JP3283051B2 - Imaging device - Google Patents

Imaging device

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JP3283051B2
JP3283051B2 JP31144091A JP31144091A JP3283051B2 JP 3283051 B2 JP3283051 B2 JP 3283051B2 JP 31144091 A JP31144091 A JP 31144091A JP 31144091 A JP31144091 A JP 31144091A JP 3283051 B2 JP3283051 B2 JP 3283051B2
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晃 長谷川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡等で用いる撮像
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging device used in an endoscope or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】内視鏡として、イメージガイドファイバ
ーを用いたファイバースコープが多く利用されている。
しかし最近では、イメージガイドの代りに各種固体撮像
素子を用いたビデオスコープも多く使用されるようにな
った。
2. Description of the Related Art A fiberscope using an image guide fiber is often used as an endoscope.
Recently, however, videoscopes using various solid-state imaging devices instead of image guides have also been widely used.

【0003】ビデオスコープの撮像方式には、主として
面順次方式と点順次方式とがある。ここで、点順次方式
とは、固体撮像素子の各絵素に対応させて微少な色フィ
ルターをモザイク状に集積した色符号化フィルター(通
常カラーモザイクフィルター等と呼ばれている)を固体
撮像素子の入射側に設けて色信号を得るようにしたもの
である。
[0003] The imaging method of the video scope mainly includes a frame sequential method and a dot sequential method. Here, the dot-sequential method means that a color coding filter (usually called a color mosaic filter or the like) in which minute color filters are integrated in a mosaic shape corresponding to each picture element of the solid-state imaging device is used. Are provided on the incident side of the camera to obtain a color signal.

【0004】モザイク式の撮像素子を用いた場合、固体
撮像素子の各絵素上に各色フィルターが配置されてい
る。しかし、フィルターと固体撮像素子の受光素子の受
光面との間隔が離れていると固体撮像素子に対して大き
な入射角をなす光線は、色フィルターを通過後、本来入
射すべき絵素に入射せず、それに隣接する絵素上に入射
して得られる画像が色むら(色シェーディングと云う)
が生ずることがある。これは、例えば図22に示す特開
昭62−173415号に記載されたもののように、撮
像素子に対し斜めに入射するようなタイプのレンズ系で
は、色シェーディングを防ぐことは出来ない。
When a mosaic type image sensor is used, each color filter is arranged on each picture element of the solid-state image sensor. However, if the distance between the filter and the light-receiving surface of the light-receiving element of the solid-state image sensor is large, light rays that make a large angle of incidence on the solid-state image sensor will pass through the color filter before being incident on picture elements that should be incident. And the image obtained by incident on a picture element adjacent to it is uneven in color (called color shading).
May occur. This is because color shading cannot be prevented by a lens system of a type that is obliquely incident on the image sensor, such as the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-173415 shown in FIG.

【0005】また、上記の欠点を解消する手段として特
開平2−74912号公報に記載されている光学系があ
る。
As a means for solving the above-mentioned disadvantage, there is an optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-74912.

【0006】この光学系は図23に示す通りで、物体側
から順に、強い負のパワーの凹レンズと凸レンズと明る
さ絞りと赤外カットフィルターと接合レンズとフィール
ドレンズと、そして最も像側に光学的ローパスフィルタ
ーを配置したものである。
This optical system is as shown in FIG. 23. In order from the object side, a concave lens and a convex lens of strong negative power, a brightness stop, an infrared cut filter, a cemented lens, a field lens, and an optical system closest to the image side. A low-pass filter is arranged.

【0007】この光学系は、強い負のパワーの凹レンズ
で発生するコマ収差、非点収差を補正するために明るさ
絞りより前に凸レンズを配置している。又この凸レンズ
で、前記の凹レンズで発生する倍率の色収差も補正して
いる。
In this optical system, a convex lens is arranged before the aperture stop in order to correct coma and astigmatism generated by a concave lens having a strong negative power. The convex lens also corrects the chromatic aberration of magnification generated by the concave lens.

【0008】しかしこの光学的対物レンズは、構成レン
ズ枚数が多い。
However, this optical objective lens has a large number of constituent lenses.

【0009】また、レンズ枚数を減らして比較的簡単な
構成にしようとすると、各レンズのパワーが総体的に増
大し、それに伴って諸収差が増加する。この収差を補正
するためにはレンズ系の全長が長くなり内視鏡により要
求されるコンパクト性が保てなくなる。又後群の接合レ
ンズを単レンズにすると倍率の色収差を十分補正できな
くなる。
If the number of lenses is reduced to achieve a relatively simple configuration, the power of each lens increases as a whole, and various aberrations increase accordingly. In order to correct this aberration, the overall length of the lens system becomes longer, and the compactness required by the endoscope cannot be maintained. In addition, if the rear group cemented lens is a single lens, chromatic aberration of magnification cannot be sufficiently corrected.

