JPH0675190A - 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 - Google Patents
光学的ローパスフィルタおよび撮像装置Info
- Publication number
- JPH0675190A JPH0675190A JP4230153A JP23015392A JPH0675190A JP H0675190 A JPH0675190 A JP H0675190A JP 4230153 A JP4230153 A JP 4230153A JP 23015392 A JP23015392 A JP 23015392A JP H0675190 A JPH0675190 A JP H0675190A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pass filter
- optical low
- solid
- image pickup
- diffraction grating
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 回折格子部２ａを有し、撮像レンズ１と固体
撮像素子４との間に、上記回折格子部２ａが上記固体撮
像素子４に対向するように配置される光学的ローパスフ
ィルタ２であって、上記回折格子部２ａの固体撮像素子
側に、上記回折格子部の屈折率とは異なる屈折率を有
し、固体撮像素子に対向する面３ａが平面状である全反
射層３が積層されていることを特徴とする光学的ローパ
スフィルタ。上記の光学的ローパスフィルタを備え、上
記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一体化されていること
を特徴とする撮像装置。 【効果】 偽信号および偽色信号を有効に遮断しなが
ら、リング状フレアの発生による画質の低下を抑制でき
る。
撮像素子４との間に、上記回折格子部２ａが上記固体撮
像素子４に対向するように配置される光学的ローパスフ
ィルタ２であって、上記回折格子部２ａの固体撮像素子
側に、上記回折格子部の屈折率とは異なる屈折率を有
し、固体撮像素子に対向する面３ａが平面状である全反
射層３が積層されていることを特徴とする光学的ローパ
スフィルタ。上記の光学的ローパスフィルタを備え、上
記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一体化されていること
を特徴とする撮像装置。 【効果】 偽信号および偽色信号を有効に遮断しなが
ら、リング状フレアの発生による画質の低下を抑制でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は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。
およびそれを備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単板式固体撮像素子を用いたカラー撮像
装置は、固体撮像素子上に、色フィルタアレイを備え、
これにより色信号を得ており、色フィルタアレイのピッ
チに対応する高周波成分が含まれている被写体からは、
偽色信号が発生する。また、固体撮像素子は不連続に、
かつ規則正しく配置された画素を有しており、画素のピ
ッチに対応する高周波成分が含まれている被写体から
は、光の折返しによる偽信号が発生する。そのため単板
式固体撮像素子を用いたカラー撮像装置の光学系には、
偽色信号および偽信号の発生を防止する機能を有する光
学的ローパスフィルタが配置されている。光学的ローパ
スフィルタとしては、通常、３枚以上の水晶板と１枚の
赤外線遮断フィルタとが貼り合わされてなるものが用い
られているが、かかる光学的ローパスフィルタは、量産
性に劣り、高価であるという問題点を有している。
装置は、固体撮像素子上に、色フィルタアレイを備え、
これにより色信号を得ており、色フィルタアレイのピッ
チに対応する高周波成分が含まれている被写体からは、
偽色信号が発生する。また、固体撮像素子は不連続に、
かつ規則正しく配置された画素を有しており、画素のピ
ッチに対応する高周波成分が含まれている被写体から
は、光の折返しによる偽信号が発生する。そのため単板
式固体撮像素子を用いたカラー撮像装置の光学系には、
偽色信号および偽信号の発生を防止する機能を有する光
学的ローパスフィルタが配置されている。光学的ローパ
スフィルタとしては、通常、３枚以上の水晶板と１枚の
赤外線遮断フィルタとが貼り合わされてなるものが用い
られているが、かかる光学的ローパスフィルタは、量産
性に劣り、高価であるという問題点を有している。
【０００３】上記の問題点を解決するものとして、回折
