JPS5850336B2 - optical low pass filter - Google Patents

optical low pass filter

Info

Publication number
JPS5850336B2
JPS5850336B2 JP50052414A JP5241475A JPS5850336B2 JP S5850336 B2 JPS5850336 B2 JP S5850336B2 JP 50052414 A JP50052414 A JP 50052414A JP 5241475 A JP5241475 A JP 5241475A JP S5850336 B2 JPS5850336 B2 JP S5850336B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
birefringent plate
axis
optical
birefringent
optical axis
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
Application number
JP50052414A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS51127746A (en
Inventor
成介 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP50052414A priority Critical patent/JPS5850336B2/en
Publication of JPS51127746A publication Critical patent/JPS51127746A/en
Publication of JPS5850336B2 publication Critical patent/JPS5850336B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水晶等の複屈折板を使用した光学的ローパスフ
ィルタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical low-pass filter using a birefringent plate such as quartz crystal.

水晶等の複屈折物質はその物質の厚み等によっても相違
するが、ローパスフィルタとして使用できることは一般
に知られている。
It is generally known that birefringent materials such as quartz can be used as low-pass filters, although they vary depending on the thickness of the material and other factors.

すなわち、第1図で示すように被写体1を光学レンズ系
2を通して結像させる場合、レンズ系2の結像光束中に
複屈折板3を介在させると常光線Loによる像4Aに対
し異常光線LEによる像4Bは△Wだけ水平力向にずれ
た状態で結像する。
That is, when the object 1 is imaged through the optical lens system 2 as shown in FIG. 1, if the birefringence plate 3 is interposed in the imaging light beam of the lens system 2, the extraordinary ray LE becomes different from the image 4A due to the ordinary ray Lo. The image 4B is formed in a state shifted by ΔW in the horizontal force direction.

なお、第1図に示した複屈折板3はその光学軸Qが映像
画面の水平力向と平行になるように傾けて使用した場合
である。
The birefringent plate 3 shown in FIG. 1 is used with its optical axis Q being tilted parallel to the horizontal force direction of the image screen.

第2図は複屈折板の複屈折現象を示す一般的な説明図で
あって、まず各部の名称から付記する。
FIG. 2 is a general explanatory diagram showing the birefringence phenomenon of a birefringent plate, and the names of each part will be added first.

但し、図の例は複屈折板を厚みd力向に沿って切断した
場合である。
However, the example shown is a case where the birefringent plate is cut along the thickness d and the force direction.

Qは複屈折板に特有な光学軸、nlは光学軸力向の屈折
率、n2は光学軸と直交する方向の異常光線に対する屈
折率、△Wは常光線Loと異常線LEとの間の分離距離
、αは異常光線LEと常光線LOのなす角、そしてβは
光学軸Qと入射光線とのなす角である。
Q is the optical axis specific to the birefringent plate, nl is the refractive index in the direction of the optical axis force, n2 is the refractive index for extraordinary rays in the direction perpendicular to the optical axis, and △W is the difference between the ordinary ray Lo and the extraordinary ray LE. The separation distance, α, is the angle between the extraordinary ray LE and the ordinary ray LO, and β is the angle between the optical axis Q and the incident ray.

ここで、異常光線LEと常光線LOのなす角αは、 で与えられるが、このtanαはtanβ−0/のとき
2 最大値をとる。
Here, the angle α between the extraordinary ray LE and the ordinary ray LO is given by the following, and this tanα takes the maximum value of 2 when tanβ−0/.

水晶の場合ではn、とn2とは0.5%程度の違いであ
るから、β−45°のとき角度αは最大となる。
In the case of crystal, the difference between n and n2 is about 0.5%, so the angle α is maximum when β-45°.

従って、光学軸Qに対し45゜の角度で光線が入射した
ときには最少の厚みdで最大の分離距離△Wが得られる
から、一般にはβが45°となるよ・うに選ばれるもの
である。
Therefore, when a light beam is incident at an angle of 45° to the optical axis Q, the maximum separation distance ΔW can be obtained with the minimum thickness d, so β is generally selected to be 45°.

ところで、光学的に△Wだけずれて被写体1が結像され
ることは、これを電気的に考察すると第3図で示すよう
に入出力端6a、6bの間に遅延回路5を設けたときの
遅延出力と非遅延出力との関係に等しい。
By the way, the fact that the subject 1 is imaged optically shifted by ΔW is caused by electrically considering this when a delay circuit 5 is provided between the input and output terminals 6a and 6b as shown in FIG. is equal to the relationship between delayed and non-delayed outputs.

従って、この設例では△Wに相当する時間τを遅延時間
に選んだことになる。
Therefore, in this example, the time τ corresponding to ΔW is selected as the delay time.

そして、第2図に示す回路の伝達関数R(f)は、で表
わされる。
Then, the transfer function R(f) of the circuit shown in FIG. 2 is expressed as follows.

即ち、振巾はcos 2πf−となり、王2ま たけ遅延した出力が回路5より得られる訳である。In other words, the amplitude becomes cos 2πf-, and This means that an output delayed by a certain amount is obtained from the circuit 5.

電気信号と同様に、第2図の光学系における結像のレス
ポンスを考察してみよう。
Let's consider the response of imaging in the optical system shown in Figure 2, similar to the electrical signal.

空間の場合も全く同様に水平力向のレスポンスは、 で表わすことができる。In the case of space, the response in the horizontal force direction is exactly the same as It can be expressed as

依って、この式(2)を図示すれば第4図のようになる
Therefore, this equation (2) can be illustrated as shown in FIG. 4.

そしてR(u)の雰点は、で与えられる。And the atmosphere point of R(u) is given by.

