JPH075395A - 位相格子光学的ローパスフィルタ及びその製造方法並びにビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な方法で加工寸法精度を向上させること
によって、安定した性能の位相格子光学的ローパスフィ
ルタを低コストで製造する。 【構成】 位相格子光学的ローパスフィルタを構成する
光学硝子板１２Ａの切削加工工程において、ダイヤモン
ドホイール２０を固定台３０に対して所定の高さｔ₁ を
保ちながら、ダイヤモンドホイール２０の断面台形状の
突出部２２により光学硝子板１２Ａを切削することによ
って光学硝子板１２Ａに断面台形状の溝１６を形成す
る。このとき、ダイヤモンドホイール２０における突出
部２２の両側の肩部２４により光学硝子板１２Ａにおけ
る溝１６の両側の部分が切削され光学硝子板１２Ａの厚
さが均一になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削加工用ホイールに
より切削加工された光学硝子板を備えた位相格子光学的
ローパスフィルタ及びその製造方法並びに上記位相格子
光学的ローパスフィルタを備えたビデオカメラに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】色分離フィルタを備えた単管式カラービ
デオカメラや固体撮像素子を備えたカラービデオカメラ
等においては、画像を離散的に得る際に位相格子光学的
ローパスフィルタが用いられ、位相格子光学的ローパス
フィルタが波長帯域毎に好適な光学的ローパス効果を与
えることによって有用な画像特性を得ることができる。

【０００３】このような位相格子光学的ローパスフィル
タとしては、特定の波長で屈折率が互いに等しくなり且
つ屈折率分散が互いに異なる２枚の光学硝子板を合わせ
て構成され、さらに、光学硝子板同士の境界面に位相差
を発生させるために各光学硝子板に台形状の溝を形成す
ることによって、高いＭＴＦ特性を維持しつつ空間周波
数を波長選択性のある所望のカットオフ周波数で制限す
ることのできるものが知られている。

【０００４】以下、上記従来の位相格子光学的ローパス
フィルタの製造方法について図面を参照しながら説明す
る。

【０００５】図５は従来の位相格子光学的ローパスフィ
ルタの製造方法における光学硝子板の切削加工工程で用
いるダイヤモンドホイール５０を示す一部切断斜視図で
あり、図５において、ダイヤモンドホイール５０の外周
部には全周に亘って断面台形状の突出部５２が設けられ
ており、突出部５２の先端部の幅ａ₀ は光学硝子板に形
成する断面台形状の溝の底面の所望の幅と同一の値に設
定されている。

【０００６】図６は上記ダイヤモンドホイール５０を用
いて光学硝子板６０を切削加工する切削加工工程を示し
ており、（ａ）は当該切削加工工程におけるダイヤモン
ドホイール５０と光学硝子板６０との関係を示す側面図
であり、（ｂ）は当該切削加工工程におけるダイヤモン
ドホイール５０と光学硝子板６０との関係を示す正面図
である。図６（ａ），（ｂ）において、まず、厚さが不
均一で安価な加工前の光学硝子板６０を固定台７０に固
定する。その後、回転するダイヤモンドホイール５０を
前後方向に相対移動させて光学硝子板６０を切削する。
これにより、光学硝子板６０に断面台形状の溝６２が形
成される。その後、光学硝子板６０に次の溝６２を形成
するために、ダイヤモンドホイール５０を光学硝子板６
０に対して左右方向に相対移動させて位置決めを行な
う。以上のような作業を繰り返して、光学硝子板６０に
互いに平行な複数の断面台形状の溝６２を順次形成して
いく。

【０００７】このような方法により断面台形状の溝が形
成された２枚の光学硝子板同士を重ね合わせ光学樹脂で
接合することによって位相格子光学的ローパスフィルタ
を製造することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような方法で製造された従来の位相格子光学的ローパス
フィルタにおいては、図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、加工前の光学硝子板６０の不均一な厚さの表面部分
６４（斜線部分）がそのまま残り光学硝子板６０の厚さ
ｔ₀ が不均一となるため、光学硝子板６０に形成された
溝６２の深さｃ₀ に寸法誤差が生じ位相格子光学的ロー
パスフィルタの性能が不安定になるという問題点があ
る。

