JPH03296013A - ローパスフィルタ - Google Patents
ローパスフィルタInfo
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- JPH03296013A JPH03296013A JP9859890A JP9859890A JPH03296013A JP H03296013 A JPH03296013 A JP H03296013A JP 9859890 A JP9859890 A JP 9859890A JP 9859890 A JP9859890 A JP 9859890A JP H03296013 A JPH03296013 A JP H03296013A
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- Japan
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
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- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
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〕
本発明は、多画素が１次元もしくは２次元に整、列して
配列された固体撮像素子により被写体重を取り込む撮影
装置においてローパスフィルタとして作用する機構に関
する。
配列された固体撮像素子により被写体重を取り込む撮影
装置においてローパスフィルタとして作用する機構に関
する。
一般には被写体を上述したような固体撮像素子により撮
影する装置が知られている。ここで、固体撮像素子を用
いた場合には画素ピッチの限界から画像にモワレが発生
し、このモワレ防止のために光路中に水晶等の複屈折板
や波長板を挿入する光学的なローパスフィルタが用いら
れている。
影する装置が知られている。ここで、固体撮像素子を用
いた場合には画素ピッチの限界から画像にモワレが発生
し、このモワレ防止のために光路中に水晶等の複屈折板
や波長板を挿入する光学的なローパスフィルタが用いら
れている。
そのような光学的ローパスフィルタの一例を第７図に示
し説明すると、被写体を光学レンズ１を通して結像させ
る場合、光学レンズ１の結傷光東中に複屈折板１０を介
在させると常光線ＰＯによる固体撮像素子２上の像に対
し、異常光線Ｐｅによる像は輻ｄだけ垂直方向にずれた
状態で結像する。
し説明すると、被写体を光学レンズ１を通して結像させ
る場合、光学レンズ１の結傷光東中に複屈折板１０を介
在させると常光線ＰＯによる固体撮像素子２上の像に対
し、異常光線Ｐｅによる像は輻ｄだけ垂直方向にずれた
状態で結像する。
ここで、常光線Ｐｏと異常光線Ｐｅとが同じ輝度で分離
したとすると固体撮像素子２に投影された像の輝度は、
分離方向を横軸、強度を縦軸として点像としてとらえる
と、第８図に示すような輝度分布となる。
したとすると固体撮像素子２に投影された像の輝度は、
分離方向を横軸、強度を縦軸として点像としてとらえる
と、第８図に示すような輝度分布となる。
この輝度分布をフーリエ変換することにより求めたロー
パスフィルタのＭＴＦ特性は、Ｒ＋（ｕ）＝ＣＯ３ｙｒ
ｄ ｕ −ｆｉｌ（Ｒ＋（ｕ）
： Ｏ−バスフィルタのＭＴＦ、ｕ：空間周波数） で表されて、このＭＴＦ特性のグラフは第９図曲線■に
示す如くなる。
パスフィルタのＭＴＦ特性は、Ｒ＋（ｕ）＝ＣＯ３ｙｒ
ｄ ｕ −ｆｉｌ（Ｒ＋（ｕ）
： Ｏ−バスフィルタのＭＴＦ、ｕ：空間周波数） で表されて、このＭＴＦ特性のグラフは第９図曲線■に
示す如くなる。
（１）式および＠９図を見れば明らかなよう空ｌ！１Ｉ
Ｊｌ波数Ｕが０≦Ｕ≦１／２ｄの範囲では上述した複屈
折板１０をローパスフィルタとして利用することができ
、カットオフ周波数ｕｓ”Ｉ／２ｄで与えられる。
Ｊｌ波数Ｕが０≦Ｕ≦１／２ｄの範囲では上述した複屈
折板１０をローパスフィルタとして利用することができ
、カットオフ周波数ｕｓ”Ｉ／２ｄで与えられる。
このように複屈折板１０は、空間周波数Ｕが０≦Ｕ≦１
／２ｄの範囲ではローパスフィルタとして利用できるが
、ＭＴＦ特性Ｒ，（ｕ）はｃｏｓカーブであり、カット
オフ周波数ｕ、＝］／２ｄ以上の空間周波数においても
固体撮像素子は十分なレスポンスをもつために、空間周
波数Ｕ≧１／２ｄ以上の部分が折り返し歪となって生起
され、この状態のまま画像を再生すると、再生画面にち
らつき現象となって現れてしまうという問題があった。
／２ｄの範囲ではローパスフィルタとして利用できるが
、ＭＴＦ特性Ｒ，（ｕ）はｃｏｓカーブであり、カット
オフ周波数ｕ、＝］／２ｄ以上の空間周波数においても
固体撮像素子は十分なレスポンスをもつために、空間周
波数Ｕ≧１／２ｄ以上の部分が折り返し歪となって生起
