JPH1184320A - 光学ローパスフィルタ - Google Patents

光学ローパスフィルタ

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JPH1184320A
JPH1184320A JP9267992A JP26799297A JPH1184320A JP H1184320 A JPH1184320 A JP H1184320A JP 9267992 A JP9267992 A JP 9267992A JP 26799297 A JP26799297 A JP 26799297A JP H1184320 A JPH1184320 A JP H1184320A
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JP
Japan
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birefringent plate
light
main surface
pass filter
optical low
Prior art date
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Pending
Application number
JP9267992A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Tanaka
哲郎 田中
Hidekazu Kameda
英一 亀田
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Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
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Publication date
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Publication of JPH1184320A publication Critical patent/JPH1184320A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/46Systems using spatial filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化が実現でき、かつフィルタ特性の良好
な光学ローパスフィルタを提供する。 【解決手段】 撮像デバイスに対する入射光を所定の方
向に光分離する複屈折板1と、当該複屈折板1の少なく
とも1つの主面に形成された、前記所定の方向と異なる
方向に光分離を行う回折格子と、からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラや電子ス
チルカメラの撮像装置に用いられる光学ローパスフィル
タに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的なビデオカメラは、光学的光軸上
に垂直に被写体側より結合光学系、光学ローパスフィル
タ、色分解フィルタ、CCD等の撮像デバイスの順で構
成されている。光学ローパスフィルタは、撮像デバイス
が誤って検出する光学的疑似信号を濾波することによ
り、ビデオカメラの画質低下を防止するために用いられ
る。
【0003】CCD等の撮像デバイスの画素ピッチに近
い色情報を有する被写体では、撮像デバイスに本来の映
像情報と異なる疑似信号が発生し、出力された映像にお
いて色がにじむモアレ現象が発生することがあった。光
学ローパスフィルタは上述の疑似信号に関連する空間周
波数成分を遮断、減衰させるために用いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】光学ローパスフィルタ
の構成としては、複屈折板を用いて構成したものと、回
折格子を用いたものが用いられている。
【0005】複屈折板を用いた光学ローパスフィルタ
は、一般に、光分離の方向を異ならせた複数の水晶複屈
折板を重ね合わせて構成され、例えば、図7に示すよう
に、入射光が水平方向aに光分離するよう構成された第
1の水晶複屈折板Aと、入射光が水平方向から所定角度
(例えば45度)傾いた方向bに光分離するよう構成さ
れた第2の水晶複屈折板Bと、光分離方向が垂直方向d
に位置するよう構成された第3の水晶複屈折板Dと、必
要に応じて赤外線カットフィルタC等を重ね合わせて構
成されている。
【0006】このように複屈折板を用いた光学ローパス
フィルタは、必要な遮断周波数特性を得るためには、光
分離方向を異ならせた複数の複屈折板を組み合わせる必
要があり、その結果、光学系の小型化に対応できない問
題があった。
【0007】また、特公昭57−42849号に開示さ
れているような、回折格子を用いた光学ローパスフィル
タは、上述の小型化に対応できないという問題を解決で
きるが、光学フィルタとしての遮断特性は水晶等の複屈
折板を用いた光学ローパスフィルタより劣るという問題
を有していた。
【0008】すなわち、水晶等からなる複屈折板は、入
射光が2点に分離するので、急峻な遮断特性を得ること
ができ、不要周波数以外は高い透過特性を示すが、回折
格子の場合、多数の点に分離するため、複屈折板に比べ
なだらかな遮断特性となり、不要周波数以外光の透過も
減少する。従って、全体として解像度を低下させてしま
う要因となっていた。
【0009】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、小型化が実現でき、かつフィルタ特性の良
