JPH03219207A - 光学的ローパスフイルタおよびそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は単板式固体撮像装置や単管式カラー撮像装置
に用いられ、偽信号や偽色信号の発生を抑制する光学的
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
。

［従来の技術Ｊ 単管式カラー撮像装置および単板式固体撮像装置は、色
フィルタアレイにより色信号を得ているが、被写体の像
に色フィルタアレイのピッチに対応する高周波数成分が
含まれている場合には、これが色信号として検出されて
偽色信号が発生する。また、上記の固体撮像装置におい
ては１画素が不連続に、かつ規則正しく配置されている
ので、被写体の像に画素のピッチに対応する高周波数成
分が含まれている場合には、折り返し現象による偽信号
が発生する。そのため、これらの撮像装置では、高周波
数成分を制限する光学的ローパスフィルタを用いて、偽
信号や偽色信号が発生するのを抑制している。

従来、かかる光学的ローパスフィルタとしては、３枚以
上の水晶板と１枚の赤外線遮断フィルタとを貼り合わせ
たものが用いられているが、これは高価で量産性に乏し
いという欠点を有している。

そこで、この欠点を解決するために、第１７図のような
回折格子３０を用いた光学的ローパスフィルタが開発さ
れている（例えば、特公昭４８−−２０１０５号公報、
特開昭４８−５３７４１号公報および特公昭５７−４２
８４９号公報参照）、上記回折格子３０は矩形波状の断
面形状を有しており、そのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　）特性を第
１８図に示す、第１７図の回折格子３０の周期をｄ、格
子の凸部の幅をａ、格子と撮像面（固体撮像素子面また
は色フィルタアレイ面を総称して撮像面という。）との
距離をｂ、入射光の波長を入とすると、第１８図のカッ
トオフ周波数ｆａおよびｆｂは、それぞれ、下記の式（
１）および式（２）で表される。

ｆａ＝ａ／ｂ入　　　　　　　　（１）ｆｂ＝（ｄ−ａ
）／ｂ入　　　　　（２）したがって、撮像面からの距
離すが決定されれば、回折格子３０の周期ｄと凸部の輻
ａを最適化することによって、偽色信号や偽信号を防止
することができる。上記回折格子３０を用いた光学的ロ
ーパスフィルタは安価で量産性が高い。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記回折格子３０からなる光学的ローパスフィ
ルタは、第１８図に示すように、カットオフ周波数ｆｂ
よりも高い周波数域におけるＭＴＦ値が高い、そのため
、ズームレンズを備えた撮像装置に回折格子３０を用い
た場合には、ズームダウン時に偽信号や偽色信号が発生
する。

この欠点を解消するために、互いに交差する２方向に格
子を有する回折格子を、撮像面の画素などの配列に対し
て所定角度で偏位させた光学的ローパスフィルタが提案
されている（特開昭６３１６１４２５号公報参照）、と
ころが、この先行技術では、ＭＴＦ偵の低い領域が広く
なるものの、撮像装置の絞りを絞り込んだときに回折格
子の像（以下１回折格子像という、）が画面上に発生す
る。この回折格子像の発生について、第１９図および第
２０図を用いて説明する。

第１９図は回折格子型光学的ローパスフィルタを用いた
ビデオカメラの従来の構造を示す、この図において、回
折格子３５は、撮像レンズ３２と固体撮像素子３１の保
護ガラス３４との間に設けられている。従来は、固体撮
像素子３１に投影される回折格子像の周期（以下、固体
撮像素子または色フィルタアレイに投影される回折格子
像の周期を実効的な周期という、）が、第２０図のよう
に、固体撮像素子３１の画素の周期のたとえば３倍にな
っていた。そのため、出力信号が回折格子３５により強
度変調されるので、画面に明暗が現われ、回折格子像が
画面上に映るという現象を呈する。

以上は回折格子の周期を画素周期の３倍とした例である
が、３倍よりも大きい場合でも、同様の理由から回折格
子像が画面に映る。また、色フィルタアレイを有する撮
像装置の場合は、色フィルタアレイの１組の周期と、実
効的な周期との関係から、回折格子像が画面上に映るこ
とがある。

そこで、この出願人は、実効的な周期りを、画素または
色フィルタアレイの１組の周期の２倍もしくは整数分の
１倍に設定して、上記回折格子像が画面上に現われるの
を抑制する光学的ローパスフィルタを提案している（特
願昭６３−８３７８５号）。