(2) 、 (3)式および第4図を見れば明らかなよ
うにO≦uoく 1 の範囲(第4図に斜線をもって2
△W 示す。
As is clear from equations (2) and (3) and Figure 4, the range O≦uo 1 (the diagonal line in Figure 4 indicates 2
△W Indicates.

)を利用すれば上述した複屈折板3をローパスフィルタ
として利用できるものである。
), the birefringent plate 3 described above can be used as a low-pass filter.

そしてこのローパスフィルタのカットオフ周波数は□で
与えられる。
The cutoff frequency of this low-pass filter is given by □.

2△W このように複屈折板3はローパスフィルタとし■ て利用でき、0≦uo< の範囲内において2△
W 利用されているのである。
2△W In this way, the birefringent plate 3 can be used as a low-pass filter, and within the range of 0≦uo<
W It is being used.

ところで、この複屈折板3を利用したローパスフィルタ
であって水平力向におけるレスポンスR(u)はCOS
カーブであるから、■ トラップポインドロo= 以上でも充分なし2△
W スポンスを持つため、この複屈折板3を電荷結合素子(
CCD)の如き固体撮像体を使用した固体撮像装置の光
学系に利用するには以下に述べるような不都合な点を生
ずる。
By the way, in the low-pass filter using this birefringent plate 3, the response R(u) in the horizontal force direction is COS
Since it is a curve, ■ Trap point draw o= Even above is not enough 2△
In order to have W sponse, this birefringent plate 3 is connected to a charge coupled device (
When used in the optical system of a solid-state imaging device using a solid-state imaging body such as a CCD (CCD), the following disadvantages arise.

例えば、撮像装置としてCCDを使用する場合にあって
は、撮像すべき被写体偉に応じた入力光情報は絵素ごと
にサンプリングされた形の出力信号がこのCCDから得
られる。
For example, when a CCD is used as an imaging device, input light information corresponding to the size of a subject to be imaged is obtained from the CCD as an output signal sampled for each pixel.

すなわち、今サンプリング周波数をf。That is, the sampling frequency is now f.

とした場合には各絵素を水平区間ごとに走査することに
より、その1水平区間で得られる出力映像信号は第5図
に示すように輝妾信号SYの変調成分SDCの他にサン
プリング周波数f。
In this case, by scanning each pixel in each horizontal section, the output video signal obtained in one horizontal section has a sampling frequency f in addition to the modulation component SDC of the bright signal SY, as shown in FIG. .

が変調された側波帯成分sM(交流成分)が得られるこ
とになる。
A sideband component sM (alternating current component) in which is modulated is obtained.

但し、図示する側はそのうちの基本波のみを示しである
However, the illustrated side only shows the fundamental wave.

この場合、交流成分sMにはサンプリング周波数f。In this case, the AC component sM has a sampling frequency f.

を中心として上下の側波帯が生ずるので、解像変の劣化
を防止すべく変調成分SDCの帯域を充分にとると、第
5図で示されるように変調成分SDCの高域成分SDH
中にサンプリング周波数f。
Upper and lower sidebands are generated around
During sampling frequency f.

による側波帯成分が重なってしまう。The sideband components due to this overlap.

すなわち、斜線の部分が折り返し歪となって生起される
In other words, the shaded portion is caused by aliasing distortion.

この状態のまま画像を再生すると、再生画面にちらつき
現象となって現われる。
If the image is played back in this state, a flickering phenomenon will appear on the playback screen.

従って、第1図で示した複屈折板3を使用しても7二;
以上の成分が折り返され、千5図の斜線で示すような歪
が発生し、しかも□以上のし2△W スポンスは大きいため、この複屈折板3をそのまま固体
撮像装置のフィルタとしては適用できない。
Therefore, even if the birefringent plate 3 shown in FIG. 1 is used, 72;
The above components are folded back and distortion as shown by the diagonal lines in Figure 15 occurs, and the 2△W response is large, so this birefringent plate 3 cannot be used as it is as a filter for solid-state imaging devices. .

しかし、最初のトラップポイントuo−以2△W 上のレスポンスR(u)を極力小さくすれば、折り返し
があっても、その成分が小さいため画像劣化は、あまり
なく、十分に実用に供しうる。
However, if the response R(u) above 2ΔW above the first trap point uo- is made as small as possible, even if there is aliasing, the component is small, so there is not much image deterioration and it can be put to practical use.

このような点を考慮して本発明では最初のトラップポイ
ント以後のレスポンスがこのトラップポイント以前のレ
スポンスより充分小さくなるように水平力向の同波数特
性に選定すると共に、垂直力向の周波数特性がフラット
になるようにした光学的ローパスフィルタを提案するも
のである。
Taking these points into account, in the present invention, the same wave number characteristics in the horizontal force direction are selected so that the response after the first trap point is sufficiently smaller than the response before this trap point, and the frequency characteristics in the vertical force direction are selected. This paper proposes a flat optical low-pass filter.

従ってこの光学フィルタは上述した固体撮像装置におけ
る光学系に適用して極めて好適である。
Therefore, this optical filter is extremely suitable for application to the optical system in the solid-state imaging device described above.

つまりこの光学フィルタを使用すれば電気的な処理を施
こすことなく折り返し歪による影響を回避し得る特徴が
ある。
In other words, if this optical filter is used, it is possible to avoid the effects of aliasing distortion without performing electrical processing.

第6図以下を参照して本発明による光学的ローパスフィ
ルタを説明しよう。
The optical low-pass filter according to the present invention will be explained with reference to FIG. 6 and subsequent figures.

まず、説明の都合上、複屈折板として水晶を使用し、こ
れを2枚用いて光学フィルタを構成した例を示す。
First, for convenience of explanation, an example will be shown in which a crystal is used as a birefringent plate and two pieces of this are used to configure an optical filter.

まず、第6図Aで示すように2枚の複屈折板3A、3B
を用意する。
First, as shown in FIG. 6A, two birefringent plates 3A and 3B are
Prepare.

