JPS61253990A - 光学フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像素子に好適な光学フィルタに関する。

従来の技術 現在、単管式のカラーテレビジョンカメラには、ｌｌ１
ｌＩｌ管の代わりに固体撮像素子を組み込んだものがあ
る。第８図に示すように、固体撮像素子１はモザイク型
の色フィルタ２と組み合わされる。

Ｐｆは色フィルタ２の１サイクルピッチを示す。

この１サイクルピッチＰｆは水平周波数に対応する水平
空間周波数［Ｈｌｌの１サイクルに相当、するように定
めである。固体撮像素子は１１４ｍ管とは構造を異にす
るため、色ビートの発生の状況も固体撮像管素子と撮像
管とでは多少相違する。このため、撮像管に適用される
光学フィルタを固体撮像素子に適用した場合には、色ビ
ートの除去が不十分であるという問題点があり、固体撮
像素子には、特別に設計した光学フィルタが必要となる
。

こ）で、一般的な固体ｍ機素子における色ビートの発生
状況について説明する。、第９図は、光学フィルタを使
用しないで、一般的な固体Ｒ機素子によりゾーンプレー
トを′Ｉａｍした場合の受像管上における色ビートの発
生状況を示す。同図中、点０はゾーンプレートの中心を
示し、Ｘ軸は固体撮像素子の走査方向、Ｙ軸は走査方向
に対して垂直な方向（以下走査垂直方向という）を示す
。また同図中の各位置は撮像画面上の位置を表わすと共
に、空間周波数を表わす。点０の空間周波数は零であり
、その他の点の空間周波数は点Ｏからの距離に比例する
。従って、Ｘ軸は被写体の走査方向の空間周波数を表わ
し、Ｙ軸は走査垂直方向の空間周波数を表わす。

ところで、ゾーンプレートは同心円の白黒パターンであ
るため、色ビートはＸ軸及びＹ軸に関して対称に表わさ
れるが、実際上は第９図中第１象限に表わされるものだ
けに注目すれば足りるため、以下第１象限内の色ビート
についてだけ説明する。

また色ビートは現象であって本来は符号を付すことは出
来ないが、便宜上符号付して説明する。点Ａ−Ｅは色ビ
ートの表われた個所（空間周波数）を示す。円は色ビー
トの大きさを表わし、径が大きい程色ビートが大きいこ
とを意味する。同図より分かるように、固体撮像素子を
使用したテレビジョンカメラにより撮像を行なった場合
には、走査方向上についてみると、空間周波数ｆＨ１＊
において、大ぎい邑ビー１−３と中程度の色ビート４と
が空間周波数２ｆＨ＋“において、小さい色ビート５が
表われ、走査垂直方向についてみると、空間周波数ｒｖ
　Ｉ９において、小さい色ビート６と中程度の色ビート
４とが、空間周波数２ｆｖ　＋　”において、小さい色
ビート７が表われる。

上記のような色ビートを発生させる固体撮像素子に適用
される光学フィルタの１例として、特公昭５７−１５３
６９号の光学フィルタがある。この光学フィルタ１０は
、第１０図に示でように、分離方向が走査方向（Ｘ軸方
向であり、第１１図中矢印１１Ａで示す方向）である走
査方向分離水晶板１１と、Ｘ軸に対して反時計方向に４
５度回動じた方向（Ｗｉ１１図中矢印１２Ａで示す方向
）を分離方向とする反時計方向４５度方向分離水晶板１
２と、Ｘ軸に対して時計方向に４５度回動じた方向（第
１１図中矢印１３Ａで示す方向）を分離方向とする時計
方向４５度方向分離水晶板１３とを重ね合わせてなる構
成である。

この光学フィルタ１０によれば、単位入射光束１４は第
１２図に示すように、４つの光線１５１〜１５４に分離
される。同図中、ベトクル０．［相］。

０は夫々水晶板１１．１２．１３による分離方向及び分
離距離を表わす。光線１５１〜１５４の走査方向の分離
距離はＰｘｌ、走査垂直方向の分離距離はＰ、１である
。

発明が解決しようとする問題点 この光学フィルタ１０によれば、走査方向の分離距離Ｐ
ｘ１を適当に定めることにより、第９図中の色ビート３
．４を除去することは出来るが、色ビート５を除去する
ことは出来ず、色ビート５の除去は、走査垂直方向の分
離距離Ｐ、１を如何に定めても無理であり、走査方向の
色ビートが十分に除去出来ないという問題点があった。

しかも、水晶板を三枚使用しており、コスト高であると
いう問題点もあった。

本発明は上記問題点を解決した光学フィルタを提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、分離方向が走査方向と同一方向であり、分離
距離が色ストライプフィルタの１サイクルピッチＰ、の
１／２である第１の水晶板と、分離方向が走査方向に対
して垂直な方向であり、分離距離が色ストライプフィル
タの１サイクルビツヂＰ、の１／２乃至１／４である第
２の水晶板とを重ね合わせた構成である。