好な光学ローパスフィルタを提供することを目的とする
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による光学ローパスフィルタは、水晶等の
複屈折板に回折格子を形成することにより、小型化を実
現しつつ、実用的なフィルタ機能を有する光学ローパス
フィルタを得ようとするものであり、次のような具体的
構成を有する。
【0011】請求項1に示すように、撮像デバイスに用
いる光学ローパスフィルタであって、撮像デバイスに対
する入射光を所定の方向に光分離する複屈折板と、当該
複屈折板の少なくとも1つの主面に形成された、前記所
定の方向と異なる方向に光分離を行う回折格子と、から
なることを特徴としている。この回折格子は、複屈折板
に小溝を格子状に形成してもよいし、格子状に金属材料
等を蒸着することにより形成してもよい。
【0012】このような構成により、複屈折板による光
分離機能と、複屈折板の表面に形成された回折格子によ
る光分離機能により、1つの複屈折板で複数方向の光分
離を行うことができる。
【0013】また請求項2に示すように、撮像デバイス
に用いる光学ローパスフィルタであって、撮像デバイス
に対する入射光を水平方向に光分離する複屈折板と、当
該複屈折板の一方の主面に形成され、同入射光を垂直方
向に光分離を行う回折格子と、同複屈折板の他方の主面
に形成され、同入射光を斜め方向に光分離を行う回折格
子と、からなることを特徴としている。
【0014】ビデオカメラ等において、光分離方向が水
平方向のものについては、他の方向に比べてその精度等
が重要となっている。請求項2に示された構成では、水
平方向についての光分離を複屈折板で行うとともに、他
の方向については、複屈折板の両主面に形成された回折
格子で光分離を行っており、小型化を実現するとともに
実用上有効なフィルタ特性を得ることができる。
【0015】また、請求項3に示すように、撮像デバイ
スに用いる光学ローパスフィルタであって、撮像デバイ
スに対する入射光を所定の方向に光分離する複屈折板
と、当該複屈折板の一方の主面に形成される、前記入射
光に含まれる赤外線を遮断する赤外線カットフィルタ
と、前記複屈折板の他方の主面と赤外線カットフィルタ
の両方あるいはいずれか一方に形成される、前記入射光
を前記所定の方向と異なった方向に光分離を行う回折格
子と、からなることを特徴としている。
【0016】赤外線カットフィルタは赤外線をカットす
る赤外線吸収ガラスであってもよいし、複屈折板の表面
(主面)に赤外線カットするコート材を形成してもよ
い。コート材としては例えば、TiO2とSiO2を多
層形成した構成等がある。また、複屈折板の他方の主面
と赤外線カットフィルタの両方あるいはいずれか一方に
形成される回折格子は、前記入射光を前記所定の方向と
異なった方向に光分離を行う構成である必要があり、前
記両方に形成する場合は、両回折格子の光分離方向が互
いに異なるよう設定する必要がある。
【0017】上記構成により、複屈折板の一面に赤外線
カット機能を付与しているので、光学ローパスフィルタ
に付加価値を付けることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明による実施の形態を図面と
ともに説明する。図1は回折格子の形成された複屈折板
の一方の主面の平面図、図2は他の回折格子の形成され
た同複屈折板の他方の主面の平面図、図3は複屈折板の
側面図である。
【0019】複屈折板1は、主面が矩形形状の水晶から
なり、光軸と主面とは45度の角度を有し、水平方向に
光分離するよう切断加工されている。複屈折板1の一方
の主面には垂直方向に光分離するよう、アルミニウム等
の金属材料が真空蒸着法等の手段で水平方向に格子が形
成されている。この各格子の線幅は約0.02mmであ
り、各格子間は約0.3mmで形成されている。同じよ
うに複屈折板1の他方の主面には斜め45度方向に光分
離するよう、同じくアルミニウム等の金属材料が真空蒸
着法等の手段で水平方向に格子が形成されている。この
各格子の線幅は約0.02mmであり、各格子間は約
0.21mmで形成されている。なお、上述の各格子間
の線幅、各格子間距離は一例であり、CCD等の撮像デ
バイスとの相対的な距離(設置位置)等も考慮して最適
設計がなされる。
【0020】本発明による他の実施の形態を図面ととも
に説明する。図4は赤外線カットフィルタとして赤外線
カットコートの形成された、複屈折板の一方の主面の平
面図、図5は垂直方向に光分離するよう回折格子の形成
された複屈折板の他方の主面の平面図、図3は複屈折板
の側面図である。
【0021】複屈折板1は、水晶からなり水平方向に光
分離するよう切断加工されている。複屈折板1の一方の
主面には赤外線を遮断する赤外線カットコートが形成さ
れている。この赤外線カットコートはTiO2とSiO
2を交互に多層形成した構成である。複屈折板1の他方
の主面には垂直方向に光分離するよう、水平方向に格子
状の小溝が多数形成されている。この各格子の線幅は、
例えば、約0.05mmであり、各格子間は約0.3m
mで形成されている。また、各小溝の深さは0.03m
m程度である。
【0022】上記他の実施の形態に開示した光学ローパ
スフィルタを用いた場合と、従来の回折格子を用いた場
合のそれぞれのフィルタ特性の比較を図8,図9ととも
に説明する。図8は水平方向の空間周波数(fx)とM
TF(MODULATION TRANSFERfunction)値を示すグラフ
で、図9は垂直方向の空間周波数(fy)とMTF値を
示すグラフである。比較に用いた試料は、本発明品O
(実線で表示)においては、他の実施の形態で示した水
晶複屈折板に水平方向に多数の溝を設け、回折格子を形