【0010】また固体撮像素子の直前に配置される水晶
フィルター等による光学ローパスフィルターは、内視鏡
が細くなるに伴ない固体撮像素子が小さくなると加工が
難しくなり非常に高価になる。
An optical low-pass filter using a quartz filter or the like disposed immediately before a solid-state image sensor becomes difficult to process as the size of the solid-state image sensor becomes smaller as the endoscope becomes thinner, and becomes very expensive.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】内視鏡を用いて人体の
中を観察する時などは、被写体とCCD等の固体撮像素
子との干渉で生ずるモアレと呼ばれる現象が生じにく
い。しかし、人体内であっても観察される被写体に白い
小さな輝度がある場合、これをCCDで撮像すると、白
い輝度のまわりに疑白と呼ばれる色モアレが生ずる。ま
た、内視鏡は、医療用だけでなく、工業用として、水道
管のパイプの中やエンジンの中を観察、検査する場合も
ある。この場合は、被写体として、高い空間周波数を持
つ物体が多く、モアレが生じ易く実際に使用する上で支
障をきたす。本発明の目的は、上記のようなモアレの発
生を除去して良好な撮像可能である内視鏡等にて用いる
撮像装置を提供することにある。
When observing the inside of a human body using an endoscope, a phenomenon called moiré, which is caused by interference between a subject and a solid-state image pickup device such as a CCD, hardly occurs. However, if the observed subject has a small white brightness even in the human body, when this is imaged by a CCD, a color moiré called false white occurs around the white brightness. In addition, the endoscope may be used not only for medical purposes but also for industrial purposes, for observing and inspecting inside a water pipe or an engine. In this case, there are many objects having a high spatial frequency as subjects, and moiré easily occurs, which hinders actual use. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus used in an endoscope or the like that can perform good imaging by removing the occurrence of moire as described above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、離
散的なサンプリング構造を持ち、サンプリングによるナ
イキスト限界を有する撮像素子と、明るさ絞りを含み前
記撮像素子上に物体像を形成するための結像光学系と、
前記明るさ絞りの近傍に配置された光学的ローパス効果
を持つ屈折面とを備え、次の条件(A)を満足すること
を特徴としている。 (A) S/2≦f sin{|θ ||n −n | /n }≦3S |θ | <90° 但し、Sは撮像素子の輝度信号を得るための最小サンプ
リング間隔、θ は光学的ローパス効果を持つ面の法線
とその面の基準面の法線との角度差のサンプリング方向
の成分の絶対値の最大値、n ,n はそれぞれ光
学的ローパス効果を持つ面を挟む各媒質の屈折率、f
は明るさ絞りより像側の光学系の焦点距離である。
According to the present invention, there is provided an imaging apparatus comprising:
It has a sporadic sampling structure and
Including an image sensor with an extreme limit and an aperture stop
An imaging optical system for forming an object image on the image sensor;
Optical low-pass effect located near the aperture stop
And the following condition (A) is satisfied.
It is characterized by. (A) S / 2 ≦ f R sin {| θ m || n 1 −n 0 | / n 0 } ≦ 3S | θ m | <90 °, where S is a minimum sample for obtaining a luminance signal of the image sensor.
Ring spacing, θ m is the normal to the surface with optical low-pass effect
Sampling direction of the angle difference between the plane and the normal to the reference plane of that plane
Are the maximum values of the absolute values of the components, and n 0 and n 1 are light
Refractive index of each medium sandwiching a surface with a biological low-pass effect, f R
Is the focal length of the optical system on the image side of the aperture stop.

【0013】ここで上記のような構成の撮像装置におけ
る光学的ローパス効果を与える面について述べる。
Here, an aspect of providing an optical low-pass effect in the imaging apparatus having the above-described configuration will be described.

【0014】屈折面に光学的ローパス効果を与えるため
の方法として、例えば結像面に均一な方向性のある高次
の収差を与える方法がある。図13は、上記の方法を採
用した光学系の構成を示すもので、CCDの水平走査方
向Hに対してのみ、高次収差によるぼけを与えるため明
るさ絞りの直後に水平走査方向にほぼ合致させた方向
に、1周期以上のほぼ波状の形をした面を有するフィル
ター1を配置したものである。このフィルター1は、C
CD3の水平走査方向にほぼ垂直な平面状でシリンドリ
カル状をしている。
As a method for giving an optical low-pass effect to a refracting surface, for example, there is a method of giving uniform directional high-order aberration to an image forming surface. FIG. 13 shows the configuration of an optical system that employs the above-described method. In the horizontal scanning direction H of the CCD, blurring due to higher-order aberrations is given. The filter 1 having a substantially wavy surface having one or more periods is arranged in the direction in which the filter 1 is moved. This filter 1 is C
It has a cylindrical shape in a plane shape substantially perpendicular to the horizontal scanning direction of the CD3.

【0015】このモアレ除去手段の原理を次に説明す
る。
Next, the principle of the moiré removing means will be described.

【0016】図14は、上記の構成の光学系で明るさ絞
りより後方の後群を示している。この図の光学系では後
群のレンズ群2の焦点距離をfとし、光軸に対して法
線の角度がθである面Rを持つフィルター1を配置し
てある。
FIG. 14 shows a rear group behind the aperture stop in the optical system having the above configuration. The focal length of the lens unit 2 of the rear group in the optical system of FIG as f R, is a normal angle with respect to the optical axis is arranged a filter 1 with a surface R 1 is theta.

【0017】ここで後群のレンズ群2が球面収差が良好
に補正されていれば軸上光線は図14に破線で示すよう
に結像面に集まる。しかしフィルター1を配置すること
によってこの軸上光線は、フィルターの面Rによって
屈折し光軸に対してΔの角度を持つことになる。
Here, if the rear lens unit 2 has a well-corrected spherical aberration, the axial rays converge on the image plane as shown by the broken line in FIG. However, this axial ray by placing the filter 1 will have an angle of delta i with respect to the optical axis is refracted by the surface R 1 of the filter.

【0018】この時の軸上光線の結像面4上での光軸か
らのずれBは次の式(1)で示す通りである。 B=fsinΔ (1)又Δ ≒θ(n −n )/n0 (2) ここで、n,nは、夫々面Rの物体側と像側の媒
質の屈折率である。したがってBは次のように表わされ
る。 B≒fsin{θ(n−n/n)} (3) 図15は他の光学的ローパス効果を有する面で、更に複
雑な形状でうねりを持たせた形状である。
At this time, the deviation B of the on-axis ray from the optical axis on the image plane 4 is as shown by the following equation (1). B = f R sinΔ i (1) or Δ i ≒ θ (n 1 −n 0 ) / n 0 (2) where n 0 and n 1 are the refraction of the medium on the object side and the image side of the surface R 1 , respectively. Rate. Therefore, B is represented as follows. B ≒ f R sin {θ ( n 1 -n 0 / n 0)} (3) Figure 15 is a plane having other optical low pass effect, a shape obtained by further providing the undulations with complex shapes.

【0019】この図15において、光軸をz軸、CCD
走査方向をx軸、垂直方向をy軸にとった時、x方向に
のみ図15に示すようなうねりを持つ面は、次の式
(4)にて表わせる。 z=f(x) (4) この場合、上記の値を基準面からのずれ量と呼ぶことに
する。
In FIG. 15, the optical axis is the z-axis, the CCD is
When the scanning direction is taken on the x-axis and the vertical direction is taken on the y-axis, a surface having undulations only in the x-direction as shown in FIG. 15 can be expressed by the following equation (4). z = f (x) (4) In this case, the above value is referred to as a shift amount from the reference plane.

【0020】この時、この面の傾きによる光線角度の変
化Δは下記式(5)のようになる。 Δ=df(x)/dx (5) 式(1)より次の式が求まる。B=f sin{df(x)/dx(n −n )/n (6) また図14および図15のような面によりどのような高
次の収差が発生するかを示したのが夫々図16および図
17である。
[0020] At this time, the change delta i of the ray angle due to inclination of the surface is expressed by the following equation (5). Δ i = df (x) / dx (5) The following equation is obtained from equation (1). B = f R sin {df (x) / dx (n 1 −n 0 ) / n 0 } (6) Also, what kind of higher-order aberrations are generated by the surfaces shown in FIGS. 14 and 15 is shown. FIG. 16 and FIG. 17 are respectively shown.

