JPS61260788A - 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」ンカメラには、撮像管
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ど組み合わされる。

Ｐ、は色フィルタ２の１ザイクルピツプを示１゜この１
サイクルピッチＰ、は搬送周波数ｆＨＩに対応する水平
空間周波数ｆｉ１９の１サイクルに相当するように定め
である。固体撮像素子は撮像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、躍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、特別に設轟
１した光学フィルタが必要どなる。

こ）で、一般的な固体撮像素子にお【プる色ビートの発
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Ｉｉｉ像素子によりゾーンプ
レートを撮像した場合の受像管上における色ビートの発
と１状況を示す。同図中、点０はゾーンプレートの中心
を示し、Ｙ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トの位置を表わすと
共に、空間周波数を表わす。点０の空間周波数は零であ
り、その他の白の空間周波数は点Ｏからの距離に比例す
る。従って、Ｙ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Ｙ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
ｌ−Ｊに注目すれば庁つるため、以を第１蒙限内の色ビ
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−ト符号付して説明する。点Ａ〜Ｆは色
ビー１〜の表われた個所（空間周波数）をホブ。円は色
ビートの大ぎさを表わし、径が大きい稈色ビー１〜が大
きいことを息味りる３、同図Ｊ、り分かるように、固体
撮像素子を使用したＴＬ／ビジョンカメラにより１最像
を行＜ｉつだ場合に（ま、走査方向トについてみると、
空間周波数［■１＊において、人さい色ビート３と中程
度の色ビー１〜４どが空間周波数２ｆ＋＋　＋　＊にお
い−（、小さい（ｆ２ビート５が表われ、走査垂直Ｉｊ
向についてみると、空間周波数ｆＶ１１において、小さ
い色ビー［・６ど中程度の色ビー１−４とが、空間周波
数２ｆｖ　ｌ　７において、小さい色ビート７が表われ
る。

」−記のような色ビー１〜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５７−１
５３６９号の光学−フィルタがある。この光学フィルタ
１０は、第１０図に示すように、分離方向が走査方向（
×軸方向であり、第１１図中矢印１１Ａで示す方向）で
ある走査り向分離水晶板１１ど、Ｙ軸に対して反時別方
向に４５度回動じた方向（第１１図中矢印１２Ａで示す
方向）を分離方向とづる反時甜方向４５度方向分離水晶
板１２と、Ｙ軸に対して時計方向に４５瘍回動じた方向
（第１１図中矢印１３Δ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、単位入用光束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、べ］ヘクル０．０゜■は大々水晶板１
１．１２．１３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Ｉｌｌ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、走査方向の分館距１Ｉ
Ｐｘ１を適当に定めることにより、第９図中の色ビート
３，４を軽減することは出来るが、色ビート５を軽減す
ることは出来ず、色ビート５の軽減は、走査垂直方向の
分離距１１１Ｐ、１を如何に定めても無理である。また
色ビート３，４についても十分には軽減されず、ある程
度は残っていた。

従って、上記の光学フィルタ１０は、走査方向の色ビー
トを十分に軽減除去出来ないという問題点があった。

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１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リイクルピツチＰｆ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４５度方向であり、分離距離が色ストライプフィル
タの１１ナイクルピツチＰ［の１／２乃至１／４である
第２の水晶板と、分離方向が走査方向と同一方向であり
、分ｍ１ｌｌ距離が色ストライブフィルタのＩＦｊイク
ルピツブＰｆの１／２乃至１／４である第３の水晶板と
を重ね合わせた構成である。

作用 第１の水晶板及び第３の水晶板は、色ビー１〜のうち主
要な色ビートである前記の色ビー１〜３．４を軽減除去
するように二重に作用し、第２の水晶板は、色ビート５
を軽減し、目つ色ビーｈ６，７を軽減するように作用す
る。

実施例 次に本発明にイする光学フィルタの一実施例について説
明りる。

第１図に示すように、光学フィルタ２０は、固体ｍ＠系
’Ｔ　Ｉ　（第８図参照）にお（」る走査方向（×＠１
〕向）ど同一・方向を分１１１１７’Ｊ向（第２図中天
１１＋　２１へ−（・示ｉｔ　７Ｊ向）どする第１の水
晶板２１と、Ｘ軸に対し′ｃ１１５　ｉｔ　／Ｊ向に１
３５庶回動じた方向を分ｎハ向（第２図中矢印２２Ａで
示す方向）どＪる第２の水晶板２２と、固体撮像素子１
における走査方向ど同一方向を分−１方向（第２図中矢
印２３△で承り方向）とする第３の水晶板２３とが積重
された構造（゛ある。

