JPH0718985B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0718985B2 JPH0718985B2 JP1039260A JP3926089A JPH0718985B2 JP H0718985 B2 JPH0718985 B2 JP H0718985B2 JP 1039260 A JP1039260 A JP 1039260A JP 3926089 A JP3926089 A JP 3926089A JP H0718985 B2 JPH0718985 B2 JP H0718985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- scanning direction
- main scanning
- sampling frequency
- optical filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は多数の受光素子を主走査方向および副走査方向
にマトリックス状に配列した固体撮像素子と、この固体
撮像素子への入射光路中に配置され、入射光線を少なく
とも主走査方向に分離する光学的フィルタとを具える固
体撮像装置に関するもので、特に固体撮像素子の標本化
周波数、すなわち空間サンプリング周波数の近傍に発生
するモアレを効果的に取り除き、モアレと本来の映像信
号により生ずる混変調妨害を効果的に取り除くことがで
きるとともに標本化周波数の２倍以上の周波数における
モアレも有効に取り除くようにした固体撮像装置に関す
るものである。
にマトリックス状に配列した固体撮像素子と、この固体
撮像素子への入射光路中に配置され、入射光線を少なく
とも主走査方向に分離する光学的フィルタとを具える固
体撮像装置に関するもので、特に固体撮像素子の標本化
周波数、すなわち空間サンプリング周波数の近傍に発生
するモアレを効果的に取り除き、モアレと本来の映像信
号により生ずる混変調妨害を効果的に取り除くことがで
きるとともに標本化周波数の２倍以上の周波数における
モアレも有効に取り除くようにした固体撮像装置に関す
るものである。
（従来の技術） 第６図は一般的な固体撮像素子の受光開口分布を示すも
ので、第６図においてＨが主走査方向である水平方向、
Ｖが副走査方向である垂直方向を示し、Ｘが画素開口の
水平方向の大きさ、Ｙが画素開口の垂直方向の大きさを
示す。またPxは水平方向の画素間隔、Pyは垂直方向の画
素間隔を示す。このような開口パターンにより画像が標
本化、すなわち空間的にサンプリングされることにな
る。
ので、第６図においてＨが主走査方向である水平方向、
Ｖが副走査方向である垂直方向を示し、Ｘが画素開口の
水平方向の大きさ、Ｙが画素開口の垂直方向の大きさを
示す。またPxは水平方向の画素間隔、Pyは垂直方向の画
素間隔を示す。このような開口パターンにより画像が標
本化、すなわち空間的にサンプリングされることにな
る。
画像標本化に際して、画像の中に含まれる最高の空間周
波数fmaxが、標本化周波数fsの半分であるナイキスト周
波数fnよも高い場合、第７図に示すように繰り返される
スペクトル分布が互いに重なり合うようになる。一般的
に固体撮像装置に設けられた光学レンズ系で被写体像に
含まれる空間周波数は制限されるものの、標本化周波数
の半分であるナイキスト周波数fnよりも充分高い成分を
含むため、これを標本化するとfnまでの画像情報は標本
化された映像信号から再び元の画像に復元できるが、fn
より高い周波数の画像情報成分ｆは標本化周波数fsとの
差の周波数成分ｆ′（＝fs‐ｆ）に変わり、ナイキスト
周波数fn以下の領域に折り返されてくる。この成分は偽
信号で折返しひずみと呼ばれている。このような折返し
ひずいの多い映像信号から画像を組み立てると被写体の
空間周波数の高い部分はオアレが生じ、画質を低下させ
ることになる。
波数fmaxが、標本化周波数fsの半分であるナイキスト周
波数fnよも高い場合、第７図に示すように繰り返される
スペクトル分布が互いに重なり合うようになる。一般的
に固体撮像装置に設けられた光学レンズ系で被写体像に
含まれる空間周波数は制限されるものの、標本化周波数
の半分であるナイキスト周波数fnよりも充分高い成分を
含むため、これを標本化するとfnまでの画像情報は標本
化された映像信号から再び元の画像に復元できるが、fn
より高い周波数の画像情報成分ｆは標本化周波数fsとの
差の周波数成分ｆ′（＝fs‐ｆ）に変わり、ナイキスト
周波数fn以下の領域に折り返されてくる。この成分は偽
信号で折返しひずみと呼ばれている。このような折返し
ひずいの多い映像信号から画像を組み立てると被写体の
空間周波数の高い部分はオアレが生じ、画質を低下させ
ることになる。
また、一般的な固体撮像素子においては、第６図に示す
ように、水平方向の画素開口巾Ｘは隣り合う画素の間の
距離（Px−Ｘ）よりも小さくなっているため、前述の折
返しひずみの最も多くなってしまう。
ように、水平方向の画素開口巾Ｘは隣り合う画素の間の
距離（Px−Ｘ）よりも小さくなっているため、前述の折
返しひずみの最も多くなってしまう。
以上のような折返しひずみによる画質の低下を防止する
ためにはfnより低い周波数領域でレスポンスを落とさず
に被写体像に含まれるfn以上の空間周波数成分を急激に
抑圧すればよい。このために固体撮像素子により被写体
像を標本化する前に、fs近傍にトラップ周波数を有する
光学的ローパスフィルタに通すことは既知である。通
常、光学的ローパスフィルタには複屈折水晶板を使用し
ているが、１枚の複屈折水晶板のレスポンス特性は第８
図の細い実線の曲線Ａで示すようなcosカーブとなる。
第８図において横軸は標本化周波数fsで正規化した周波
数fxを示す。１枚の水晶板では、低周波数領域、すなわ
ちベースバンド成分の抑圧は小さいが、fsの近傍での減
衰量が少ないため、上述した折返しひずみを有効に防止
できず、画質の劣化を十分に補償できない欠点がある。
ためにはfnより低い周波数領域でレスポンスを落とさず
に被写体像に含まれるfn以上の空間周波数成分を急激に
抑圧すればよい。このために固体撮像素子により被写体
像を標本化する前に、fs近傍にトラップ周波数を有する
光学的ローパスフィルタに通すことは既知である。通
常、光学的ローパスフィルタには複屈折水晶板を使用し