作用 第１の水晶板は、色ビートのうち主要な色ビートである
前記の色ビート３．４を除去するように作用し、第２の
水晶板は、色ビート５を除去するように作用すると共に
色ビート６．７を軽減するように作用する。

実施例 次に本発明になる光学フィルタの一実施例について説明
する。

第１図に示すように、光学フィルタ２０は、固体撮像素
子１（第８図参照）における走査方向（Ｘ軸方向）と同
一方向を分離方向（第２図中矢印２１Ａで示す方向）と
する第１の水晶板２１と、Ｘ軸に対して時計方向に１３
５度回動した方向を分離方向（第２図中矢印２２Ａで示
す方向）とする第２の水晶板２２とが積重された構造で
ある。

この光学フィルタ２０に入射した単位光束２３は、まず
第１の水晶板２１において複屈折して、第３図中ベクト
ルＯで示すように、Ｘ軸方向に光線２４１と２４２とに
分離される。分離された光線２４＋　、２４２は第２の
水晶板２２において複屈折して、ベクトルＯで示すよう
に、４５度方向に分離される。これにより、単位光束２
３は、４本の光線２４１〜２４４に分離される。Ｐｘ□
は走査方向の分離距離を示し、Ｐ、２は走査垂直方向の
分離距離を示し、Ｐｄ２・は４５度方向の分離距離を示
す。

分離路１ＩＩＰｘ２は第１の水晶板２１の厚さ１＋によ
り定まり、分離路１１１Ｐ、２及びＰｄ２・は第２の水
晶板２２の厚さｔｌにより定まる。第１の水晶板２１の
厚さｔｌは、分離路＃ＩＰｘ２が前記の色フィルタ２の
１サイクルピッチＰ、の１／２となるように定めである
。厚ざｔｌとピッチＰｆとの関係は、ｔ＋　−（Ｐｆ　
／２Ｋ）で表わされる。こ）で、Ｋは５．８７９５８Ｘ
　１０″３である。例えば、ピッチＰ「が４６μｍであ
る場合には、厚さｔｌは約３．９１＊ｍとなる。また第
２の水晶板２２の厚さｔｌは分離距離Ｐ４５．が色フィ
ルタ２の１サイクルピッチＰ［の１７２となるように定
めてあり、ｔｌ　＝ｔｌである。

次に、上記の光学フィルタ２０の特に走査方向に関する
特性について説明する。

第１の水晶板２１は厚さｔｌが上記のように定めである
ため、第５図中破線の曲線工で示すように、コントラス
トが水平空間周波数「Ｈ１＊で零となるような特性を有
する。この特性をゾーンプレートを撮像した画面上で表
わすと、第４図に示すようになる。同図中、２５は第１
の水晶板２１によるコントラスト零ラインである。こ）
で、第１の水晶板２１の厚さｔｌはＰｘ２＝Ｐｆ／２と
なるように定めであるため、コントラスト零ライン２５
は、水平空間周波数「ＨＩ３を通り、Ｙ軸と平行となる
。このコントラスト零ライン２５は、第１の水晶板２１
が最大のフィルタ効果を発揮するラインである。従って
、ハツチングで示すライン２５の近傍の空間周波数領域
はライン２５上を最大としてフィルタ効果が及ぶ範囲で
あり、この範囲に含まれており、主要な色ビートを構成
する色ビート３．４が軽減されて除去される。

第２の水晶板２２の厚さｔｌは１２＝１＋としであるた
め、この水晶板２２のコントラスト零ラインは、第４図
中２６で示す如くになり、ハツチングで示す空間周波数
領域がフィルタ効果が及ぶ範囲となり、色ビート３．４
を含めて他の色ビート５，６．７が軽減される。なお、
ｔ２＝ｆ：＋であるため、第４図中、コントラスト零ラ
イン２６の点Ｏよりの距離２は、同図中の距ｌｌｌｆｆ
ｍと等しい。

従って、色ビート３〜７のうち主要な色ピート３．４は
第１の水晶板２１によるフィルタ効果に加えて第２の水
晶板２２によるフィルタ効果を作用されて略完全に除去
され、他の色ビート５，６゜７は、第２の水晶板２２に
よるフィルタ効果を作用されて軽減され、全部の色ビー
ト３〜７が軽減され、更には除去される。

第２の水晶板２２による走査方向のＭＴＦ特性は、第５
図中一点鎖線の曲線■で示すように、第４図中のコント
ラスト零ライン２６がＸ軸と交差する水平空間周波数ｆ
Ｈ２Ｉにおいてコントラストが零となるような特性とな
る。光学フィルタ２０の走査方向の特性は、第１と第２
の水晶板２１．２２のＭＴＦ特性が総合された第５図中
実線の曲線■で示すような特性、即ち、水平空間周波数
ｔＨ１＊及びｆ）４２＊でコントラストが零となる特性
となる。