【0021】既に式にて表わしたように面の形状とBと
の関係は式(3)および式(6)にて示す通りである。
As already described by the equation, the relationship between the surface shape and B is as shown by the equations (3) and (6).

【0022】図16の(A)は面の形状の基準面からの
ずれを示している。ここで基準面とは、光学系の球面収
差が充分補正されている状態での面と考えることが出来
平面とは限らない。
FIG. 16A shows the deviation of the surface shape from the reference surface. Here, the reference surface can be considered as a surface in a state where the spherical aberration of the optical system is sufficiently corrected, and is not necessarily a plane.

【0023】図16の(B)は、式(3)より求めたB
の値を示してある。
FIG. 16B is a graph showing B obtained from the equation (3).
Are shown.

【0024】この形状の面を用いると図18の(A)に
示すようにスポットが2点に分離する。ただしΔBは、
Bの最大地の絶対値である。そのためレスポンス(MT
F)は、図18の(B)のようにコサインカーブに近い
ものになる。
When a surface having this shape is used, the spot is separated into two points as shown in FIG. Where ΔB is
This is the absolute value of the maximum location of B. Therefore, the response (MT
F) is close to a cosine curve as shown in FIG.

【0025】図17の(A)は、明るさ絞りの開口の範
囲内に基準面に対して1周期以上のうねりを持たせた面
で、この形状の面による高次の収差は、式(6)より、
図17の(B)のような形状になる。このような形状の
面を用いるとスポットが図19の(A)に示すように矩
形状に近くなるので、MTFは図19の(B)のように
なり、図18の(B)より低周波では、MTFが低いが
高周波では、よく押えられるMTFとなる。
FIG. 17A shows a surface in which the reference surface has a swell of one cycle or more in the range of the aperture of the aperture stop. 6)
The shape is as shown in FIG. When a surface having such a shape is used, the spot becomes almost rectangular as shown in FIG. 19A, so that the MTF is as shown in FIG. 19B, and the MTF is lower than that of FIG. Then, the MTF is low, but at high frequencies, the MTF is well-pressed.

【0026】次に前記の光学的ローパス効果を有する面
形状を組合わせた図20に示すものも考えられる。
Next, a combination shown in FIG. 20 combining the above-mentioned surface shapes having the optical low-pass effect is also conceivable.

【0027】この面形状によれば、図21に示すような
MTFを得ることが出来る。
According to this surface shape, an MTF as shown in FIG. 21 can be obtained.

【0028】以上の説明は、一つの面の一つの方向につ
いて述べてきた。しかし他の方向例えば垂直方向の他の
面に対してこのような光学的ローパス効果を生じさせる
ことも可能である。この場合同一の面に同時に2方向以
上ローパス効果を生ずるようにしてもよく、又光軸に対
し回転対称にしてもよい。
The above description has described one direction on one surface. However, it is also possible to produce such an optical low-pass effect in other directions, for example other planes in the vertical direction. In this case, a low-pass effect may be simultaneously generated in two or more directions on the same surface, and the surface may be rotationally symmetric with respect to the optical axis.

【0029】一つの面に同時に2方向に効果を生じさせ
る場合、次の式(7)で表わされる面になる。 z=f(x)×g(y) (7) 又回転対称の面については、次の式(8)で表わされ
る。 ここで基準面の取り方について説明する。
When an effect is simultaneously generated in one direction on two surfaces, the surface is expressed by the following equation (7). z = f (x) × g (y) (7) The rotationally symmetric surface is represented by the following equation (8). Here, how to take the reference plane will be described.

【0030】本発明は、収差が良好に補正された対物レ
ンズの一つの面を変形することによって光学的ローパス
フィルターの効果を付与するようにしたものである。し
たがって基準面は、変形を取り除いた時に諸収差が良好
に補正されているような面である。より具体的には、本
発明の光学的ローパスフィルターの効果を有する面は、
対物レンズの瞳近傍に設けられていることが多いので、
球面収差が最小になるような面が基準面である。
According to the present invention, the effect of an optical low-pass filter is provided by deforming one surface of an objective lens whose aberration has been well corrected. Therefore, the reference surface is a surface on which various aberrations are satisfactorily corrected when the deformation is removed. More specifically, the surface having the effect of the optical low-pass filter of the present invention,
Since it is often provided near the pupil of the objective lens,
The plane that minimizes spherical aberration is the reference plane.

【0031】本発明では、基準面の形状を平面,球面,
回転楕円面,回転双曲面のいずれかとし、例えば基準面
を球面とする場合は、球面収差が最も小さくなるような
曲率半径のものを基準面と考える。そして基準面が球面
の場合には、基準面からのずれ量は、いわゆる非球面量
そのものとなる。
In the present invention, the shape of the reference surface is a flat surface, a spherical surface,
If the reference surface is a spherical surface, for example, any one of a spheroid and a hyperboloid of revolution, a surface having a radius of curvature that minimizes spherical aberration is considered as the reference surface. When the reference surface is a spherical surface, the amount of deviation from the reference surface is the so-called aspherical amount itself.

【0032】ここで図18,19,21からわかるよう
にΔBの値は、スポットの径を決める。このΔBの値
は、式(3)、式(6)ともに、光学的ローパス効果を
持つ面の法線と基準面の法線との角度の差をθとしその
最大値をθとすると次の式で表わすことができる。ΔB=f sin{|θ |(n −n )/n (9) ただし|θ|<90° 同時式の固体撮像素子としては現在主流なのは、テレビ
ジョン学会誌37巻10号(1983年)頁89−96
「フイルド蓄積モードCCDの単板カラー化方式」に記
載された撮像方式によるものである。
Here, as can be seen from FIGS. 18, 19 and 21, the value of ΔB determines the spot diameter. The value of this ΔB the formula (3), Equation (6) together, the difference in angle between the normal of the normal to the reference plane of the surface having an optical low-pass effect and theta to when the maximum value and theta m following Can be expressed by the following equation. ΔB = f R sin {| θ m | (n 1 -n 0) / n 0} (9) provided that | θ m | <90 ° mainstream thing is as a simultaneous equation of the solid-state imaging device, Vol. 37 Journal of the Institute of Television Engineers 10 (1983) pp. 89-96
This is based on the imaging method described in “Field accumulation mode CCD single-plate colorization method”.