ているが、１枚の複屈折水晶板のレスポンス特性は第８
図の細い実線の曲線Ａで示すようなcosカーブとなる。
第８図において横軸は標本化周波数fsで正規化した周波
数fxを示す。１枚の水晶板では、低周波数領域、すなわ
ちベースバンド成分の抑圧は小さいが、fsの近傍での減
衰量が少ないため、上述した折返しひずみを有効に防止
できず、画質の劣化を十分に補償できない欠点がある。
このような欠点をさらに改良するものとして複数枚の複
屈折水晶板を有する光学的フィルタが種々提案されてお
り、例えば特開昭60-164719号公報、同61-270985号公報
および同61-270986号公報等に開示されている。これら
の公開公報には、水平走査方向に対して、＋45°,0°お
よび‐45°の方向に常光線と異常光線と分離する３枚の
複屈折水晶板を用いた光学的フィルタが開示されてい
る。
屈折水晶板を有する光学的フィルタが種々提案されてお
り、例えば特開昭60-164719号公報、同61-270985号公報
および同61-270986号公報等に開示されている。これら
の公開公報には、水平走査方向に対して、＋45°,0°お
よび‐45°の方向に常光線と異常光線と分離する３枚の
複屈折水晶板を用いた光学的フィルタが開示されてい
る。
上述した特開昭60-164719号公報には１チップの撮像素
子にモザイクフィルタを組合せた固体撮像装置に対する
光学的フィルタが記載されており、第１及び第３の水晶
板の分離巾を とし、中間の第２の水晶板の分離巾をPxとしている。こ
の場合のレスポンス特性は第８図の破線の曲線Ｂに示す
ようにfnおよびfsにおいて２個のトラップポイントが現
われるようにしている。このような光学的フィルタによ
れば１枚の水晶板を用いる場合に比べるとfnおよびfs近
傍における抑圧効果が大きいが、fs近傍での抑圧は実用
上十分ではないとともに、ベースバンドでの抑圧が過度
に大きくなっており、本来の画像信号も大きく抑圧され
てしまい、解像度が劣化してしまう欠点がある。
子にモザイクフィルタを組合せた固体撮像装置に対する
光学的フィルタが記載されており、第１及び第３の水晶
板の分離巾を とし、中間の第２の水晶板の分離巾をPxとしている。こ
の場合のレスポンス特性は第８図の破線の曲線Ｂに示す
ようにfnおよびfsにおいて２個のトラップポイントが現
われるようにしている。このような光学的フィルタによ
れば１枚の水晶板を用いる場合に比べるとfnおよびfs近
傍における抑圧効果が大きいが、fs近傍での抑圧は実用
上十分ではないとともに、ベースバンドでの抑圧が過度
に大きくなっており、本来の画像信号も大きく抑圧され
てしまい、解像度が劣化してしまう欠点がある。
また、特開昭61-270986号公報には、色分解光学系によ
り入射光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に分解
し、これら分解された単色像を３枚の固体撮像素子で受
光するようにした固体撮像装置において、Ｃ色像を受光
する固体撮像素子の受光開口位置と、ＲおよびＢ色像を
受光する撮像素子の受光開口位置を、互いに画素間隔の
半分だけずらせることにより輝度信号に対する標本化周
波数を見掛け上２倍にする所謂画素ずらし法を採用した
固体撮像装置に用いる光学的フィルタとして常光線と異
常光線の分離を水平方向に対して±45°とした第１およ
び第３水晶板の分離巾をそれぞれ とし、水平方向に分離する中間の第２の水晶板の分離巾
をPxとしたものが開示されている。このような光学的フ
ィルタによれば、水平方向に見た分離距離は、上述した
特開昭60-164719号公報に記載されたものと同様にPxと
なり、したがって、上述したところと同様にfs近傍にお
ける抑圧効果が十分に得られないとともにベースバンド
領域における抑圧が過度に大きくなるという欠点を持っ
ている。
り入射光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に分解
し、これら分解された単色像を３枚の固体撮像素子で受
光するようにした固体撮像装置において、Ｃ色像を受光
する固体撮像素子の受光開口位置と、ＲおよびＢ色像を
受光する撮像素子の受光開口位置を、互いに画素間隔の
半分だけずらせることにより輝度信号に対する標本化周
波数を見掛け上２倍にする所謂画素ずらし法を採用した
固体撮像装置に用いる光学的フィルタとして常光線と異
常光線の分離を水平方向に対して±45°とした第１およ
び第３水晶板の分離巾をそれぞれ とし、水平方向に分離する中間の第２の水晶板の分離巾
をPxとしたものが開示されている。このような光学的フ
ィルタによれば、水平方向に見た分離距離は、上述した
特開昭60-164719号公報に記載されたものと同様にPxと
なり、したがって、上述したところと同様にfs近傍にお
ける抑圧効果が十分に得られないとともにベースバンド
領域における抑圧が過度に大きくなるという欠点を持っ
ている。
さらに特開昭61-270985号公報には、上述した画素ずら
し法を採用した固体撮像装置に用いる光学的フィルタに
おいて、分離方向を水平方向に対して±45°とした第１
および第３水晶板の分離巾を2Pxとし、分離方向を水平
方向とした中間の第２の水晶板の分離巾を としたものが開示されている。このような光学的フィル
タによれば、第２水晶板による分離巾を としているため、上述した従来例に比べてfnにおけるト
ラップ効果が幾分改善されるものの、fs近傍における抑
圧効果は十分に大きくないとともにベースバンド領域に
おける抑圧が大きい欠点は依然として解決されていな
い。
し法を採用した固体撮像装置に用いる光学的フィルタに
おいて、分離方向を水平方向に対して±45°とした第１
および第３水晶板の分離巾を2Pxとし、分離方向を水平
方向とした中間の第２の水晶板の分離巾を としたものが開示されている。このような光学的フィル
タによれば、第２水晶板による分離巾を としているため、上述した従来例に比べてfnにおけるト
ラップ効果が幾分改善されるものの、fs近傍における抑
圧効果は十分に大きくないとともにベースバンド領域に
おける抑圧が大きい欠点は依然として解決されていな
い。
上述した３枚の水晶板を用いる従来の光学的フィルタに
おいては、いずれもその設計思想はfnおよびfsにおいて
トラップポイントを形成することによってfn以上の周波