これらは第7図のように積層されるも、−力の、この例
では上刃に存する複屈折板3Aの光学軸Qaは第6図B
で示すようにX軸と平行になるように配置される。
Although these are laminated as shown in FIG. 7, the optical axis Qa of the birefringent plate 3A located on the upper blade in this example is as shown in FIG.
It is arranged parallel to the X axis as shown in .

これに対し他方の複屈折板3Bの光学軸Qbは同図Bで
示すように、y軸力向にθだけ回転(この例では時計方
向)した状態に選ばれる。
On the other hand, the optical axis Qb of the other birefringent plate 3B is selected to be rotated by θ (clockwise in this example) in the y-axis force direction, as shown in FIG.

なお、第6図Bは同図Aの平面図を示す。Note that FIG. 6B shows a plan view of FIG. 6A.

従って、この図に描かれる光学軸Qa 、Qbは結像面
に投影した場合の光学軸に等しい。
Therefore, the optical axes Qa and Qb depicted in this figure are equal to the optical axes when projected onto the image plane.

以下説明するところは第7図に示す光学フィルター0の
水平力向におけるレスポンスを求めるためである。
The purpose of the following explanation is to obtain the response of the optical filter 0 shown in FIG. 7 in the horizontal force direction.

それがため第8図のような偏光成分をまず考えてみよう
Therefore, let's first consider the polarized light components as shown in Figure 8.

この図は複屈折板の平面図を示し、従って合量小単位の
光束として入射光線を考えた場合、この光線は紙面から
読者に向って進み、異常光線LEは紙面に垂直な平面の
うち図に示したEのベクトルを含む平面内において電気
変位を有するから、X軸力向の直線偏光成分となる。
This figure shows a plan view of the birefringent plate. Therefore, if we consider the incident ray as a small unit of total light flux, this ray will travel from the page toward the reader, and the extraordinary ray LE will be in the plane perpendicular to the page. Since it has an electrical displacement in the plane including the vector of E shown in , it becomes a linearly polarized light component in the X-axis force direction.

同様に常光線LQはこれと垂直な、すなわちy軸力向の
直線偏光成分として表わされる。
Similarly, the ordinary ray LQ is expressed as a linearly polarized light component perpendicular to this, that is, in the y-axis force direction.

このため、上刃に存する複屈折板3Aに入射した光線は
常光線Loと異常光線LF、とに分離される。
Therefore, the light beam incident on the birefringent plate 3A in the upper blade is separated into an ordinary ray Lo and an extraordinary ray LF.

分離距離はWlである。ここで、入射光の明るさ■のう
ち、−ずつに常光、異常光が分かれ、又光の電場の強さ
をEとしたとき、入射光の明るさIは、■−KE2(但
し、Kは定数)で与えられるから、常光線LO及び異常
光線LEにおける電場の強さは夫々E/ となる。
The separation distance is Wl. Here, if the brightness ■ of the incident light is divided into ordinary light and extraordinary light by − and the strength of the electric field of the light is E, then the brightness I of the incident light is ■−KE2 (however, K is a constant), the electric field strengths in the ordinary ray LO and the extraordinary ray LE are respectively E/.

以後の説明ではE/V7 J7 −E′として示す。In the following explanation, E/V7 J7 -E'.

このように、第1の複屈折板3Aの介在でWlだけ分離
した状態で得られた各光線LQ 、LEは第2の複屈折
板3Bを通ることにより、再び複屈折される。
In this way, the light rays LQ and LE obtained in a state where they are separated by Wl through the interposition of the first birefringent plate 3A are birefringent again by passing through the second birefringent plate 3B.

この複屈折板3Bは上述もしたようにθだけその光学軸
Qbがy軸力向に回転されているから、この光学軸Qb
と直交する軸に平行な入射光線は常光線となり、逆に光
学軸Qbと平行な入射光線は異常光線となる。
As mentioned above, the optical axis Qb of this birefringent plate 3B is rotated by θ in the direction of the y-axis force, so this optical axis Qb
An incident ray parallel to the axis perpendicular to Qb becomes an ordinary ray, and conversely an incident ray parallel to the optical axis Qb becomes an extraordinary ray.

ここで、第1の複屈折板3Aによって得られる常光線L
O1異常光線LEによる夫々の電場の強さは第9図Aの
ようにCO3成分とsin成分とに分けることができる
ので、第2の複屈折板3Bを通すと、以下述べるような
複屈折が生ずる。
Here, the ordinary ray L obtained by the first birefringent plate 3A
The strength of each electric field due to the O1 extraordinary ray LE can be divided into a CO3 component and a sine component as shown in FIG. 9A, so when it passes through the second birefringent plate 3B, the birefringence as described below arise.

すなわち、異常光線LEについて考察すると、**まず
Sin成分は光学軸Qbと直交しているので、第2の複
屈折板3Bにおいては常光線Lo′となり、cos成分
は異常光線LE′となる。
That is, considering the extraordinary ray LE, **First, since the sine component is orthogonal to the optical axis Qb, it becomes the ordinary ray Lo' in the second birefringent plate 3B, and the cosine component becomes the extraordinary ray LE'.

そのため複屈折板3Bの分離距離をW2とすれば、異常
光線LE′は常光線り。
Therefore, if the separation distance of the birefringent plate 3B is W2, the extraordinary ray LE' is the ordinary ray.

lに対し光学軸Qbの真向にW2だけ分離して得られる
It is obtained by separating W2 directly opposite the optical axis Qb from l.

常光線LOは上述とは全く逆になるので、5lrl成分
が異常光線LE′となる。
Since the ordinary ray LO is completely opposite to the above, the 5lrl component becomes the extraordinary ray LE'.

これらの関係を図示すれば、第9図Bの通りである。These relationships are illustrated in FIG. 9B.