ここで、実効的な周期りは、撮像レンズの焦点距離をｆ
、回折格子の周期をｄとすると、下記の（３）式により
近似的に求めることができる。

ＤさｆΦｄ／（ｆ−ｂ）　　　　　　　（３）したがっ
て、実効的な周期りは、焦点距離ｆおよび回折格子の周
期ｄが定まっている場合、回折格子と撮像面との距離す
により決定されるので、回折格子と撮像面とを互いに正
確に位置決めする必要がある。しかし、離れた位置にあ
る回折格子と撮像面とをｐｍのオーダーで正確に位置決
めすることは、決して容易でなく、そのため製造性が低
下するうえ、回折格子像の発生を十分に防止できない。

この発明は上記不都合に鑑みてなされたもので、高い空
間周波数域におけるＭＴＦ値を低くして低偽色信号また
は低偽信号の画像が得られるとともに、回折格子の像が
撮像面に発生するのを抑制できる光学的ローパスフィル
タを提供することを１つの目的とする。さらに、この発
明は、回折格子からなる光学的ローパスフィルタを備え
た撮像装置において１回折格子像が画面上に発生するの
を十分に防止でき、かつ、製造性の良い撮像装置を提供
することを他の目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記１つの目的を達成するために、この出願の請求項（
１）〜（５）の発明は、互いに交差する２方向に格子を
有する回折格子からなる光学的ローパスフィルタであっ
て、上記２方向の格子が撮像面に対して偏位して配置さ
れている。実効的な周期が、水平方向および垂直方向に
おいて、それぞれ、色フィルタアレイの１組または画素
の周期の１倍以下もしくは２倍に設定されている。

また、請求項（４）の発明では、上記２方向の格子の上
記水平方向における成分を合成したＭＴＦ値、ならびに
、上記２方向の格子の上記垂直方向の成分を合成したＭ
ＴＦ値が各々０．２以下になる領域が、上記画素の周期
に対応する空間周波数からこの空間周波数の２倍以上と
なるように、？方向の格子が所定角度偏位している。

また、請求項（５）の発明では、上記２方向の格子の上
記水平方向における成分を合成したＭＴＦ値、ならびに
、上記２方向の格子の上記垂直方向の成分を合成したＭ
ＴＦ値が各々０．２以下になる領域が、上記色フィルタ
アレイの１組の周期に対応する空間周波数からこの空間
周波数の２倍以上となるように、２つの格子が所定角度
偏位している。

上記能の目的を達成するために、請求項（６）および（
７）の発明は、上記回折格子からなる光学的ローパスフ
ィルタと固体撮像素子とが、これらの間に介挿したスペ
ーサとともに積層されて一体化されている。

上記回折格子は、赤外線を遮断する基板の主表面に格子
を形成することにより構成してもよい。

［作用］ この出願の請求項（１）〜（５）の発明によれば、実効
的な周期が、水平方向および垂直方向において、画素ま
たは色フィルタアレイの１組の周期の１倍以下である場
合は、モアレ縞が発生しても、回折格子像の周期が小さ
いので、モアレ縞の濃淡のコントラストが低くなるから
、回折格子像が目立たない、特に、実効的な周期が、水
平方向および垂直方向において、画素または色フィルタ
アレイの１組の周期の整数分の１倍に設定されている場
合は、輝度の出力信号が各格子により強度変調されない
ので、回折格子像が画面に映る現象を生じない。

また、実効的な周期が、水平方向および垂直方向におい
て、画素または色フィルタアレイの１組の周期の２倍で
ある場合は、輝度ムラが生じても、輝度ムラのピッチが
小さいので、回折格子像が目立たない画面になる。

また、各格子が撮像面に対して偏位しているので、合成
されたＭＴＦ値を、カットオフ周波数以上において低く
して、低偽信号や低偽色信号の画像を得ることができる
。

特に、請求項（４）もしくは（５）の発明では、比較的
高い空間周波数域におけるＭＴＦ値を低く設定したので
、偽信号または偽色信号の極めて少ない画像が得られる
。

また、請求項（６）〜（＋７）の発明によれば、回折格
子、スペーサおよび固体撮像素子は、積層されて一体化
されているから、回折格子と撮像面との距離を製造時に
容易に設定でき、しかも、回折格子と撮像面とが互いに
傾くこともない、そのため、上記実効的な周期の精度が
向上するので、回折格子像が画面上に発生せず、しかも
、製造性が向上する。

［実施例］ 以下、この発明の光学的ローパスフィルタの実施例を図
面にしたがって説明する。

第１図は光学的ローパスフィルタを備えた単板式カラー
撮像装置の概略構成を示す、この図において、光の入射
側から、ズーム機能を備えた撮像レンズ２、赤外線遮断
フィルタ３、光学的ローパスフィルタ４、保護ガラス５
および固体撮像素子ｌの順に配置されている。固体撮像
素子ｌは、その表面に色フィルタアレイ６を有する。

