JPH07119901B2 - 光学的ロ−パスフィルタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学的ローパスフィルターに関し、特に固体撮
像素子や撮像管を用いたビデオカメラや電子スチルビデ
オカメラ等に撮影光学系に好適な光学的ローパスフィル
ターに関するものである。

（従来の技術） 一般に離散的画素構造を有する単板式或は単管式カラー
ビデオカメラでは、被写体を空間的にサンプリングして
撮影出力を得ている。

前記の如くのカラービデオカメラが取扱うことのできる
画像の細かさは撮像素子のサンプリングピッチで決ま
り、それ以上の高空間周波数成分が含まれると偽信号発
生の原因となる。

例えば、被写体の像が前記撮像素子上に形成されたと
き、この撮像素子のサンプリング周波数付近域はそれ以
上の高空間周波数成分が前記被写体の像に混在した場
合、該混在した周波数成分を持つ原画像の構造は記録さ
れず、原画像にはなかった模様やコントラストの反転等
を生じさせる偽信号が発生する。

又、単板式カメラの場合、色信号を空間的に分離してい
る為、原画像とは全く無関係の色（偽色）がついてしま
い原因ともなっている。

以上の様な理由の為に前記カラービデオカメラ等におい
ては、被写体の高空間周波数成分を制限する光学的ロー
パスフィルターが撮影光学系に必要となってくる。

従来より、前記光学的ローパスフィルターとして水晶の
複屈折を利用したものが多く用いられてきた。しかし、
水晶は高価であり、又モザイク状のカラーフィルターを
用いた撮像素子の場合、複屈折板が複数枚必要な上にλ
/4波長板等の偏光板も必要となる為、製造上、工数が増
え量産性に劣る傾向があった。

そこで、プラスチック或はガラス等により複合プリズム
構造体より成る光学的ローパスフィルターが提案されて
いる。

第２図は該光学的ローパスフィルターの光学的作用の原
理を示す説明図である。同図において９は撮影レンズで
あり、該撮影レンズ９の後方に光学的ローパスフィルタ
ー10が配置されている。この時撮影レンズ９より射出さ
れる光束11及び12は像面６上の点０に結像しようとする
が、複合プリズムをなす光学的ローパスフィルター10に
よって屈折されて、前記像面６上の点A1及び点A2に結像
する。このときの点A1,A2間の距離をＤ、光学的ローパ
ルフィルター10の複合プリズムの頂角を与える角度を
α、前記複合プリズムの屈折率をＮ、複合プリズムから
像面６までの距離を１とすると、前記距離Ｄは次式で表
わされる。

Ｄ＝（Ｎ−１）α１ ……（１） この様に本来ならば０点にあるべき点像が２ケ所に分離
される。

第３図は第２図ひ示す光学系の伝達特製（MTF）を示し
たグラフである。同グラフは縦軸に伝達関数ｈ（ｆ）、
横軸に空間周波数f_cをとっている。同グラフは水晶を光
学的ローパスフィルターとして用いた場合と同じcos関
数 ｈ（ｆ）＝|cos（πDf）｜ となっている。

光学的ローパスフィルターとしての水晶を用いた場合、
前記分離幅Ｄは水晶板の厚さでコントロールしていた
が、第２図に示す複合プリズムを用いた光学的ローパス
フィルター10の場合は頂角αで該分離幅Ｄをコントロー
ルしている。

更に、水晶板では光束を偏光成分により常光、異状光に
分離していたが、前記複合プリズムを用いた場合は光束
を光学的ローパスフィルター面上で２次元的な一定面積
単位で分離することを行っている。しかし、この様に通
過光束断面で分離を行う場合、例えば軸上光束は比較的
広い断面積で光学的ローパスフィルターを通過する為、
問題ないがウィネッティング等で光束が細くなる軸外光
束においては、光学的ローパスフィルターを通過する断
面積は小さくなり、撮影レンズによっては該軸外光束の
通過断面内に、前記複合プリズムの頂点や境界線が一つ
も入らない場合が起こる。この様な場合には該軸外光束
は２つに分離されず、光学的ローパスフィルターとして
の効果が得られなくなる。

そこで、光学的ローパスフィルターの通過光束断面の小
さい軸外光束でも充分にローパスフィルターの効果が得
られるように、複合プリズムのピッチを細かくするとロ
ーパスフィルター効果は得られるが、該ピッチの細かい
複合プリズムを製造する場合、切削等の加工を行う為、
工数が増え量産性欠ける傾向があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は光学的ローパスフィルターの通過断面積の比較
的大きい軸上光束だけでなく、該通過断面積の比較的小
さい軸外光束に対しても光学的ローパスフィルターとし
ての機能を充分に発揮することができ、かつ安価で加工
の容易なカラービデオカメラ等の好適な光学的ローパス
フィルターの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） １次元あるいは２次元に作用するプリズム面を複数配列
して成る複合プリズムを少なくと一面に設け、該複合プ
リズム面を通過する光束の任意の空間周波数を遮断する
光学的ローパスフィルターであって、前記複合プリズム
の配列ピッチを、光束の該複合プリズムを通過する通過
断面の大きさに対応して異ならせていることである。