数帯における抑圧効果を大きくしようとする点において
共通しているが、このような設計思想ではfsの近傍にお
ける抑圧効果が十分に得られず、モアレの発生にる画質
の低下を十分に改善できないとともに低周波数領域にお
いて不所望に大きな減衰が発生し、解像度を低下してし
まうという欠点がある。特に、画素ずらし法を採用した
固体撮像装置においては、輝度信号に対しては標本化周
波数を見掛け上２倍とすることができるが、標本化周波
数近傍の白黒パターンを含む被写体を撮像すると、不所
望な色が付く所謂色モアレが発生する。例えば緑色の画
素に白黒パターンの白い部分が入射し、赤おび青色の画
素に黒い部分が入射すると、白黒パターンが緑色となっ
てしまう。従来の光学的フィルタではこのような色モア
レを十分良好に抑止することができなかった。
おいては、いずれもその設計思想はfnおよびfsにおいて
トラップポイントを形成することによってfn以上の周波
数帯における抑圧効果を大きくしようとする点において
共通しているが、このような設計思想ではfsの近傍にお
ける抑圧効果が十分に得られず、モアレの発生にる画質
の低下を十分に改善できないとともに低周波数領域にお
いて不所望に大きな減衰が発生し、解像度を低下してし
まうという欠点がある。特に、画素ずらし法を採用した
固体撮像装置においては、輝度信号に対しては標本化周
波数を見掛け上２倍とすることができるが、標本化周波
数近傍の白黒パターンを含む被写体を撮像すると、不所
望な色が付く所謂色モアレが発生する。例えば緑色の画
素に白黒パターンの白い部分が入射し、赤おび青色の画
素に黒い部分が入射すると、白黒パターンが緑色となっ
てしまう。従来の光学的フィルタではこのような色モア
レを十分良好に抑止することができなかった。
本発明者等は、上述した従来の欠点を除去し、標本化周
波数近傍において十分な抑圧を行なうことによってモア
レの発生を有効に阻止できるとともにベースバンドでの
抑圧を極力抑えることによって解像度の低下を防ぎ、特
に画素ずらし法を採用した固体撮像装置における色モア
レを十分良好に阻止することができるようにした固体撮
像装置を開発し、特願昭63-160849号において開示して
いる。
波数近傍において十分な抑圧を行なうことによってモア
レの発生を有効に阻止できるとともにベースバンドでの
抑圧を極力抑えることによって解像度の低下を防ぎ、特
に画素ずらし法を採用した固体撮像装置における色モア
レを十分良好に阻止することができるようにした固体撮
像装置を開発し、特願昭63-160849号において開示して
いる。
この固体撮像装置は、多数の受光素子を主走査方向およ
びこれと直交する副走査方向に配列した固体撮像素子
と、この固体撮像素子に被写体像を入射させる光路中に
配置され、入射光線を少なくとも主走査方向に分離する
光学的フィルタに３枚の水晶板を設け、主走査方向にお
けるその合成レスポンス特性が標本化周波数またはその
近傍において１個のトラップポイントを有し、その以下
の周波数帯域でトラップポイントを持たないように構成
したものである。
びこれと直交する副走査方向に配列した固体撮像素子
と、この固体撮像素子に被写体像を入射させる光路中に
配置され、入射光線を少なくとも主走査方向に分離する
光学的フィルタに３枚の水晶板を設け、主走査方向にお
けるその合成レスポンス特性が標本化周波数またはその
近傍において１個のトラップポイントを有し、その以下
の周波数帯域でトラップポイントを持たないように構成
したものである。
上述したように、複数枚の水晶板を用いる従来の光学的
フィルタにおいては、トラップポイントの数を増やすこ
とによってfn以上の周波数帯域での減衰を大きくするこ
とを設計思想としていたが、上述した本発明者等が既に
開発した固体撮像装置ではこのような設計思想を採ら
ず、３枚以上の水晶板を用いるにも拘らず標本化周波数
またはその近傍において唯１個のトラップポイントを有
するように構成したものである。すなわち、常光線およ
び異常光線の分離方向を水平方向に対して±45°および
０°とした３枚の水晶板を用いる場合には、水平走査方
向に見た分離巾が総て となるように設定している。すなわち、水平走査方向に
対して±45°の分離方向を有する第１および第３の水晶
板の分離巾を とし、中間の第２水晶板の分離巾が となるようにすることにより標本化周波数において唯１
個のトラップポイントを有するレスポンス特性が得ら
れ、標本化周波数の近傍における抑圧を十分大きくする
ことができるとともにベースバンドにおける減衰を抑え
ることができる。
フィルタにおいては、トラップポイントの数を増やすこ
とによってfn以上の周波数帯域での減衰を大きくするこ
とを設計思想としていたが、上述した本発明者等が既に
開発した固体撮像装置ではこのような設計思想を採ら
ず、３枚以上の水晶板を用いるにも拘らず標本化周波数
またはその近傍において唯１個のトラップポイントを有
するように構成したものである。すなわち、常光線およ
び異常光線の分離方向を水平方向に対して±45°および
０°とした３枚の水晶板を用いる場合には、水平走査方
向に見た分離巾が総て となるように設定している。すなわち、水平走査方向に
対して±45°の分離方向を有する第１および第３の水晶
板の分離巾を とし、中間の第２水晶板の分離巾が となるようにすることにより標本化周波数において唯１
個のトラップポイントを有するレスポンス特性が得ら
れ、標本化周波数の近傍における抑圧を十分大きくする
ことができるとともにベースバンドにおける減衰を抑え
ることができる。
（発明が解決しようとする課題） 上述した特願昭63-160849号に開示された固体撮像装置
においては、水晶板３枚によって光学的フィルタを構成
する場合、第８図の点線曲線Ｃに示す標本化周波数fsの
２倍〜５倍の周波数に発生するモアレの抑制効果がな
く、このモアレを抑制しようとすると更に一枚以上の水
晶板を必要とするため、構成が複雑で、大形でしかもコ
ストが高くなるという欠点があった。第８図の鎖線曲線
Ｄはこのように１枚の水晶板を追加したときのレスポン
ス特性を示すもきである。このように標本化周波数の２
倍以上の周波数で発生するモアレは、例えば編目版で印
刷された印刷物を撮像する場合にしばしば生ずるもので
ある。
においては、水晶板３枚によって光学的フィルタを構成