第２図は上記光学的ローパスフィルタ４の概略斜視図で
ある。第２図において、上記光学的ローパスフィルタ４
は、周期ｄ１、凸部の輻ａ１を有する矩形波状の第１の
格子１０と１周期ｄ２、凸部の輻ａ２を有する矩形波状
の第２の格子２０とが、透明基板７の１つの主表面７ａ
に、互いに交差する方向に配置されている。

第３図において、第１の格子ｌＯの方向は、色フィルタ
アレイ６（第１図参照）の水平方向Ｈの配列に対して、
θ１偏位した角度に設定されている。また、第２の格子
２０の方向は、色フィルタアレイ６（第１図参照）の垂
直方向■の配列に対して、θ２偏位した角度に設定され
ている。なお、両路子１０，２．０の交差角が９０°の
場合はθ１＝θ２となる。

上記第１図において、撮像レンズ２により色フィルタア
レイ６に投影される回折格子像の水平方向Ｈおよび垂直
方向Ｖ（第３図参照）の周期Ｄｌｈ　、　Ｄｌｖ　（以
下、実効的な周期という）は、第４図のように、それぞ
れ、色フィルタアレイ６における１組の水平方向Ｈ８よ
び垂直方向Ｖの周期ｐｈ、ｐマのたとえば１倍に設定さ
れている。ここで、実効的な周期とは、撮像面に投像さ
れた回折格子像の周期を意味するので、必ずしも第３図
の格子１０．２０自体の周期ｄｉ、ｄ２と一致するとは
限らない。

上記各格子１０．２０には、偏位角θｌ　、θ２が設定
されているので、第１の格子１ｏの水平方向Ｈおよび垂
直方向■の周期は、それぞれ、ｄｉ／ｃｏｓθ１および
ｄｉ／　ｓｉｎθ１となる。また、第２の格子２０の水
平方向Ｈおよび垂直方向Ｖの周期は、それぞれ、　ｄ２
／　ｓｉｎθ２およびｄ２／　ｃｏｓθ２となる。その
ため、第１の格子１０の水平方向Ｈおよび垂直方向■の
実効的な周期１１１ｈおよびＤｌｖ　、第２の格子２０
の水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖの実効的な周期Ｄ２ｈお
よびＤ２マは。

Ｄｌｈ　’ｗ　ｆ−ｄｉ／　（（ｆ　−ｂ）　ｃａｓθ
１）Ｄ１ｖΣｆ　＊　ｄｉ／　（（ｆ　−ｂ）　ｓｉｎ
θ１）Ｄ２ｂユｆ　−ｄ２／　（（ｆ　−ｂ）　ｓｉｎ
θ２）Ｄ２ｖ−！　ｆ　＠　ｄ２／　（（ｆ　−ｂ）　
ｃｏｓθ２）となる、したがって、上記焦点距離ｆ、撮
像面と格子１０．２０との距離すおよび偏位角θ１．θ
２を考慮して、格子１０．２０の周期ｄｉ、ｄ２が設定
されている。

上記偏位角θ１．θ２は、両格子１０．２０における水
平方向Ｈの成分を合成したＭＴＦ値が、第５図（ａ）の
実線で示すように、カットオフ周波数ｆｈｌｌないしｆ
ｈ２２の領域において、０．２以下となる角度に設定さ
れている。また、上記偏位角θｌ。

θ２は、両格子１０．２０における垂直方向Ｖの成分を
合成したＭＴＦ値が、第５図（ｂ）の実線で示すように
、カットオフ周波数ｆマ２１ないしｆｖｌ２の領域にお
いて、０．２以下となる角度に設定されている。なお、
上記第３図の偏位角θ１．θ２は、光学的ローパスフィ
ルタ４の形状および両格子１０．２０と撮像面との距離
すの関数として定められる。

つぎに、上記構成の作用を説明する。

まず、偏位θｌ、θ２を有していない場合における第１
および第２の格子１０．２０のＭＴＦ特性を、それぞれ
、第６図（ａ）および第６図（ｂ）に示す、入射光の波
長を入、格子面と撮像面との距離をｂとすると、水平方
向におけるＭＴＦ特性のカットオフ周波数ｆｈｌおよび
ｆｈ２は、それぞれ、下記の式（０および（５）で表す
ことができる。

ｆｈｌ　＝ａｌ／　ｂ　・入　　　　　　　　　（４）
ｆｈ２　＝　（ｄｉ　−ａｌ）　／　ｂ　”入　　　　
　（５）また、垂直方向におけるＭＴＦ特性のカットオ
フ周波数ｆマ１およびｆマ２は、それぞれ、下記の式（
８）および（７）で表すことができる。