このように分離された夫々の成分のうち、X。Among the components thus separated, X.

y軸力向の各成分(この例では各光源の明るさを示す)
を−軸上に集合させると、第10図Aのようになるから
、これよりx、y軸両刃尚のレスポンスRx(u)、R
y(v)を求めることができる。
Each component of the y-axis force direction (in this example, it shows the brightness of each light source)
If they are gathered on the - axis, it will be as shown in Figure 10A, so from this, the responses Rx(u) and R for both x and y axes are
y(v) can be found.

これらレスポンスRx(u)、Ry(■)を求めるには
、第3図のような時間軸の考えを応用すれば容易に考え
られる。
These responses Rx(u) and Ry(■) can be easily determined by applying the time axis concept as shown in FIG.

即ち、まず第10図Aについて考えてみると、これは、
第10図AのX軸を時間軸と考え、金入力信号がこの軸
のちょうど中心にあり、この入力が遅れ、及び進み要素
を経て合成されて得られた出力信号の入力信号に対する
伝達関数と等価と考えられる。
That is, if we first consider Figure 10A, this is
Considering the X-axis in Fig. 10A as the time axis, the gold input signal is at the exact center of this axis, and the transfer function of the output signal obtained by synthesizing this input through the delay and advance elements with respect to the input signal is considered equivalent.

実際には入力信号は図の軸の右端と考えるべきであるが
、これを入力信号とした場合の出力信号の伝達関数と、
上述のように軸の中心に1 人力信号があった場合の出
力信号の伝達関数の振幅特性は少なくとも同じはずなの
で、両者は等価と考えられる。
In reality, the input signal should be considered as the right end of the axis in the diagram, but the transfer function of the output signal when this is used as the input signal is
As mentioned above, when there is one human input signal at the center of the axis, the amplitude characteristics of the transfer function of the output signal should be at least the same, so the two can be considered equivalent.

今、入力信号S i (t)を(E’)2CO32πf
tと仮定すると、出力信号S o (t)は、 5o(t) E/2sin2θ−cos2πf(t+x1)+E′2
Sin2θ・CO32πf(t+X1)+E12CO3
2θ−cos2πf(t+x2)+E′2CO32θ・
cos2 πf(t −x 2)−E’25in2θ・
CO32πft−CO32πfx、+E″CO52θ・
CO52πft−CO52πfX2同様に、y軸力向の
レスポンスRy(v)は、Ry(v)−CO32πvy
1 ++・+・++・・(5)で表
わすことができる。
Now, input signal S i (t) is (E')2CO32πf
t, the output signal S o (t) is 5o(t) E/2sin2θ−cos2πf(t+x1)+E′2
Sin2θ・CO32πf(t+X1)+E12CO3
2θ−cos2πf(t+x2)+E′2CO32θ・
cos2 πf(t −x 2)−E'25in2θ・
CO32πft-CO32πfx, +E″CO52θ・
CO52πft-CO52πfX2 Similarly, the response Ry(v) in the y-axis force direction is Ry(v)-CO32πvy
1 ++・+・++...(5)

以上のように、2枚の複屈折板3A、3Bを用意すると
共に、その−力の光学軸Qbをθだけ回転させると、X
軸力向及びy軸力向のレスポンスRX(U)、Ry(v
)は上述した(4) 、 (5)式で求めることができ
る。
As described above, when two birefringent plates 3A and 3B are prepared and the optical axis Qb of the -force is rotated by θ,
Responses RX (U), Ry (v
) can be determined using equations (4) and (5) described above.

本発明では上述もしたように最初のトラップポイント以
後のレスポンスがこのトラップポイント以前のレスポン
スよりも十分小さくなるように構成するものである。
In the present invention, as described above, the configuration is such that the response after the first trap point is sufficiently smaller than the response before this trap point.

すなわち、一枚の複屈折板を使用する従来3法では、そ
のレスポンスは第11図曲線11で示すようになるから
、本発明においては例えば曲線12で示されるようなレ
スポンスをもつようにして、最初のトラップポイントu
1以後におけるレスポンスを小さくするものである。
That is, in the three conventional methods using one birefringent plate, the response is as shown by curve 11 in FIG. 11, so in the present invention, for example, the response is as shown by curve 12, first trap point u
This is to reduce the response after 1.

従って、この場合における光学フィルタのカットオフポ
イントはulとなる。
Therefore, the cutoff point of the optical filter in this case is ul.

このように最初のトラップポイントu1と次のトラップ
ポイント3u1との間に少くとも1個のトラップポイン
トutが存在するようにすれば、このポイントutの存
在でポイントu、以後のレスポンスをポインl’ulが
ない場合に比し、格段と小さくすることができる。
In this way, if at least one trap point ut exists between the first trap point u1 and the next trap point 3u1, the existence of this point ut will change the point u and subsequent responses to point l' It can be made much smaller than when there is no ul.

本発明においては中間のポイントu’tを得るために他
力の複屈折板3Bの光学軸Qbを回転させるものである
In the present invention, the optical axis Qb of the externally acting birefringent plate 3B is rotated in order to obtain the intermediate point u't.

次に、トラップポイントutを得るための具体例を述べ
よう。
Next, a specific example for obtaining the trap point ut will be described.

以下に示す例はトラップポイントuiがutと3 u
1との中間(ul=2u、)に存在させるための回転角
θの具体例である。
In the example shown below, the trap points ui are ut and 3 u.
This is a specific example of the rotation angle θ for making the rotation angle θ exist in the middle between ul and 1 (ul=2u,).

まず、u−ulとu=2u1とを夫々(4)式に代入し
、これを整理する。
First, u-ul and u=2u1 are respectively substituted into equation (4) and rearranged.