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図６に示す。図６に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ２１、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ２２および固体
撮像素子２４が、この順に配置されている。固体撮像素
子２４はパッケージ２３内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ２２はパッケージ２３の前面に取り付け
られて、固体撮像素子２４の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図６に示す。図６に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ２１、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ２２および固体
撮像素子２４が、この順に配置されている。固体撮像素
子２４はパッケージ２３内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ２２はパッケージ２３の前面に取り付け
られて、固体撮像素子２４の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の光学的ローパス
フィルタ２２を備えた撮像装置（図６）を用いてスポッ
ト光（例えば、車のヘッドライト、照明用ライト）を撮
影した場合、スポット光の像の回りに、リング状のフレ
ア（以下、「リング状フレア」と称す）が発生し、画質
を低下させる要因となっている。上記リング状フレア
は、上記の光学的ローパスフィルタ２２における格子形
成面２２ａと反対側の面２２ｂとで生じる全反射が主な
原因で発生する。
フィルタ２２を備えた撮像装置（図６）を用いてスポッ
ト光（例えば、車のヘッドライト、照明用ライト）を撮
影した場合、スポット光の像の回りに、リング状のフレ
ア（以下、「リング状フレア」と称す）が発生し、画質
を低下させる要因となっている。上記リング状フレア
は、上記の光学的ローパスフィルタ２２における格子形
成面２２ａと反対側の面２２ｂとで生じる全反射が主な
原因で発生する。
【０００５】本発明は、リング状フレアの発生による画
質の低下を防ぐ光学的ローパスフィルタおよびそれを備
えた撮像装置を提供することを目的とする。
質の低下を防ぐ光学的ローパスフィルタおよびそれを備
えた撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光学的ローパスフィルタは、回折格子部
を有し、撮像レンズと固体撮像素子との間に、上記回折
格子部が上記固体撮像素子に対向するように配置され、
上記回折格子部（格子形成面）の固体撮像素子側に、上
記回折格子部の屈折率とは異なる屈折率を有し、固体撮
像素子に対向する面が平面状である全反射層が積層され
ていることを特徴とする。
めに、本発明の光学的ローパスフィルタは、回折格子部
を有し、撮像レンズと固体撮像素子との間に、上記回折
格子部が上記固体撮像素子に対向するように配置され、
上記回折格子部（格子形成面）の固体撮像素子側に、上
記回折格子部の屈折率とは異なる屈折率を有し、固体撮
像素子に対向する面が平面状である全反射層が積層され
ていることを特徴とする。
【０００７】上記回折格子部と上記の全反射層との屈折
率差は０．２以上あることが好ましく、０．３以上ある
ことがより好ましい。
率差は０．２以上あることが好ましく、０．３以上ある
ことがより好ましい。
【０００８】また、本発明の撮像装置は、上記の光学的
ローパスフィルタを備え、上記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
とも一体化されていることを特徴とする。
ローパスフィルタを備え、上記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
とも一体化されていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】回折格子部を有する光学的ローパスフィルタを
備えた撮像装置において、リング状フレアが発生する原
因について、図２を用いて説明する。固体撮像素子４に
は、表面を構成するＳｉ基板およびＡｌからなる配線部
があり、固体撮像素子４は高い表面反射率を有する。そ
のために、撮像面４ａに達した光の一部は、撮像面４ａ
で反射（Ｌ１）され、回折格子からなる光学的ローパス
フィルタ２に入射して回折（Ｌ２）され、光学的ローパ
