JPS61261988A

JPS61261988A - 光学フイルタ

Info

Publication number: JPS61261988A
Application number: JP60103182A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Otake; 與志知大竹
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1986-11-20

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、搬像管
の代わりに固体撮像素子を組み込んだものがある。第１
５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は搬送周波数に対応する水平
空間周波数ｆｉｌ＊の１サイクルに相当するように定め
である。固体Ｗｉ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、ｍ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Ｉｉ＠
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、一般的な固体撮像素子における色ビートの発生
状況について説明する。第１６図は、光学フィルタを使
用しないで、一般的な固体撮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ｍ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Ｏ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１−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１６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、便宜上符号イリ
して説明する。点Ａ−Ｅは色ビー１−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（水平空間周波数）ｆＨ
Ｉ＊において、大きい色ビート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
（垂直空間周波数）ｆｖ＋”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　Ｉ　
”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１７図に示すように、分離方向が走査方向（Ｘ　＠
方向であり、第１８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軸に対して反時語方向に
４５度回動した方向（第１８図中矢印１２Ａで示す方向
）を分離方向とする反時計方向４５度方向分離水品板１
２と、Ｘ軸に対して時計方面に４５度回動した方向（第
１８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
１９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Ｑ、＠。

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１６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
分離距離Ｐ、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手段撮像素子における走査方向とに対して時４方向に４５度
傾斜した方向が分が方向である第１の複屈折透明板と、
分離方向が上記走査方向である第２の複屈折透明板と、
上記走査方向に対して反時計方向に４５度傾斜した方向
が分離方向である第３の複屈折透明板とを、第２の複屈
折透明板を中央に重ね合わゼてなる構成としたものであ
る。

作用上記の構成は、単位入射光束を８木の光線に分離し、固
体Ｉｌｌｌ素像により表われる色ビートを効率的に軽減
除去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各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ｆｉｌ
像素子１（第１５図参照）における走査方向（Ｘ軸方向
）に対して時計方向に４５度回動じた方向（第２図中矢
印２１Ａで示す方向であり、−４５度方向）を分離方向
とする第１の水晶板２１と、走査方向と同じ方向（第２
図中矢印２２Ａで示す方向であり、＋４５度方向）を分
離方向とする第２の水晶板２２と、Ｘ軸に対して反時計
方向に４５度回動した方向（第２図中矢印２３Ａで示す
方向）を分離方向とする第３の水晶板２３とが順次積重
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図中ベクト
ルＯで示すように、−４５度方向に光線２５１と２５２
とに分離される。分離された光１ｉ１２５　＋と２５２
とは、第２の水晶板２２において複屈折して、ベクルト
Ｏで示すようにＸ軸方向に分離され、全体として光線２
５＋　、２５２　。

２５３．２５４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２４は、８本の光線２５＋〜２５８に
分離される。ＰＸ３は走査方向の分離距離、Ｐ、２．Ｐ
、３は夫々走査垂直方向の分離距離、Ｐ　　　は＋４５
度方向の分離距＋　４５” 離、Ｐ　　・は−４５度方向の分離距離を示す。

分離距離Ｐｘ２は第２の水晶板２２の厚さｔ２により定
まり、分離距１１ｔＰ、２及びＰ−４５・は第１の水晶
板２１の厚さｔ＋により定まり、分離距離Ｐ７３．Ｐ＋
４５・は第３の水晶板２３の厚ざｔ３により定まる。

本実施例においては、第２の水晶板２２の厚さｔ２は、
分離距離Ｐｘ２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。厚さｔ２とピ
ッチＰ［との関係は、ｔ２＝＜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Ｐｆが４６μｍである場合には、厚さｔ
２は約３．９１ｆｆｌｌとなる。

第１の水晶板２１及び第３の水晶板２３の厚さｔ＋　、
　ｔ３は、夫々分離距離Ｐ　　　　、Ｐ４５’　　　＋
４５゜が色フィルタ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。即ち、ｉ＋＝ｊｚ。

ｔ３　＝ｔ２である。

次に、上記の光学フィルタ２０の特性について説明する
。

第２の水晶板２２は厚さｔ２が上記のように定めである
ため、走査方向についてみると、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ｆ）１１
”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　（２６ａ）は第２の水晶板２２
によるコントラスト零ラインである。こ）で、第２の水
晶板２２の厚さｔ２はＰｘ□＝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２６は、水平空間
周波数［Ｈｌｌ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２の水晶板が最大
のフィルタ効果を発揮する空間周波数成分を意味するラ
インである。フィルタ効果は、ライン２６上を最大とし
てこの近傍の空間周波数領域に及ぶ。