【０００９】そこで、上記問題点の解決策としては、光
学硝子板に断面台形状の溝を形成する切削加工工程の前
に、光学硝子板に厚さを均一にするための精密加工を施
すという方法が考えられる。

【００１０】ところが、このような方法においては、光
学硝子板を精度よく研磨加工するために熟練した高度な
技術が必要であり、また、光学硝子板の厚さの測定に多
くの時間が必要である。従って、研磨加工装置、測定装
置の導入や人件費等によってコストが増大するという問
題点がある。

【００１１】本発明は、上記に鑑みなされたものであっ
て、位相格子光学的ローパスフィルタの性能の安定化を
図り、その製造段階におけるコストを低減することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、切削加工用ホイールを用いて光学硝子板
を切削加工する際に、切削加工用ホイールの突出部によ
り切削して光学硝子板に所定の形状の溝を形成すると共
に、上記突出部の両側の肩部により切削して光学硝子板
の厚さを均一にするものである。

【００１３】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、切削加工用ホイールにより切削加工された光学硝子
板を備えた位相格子光学的ローパスフィルタを対象と
し、上記光学硝子板は、上記切削加工用ホイールの外周
部に全周に亘って設けられた所定の断面形状の突出部に
より切削されて形成された上記所定の断面形状の溝を有
していると共に、上記切削加工用ホイールの外周部にお
ける上記突出部の両側に全周に亘って設けられた肩部に
より切削されて均一となった厚さを持っている構成とす
るものである。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
に、上記所定の断面形状は台形状である構成を付加する
ものである。

【００１５】具体的に請求項３の発明が講じた解決手段
は、所定の断面形状の溝を有する光学硝子板を備えた位
相格子光学的ローパスフィルタの製造方法を対象とし、
外周部に全周に亘って設けられた上記所定の断面形状の
突出部と該突出部の両側に全周に亘って設けられた肩部
とを有する切削加工用ホイールを用いて、該切削加工用
ホイールの突出部により切削して上記光学硝子板に上記
所定の断面形状の溝を形成すると共に、上記切削加工用
ホイールの肩部により切削して上記光学硝子板の厚さを
均一にする工程を備えている構成とするものである。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３の発明の構成
に、上記所定の断面形状は台形状である構成を付加する
ものである。

【００１７】請求項５の発明は、ビデオカメラを対象と
し、請求項１に記載の位相格子光学的ローパスフィルタ
を備えている構成とするものである。

【００１８】請求項６の発明は、ビデオカメラを対象と
し、請求項２に記載の位相格子光学的ローパスフィルタ
を備えている構成とするものである。

【００１９】

【作用】請求項１、２の発明の構成により、位相格子光
学的ローパスフィルタの光学硝子板に切削加工用ホイー
ルの突出部により切削されて所定の断面形状例えば台形
状の溝が形成される際に、上記光学硝子板における上記
溝の両側の部分が切削加工用ホイールの肩部により切削
されて上記光学硝子板の厚さは均一となっている。従っ
て、光学硝子板の溝の寸法精度が向上されるため位相格
子光学的ローパスフィルタの性能の安定化が図れる。

【００２０】請求項３、４の発明の構成により、光学硝
子板の切削加工工程において、外周部に全周に亘って所
定の断面形状例えば台形状の突出部が設けられた切削加
工用ホイールを用いて、該切削加工用ホイールを光学硝
子板に対して所定の高さに保ちながら、上記切削加工用
ホイールの突出部により光学硝子板を切削することによ
って光学硝子板に断面台形状の溝を形成する。このと
き、切削加工用ホイールの外周部における上記突出部の
両側に全周に亘って設けられた肩部によって、光学硝子
板における上記溝の両側の部分が切削されるため、加工
前に不均一であっても光学硝子板の厚さを均一にするこ
とができる。また、切削加工用ホイール及び光学硝子板
の切削部分を水や油等で冷却しながら加工を行なうこと
によって、摩擦熱等による光学硝子板の屈折率の変化を
防止することができる。以上のように、簡易な方法で加
工寸法精度を向上できるため、安定した性能の位相格子
光学的ローパスフィルタを低コストで製造することがで
きる。