即ち、u=u、及びu=2u1において夫々トラップポ
イントが生じることから、その時Rx (u)= 0と
なる。
That is, since trap points occur at u=u and u=2u1, Rx (u)=0 at that time.

従ってすなわち、(8)式のθが求めんとする回転角で
、この(8)式を満足するように光学軸Qbを回転させ
ればu2 ””’ 2u、の点がトラップポイントut
となり、目的の特性を得ることができる。
Therefore, if θ in equation (8) is the desired rotation angle, and the optical axis Qb is rotated so as to satisfy equation (8), the point u2 ""' 2u will be the trap point ut.
As a result, the desired properties can be obtained.

なお、(8)式のθは第1象限から第■象限までのいず
れの象限における角変でもよい。
Note that θ in equation (8) may be an angular change in any quadrant from the first quadrant to the second quadrant.

次に具体例を示そう。Next, let me show you a concrete example.

まず、tanθ−1、すなわち第2の複屈折板3Bの光
学軸Qbを第1のそれに対して時計方向に45°だけ回
転させた光学フィルタ10の場合は、その詳細な説明は
省略するも、(4)7式に示す各定数は次のようになる
First, in the case of the optical filter 10 in which tan θ-1, that is, the optical axis Qb of the second birefringent plate 3B is rotated by 45 degrees clockwise with respect to the first one, a detailed explanation thereof will be omitted. (4) Each constant shown in formula 7 is as follows.

そのときの一般式は、(9)式を(4) 、 (5)式
に代入すればよいから、次の(IOL(11)式で示す
ようになる。
The general formula at that time can be obtained by substituting the formula (9) into the formulas (4) and (5), so the general formula can be expressed as the following formula (IOL (11)).

α0)式より明らかなように、Rx(u)はUが夫々u
1゜2u1,3u1の各点でトラップポイントができる
As is clear from the equation α0), Rx(u) is
A trap point is created at each point of 1°2u1 and 3u1.

第12図曲線13aがtanθ−1のときの(10)式
に示されるレスポンスを示す。
A curve 13a in FIG. 12 shows the response expressed by equation (10) when tan θ-1.

第13図曲線14は(11)式のレスポンスを示す。A curve 14 in FIG. 13 shows the response of equation (11).

更に、上述した(8)式を満足する1〜2の例を示す・
まず、 ta“θ−fiの場合を考え6みよう・この例
では、夫々の定数を次のように定めることができる。
Furthermore, 1 to 2 examples that satisfy the above-mentioned formula (8) are shown below.
First, let's consider the case of ta"θ-fi. In this example, each constant can be determined as follows.

(13)式のRx(u)は第12図曲線13bで示すよ
うになり、この場合のトラップポイントはutが8u1
と2u1である。
Rx(u) in equation (13) is shown by curve 13b in Figure 12, and the trap point in this case is ut is 8u1
and 2u1.

次に、tanθ=v’Hに選んだ場合には、Rx (u
)のレスポンスは曲線13cで示される。
Next, when tanθ=v'H is selected, Rx (u
) is shown by curve 13c.

その場合の定数等は省略する。In that case, constants etc. are omitted.

このようにいずれの場合でも、従来よりもトラップポイ
ントを多くすることができると共に、最初のトラップポ
イントU、以後のレスポンスは最初のトラップポインド
ロ1以前のレスポンスより小さくなり、従ってCCDに
適用した場合でも、折り返し歪による影響を小さくする
ことができる。
In either case, it is possible to have more trap points than before, and the response after the first trap point U is smaller than the response before the first trap point 1. Therefore, when applied to a CCD However, the influence of aliasing distortion can be reduced.

ところで、上述したように2枚の複屈折板3A。By the way, as mentioned above, there are two birefringent plates 3A.

3Bを使用し、−力の複屈折板3Bをθだけ回転させる
と、ポイントu1と3 u 1との間に少くとも1個の
トラップポイントuiを作ることができ、レスポンスを
小さくできる利点を有するが、この光学フィルタ10で
は(5)式で示すようにy軸力向にも入射光線が分離し
、その方向にレスポンスRyMを有するため、このまま
画像を再現すると、垂直力向の特性が多少劣化する(第
13図参照)。
3B and rotate the -force birefringent plate 3B by θ, it is possible to create at least one trap point ui between the points u1 and 3u1, which has the advantage of reducing the response. However, in this optical filter 10, as shown in equation (5), the incident light ray is also separated in the y-axis force direction and has a response RyM in that direction, so if the image is reproduced as is, the characteristics in the vertical force direction will deteriorate somewhat. (See Figure 13).

このことは言い換えると、第9図BにおいてY軸に対し
±α(αは任意の角度→をなす2本の軸上の空間周波数
レスポンスが異なって、再生画面上で見ると、この2本
の軸力向の解像度が変ることを意味する。
In other words, in Figure 9B, the spatial frequency responses on the two axes that form ±α (α is an arbitrary angle →) with respect to the Y axis are different, and when viewed on the playback screen, the two axes This means that the resolution in the direction of axial force changes.

従って、−力の軸に沿う画像は細かいところまで再現さ
れているのに対し、他力の軸に沿う画像は荒いものとな
り、非常に見苦しい画像となってしまう。
Therefore, while the image along the -force axis is reproduced in fine detail, the image along the other force axis becomes rough, resulting in an extremely unsightly image.

この発明は、上述した2枚の複屈折板を使用した場合の
利点を生かしつつ、更に上記した欠点を除去することの
可能な光学的ローパスフィルタを提供するものである。
The present invention provides an optical low-pass filter that can take advantage of the advantages of using the two birefringent plates described above and eliminate the disadvantages described above.

すなわち、垂直力向の周波数レスポンスをフラットにす
るには、すなわちRy(v)=Oとするにはもう1枚の
複屈折板を使用し、これをy軸力向の補正用とすればよ
い。
In other words, in order to flatten the frequency response in the vertical force direction, that is, to make Ry(v) = O, use another birefringent plate and use this for correction of the y-axis force direction. .