する場合、第８図の点線曲線Ｃに示す標本化周波数fsの
２倍〜５倍の周波数に発生するモアレの抑制効果がな
く、このモアレを抑制しようとすると更に一枚以上の水
晶板を必要とするため、構成が複雑で、大形でしかもコ
ストが高くなるという欠点があった。第８図の鎖線曲線
Ｄはこのように１枚の水晶板を追加したときのレスポン
ス特性を示すもきである。このように標本化周波数の２
倍以上の周波数で発生するモアレは、例えば編目版で印
刷された印刷物を撮像する場合にしばしば生ずるもので
ある。
本発明の目的は、上述した特願昭63-160849号に開示さ
れた固体撮像装置が有する利点、すなわち標本化周波数
の近傍で大きな抑圧効果を有し、かつベースバンドでの
抑圧が過度に大きくないという利点を保持しつつ、水晶
板を増すことなく標本化周波数の２倍〜５倍の周波数に
発生するモアレをも十分に抑圧することができ、したが
って構成が複雑とならず、価格も安価な固体撮像装置を
提供しようとするものである。
れた固体撮像装置が有する利点、すなわち標本化周波数
の近傍で大きな抑圧効果を有し、かつベースバンドでの
抑圧が過度に大きくないという利点を保持しつつ、水晶
板を増すことなく標本化周波数の２倍〜５倍の周波数に
発生するモアレをも十分に抑圧することができ、したが
って構成が複雑とならず、価格も安価な固体撮像装置を
提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、多数の受光素子を主走査方向およびこれと直
交する副走査方向に配列した固体撮像素子と、この固体
撮像素子に被写体像を入射される光路中に配置され、入
射光線を少なくとも主走査方向に分離する光学フィルタ
とを具える固体撮像装置において、前記光学的フィルタ
に少なくとも３枚の水晶板を設け、主走査方向における
その合成レスポンス特性を、標本化周波数とその1.5倍
の周波数の近傍においてそれぞれ１個ずつのトラップポ
イントを有し、標本化周波数以下の周波数帯域にはトラ
ップポイントを持たず、標本化周波数の1.5倍の近傍の
トラップポイントでは、２本のトラップ直線が交差する
ように構成したことを特徴とするものである。
交する副走査方向に配列した固体撮像素子と、この固体
撮像素子に被写体像を入射される光路中に配置され、入
射光線を少なくとも主走査方向に分離する光学フィルタ
とを具える固体撮像装置において、前記光学的フィルタ
に少なくとも３枚の水晶板を設け、主走査方向における
その合成レスポンス特性を、標本化周波数とその1.5倍
の周波数の近傍においてそれぞれ１個ずつのトラップポ
イントを有し、標本化周波数以下の周波数帯域にはトラ
ップポイントを持たず、標本化周波数の1.5倍の近傍の
トラップポイントでは、２本のトラップ直線が交差する
ように構成したことを特徴とするものである。
（作用） 上述したように、複数枚の水晶板を用いる従来の光学的
フィルタにおいては、トラップポイントの数を増やすこ
とによってfn以上の周波数帯域での減衰を大きくするこ
とを設計思想としていたが、本発明ではこのような設計
思想を採らず、３枚以上の水晶板を用い標本化周波数と
その1.5倍の周波数の近傍においてそれぞれ１個ずつの
トラップポイントを有するように構成したものである。
後述する実施例のように常光線および異常光線の分離方
向を水平に対して±45°および０°とした３枚の水晶板
を用いる場合には、水平走査方向に見た分離巾が1/2Px
と1/3Pxとなるように設定する。すなわち、水平走査方
向に対して±45°の分離方向を有する第１および第３の
水晶板の分離巾を とし、中間の第２水晶板の分離巾を1/2Pxとなるように
することにより標本化周波数において唯１個のトラップ
ポイントを有するレスポンス特性が得られ、標本化周波
数の近傍における抑圧を十分大きくすることができ、ま
た標本化周波数の５倍までの周波数に発生するモアレも
有効に阻止できるとともにベースバンドにおける減衰を
抑えることができる。
フィルタにおいては、トラップポイントの数を増やすこ
とによってfn以上の周波数帯域での減衰を大きくするこ
とを設計思想としていたが、本発明ではこのような設計
思想を採らず、３枚以上の水晶板を用い標本化周波数と
その1.5倍の周波数の近傍においてそれぞれ１個ずつの
トラップポイントを有するように構成したものである。
後述する実施例のように常光線および異常光線の分離方
向を水平に対して±45°および０°とした３枚の水晶板
を用いる場合には、水平走査方向に見た分離巾が1/2Px
と1/3Pxとなるように設定する。すなわち、水平走査方
向に対して±45°の分離方向を有する第１および第３の
水晶板の分離巾を とし、中間の第２水晶板の分離巾を1/2Pxとなるように
することにより標本化周波数において唯１個のトラップ
ポイントを有するレスポンス特性が得られ、標本化周波
数の近傍における抑圧を十分大きくすることができ、ま
た標本化周波数の５倍までの周波数に発生するモアレも
有効に阻止できるとともにベースバンドにおける減衰を
抑えることができる。
（実施例） 第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例の全体の
構成を示す線図である。光学レンズ系１によって被写体
の像を、光学的フィルタ２および３色分解光学系３を経
て３枚の固体撮像素子4R,4G,4B上に形成する。３色分解
光学系３はR,GおよびＢの３原色光をそれぞれ異なる方
向に分解するもので、各固体撮像素子4R,4G,4Bはそれぞ
れR,GおよびＢ色の像を受光するようになる。本例では
画素ずらし法を採用しているので、固体撮像素子4Rおよ
び4B上に結像される赤および青色の被写体像の各画素
は、固体撮像素子4G上に結像される緑色像に対して画素
間隔の中間に位置するようになっている。このようにし
て輝度信号に対する見掛け上の標本化周波数を２倍とす
ることができる。
構成を示す線図である。光学レンズ系１によって被写体
の像を、光学的フィルタ２および３色分解光学系３を経
て３枚の固体撮像素子4R,4G,4B上に形成する。３色分解
光学系３はR,GおよびＢの３原色光をそれぞれ異なる方
向に分解するもので、各固体撮像素子4R,4G,4Bはそれぞ
れR,GおよびＢ色の像を受光するようになる。本例では
画素ずらし法を採用しているので、固体撮像素子4Rおよ
び4B上に結像される赤および青色の被写体像の各画素