ｆｖｌ　＝ａ２／　ｂ　１１人　　　　　　　　　（８
）ｆｖ２−　（ｄ２−ａ２）　／　ｂ　”入　　　　　
（７）一方、第３図に示すように、偏位角θｌ、θ２が
設定されている場合は、前述のように、第１の格子１０
の水平方向Ｈにおける周期がｄｌ／ｃｏｓθ１、垂直方
向Ｖの周期がｄｉ／ｓｉｎθｌとなる。また、第２の格
子２０の水平方向Ｈにおける周期はｄ２／ｓｉｎ　θ２
、垂直方向Ｖにおける周期はｄ２／ｃｏｓθ２となる。

したがって、第１の格子１０における水平方向Ｈのカッ
トオフ周波数ｆｈｌｌ　、　ｆｈｌ２および垂直方向Ｖ
におけるカットオフ周波数ｆｖｌｌ　、　ｆｖｌ２は、
上記（４）、（５）式から、それぞれ、下記の式（８）
、（！３）、（１０）および（１１）で表される。

ｆｈｌｌ＝　ａｌ／　（ｂｅ　　ｃｏｓθ１　・　入）
　　　　　　　　　（８）ｆｈ１２＝（ｄｉ　−ａｌ）
　／（ｂ＠ｃｏｓθ１−人）（８）ｆｖｌｌ＝　ａｔ／
　（ｂｅ　　ｓｉｎθ１　・入）　　　　　　　（１０
）ｆｖ１２＝（ｄｉ　−ａｌ）　／（ｂｅ　　ｓｉｎθ
１　・入）　　　（１１）また、第２の格子２０におけ
る水平方向Ｈのカットオフ周波数ｆｈ２１　、　ｆｂ２
２および垂直方向■におけるカットオフ周波数ｆマ２１
．ｆマ２２は、上記（６）（７）式から、それぞれ、下
記の式（１２）、（１３）、（１４）および（１５）で
表される。

ｆｈ２１＝ａ２／（ｂｅ　　ｓｉｎθ２１１人）　　　
　　　　（１２）ｆｈ２２＝　（ｄ２−ａ２）、　／　
（ｂ１１ｓｉｎθ２　・入）　　　（１３）ｆマ２１＝
ａ２／（ｂｅ　　ｃｏｓθ２　φ入）　　　　　　　（
１４）ｆｖ２２＝（ｄ２−ａ２）　／（ｂｅ　　ｃｏｓ
θ２　・入）　　　（１５）上記（８）　、（！ＩＩ）
、（１２）　、（＋３）式より、第１および第２の格子
ｔｏ、２０の水平方向ＨのＭＴＦ特性は、それぞれ、第
５図（ａ）の−点鎖線および二点鎖線で示すようになる
。これらの値を総合したＭＴＦ値は、瞳関数から計算す
ると、実線で示すように、広い空間周波数域において０
．２以下になる。このＭＴＦ値が０．２以下となる領域
は、第４図の色フィルタアレイ６における水平方向Ｈの
１組の周期ｐｈに対応する空間周波数１７ｐｈから、こ
の空間周波数　１／ｐｂの２倍以上に設定するのが好ま
しい。

また、上記（１０）、（ＩＩ）、（１，４）、（１５）
式より、第１および第２の格子１０．２０の垂直方向Ｖ
のＭＴＦ特性は、それぞれ、第５図（ｂ）の−点鎖線お
よび二点鎖線で示すようになる。これらの値を総合した
ＭＴＦ値は、同様に実線で示すようになり、広い空間周
波数域において０．２以下になる。この上記ＭＴＦ値が
０．２以下となる領域は、第４図の色フィルタアレイ６
における垂直方向Ｖの１組の周期ｐマに対応する空間周
波数１／ｐマから、この空間周波数１／ｐマの２倍以上
に設定するのが好ましい。

このように、高周波側のＭＴＦ値が小さいので、低偽色
信号の画像が得られる。

なお、単板式固体撮像装置の場合、上記水平方向および
垂直方向のＭＴＦ値が０．２以上となる領域は、それぞ
れ、固体撮像素子における水平方向および垂直方向の画
素の周期に対応する空間周波数から、この空間周波数の
２倍以上に設定するのが好ましい。

また、上記構成によれば、第４図のように、実効的な周
期１１１ｈ、　Ｄｉマが、色フィルタアレイ６における
１組の周期１）ｈ、Ｐマの１倍であるから、輝度信号は
、格子ｔｏ、２０により、強度変調されないので、回折
格子像が画面に映る現象を生じない。

なお、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の各信号の強度は、
互いに異なっているが、ホワイトバランス補正を行うこ
とにより、各信号の強度を補正することができる。

上記実効的な周期ｆ）ｌｈ、　Ｄｉマは１色フィルタア
レイ６の１組の周期ｐｈ、ｐマの整数分の１倍であれば
良く、たとえば１／２倍、１７３倍などであっても、輝
度信号が格子１０．２０により変調されないので、同様
の効果が得られる。