この光学フィルタ２０に入射した中位光束２４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］
・ル［Ｆ］でホブように、Ｘ軸力向に光線２５１と２５
２どに分離される。分離された光線２５＋　、２５２は
第２の水晶板２２において複屈折して、ベクトル０で示
づように、４５度方向に光線２５３ど２５４どに分離さ
れる。分離された各光線２５１〜２５４は第３の水晶板
２３において複屈折しで、ベクルｉ−■で示１−Ｊ、う
に、Ｘ軸方向に分離される。これにより、中位光束２４
は、１７１字状に８木の光線２５＋”□２５ａに分離さ
れる。ＰＸ２”　ｘ３は大々走査り向の分前距離を示し
、Ｐ、２は走査手直方向の分前距離を示し、Ｐ４５゜は
４５度方向の分１ｌｌＩ距頗をホブ。

分前距離Ｐｘ２は第１の水晶板２１の厚さ１１により定
まり、分離用！！１１１　Ｐ　　及び１）４、。は第２
の水晶板２２の厚さ１２にＪ、り定まり、分離用１１１
［）ｘ３は第３の水晶板２３の厚さｔ３にＪ、り定まる
。

本実施例においては、第１の水晶板２１の〃さｔｌは、
分離用ｌ１ｌＩＩＰｘ２が前記の色フィルタ２の１サイ
クルピツヂＰ、の１／２となるように定めである。厚ざ
ｔｌとビツヂＰｆとの関係は、１ｌ−（Ｐ、／２Ｋ＞で
表わされる。こ）で、Ｋは５．８７９５８ｘ　１０−３
である。例えば、ピップＰ［が４６μｍである場合には
、厚さ１−１ハ約３９１１ＩＩＩＩｌとなる。また第２
の水晶板２２の厚さｔ２は分離用１！１ＩｔＰ４５°が
色フィルタ２の１サイクルピッチＰｆの１／２どなるよ
うに定めてあり、ｔ２−１１である。第３の水晶板２３
の厚さｔ３は、分離用１ｌｌＩＰｘ３が色フィルタ２の
１サイクルピッチＰ、の１／２より多少知いように定め
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＋１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■で示すように、コントラス
トが水平空間周波数ｒＨ＋＊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搬像した画面上で表
わすと、第４図に示すようになる。同図中、２６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＝Ｐ、／２と
なるように定めであるため、コントラスト零ライン２６
は、水平空間周波数ｆｔ−１１１を通り、Ｙ軸と平行と
なる。このコントラスト零ライン２６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２６の近傍の空間周波数
領域はライン２６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１−
を構成する色ビー１〜３．４が軽減される。

第２の水晶板２２の厚さｔ２はｊ２＝ｔ＋　としである
ため、この水晶板２２の］ン］・ラスト零ラインは、第
４図中２７でホブ如くになり、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１−
３．４を含めて仙の色ビート５．６．７が軽減される。

なお、ｔ２　＝ｔｌであるため、第４図中、コントラス
ト零ライン２７の点Ｏよりの距ｔｅｌ、同図中の距＃Ｉ
ｍと等しい。

第３の水晶板２３の厚さｔ３は上記のように定めである
ため、この水晶板２３の］ン１〜ラス１〜零　　　　・
ラインは、第４図中２８で示す如くになり、上記のライ
ン２６に近接してこれと平行となる。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が更に軽減される。

従って、色ビート３〜７のうち主要な色ビート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、更には第３の
水晶板２３によるフィルタ効果を作用され、即ちフィル
タ効果を三４ｊに作用されて、略完全に除去される。仙
の色ヒー１へ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る。

第２の水晶機２２による走査方向のＭＴＦ特ｆ１は、第
５図中一点鎖線の曲線■で示すように、第４図中の］ン
トラス］−零ライン２６がＸ＠と交差する水平空間周波
数ｆ［１２ゝにおいて］ン１ヘラストが零どなるような
特ｒ１となる。第３の水晶機２３による走査方向のＭ丁
Ｆ特＋／１は、第５図ウニ点鎖線の曲線■で承りように
、第４図中のコントラスト零ライン２８がＸ軸と交差す
る水平空間周波数ｆ１．．１３＊において」ントラスト
が零となる特性となる。

光学フィルタ２０の走査方向の特性は、第１と第２と第
３の水晶板２１，２２．２３のＭ　Ｔ　Ｆ特性が総合さ
れた第５図中実線の曲線ＩＶで示すような特性、即１５
、水平空間周波数ｆト１１＊及びｆ）−１２＊及びｆｌ
−１３＊で］ントラストが零となる特ｖ１となる。

従って、ｌ配の光学フィルタ２０を固体撮像素子を用い
た７１１９丁１ンカメラの光学系に使用・）ることによ
り、走査方向につい−（みると、芭１′−ト３，４は略
完全に除去され、色ビート５については軽減され、また
走査市ｉｉ’ｉ７ｒ向についてみるど、色ビート６．７
が軽減される。

