JPH0219821A - Optical low-pass filter - Google Patents

Optical low-pass filter

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Publication number
JPH0219821A
JPH0219821A JP16986888A JP16986888A JPH0219821A JP H0219821 A JPH0219821 A JP H0219821A JP 16986888 A JP16986888 A JP 16986888A JP 16986888 A JP16986888 A JP 16986888A JP H0219821 A JPH0219821 A JP H0219821A
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JP
Japan
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pass filter
optical low
optical
value
image sensor
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Application number
JP16986888A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Shiraishi
白石 昭彦
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0219821A publication Critical patent/JPH0219821A/en
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Abstract

PURPOSE:To excellently remove influences of aliasing with an image pickup element even when the element has a small aperture ratio only by causing the value of separating width of each optical member constituting an optical low-pass filter to satisfy specific conditions. CONSTITUTION:This optical low-pass filter separates incident light rays into two light beams and is constituted of 1st, 2nd, and 3rd optical members 1, 2, and 3 and values of the components of the light beam separating widths of the members 1, 2, and 3 projected in the scanning direction of an image pickup element are respectively P1, P2, and P3. When the minimum, maximum, and intermediate values of the values P1-P3 of the projected component of each light beam on the image pickup element are respectively designated to (a), (c), and (b), the values are caused to satisfy conditions of inequalities I and II. Therefore, influences of aliasing can be removed excellently even when the used image pickup element has a small aperture ratio only.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光学的ローパスフィルターに関し、特にCOD
、MOS等の撮像素子を用いて画像を離散的に得る撮像
機器等に好適な光学的ローパスフィルターに関するもの
である。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical low-pass filter, and in particular to a COD
The present invention relates to an optical low-pass filter suitable for an imaging device that discretely obtains images using an imaging element such as a MOS.

(従来の技術) 一般に離散的画素構造を有するCCD、MOS等の撮像
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。
(Prior Art) In general, a video camera or the like using an imaging device such as a CCD or MOS having a discrete pixel structure spatially samples image information optically to obtain an output image.

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い構造や
色あい等の偽信号が発生してくる。
In this case, if the subject contains high spatial frequency components higher than the sampling frequency, false signals such as structures and color tones that the subject does not have will be generated.

即ち撮影機器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(エイリアジ
ング)と呼ばれる現象が起き、撮影画像にモアレ縞、偽
色等が形成される原因となってくる。
In other words, frequency components that cannot be collected by imaging equipment (frequency components that exceed the Nyquist frequency) cannot be reproduced as image information, and a phenomenon called waveform distortion (aliasing) occurs, causing moire fringes and false colors in the captured image. This causes the formation of

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周波成分を制限してエイリア
ジングの影響を除去している。
For this reason, conventionally, an optical low-pass filter is placed in a part of the photographing system to limit the high frequency components of the subject and eliminate the effects of aliasing.

従来より光学的ローパスフィルターとしては水晶板等の
複屈折を利用したものが多く用いられている。
Conventionally, many optical low-pass filters that utilize birefringence, such as a quartz plate, have been used.

第4図は従来の水晶板を用い複屈折を利用した光学的ロ
ーパスフィルターの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical low-pass filter using a conventional crystal plate and utilizing birefringence.

同図に於て40は光学的ローパスフィルター41は入射
光線、42は常光線、43は異常光線である。
In the figure, 40 is an optical low-pass filter 41 for incident light, 42 is an ordinary ray, and 43 is an extraordinary ray.

同図に於ては入射光1141を常光線42と異常光線4
3の2つの光束に分離してローパス効果を得ている。
In the same figure, incident light 1141 is divided into ordinary ray 42 and extraordinary ray 4.
A low-pass effect is obtained by separating the light beam into two light beams.

ここで水晶板により分離される光束の間隔なり、空間周
波数をfとすると伝達関数、所謂MTF(f)は MTF(f)−lcostcDf の如く、コサイン関数となる。
Here, if f is the spacing between the light beams separated by the crystal plate, or the spatial frequency, then the transfer function, so-called MTF(f), becomes a cosine function, such as MTF(f)-lcostcDf.

第5図はこのときの伝達関数MTF(f)偵の説明図で
ある。同図に示す様に水晶板の厚さDを制御することに
より被写体に含まれる所定の空間周波数成分を制御する
ことができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the transfer function MTF(f) at this time. As shown in the figure, by controlling the thickness D of the crystal plate, a predetermined spatial frequency component included in the subject can be controlled.