また、第７図のように、上記実効的な周期旧り。

Ｄ１マは、色フィルタアレイ６の１組の周期Ｐｈ、Ｐマ
の２倍であってもよい、この図に示す場合と異なり１回
折格子像の凸部の中央の位置と、画素の境界の位置とが
一致していないときは、回折格子像による明暗が平均化
されない、しかし、色ムラの生じるピッチが小さいので
、実用上問題がない。

さらに、図示していないが、上記実効的な周期は、色フ
ィルタアレイ６の１組の周期の１倍又は整数分の１倍で
なくても、１倍以下であればよい、この場合には、モア
レ縞が発生するものの、回折格子像の周期が小さいので
、モアレ縞の濃淡のコントラストが低いから、実用上問
題がない。

特に、実効的な周期が色フィルタアレイ６（７）１組の
周期の　１７２倍よりも小さければ、上記コントラスト
が極めて低くなる。

上記第４図の実施例では、実効的な周期旧り。

Ｄ１マを、色フィルタアレイ６における１組の周期Ｐｈ
、Ｐマの１倍としたが、色フィルタアレイを有していな
い単板式固体撮像装置の場合は、第８図（ａ）　、　（
ｂ）のように、固体撮像素子１における画素の周期の１
倍または２倍としてもよい、この場合、輝度の出力信号
は、格子１０．２０により強度変調されないので、やは
り、回折格子像が画面に映る現象を生じない、さらに、
実効的な周期を、画素の周期の整数分の１倍を除く、１
倍以下にしても、−度ムラの生じるピッチが小さくなる
。

また、上記第１図の実施例は、単板式固体撮像装置につ
いて述べたが、撮像管を有する単管式カラー撮像装置に
ついても適用できる。

つぎに、上記について数値を用いて説明する。

第１図の固体撮像素子ｌの画素周期を水平方向で１５ｇ
ｍ、垂直方向で１０ＡＬｍとし、色フィルタアレイ６の
１組の周期を水平方向で３０＃Ｌｍ、垂直方向で２０ｇ
ｍとした場合には、水平方向においては３３．３　、８
Ｂ、７　、１００および１３３．３木／■ｌに、また垂
直方向においては５０　、１００，１５０および２００
本／腸１に偽信号が発生する。一方、レンズ２の焦点距
離ｆが１５ｇｍである場合、光学的ローパスフィルタ４
における第１の格子ｌＯの周期ｄｉを２．５８μｍ、凸
部幅ａ１を０．８８ｇｍ、偏位角θ１を　３１　　°に
設定し、＠２の格子２０の周期ｄ２を２．７６ｇｍ、凸
部幅ａ２を１．１９　ｐＬｍ、偏位角θ２を３３．７°
に設定し、光学的ローパスフィルタ６の格子面と色フィ
ルタアレイ６の撮像面との距離すを５５ＪＬｍに設定し
て、光学的ローパスフィルタ４および固体撮像素子１を
配置する。

この場合、撮像面における第１の格子１０の回折格子像
の周期は、固体撮像素子ｌの水平方向における画素周期
の１１５であり、垂直方向の画素周期の　Ｉ／２である
。また撮像面における第２の格子２０の回折格子像の周
期は、固体撮像素子１の水平方向の画素周期のＩ／３で
あり、垂直方向の画素周期の１７３である。したがって
、輝度の出力信号は各格子１０．２０により強度変調さ
れないので、絞りを絞り込んだときに回折格子像が映る
という現象も生じない、また、ズームアツプ、ダウン時
にも偽信号および偽色信号は発生しない。

ところで、上記実施例の光学的ローパスフィルタ４では
、第２図のように、第１の格子１０および第２の格子２
０を透明基板７の１つの主表面７ａに形成したが、第１
の格子ｌＯを透明基板７の他の主表面７ｂに形成しても
よい、また、図示しないが、第１の格子ｌＯを１つの透
明基板の主表面に形成し、第２の格子を他の透明基板の
主表面に形成し、これらの透明基板を主表面で任意に貼
り合わせた構造でもよい。また、上記実施例では、第１
の格子１０および第２の格子２０の断面形状が矩形波状
であるが、台形波状や正弦波状などの他の形状でもよい
。

つぎに、この発明の撮像装置の実施例を図面にしたがっ
て説明する。

第９図は撮像装置の第１の実施例を示す、第９図におい
て、撮像レンズ２と固体撮像素子ｌとの間には、この発
明の光学的ローパスフィルタ２１としての回折格子が配
設されている。上記光学的ローパスフィルタ２１は、赤
外線を遮断する基板２１ａの主表面に断面が矩形波状の
格子２１ｂが形成されてなる。