この場合、y軸力向のレスポンスを雰にするには第9図
Bで示すように常光線LO’が異常光線L E/の位置
するX軸上に到達する如く補正すればよい。
In this case, in order to make the response in the y-axis force direction similar, it is sufficient to correct the ordinary ray LO' so that it reaches the X-axis where the extraordinary ray LE/ is located, as shown in FIG. 9B.

それがため、第3の補正用複屈折板3Cは第14図に示
すような位置にその光学軸Qcが選ばれる。
Therefore, the optical axis Qc of the third corrective birefringence plate 3C is selected to be at a position as shown in FIG.

すなわち、第3の複屈折板3Cにおける光学軸Qcと第
2の複屈折板3Bにおける光学軸Qbの結像画面に平行
な平面への射影が直交するように光学軸Qcの回転角θ
が選定されるものである。
That is, the rotation angle θ of the optical axis Qc is adjusted so that the projections of the optical axis Qc of the third birefringent plate 3C and the optical axis Qb of the second birefringent plate 3B onto a plane parallel to the imaging screen are orthogonal.
are selected.

すなわち、光学軸Qbに対し、更に時計3向に90°だ
け他力の光学軸Qcを回転させて、光学フィルタ10を
構成するものである。
That is, the optical filter 10 is constructed by rotating the external optical axis Qc by 90° in the third clockwise direction with respect to the optical axis Qb.

これらの具体的な関係は第14図に示す通りである。The specific relationship between these is as shown in FIG.

第2の複屈折板3Bの出射光線は上述の2枚の複屈折板
を用いた光学的ローパスフィルタの出射光と同一になる
はずである。
The output light from the second birefringence plate 3B should be the same as the output light from the optical low-pass filter using the two birefringence plates described above.

従って、複屈折板3Bの出射光線の分布状態は第9図B
と同様の第15図Aの如くなる。
Therefore, the distribution state of the emitted light rays from the birefringent plate 3B is as shown in FIG. 9B.
The result is similar to that shown in FIG. 15A.

第2の複屈折板3Bで分離された光線のうち、常光線L
o’(第15図A参照)は、第3の複屈折板3Cを通過
する場合には光学軸Qcと同じ真向であるために、異常
光線となる。
Among the rays separated by the second birefringent plate 3B, the ordinary ray L
When the ray o' (see FIG. 15A) passes through the third birefringent plate 3C, it is in the same direction as the optical axis Qc, so it becomes an extraordinary ray.

依って、今この第3の複屈折板3Cの分離距離△Wが−
40すなCOSθ わち△w−W2tanθとなるように第3の複屈折板3
Cにおける厚みd3を選んでおけば、常光線LO’は第
3の複屈折板3Cを介すことによって第9図Bに示す異
常光線LE′の存するX軸上の位置に屈折することにな
る。
Therefore, now the separation distance △W of this third birefringent plate 3C is −
The third birefringent plate 3 is set so that 40 is COSθ, that is, △w−W2tanθ.
If the thickness d3 at C is selected, the ordinary ray LO' will be refracted through the third birefringent plate 3C to the position on the X-axis where the extraordinary ray LE' exists as shown in FIG. 9B. .

一力、異常光線LE′は上述とは逆に第3の複屈折板3
Cにおいては、常光線となるため、第3の複屈折板3C
を通過しても光線の位置は変らない。
Contrary to the above, the extraordinary ray LE' is generated by the third birefringent plate 3.
In C, it becomes an ordinary ray, so the third birefringent plate 3C
The position of the ray does not change even after passing through.

故に、第3の複屈折板3Cを設ければ、これによって分
離された光線のX軸力向における成分は第15図Bに示
す如くなり、y軸力向の成分は2y1−W2S1nθ−
0となるため、Ry(v)−〇になって、y軸力向には
光線は分離しない。
Therefore, if the third birefringent plate 3C is provided, the component in the X-axis force direction of the light beam separated by this becomes as shown in FIG. 15B, and the component in the y-axis force direction becomes 2y1-W2S1nθ-
0, so Ry(v)-0, and the light rays are not separated in the y-axis force direction.

従って、第3の複屈折板3Cを設けて光学フィルタ10
を構成すれば、折り返し歪を有効に除去できる特徴に加
え、y軸力向すなわち画面で言えば垂直力向における解
像度の劣化を確実に防止できる大なる効果を有する。
Therefore, by providing the third birefringent plate 3C, the optical filter 10
If configured, in addition to the feature of effectively eliminating aliasing distortion, it has a great effect of reliably preventing deterioration of resolution in the y-axis force direction, that is, in the vertical force direction in terms of the screen.

即ち、第15図Bに示すように分離された光が全てX軸
上に並ぶと、y軸に対して±αをなす2本の軸における
レスポンスが同一となり、再生画像が極めて自然に見え
るようになる。
In other words, when all the separated lights are aligned on the X-axis as shown in Figure 15B, the responses on the two axes that are ±α with respect to the y-axis will be the same, and the reproduced image will look extremely natural. become.

以上説明したように、本発明の構成によれば、光学フィ
ルタ10の周波数特性は従来と同様高域遮断特性、換言
するならローパスフィルタとなるは勿論のこと、特に、
光学軸の回転角を選べば、トラップポイントu1と3u
、との間に新たなトラップポイントutを得ることがで
きるので、最初のトラップポイントリ1以後の水平力向
(X軸力向)におけるレスポンスは最初のトラップポイ
ントリ1以前のレスポンスよりも格段と小さくすること
ができる犬なる特徴を有する。
As explained above, according to the configuration of the present invention, the frequency characteristics of the optical filter 10 are the same as the conventional ones, such as high-frequency cutoff characteristics, in other words, a low-pass filter.
If you choose the rotation angle of the optical axis, trap points u1 and 3u
Since a new trap point ut can be obtained between It has the characteristic of being a dog that can be made small.