第6図は単板式のビデオカメラ等に用いられるストライ
プフィルターを有する撮像素子の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an image sensor having a stripe filter used in a single-chip video camera or the like.

同図に示す様に単板式のビデオカメラ等はカラーフィル
ターが走査方向に垂直にストライプ状に並んで形成され
たものが多く用いられている。
As shown in the figure, many single-chip video cameras and the like have color filters arranged in stripes perpendicular to the scanning direction.

このストライプフィルターを有した撮像素子は製造が容
易であり、かつ高画素化に有利である等の利点を有して
いる。
An image sensor having this stripe filter has advantages such as being easy to manufacture and being advantageous in increasing the number of pixels.

しかしながらその反面水平方向(走査方向)てのエイリ
アジングが比較的起こり易いという欠点があった。
However, on the other hand, it has the disadvantage that aliasing is relatively easy to occur in the horizontal direction (scanning direction).

この為、前述した水晶板の光学的ローパスフィルターを
水上方向にかけることでエイリアジングの影響を抑制し
ている。
For this reason, the effects of aliasing are suppressed by applying the aforementioned optical low-pass filter of the crystal plate in the direction above the water.

ここで撮像素子の電荷ti積部か撮像有効画面外にある
フレーム・トランスファー(F−T)方式のCCD等の
撮像素子について述べる。
Here, an image sensor such as a frame transfer (FT) type CCD, in which the charge product part of the image sensor is located outside the effective imaging screen, will be described.

このフレーム・トランスファ一方式のCODの場合は開
口率(サンプリングピッチとそれに対応するセル内の感
光部の大きさの比)が略100%に近い為に撮像素子自
体の伝達関数(MTF)は低く、該撮像素子自体である
程度エイリアジングの影響を抑制する効果を有している
In the case of this frame-transfer type COD, the aperture ratio (the ratio of the sampling pitch to the corresponding size of the photosensitive area in the cell) is close to 100%, so the transfer function (MTF) of the image sensor itself is low. , the image sensor itself has the effect of suppressing the effects of aliasing to some extent.

この為、該撮像素子には第4図に示した様に水晶板の複
屈折を利用した光学的ローパスフィルター40を1枚用
い入射光線を水平方向に常光線と異常光線の2本に分離
させるだけで充分なエイリアジングの影響の抑制を行う
ことができる。
For this reason, the image sensor uses one optical low-pass filter 40 that utilizes the birefringence of a crystal plate, as shown in FIG. 4, to separate the incident light beam into two, an ordinary ray and an extraordinary ray, in the horizontal direction. The effects of aliasing can be sufficiently suppressed with just this method.

しかしながらこのフレーム・トランスファ一方式のCC
D等の撮像素子は電凋蓄積部が撮像有効画面外にあるた
めサイズが大きくなり、又強い光が入射すると荷電粒子
が多く発生してしまい隣りのセルまであふれ出てしまう
現象(ブルーミング)かあった。
However, this frame transfer one-type CC
The size of image sensors such as D is large because the charge storage part is located outside the effective imaging screen, and when strong light is incident, many charged particles are generated, causing a phenomenon (blooming) that overflows to neighboring cells. there were.

この為、一般には撮像素子の電荷蓄桔部か撮像有効画面
内にあるインター・ライン(!・L)方式のCCD等の
撮像素子が多く用いられている。
For this reason, an image sensor such as an inter-line (!•L) type CCD, which is located in the charge storage section of the image sensor or within the effective imaging screen, is generally used.

しかしながら該インター・ライン方式のCCD等の撮像
素子は電荷蓄積部が撮像有効画面内にある為に開口率が
低くなりフレーム・トランスファ一方式に比べてl/3
〜l/4程度の開口率となってしまい該撮像素子自体て
エイリアジングの影響を抑制するのは困難であった。
However, since the charge storage part of the inter-line type image sensor such as CCD is located within the effective imaging screen, the aperture ratio is lower than that of the frame transfer type.
Since the aperture ratio is about 1/4, it is difficult to suppress the influence of aliasing in the image sensor itself.

第7図はフレーム・トランスファ一方式とインター・ラ
イン方式のCCDの伝達関数MTF(f ) (IIの
比較を示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a comparison of the transfer function MTF(f) (II) of a frame transfer type CCD and an inter line type CCD.