スフィルタ２の透明な基板表面２ｂに入射角θで達し、
透過（Ｌ３）および反射（Ｌ４）される。基板表面２ｂ
で反射された光（Ｌ４）は、再び光学的ローパスフィル
タ２の格子２ａにより回折された後、固体撮像素子の撮
像面４ａに達する（Ｌ５）。
備えた撮像装置において、リング状フレアが発生する原
因について、図２を用いて説明する。固体撮像素子４に
は、表面を構成するＳｉ基板およびＡｌからなる配線部
があり、固体撮像素子４は高い表面反射率を有する。そ
のために、撮像面４ａに達した光の一部は、撮像面４ａ
で反射（Ｌ１）され、回折格子からなる光学的ローパス
フィルタ２に入射して回折（Ｌ２）され、光学的ローパ
スフィルタ２の透明な基板表面２ｂに入射角θで達し、
透過（Ｌ３）および反射（Ｌ４）される。基板表面２ｂ
で反射された光（Ｌ４）は、再び光学的ローパスフィル
タ２の格子２ａにより回折された後、固体撮像素子の撮
像面４ａに達する（Ｌ５）。
【００１０】ここで、空気の屈折率と基板の屈折率とか
ら決まる臨界角以上の入射角θで基板表面２ｂに入射す
る光は、基板表面２ｂで全反射を起こし、臨界角以下の
入射角θで基板表面２ｂに入射する光の一部は基板表面
２ｂを透過する。したがって、臨界角以上の入射角θで
基板表面２ｂに入射する光による、撮像面４ａに達する
反射光（Ｌ５）の強度は、臨界角以下の入射角θで基板
表面２ｂに入射する光による反射光（Ｌ５）の強度に比
べて、格段に大きい。その結果、この高い強度の反射光
が画像中にリング状フレアとなって現れる。図３に、固
体撮像素子の撮像面４ａ上におけるスポット光の像８と
リング状フレア９との模式図を示す。リング状フレア
は、スポット光像の回りに円として現われる。
ら決まる臨界角以上の入射角θで基板表面２ｂに入射す
る光は、基板表面２ｂで全反射を起こし、臨界角以下の
入射角θで基板表面２ｂに入射する光の一部は基板表面
２ｂを透過する。したがって、臨界角以上の入射角θで
基板表面２ｂに入射する光による、撮像面４ａに達する
反射光（Ｌ５）の強度は、臨界角以下の入射角θで基板
表面２ｂに入射する光による反射光（Ｌ５）の強度に比
べて、格段に大きい。その結果、この高い強度の反射光
が画像中にリング状フレアとなって現れる。図３に、固
体撮像素子の撮像面４ａ上におけるスポット光の像８と
リング状フレア９との模式図を示す。リング状フレア
は、スポット光像の回りに円として現われる。
【００１１】本発明により、リング状フレアの発生が抑
制される原因について、図４を用いて説明する。本発明
の光学的ローパスフィルタ２によれば、回折格子部２ａ
の固体撮像素子４側に、上記回折格子部２ａの屈折率と
は異なる屈折率を有し、固体撮像素子４に対向する面３
ａが平面状である全反射層３が積層されていることか
ら、上記の全反射層３と空気との界面に臨界角以上の角
度で入射した光（Ｌ５）は再び全反射をおこし、固体撮
像素子の撮像面に達することがなく、リング状フレアの
発生を抑制できる。
制される原因について、図４を用いて説明する。本発明
の光学的ローパスフィルタ２によれば、回折格子部２ａ
の固体撮像素子４側に、上記回折格子部２ａの屈折率と
は異なる屈折率を有し、固体撮像素子４に対向する面３
ａが平面状である全反射層３が積層されていることか
ら、上記の全反射層３と空気との界面に臨界角以上の角
度で入射した光（Ｌ５）は再び全反射をおこし、固体撮
像素子の撮像面に達することがなく、リング状フレアの
発生を抑制できる。
【００１２】ここで、例えば、矩形波状の断面形状を有
する回折格子からなる光学的ローパスフィルタのＭＴＦ
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）特性について、回折格子の周期をｄ、格子の
凸部の幅をａ、回折格子と撮像面との距離をｂ、入射光
の波長をλとすると、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／ｂλ （１） ｆｂ＝（ｄ−ａ）／ｂλ （２） したがって、カットオフ周波数が光学的ローパスフィル
タと固体撮像素子との距離によって決まる。本発明の撮
像装置によれば、光学的ローパスフィルタと固体撮像素
子との相対的な位置関係が製造時に正確に設定されるの
で、偽色信号および偽信号の抑制効果が高い。
する回折格子からなる光学的ローパスフィルタのＭＴＦ
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）特性について、回折格子の周期をｄ、格子の
凸部の幅をａ、回折格子と撮像面との距離をｂ、入射光
の波長をλとすると、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／ｂλ （１） ｆｂ＝（ｄ−ａ）／ｂλ （２） したがって、カットオフ周波数が光学的ローパスフィル