【0033】上記文献に記載された撮像方式は、固体撮
像素子の前に図24のような色配列を持つ色フィルター
アレイを配置し、画像信号を読み出す際に垂直方向(図
面上下方向)の隣接する2画素の信号を混合するように
したものである。即ち第1フィールド(Aフィールド)
では、図中右側に示されたように垂直2画素を混合して
水平走査を行ない、第2フィールド(Bフィールド)で
は、図中左側に示されたように垂直方向に1画素ずつ水
平走査を行なう。このとき、Aフィールドにおけるnラ
イン,n+1ラインの輝度信号をYAn’An+1
Bフィールドにおけるnライン,n+1ラインの輝度信
号をYBn’Bn+1とし、各フィルター透過後の光
による各画素の電荷を夫々Mg(マゼンタ)、Ye(イ
エロー)、G(グリーン)、Cy(シアン)とすると、
輝度信号は次のようにして得られる。
According to the imaging system described in the above-mentioned document, a color filter array having a color arrangement as shown in FIG. 24 is arranged in front of a solid-state imaging device, and an image signal is read out in a vertical direction (vertical direction in the drawing). That is, the signals of the two pixels are mixed. That is, the first field (A field)
Then, horizontal scanning is performed by mixing two vertical pixels as shown on the right side of the figure. In the second field (B field), horizontal scanning is performed one pixel at a time in the vertical direction as shown on the left side of the figure. Do. At this time, the luminance signals of the n-th line and the (n + 1) -th line in the A field are represented by Y An ′ Y An + 1 ,
N lines in the B field, the n + 1 line luminance signal and Y Bn 'Y Bn + 1, charge respectively Mg of each pixel by light after each filter transmittance (magenta), Ye (yellow), G (green), Cy (cyan )
The luminance signal is obtained as follows.

【0034】 YAn=(Ye+Mg)+(Cy+G) =YAn+1=(Ye+G)+(Cy+Mg)=2R+3G+2B YBn=(Mg+Ye)+(G+Cy) =YBn+1=(G+Ye)+(Mg+Cy)=2R+3G+2B このような固体撮像素子を用いる場合には、水平方向の
ローパスフィルターのカットオフ周波数νは、次の関
係を満足するのが一般的である。 ν≦ν≦ν (10) ただしν は、この固体撮像素子の輝度信号のサンプ
リング周波数、νはナイキスト限界の周波数である。
[0034] Y An = (Ye + Mg) + (Cy + G) = Y An + 1 = (Ye + G) + (Cy + Mg) = 2R + 3G + 2B Y Bn = (Mg + Ye) + (G + Cy) = Y Bn + 1 = (G + Ye) + (Mg + Cy) = 2R + 3G + 2B this When such a solid-state imaging device is used, the cutoff frequency v c of the horizontal low-pass filter generally satisfies the following relationship. ν n ≦ ν c ≦ ν s (10) where ν s is the sampling frequency of the luminance signal of the solid-state imaging device, and ν n is the Nyquist limit frequency.

【0035】また図18,19,21より、スポット形
状によるカットオフ周波数は、図18の(B)と図19
の(B)を組合わせることによって、次の範囲内で動か
すことが出来る。 1/4ΔB≦ν≦3/4ΔB (11) 固体撮像素子の輝度信号を得るための最小サンプリング
間隔をSとすると、次の関係がある。 ν=1/s=2ν (12) まずν=νとした時は、νとΔBとの関係は、式
(10),(11)から次のようになる。 1/4ΔB≦ν≦3/4ΔB (13) 次にν=νとした時には、νとΔBとの関係は次
のようになる。 1/4ΔB≦ν≦3/4ΔB (14) 式(13)と式(12)および式(14)と式(12)
とから夫々次の関係(15),(16)が得られる。 1/2 S≦ΔB≦3/2S (15) S≦ΔB≦3S (16) 又式(15),式(16)から次の式(17)が得られ
る。 S/2≦ΔB≦3S (17) この式(17)とΔBに関する式(19)とから次の関
係が求まる。S/2≦f sin{|θ |(n −n )/n }≦3S ただし|θ|<90°である。
Further, from FIGS. 18, 19 and 21, the cutoff frequency due to the spot shape is shown in FIG.
(B) can be moved within the following range. 4ΔB ≦ ν c ≦ 3 / 4ΔB (11) Assuming that the minimum sampling interval for obtaining the luminance signal of the solid-state imaging device is S, the following relationship is established. ν s = 1 / s = 2ν n (12) first when the ν s = ν n, the relationship between [nu n and .DELTA.B, equation (10) becomes as it follows from (11). 1 / ΔB ≦ ν n ≦ 3 / 4ΔB (13) Next, when ν c = ν s , the relationship between ν s and ΔB is as follows. 4ΔB ≦ ν s ≦ 3 / 4ΔB (14) Equations (13) and (12) and Equations (14) and (12)
And the following relations (15) and (16) are obtained respectively. 1/2 S ≦ ΔB ≦ 3 / 2S (15) S ≦ ΔB ≦ 3S (16) Also, the following equation (17) is obtained from the equations (15) and (16). S / 2 ≦ ΔB ≦ 3S (17) The following relationship is obtained from Expression (17) and Expression (19) relating to ΔB. S / 2 ≦ f R sin { | θ m | (n 1 -n 0) / n 0} ≦ 3S However | a <90 ° | θ m.

【0036】図14では屈折面の挟む媒質の屈折率が
“入射側≦射出側”という関係を満足しているが、この
関係が逆になっても全く同様の議論が成立することは明
らかである。但し、この場合はn −n の代わりにn
−n とする必要がある。したがって、2つの場合を
まとめると、次のように表わすことができる。
In FIG . 14, the refractive index of the medium sandwiched between the refraction surfaces is
It satisfies the relationship of “incident side ≦ exit side”.
It is clear that exactly the same argument holds even if the relationship is reversed.
It is easy. However, in this case , instead of n 1 −n 0 , n
0 it is necessary to make the -n 1. Therefore, two cases
In summary, it can be expressed as follows.

【0037】 (A)S/2≦f sin{|θ ||n −n |/n }≦3S |θ |<90° これが前述の条件(A)である。つまりこの条件を満足
することによって効果的に撮像素子と被写体とにより生
ずるモアレを除去することが出来る。
[0037] (A) S / 2 ≦ f R sin a <90 ° which is the aforementioned conditions (A) | {| θ m || n 1 -n 0 | / n 0} ≦ 3S | θ m. That is, by satisfying this condition, moiré caused by the image pickup device and the subject can be effectively removed.

【0038】この条件の上限を越えると光学的ローパス
効果が強すぎてぼけた画像となる。又下限を越えるとモ
アレを除去することが出来ない。
If the upper limit of this condition is exceeded, the optical low-pass effect is too strong, resulting in a blurred image. If the lower limit is exceeded, moire cannot be removed.