同図に示した様にインター・ライン方式のCCDの撮像
素子はフレーム・トランスファ一方式に比べ撮像素子自
体の伝達関数MTF(f)値は高い為、該撮像素子自体
でエイリアジングを抑制する効果は低くなりその為エイ
リアジングが起こり易くなっている。
As shown in the figure, since the inter-line type CCD image sensor has a higher transfer function MTF (f) value than the frame transfer type, the image sensor itself has the effect of suppressing aliasing. becomes low, which makes aliasing more likely to occur.

そこで従来では前記の問題点を解消する為に2枚以上の
水晶の複屈折板より成る光学的ローパスフィルターが撮
影系の一部に配置して用いられている。
Conventionally, in order to solve the above-mentioned problems, an optical low-pass filter consisting of two or more quartz birefringent plates is placed in a part of the photographing system.

第8図はインター・ライン方式のCCD用の撮像素子に
2枚の複屈折板を有した光学的ローパスフィルターを用
いたときの構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram when an optical low-pass filter having two birefringent plates is used in an image sensor for an inter-line CCD.

同図に於て、81.82は各々複屈折板であり水晶より
形成されている。83は位相板で直線偏光を円偏光に変
換するものであり、複屈折板81.82の間に設けられ
ている。
In the figure, 81 and 82 are birefringent plates made of quartz. A phase plate 83 converts linearly polarized light into circularly polarized light, and is provided between birefringent plates 81 and 82.

同図に示す様に2枚の複屈折板81.82の間に位相板
を挟んで光学的ローパスフィルターを構成している。
As shown in the figure, an optical low-pass filter is constructed by sandwiching a phase plate between two birefringent plates 81 and 82.

同図に於て入射した光線Eを複屈折板81により2本に
分離し位相板83で直線偏光を円偏光に変換して複屈折
板82により、さらに2本に分離して結局4木の光線に
分離してローパス効果な得ている。
In the figure, the incident light ray E is separated into two by a birefringent plate 81, linearly polarized light is converted into circularly polarized light by a phase plate 83, and further divided into two by a birefringent plate 82, resulting in four lights. A low-pass effect is obtained by separating the light beams.

第9図はこのときの光学的ローパスフィルターの伝達関
数MTF(f)値の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the transfer function MTF(f) value of the optical low-pass filter at this time.

同図に示す様に最初のトラップ周波数近傍に撮像素子の
ナイキスト周波数f。の2倍(2fw )の周波数で光
学的ローパスフィルターのMTF値を充分小さな値に設
定すればエイリアジングの影響を抑制することができる
As shown in the figure, the Nyquist frequency f of the image sensor is near the first trap frequency. The influence of aliasing can be suppressed by setting the MTF value of the optical low-pass filter to a sufficiently small value at a frequency twice (2fw).

同図に於てこの2枚の複屈折板を利用した光学的ローパ
スフィルターは2f、の周波数近傍のMTF曲線の立ち
上りを第5図て示した複屈折板を1枚用いたときのMT
F曲線の立ち上りに比べて小さくしている。
In the same figure, the optical low-pass filter using these two birefringent plates shows the rise of the MTF curve near the frequency of 2f.
It is made smaller than the rise of the F curve.

従って光学的ローパスフィルターのMTF値は小さい値
になりエイリアジングの影響を抑制することができる。
Therefore, the MTF value of the optical low-pass filter becomes a small value, and the influence of aliasing can be suppressed.

しかしながら開口率が25%程度のインター。However, the opening ratio is about 25%.

ライン方式のCCDの撮像素子ではこれでも2f、の周
波数近傍のMTF値は充分小さい偵とはいえず、又第9
図のurF(f)(aの説明図で示した部分C(第1−
第2トラップ周波数間)のMTF曲線に盛り上がりかあ
り、さらに第2トラップ周波数以降のMTF曲線の立ち
−Lかりも大きすぎる。
With a line-type CCD image sensor, the MTF value near the 2f frequency is still not small enough, and the 9th
urF(f) (part C shown in the explanatory diagram of a) (1st-
There is a swell in the MTF curve (between the second trap frequency), and the rise of the MTF curve after the second trap frequency is also too large.

この為、エイリアジングが充分に抑″制できたとはいえ
ず、撮影画像に偽色やコントラストが反転する偽解像な
どの現象が起こる欠点かあった。
For this reason, it cannot be said that aliasing was sufficiently suppressed, and there was a drawback that phenomena such as false color and false resolution in which the contrast was reversed occurred in the photographed images.