タと固体撮像素子との距離によって決まる。本発明の撮
像装置によれば、光学的ローパスフィルタと固体撮像素
子との相対的な位置関係が製造時に正確に設定されるの
で、偽色信号および偽信号の抑制効果が高い。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図１に示す。図１において、
撮像レンズ１と固体撮像素子４との間に光学的ローパス
フィルタ２が配置されており、その回折格子部２ａが固
体撮像素子４側に向けられている。固体撮像素子４の前
面には色フィルタアレイ６が配置されている。
明する。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図１に示す。図１において、
撮像レンズ１と固体撮像素子４との間に光学的ローパス
フィルタ２が配置されており、その回折格子部２ａが固
体撮像素子４側に向けられている。固体撮像素子４の前
面には色フィルタアレイ６が配置されている。
【００１４】上記の光学的ローパスフィルタ２は、例え
ば透明な基板面に、２方向に延びる格子を有する回折格
子部を形成したものであり、上記基板の主面が光軸７に
直交するように配置され、撮像装置のフレーム（図示し
ない）に支持されている。他方、上記固体撮像素子４
は、その撮像面４ａに、水平方向と垂直方向に沿って配
列された多数の光検出素子を備えており、その撮像面４
ａが上記光軸７に直交するように配置されて、図１のパ
ッケージ５内に収納され保護されている。上記回折格子
部の２つの格子の方向は、例えば固体撮像素子４を構成
する多数の光検出素子の配列方向である水平方向と垂直
方向のそれぞれに対して、例えば４５゜の角度をなすよ
うに設定される。
ば透明な基板面に、２方向に延びる格子を有する回折格
子部を形成したものであり、上記基板の主面が光軸７に
直交するように配置され、撮像装置のフレーム（図示し
ない）に支持されている。他方、上記固体撮像素子４
は、その撮像面４ａに、水平方向と垂直方向に沿って配
列された多数の光検出素子を備えており、その撮像面４
ａが上記光軸７に直交するように配置されて、図１のパ
ッケージ５内に収納され保護されている。上記回折格子
部の２つの格子の方向は、例えば固体撮像素子４を構成
する多数の光検出素子の配列方向である水平方向と垂直
方向のそれぞれに対して、例えば４５゜の角度をなすよ
うに設定される。
【００１５】本発明の光学的ローパスフィルタ２は、回
折格子部２ａの固体撮像素子４側に、回折格子部２ａの
屈折率とは異なる屈折率を有し、固体撮像素子４に対向
する面３ａが平面状である全反射層３が積層されてい
る。
折格子部２ａの固体撮像素子４側に、回折格子部２ａの
屈折率とは異なる屈折率を有し、固体撮像素子４に対向
する面３ａが平面状である全反射層３が積層されてい
る。
【００１６】上記の全反射層３が有する屈折率は、回折
格子部の屈折率より高くても、低くてもよい。全反射層
３を形成する方法としては、蒸着、スピンコート等が挙
げられる。上記固体撮像素子に対向する面３ａの表面は
研磨等をおこない、平滑な面に仕上げられていることが
高い光学特性が得られる点で好ましい。
格子部の屈折率より高くても、低くてもよい。全反射層
３を形成する方法としては、蒸着、スピンコート等が挙
げられる。上記固体撮像素子に対向する面３ａの表面は
研磨等をおこない、平滑な面に仕上げられていることが
高い光学特性が得られる点で好ましい。
【００１７】図５は本発明の光学的ローパスフィルタを
備えた撮像装置の一例の概略構成図を示し、パッケージ
５内に設置された色フィルタアレイ６を有する固体撮像
素子４と光学的ローパスフィルタ２とが矩形状のスペー
サ１１を介して、接着剤１０により一体化されている。
上記スペーサ１１としては、例えば金属をエッチングに
よりパターニングしたものを用いることがてきる。
備えた撮像装置の一例の概略構成図を示し、パッケージ
５内に設置された色フィルタアレイ６を有する固体撮像
素子４と光学的ローパスフィルタ２とが矩形状のスペー
サ１１を介して、接着剤１０により一体化されている。
上記スペーサ１１としては、例えば金属をエッチングに
よりパターニングしたものを用いることがてきる。
【００１８】なお、固体撮像素子４と光学的ローパスフ
ィルタ２とを一体化する方法としては、ネジ止め、接
着、封入、一体成形などを挙げることができる。上記ス
ペーサ１１としては、感光性樹脂膜を固体撮像素子４と
光学的ローパスフィルタ２との一方または両方に光パタ
ーニングしたものであってもよい。また、所定の直径を
有するビーズ、ロッド等を含む接着剤を用い、これらビ
ーズ、ロッド等をスペーサとして用いてもよい。