され、この状態のまま画像を再生すると、再生画面にち
らつき現象となって現れてしまうという問題があった。
この折り返し歪を軽減するために、多数枚の複屈折板を
組合せることにより像を３点以上に分離させる方法が知
られている。
組合せることにより像を３点以上に分離させる方法が知
られている。
例えば、像を一列に４点で等しい輝度としてｄ／３の間
隔で第１０図に示すような輝度分布で分離させた場合、
そのローパスフィルタのＭＴＦ特性は、 で表され、このＭＴＦ特性のグラフは第１１図曲線■に
示す如くなり、折り返し歪を軽減することができる。
隔で第１０図に示すような輝度分布で分離させた場合、
そのローパスフィルタのＭＴＦ特性は、 で表され、このＭＴＦ特性のグラフは第１１図曲線■に
示す如くなり、折り返し歪を軽減することができる。
しかしながら、上述した水晶板等の複屈折板を用いた光
学的ローパスフィルタでは、折り返し歪を軽減するため
には、多数枚の複屈折板が必要となり、水晶板等の部材
は比較的高価であるために装置のコストアップにつなが
るという問題があると共に、フィルタの肉厚の増大によ
りレンズのバックフォーカスを大きくとらなければなら
ず装置の大型化につながり、また、フィルタ厚を考慮し
て装置の設計をする必要があった。
学的ローパスフィルタでは、折り返し歪を軽減するため
には、多数枚の複屈折板が必要となり、水晶板等の部材
は比較的高価であるために装置のコストアップにつなが
るという問題があると共に、フィルタの肉厚の増大によ
りレンズのバックフォーカスを大きくとらなければなら
ず装置の大型化につながり、また、フィルタ厚を考慮し
て装置の設計をする必要があった。
さらに、撮影する被写体によっては周期構造を持たない
場合には、ローパスフィルタはかえって不当なコントラ
ストの低下を招くため不要であり、また被写体に応じて
カットオフ周波数Ｕ、を変えたい場合であっても、複屈
折板を使用している場合には、複屈折板を交換しなけれ
ばならず、そのための交換の手間は容易ではなかった。
場合には、ローパスフィルタはかえって不当なコントラ
ストの低下を招くため不要であり、また被写体に応じて
カットオフ周波数Ｕ、を変えたい場合であっても、複屈
折板を使用している場合には、複屈折板を交換しなけれ
ばならず、そのための交換の手間は容易ではなかった。
本発明は上述の問題点に鑑みて、光路上に複屈折板等の
挿入物を必要とせず簡易な構造で折り返し歪の少ないＭ
ＴＦ特性を得ることができるローパスフィルタを提供す
ることを目的とする。
挿入物を必要とせず簡易な構造で折り返し歪の少ないＭ
ＴＦ特性を得ることができるローパスフィルタを提供す
ることを目的とする。
（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ローパスフィルタは
、被写体を集光する光学部材と、肢光学部材の光軸と直
交する方向で画素面が配置された固体撮像素子とからな
る光学系において、該光学部材から集光された像と固体
撮像素子の面とを周期的かつ相対的にずらすことによっ
て達成される。
、被写体を集光する光学部材と、肢光学部材の光軸と直
交する方向で画素面が配置された固体撮像素子とからな
る光学系において、該光学部材から集光された像と固体
撮像素子の面とを周期的かつ相対的にずらすことによっ
て達成される。
上記手段によって、光学部材から集光された像が周期的
に固体撮像素子の画面上を往復移動することにより、像
が一定範囲内で分布する。
に固体撮像素子の画面上を往復移動することにより、像
が一定範囲内で分布する。
以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明のローパスフィルタを示した概略図であ
る。
る。
被写体は光学レンズｌを通して固体撮像素子２上に結像
される。
される。
固体撮像素子２は画素面が光軸方向と直交する方向とな
るように支持枠３に支持されていると共に、この支持枠
３は光学レンズｌの光軸３と直交する方向に振幅ｄで微
小振動をさせるための圧電素子４，５によって外枠６へ
と支持されている。
るように支持枠３に支持されていると共に、この支持枠
３は光学レンズｌの光軸３と直交する方向に振幅ｄで微
小振動をさせるための圧電素子４，５によって外枠６へ
と支持されている。
圧電素子４．５は図示せぬ駆動回路からの駆動パルスに
よって所望振動数で振動する。
よって所望振動数で振動する。
尚、圧電素子の振動数は固体撮像素子からの画像の取り
込み速度より十分速い速度とする。
込み速度より十分速い速度とする。
以上のような構成により、固体撮像素子２は圧電素子４
．５の振動によって光軸と直交方向で一定振幅内を振動
する。
．５の振動によって光軸と直交方向で一定振幅内を振動
する。
この振動は振幅範囲内での像の存在確率を一定とし、振
動方向を横軸、像の輝度を縦軸とし、振幅ｄ／２．像の
輝度Ｉとすると、点像は第２図に示すような矩形の輝度