また本発明はｉ−記の実施例に限るものぐは＜’ｒ　＜
、第２の水晶板２２０即さ１２及び第３の水晶板２３の
厚さ１３を、色フィルタの１１ノイクルビツチＰｆの１
／′２より６小さく１リイクルピツｆＰ［の１／４より
も大さい範囲内の適当／Ｔ（１法に定めた構成とし得る
。例えば、第２の水晶板２２の厚さｔ２をト記実施例の
場合」、り諌＜シ、第３の水晶板２３の１９さｔ３を上
記実施例の場合Ｊ、り厚くして↑３−ｔ１どしてもＪ、
い。第２の水晶機２２のコントラス１〜零ラインは第６
図中例えば２７Ａで示１ように水平空間周波数ｆｌｌｌ
＊の２倍の水平空間周波数２ｆ＋＋　＋　”と交差ηる
ラインどなり、第３の水晶板２３のコントラスト零ライ
ンは２８Ａで示すように第１の水晶板２１のコントラス
ト零ライン２６と一致する。このようなコントラスト零
ライン２７Ａを有する第２の水晶板２２の走査方向のＭ
ＴＦ特性は、第７図ウニ点鎖線の曲線１１Ａで示す如く
になり、］ントラスト零ライン２８Ａを有する第３の水
晶板２３の走査方向のＭ−［「特性は、曲線■と一致す
る曲線■△で示す如くになる。この光学フィルタの走査
方向のＭＴＦ特竹特性第７図中実線の曲線ＩＶＡで示す
如くになる。この光学フィルタによれば、強力なフィル
タ効果が色ビート３．５に対して作用するため、色ビー
ト３及び４は上記の光学フィルタに比べてより完全に除
去され、色ビート５も上記の光学フィルタに比べてより
効果的に軽減される。

なお、上記の光学フィルタにおいて、第３図中光線２５
５．２５７が夫々光線２５２．２５ａと一致し、中位光
束は６つの光線に分離される。

また、第１及び第２の水晶板２１．２３の並びの順番は
上記に限定されるものではなく、逆でも同様のＭＴＦ特
性が得られるのは勿論である。即ち、第１乃至第３の水
晶板２１，２２．２３のＹ１＆びの順番は、第２の水晶
板２２が中火であればＪ、い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる光学フィルタによれば、第１
の走査方向分離複屈折板と４５亀方向分離複屈折板と、
第２の走査方向分離複屈折板とを重ね合わせてなり、且
つ第１の走査方向分離複屈折板の厚さをこれによる分離
距離が色フィルタの１サイクルビツヂの１／２に相当す
る１法、／１５１５度方向複屈折板及び第２の走査方向
分前複屈折板の厚さを夫々色フィルタの１サイクルピツ
プの１／２乃至１／４に相当する寸法とイするＪ、うに
定めてなる構成であるため、走査方向に表われる主要な
色ビートに対しては、第１．第２の走査方向分離複屈折
板が二重に作用し、場合によっては４５度方向分離複屈
折が加えて作用して組三重に作用し、然して上記の主要
な色ビートを略完全に除去することが出来、また４５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
１〜を軽減・Ｊるどｊ（に走査１直方向に表われる色ビ
ーｉ〜をｌｉｔ減し、然して特に固体撮像素子に適用し
た場合に、走査７Ｊ向に表われる色ビーｉ〜は略完全に
、走査型１°１方向に表われる色ビートは一１分にＩ滅
することが出来、固体績）像素子に好適であるという特
長をイＪ　１　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
；Ｊζ寸斜視図、第２図は第１図の光学フィルタを構成
りる各水晶板の光線分離方向を示す図、第３３図は第１
図の光学フィルタによる光線分断の状態を示１図、第４
図は第１図の光学フィルタの特ｆ１をゾーンプレー１・
を撮像しＩＣ画面１−に］ン］〜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特牲
を示づ図、第６図は本発明の別の実施例である光学フィ
ルタの特性を示づ第４図に対応する図、第７図はこの光
学フィルタのＭ　’Ｔ　Ｆ　ｖｊ竹を示ザ図、第８図は
固体纏像素了の１例を色フィルタと併せて示り分解斜視
図、第９図は？ｔ！８図の固体撮像素子によりゾーンプ
レ−１〜を撮像したどきに受像管に表われる色ビートの
発生状況を示１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ｔまこの光学フィルタ
を構成りる各水晶板の光線分断方向を示す図、第１２図
はこの光学フィルタ＄１、る光線分離状態を示４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・・・第３
の水晶板、２４・・・単位光束、２５１〜２５８・・・
光線、２６゜２７．２７△、２８．２８Ａ・・・］ン１
〜ラス１〜零ライン。 特許出願人　日本ビクター株式会着 第１２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第１の走査方向分離複
   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、上記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乃至１／４に相当する分離距離を有する第２の走査方
   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。