又特開昭61−261988号公報ではインター・ライ
ン方式のCCD用に水晶の複屈折板を3枚用いた光学的
なローパスフィルターを提案している。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-261988 proposes an optical low-pass filter using three crystal birefringent plates for an inter-line type CCD.

第1O図(A)は同公報で提案されているインター・ラ
イン方式のCCD用の光学的ローパスフィルターの構成
図、同図(B)は光学的ローパスフィルターが光線Eを
分割していく様子を示した説明図である。
Figure 1(A) is a block diagram of the optical low-pass filter for inter-line CCD proposed in the same publication, and Figure 1(B) shows how the optical low-pass filter splits the light ray E. FIG.

同図(A)に於て複屈折板iot、102.103の各
々の光軸と撮像素子の走査方向に対し分離される光線の
角度を各々−45°、0045°とし、分離幅をt :
 JT: lに設定することにより同図(B)に示す六
角形の頂点及び中心をなす7点に各々分離して光線を得
ることによりローパス・効果を得ている。
In the same figure (A), the angles of the light rays separated with respect to the optical axes of the birefringent plates IOT and 102 and 103 and the scanning direction of the image sensor are respectively -45° and 0045°, and the separation width is t:
JT: By setting it to 1, a low-pass effect is obtained by separately obtaining light rays at seven points forming the vertices and center of the hexagon shown in Figure (B).

第11図はこのときの光学的ローパスフィルターのMT
F(f)(aの説明図である。
Figure 11 shows the MT of the optical low-pass filter at this time.
It is an explanatory diagram of F(f)(a).

同図の示す様に第2トラウブ周波数近傍での!1ltT
F曲線の立ち上がりは小さいといえるが、第1トラップ
周波数近傍のMTFIIh線の立ち上がりは小さいとは
いえず、又C°で示した部分(第1〜第2トラツプ周波
数間)のMTF曲線にも比較的大きな盛り上がりがある
As shown in the figure, near the second Traub frequency! 1ltT
Although the rise of the F curve can be said to be small, the rise of the MTFIIh line near the first trap frequency cannot be said to be small, and compared to the MTF curve of the part indicated by C° (between the first and second trap frequencies). There is a huge excitement.

この為MTF値は充分小さい値とはいえず走査方向での
エイリアジングを充分に抑制するには致らない。
For this reason, the MTF value is not a sufficiently small value and cannot sufficiently suppress aliasing in the scanning direction.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は撮fIt″X子のナイキスト周波数の2倍の周
波数の近傍で光学的ローパスフィルターのM T F 
(liを充分小さい値に設定することにより。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the problem of the optical low-pass filter M T
(By setting li to a sufficiently small value.

ストライプフィルターを有する撮像素子で、しかもイン
ター・ライン方式のCCD等のように小さな開口率しか
持たない撮像素子でも良好にエイリアジングの影響が除
去できる光学的ローパスフィルターの提供を目的とする
To provide an optical low-pass filter capable of satisfactorily removing the influence of aliasing even in an image sensor having a stripe filter and having only a small aperture ratio, such as an inter-line type CCD.

(問題点を解決する為の手段) 撮像素子への入射光路中に配置される光学的ローパスフ
ィルターであって、該光学的ローパスフィルターは入射
した光線を2本に分離し該光線の分離幅の前記撮像素子
の走査方向への射影成分の値がPiである第1の光学部
材と、該第1の光学部材より射出する各々の光線をさら
に2本に分離し該光線の分離幅の前記撮像素子の走査方
向への射影成分の値が22である第2の光学部材と。
(Means for solving the problem) An optical low-pass filter is placed in the optical path of incidence on the image sensor, and the optical low-pass filter separates the incident light beam into two, and divides the light beam into two beams. A first optical member whose projected component value in the scanning direction of the image sensor is Pi, and each light ray emitted from the first optical member is further separated into two, and the image is captured with a separation width of the light rays. a second optical member whose projection component in the scanning direction of the element has a value of 22;

該第2の光学部材より射出する各々の光線をさらに2本
に分離し該光線の分離幅の前記撮像素子の走査方向への
射影成分の値がP3である第3の光学部材より構成され
、前記各光線の前記撮像素子への射影成分の値P1、P
2.P3のうち最小の射影成分の値をa、最大の射影成
分の値をC1中間の射影成分の値をbとしたとき 0.56 ≦ a / b  ≦ 1 1        ≦  c / b   ≦  1.
8なる条件を満足することである。
a third optical member which further separates each light beam emitted from the second optical member into two and whose projection component of the separation width of the light beam in the scanning direction of the image sensor is P3; Values P1, P of the projection components of each of the light rays onto the image sensor
2. When the value of the minimum projected component of P3 is a, and the value of the maximum projected component is C1, the value of the intermediate projected component is b, 0.56 ≦ a / b ≦ 1 1 ≦ c / b ≦ 1.
The requirement is to satisfy condition 8.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例の光学的ローパスフィルター
の構成図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of an optical low-pass filter according to an embodiment of the present invention.