ィルタ２とを一体化する方法としては、ネジ止め、接
着、封入、一体成形などを挙げることができる。上記ス
ペーサ１１としては、感光性樹脂膜を固体撮像素子４と
光学的ローパスフィルタ２との一方または両方に光パタ
ーニングしたものであってもよい。また、所定の直径を
有するビーズ、ロッド等を含む接着剤を用い、これらビ
ーズ、ロッド等をスペーサとして用いてもよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明の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よれば、偽信号および偽色信号
を有効に遮断しながら、リング状フレアの発生による画
質の低下を抑制できる。
それを備えた撮像装置によれば、偽信号および偽色信号
を有効に遮断しながら、リング状フレアの発生による画
質の低下を抑制できる。
【図１】本発明の光学的ローパスフィルタを備える撮像
装置を示す概略構成図である。
装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の撮像装置でフレアが発生する原因を示す
図である。
図である。
【図３】固体撮像素子の撮像面におけるリング状フレア
の模式図である。
の模式図である。
【図４】本発明によりフレアの発生が抑制される原因を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明の撮像装置の一例を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】従来の撮像装置を示す概略構成図である。
１…撮像レンズ、２…光学的ローパスフィルタ、２ａ…
回折格子部、３…全反射層、３ａ…全反射層の固体撮像
素子対向面、４…固体撮像素子、４ａ…撮像面、５…パ
ッケージ、６…色フィルタ、７…光軸、８…スポット光
像、９…リング状フレア、１０…接着剤、１１…スペー
サ
回折格子部、３…全反射層、３ａ…全反射層の固体撮像
素子対向面、４…固体撮像素子、４ａ…撮像面、５…パ
ッケージ、６…色フィルタ、７…光軸、８…スポット光
像、９…リング状フレア、１０…接着剤、１１…スペー
サ
Claims (2)
- 【請求項１】 回折格子部を有し、撮像レンズと固体撮
像素子との間に、上記回折格子部が上記固体撮像素子に
対向するように配置される光学的ローパスフィルタであ
って、上記回折格子部の固体撮像素子側に、上記回折格
子部の屈折率とは異なる屈折率を有し、固体撮像素子に
対向する面が平面状である全反射層が積層されているこ
とを特徴とする光学的ローパスフィルタ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学的ローパスフィル
タを備え、上記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一体化さ
れていることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4230153A JPH0675190A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4230153A JPH0675190A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675190A true JPH0675190A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16903430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4230153A Pending JPH0675190A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09130683A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Konica Corp | 光学素子一体型撮像素子及び撮像装置 |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4230153A patent/JPH0675190A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09130683A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Konica Corp | 光学素子一体型撮像素子及び撮像装置 |
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