光学的ローパスフィルタ２１と固体撮像素子１との間に
は、スペーサ２２が介挿されている。上記光学的ローパ
スフィルタ２１、スペーサ２２および固体撮像素子１は
、パッケージ２３内に収納されており、パッケージ２３
の保護ガラス５で保護されている。

上記スペーサ２２は、たとえば、ポリエチレンテレフタ
レート製の平板状のフィルムからなる。

上記スペーサ２２と固体撮像素子ｌとは、互いに押し付
けられた状態で、第１Ｏ図に示すように、これらの周縁
部の一部において、たとえばエポキシ系の接着剤２４で
接着されている。また、上記スペーサ２２と光学的ロー
パスフィルタ２１とは、互いに押し付けられた状態でこ
れらの周縁部の一部において、接着剤２４で接着されて
いる。

つまり、光学的ローパスフィルタ２１と固体撮像素子１
とは、これらの間に介挿されたスペーサ２２とともに、
積層されて一体化されている。

なお、接着剤２４は、スペーサ２２の材質に応じてウレ
タン系などの他の接着剤を使うことができる。また、ス
ペーサ２２はガラス板などで構成してもよい。

なお、前述の（１）〜（３）式における光学的ローパス
フィルタ２１と撮像面（固体撮像素子面または色フィル
タアレイ面）との距離すは、スペーサ２２の厚さをｔ、
その屈折率をｎとすると、下記の式（１６）で表わされ
る。

ｂ　＝　ｔ　／　ｎ　　　　　　　　　　　　　　（１
６）たとえば、（１）〜（３）式における光学的ローパ
スフィルタ２１と撮像面との距離すが上述のように５５
ｕＬｍである場合、スペーサ２２が有する屈折率が１．
６であれば、スペーサ２２の厚さｔは８８μ厘にすれば
よい。

また、上記構成によれば、第９図の光学的ローパスフィ
ルタ２１、スペーサ２２および固体撮像素子１は、積層
されて一体化されているから、光学的ローパスフィルタ
２１と固体撮像素子ｌとの互いの位置決めが容易である
。そのため、光学的ローパスフィルタ２１から固体撮像
素子１までの距離すの精度が向上するとともに、格子面
と撮像面とが互いに傾くこともない、したがって、（３
）式の実効的な周期りの精度が向上するので、光学的ロ
ーパスフィルタ２１の回折格子像が画面上に発生せず、
しかも、製造性が向上する。

また、この実施例と異なり、上記光学的ローパスフィル
タ２１、スペーサ２２および固体撮像素子１の主表面の
全面に接着剤２４を塗布した場合は、硬化した接着剤２
４に気泡が生じたり、接着剤２４の厚さが各製品ごとに
ばらついて距離すの調整が難しいなどの問題を生じる。

ここで、この実施例では、光学的ローパスフィルタ２１
、スペーサ２２および固体撮像素子ｌを、これらの周縁
部で互いに接着している。したがって、接着剤２４に気
泡が生じたり、接着剤２４の量が不均一になっても何ら
支障がない。

なお、上記実施例の場合、スペーサ２２と固体撮像素子
１とを互いに押し付けた状態で接着すれば、これらの間
に接着剤２４が侵入するおそれがない。

第１１図および第１２図は、撮像装置の第２の実施例を
示す。

第１１図において、スペーサ２２は、フィルム２２ａと
、このフィルム２２ａの両主表面に書着された反射防止
膜２２ｂ、２２ｃとで構成されている。その他の構成は
第１の実施例と同様であり、同一部分または相当部分に
同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

上記第９図の実施例では、スペーサ２２と光学的ローパ
スフィルタ２１および固体撮像素子ｌとの間に、極めて
微小な隙間が生じるのは避けられず、両側の隙間の寸法
が異なっている場合には、画面上に色ムラが生じる。こ
れに対し、第１１図の実施例では、スペーサ２２の両主
表面に反射防止１１ｉ２２ｂ、２２ｃを有しているので
、上記色ムラの発生を防止することができる。

第１３図および第１４図は、撮像装置の第３の実施例を
示す。

第１３図において、スペーサ２２は口の字形のリング状
に形成されて、光の入射部が開口している。上記スペー
サ２２は、ガラス、金属またはフィルムで構成されてい
る。固体撮像素子１は、その表面に色フィルタアレイ６
を有している。

第１３図の撮像レンズ２はズーム機能を備えている。撮
像レンズ２と保護ガラス５との間には、たとえば水晶や
方解石からなる複屈折板２５が配置されている。

その他の構成は、上記第１の実施例と同様であり、同一
部分または相当部分に同一符号を付して、その詳しい説
明を省略する。

上記構造の撮像装置が有するＭＴＦ値は、上記光学的ロ
ーパスフィルタ２１と複屈折板２５のＭＴＦ値を合成し
た値になり、偽信号および偽色信号の発生を防止するこ
とができる。