従って、上記の光学フィルタ２０を固体撮像素子を用い
たテレビジョンカメラの光学系に使用することにより、
走査方向についてみると、色ビート３．４は除去され、
色ビート５については軽減され、また走査垂直方向につ
いてみると、色ビート６．７が軽減される。

また本発明は上記の実施例に限るものではなく、上記の
光学フィルタ２０の第２の水晶板２２の代わりに、厚さ
ｔｌを色フィルタの１サイクルピッチＰｆの１／２より
も小さく１サイクルピッチＰｆの１／４よりも大きい範
囲内の適当な寸法に定めた別の水晶板を使用した構成と
することも出来る。例えば、厚さｔ２を、上記実施例の
場合より薄くして、第６図に示すように、コントラスト
零ライン２７が水平空間周波数ｆＨ＋ｍの２倍の水平空
間周波数２ｒ＋　＋　”と交差するラインとなるように
、上記の範囲内で定めた構成とすることもできる。この
場合には、ゾーンプレートを撮像した画面上におけるコ
ントラスト零ライン２５゜２７は第６図に示す如くにな
り、ＭＴＦ特性は、第７図に示す如くになる。別の水晶
板によるＭＴＦ特性は第７図中一点鎖線の曲線■′で示
す如くになり、光学フィルタのＭＴＦ特性は実線の曲線
■′で示す如くになる。この光学フィルタによれば、走
査方向の色ビート４及び５は、前記の光学フィルタ２０
に比べてより完全に除去される。

なお、上記の光学フィルタ２０は、固体撮像素子に使用
する他に、一般の撮像管に使用しても効果がある。また
第１．第２の水晶板２１．２２の順番が上記とは逆でも
よいのは勿論である。

発明の効果 上述の如（、本発明になる光学フィルタによれば、走査
方向分離複屈折板と４５度方向分離複屈折板とを重ね合
わせてなり、且つ前者の厚さをこれによる分離距離が色
フィルタの１サイクルピッチの１／２に相当する寸法、
及び後者の厚さをこれによる分離距離が色フィルタの１
サイクルピッチの１／２乃至１／４に相当する寸法とな
るように定めてなる構成であるため、走査方向分離複屈
折板が走査方向に表われる主要な色ビートを除去し、４
５度方向分離複屈折板が走査方向に表われるその他の色
ビートを軽減すると共に走査垂直方向に表われる色ビー
１−を軽減し、然して特に固体ｍ画素子に適用した場合
に、走査方向に表われる色ビートは略完全に、走査方向
に表われる色ビートは十分に除去することが出来、固体
ＩＩ像素子に好適であり、また、二枚の複屈折板により
構成されているため、三枚構造に比べて安価とし得ると
いう特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる光学フィルタの一実施例の構成を
示す斜視図、第２図は第１図の光学フィルタを構成する
各水晶板の光線分離方向を示す図、第３図は第１図の光
学フィルタによる光線分離の状態を示す図、第４図は第
１図の光学フィルタの特性をゾーンプレートを撮像した
画面上にコントラスト零ラインを描いて示す図、第５図
は第１図の光学フィルタのＭＴＦ特性を示す図、第６図
は本発明の別の実施例である光学フィルタの特性を示す
第４図に対応する図、第７図はこの光学フィルタのＭＴ
Ｆ特性を示す図、第８図は固体撮像素子の１例を色フィ
ルタと併せて示す分解斜視図、第９図は第８図の固体撮
像素子によりゾーンプレートを撮像したときに受像管に
表われる色ビートの発生状況を示す図、第１０図は従来
の光学フィルタの１例の構成を示す斜視図、第１１図は
この光学フィルタを構成する各水晶板の光線分離方向を
示す図、第１２図はこの光学フィルタによる光線分離状
態を示す図である。 １・・・固体撮像素子、２・・・色フィルタ、３〜７・
・・色ビート、２０・・・光学フィルタ、２１・・・第
１の水晶板、２２・・・第２の水晶板、２３・・・単位
光束、２４１〜２４４・・・光線、２５．２６．２７・
・・コントラスト零ライン。 特許出願人　日本ビクター株式会社 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像素子の前側に色フィルタと共に配される光学フィル
   タにおいて、該撮像素子における走査方向と同一方向が
   分離方向であり、該色フィルタの１サイクルピッチの１
   ／２に相当する分離距離を有する走査方向分離複屈折透
   明板と、上記走査方向に対して４５度傾斜した方向が分
   離方向であり、該色フィルタの１サイクルピッチの１／
   ２乃至１／４に相当する分離距離を有する４５度方向分
   離複屈折透明板とを重ね合わせてなることを特徴とする
   光学フィルタ。