このため、冒頭で述べたようにCCDを使用した固体撮
像装置における光学系に本発明による光学フィルタ10
を使用すれば、輝変成分の帯域を十分にとっても折り返
し歪による画像の劣化を来たすおそれはないので、極め
て簡単な構成で解像度の向上を図りうる犬なる特徴を有
するものである。
Therefore, as mentioned at the beginning, the optical filter 10 according to the present invention is used in the optical system of a solid-state imaging device using a CCD.
If this method is used, there is no risk of image deterioration due to aliasing distortion even if the brightness variation component band is sufficiently set, so it has the characteristic that resolution can be improved with an extremely simple configuration.

しかも、この場合、光学系において十分なローパスフィ
ルタの特性を得ることができるため、折り返し歪を除去
するための電気的な処理系が必要なくなるため回路系の
構成も簡単となる特徴も併せて有する。
Moreover, in this case, sufficient low-pass filter characteristics can be obtained in the optical system, so there is no need for an electrical processing system to remove aliasing distortion, which also simplifies the configuration of the circuit system. .

勿論、上述の光学フィルタ10と相俟ってこのような回
路系も使用して斯種固体撮像装置を構成する場合では、
折り返し歪をほぼ完全になくすことができるため、一層
良質な画像が得られる効果がある。
Of course, when such a circuit system is used in conjunction with the optical filter 10 described above to configure this type of solid-state imaging device,
Since aliasing distortion can be almost completely eliminated, there is an effect that even higher quality images can be obtained.

そして、本発明ではさらに第14図以下において説明し
たようにy軸力向における補正用の複屈折板3Cを使用
しているので、y軸力向におけるレスポンスRy(■)
が完全に雰になるため、y軸力向への光線の分離がなく
なり、垂直力向の解像度を劣化させることなく所期の目
的を達成できる効果があり、依って、この構成の光学フ
ィルタを固体撮像装置に使用する場合にあっては、水平
力向、垂直力向いずれの3尚の解像度も向上できる特筆
すべき効果を有するものである。
Further, in the present invention, as explained in FIG. 14 and subsequent figures, the birefringence plate 3C for correction in the y-axis force direction is used, so the response Ry (■) in the y-axis force direction is used.
Since the beam becomes completely atmospheric, there is no separation of light rays in the y-axis force direction, which has the effect of achieving the desired purpose without degrading the resolution in the vertical force direction. When used in a solid-state imaging device, it has the remarkable effect of improving the resolution in both the horizontal and vertical force directions.

なお、上述した実施例においては複屈折板を3枚使用し
て光学フィルタ10を構成した例を述べたが、使用する
枚数は限定されない。
In addition, in the embodiment described above, an example was described in which the optical filter 10 was constructed using three birefringent plates, but the number of birefringent plates to be used is not limited.

そして、上述した例では、ut−2u1となるトラップ
ポイントを得るための条件式及びその具体例を述べたが
、ポイントutはulと3u1との間ならばいずれの位
置でも、上述したと略同様の効果を奏しうるものであり
、従って、光学軸の回転角は(8)式にのみ限定される
ものではない。
In the above example, the conditional expression and its specific example for obtaining the trap point ut-2u1 were described, but the point ut can be placed at any position between ul and 3u1 in almost the same way as described above. Therefore, the rotation angle of the optical axis is not limited only to equation (8).

更に、この例ではフィルタの適用例としてCCDを用い
た固体撮像装置であるが、他の撮像装置はもとより、他
の光学装置などに適用して好適なるは言うまでもない。
Further, in this example, the filter is applied to a solid-state imaging device using a CCD, but it goes without saying that it is suitable for application to other imaging devices as well as other optical devices.