は、固体撮像素子4G上に結像される緑色像に対して画素
間隔の中間に位置するようになっている。このようにし
て輝度信号に対する見掛け上の標本化周波数を２倍とす
ることができる。
光学的フィルタ２は、第１、第２および第３の複屈折水
晶板11,12および13を積層した構成としている。第２図
はこれら第１〜第３の水晶板11,12および13を示すもの
で、水晶板の主軸（常光線と異常光線の分離方向）と光
軸を含む主要面21,22および23が主走査方向である水平
走査方向Ｈと成す角度がそれぞれ＋45°,0°,-45°に設
定されている。これら水晶板11〜13の主軸は必ずしも光
軸に対して垂直である必要はなく、光軸に対して任意の
角度傾いていてもよい。本発明においては、第１〜第３
の水晶板11〜13の分離巾の水平走査方向の成分を互いに
等しくし、画素間隔Pxの1/3である1/3Pxとする。すなわ
ち、第１および第３の水晶板11および13の主要面は水平
走査方向Ｈに対して±45°だけ傾いているので、分離巾
は とし、中央の第２水晶板12は、その分離方向が水平走査
方向Ｈと一致しているので分離巾は とする。このように分離巾を設定することは、各水晶板
の材質および厚さを適切に選択することにより実現でき
る。
晶板11,12および13を積層した構成としている。第２図
はこれら第１〜第３の水晶板11,12および13を示すもの
で、水晶板の主軸（常光線と異常光線の分離方向）と光
軸を含む主要面21,22および23が主走査方向である水平
走査方向Ｈと成す角度がそれぞれ＋45°,0°,-45°に設
定されている。これら水晶板11〜13の主軸は必ずしも光
軸に対して垂直である必要はなく、光軸に対して任意の
角度傾いていてもよい。本発明においては、第１〜第３
の水晶板11〜13の分離巾の水平走査方向の成分を互いに
等しくし、画素間隔Pxの1/3である1/3Pxとする。すなわ
ち、第１および第３の水晶板11および13の主要面は水平
走査方向Ｈに対して±45°だけ傾いているので、分離巾
は とし、中央の第２水晶板12は、その分離方向が水平走査
方向Ｈと一致しているので分離巾は とする。このように分離巾を設定することは、各水晶板
の材質および厚さを適切に選択することにより実現でき
る。
上述した構成の光学的フィルタ２に光線を通すと、光は
第３図に示すように８本の光線に分離され、それらの輝
度は互いに等しいものとなる。すなわち、第１の水晶板
11において入射光線からその1/2の光量を有する常光線0
1が得られるとともに異常光線e1は常光線01が得られる
とともに異常光線e1は常光線01に対して＋45°の方向に
水晶板11の厚さに対応する距離だけが分離され２本の分
離光線が得られる。この常光線01及び異常光線e1はそれ
ぞれ第２の水晶板12に入射され、この第２の水晶板12に
おいて、各入射光線からその1/2の光量を有する常光線0
2及び異常光線e2が得られ、異常光線e2が常光線02に対
して水平走査方向Ｈに水晶板12の厚さに対応する距離だ
け分離され、４本の分離光線が得られる。また常光線02
及び異常光線e2はそれぞれ第３の水晶板13に入射され、
この第３の水晶板13において、各入射光線からその1/2
の光量を有する常光線03及び異常光線e3が得られ異常光
線e3が常光線03に対して、‐45°の方向に水晶板13の厚
さに対する距離だけ分離される。このようにして８本の
分離光線が得られるが、それらの輝度は互いに等しいも
のとなる。
第３図に示すように８本の光線に分離され、それらの輝
度は互いに等しいものとなる。すなわち、第１の水晶板
11において入射光線からその1/2の光量を有する常光線0
1が得られるとともに異常光線e1は常光線01が得られる
とともに異常光線e1は常光線01に対して＋45°の方向に
水晶板11の厚さに対応する距離だけが分離され２本の分
離光線が得られる。この常光線01及び異常光線e1はそれ
ぞれ第２の水晶板12に入射され、この第２の水晶板12に
おいて、各入射光線からその1/2の光量を有する常光線0
2及び異常光線e2が得られ、異常光線e2が常光線02に対
して水平走査方向Ｈに水晶板12の厚さに対応する距離だ
け分離され、４本の分離光線が得られる。また常光線02
及び異常光線e2はそれぞれ第３の水晶板13に入射され、
この第３の水晶板13において、各入射光線からその1/2
の光量を有する常光線03及び異常光線e3が得られ異常光
線e3が常光線03に対して、‐45°の方向に水晶板13の厚
さに対する距離だけ分離される。このようにして８本の
分離光線が得られるが、それらの輝度は互いに等しいも
のとなる。
上述したように第１の水晶板11の分離巾のＨ方向成分と
第３水晶板13の分離巾のＨ方向成分を同じとし、その分
離巾を に設定し、第２の水晶板12の分離巾を1/2Pxに設計して
あるので３つの水晶板11,12,13の異なる光路をそれぞれ
通って出射する８本の分離光線は、第３図に示す通り被
撮像体からの入射光の入射位置に得られる光線01,02,03
に対してＨ方向に だけ離れた位置にe10203，0102e3が重複して出射し、2/
3Pxだけ離れた位置にe102e3が出射し、5/6Px離れた位置
にe1e203，01e2e3が出射し、さらに 離れた位置にe1e2e3が出射する。この正規化した位置関
数として光学的フィルタ２のレスポンス特性を求める
と、 となる。このようなレスポンス特性をグラフに表わす
と、第８図の太い実線の曲線Ｅで示すように標本化周波
数fsにおいてトラップポイントを有し、それ以下の周波
数帯域ではトラップポイントを持たないものとなる。た
だし、fs以上の周波数においてもトラップポイントを有
している。このような光学的フィルタ２は、第４図に示
すようにトラップ直線を３本有し、正および負の傾斜を
持つトラップ直線が固体撮像素子の標本化周波数fsの約
1.5倍において交差するものとなる。また、第５図は光
学的フィルタの広帯域レスポンス特性を示すグラフであ
り、それぞれの曲線A,C,DおよびＥは第８図に示す曲線
A,C,DおよびＥに対応しているものである。第８図にお
いて曲線Ｂで示す従来の光学的フィルタのレスポンス特
性と曲線Ｅで示す本発明による光学的フィルタのレスポ
ンス特性とを比較すれば明らかなように、本発明では標
本化周波数fsの近傍において大きな抑圧効果が得られ、
モアレによる妨害をきわめて有効に防止することがで
