JPS6243595B2 - - Google Patents

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JPS6243595B2
JPS6243595B2 JP54117784A JP11778479A JPS6243595B2 JP S6243595 B2 JPS6243595 B2 JP S6243595B2 JP 54117784 A JP54117784 A JP 54117784A JP 11778479 A JP11778479 A JP 11778479A JP S6243595 B2 JPS6243595 B2 JP S6243595B2
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JP
Japan
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photodetector
color
pixel area
optical system
receiving surface
Prior art date
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Application number
JP54117784A
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English (en)
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JPS5642481A (en
Inventor
Tetsuo Kuwayama
Kazuo Tanaka
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US06/184,753 priority patent/US4315279A/en
Publication of JPS5642481A publication Critical patent/JPS5642481A/ja
Publication of JPS6243595B2 publication Critical patent/JPS6243595B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/61Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4"
    • H04N25/611Correction of chromatic aberration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラー画像を検出して電気信号等に変
換するカラー画像検出装置に関する。本発明は特
にCCD撮像装置等のように、光検出面が規則的
に分割されて配列された多数の画素領域から構成
される光検出器の前面に、カラーフイルターを配
設してなるカラー画像検出装置の改良に関するも
のである。
まず、第1図を用いて、従来行なわれているカ
ラー画像検出装置を説明する。なお、以下の説明
においては、図示の都合上、光検出器として画素
領域が1方向に配列された一次元性の光検出器を
用いた例を取扱うが、光検出器としては、二次元
的に配列された光検出器あるいは撮像管でも、同
様に取扱うことができる。
第1図においては、結像光学系3は被写体と光
検出器5の検出面とを共役関係に保つもので、被
写体の光軸上の点1及び軸外の点1′とは、それ
ぞれ光検出面上の異なる点2,2′に結像され
る。第2図aに示すように分割された画素領域5
0,51,52………が規則的に配列されている
光検出器5の直前には、透明基板6上に多数のフ
イルター要素70,71,72………が配列され
たカラーフイルター7が配置されている。カラー
フイルター7と、光検出器5の検出面との間は、
厚さd、屈折率nの接着剤層8によつて両面を固
定している。
第2図aにおいて、被写体の光軸上の点1から
の光束41は、例えば緑色等のカラーフイルター
要素71を通り、光検出器5の光軸上の画素領域
51上に点像2を形成して、電気信号に変換され
る。尚、カラーフイルター7の赤、緑、青といつ
た互いに異なる透過特性を有するフイルター要素
70,71,72………と、光検出器の画素領域
50,51,52………は互いに等ピツチでそれ
ぞれが対向した位置になるように配置されてい
る。このようなカラー画像検出装置においては、
被写体の光軸上またはその近傍の像は、第2図a
に示したように正しいカラー情報が検出される。
しかしながら、被写体の軸外の点に関しては、第
2図bに示すように正しいカラー情報が得られな
くなつてくる。この傾向は光軸よりはずれるに従
つて顕著になる。即ち、軸外の点1′からの光束