（実施例） 第１図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の一実施例を示
す概略図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の光学
的ローパスフィルターの斜視図である。同図（Ｃ）は同
図（Ａ）及び（Ｂ）の光学的ローパスフィルターを配置
とするビデオカメラの等の撮影光学系の光学配置図であ
る。

図中、13及び14は光学点ローパルフィルター、７は大プ
リズムでプリズムピッチの粗い部分を構成している。８
は小プリズムでプリズムピッチの細かい部分を構成して
いる。15は複合プリズムで複数の大プリズム７及び小プ
リズム８より成っている。１は軸上光束、２は軸外光
束、３は第１レンズ群、５は絞り、４は第２レンズ群、
６は像面である。

同図（Ａ）に示す光学的ローパスフィルター13は同図
（Ｃ）中のＡで破線にて示す位置に配置して用いる。該
位置に配置した光学的ローパスフィルター13においては
光軸付近の軸上光束１の他に、光軸から一定距離離れた
部分で比較的細い軸外光束２が通過している。そこで、
該光学的ローパスフィルター13は軸上光束１の通過する
中心付近には大プリズム７を複数形成してプリズムピッ
チを粗くし、そして軸外光束２の通過する端部に近い部
分は小プリズム８を複数形成してプリズムピッチを細か
くしている。つまり、該光学的ローパスフィルター13の
中心付近を通過する軸上光束１の通過断面は比較的大き
い為、複合プリズム15のピッチは粗くても充分にローパ
ス効果を発揮できるが、軸外光束２を通過する部分は通
過断面が比較的小さい為、複合プリズム15の少なくとも
一つの境界線か或は頂点が該軸外光束２の通過断面内に
入るように、この部分の複合プリズム15のピッチを細か
くしている。

この構成により、光学的ローパスフィルター13の軸外光
束２の通過する部分においても充分なローパス効果が発
揮されることになる。

又、複合プリズム15全体のピッチを細かくするのではな
く、該複合プリズム15の中心付近のピッチを粗くするこ
とにより製造時における工数を減らすことができ量産性
を高めている。

同図（Ｂ）に示す光学的ローパスフィルター14は同図
（Ｃ）中のＢで破線にて示す絞り５近傍位置に配置して
用いる。該位置に配置した光学的ローパスフィルター14
においては、前記Ａで示す位置とは逆に、光軸付近に軸
外光束２が通過し、光軸から一定距離離れた部分では軸
上光束１のみが通過している。そこで、同図（Ａ）に示
した光学的ローパスフィルター13とは逆に本光学的ロー
パスフィルター14においては中心付近に小プリズム８を
複数形成してピッチを細かくし、それ以外の部分には大
プリズム７を複数形成してピッチを粗くしている。この
構成により、前記同図（Ａ）の光学的ローパスフィルタ
ー13と同様の効果を発揮させている。

尚、本発明における複合プリズム15は一次元的に一方向
に並んでいるだけであったが、これは四角錐か或は六角
錐を敷き詰めた形になっていても良く、又、光学的ロー
パスフィルターの両面に渡って異る方向或は形状の複合
プリズムを形成しても良い。

更に、加工する複合プリズムは三角系の形状だけでな
く、台形であっても良く、又該複合プリズムのピッチは
連続的に変化しても良い。

（発明の効果） 本発明に依れば、光学的ローパスフィルターを通過する
軸上光束だけでなく、軸外光束に対してもローパスフィ
ルターの効果を充分に発揮することができ、しかも安価
で量産性に優れた光学的ローパスフィルターを達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の一実施例を示
す概略図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）は光学的ローパ
スフィルターの斜視図、同図（Ｃ）は前記光学的ローパ
スフィルターを配置する撮影光学系の光学配置図であ
る。第２図は光学的ローパスフィルターの光学的原理を
示す説明図、第３図は第２図に示す結像光学系の伝達特
性（MTF）を示すグラフである。 図中、１は軸上光束、２は軸外光束、３は第１レンズ
群、４は第２レンズ群、５は絞り、６は像面、７は大プ
リズム、８は小プリズム、15は複合プリズム、13及び14
は光学的ローパスフィルターである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次元あるいは２次元に作用するプリズム
   面を複数配列して成る複合プリズムを少なくとも一面に
   設け、該複合プリズム面を通過する光束の任意の空間周
   波数を遮断する光学的ローパスフィルターであって、前
   記複合プリズムの配列ピッチを、光束の該複合プリズム
   を通過する通過断面の大きさに対応して異ならせている
   ことを特徴とする光学的ローパスフィルター。