き、特に色モアレを著しく軽減できるとともにfnよりも
低いベースバンドでの抑圧量は小さく、解像度を大幅に
向上することができ、またfsの５倍までの周波数に発生
するモアレも有効に抑止できる。すなわち、従来の光学
的フィルタの設計思想ではfsやfnにおいてトラップポイ
ントを発生させるようにしているので、fsの近傍でレス
ポンス特性が持ち上がる傾向があるとともに特にfn近傍
のベースバンド成分が過度に抑圧されてしまう傾向があ
るのに対し、本発明ではトラップポイントは標本化周波
数fsと、fsの約1.5倍において発生させるようにしてい
るので上述した従来の光学的フィルタの不所望な傾向を
軽減することができる。
第３水晶板13の分離巾のＨ方向成分を同じとし、その分
離巾を に設定し、第２の水晶板12の分離巾を1/2Pxに設計して
あるので３つの水晶板11,12,13の異なる光路をそれぞれ
通って出射する８本の分離光線は、第３図に示す通り被
撮像体からの入射光の入射位置に得られる光線01,02,03
に対してＨ方向に だけ離れた位置にe10203，0102e3が重複して出射し、2/
3Pxだけ離れた位置にe102e3が出射し、5/6Px離れた位置
にe1e203，01e2e3が出射し、さらに 離れた位置にe1e2e3が出射する。この正規化した位置関
数として光学的フィルタ２のレスポンス特性を求める
と、 となる。このようなレスポンス特性をグラフに表わす
と、第８図の太い実線の曲線Ｅで示すように標本化周波
数fsにおいてトラップポイントを有し、それ以下の周波
数帯域ではトラップポイントを持たないものとなる。た
だし、fs以上の周波数においてもトラップポイントを有
している。このような光学的フィルタ２は、第４図に示
すようにトラップ直線を３本有し、正および負の傾斜を
持つトラップ直線が固体撮像素子の標本化周波数fsの約
1.5倍において交差するものとなる。また、第５図は光
学的フィルタの広帯域レスポンス特性を示すグラフであ
り、それぞれの曲線A,C,DおよびＥは第８図に示す曲線
A,C,DおよびＥに対応しているものである。第８図にお
いて曲線Ｂで示す従来の光学的フィルタのレスポンス特
性と曲線Ｅで示す本発明による光学的フィルタのレスポ
ンス特性とを比較すれば明らかなように、本発明では標
本化周波数fsの近傍において大きな抑圧効果が得られ、
モアレによる妨害をきわめて有効に防止することがで
き、特に色モアレを著しく軽減できるとともにfnよりも
低いベースバンドでの抑圧量は小さく、解像度を大幅に
向上することができ、またfsの５倍までの周波数に発生
するモアレも有効に抑止できる。すなわち、従来の光学
的フィルタの設計思想ではfsやfnにおいてトラップポイ
ントを発生させるようにしているので、fsの近傍でレス
ポンス特性が持ち上がる傾向があるとともに特にfn近傍
のベースバンド成分が過度に抑圧されてしまう傾向があ
るのに対し、本発明ではトラップポイントは標本化周波
数fsと、fsの約1.5倍において発生させるようにしてい
るので上述した従来の光学的フィルタの不所望な傾向を
軽減することができる。
なお本発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、第６図
に示すように開口巾Ｘが よりも小さい固体撮像素子においては2fsにおいても偽
信号が大きく生ずるので、これを改善するために上述の
実施例に、さらに分離方向を水平走査方向に対して０°
とし、分離巾を とした第４の水晶板を第１水晶板の前方または第３水晶
板の後方に加えることも可能である。この場合のレスポ
ンス特性は第８図において鎖線曲線Ｄで示すようなもの
となり、ベースバンド成分が過度に抑圧されることなく
2fsにおいても十分に抑圧することができる。
なく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、第６図
に示すように開口巾Ｘが よりも小さい固体撮像素子においては2fsにおいても偽
信号が大きく生ずるので、これを改善するために上述の
実施例に、さらに分離方向を水平走査方向に対して０°
とし、分離巾を とした第４の水晶板を第１水晶板の前方または第３水晶
板の後方に加えることも可能である。この場合のレスポ
ンス特性は第８図において鎖線曲線Ｄで示すようなもの
となり、ベースバンド成分が過度に抑圧されることなく
2fsにおいても十分に抑圧することができる。
また上述した実施例では水平走査方向においてのみ説明
したが、第６図においてPxとPyがほぼ等しい場合は、上
述した実施例で垂直走査方向においても良好な特性を示
す。しかし、PxとPyが大きく異なる場合には、上述した
実施例に垂直方向に分離する水晶板を加えるともでき
る。ただし、この場合には隣り合う水晶板の分離方向が
±45°づつ異なることが必要となる。また上述した実施
例では第１及び第３の水晶板の分離方向を水平走査方向
に対して±45°とし、第２の水晶板の分離方向を０°と
したが、これらの角度は必ずしも正確に設定する必要は
なく、これらの値から若干ずれても差支えない。この場
合には、レスポンス特性のトラップポイントは標本化周
波数と完全には一致しなくなる。また、上述した実施例
では第１水晶板の分離方向を水平走査方向に対して＋45
°とし、第３水晶板のそれを‐45°とした、光が入射す
る方向に見て第１および第３の水晶板の位置を交替して
もよい。さらに、第１図に示した例では光学的フィルタ
を光学レンズ系と３色分解光学系との間に配置したが、
光学レンズ系の前方たはその途中に配置してもよく、さ
らに３組の光学的フィルタを色分解光学系と各固体撮像
素子との間に配置してもよい。また、上述した実施例で
は３枚の固体撮像素子を設けたが、１枚の固体撮像素子
を設け、その前面にストライプまたはモザイク上の色フ
ィルタを配置した固体撮像装置にも適用することができ
る。さらに、第１および第３の水晶板の分離巾の主走査
方向成分は正確に1/3Pxでなくてもよく、3/8Px程度でも
同様の効果が得られる。
したが、第６図においてPxとPyがほぼ等しい場合は、上
述した実施例で垂直走査方向においても良好な特性を示
す。しかし、PxとPyが大きく異なる場合には、上述した
実施例に垂直方向に分離する水晶板を加えるともでき
る。ただし、この場合には隣り合う水晶板の分離方向が