分布として分布される。ここで、この輝度分布をフーリ
エ変換することによってＭＴＦ特性を求めると、 ｓｉｎπｄｕ Ｒｓ（ｕ）＝ いｄｕ ・・
・（３）となり、第３図曲線Ｉに示す如くなる。
動方向を横軸、像の輝度を縦軸とし、振幅ｄ／２．像の
輝度Ｉとすると、点像は第２図に示すような矩形の輝度
分布として分布される。ここで、この輝度分布をフーリ
エ変換することによってＭＴＦ特性を求めると、 ｓｉｎπｄｕ Ｒｓ（ｕ）＝ いｄｕ ・・
・（３）となり、第３図曲線Ｉに示す如くなる。
この（３）式および第３図のＭＴＦ特性からも明らかな
ようにカットオフ周波数ｕ、（＝Ｉ／ｄ）以上における
空間周波数Ｕの折り返し歪は軽減される。 そして、カ
ットオフ周波数ｕｓ ＝ Ｉ ／ ｄとなり振幅ｄの変
化により変化するので、駆動回路によって振動の振幅ｄ
を変化させることによりカットオフ周波数を自由に設定
することが可能である。
ようにカットオフ周波数ｕ、（＝Ｉ／ｄ）以上における
空間周波数Ｕの折り返し歪は軽減される。 そして、カ
ットオフ周波数ｕｓ ＝ Ｉ ／ ｄとなり振幅ｄの変
化により変化するので、駆動回路によって振動の振幅ｄ
を変化させることによりカットオフ周波数を自由に設定
することが可能である。
次に本実施例の他の振動方法を示す。
振幅ｄ／２・輝度１／２および振幅ｄ／４・輝度■の２
つの振動を組合せた振動を固体撮像素子に与えることに
より、点像は第４図に示すような輝度分布となる。この
振動によるＭＴＦ特性をフーリエ変換により求めると、 ・・（４） で表され、このＭＴＦ特性のグラフは第５図曲線■に示
す如くなる。
つの振動を組合せた振動を固体撮像素子に与えることに
より、点像は第４図に示すような輝度分布となる。この
振動によるＭＴＦ特性をフーリエ変換により求めると、 ・・（４） で表され、このＭＴＦ特性のグラフは第５図曲線■に示
す如くなる。
（４）式及び第５図のＭＴＦ特性から明らかなように、
前述の（３）式および第３図に示す曲線Ｉと比較して大
幅に折り返し歪が軽減される。
前述の（３）式および第３図に示す曲線Ｉと比較して大
幅に折り返し歪が軽減される。
Ｃ他の実施例〕
第６図に本発明に係るローパスフィルタの他の実施例を
示す。
示す。
被写体は光学レンズｌを通して固体撮像素子２に結像さ
れるが、光学レンズ】は支持枠７によって支持されると
共に該支持枠７は圧電素子４．５によって外枠６に支持
されている。そして該支持枠６は圧電素子４．５に駆動
回路からの駆動パルスが与えられることによって、光学
レンズ１が光軸と直交する方向に振幅ｄ／２で微小振動
される。
れるが、光学レンズ】は支持枠７によって支持されると
共に該支持枠７は圧電素子４．５によって外枠６に支持
されている。そして該支持枠６は圧電素子４．５に駆動
回路からの駆動パルスが与えられることによって、光学
レンズ１が光軸と直交する方向に振幅ｄ／２で微小振動
される。
したがって、この光学レンズ１の振動によって像が固体
撮像素子２上を一定周期で振動し、前述の第１実施例と
同様に像が固体撮像素子２上を一定振幅で振動するので
、第１実施例と同様の効果が得られ、ローパスフィルタ
として作用される。
撮像素子２上を一定周期で振動し、前述の第１実施例と
同様に像が固体撮像素子２上を一定振幅で振動するので
、第１実施例と同様の効果が得られ、ローパスフィルタ
として作用される。
尚、固体撮像素子２を振動させる装置は上述した圧電素
子に限定されることなく、微小振動を起こすことが可能
な例えば電磁石装置等でもよく、また、上述した実施例
に限定されることなく、光学レンズで集光される像と固
体撮像素子の画素面とを相対的に振動させればよい。
子に限定されることなく、微小振動を起こすことが可能
な例えば電磁石装置等でもよく、また、上述した実施例
に限定されることなく、光学レンズで集光される像と固
体撮像素子の画素面とを相対的に振動させればよい。
さらに、以上では１次元的な振動によるローパスフィル
タについて述べたが、直交する２方向に振動を持たせれ
ば２次元的なローパスフィルタとしても適用できること
は当然である。
タについて述べたが、直交する２方向に振動を持たせれ
ば２次元的なローパスフィルタとしても適用できること
は当然である。
以上説明したように本発明に係るローパスフィルタは、
複屈折板等を挿入したものと同等あるいはそれ以上のロ
ーパスフィルタとしての効果を得ることができ、モワレ
等を防止することができると共に、光路上に複屈折板等
のフィルタを挿入する必要がないので、装置の小型化お
よび低コスト化が可能であり、さらにカットオフ周波数
を自由に変化させることができるという効果がある。
複屈折板等を挿入したものと同等あるいはそれ以上のロ
ーパスフィルタとしての効果を得ることができ、モワレ
等を防止することができると共に、光路上に複屈折板等
のフィルタを挿入する必要がないので、装置の小型化お
よび低コスト化が可能であり、さらにカットオフ周波数