成したものであり、従来品P(点線で表示)は赤外線吸
収ガラスに水平方向と垂直方向に溝を入れ、回折格子を
形成したものである。溝幅、溝間距離は両試料とも同寸
法としている。
【0023】図9から明らかなように、垂直方向の遮断
特性は本発明品O、従来品Pとも同じであり、所望の遮
断周波数(疑似信号の生じる周波数)f0を中心にして
直線的にMTF値が漸減し、直線的に漸増する特性を有
しているのに対し、図8から明らかなように、解像度へ
の影響の大きい水平方向については、従来品は上述と同
じような直線的な特性を示しているのに対し、本発明品
Oはコサインカーブ状に特性を示し、所望の遮断周波数
近傍で急峻に遮断する特性を示している。このような特
性により、本発明品においては解像度を向上させること
ができる。なお、図8,図9において、縦軸は伝達関数
MTF値、横軸は周波数である。
【0024】なお、上記各実施の形態では、複屈折板に
水晶板を用いたが、例えばタンタル酸リチウム等他の複
屈折材料を用いてもよい。また、斜め30度等の他の分
離方向の複屈折板あるいは回折格子を用いてもよい。さ
らに、上述の実施例において赤外線カットコートを形成
しているが、これに代えて赤外線カットガラスを複屈折
板に接着した構成であってもよい。また、赤外線カット
コートを格子状に切除したり、同コートに金属材料によ
り格子状に細線を形成する等の手段により、当該コート
に回折格子を形成する構成であってもよい。
【0025】
【発明の効果】請求項1により、複屈折板による光分離
機能と、複屈折板の表面に形成された回折格子による光
分離機能により、1つの複屈折板で複数方向の光分離を
行うことができる。従って、実用的なフィルタ特性を得
るとともに、光学ローパスフィルタの小型化、軽量化が
実現できる。
【0026】また請求項2により、水平方向についての
光分離を複屈折板で行うとともに、他の方向について
は、複屈折板の両主面に形成された回折格子で光分離を
行っており、小型化、軽量化を実現するとともに、実用
上有効なフィルタ特性を得ることができる。
【0027】また、請求項3により、複屈折板の一面に
赤外線カット機能を付与しているので、小型化、軽量化
の実現できる光学ローパスフィルタに赤外線カットの付
加機能を付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す光学ローパスフィル
タの平面図。
【図2】同裏面図。
【図3】同側面図。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す光学ローパスフ
ィルタの平面図。
【図5】同裏面図。
【図6】同側面図。
【図7】従来例を示す図。
【図8】比較データを示す図。
【図9】比較データを示す図。
【符号の説明】
1 複屈折板 11,12、14・・・回折格子 13 赤外線カットコート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像デバイスに用いる光学ローパスフィ
    ルタであって、撮像デバイスに対する入射光を所定の方
    向に光分離する複屈折板と、当該複屈折板の少なくとも
    1つの主面に形成された、前記所定の方向と異なる方向
    に光分離を行う回折格子と、からなる光学ローパスフィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】 撮像デバイスに用いる光学ローパスフィ
    ルタであって、撮像デバイスに対する入射光を水平方向
    に光分離する複屈折板と、当該複屈折板の一方の主面に
    形成され、同入射光を垂直方向に光分離を行う回折格子
    と、同複屈折板の他方の主面に形成され、同入射光を斜
    め方向に光分離を行う回折格子と、からなる光学ローパ
    スフィルタ。
  3. 【請求項3】 撮像デバイスに用いる光学ローパスフィ
    ルタであって、撮像デバイスに対する入射光を所定の方
    向に光分離する複屈折板と、当該複屈折板の一方の主面
    に形成される、前記入射光に含まれる赤外線を遮断する
    赤外線カットフィルタと、前記複屈折板の他方の主面と
    赤外線カットフィルタの両方あるいはいずれか一方に形
    成される、前記入射光を前記所定の方向と異なった方向
    に光分離を行う回折格子と、からなる光学ローパスフィ
    ルタ。
JP9267992A 1997-09-11 1997-09-11 光学ローパスフィルタ Pending JPH1184320A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090518A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Olympus Optical Co Ltd 回折光学素子及び回折光学素子の成形用金型
US6608573B2 (en) 2000-10-20 2003-08-19 Tamagawa Seiki Kabushiki Kaisha Automatic resolution changing method and circuit for use in digital conversion of two-phase sinusoidal wave signals
EP1420275A1 (en) * 2001-08-24 2004-05-19 Asahi Glass Company, Limited Multi-layer diffraction type polarizer and liquid crystal element

Cited By (6)

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