JPH06100733B2

JPH06100733B2 - 空間周波数フイルタ

Info

Publication number: JPH06100733B2
Application number: JP59099612A
Authority: JP
Inventors: 義順瀧澤; 隆広中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS60242420A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は水晶等の複屈折物質から成る平行平面板を結
像光学系に配設するシステムに用いられる空間周波数フ
ィルタに関する。

〔発明の技術的背景〕

近年、固体撮像素子、ファイバースコープ等のように、
空間情報を離散的にサンプリングすることによって画像
情報を得るシステムが開発されている。しかしこのシス
テムにおいては、サンプリング処理に特有なナイキスト
限界がある。そして、ナイキスト限界を越える情報のう
ち、結像光学系と画素の開口配列によって決まる応答特
性の帯域内の情報が、低周波域に折り返し、ナイキスト
限界内の信号に対する正しい情報再生を妨害してしまう
という問題がある。

上記の問題を解決するために、水晶等の複屈折板を用
い、上記の折り返しを起こす周波数域にいくつかの光学
的周波数トラップを持つ空間周波数フィルタを構成し、
折り返しによる偽信号の発生を軽減するという方法があ
る。

第７図は上記空間周波数フィルタの一例であり、S1〜S3
はサバール板、P1,P2は偏光解消板である。同図（ａ）
は、使用時の構成であり、同図（ｂ）は、各板の分解図
である。各板の矢印は、光束の分離方向上を示してい
る。

第８図は第７図の空間周波数フィルタによる光束の分離
状態を示している。Ｖは垂直方向、Ｈは水平方向であ
り、各○印が光束の最小単位の分離位置を示し、○印部
の矢印は偏光方向を意味する。今、光は、サバール板S1
側から入射するものとする。サバール板S1によって入射
光は、偏光方向に従って、２光束に分離される。（第８
図（ａ））。サバール板S1からの射出光は、偏光解消板
P1を介してサバール板S2を通る。これによって、サバー
ル板S1で分離された２光束がさらにそれぞれ分離され４
光束（第８図（ｂ））となる。この射出光は、偏光解消
板P2を介してサバール板S3に通され、最終的には、第８
図（ｃ）に示すように８光束に分離される。サバール板
は、櫛形フィルタとして作用することが知られている
が、上記のフィルタでは、サバール板S1〜S3の各櫛形フ
ィルタとしての空間周波数特性をかけ合わせた特性の空
間周波数フィルタとなる。第10図に示したフィルタ10A
も同様な特性となる。同図（ａ）はフィルタ全体の構
造、同図（ｂ）は、使用される各サバール板S1〜S4の光
束分離方向を示している。また、第11図に示す空間周波
数フィルタ11Aもある。同図（ａ）はフィルタ全体の構
造、同図（ｂ）は使用されるサバール板S1,S2の光束分
離方向を示している。

〔背景技術の問題点〕

第７図及び第10図に示した空間周波数フィルタは、第９
図に破線で示す空間周波数にトラップポイントを持つ。
U_Hは水平方向空間周波数軸、U_Vは垂直方向空間周波数軸
である。また、破線で示すトラップポイントには、対応
するサバール板と同符号を付している。

このような空間周波数フィルタをCCDを用いた固体撮像
素子の光学系に設けた場合、人間の目にとって比較的重
要度の低い斜め方向の空間周波数情報が高い周波数のも
のまで透過する。

従って、再生像が不自然にみえてしまうという問題があ
る。また、３板のサバール板（櫛形フィルタ）のかけ合
わせ特性を得るために、第７図の例では５板、第10図の
例では４板の複屈折板が必要となり、板数が多くなると
いう欠点がある。さらに、第７図の例では、偏光解消板
が波長特性を持つため、入射光の波長域が広い場合には
上述したような特性を持つが波長域が狭い場合には波長
によって特性が異なるという欠点がある。つまり、偏光
解消板は、波長域の特定された光が入射すると、その分
離した光束の偏光状態が所望の状態とならず、周波数帯
域制限が不充分となることがある。

さらに、カラー固体撮像装置においては、斜め方向に入
射光を空間変調する方式が多く用いられるが、このよう
な方式においては、上記変調周波数と同一の斜め方向の
空間周波数の信号が入射光情報に含まれてしまうと、色
偽信号が再生されてしまうという問題があり、上述した
空間周波数フィルタでは色偽信号を充分に減少すること
ができないという欠点がある。

次に、第11図に示した空間周波数フィルタ11Aによる
と、第12図に示すように４光束分離を得る。この分離光
束において、○印で示す空間周波数位置の光束は、△印
で示す位置の光束に比べて強くなる。このフィルタにお
いては、斜め方向は、水平、垂直に比べ低い周波数にト
ラップポイントを持つが、第13図に示すように、水平方
向に対してはトラップポイントを持たないフィルタにな
ってしまうという欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記の事情に対処すべくなされたもので、第
１に少ない板数の複屈折板で、高い帯域制限効果を発揮
し、また第２に人間の視覚にとって重要度の低い斜め方
向の帯域制限効果を向上した空間周波数フィルタを提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明は、水平軸に対して45°方向に光束分離を得る
サバール板S11と、この第１の複屈折板の隣りに配設さ
れ水平又は垂直方向に光束分離を得るサバール板S12
と、このサバール板S12を前記サバール板S11と共に狭
み、前記サバール板S11の光束分離方向とは直交する方
向に光束分離を得るサバール板S13とで上記目的を達成
するものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例であり、S11〜S13の３板の
サバール板が貼り合わせられて構成されている。各サバ
ール板S11〜S13は、同図（ｂ）に矢印で示す方向に光束
分離方向を持つ。