しかも、撮像装置は、デフォーカス状態であっても、複
屈折板２５のＭＴＦ特性が変化しないことから、偽色信
号が発生する周波数を複屈折板２５により遮断すること
ができる。したがって、デフォーカス状態における偽色
信号の発生を防止することができる。

また、この実施例では、第１３図のスペーサ２２におけ
る光の入射部を開口させているので、スペーサ２２と光
学的ローパスフィルタ２１および色フィルタアレイ６と
の間に生じる隙間が、互いに異なっていても、画面上に
色ムラが生じない。

第１５図は撮像装置の第４の実施例を示す、この図にお
いて、光学的ローパスフィルタ２１の基板２１ａは、保
護ガラス５を構成している。光学的ローパスフィルタ２
１は、その基板２１ａがパッケージ２３に嵌合され、そ
の格子２１ｂがスペーサ２２に当接した状態で、基板２
１ａの全周の周縁がパッケージ２３に接着剤２４で接着
されている。その他の構成は、上記第３の実施例と同様
であり、その図示および詳しい説明を省略する。

この第４の実施例によれば、光学的ローパスフィルタ２
１の基板２１ａが保護ガラス５を構成しているので、撮
像装置の構成が一層簡易になる。

上記各実施例では、光学的ローパスフィルタ２１の格子
２１ｂは固体撮像素子ｌ偏に配置されていたが、第１６
図の第５の実施例のように、保護ガラス５側、つまり光
の入射側に配置されていてもよい、この実施例では光学
的ローパスフィルタ２１の基板２１ａがスペーサ２２を
構成している。そのため、この実施例によれば、スペー
サ２２を別途設ける必要がなく、しかも、別体のスペー
サを接着する必要もないので、撮像装置の構成がより一
層簡易になるとともに、製造性が向上する。

なお、上記各実施例では、スペーサ２２を光学的ローパ
スフィルタ２１および固体撮像素子１に接着したが、必
ずしも接着する必要はない。

また、上記実施例では、赤外線を遮断する性質を有する
基板上に光学的ローパスフィルタ２１の格子２１ｂを形
成したが、赤外線を遮断するように積層して形成された
薄膜を有する任意の透明基板上に、光学的ローパスフィ
ルタ２１のパターンを形成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この出願の請求項（１）ないしく
３）の発明によれば、光学的ローパスフィルタを構成す
る回折格子の各格子の像が撮像面に生じるのを抑制でき
るとともに、各格子を撮像面に対して偏位させたので、
カットオフ周波数以上におけるＭＴＦ値を低くして、低
偽信号や低偽色信号の画像を得ることができる。

