JPH0470802A

JPH0470802A - 光学フイルタ

Info

Publication number: JPH0470802A
Application number: JP2184599A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Orimoto; 正明織本; Naoki Takatori; 高取　直樹
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1992-03-05

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〕本発明はビデオカメラ及び電子カメラ等撮像入力装置一
般に使用される光学フィルタに係り、特に偽信号やモア
レの発生を防止する光学フィルタに関する。

〔従来の技術〕

一般に、ビデオカメラ等の撮像装置は一定の間隔で配列
された複数の光電変換素子で入射光をサンプリングする
。

この場合、各光電変換素子の感光部に入射光を集光して
感度を上げるものとして集光レンズがある。一方、偽信
号等の発生を防止するものとして光学フィルタがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、集光レンズだけでは入射光を集光して感度を上
げることはできるが偽信号等の発生を防止することがで
きず、また、光学フィルタだけでは偽信号等の発生を防
止することはできるが感度を上げるごとができない。

そこで、感度を上げると共に偽信号等の発生を防止する
為に、集光レンズと光学フィルタとを一緒に使用すれば
よいが部品点数が多くなりコストが高くなるという問題
がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、部品
点数を少なくして感度を上げると共に偽信号等の発生を
防止することができる光学フィルタを提供することを目
的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、複数の光電変換素
子が一定のピッチで配列された撮像装置の前方に配置さ
れる光学フィルタであって一枚の光学フィルタの片面に
形成され、前記光電変換素子の１ピッチに相当する光束
を複数の光電変換素子に入射させるように発散させる第
１のマイクロレンズアレイと、前記光学フィルタの他の
片面に前記光電変換素子と同一ピッチで形成された第２
のマイクロレンズアレイであって、それぞれ前！己第１
のマイクロレンズアレイを介して入射する光を各光電変
換素子の感光部に集光させる第２のマイクロレンズアレ
イと、を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、光学フィルタの片面に第１のマイクロ
レンズアレイを備えると共に他の片面に第２のマイクロ
レンズアレイを備え、第１のマイクロレンズアレイて光
電変換素子の１ピッチに相当する光束を発散して第２の
マイクロレンズアレイに導き、第２のマイクロレンズア
レイで発散すれた光を複数の光電変換素子の感光部に集
光させることができる。

従って、−枚の光学フィルタで偽信号等の発生を防止す
ると共に、入射光を集光して感度を上げることができる
。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい
実施例について詳説する。

第１図、第２図には本発明に係る光学フィルタの第１実
施例が示されている。光学フィルタ３０は、入射面に複
数の凹レンズから成る第１のマイクロレンズアレイ３４
が形成され、出射面に複数の凸レンズから成る第２のマ
イクロレンズアレイ３６が形成されている。第１のマイ
クロレンズアレイ３４の凹レンズと第２のマイクロレン
ズアレイ３６の凸レンズとは同位相に、かつ同一ピッチ
に形成されている。

この凹レンズと凸レンズのピッチは、第２図上で光学フ
ィルタ３０の下方に設けられているＣＣＤ撮像デバイス
（以下ＣＣＤという）３８の画素ピッチＰと同一に設定
されている。すなわち、ＣＣＤ３８は光電変換素子３８
Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ・・・から成り、これらは一定の画
素ピッチＰで配列されている。

従って、出射面の第２のマイクロレンズアレイ３６の各
凸レンズは、それぞれ光電変換素子３８Ａ、３８Ｂ・・
・に対応する位置、すなわち、それぞれの凸レンズの光
軸が光電変換素子３８Ａ、３８Ｂ・・・の感光部４０Ａ
、４０Ｂ・・・の中央に位置するように設けられている
。

これによって、第２図に示すようにＣＣＤ３８の画素ピ
ッチＰに相当する光３２が入射すると、入射光３２は第
１のマイクロレンズアレイ３４の凹レンズで発散され、
発散された光は第２のマイクロレンズアレイ３６の３つ
の凸レンズにふり分けちれる。そしてこれらの凸レンズ
にふり分けろれた入射光３２は凸レンズを介して３つの
光電変換素子３８Ｂ、３８Ｃ１３８Ｄの感光部４０Ｂ、
４０Ｃ１４０Ｄに集光する。