【0039】[0039]

【実施例】次に本発明の撮像装置の実施例について述べ
る。
Next, an embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention will be described.

【0040】図1は、本発明の構成を示す図で、対物レ
ンズは、負の屈折力を有する第1レンズLと、正の屈
折力を有する第2レンズLと、明るさ絞りSと、正レ
ンズの第3レンズLと、負レンズの第4レンズL
より構成されている。又絞りSと第3レンズLとの間
にはフィルター群Fを配置し、第4レンズLの像側に
はCCDカバーグラスCを配置してある。又rが光学
的ローパス効果を持つ面である。
[0040] Figure 1 is a diagram showing an arrangement of the present invention, the objective lens includes a first lens L 1 having a negative refractive power, a second lens L 2 having a positive refractive power, an aperture stop S When, a third lens L 3 of the positive lens is more configuration as the fourth lens L 4 of the negative lens. Further a stop S between the third lens L 3 are arranged a filter group F, on the image side of the fourth lens L 4 is is disposed a CCD cover glass C. The r 4 is a surface having an optical low-pass effect.

【0041】このように図23に示す従来例における絞
りより像側の接合レンズをフィールドレンズの機能を収
差補正能力を低下させることなしに一体化し又撮像素子
直前に配置されている複屈折板を無くしたものである。
As described above, in the conventional example shown in FIG. 23, the cemented lens on the image side of the stop is integrated with the field lens function without deteriorating the aberration correction capability, and the birefringent plate disposed immediately before the image pickup device is provided. It has been lost.

【0042】又第1レンズLの凹面で発生するプラス
の非点収差を第2レンズLでマイナスの非点収差を発
生させることにより補正している。
[0042] Further is corrected by causing astigmatism positive in the second lens L 2 generate astigmatism negative produced by the first concave lens L 1.

【0043】これによって、絞りより物体側の前群にて
発生するコマ収差、非点収差は前群内で除去するように
している。
Thus, coma and astigmatism generated in the front unit on the object side of the stop are removed in the front unit.

【0044】又明るさ絞りより像側の後群は、フィール
ドレンズとしての機能を持ち、撮像素子に対しほぼ垂直
に主光線が入射するようにしている。この時絞りSと第
3レンズLとの間隔をある程度あけて、第3レンズL
のパワーがあまり強くならないようにして第3レンズ
の物体側の面で発生する非点収差を小さく抑えるこ
とが出来る。また前群で発生する非点収差は、マイナス
にしてこの面で発生する非点収差とでバランスさせてい
る。
The rear group on the image side of the aperture stop has a function as a field lens so that a principal ray is incident on the image pickup device almost perpendicularly. The distance between the S and the third lens L 3 this time aperture opened to some extent, the third lens L
3 of power can be suppressed small astigmatism occurring at the surface on the object side of the third lens L 3 so as not too strong. Further, the astigmatism generated in the front group is made negative and balanced with the astigmatism generated on this surface.

【0045】このようにして、明るさ絞りSと第3レン
ズとの間を広くして収差補正上有利になるようにすると
共に、ここにフィルター群Fを配置することが可能にな
る。
In this way, the distance between the aperture stop S and the third lens is widened to be advantageous for aberration correction, and the filter group F can be disposed here.

【0046】以上のようにして、色収差以外の諸収差
は、良好に補正することが出来る。色収差も、前群と後
群とで夫々独立して補正することが可能である。つまり
絞りSより前に第2レンズLを配置したことにより、
色収差を第1レンズLと第2レンズLとで打消し合
うことが出来る。又後群も第3レンズLで発生するマ
イナスの色収差を第3レンズLと第4レンズLの接
合面で充分補正することが出来る。
As described above, various aberrations other than chromatic aberration can be satisfactorily corrected. Chromatic aberration can also be corrected independently for the front group and the rear group. By having the second lens L 2 is arranged before the words stop S,
Chromatic aberration of the first lens L 1 and can cancel by the second lens L 2. The rear group also third lens L 3 negative chromatic aberration generated in the third lens L 3 and can be sufficiently corrected at the junction surface of the fourth lens L 4.

【0047】更に前群は第1レンズと第2レンズのパワ
ーを共に強くすることにより小型化が可能である。
Further, the size of the front unit can be reduced by increasing the power of both the first lens and the second lens.

【0048】以上のように本発明で用いるローパスフィ
ルターによって撮像装置の構成を簡単化できる。
As described above, the configuration of the imaging apparatus can be simplified by the low-pass filter used in the present invention.

【0049】実施例1の後群の焦点距離fはf
2.531である。またサンプリング間隔は、5.42
μである。
The focal length f R of the rear lens group of the first embodiment is f R =
2.531. The sampling interval is 5.42.
μ.

【0050】また使用する固体撮像素子は、図24にも
とづき説明した前記文献に記載されている方式のもので
ある。
The solid-state image pickup device used is of the type described in the above-mentioned document described with reference to FIG.

【0051】本発明のローパス効果を持つ面は、光軸を
z、CCDの水平走査方向をx、上記走査方向に垂直方
向をyとし、この面の関数形としてz=f(x)×g
(y)とすると、次の式で表わされる。 f(x)=Ex+Fx+Gx+Hx10+Ix12+Jx14+Kx16 (I8) g(y)=C (Cは定数) (19) この形状は、図3に示す様な形状になり、X方向すなわ
ちCCDの水平走査方向のみにうねりを持つ形状にな
る。
The surface having a low-pass effect according to the present invention has an optical axis
z, the horizontal scanning direction of the CCD is x, the direction perpendicular to the above scanning direction
The direction is y, and z = f (x) × g as a function form of this surface
Assuming (y), it is represented by the following equation. f (x) = Ex4+ Fx6+ Gx8+ Hx10+ Ix12+ Jx14+ Kx16  (I8) g (y) = C (C is a constant) (19) This shape becomes a shape as shown in FIG.
The shape has undulations only in the horizontal scanning direction of the CCD.
You.

【0052】また、この実施例の明るさ絞りの径は0.
4mmである。
In this embodiment, the diameter of the aperture stop is set to 0.1.
4 mm.

【0053】図4にこの面形状の傾きを示してあり、θ
は|θ|=0.377°である。又図5には、この
面形状によるfsin{θ(n−n)/n}を
示してあり、 fsin{|θm|(n−n)/n}=0.0087でる。
FIG. 4 shows the inclination of the surface shape.
m is | θ m | = 0.377 °. FIG. 5 shows f R sin {θ (n 1 −n 0 ) / n 0 } according to this surface shape, and f R sin {| θm | (n 1 −n 0 ) / n 0 } = 0.0087.