第１の水晶板２１のコントラスト零ラインは２７（２７
ａ）で示す如くになり、第３の水晶板２３のコントラス
ト零ラインは２８　（２８ａ）で示す如くになる。なお
、ｔ＋−ｔ３−ｔ２であるため、ライン２７．２８（７
）点０よりの距１１１ｍ、　ｎは、距離２と等しく、ラ
イン２７．２８は共に水平空間周波数ｆＨ２“　（ｆＨ
１＊と２ｒＨＩ　”との問に位置する）においてＸ軸と
交差する。

従って、色ビート３〜７のうち最大の色ビート３は、第
２の水晶板２２によるフィルタ効果に加えて、第１．第
３の水晶板２１．２３によるフィルタ効果を作用され、
即ち、フィルタ効果を三重に作用されて、完全に除去さ
れる。色ビート４は、第２の水晶板２２によるフィルタ
効果に加えて、第３の水晶板２３によるフィルタ効果を
作用されて、除去される。色ビート５は、第１と第３の
水晶板２１．２３によるフィルタ効果を作用されて軽減
される。

上記の第１．第３の水晶板２１．２３による走査方向の
ＭＴＦ特性は、共に第５図中一点鎖線の曲線■で示すよ
うに水平空間周波数ｆ）−１２９においてコントラスト
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、水晶板２１〜２
３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ｆ）−１１９，
ｆＨ２＊でコントラストが零となる特性となる。

走査垂直方向についてみると、第４図に示すように、上
記ライン２７ａ及び２日は、共に垂直空間周波数ｆｖｚ
”（ｆｖ＋”と２ｆＶ　Ｉ　”との間に位置する）にお
いてＹ軸と交差する。従って、色ビート６．７は第１と
第３の水晶板２１．２３によるフィルタ効果を作用され
て、軽減される。

上記第１．第３の水晶板２１，２３の走査垂直方向のＭ
ＴＦ特性は、共に第６図中破線の曲線■で示すように垂
直空間周波数「ｖ２＊においてコントラストが零となる
特性となる。

光学フィルタ２０の走査垂直方向の特性は、水晶板２１
．２３の上記のＭＴＦ特性が総合された、第６図中実線
の曲線Ｖで示すような特性、即ち、垂直空間周波数ｆＶ
２　　でコントラス１〜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、
主要な色ビート３，４は略完全に除去され、他の色ビー
ト５，６．７は汁−分に軽減される。然して上記の光学
フィルタ２０は固体撮像素子を用いたテレビジョンカメ
ラに好適となる。

次に、本発明の光学フィルタの第２．第３実施例につい
て説明する。各実施例共構造は上記の光学フィルタ２０
と同じであり、第１．第３の水晶板の厚さを上記とは異
ならしめたものである。また第２．第３実施例を説明す
る各図において、上記第１実施例を説明する図に示す構
成部分と対応する部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。

第２実施例の光学フィルタ２０Ａは、第１図中第３の水
晶板２３の代わりに第３の水晶板２３ａを使用した構造
である。この水晶板２３ａの厚さｔ３ａは、分離距離Ｐ
　　、のＸ軸方向成分が＋４５ＰＸ３の１７２となるように、叩ら分離距離Ｐ＋４５．
が第２の水晶板２２の分離距離Ｐｘ２の１　／　（２ｃ
ｏｓ４５°）となるように定めである。

この光学フィルタ２ＯＡによれば、単位光束２４は、第
７図に示すように８つの光線２５１〜２５８に分離され
る。コントラスト零ラインは第８図に示す如くになる。

水晶板２３ａのコントラスト零ラインは２８Ａ、２８ａ
Ａで示す如くになり、水平空間周波数２ｆＨＩ　”でＸ
軸と交差する。

水晶板２３ａのフィルタ効果は、色ビート５，４゜７に
作用する。水晶板２３ａのＭＴＦ特性は、走査方向につ
いては第９図中曲線■で表わされ、走査垂直方向につい
ては第１０図中曲線■で表わされる。

上記光学フィルタ２ＯＡの走査方向のＭＴＦ特性は、第
９図中曲線■で示す如くになり、走査垂直方向のＭＴＦ
特性は、第１０図中曲線■で示す如くになる。この光学
フィルタ２ＯＡによっても、上記の色ビート３〜７は効
果的に軽減されて除去される。

第３実施例の光学フィルタ２０Ｂは、第１図中第１．第
３の水晶板２１．２３の代わりに、第１゜第３の水晶板
２１ａ、２３ａを使用した模造である。この水晶板２１
ａ、２３ａの厚さｊｌａ。