特に、請求項（０もしくは（５）の発明によれば、比較
的高い空間周波数域におけるＭＴＦ値を低く設定したの
で、偽信号または偽色信号の極めて少ない画像が得られ
る。

また、請求項（６）および（７）の発明によれば。

回折格子、スペーサおよび固体撮像素子を積層して一体
にしたから、回折格子を撮像面に対して容易に精度良く
位置決めできるとともに、位置決め精度が向上すること
により実効的な周期の精度が向上する。したがって、製
造性が向上するとともに、回折格子像が画面上に生じる
のを一層有効に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光学的ローパスフィルタを備えた単
板式カラー撮像装置の概略構成図、第２図はこの発明の
光学的ローパスフィルタの一実施例を示す斜視図、第３
図は同平面図、第４図は実効的な周期が色フィルタアレ
イの１組の周期の１倍である場合の出力信号の特性図、
第５図は光学的ローパスフィルタのＭＴＦ値を示す特性
図、第６図は偏位がないとした場合の特性図、第７図は
実効的な周期が色フィルタアレイの１組の周期の２倍で
ある場合の出力信号の特性図、第８図は実効的な周期が
画素の周期の１倍または２倍である場合の出力信号の特
性図、第９図はこの発明の撮像装置の第１の実施例を示
す概略構成図、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線断面図、第
１１図は撮像装置の第２の実施例を示す概略構成図、第
１２図は第１１図の■−■線断面図、第１３図は撮像装
置の第３の実施例を示す概略構成図、第１４図は第１３
図の茗−Ｗ線断面図、第１５図は撮像装置の第４の実施
例を示す断面図、第１６図は撮像装置の第５の実施例を
示す断面図、第１７図は従来の回折格子の斜視図、第１
８図はそのＭＴＦ値を示す特性図、第１９図は従来の撮
像装置の概略構成図、第２０図は実効的な周期が画素周
期の３倍である場合の出力信号の特性図である。 ｌ・・・固体撮像素子、２・・・撮像レンズ、４，２１
・・・光学的ローパスフィルタ、６・・・色フィルタア
レイ、１０・・・第１の格子、２０・・・第２の格子、
２２・・・スペーサ、Ｄ　、　Ｄｌｂ、　Ｄｉマ・・・
回折格子像の周期、Ｈ・・・水平方向、■・・・垂直方
向、Ｐｈ、Ｐマ・・・色フィルタアレイの１組の周期、
θ１．θ２・・・偏位角。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）単板式固体撮像装置の撮像レンズと固体撮像素子
   との間に配量され、互いに交差する２方向に格子を有す
   る回折格子からなる光学的ローパスフィルタであつて、
   上記２方向の格子が上記固体撮像素子の画素の配列に対
   して偏位して配量され、上記撮像レンズにより上記固体
   撮像素子の水平および垂直方向に投影される回折格子像
   の周期が、それぞれ、上記固体撮像素子における画素の
   水平および垂直方向の周期の１倍以下もしくは２倍に設
   定されている光学的ローパスフィルタ。
2. （２）単板式固体撮像装置の撮像レンズと表面に色フィ
   ルタアレイを有する固体撮像素子との間に配置され、互
   いに交差する２方向に格子を有する回折格子からなる光
   学的ローパスフィルタであつて、上記２方向の格子が上
   記色フィルタアレイに対して偏位して配量され、上記撮
   像レンズにより上記色フィルタアレイの水平および垂直
   方向に投影される回折格子像の周期が、それぞれ、上記
   色フィルタアレイにおける水平および垂直方向の１組の
   周期の１倍以下もしくは２倍に設定されている光学的ロ
   ーパスフィルタ。
3. （３）単管式カラー撮像装置の撮像レンズと表面に色フ
   ィルタアレイを有する撮像管との間に配置され、互いに
   交差する２方向に格子を有する回折格子からなる光学的
   ローパスフィルタであつて、上記２方向の格子が上記色
   フィルタアレイに対して偏位して配量され、上記撮像レ
   ンズにより上記色フィルタアレイの水平および垂直方向
   に投影される回折格子像の周期が、それぞれ、上記色フ
   ィルタアレイにおける水平および垂直方向の１組の周期
   の１倍以下もしくは２倍に設定されている光学的ローパ
   スフィルタ。
4. （４）請求項（１）において、上記偏位は、上記２方向
   の格子の上記水平方向における成分を合成したＭＴＦ値
   、ならびに、上記２方向の格子の上記垂直方向の成分を
   合成したＭＴＦ値が各々０．２以下になる領域が、上記
   画素の周期に対応する空間周波数からこの空間周波数の
   ２倍以上となる角度に設定されている光学的ローパスフ
   ィルタ。
5. （５）請求項（２）もしくは（３）において、上記偏位
   は、上記２方向の格子の上記水平方向における成分を合
   成したＭＴＦ値、ならびに、上記２方向の格子の上記垂
   直方向の成分を合成したＭＴＦ値が各々０．２以下にな
   る領域が、上記色フィルタアレイの１組の周期に対応す
   る空間周波数からこの空間周波数の２倍以上となる角度
   に設定されている光学的ローパスフィルタ。
6. （６）撮像レンズと固体撮像素子との間に、回折格子か
   らなる光学的ローパスフィルタが配設された撮像装置に
   おいて、上記光学的ローパスフィルタは、互いに交差す
   る２方向の格子を有し、上記２方向の格子が上記固体撮
   像素子の画素の配列に対して偏位して配置され、上記撮
   像レンズにより上記固体撮像素子の水平および垂直方向
   に投影される回折格子像の周期が、それぞれ、上記固体
   撮像素子における画素の水平および垂直方向の周期の１
   倍以下もしくは２倍に設定されており、この光学的ロー
   パスフィルタと上記固体撮像素子とが、これらの間に介
   挿したスペーサとともに積層されて一体化されているこ
   とを特徴とする撮像装置。
7. （７）撮像レンズと表面に色フィルタアレイを有する固
   体撮像素子との間に、回折格子からなる光学的ローパス
   フィルタが配設された撮像装置において、上記光学的ロ
   ーパスフィルタは、互いに交差する２方向の格子を有し
   、上記２方向の格子が上記色フィルタアレイに対して偏
   位して配置され、上記撮像レンズにより上記色フィルタ
   アレイの水平および垂直方向に投影される回折格子像の
   周期が、それぞれ、上記色フィルタアレイにおける水平
   および垂直方向の１組の周期の１倍以下もしくは２倍に
   設定されており、この光学的ローパスフィルタと上記固
   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。