同図に於てlOは光学的ローパスフィルター1は第1の
光学部材であり水晶の複屈折板1bより形成されている
。2は第2の光学部材であり直線偏光を円偏光に変換す
る位相板2aと水晶の複屈折板2bより形成されている
。3は第3の光学部材であり前記位相板2aと同じ作用
の位相板3aと水晶の複屈折板3bより形成されている
In the figure, an optical low-pass filter 1 is a first optical member, and is formed from a birefringent plate 1b made of quartz crystal. Reference numeral 2 denotes a second optical member, which is formed of a phase plate 2a that converts linearly polarized light into circularly polarized light and a birefringent plate 2b made of quartz crystal. Reference numeral 3 designates a third optical member, which is composed of a phase plate 3a having the same function as the phase plate 2a and a birefringent plate 3b made of crystal.

本実施例ではこれらの3つの光学部材l、2.3より光
学的ローパスフィルター10を構成している。尚、Eは
入射光線である。
In this embodiment, these three optical members 1 and 2.3 constitute an optical low-pass filter 10. Note that E is an incident light beam.

本実施例に於て光学的ローパスフィルターlOに入射し
た光i1Eは複屈折板1bで2本の分離され1分離され
た該光&aEは位相板2aで直線偏光を円偏光に変換さ
れ複屈折板2bに入射する。そして該複屈折板2bで光
線Eはさらに2本ずつに分離され1位相板3aで直線偏
光を円偏光に変換され複屈折板3bに入射する。モして
該複屈折板3bで光&iEはさらに2本ずつに分離され
結局全体で最高で8木、最低で4本の光線となって光学
的ローパスフィルターlOを通過しローパス効果を得て
不図示の撮像素子へ入射している。
In this embodiment, the light i1E incident on the optical low-pass filter IO is separated into two by the birefringent plate 1b, and the separated light &aE is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the phase plate 2a, and the birefringent plate 1b converts the linearly polarized light into circularly polarized light. 2b. The birefringent plate 2b further separates the light beam E into two beams, one phase plate 3a converts the linearly polarized light into circularly polarized light, and the light beam E enters the birefringent plate 3b. The birefringent plate 3b further separates the light &iE into two beams each, resulting in a maximum of eight beams and a minimum of four beams in total, which pass through the optical low-pass filter lO to obtain a low-pass effect. The light is incident on the illustrated image sensor.

本実施例に於て各々の複屈折板1b、2b、3bの分離
幅を各々Q1.Q2、Q3とし、そのうちで最小の分離
幅をa、中間の分離幅をす、最大の分離幅をCとしたと
き光学的ローパスフィルターの伝達関数、所謂MTF(
f)は MTF(f)−lcosπQ+f+cos ff Q鵞
f+cos * Qsfslcosπaf・cosπb
r+CO5πcr+e・(3)(a ≦b ≦C) となり、1/2c、1/2b、1/2aで各々第1、第
2.第3トラップ周波数をもつMTF曲線となる。第2
図はこのときの光学的ローパスフィルターの伝達関数M
TF (f)値の説明図である。
In this embodiment, the separation width of each birefringent plate 1b, 2b, 3b is set to Q1. Let Q2 and Q3 be the minimum separation width, a middle separation width, and C the maximum separation width, then the transfer function of an optical low-pass filter, the so-called MTF (
f) is MTF(f)-lcosπQ+f+cos ff Qf+cos *Qsfslcosπaf・cosπb
r+CO5πcr+e・(3) (a ≦b ≦C), and the first, second . This results in an MTF curve with a third trap frequency. Second
The figure shows the transfer function M of the optical low-pass filter at this time.
It is an explanatory diagram of TF (f) value.