ｔ３ａは、分離距離Ｐ、５．．Ｐ　　　、が夫々第＋４
５２の水晶板２２の分離距ＩＰｘ２の１　／　（２ｃｏｓ
４５°）となるように定めである。

この光学フィルタ２０Ｂによれば、単位光束２４は第１
１図に示すように分離される。光線２５３と２５６とは
一致している。コン１へラスト零ラインは第１２図に示
す如くになる。水晶板２１ａ、２３ａのコントラスト零
ラインは２７Ａ。

２７ａΔ及び２８Ａ、２８ａ７’で示す如くになり、共
に水平空間周波数２６＋　ＩでＸ軸と交差する。水晶板
２１ａのフィルタ効果は、色ビート５．７に作用し、水
晶板２３ａのフィルタ効果は色ビート５．４．７に作用
する。水晶板２１ａ及び２３ａのＭＴＦ特性は、走査方
向については、第１３図中共に曲線Ｘで表わされ、走査
垂直方向については第１４図中共に曲線ＸＩで表わされ
る。

上記の光学フィルタ２０Ｂの走査方向のＭＴＦ特性は、
第１３図中、曲線Ｘ、Ｘと工とが総合された、曲線■で
示す如くになり、走査垂直方向のＭＴＦ特性は、第１４
図中、曲線ＸＩとＸｌとが総合された、曲線■で示す如
くになる。この光学フィルタ２０Ｂによっても、上記の
色ビート３〜７は効果的に軽減されて除去される。

また、上記の各光学フィルタ２０．２０Ａ。

２０Ｂにおいて、第゛ｉの水晶板と第３の水晶板とは順
序が逆でもよく、逆にしても作用効果は同じである。

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、撮像
素子における走査方向とに対して時計方向に４５１！傾
斜した方向が分離方向である第１の複屈折透明板と、分
離方向が上記走査方向である第２の複屈折透明板と、上
記走査方向に対して反時計方向に４５度傾斜した方向が
分離力向である第３の複屈折透明板とを、第２の複屈折
透明板を中央に重ね合わせてなる構成であるため、最少
枚数の複屈折透明板を使用して、単位入射光束を８つの
光線に分離し得、然して、固体ｍ機素子に特有のパター
ンで表われる色ビートを軽減除去し得、従って、最少枚
数の複屈折を使用して固体搬像素子に好適な光学フィル
タを実現出来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第１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
図及び第６図は夫々光学フィルタの走査方向及び走査垂
直方向のＭＴＦ特性を示す図、第７図は本発明の光学フ
ィルタの第２実施例の光線分離の状態を示す図、第８図
はコントラスト零ラインを示す図、第９図及び第１０図
は夫々走査方向及び走査垂直方向のＭＴＦ特性を示す図
、第１１図は本発明の光学フィルタの第３実施例の光線
分離の状態を示す図、第１２図はコントラスト零ライン
を示ず図。第１３図及び第１４図は夫々走査方向及び走査垂直方向
のＭＴＦ特性を示す図、第１５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１６図は第１
５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
１７図は従来の光学フィルタの１例の構成を示す斜視図
、第１８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１９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、２０．２０Ａ、２０Ｂ・・・光学フィル
タ、２１．２１ａ・・・第１の水晶板、２２・・・第２
の水晶板、２３．２３ａ・・・第３の水晶板、２４・・
・単位光束、２５１〜２５８・・・分離された光線。特許出願人　日本ビクター株式会社第５図第１９図

Claims

【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に対し
て時計方向に４５度傾斜した方向が分離方向である第１
の複屈折透明板と、分離方向が上記走査方向である第２
の複屈折透明板と、上記走査方向に対して反時計方向に
４５度傾斜した方向が分離方向である第３の複屈折透明
板とを、該第２の複屈折透明板を中央に重ね合わせてな
る構成としたことを特徴とする光学フィルタ。
（２）該第１乃至第３の複屈折透明板は、共に該色フィ
ルタの１サイクルピッチの１／２に相当する分離距離を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
学フィルタ。
（３）該第１及び第２の複屈折透明板は、共に該色フィ
ルタの１サイクルピッチの１／２に相当する分離距離を
有し、該第３の複屈折透明板の分離距離を、該第２の複
屈折透明板の分離距離の１／（２ｃｏｓ４５°）に定め
てなる構成の特許請求の範囲第１項記載の光学フィルタ
。
（４）該第２の複屈折透明板は、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し、該第１
及び第３の複屈折透明板の分離距離を、該第２の複屈折
透明板の分離距離の１／（２ｃｏｓ４５°）に定めてな
る構成の特許請求の範囲第１項記載の光学フィルタ。