス
フィルタ2に入射して回折され(L2)、光学的ローパ
スフィルタ2の透明な基板部表面2bに入射角θoで達
し、透過(L3)および反射(L4)される。基板部表
面2bで反射された光(L4)は、再び光学的ローパス
フィルタ2の格子形成面2aにより回折された後、固体
撮像素子の撮像面3aに達する(L5)。
【0009】ここで、空気の屈折率と基板部の屈折率と
から決まる臨界角以上の入射角θoで基板部表面2bに
入射する光は、基板部表面2bで全反射を起こし、臨界
角以下の入射角で基板部表面2bに入射する光の一部は
基板部表面2bを透過する。したがって、臨界角以上の
入射角で基板部表面2bに入射する光による、撮像面3
aに達する反射光(L5)の強度は、臨界角以下の入射
角で基板部表面2bに入射する光による反射光(L5)
の強度に比べて、格段に大きい。その結果、この高い強
度の反射光が画像中にリング状フレアとなって現れる。
図3に、固体撮像素子の撮像面3a上におけるスポット
光の像11とリング状フレア12との模式図を示す。リ
ング状フレアは、スポット光像の回りに円として現れ
る。
【0010】図2において光学的ローパスフィルタ2の
格子形成面2aと撮像面3aとの距離をg(mm)、光
学的ローパスフィルタの基板部の厚さをt(mm)、基
板部の屈折率をn、基板部表面2bにおける臨界角をθ
cで表すとする。ここで、図3のスポット光の像11の
中心からリング状フレア12の最大強度部分までの距離
を、リング状フレアの半径Rと定義する。空気の屈折率
は1であるため臨界角θcは下記の式(2)で表され
る。 θc=Sin-1(1/n) (2)
【0011】また、リング状フレア12の半径Rは、下
記の式(3)で表される。 R=a1+b+a2 =2・g・tan(θ1)+2・t・tan(θc) (3) ここで、a1、bおよびa2はそれぞれ図2に示すよう
に、撮像面3a上の反射点7から格子形成面2a上の入
射点8までの水平距離(固体撮像素子4に対して平行に
測定した距離)(a1)、格子形成面2aにおける入射
点8から出射点9までの水平距離(b)、出射点9から
撮像面3a上の入射点10までの水平距離(a2)であ
る。
【0012】一方、θlは下記の式(4)で与えられ
る。 θl=Sin-1(n・sin(θc)−λ/d) (4) なお、λは光の波長、dは回折格子の周期を表わす。
【0013】格子形成面2aと撮像面3aとの距離gを
0.05mm(50μm)とし、基板の厚さt(mm)
および屈折率nを変化させ、1/2インチ固体撮像素子
3を備えた撮像装置により、発生するリング状フレアを
観察した。基板部として屈折率1.52のガラスを用い
基板部表面に周期3.85μmの回折格子部を設けた場
合における、基板部の厚さt(mm)と発生したリング
状フレアの観察結果を表1に示す
【0014】また、基板部として屈折率1.81のガラ
スを用い、基板部表面に周期3.85μmの回折格子部
を設けた場合における、基板部の厚さt(mm)と発生
したリング状フレアの観察結果を表2に示す。なお、表
1および表2において、○印はリング状フレアが問題と
ならないもの、△印はリング状フレアによる画質の低下
が小さいもの、×印はリング状フレアによる画質の低下
が大きいものをそれぞれ表す。
【0015】図3のリング状フレア12の半径Rが、ス
ポット光の像11の半径より充分小さい場合にはリング
状フレアは画像中には現れない(表1および表2におい
て○印を付したもの。)また、スポット光の像11の半
径と同程度であれば、画像の劣化も小さくてすむ(表1
および表2において△印に付したもの。)。本発明によ
り、上記の式(3)で表されるリング状フレアの半径
R、 R=2・g・tan(θl)+2・t・tan(θc) が0.9より小さい場合、リング状フレアが画像上目立
たず、良好な画像が得られる。また、上記のリング状フ
レアの半径Rが0.45より小さい場合、特に良好な画
像が得られる。
【0016】なお、回折格子の周期を3.85μmとし
た場合、波長550mm(固体撮像素子の中心波長)の
光に対する上記の条件を満足する厚さtの最小値は次の
通りである。 n=1.52の場合 n=1.81の場合 R<0.9 420μm 553μm R<0.45 162μm 214μm
【0017】次に、光学的ローパスフィルタによる偽色
信号および偽信号の抑制機能について説明する。例え
ば、矩形波状の断面形状を有する回折格子からなる光学
的ローパスフィルタのMTF(Modulation
Transfer Function)特性について、
回折格子の周期をd、格子の凸部の幅をa、回折格子と
撮像面との距離をb、入射光の波長をλとすると、カッ
トオフ周波数faおよびfbは、それぞれ、下記の式
(5)および式(6)で表される。 fa=a/bλ (5) fb=(d−a)/bλ (6) したがって、カットオフ周波数は回折格子の寸法a,d
のほか、光学的ローパスフィルタと固体撮像素子との距
離bによって決まる。偽信号を発生させる被写体が有す
る空間周波数は固体撮像素子の画素周期によって決ま
り、偽色信号を発生させる被写体が有する空間周波数は
色フィルタアレイの色組の周期によって決まる。これら
の空間周波数がカットオフ領域fa〜fbに含まれるよ
うに、諸寸法a,b,dを設定することにより、偽信号
および偽信号をカットオフできる。本発明の撮像装置に
よれば、光学的ローパスフィルタと固体撮像素子との相
対的な位置関係が製造時に正確に設定されるので、偽色
信号および偽信号の抑制効果が高い。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図1に示す。図1において、
撮像レンズ1と固体撮像素子3との間に光学的ローパス
フィルタ2が配置されており、その格子形成面2aが固
体撮像素子3側に向けられている。固体撮像素子3の前
面には色フィルタアレイ6が配置されている。
【0019】上記の光学的ローパスフィルタ2は、例え
ば透明な基板部2c上に、2方向に延びる格子を有する
回折格子部を形成したものであり、上記基板の主面が光
軸7に直交するように配置され、撮像装置のフレーム
(図示しない)に支持されている。他方、上記固体撮像
素子3は、その撮像面3aに、水平方向と垂直方向に沿
って配列された多数の光検出素子を備えており、その撮
像面3aが上記光軸7に直交するように配置されて、図
1のパッケージ4内に収納され保護されている。上記回
折格子部の2つの格子の方向は、例えば固体撮像素子3
を構成する多数の光検出素子の配列方向である水平方向
と垂直方向のそれぞれに対して、例えば45゜の角度を
なすように設定される。
【0020】図4は本発明の光学的ローパスフィルタを
備えた撮像装置の一例の概略構成図を示し、パッケージ
4内に設置された色フィルタアレイ5を有する固体撮像
素子3と光学的ローパスフィルタ2とが矩形状のスペー