本実施例に於てはこれらの分離幅a、b、cの各々の値
を前述の条件式(1)、(2)を満足するように設定し
、これにより第1、第2.第3トラップ周波数のいずれ
の近傍においてもMTF曲線の立ち上がりを充分小さく
することができ、即ち光学的ローパスフィルターのMT
F値を小さくしてエイリアジングの影響を除去している
In this embodiment, the values of each of these separation widths a, b, and c are set so as to satisfy the above-mentioned conditional expressions (1) and (2). The rise of the MTF curve can be made sufficiently small anywhere near the third trap frequency, that is, the MT of the optical low-pass filter
The effect of aliasing is removed by reducing the F value.

ここて撮像素子のサンプリングとウチを21とし、 b ” Pi / 2・・・・・・・・・・・(4)と
すれば撮像素子のナイキスト周波数f8を2倍としたも
のは 2fs −1/ Pi −1/  2b ・−・・(S
)となりMTF曲線の第2トラップ周波数1/2bに一
致する。
Here, if the sampling rate of the image sensor is 21 and b '' Pi / 2 (4), then the Nyquist frequency f8 of the image sensor doubled is 2fs -1 / Pi -1/ 2b ・-・(S
), which corresponds to the second trap frequency 1/2b of the MTF curve.

又、第2図の光学的ローパスフィルターのMTF(f)
値の説明図に示す様にナイキスト周波数2f、を中心に
MTF値が充分0に近い領域(第1〜第3トラツプ周波
数間)が広くひろがっている為エイリアジングの影響の
小さい良好な光学的ローパスフィルターを得ることがで
きる。
Also, the MTF (f) of the optical low-pass filter in Figure 2
As shown in the explanatory diagram of the values, there is a wide area (between the 1st and 3rd trap frequencies) where the MTF value is sufficiently close to 0 around the Nyquist frequency 2f, so it is a good optical low-pass with little effect of aliasing. You can get filters.

条件式(1)、(2)に於て分離幅の最小aの値が小さ
すぎると条件式(i)の下限値を越えてしまい第2図で
示したMTF曲線曲線部分(第2〜第3トラツプ周波数
間)の盛り上がりが大きくなりすぎ、又第2、第3トラ
ップ周波数近傍でのMTF曲線の立ち上がりが大きくな
りすぎ好ましくない。
In conditional expressions (1) and (2), if the value of the minimum separation width a is too small, the lower limit of conditional expression (i) will be exceeded, and the MTF curve curve portion (second to second 3 trap frequencies) becomes too large, and the rise of the MTF curve near the second and third trap frequencies becomes too large, which is undesirable.

又分離幅の最大仁の値が大きすぎると条件式(2)の上
限値を越えてしまい第2図で示した閘TF曲線Aの部分
(第ト42トラップ周波数間)の盛り上がりが大きくな
りすぎ第1.第21−ラップ周波数近傍でのMTF曲線
の立ち上がりが大きくなりすぎて解像度の良好な光学的
ローパスフィJレターを(与るのが困難となる。
Also, if the maximum value of the separation width is too large, the upper limit of conditional expression (2) will be exceeded, and the rise in the part of the lock TF curve A (between the 42nd trap frequency) shown in Figure 2 will become too large. 1st. The rise of the MTF curve near the 21st-lap frequency becomes too large, making it difficult to provide an optical low-pass filler with good resolution.

第3図(A)、(B)は各々本発明の他の一実施例を示
す光学的ローパスフィルターの説明図であり、同図(A
)は光軸に対して垂直方向の光学的ローパスフィルター
の断面図、同図(B)は光学的ローパスフィルターが光
線を分割していく様子を示した説IJI図であり、入射
光線Eと垂直な平面で示している。
FIGS. 3(A) and 3(B) are explanatory diagrams of an optical low-pass filter showing another embodiment of the present invention, and FIG.
) is a cross-sectional view of the optical low-pass filter in the direction perpendicular to the optical axis, and (B) is an IJI diagram showing how the optical low-pass filter divides the light beam, and the cross-sectional view is perpendicular to the incident light beam E. It is shown on a plane.

第3図(A)、(B)に於て31は第1の光学部材、3
2は第2の光学部材、33は第3の光学部材でこれらの
各光学部材31.32.33で光学的ローパスフィルタ
ー30を構成している。
In FIGS. 3(A) and 3(B), 31 is the first optical member;
2 is a second optical member, 33 is a third optical member, and these optical members 31, 32, and 33 constitute an optical low-pass filter 30.