【0054】又この光学系を実際に計算機を用いて光線
追跡し、軸上におけるCCD水平走査方向(x方向)の
横収差量をガウス像面で評価すると図6のようになり、
図5と非常によく一致する。即ち条件(A)が有効であ
ることがわかる。
Further, when this optical system is actually traced by a computer using a ray, the amount of lateral aberration in the CCD horizontal scanning direction (x direction) on the axis is evaluated on a Gaussian image plane as shown in FIG.
Very consistent with FIG. That is, it is understood that the condition (A) is effective.

【0055】図7はこの実施例1のMTFである。サン
プリング周波数は184本/mmである。
FIG. 7 shows the MTF of the first embodiment. The sampling frequency is 184 lines / mm.

【0056】この実施例のデーターは下記の通りであ
る。 実施例1 f = 1.000, F/5.535, IH = 0.8134, 物体距離 = -9.8592 r 1 = ∞ d 1 = 0.2254 n 1 = 1.88300 ν 1 = 40.78 r 2 = 0.5365 d 2 = 0.3521 r 3 = 1.5395 d 3 = 0.9225 n 2 = 1.64769 ν 2 = 33.80 r 4 = -0.9365 d 4 = 0.1056 r 5 = ∞ (絞り) d 5 = 0.0211 r 6 = ∞ (非球面) d 6 = 0.2817 n 3 = 1.52287 ν 3 = 59.89 r 7 = ∞ d 7 = 0.0211 r 8 = ∞ d 8 = 1.0563 n 4 = 1.52000 ν 4 = 74.00 r 9 = ∞ d 9 = 0.8190 r 10 = 1.6405 d 10 = 1.2622 n 5 = 1.72916 ν 5 = 54.68 r 11 = -1.6059 d 11 = 0.6232 n 6 = 1.84666 ν 6 = 23.78 r 12 = ∞ d 12 = 0.2817 n 7 = 1.52287 ν 7 = 59.89 r 13 = ∞ 非球面係数 E = -0.13388 × 102, F = 0.19179 × 104, G = -0.10971 × 106, H = 0.32108 × 107, I = -0.50865 × 10 8 , J = 0.41464 × 109, K = - 0.13616 × 1010 f R = 2.531 実施例2は、図2に示す構成で図23に示す従来例の水
晶を廃止することが出来る。
The data of this embodiment is as follows. Example 1 f = 1.000, F / 5.535, IH = 0.8134, object distance = -9.8592 r 1 = ∞ d 1 = 0.2254 n 1 = 1.88300 ν 1 = 40.78 r 2 = 0.5365 d 2 = 0.3521 r 3 = 1.5395 d 3 = 0.9225 n 2 = 1.64769 ν 2 = 33.80 r 4 = -0.9365 d 4 = 0.1056 r 5 = ∞ (aperture) d 5 = 0.0211 r 6 = ∞ (aspheric) d 6 = 0.2817 n 3 = 1.52287 ν 3 = 59.89 r 7 = ∞ d 7 = 0.0211 r 8 = ∞ d 8 = 1.0563 n 4 = 1.52000 ν 4 = 74.00 r 9 = ∞ d 9 = 0.8190 r 10 = 1.6405 d 10 = 1.2622 n 5 = 1.72916 ν 5 = 54.68 r 11 = -1.6059 d 11 = 0.6232 n 6 = 1.84666 ν 6 = 23.78 r 12 = ∞ d 12 = 0.2817 n 7 = 1.52287 ν 7 = 59.89 r 13 = ∞ Aspheric coefficient E = -0.13388 × 10 2 , F = 0.19179 × 10 4 , G = -0.10971 × 10 6 , H = 0.32108 × 10 7 , I = -0.50865 × 10 8 , J = 0.41464 × 10 9 , K =-0.13616 × 10 10 f R = 2.531 With the configuration shown in FIG. 2, the conventional crystal shown in FIG. 23 can be eliminated.

【0057】この実施例2も明るさ絞り直後の面に光学
的ローパス効果を持つ面を配置してある。この面はz=
f(x)×g(y)で表わされる2次元直交関数であ
る。この時の関数f(x)およびg(y)は、いずれも
式(18)で表わされる形状でその係数は共に同じ値で
後に示すデーター中に記載してある通りである。
Also in the second embodiment, a surface having an optical low-pass effect is arranged on the surface immediately after the aperture stop. This surface is z =
This is a two-dimensional orthogonal function represented by f (x) × g (y). At this time, the functions f (x) and g (y) have the same shape as the expression (18), and the coefficients thereof are the same, as described in the data shown later.

【0058】この実施例2の場合も、例えばxをCCD
水平方向、yを垂直方向とすると、各々の方向のサンプ
リング周波数とその方向の角度の方向が条件(A)を満
足するようにすればよい。
In the second embodiment, for example, x is a CCD
Assuming that the horizontal direction and y are vertical directions, the sampling frequency in each direction and the direction of the angle in that direction may satisfy the condition (A).

【0059】上記の面で、直交関数で表現できる面の各
々の関数成分f(x)、g(y)は同一の面であっても
又夫々別の面であってもよい。いずれにしろその面を絞
りの近傍に配置すれば、ほぼ同じ効果が得られる。
In the above-mentioned planes, the function components f (x) and g (y) of the planes that can be expressed by orthogonal functions may be the same plane or different planes. In any case, if the surface is arranged near the stop, almost the same effect can be obtained.

【0060】この実施例2における後群のレンズ群は第
10面から第14面までで、このレンズ群の合成の焦点
距離fは2.415である。またサンプリング間隔
は、水平方向、垂直方向ともに5.9μとする。
[0060] In the lens group rear group in the second embodiment from the tenth surface to fourteenth surface, the focal length f R of the synthesis of this lens group is 2.415. The sampling interval is 5.9 μm in both the horizontal and vertical directions.

【0061】図8に示す実線は、x方向の面形状を表わ
している。尚y方向も同一形状である。又点線は、f
sin{θ((n−n)/n)}のグラフで、f
sin{θ((n−n)/n)}の値は、
0.0081である。
The solid line shown in FIG. 8 represents the surface shape in the x direction. The y-direction has the same shape. The dotted line indicates f R
sin {θ ((n 1 −n 0 ) / n 0 )}, and f
The value of R sin {θ m ((n 1 −n 0 ) / n 0 )} is
0.0081.