【００２１】請求項５、６の発明の構成により、ビデオ
カメラは、安定した性能の位相格子光学的ローパスフィ
ルタを備えているため画像特性を向上させることができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２３】初めに、上記実施例に係る位相格子光学的
ローパスフィルタについて説明する。

【００２４】図１は上記実施例に係る位相格子光学的ロ
ーパスフィルタ１０を示す斜視図であり、図１におい
て、位相格子光学的ローパスフィルタ１０はダイヤモン
ドホイールにより切削加工された２枚の光学硝子板１２
Ａ，１２Ｂが合わされて構成されている。光学硝子板１
２Ａ，１２Ｂは、特定の波長で屈折率が互いに等しくな
り且つ屈折率分散が互いに異なるものである。以下、光
学硝子板１２Ａの構成について述べるが、光学硝子板１
２Ｂの構成も同様である。

【００２５】光学硝子板１２Ａにおいて、その境界面部
１４にはダイヤモンドホイールの外周部に全周に亘って
設けられた断面台形状の突出部により切削されて前後方
向に延びる断面台形状の溝１６が形成され、境界面部１
４における溝１６の両側にはダイヤモンドホイールの外
周部における上記突出部の両側に全周に亘って設けられ
た肩部により切削されて前後方向に延びる平坦面１８が
形成されており、光学硝子板１２Ａの厚さｔは均一とな
っている。溝１６の底面の幅ａ、平坦面１８の幅ｂ、溝
１６の深さｃ及び溝１６のピッチｘの寸法の誤差は位相
格子光学的ローパスフィルタ１０の性能に直接影響する
が、ａ、ｂ、ｃ、ｘの寸法精度は以下に述べる製造方法
により非常に高いレベルに確保されている。

【００２６】以上のように、上記実施例に係る位相格子
光学的ローパスフィルタ１０においては、光学硝子板１
２Ａと１２Ｂとの境界面に位相差を発生させるために各
光学硝子板の境界面部１４に断面台形状の溝１６が形成
されているため、高いＭＴＦ特性を維持しつつ空間周波
数を波長選択性のある所望のカットオフ周波数で制限す
ることができる。

【００２７】また、各光学硝子板の境界面部１４に、ダ
イヤモンドホイールの突出部により切削されて溝１６が
形成される際に、当該光学硝子板の境界面部１４におけ
る溝１６の両側の部分がダイヤモンドホイールの肩部に
より切削されて当該光学硝子板の厚さｔは均一となって
いる。従って、溝１６の深さｃの寸法精度が向上されて
おり、位相格子光学的ローパスフィルタ１０の性能の安
定化が図られている。

【００２８】次に、上記位相格子光学的ローパスフィル
タ１０の製造方法について説明する。

【００２９】図２は位相格子光学的ローパスフィルタ１
０の製造方法における光学硝子板１２Ａの切削加工工程
で用いるダイヤモンドホイール２０を示す一部切断斜視
図であり、図２において、ダイヤモンドホイール２０の
外周部には、全周に亘って断面台形状の突出部２２が設
けられ、該突出部２２の両側に全周に亘って肩部２４が
設けられており、突出部２２及び肩部２４の表面部には
電着法によりダイヤモンド砥粒が形成されている。突出
部２２の先端部の幅ａ₁ 及び突出部２２の高さｃ₁ は図
１に示す光学硝子板１２Ａの溝１６の底面の幅ａ及び溝
１６の深さｃと同一の値にそれぞれ設定されており、突
出部２２は図１に示す光学硝子板１２Ａの溝１６に対応
してその断面が溝１６の断面と同形且つ同寸になるよう
に設けられている。また、肩部２４の幅ｂ₁ は図１に示
す光学硝子板１２Ａの平坦面１８の幅ｂと同一の値に設
定されている。