第２図は、第１図の空間周波数フィルタの光束分離を様
子を示している。１板のサバール板を透過した光束が更
にもう１板のサバール板を透過する場合、第２のサバー
ル板の入射光量と、その分離された光束の光量との比
は、２板のサバール板の光束分離方向をθとした場合、
sin²θ:cos²θとなる。本実施例においては、サバール
板S11とS12の光束分離方向のなす角度は45°となってい
る。このため、サバール板S11によって分離された２光
束（第２図（ａ））は、それぞれ光強度1:1に分離され
て４光束（第２図（ｂ））になる。サバール板S12,S13
間でも光束分離方向は45°となっているため、サバール
板S13を透過した光束は、８光束（第２図（ｃ））とな
る。

上記した空間周波数フィルタによると、サバール板S11,
S12,S13のそれぞれの櫛形フィルタとしての特性をかけ
合わせた総合特性となる。そして、この総合特性は、第
３図に示すように、破線で示した空間周波数にトラップ
ポイントを持つ特性となる。

U_Vは、垂直方向空間周波数軸、U_Hは水平方向空間周波数
軸である。また、破線で示すトラップ特性線3a,3b,4a,4
b,5a,5bと軸の交点は、サバール板の厚さによって決ま
る。

上記のように、本発明によると、特性線3a,3bと、特性
線4a,4bと、特性線5a,5bの３組による総合特性３枚のサ
バール板S11,S12,S13で得ることができる。しかも、本
フィルタによると、人間の目の解像度のよい水平方向に
対いては、帯域制限を行なうことなく、人間の目にとっ
て重要でない斜め方向にトラップポイントを持つ特性を
作っている。

この発明では、水平軸に対して光束の分離方向が45°の
方向をなす第１のサバール板と、この第１のサバール板
の光束分離方向とは直交する光束分離方向を有した第２
のサバール板と、この第1,第２のサバール板の間に垂直
又は水平方向へ光束分離方向を有した第３のサバール板
とを設け、上記の特性を得ている。

この基本原理によって、第４図（ａ）（ｂ）に示す組み
合わせであっても、同様な目的、効果を達成することが
できる。即ち第４図（ａ）のサバール板S21,S22,S23を
順番に貼り合わせても良く、また第４図（ｂ）のサバー
ル板S31,S32,33を順番に貼り合わせても良い。もちろん
この場合も、斜め方向に光束分離方向を有したサバール
板の厚みは、第３図の軸U_V,U_H上での特性線のクロス点
を一致させるため互いに等しことが必要である。

第５図は、第１図の実施例のものに更に、垂直方向に光
束分離方向を有したサバール板S40を追加し、第６図の
ようにトラップ特性線6a,6bを増加させたフィルタを示
している。更に多くのサバール板を用い多くのトラップ
ポイントを持ったフィルタを構成してもよいが、本発明
では、基本的には、水平方向に対して45°方向に光束分
離方向を持った第１のサバール板、この第１のサバール
板の光分離方向とは直交する方向へ光束分離方向を持っ
た第２のサバール板、この第1,第２のサバール板の間に
配置され水平又は垂直方向に光束分離方向を持った第３
のサバール板を重ね合わせる構造に変りはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複屈折板（サバ
ール板）の１枚、１枚の櫛形フィルタとしての特性をか
け合わせた総合特性を得るが、特に、少ない枚数の複屈
折板で、良好な周波数トラップポイントを得ることがで
きる。しかも、本発明では、斜め方向にも十分な帯域制
限効果を有するため、人間の目にとっては重要度の低い
成分が除去され、固体撮像装置等に用いた場合、自然な
再生像を得るのに寄与できる。また、第５図，第６図で
説明したフィルタであれば、水平方向、垂直方向を同等
な特性にすることができ、ほぼ等方的な空間周波数特性
を得ることも可能である。さらに、斜め方向に入射光を
空間変調するカラー撮像装置、つまり市松状の色フィル
タを有する装置の光学系では、45°あるいは135°の方
向に光束分離を得る櫛形フィルタと、水平方向に光束分
離を得る櫛形フィルタが共に、前記斜め方向の空間変調
周波数に対する応答を零とするように板厚を選定すれ
ば、色偽信号の軽減効果を大幅に向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
は第１図の空間周波数フィルタの光束分離の説明図、第
３図は第１図の空間周波数フィルタの空間周波数特性説
明図、第４図はこの発明の他の実施例を示す説明図、第
５図は更に他の実施例を示す構成説明図、第６図は第５
図の空間周波数フィルタの空間周波数特性説明図、第７
図は従来の空間周波数フィルタの構成説明図、第８図は
第７図の空間周波数フィルタの光束分離の説明図、第９
図は第７図の空間周波数フィルタの空間周波数特性説明
図、第10図，第11図も従来の空間周波数フィルタの説明
図、第12図は第11図の空間周波数フィルタの光束分離の
説明図、第13図は、第11図の空間周波数フィルタの応答
特性図である。 S11〜S13,S21〜S23,S31〜S33,S40……サバール板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−127746（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−66449（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平軸に対して45°方向に光束分離を得る
第１の複屈折板と、この第１の複屈折板と厚みが同じで
前記光束分離の方向とは直交する方向へ光束分離を得る
第２の複屈折板と、前記第1,第２の複屈折板の間に配設
され水平又は垂直方向に光束分離を得る第３の複屈折板
とを重ねた構造を基本構成として成り、光学系に配設さ
れることを特徴とする空間周波数フィルタ。