【0062】図9は、この実施例のCCD水平,垂直の
各方向の横収差量を示している。又図10はCCD水
平,垂直の各方向のMTFである。サンプリング周波数
は、CCD水平,垂直両方向共169.5本/mmであ
る。MTFは、約30%以下であれば実用上問題なく、
この実施例は、モアレの除去された画像が得られる。
FIG. 9 shows the amount of lateral aberration in each of the horizontal and vertical directions of the CCD of this embodiment. FIG. 10 shows the MTF in each of the horizontal and vertical directions of the CCD. The sampling frequency is 169.5 lines / mm in both the horizontal and vertical directions of the CCD. If the MTF is about 30% or less, there is no practical problem,
In this embodiment, an image from which moiré has been removed can be obtained.

【0063】実施例2のデーターは下記の通りである。 実施例2 f = 1.000, F/5.088, IH = 0.8575, 物体距離 = -10.3935 r 1 = ∞ d 1 = 0.2376 n 1 = 1.88300 ν 1 = 40.78 r 2 = 0.5877 d 2 = 0.6713 r 3 = 2.1437 d 3 = 0.4852 n 2 = 1.64769 ν 2 = 33.80 r 4 = -1.1471 d 4 = 0.1114 r 5 = ∞ (絞り) d 5 = 0.0223 r 6 = ∞ (非球面) d 6 = 0.2970 n 3 = 1.52287 ν 3 = 59.89 r 7 = ∞ d 7 = 0.0223 r 8 = ∞ d 8 = 1.1136 n 4 = 1.52000 ν 4 = 74.00 r 9 = ∞ d 9 = 0.0742 r 10 = 2.7122 d 10 = 0.8166 n 5 = 1.51633 ν 5 = 64.15 r 11 = -0.8444 d 11 = 0.2240 n 6 = 1.84666 ν 6 = 23.78 r 12 = -2.1696 d 12 = 0.5197 r 13 = 2.8953 d 13 = 0.5197 n 7 = 1.77250 ν 7 = 49.66 r 14 = ∞ d 14 = 1.2177 n 8 = 1.52287 ν 8 = 59.89 r 15 = ∞ 非球面係数 E = -0.11428 × 102, F = 0.14731 × 104, G = -0.75823 × 105, H = 0.19968 × 107, I = -0.28464 × 108, J = 0.20879 × 109, K = - 0.61693 × 10 9 f R = 2.413The data of Example 2 are as follows. Example 2 f = 1.000, F / 5.088, IH = 0.8575, object distance = -10.3935 r 1 = ∞ d 1 = 0.2376 n 1 = 1.88300 ν 1 = 40.78 r 2 = 0.5877 d 2 = 0.6713 r 3 = 2.1437 d 3 = 0.4852 n 2 = 1.64769 ν 2 = 33.80 r 4 = -1.1471 d 4 = 0.1114 r 5 = ∞ (aperture) d 5 = 0.0223 r 6 = ∞ (aspheric) d 6 = 0.2970 n 3 = 1.52287 ν 3 = 59.89 r 7 = ∞ d 7 = 0.0223 r 8 = ∞ d 8 = 1.1136 n 4 = 1.52000 ν 4 = 74.00 r 9 = ∞ d 9 = 0.0742 r 10 = 2.7122 d 10 = 0.8166 n 5 = 1.51633 ν 5 = 64.15 r 11 = -0.8444 d 11 = 0.2240 n 6 = 1.84666 ν 6 = 23.78 r 12 = -2.1696 d 12 = 0.5197 r 13 = 2.8953 d 13 = 0.5197 n 7 = 1.77250 ν 7 = 49.66 r 14 = ∞ d 14 = 1.2177 n 8 = 1.52287 ν 8 = 59.89 r 15 = ∞ Aspheric coefficient E = -0.11428 × 10 2 , F = 0.14731 × 10 4 , G = -0.75823 × 10 5 , H = 0.19968 × 10 7 , I = -0.28464 × 10 8 , J = 0.20879 × 10 9, K = - 0.61693 × 10 9 f R = 2.413

【0064】実施例3は、光学系とCCDが共に実施例
1と同じで、光学的ローパス効果を持つ面のみがその形
状を異にする。
In the third embodiment, both the optical system and the CCD are the same as those in the first embodiment, and only the surface having an optical low-pass effect has a different shape.

【0065】光学的ローパス効果を持つ面の形状は、区
分的多項式で表現でき、判りやすくするために極座標で
表現すると次の式(20)で表わされる。
The shape of a surface having an optical low-pass effect can be expressed by a piecewise polynomial, and is expressed by the following expression (20) when expressed in polar coordinates for easy understanding.

【0066】この実施例3における上記式の各係数値で
,aは下記の通りである。 a=3.46353×10−4 =−4.9483×10−3 又Cの値は、下記の通りである。 C=−0.33398×10 C=0.23727×10 =−0.67312×10 10=0.97698×10 12=−0.76755×10 14=0.31031×10 16=−0.50536×10 図11に示す実線がこの実施例3で用いる光学的ローパ
ス効果を持つ面の形状である。この面のr=0とr=
0.14の部分には微分不可能な不連続点が存在する。
In each of the coefficient values of the above equation in the third embodiment,
a0, A1Is as follows. a0= 3.44633 × 10-4  a1= −4.9483 × 10-3  And CnAre as follows. C4= −0.33398 × 10 C6= 0.23727 × 103  C8= −0.67312 × 104  C10= 0.97698 × 105  C12= −0.77675 × 106  C14= 0.31031 × 107  C16= −0.50536 × 107  The solid line shown in FIG. 11 indicates the optical roper used in the third embodiment.
This is the shape of the surface that has the effect. R = 0 and r =
There is a non-differentiable discontinuity in the portion of 0.14.

【0067】又図11の点線は、この実施例のfsi
n{θ((n−n)/n)}を表わしている。
The dotted line in FIG. 11 indicates f R si of this embodiment.
n {θ ((n 1 −n 0 ) / n 0 )}.

【0068】又fsin{θ((n−n)/n
)}の値は0.0086である。
Also, f R sin θ m ((n 1 −n 0 ) / n
0 ) The value of} is 0.0086.

【0069】図12は、実施例3のMTFを示す。この
MTFを実施例1のそれと比べると、実施例3では、M
TFが強く押えられていることがわかる。これは面形状
の直線部分を含むためである。
FIG. 12 shows an MTF according to the third embodiment. When this MTF is compared with that of the first embodiment, in the third embodiment, M
It can be seen that TF is strongly suppressed. This is because it includes a linear portion having a planar shape.