±45°づつ異なることが必要となる。また上述した実施
例では第１及び第３の水晶板の分離方向を水平走査方向
に対して±45°とし、第２の水晶板の分離方向を０°と
したが、これらの角度は必ずしも正確に設定する必要は
なく、これらの値から若干ずれても差支えない。この場
合には、レスポンス特性のトラップポイントは標本化周
波数と完全には一致しなくなる。また、上述した実施例
では第１水晶板の分離方向を水平走査方向に対して＋45
°とし、第３水晶板のそれを‐45°とした、光が入射す
る方向に見て第１および第３の水晶板の位置を交替して
もよい。さらに、第１図に示した例では光学的フィルタ
を光学レンズ系と３色分解光学系との間に配置したが、
光学レンズ系の前方たはその途中に配置してもよく、さ
らに３組の光学的フィルタを色分解光学系と各固体撮像
素子との間に配置してもよい。また、上述した実施例で
は３枚の固体撮像素子を設けたが、１枚の固体撮像素子
を設け、その前面にストライプまたはモザイク上の色フ
ィルタを配置した固体撮像装置にも適用することができ
る。さらに、第１および第３の水晶板の分離巾の主走査
方向成分は正確に1/3Pxでなくてもよく、3/8Px程度でも
同様の効果が得られる。
（発明の効果） 上述した本発明の固体撮像装置によれば、ベースバンド
での抑圧量は小さく、サンプリング周波数近傍の抑圧特
性は従来の光学的フィルタより良好であるとともに、第
５図に示すようにサンプリング周波数の２倍、３倍、４
倍、５倍の周波数での抑圧効果も高く、モアレを充分に
抑圧することができる。特に、サンプリング周波数の４
倍の周波数での抑圧効果は従来のものに較べて顕著に現
われている。また、特願昭63−‐160849号に開示されて
いる光学的フィルタに比べて水晶板の枚数を減らすこと
ができる。
での抑圧量は小さく、サンプリング周波数近傍の抑圧特
性は従来の光学的フィルタより良好であるとともに、第
５図に示すようにサンプリング周波数の２倍、３倍、４
倍、５倍の周波数での抑圧効果も高く、モアレを充分に
抑圧することができる。特に、サンプリング周波数の４
倍の周波数での抑圧効果は従来のものに較べて顕著に現
われている。また、特願昭63−‐160849号に開示されて
いる光学的フィルタに比べて水晶板の枚数を減らすこと
ができる。
第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例の全体の
構成を示す線図、 第２図は同じくその光学的フィルタを構成する水晶板の
特性を示す図、 第３図は同じく光学的フィルタの分離特性を示す図、 第４図は同じく光学的フィルタのトラップ直線を示す
図、 第５図は本発明による光学的フィルタと従来の光学的フ
ィルタの広帯域レスポンス特性を示すグラフ、 第６図は固体撮像素子の受光開口分布を示す図、 第７図は画像信号のスペクトル分布を示す図、 第８図は光学的フィルタのレスポンス特性を示すグラフ
である。 １…光学レンズ系 ２…光学的フィルタ ３…色分解光学系 4R,4G,4B…固体撮像素子 11,12,13…複屈折水晶板 21,22,23…主要面 Ｈ…主走査方向 Ｖ…副走査方向
構成を示す線図、 第２図は同じくその光学的フィルタを構成する水晶板の
特性を示す図、 第３図は同じく光学的フィルタの分離特性を示す図、 第４図は同じく光学的フィルタのトラップ直線を示す
図、 第５図は本発明による光学的フィルタと従来の光学的フ
ィルタの広帯域レスポンス特性を示すグラフ、 第６図は固体撮像素子の受光開口分布を示す図、 第７図は画像信号のスペクトル分布を示す図、 第８図は光学的フィルタのレスポンス特性を示すグラフ
である。 １…光学レンズ系 ２…光学的フィルタ ３…色分解光学系 4R,4G,4B…固体撮像素子 11,12,13…複屈折水晶板 21,22,23…主要面 Ｈ…主走査方向 Ｖ…副走査方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯野 芳己 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 川田 教彦 東京都大田区池上５丁目６番16号 池上通 信機株式会社池上工場内 (56)参考文献 特開 昭63−269118（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】多数の受光素子を主走査方向およびこれと
直交する副走査方向に配列した固体撮像素子と、この固
体撮像素子に被写体像を入射させる光路中に配置され、
入射光線を少なくとも主走査方向に分離する光学的フィ
ルタとを具える固体撮像装置において、前記光学的フィ
ルタに少なくとも３枚の水晶板を設け、主走査方向にお
けるその合成レスポンス特性が標本化周波数とその1.5
倍の周波数の近傍においてそれぞれ１個ずつのトラップ
ポイントを有し、標本化周波数以下の周波数帯域ではト
ラップポイントを持たず、標本化周波数の1.5倍の近傍
のトラップポイントでは、２本のトラップ直線が交差す
るように構成したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】前記光学的フィルタが主走査方向に対して
ほぼ＋45°の方向へ常光線および異常光線を分離する第
１の水晶板と、主走査方向に対しほぼ平行に常光線およ
び異常光線を分離する第２の水晶板と、主走査方向に対
しほぼ−45°の方向へ常光線および異常光線を分離する
第３の水晶板とを具え、前記第２の水晶板を第１および
第３の水晶板の中間に配置し、これら第１および第３の
水晶板の各々の主走査方向における分離巾を固体撮像素
子の受光素子の主走査方向の間隔のほぼ1/3とし、第２
の水晶板の分離巾を前記間隔のほぼ半分とした請求項１
記載の固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039260A JPH0718985B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 固体撮像装置 |
| DE69021098T DE69021098T2 (de) | 1989-02-21 | 1990-02-20 | Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung. |