サ14を介して、接着剤13により一体化されている。
上記スペーサ14としては、例えば金属をエッチングに
よりパターニングしたものを用いることができる。
【0021】なお、固体撮像素子3と光学的ローパスフ
ィルタ2とを一体化する方法としては、ネジ止め、接
着、封入、一体成形などを挙げることができる。上記ス
ペーサ14としては、感光性樹脂膜を固体撮像素子3と
光学的ローパスフィルタ2との一方または両方に光パタ
ーニングしたものであってもよい。また、所定の直径を
有するビーズ、ロッド等を含む接着剤を用い、これらビ
ーズ、ロッド等をスペーサとして用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明の光学的ローパスフィルタおよび
それを備えた撮像装置によれば、偽信号および偽色信号
を有効に遮断しながら、リング状フレアの発生による画
質の低下を抑制できる。
【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を備える撮像
装置を示す概略構成図である。
【図2】従来の撮像装置でフレアが発生する原因を示す
図である。
【図3】固体撮像素子の撮像面におけるリング状フレア
の模式図である。
【図4】本発明の撮像装置の一例を示す概略構成図であ
る。
【図5】従来の撮像装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…撮像レンズ、2…光学的ローパスフィルタ、2a…
格子形成面、2c…基板部、3…固体撮像素子、3a…
撮像面、4…パッケージ、5,6…色フィルタアレイ、
7…光軸、11…スポット光の像、12…リング状フレ
ア、13…接着剤、14…スペーサ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板部の表面に回折格子部を有し、
    撮像レンズと固体撮像素子との間に、回折格子部の格子
    形成面が上記固体撮像素子側に対向するように配置され
    る光学的ローパスフィルタであって、基板部の厚さをt
    (mm)、格子形成面と固体撮像素子の撮像面との距離
    をg(mm)、基板面における臨界角をθc、光が基板
    内から格子形成面に臨界角θcで入射したときの1次回
    折光の射出角度をθ1でそれぞれ表した場合、上記基板
    部の厚さtが下記の式(1)、 2・g・tan(θ1)+2・t・tan(θc)<0.9 (1) を満足することを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光学的ローパスフィル
    タを備え、上記光学的ローパスフィルタと固体撮像素子
    とが、これらの間に介挿したスペーサとともに一体化さ
    れていることを特徴とする撮像装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10317589B2 (en) 2015-05-13 2019-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Optical low-pass filter and image pickup apparatus

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6067137A (en) * 1995-08-25 2000-05-23 Kuraray Co., Ltd. Image display apparatus with hydrophobic diffraction grating for an enlarged viewing angle
JPH1184201A (ja) * 1997-09-02 1999-03-26 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ鏡筒
JP3918320B2 (ja) * 1998-09-29 2007-05-23 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
KR100390875B1 (ko) * 1999-10-27 2003-07-10 (주)해빛정보 위상 회절 격자형 광 저대역 통과필터
US7167615B1 (en) 1999-11-05 2007-01-23 Board Of Regents, The University Of Texas System Resonant waveguide-grating filters and sensors and methods for making and using same
KR100340938B1 (ko) * 1999-11-17 2002-06-20 박병선 광 저 대역 통과 필터 일체형 고체 촬상 소자
US20010007475A1 (en) * 2000-01-06 2001-07-12 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Image pickup device and its mounting structure for an optical low-pass filter
JP4623723B2 (ja) * 2004-06-18 2011-02-02 大日本印刷株式会社 回折光学素子及びこれを利用した光学ローパスフィルター
CN100437159C (zh) * 2004-06-18 2008-11-26 大日本印刷株式会社 衍射光学元件及采用它的光学低通滤波器
JP5104755B2 (ja) 2006-07-05 2012-12-19 株式会社ニコン 光学ローパスフィルタ、カメラ、撮像装置、および光学ローパスフィルタの製造方法
JP2009217123A (ja) * 2008-03-12 2009-09-24 Fujinon Corp 回折格子型ローパスフィルタ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149923A (ja) * 1984-12-25 1986-07-08 Sony Corp 位相型光学的ロ−パスフイルタ
JPH07111514B2 (ja) * 1988-04-04 1995-11-29 日本放送協会 光学的ローパスフイルタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10317589B2 (en) 2015-05-13 2019-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Optical low-pass filter and image pickup apparatus

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