又、これらの光学部材31,32.33は水晶から成る
複屈折板31b、32b、33bより形成されている。
Further, these optical members 31, 32, and 33 are formed of birefringent plates 31b, 32b, and 33b made of crystal.

尚、34は入射光1aEと同じ位置を示している。Note that 34 indicates the same position as the incident light 1aE.

本実施例に於て複屈折板31b、32b33bの各々の
光軸と不図示の撮像素子の水平方向(走査方向)に対し
分離される光線とのなす角度は各々−45°、O’、4
5″′と設定している。
In this embodiment, the angles between the optical axes of each of the birefringent plates 31b, 32b and 33b and the light rays separated with respect to the horizontal direction (scanning direction) of an image sensor (not shown) are -45°, O', and 4°, respectively.
It is set to 5″′.

本実施例に於て入射光線Eと同じ位!!134にある光
線は複屈折板31bで0の方向に分離され。
In this example, it is the same as the incident ray E! ! The light beam at 134 is separated in the direction of 0 by the birefringent plate 31b.

複屈折板32bでさらに@の方向に分離され、複屈折板
33bでさらにOの方向に分離されて結局8本の光線と
してローパス効果を得ている。
The birefringent plate 32b further separates the light beams in the @ direction, and the birefringent plate 33b further separates them in the O direction, resulting in eight light beams with a low-pass effect.

本実施例に於て各々の複屈折板31b、32b、33b
(7)分子4幅を各’l Q )I+ Q 3z、Q。
In this embodiment, each birefringent plate 31b, 32b, 33b
(7) Each molecule 4 width 'l Q )I+Q 3z,Q.

としたとき光学的ローパスフィルターの2次元伝達関数
、所謂MTF (f、、「ア)は、MTF(F、、rア
) となり水平方向のMTF (f、、O)はMTF(f、
、口) となり1例えばQ + = Q ff+/ 1丁、Q、
=Q、、。
Then, the two-dimensional transfer function of the optical low-pass filter, the so-called MTF (f, ``a)'', becomes MTF(F, , ra), and the horizontal MTF (f, , O) becomes MTF(f,
, mouth) Then 1For example, Q + = Q ff+/ 1 block, Q,
=Q.

Q コ= Q ff、l/ ffとすれば前述の実施例
の条件式(3)と全く同じ式になり前述の実施例と同じ
取扱いができるエイリアシングの影響の小さい良好な光
学的ローパスフィルターを達成している。
If Q co = Q ff, l/ ff, the equation becomes exactly the same as conditional expression (3) in the previous embodiment, and a good optical low-pass filter with small aliasing effect that can be handled in the same way as in the previous embodiment can be achieved. are doing.

本実施例では前述の実施例で用いた位相板を使用せずに
光学的ローパスフィルターを構成していることから該光
学的ローパスフィルターの厚さを薄くすることができ、
これにより機械的スペースが限られたカメラ等に用いる
のには好適な光学的ローパスフィルターを提供している
In this example, since the optical low-pass filter is configured without using the phase plate used in the previous example, the thickness of the optical low-pass filter can be made thin.
This provides an optical low-pass filter suitable for use in cameras and the like where mechanical space is limited.

尚、以上の各実施例に於ていずれも光学的ローパスフィ
ルターを構成する光学部材として水晶の複屈折板あるい
は位相板と水晶の複屈折板との組み合わせを用いたが、
任意の光線を2本に分離できる光学部材であれば何を用
いても良い。
In each of the above embodiments, a quartz birefringent plate or a combination of a phase plate and a quartz birefringent plate was used as the optical member constituting the optical low-pass filter.
Any optical member may be used as long as it can separate any light beam into two.