| EP90301797A EP0384701B1 (en) | 1989-02-21 | 1990-02-20 | Solid state image pick-up apparatus |
| US07/483,211 US5069530A (en) | 1989-02-21 | 1990-02-20 | Solid state image pick-up apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039260A JPH0718985B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219016A JPH02219016A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0718985B2 true JPH0718985B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=12548172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039260A Expired - Lifetime JPH0718985B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 固体撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069530A (ja) |
| EP (1) | EP0384701B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0718985B2 (ja) |
| DE (1) | DE69021098T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477381A (en) * | 1989-02-02 | 1995-12-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having an optical low-pass filter |
| JP2744323B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 光学的ローパスフィルター |
| JPH06169415A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
| WO1996019747A1 (en) * | 1994-12-22 | 1996-06-27 | Philips Electronics N.V. | Optical low-pass filter comprising two birefringent optical filter elements |
| US6327085B1 (en) | 1998-03-31 | 2001-12-04 | Nikon Corporation | Optical filter and optical device provided with this optical filter |
| US6320680B1 (en) * | 1998-06-18 | 2001-11-20 | Digimarc Corporation | Stochastic scanning documents to change moire effects |
| JP2004126384A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Pentax Corp | 光学式ローパスフィルタおよび撮像光学系 |
| JP3989862B2 (ja) * | 2003-03-19 | 2007-10-10 | ペンタックス株式会社 | 光学式ローパスフィルタ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164719A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Sony Corp | 光学的ローパスフィルタ |
| DE3686358T2 (de) * | 1985-05-27 | 1993-02-25 | Sony Corp | Optischer tiefpassfilter fuer eine festkoerper-farbkamera. |
| JP2723910B2 (ja) * | 1988-06-30 | 1998-03-09 | 日本放送協会 | 固体撮像装置 |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP1039260A patent/JPH0718985B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-20 DE DE69021098T patent/DE69021098T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-20 US US07/483,211 patent/US5069530A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-20 EP EP90301797A patent/EP0384701B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0384701A2 (en) | 1990-08-29 |
| EP0384701A3 (en) | 1991-10-09 |
| EP0384701B1 (en) | 1995-07-26 |
| US5069530A (en) | 1991-12-03 |
| DE69021098T2 (de) | 1996-02-01 |
| DE69021098D1 (de) | 1995-08-31 |
| JPH02219016A (ja) | 1990-08-31 |
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|---|---|---|---|
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