【0070】尚上記各実施例における光学的ローパスフ
ィルターとしての効果を持たせる面の基準面は、いずれ
も平面である。即ち他のレンズデーター(r,d,n,
νの値)を変えることなしにこの面のみの形状を変更す
る場合、この面が平面である時に全系の球面収差が最小
になるようになっている。
In each of the above embodiments, the reference surface for providing the effect as an optical low-pass filter is a flat surface. That is, other lens data (r, d, n,
When the shape of only this surface is changed without changing (v), the spherical aberration of the entire system is minimized when the surface is flat.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明によれば、離散的サンプリング構
造を持つ撮像素子と、撮像素子のサンプリングによるナ
イキスト限界の存在する物体面を結像する撮像光学系と
を有する撮像装置においてモアレ等を効果的に除去し得
るものである。
According to the present invention, moiré and the like can be reduced in an image pickup apparatus having an image pickup device having a discrete sampling structure and an image pickup optical system for forming an image on an object surface having a Nyquist limit by sampling of the image pickup device. It can be removed completely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1,3の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of embodiments 1 and 3 of the present invention.

【図2】本発明の実施例2の構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1の光学的ローパス効果を持つ
面の形状を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a shape of a surface having an optical low-pass effect according to the first embodiment of the present invention.

【図4】上記面の傾きを示す図FIG. 4 is a diagram showing the inclination of the surface.

【図5】上記面によるfsin{θ((n−n
/n)}を示す図
[5] by the face f R sin {θ ((n 1 -n 0)
/ N 0 )}

【図6】実施例1の光学系の横収差を示す図FIG. 6 is a diagram illustrating lateral aberration of the optical system according to the first embodiment.

【図7】上記光学系のMTFを示す図FIG. 7 is a diagram showing an MTF of the optical system.

【図8】実施例2の光学的ローパス効果を持つ面の形状
を示す図
FIG. 8 is a diagram illustrating a shape of a surface having an optical low-pass effect according to the second embodiment.

【図9】実施例2の光学系の横収差を示す図FIG. 9 is a diagram illustrating a lateral aberration of the optical system according to the second embodiment.

【図10】実施例2の光学系のMTFを示す図FIG. 10 is a diagram illustrating an MTF of the optical system according to the second embodiment.

【図11】実施例3の光学的ローパス効果を持つ面の形
状を示す図
FIG. 11 is a diagram illustrating a shape of a surface having an optical low-pass effect according to the third embodiment.

【図12】実施例3の光学系のMTFを示す図FIG. 12 is a diagram illustrating an MTF of an optical system according to a third embodiment.

【図13】本発明装置の基本構成を示す図FIG. 13 is a diagram showing a basic configuration of the device of the present invention.

【図14】本発明で用いる光学的ローパス効果を持つ面
およびその面による作用を説明する図
FIG. 14 is a view for explaining a surface having an optical low-pass effect used in the present invention and an effect of the surface.

【図15】他の光学的ローパス効果を持つ面を示す図FIG. 15 is a diagram showing a surface having another optical low-pass effect.

【図16】図14に示す面の基準面からのずれ量および
結像面での光軸からの距離を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a shift amount of the plane shown in FIG. 14 from a reference plane and a distance from an optical axis on an imaging plane.

【図17】図15に示す面の基準面からのずれ量および
結像面での光軸からの距離を示す図
17 is a diagram showing the amount of deviation of the plane shown in FIG. 15 from the reference plane and the distance from the optical axis on the image plane

【図18】図14に示す面のx方向のスポットの強度と
MTFを示す図
FIG. 18 is a diagram showing the MTF and the intensity of the spot in the x direction on the surface shown in FIG. 14;

【図19】図15に示す面のx方向のスポット強度とM
TFを示す図
19 is a graph showing the relationship between the spot intensity in the x direction of the surface shown in FIG.
Diagram showing TF

【図20】図14と図15を組合わせ形状の光学的ロー
パス効果を持つ面形状を示す図
FIG. 20 is a diagram showing a surface shape having an optical low-pass effect of a combination of FIGS. 14 and 15;

【図21】図20に示す面のスポット強度分布とMTF
を示す図
FIG. 21 shows spot intensity distribution and MTF of the surface shown in FIG.
Figure showing

【図22】従来例の断面図FIG. 22 is a sectional view of a conventional example.

【図23】他の従来例の断面図FIG. 23 is a sectional view of another conventional example.

【図24】撮像方式の一例を示す図FIG. 24 illustrates an example of an imaging method.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 離散的なサンプリング構造を持ち、サン
プリングによるナイキスト限界を有する撮像素子と、明
るさ絞りを含み前記撮像素子上に物体像を形成するため
の結像光学系と、前記明るさ絞りの近傍に配置された光
学的ローパス効果を持つ屈折面とを備え、前記光学的ロ
ーパス効果を持つ屈折面は、少なくとも前記撮像素子の
走査方向に対して前記結像光学系のスポットを2点に分
離する作用を持つ面形状と前記結像光学系のスポット強
度を矩形状に近付ける作用を持つ面形状とを組合わせた
形状であり、次の条件(A)を満足する撮像装置。 (A) S/2≦fRsin{|θm||n1−n0|/n0}≦3S |θm|<90° 但し、Sは撮像素子の輝度信号を得るための最小サンプ
リング間隔、θmは光学的ローパス効果を持つ面の法線
とその面の基準面の法線との角度差のサンプリング方向
の成分の絶対値の最大値、n0,n1はそれぞれ光学的ロ
ーパス効果を持つ面を挟む各媒質の屈折率、fRは明る
さ絞りより像側の光学系の焦点距離である。
An imaging device having a discrete sampling structure and having a Nyquist limit due to sampling; an imaging optical system including a brightness stop for forming an object image on the imaging device; and the brightness stop and a refracting surface having an optical low-pass effect which is arranged in the vicinity of, the optical Russia
The refracting surface having a multipath effect is at least
The spot of the imaging optical system is divided into two points in the scanning direction.
Surface shape with separating action and spot strength of the imaging optical system
Combined with a surface shape that has the effect of making the degree closer to a rectangular shape
An imaging device having a shape and satisfying the following condition (A). (A) S / 2 ≦ f R sin {| θ m || n 1 −n 0 | / n 0 } ≦ 3S | θ m | <90 ° where S is the minimum sampling for obtaining a luminance signal of the image sensor. The interval, θ m is the maximum value of the absolute value of the component in the sampling direction of the angular difference between the normal to the surface having the optical low-pass effect and the normal to the reference surface of the surface, and n 0 and n 1 are the optical low-pass, respectively. The refractive index f R of each medium sandwiching the surface having the effect is the focal length of the optical system on the image side of the aperture stop.
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