従って、画素ピッチＰに相当する入射光３２は複数の感
光部４０Ｂ、４０Ｃ，４０Ｄにふり分けろれるので周波
数成分が減衰、すなわちポカされて偽信号の発生を防止
することができる。更に入射光３２は感光部４０Ｂ、４
０Ｃ１４０Ｄに集光されるので、光電変換素子の受光感
度を上げることができる。

このように形成された第１実施例の光学フィルタ３０と
ＣＣＤ３８は第２図から以下の関係が成立する。

同図に示すように、第１のマイクロレンズアレイ３４の
各凹レンズは画素ピッチＰに相当する光束を第２のマイ
クロレンズアレイ３６の凸レンズの位置にふいて２倍の
巾（２Ｐ）になるように発散させる必要がある。従って
、光学フィルり３０の厚みｅと第１のマイクロレンズア
レイ３４の凹レンズの焦点距離ｆ１　　とは、次式、ｅ
　＝ｆ　＋　　　　　　・・・（１）の関係が成立する
。

また、第１のマイクロレンズアレイ３４の凹レンズの焦
点距離ｆ１　　と曲率半径ｒ１　　とは、次式、ｒ、＝
　　　（ｎ　　　１）ｆ＋　　　　　・・・（２）〔ｎ
・光学フィルタの屈折率〕の関係が成立する。

「　２　　＝（ｎ−１）Ｌ・・・（３）の関係が成立する。

更に、第２のマイクロレンズアレイ３６の凸レンズに入
射角θで入射した光が、ここで屈折して感光部４０Ｂの
端部に導かれる条件は、次式、〔Ｋ、感光部４ＯＡ、４
０Ｂ・・の長さ〕によって表すことができる。

尚、上記入射角θ及び（４）式のθ′は、次式、また、
第２のマイクロレンズアレイ３６の凸レンズは距離りだ
け離間したＣＣＤ３８の感光部４０Ａ、４０Ｂ・・・に
入射光を集光させるため、第２のマイクロレンズアレイ
３６の凸レンズの曲率半径ｒ２　と距離りとは、次式、 θ　′　＝ｓｉｎ（ｎ　　ｓｉｎ　　θ）・・・（６）によって表すことができる。

上記（１）式乃至（６）式を満足する具体的な数値例を
以下に示す。

ｅ＝０．　５ω０ｎ＝１．５Ｐ＝Ｏ，Ｏｌｍのに＝０．　００４証ｒ　　　＝　　　０．２５ｍ口ｒ２　＝６．６７即Ｌ＝　　　　０．１３３部尚、第１実施例の光学フィルタ３０のＭＴＦ（Ｍｏｄｕ
ｌａｔｉｏｎ４ｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を
第３図に示す。

第４図には本発胡に係る光学フィルタの第２実施例が示
されている。第１実施例と第２実施例との相違点は２つ
ある。１つ目の相違点は第２実施例の光学フィルタ４０
の入射面には複数の凸レンズかう成る第１のマイクロレ
ンズアレイ４２が形成されている点であり、２つ目の相
違点は第１のマイクロレンズアレイ４２のピッチが出射
面の第２のマイクロレンズアレイ４４のピッチに対して
半ピッチずれている点である。

このように構成された光学フィルタ４０に画素ピッチＰ
に相当する周波数成分の入射光４６が入射すると、第４
図に示すように入射光４６は、第１のマイクロレンズア
レイ４２の凸レンズで集光されて点４８で焦点を結び、
その後発散されて第２のマイクロレンズアレイ４４の２
つの凸レンズにふり分けられる。そしてふり分けられた
光は各凸レンズを介して２つの光電変換素子３８Ｂ、３
８Ｃの感光部４０Ｂ、４０Ｃに集光する。

従って、入射光４６は感光部４０Ｂ、４０Ｃにふり分け
られるので周波数成分がポカされるで偽信号が発生しな
い。更に入射光４６は感光部に集光されるので受光感度
を上げることができる。