を自由に変化させることができるという効果がある。
第１図は本発明のローパスフィルタの一実施例を示した
概略図、 第２図は本発明による像の輝度分布を示す図、第３図は
第２図の輝度分布によるＭＴＦ特性を不す図、 第４図は本発明によるの他の像の輝度分布を示す図、 第５図は第４図の輝度分布によるＭＴＦ特性を示す図、 第６図は本発明の他の実施例を示す概略図、第７図は従
来例を示す概略図、 第８図は従来例のローパスフィルタによる像の輝度分布
を示す図、 第９図は第８図の輝度分布によるＭＴＦ特性を示す図、 第１０図は従来例の他の像の輝度分布を示す図で、 第１Ｉ図は第１θ図の輝度分布によるＭＴＦ特性を示す
図である。 ｌ・・・・光学レンズ、２・・・・固体撮像素子、４゜
５．８．９・・・・圧電素子、６・・・・外枠、７・・
・・支持枠、１０・・・・複屈折板
概略図、 第２図は本発明による像の輝度分布を示す図、第３図は
第２図の輝度分布によるＭＴＦ特性を不す図、 第４図は本発明によるの他の像の輝度分布を示す図、 第５図は第４図の輝度分布によるＭＴＦ特性を示す図、 第６図は本発明の他の実施例を示す概略図、第７図は従
来例を示す概略図、 第８図は従来例のローパスフィルタによる像の輝度分布
を示す図、 第９図は第８図の輝度分布によるＭＴＦ特性を示す図、 第１０図は従来例の他の像の輝度分布を示す図で、 第１Ｉ図は第１θ図の輝度分布によるＭＴＦ特性を示す
図である。 ｌ・・・・光学レンズ、２・・・・固体撮像素子、４゜
５．８．９・・・・圧電素子、６・・・・外枠、７・・
・・支持枠、１０・・・・複屈折板
Claims (3)
- （１）被写体像を集光する光学部材と、 該光学部材の光軸と直交する方向で画素面が配置された
固体撮像素子と からなる光学系において、 該光学部材から集光された像と固体撮像素子の画素面と
を周期的かつ相対的にずらす ことを特徴とするローパスフィルタ。 - （２）前記固体撮像素子を光軸と直交する方向で振動せ
しめることを特徴とする請求項１記載のローパスフィル
タ。 - （３）前記光学部材の全部または一部を光軸と直交する
方向で振動せしめることを特徴とする請求項１記載のロ
ーパスフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9859890A JPH03296013A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ローパスフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9859890A JPH03296013A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ローパスフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03296013A true JPH03296013A (ja) | 1991-12-26 |
Family
ID=14224066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9859890A Pending JPH03296013A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ローパスフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03296013A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335856A (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Canon Inc | 固体撮像素子、その製造方法、固体撮像素子を用いたカメラ、光学素子、及びこれを備えた撮影装置 |
| JP2012209968A (ja) * | 2012-07-10 | 2012-10-25 | Nikon Corp | ディジタルカメラ |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP9859890A patent/JPH03296013A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335856A (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Canon Inc | 固体撮像素子、その製造方法、固体撮像素子を用いたカメラ、光学素子、及びこれを備えた撮影装置 |
| JP2012209968A (ja) * | 2012-07-10 | 2012-10-25 | Nikon Corp | ディジタルカメラ |
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