複屈折板は水晶のほかでも複屈折現象を有する物質なら
ば使用しうる。
The birefringent plate can be made of any material other than quartz as long as it has a birefringence phenomenon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は夫々複屈折板の説明に供する図、第
3図は複屈折現象を電気的に考察した場合の説明に供す
る図、第4図はその特性曲線図、第5図は固体撮像装置
によって得られる撮偉信号の周波数スペクトル図、第6
図は光学フィルタを横取する複屈折板の使用状態を示す
図、第7図は光学フィルタの構成図、第8図は複屈折板
における電場の方向を示す図、第9図は複屈折状態を示
す図、第10図は第9図におけるx、y軸力向の直線偏
波成分を示す図、g11図はX軸力向のレスポンスを示
す原理的な曲線図、第12図は光学軸の回転角θの相違
によるレスポンスの違いを示す曲線図、第13図はその
1つの回転角におけるy軸力向のレスポンスを示す曲線
図、第14図は本発明に係る光学的ローパスフィルタの
一例を示す構成図、第15図はその場合における第10
図と同様な図である。 10は光学的ローパスフィルタ、3A〜3Cは複屈折板
、Qa−Qcは光学軸、θは回転角、△w、W1.W2
は分離距離、Lo、Lolは常光線、LE・LE/は異
常光線、d1〜d3は厚みである。
Figures 1 and 2 are diagrams for explaining the birefringence plate, Figure 3 is a diagram for explaining the birefringence phenomenon when considered electrically, Figure 4 is its characteristic curve diagram, and Figure 5. is a frequency spectrum diagram of the imaging signal obtained by the solid-state imaging device, No. 6
The figure shows the state of use of the birefringent plate that intercepts the optical filter, Figure 7 is the configuration of the optical filter, Figure 8 shows the direction of the electric field in the birefringent plate, and Figure 9 shows the birefringent state. Figure 10 is a diagram showing the linear polarization components in the x and y axis force directions in Figure 9, Figure g11 is a theoretical curve diagram showing the response in the X axis force direction, Figure 12 is the optical axis FIG. 13 is a curve diagram showing the response in the y-axis force direction at one rotation angle, and FIG. 14 is an example of the optical low-pass filter according to the present invention. The configuration diagram shown in FIG. 15 is the 10th block diagram in that case.
It is a figure similar to the figure. 10 is an optical low-pass filter, 3A to 3C are birefringent plates, Qa-Qc are optical axes, θ is a rotation angle, Δw, W1. W2
is the separation distance, Lo and Lol are the ordinary rays, LE·LE/ are the extraordinary rays, and d1 to d3 are the thicknesses.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1から第3までの複屈折板を少くとも有し、各複
屈折板はその表面に対し同じ方向の光学軸を有し、上記
第2の複屈折板はその表面の法線を中心軸とした時に、
上記第1の複屈折板に対して所定の角度θ(ただし−1
〈 、、17−1 tanθ1≦、q)だけ回転せしめられ
ると共に、第3の複屈折板はその表面の法線を中心軸と
した時に上記第2の複屈折板に対して直交する方向に回
転せしめられており、かつ上記第3の複屈折板の出射光
である分離光線が全て上記第1の複屈折板の光学軸の上
記表面への投影軸に平行な線上に並ぶように上記第2及
び第3の複屈折板の厚みが選定されてなる光学的ローパ
スフィルタ。
[Claims] 1. It has at least first to third birefringent plates, each birefringent plate has an optical axis in the same direction with respect to its surface, and the second birefringent plate has an optical axis in the same direction with respect to its surface. When the normal to the surface is the central axis,
A predetermined angle θ (−1
At the same time, the third birefringent plate is rotated in a direction perpendicular to the second birefringent plate when the normal to its surface is the central axis. the second birefringent plate so that the separated light beams, which are the output lights of the third birefringent plate, are all aligned on a line parallel to the projection axis of the optical axis of the first birefringent plate onto the surface. and an optical low-pass filter in which the thickness of the third birefringent plate is selected.
JP50052414A 1975-04-29 1975-04-29 optical low pass filter Expired JPS5850336B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50052414A JPS5850336B2 (en) 1975-04-29 1975-04-29 optical low pass filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50052414A JPS5850336B2 (en) 1975-04-29 1975-04-29 optical low pass filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS51127746A JPS51127746A (en) 1976-11-08
JPS5850336B2 true JPS5850336B2 (en) 1983-11-10

Family

ID=12914120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50052414A Expired JPS5850336B2 (en) 1975-04-29 1975-04-29 optical low pass filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5850336B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6284503U (en) * 1985-11-18 1987-05-29

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58100802A (en) * 1981-12-11 1983-06-15 Hitachi Ltd Solid-state image pickup device
JPS5975222A (en) * 1982-10-22 1984-04-27 Victor Co Of Japan Ltd Optical filter
JPS5979220A (en) * 1982-10-29 1984-05-08 Toyo Commun Equip Co Ltd Optical isolator using superposed phase plate
DE3515020A1 (en) * 1984-04-28 1985-11-07 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa LOCAL FREQUENCY FILTER
JPH06100733B2 (en) * 1984-05-17 1994-12-12 株式会社東芝 Spatial frequency filter
JPH0772769B2 (en) * 1984-09-26 1995-08-02 ソニー株式会社 Solid-state imaging device
JPS61253990A (en) * 1985-05-02 1986-11-11 Victor Co Of Japan Ltd Optical filter
JPS62258580A (en) * 1985-11-25 1987-11-11 Victor Co Of Japan Ltd Optical filter
JP2615248B2 (en) * 1989-07-10 1997-05-28 富士写真フイルム株式会社 Optical filter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3438692A (en) * 1965-03-08 1969-04-15 Bell Telephone Labor Inc Birefringent device for forming multiple images
JPS4718689U (en) * 1971-04-03 1972-11-01

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3438692A (en) * 1965-03-08 1969-04-15 Bell Telephone Labor Inc Birefringent device for forming multiple images
JPS4718689U (en) * 1971-04-03 1972-11-01

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6284503U (en) * 1985-11-18 1987-05-29

Also Published As

Publication number Publication date
JPS51127746A (en) 1976-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4127322A (en) High brightness full color image light valve projection system
US7760256B2 (en) Image processing apparatus that obtains color and polarization information
US5781236A (en) Image sensing apparatus and image sensing method
JPS5850336B2 (en) optical low pass filter
CN104835113B (en) A kind of polarization image fusion method based on super-resolution image reconstruction
US20110205495A1 (en) Waveplate compensation in projection polarization conversion system
WO2007083783A1 (en) Optical low pass filter and imaging device using the same
JPS61149934A (en) Image former
Patterson Flares in Hale 17760-Magnetic transients in the 1981 July 27 flare
JPS6177821A (en) Optical low-pass filter
US4570178A (en) Solid state color imaging apparatus
JPS59279A (en) Image pickup device
US4160265A (en) Vertical aperture correction circuit
US3606521A (en) Apparatus for compensating for angular variation of dichroic mirror characteristics
JPS588483B2 (en) optical low pass filter
JPH0346615A (en) Image pickup device with optical low-pass filter
JPS60242420A (en) Spatial frequency filter
JPS6131294Y2 (en)
JP2840619B2 (en) Optical low-pass filter
JPH0331813A (en) Image pickup device with optical low-pass filter
JPS60237769A (en) Image pickup device
JPS5875974A (en) Image pickup device
JPS5930075A (en) Apparatus for observing magnetic domain
US3968515A (en) Single frame color encoding/decoding system
Schaefer et al. Encoding and Decoding of Color Information Using Two-Dimensional Spatial Filtering