このように形成された第２実施例の光学フィルタ４０と
ＣＣＤ３８は第４図から以下の関係が成立する。

同図に示すように、第１のマイクロレンズアレイ４２の
凸レンズは画素ピッチに相当する光束を第２のマイクロ
レンズアレイ４４の凸レンズの位置において２倍の巾（
２Ｐ）になるように発散させる必要がある。従って、光
学フィルタ４０の厚みｅと竿１のマイクロレンズアレイ
４２の凸レンズの焦点距離ｆ１　　とは、次式、ｅ＝３ｆ、　　　・・・（１）の関係が成立する。

また、第１のマイクロレンズアレイ４２の凸レンズの焦
点距離ｆ１　　と曲率半径とは、次式、の関係が成立す
る。

更１ｎ、第２のマイクロレンズアレイ４４は距離りだけ
離間したＣＣＤ３８の感光部４０Ａ、４０Ｂ・・・に入
射光を集光させるため、第２のマイクロレンズアレイ４
４の凸レンズの曲率半径ｒ２　と距離りとは、次式、ｒ２　　＝　　（ｎ　　　１）　　Ｌ　　　　−（３）
によって表すことができる。

また、第２のマイクロレンズアレイ４４の凸レンズへの
入射角θと、画素ピッチＰと、第１のマイクロレンズア
レイ４２の凸レンズに入射した光が焦点を結ぶ点４８か
ら第２のマイクロレンズアレイ４４まての距離２ｆ１　
とは、次式、Ｐ　　　　　＝　ｔａｎ　　θ ２　ｆＩ　　　　　　　　　　　　・・・（４）の関係
が成立する。

上記（１）式乃至（４）式を満足する具体的な数値例を
以下に示す。

ｅ＝１．５＋ｎｍＴ１＝１．　５Ｐ＝０．０１順に＝０．００４ｍｍｒ、＝ｏ、２５闘ｒ２＝ｏ、１ｍＩＤＬ＝０．２ｍｍ尚、第２実施例の光学フィルタのＭＴＦを第５図に示す
。

第１１第２実施例の撮像装胃の光学フィルタは、その表
面に凸レンズ又は凹レンズを形成したが、これに限らず
、第６図に示す第３実施例のように斜線部５０．５０・
・・の屈折率を薬品で変えた屈折率分布型の光学フィル
タ５２を使用しても同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る光学フィルタによれば、
光電変換素子の配列ピッチに相当する周波数成分を除去
することができると共に、被写体光を光電変換素子の感
光部に集光して感度を上げることができる。

従って、偽信号等の発生を防止すると光学フィルタと感
度を上げる為に必要とされていた集光レンズとを同一部
材で形成することができるので部品点数を少なくするこ
とができ、コスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学フィルタの第１実施例を示す
斜視図、第２図はその■−■断面図、第３図は第１実施
例のＭＴＦ特性を示したグラフ、第４図は本発明に係る
光学フィルタの′Ｍ２実施例を示す断面図、第５図は第
２実施例のＭＴＦ特性を示したグラフ、第６図は本発明
に係る光学フィルタの第３実施例を示す断面図である。３０．４０．５２・・・光学フィルタ、３２・・・入射
光、３４．４２・第１のマイクロレンズアレイ、３６．４４
・・第２のマイクロレンズアレイ、３８・・・ＣＣＤ撮
像デバイス、３８Ａ、３８Ｂ・・・光電変換素子、４０Ａ、４０Ｂ・・・感光部。

Claims

【特許請求の範囲】複数の光電変換素子が一定のピッチで配列された撮像装
置の前方に配置される光学フィルタであって、一枚の光学フィルタの片面に形成され、前記光電変換素
子の１ピッチに相当する光束を複数の光電変換素子に入
射させるように発散させる第１のマイクロレンズアレイ
と、前記光学フィルタの他の片面に前記光電変換素子と同一
ピッチで形成された第２のマイクロレンズアレイであっ
て、それぞれ前記第１のマイクロレンズアレイを介して
入射する光を各光電変換素子の感光部に集光させる第２
のマイクロレンズアレイと、を備えたことを特徴とする光学フィルタ。