【００３０】図３は上記ダイヤモンドホイール２０を用
いて光学硝子板１２Ａを切削加工する切削加工工程を示
しており、（ａ）は当該切削加工工程におけるダイヤモ
ンドホイール２０と光学硝子板１２Ａとの関係を示す側
面図であり、（ｂ）は当該切削加工工程におけるダイヤ
モンドホイール２０と光学硝子板１２Ａとの関係を示す
正面図である。図３（ａ），（ｂ）において、まず、厚
さが不均一で安価な加工前の光学硝子板１２Ａを固定台
３０に固定する。その後、ダイヤモンドホイール２０の
肩部２４を固定台３０に対して所定の高さｔ₁ に保ちな
がら、回転するダイヤモンドホイール２０を前後方向に
相対移動させて光学硝子板１２Ａを切削する。これによ
って、ダイヤモンドホイール２０の突出部２２により切
削されて光学硝子板１２Ａに前後方向に延びる断面台形
状の溝１６が形成される。このとき、ダイヤモンドホイ
ール２０の肩部２４によって光学硝子板１２Ａの不均一
な厚さの表面部分１９（図３（ａ），（ｂ）の斜線部
分）が切削除去される。ここで、ダイヤモンドホイール
２０の肩部２４の固定台３０に対する上記所定の高さｔ
₁ は図１に示す光学硝子板１２Ａの厚さｔと同一の値に
設定する。その後、光学硝子板１２Ａに次の溝１６を形
成するために、ダイヤモンドホイール２０を光学硝子板
１２Ａに対して左右方向に移動距離ｘ₁ だけ相対移動さ
せて位置決めを行なう。ここで、ダイヤモンドホイール
２０の左右方向への上記移動距離ｘ₁ は図１に示す光学
硝子板１２Ａの溝１６のピッチｘと同一の値に設定す
る。以上のような作業を繰り返して、光学硝子板１２Ａ
に互いに平行な複数の断面台形状の溝１６を順次形成し
ていく。

【００３１】同様にして、光学硝子板１２Ｂにも互いに
平行な複数の断面台形状の溝を形成し、光学硝子板１２
Ａと１２Ｂとを重ね合わせ光学樹脂で接合することによ
って、図１に示す位相格子光学的ローパスフィルタ１０
を製造することができる。

【００３２】以上のように、上記実施例に係る位相格子
光学的ローパスフィルタ１０の製造方法においては、ダ
イヤモンドホイール２０を光学硝子板１２Ａに対して所
定の高さに保ちながら、ダイヤモンドホイール２０の突
出部２２により切削することによって光学硝子板１２Ａ
に断面台形状の溝１６を形成することができる。このと
き、ダイヤモンドホイール２０の肩部２４により光学硝
子板１２Ａにおける溝１６の両側の部分が切削されるた
め、加工前に不均一であっても光学硝子板１２Ａの厚さ
を均一にすることができる。また、ここでは、ダイヤモ
ンドホイール２０及び光学硝子板１２Ａの切削部分を水
や油等で冷却しながら加工を行なう。これにより、摩擦
熱等による光学硝子板１２Ａの屈折率の変化は無視でき
る。このように、簡易な方法で加工寸法精度を向上でき
るため、安定した性能の位相格子光学的ローパスフィル
タを低コストで製造することができる。

【００３３】最後に、図１に示す位相格子光学的ローパ
スフィルタ１０を備えたビデオカメラについて説明す
る。

【００３４】図４は上記ビデオカメラ４０の構成例を示
しており、図４において、ビデオカメラ４０は、位相格
子光学的ローパスフィルタ１０を初めとする必要な光学
的ローパスフイルタ及び原色カラーフィルタからなるフ
ィルタ群４２を備えており、レンズ４１及びフィルタ群
４２を有する光学系４３を通じて固体素子４４でサンプ
リングされた信号は、サンプルホールド回路１８でホー
ルドされ、ゲインコントロール回路４６で利得制御さ
れ、γ補正回路４７でγ補正が行われた後、信号処理回
路４８に入力される。

【００３５】ビデオカメラ４０は、安定した性能の位相
格子光学的ローパスフィルタ１０を備えているため画像
特性を向上させることができる。

【００３６】なお、本実施例においては、断面台形状の
溝を有する光学硝子板を備えた位相格子光学的ローパス
フィルタについて説明したが、サインカーブ状、矩形状
又は三角形状等の断面形状の溝を有する光学硝子板を備
えた位相格子光学的ローパスフィルタに応用できること
は勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２に係
る位相格子光学的ローパスフィルタによると、その光学
硝子板に所定の断面形状例えば台形状の溝が形成される
際に該溝の両側の部分も切削されて上記光学硝子板の厚
さは均一となっているため、上記溝の寸法精度を向上さ
せることができるので位相格子光学的ローパスフィルタ
の性能の安定化を図ることができる。