(発明の効果) 本発明によれば撮像素子のナイキスト周波数の2倍の周
波数近傍で光学的ローパスフィルターのMTF値を前述
の如く該光学的ローパスフィルターを構成する各光学部
材の分離幅の値が条件式(1)、(2)を満足するよう
にし、ストライプフィルターを有する撮像素子でしかも
インター・ライン方式のCOD等の開口率の小さな撮像
素子であっても良好にエイリアジングの影響を除去でき
る高い光学性能を有した光学的ローパスフィルターを連
成することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the MTF value of the optical low-pass filter is adjusted to the value of the separation width of each optical member constituting the optical low-pass filter as described above in the vicinity of twice the Nyquist frequency of the image sensor. Conditional expressions (1) and (2) are satisfied, and the effects of aliasing can be effectively removed even if the image sensor has a stripe filter and has a small aperture ratio, such as an inter-line type COD. Optical low-pass filters with high optical performance can be coupled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の光学的ローパスフィルター
の構成図、第2図は本発明の光学的ローパスフィルター
の伝達関数MTF(f)(1173説明図、第3図(A
)、(B)は本発明の他の一実施例の光学的ローパスフ
ィルターの構成図、第4図は従来の水晶板の光学的ロー
パスフィルターの説明図、第5図は従来の水晶板の光学
的ローパスフィルターの伝達関数MTF(f)値の説明
図、第6図はストライブフィルターを有する撮像素子の
説明図、第7図はフレーム・トランスファー1武とイン
ター・ライン方式のCODの伝達関数MTF(f)値の
比較を示した説明図、第8、第10図はインター・ライ
ン方式のCCD用に従来用いられていた光学的ローパス
フィルターの構成図、第9図、第ti図はインター・ラ
イン方式のCCD用に従来用いられていた光学的ローパ
スフィルターの伝達関数MTF(f)(aの説明図であ
る。 図中1.31は第1部材、2,32は第2部材、3.3
3は第3部材、2a、3aは位相板、lb、2b、3b
、31b、32b、33bは複屈折板、Eは入射光線で
ある。 特許出願人  キャノン株式会社
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical low-pass filter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the transfer function MTF (f) (1173) of the optical low-pass filter of the present invention, and
), (B) are block diagrams of an optical low-pass filter according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional optical low-pass filter using a crystal plate, and FIG. 5 is an illustration of a conventional optical low-pass filter using a crystal plate. Figure 6 is an explanatory diagram of the image sensor having a stripe filter, and Figure 7 is the transfer function MTF of frame transfer 1 and inter-line COD. (f) An explanatory diagram showing a comparison of values. Figures 8 and 10 are configuration diagrams of optical low-pass filters conventionally used for inter-line type CCDs. Figures 9 and 1 are diagrams of inter-line type CCDs. This is an explanatory diagram of the transfer function MTF(f)(a) of an optical low-pass filter conventionally used for line-type CCDs. In the figure, 1.31 is the first member, 2 and 32 are the second members, 3. 3
3 is a third member, 2a, 3a are phase plates, lb, 2b, 3b
, 31b, 32b, and 33b are birefringent plates, and E is an incident light beam. Patent applicant Canon Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 撮像素子への入射光路中に配置される光学的ローパスフ
ィルターであって、該光学的ローパスフィルターは入射
した光線を2本に分離し該光線の分離幅の前記撮像素子
の走査方向への射影成分の値がP1である第1の光学部
材と、該第1の光学部材より射出する各々の光線をさら
に2本に分離し該光線の分離幅の前記撮像素子の走査方
向への射影成分の値がP2である第2の光学部材と、該
第2の光学部材より射出する各々の光線をさらに2本に
分離し該光線の分離幅の前記撮像素子の走査方向への射
影成分の値がP3である第3の光学部材より構成され、
前記各光線の前記撮像素子への射影成分の値P1、P2
、P3のうち最小の射影成分の値をa、最大の射影成分
の値をc、中間の射影成分の値をbとしたとき 0.56≦a/b≦1 1≦c/b≦1.8 なる条件を満足することを特徴とする光学的ローパスフ
ィルター。
[Scope of Claims] An optical low-pass filter disposed in an incident optical path to an image pickup device, the optical low-pass filter separates an incident light beam into two beams, and divides the separation width of the light beam into two beams. A first optical member whose projection component value in the scanning direction is P1, and each light ray emitted from the first optical member is further separated into two, and the separation width of the light ray is the scanning direction of the image sensor. a second optical member whose projection component value is P2, and each light ray emitted from the second optical member is further separated into two, and the separation width of the light ray is divided into two in the scanning direction of the image pickup device. Consisting of a third optical member whose projected component value is P3,
Values P1, P2 of projected components of each of the light rays onto the image sensor
, P3, where a is the value of the smallest projected component, c is the value of the largest projected component, and b is the value of the middle projected component, 0.56≦a/b≦1 1≦c/b≦1. 8. An optical low-pass filter characterized by satisfying the following conditions.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516477A2 (en) * 1991-05-30 1992-12-02 Canon Kabushiki Kaisha Compression enhancement in graphics systems
US5691830A (en) * 1991-10-11 1997-11-25 International Business Machines Corporation Holographic optical system including waveplate and aliasing suppression filter

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