【００３８】請求項３、４に係る位相格子光学的ローパ
スフィルタの製造方法によると、光学硝子板の切削加工
工程において、外周部に全周に亘って所定の断面形状例
えば台形状の突出部が設けられ且つ該突出部の両側に全
周に亘って肩部が設けられた切削加工用ホイールを用い
て切削加工することによって、光学硝子板に断面台形状
の溝を形成すると共に上記光学硝子板の厚さを均一にす
ることができる。このような簡易な方法で加工寸法精度
を向上できるため、安定した性能の位相格子光学的ロー
パスフィルタを低コストで製造することができる。

【００３９】請求項５、６に係るビデオカメラによる
と、安定した性能の位相格子光学的ローパスフィルタを
備えているため画像特性を向上させることができる。

【００４０】以上のように、本発明によると、位相格子
光学的ローパスフィルタの性能の安定化を図ることがで
き、且つ、その製造段階におけるコストを低減すること
ができ、さらに、優れた画像特性を持つビデオカメラを
提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る位相格子光学的ローパ
スフィルタを示す斜視図である。

【図２】上記位相格子光学的ローパスフィルタの製造方
法で用いられるダイヤモンドホイールを示す一部切断斜
視図である。

【図３】上記位相格子光学的ローパスフィルタの製造方
法を示しており、（ａ）は切削加工工程におけるダイヤ
モンドホイールと光学硝子板との関係を示す側面図であ
り、（ｂ）は切削加工工程におけるダイヤモンドホイー
ルと光学硝子板との関係を示す正面図である。

【図４】上記位相格子光学的ローパスフィルタを備えた
ビデオカメラを示すブロック図である。

【図５】従来の位相格子光学的ローパスフィルタの製造
方法で用いられるダイヤモンドホイールを示す一部切断
斜視図である。

【図６】上記従来の位相格子光学的ローパスフィルタの
製造方法を示しており、（ａ）は切削加工工程における
ダイヤモンドホイールと光学硝子板との関係を示す側面
図であり、（ｂ）は切削加工工程におけるダイヤモンド
ホイールと光学硝子板との関係を示す正面図である。

【符号の説明】

１０ 位相格子光学的ローパスフィルタ １２Ａ，１２Ｂ 光学硝子板 １６ 溝 ２０ ダイヤモンドホイール（切削加工用ホイール） ２２ 突出部 ２４ 肩部 ４０ ビデオカメラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削加工用ホイールにより切削加工され
   た光学硝子板を備えた位相格子光学的ローパスフィルタ
   において、 上記光学硝子板は、上記切削加工用ホイールの外周部に
   全周に亘って設けられた所定の断面形状の突出部により
   切削されて形成された上記所定の断面形状の溝を有して
   いると共に、上記切削加工用ホイールの外周部における
   上記突出部の両側に全周に亘って設けられた肩部により
   切削されて均一となった厚さを持っていることを特徴と
   する位相格子光学的ローパスフィルタ。
2. 【請求項２】 上記所定の断面形状は台形状であること
   を特徴とする請求項１に記載の位相格子光学的ローパス
   フィルタ。
3. 【請求項３】 所定の断面形状の溝を有する光学硝子板
   を備えた位相格子光学的ローパスフィルタの製造方法で
   あって、 外周部に全周に亘って設けられた上記所定の断面形状の
   突出部と該突出部の両側に全周に亘って設けられた肩部
   とを有する切削加工用ホイールを用いて、 該切削加工用ホイールの突出部により切削して上記光学
   硝子板に上記所定の断面形状の溝を形成すると共に、上
   記切削加工用ホイールの肩部により切削して上記光学硝
   子板の厚さを均一にする工程を備えていることを特徴と
   する位相格子光学的ローパスフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 上記所定の断面形状は台形状であること
   を特徴とする請求項３に記載の位相格子光学的ローパス
   フィルタの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の位相格子光学的ローパ
   スフィルタを備えていることを特徴とするビデオカメ
   ラ。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の位相格子光学的ローパ
   スフィルタを備えていることを特徴とするビデオカメ
   ラ。