41′は1つのカラーフイルター要素91を通つ
て光検出器5上の画素領域81に点像2′を形成
するが、主光線21が光検出面に対して傾いてい
る事により、光束41′の周辺光線の1部22
は、通過すべきカラーフイルター要素91を通過
せず、隣り合うカラーフイルター要素92を通過
して画素領域81に入射する為、検出された信号
は2つのカラー情報が混合した誤信号になつてし
まう。このように従来のカラー画像検出装置にお
いては、カラーフイルターの各要素と光検出器の
各画素領域が互いに対向して等ピツチで配列され
ていた為、画像の周辺部では正しいカラー情報を
検出できない事が多いと言つた欠点を有してい
た。
以上の従来装置の欠点を解決する一つの方法と
しては、第3図のように光軸外の像に対しても、
主光線が結像面に対して垂直に入射する光学系す
なわち射出瞳位置が無限遠にある、いわゆるテレ
セントリツク光学系を第1図中の結像光学系とし
て用いる事が考えられる。テレセントリツク光学
系においては、絞り4が、その絞りよりも後方の
レンズ系31の前側焦点面に置かれる必要がある
ことから性能を良好に保つたまま結像光学系の全
長を短くする事が困難であり、また当然このテレ
セントリツクな結像光学系より射出される光束が
光検出面全体をカバーする為にはその最終レンズ
面32の直径が光検出面の最大寸法lよりも大き
い必要があり、結像光学系自体が大きくなつて好
ましくない。また、この様なテレセントリツク光
学系を用いずに結像光学系を小型化できる方法と
して、色フイルター7、光検出器5とを極度に密
着する方法がある。その第1の方法として、接着
剤層8の厚さdを非常に薄くする方法があるが、
接着剤層の厚さを数μm以下にすることは非常に
困難であり、また接着剤層の耐久性と両立する材
料は得ることが困難である。また、第2の方法と
して、光検出器上に直接、色フイルター層を形成
する方法があるが、これは光検出器および色フイ
ルターの製造上の歩留りがかなり低いことから、
結果として得られる装置の価格が非常に高価なも
のとなる欠点を有していた。
本発明の目的は、上記した方法に比べて、簡単
な構成でカラー情報を正しく検出するカラー画像
検出装置を提供する事である。
第4図に本発明の1実施例を説明する。
第4図において、被写体の光軸上の物点および
光軸外の物点は結像レンズ系を介して光検出器1
5上に結像され像12,12′となる。光検出器
15の直前には、透明基板16上に形成された色
フイルター17が置かれていて、色フイルター1
7と光検出器15とは、厚さd、屈折率nの接着
剤層18を介して接着されている。この時、像1
2′を結像する光束141′の主光線121は光検
出面に対して垂直方向と一定角度をなして入射し
ている。
本実施例においては、色フイルター17と光検
出器15とは、それぞれカラーフイルター要素1
90,191,192………、及び画素領域18
0,181,182………は面内方向に順次、相
対的に微小量だけ横ずらししたピツチで配列され
ている。
第4図で、軸外の点からの光束141′は、主
光線121が入射角θでもつて1つの画素領域1
81に入射する。画素領域181に対応するフイ
ルター要素191は、画素領域181に対して微
小量δだけ相対的に変位した配置になつている
為、光束141′の周辺光線もほとんど同一のフ
イルター要素191を通り、画素領域181に集
光する。この時最も好ましい相対的な変位量δ
は、主光線121がカラーフイルター要素191
と、画素領域181の中心を通るように、即ち、
カラーフイルター要素191以外のフイルター要
素を通つて画素領域に入射する光量が最小になる
ように決定される。
いま、特定の画素領域の光軸からの距離をy、
接着剤層の厚さをd、接着剤の屈折率をnとし、
結像光学系の射出瞳位置が像面(受光面)からL
の距離にあるとして、必要な横ずらし量δは近似
的に次式で与えられる。
δ≒(y/L)×d/n=dy/nL (1) (1)式の結果より、横ずらし量δはyに比例して
いるため、単に色フイルター要素の配列間隔を光
検出部の画素領域の分割間隔よりも適当な量だけ
短いピツチで設定すれば良いこととなる。具体的
な例として、l=11mm、d=30μm、ガラス基板
6の厚さを1.5mmとし、ガラスおよび接着剤の屈
折率を1.5、射出瞳位置L=33mm(空気中換算)
として、光軸からの像高yに対して厳密に計算し
た最も好ましい横ずらし量δと、(1)式の結果とを
比較したものを第5図a,bに示す。この結果よ
り明らかな様に近似値と厳密な計算値との差は、
最大で0.02μmで、ほとんど無視して良い程度の
量である。従がつて一般に光検出器の最大巾をl
とすると、画素領域のピツチに対するフイルター
要素のピツチの比は、y=l/2の時のδをδ
としてγ=l/2−δ/l/2=1−d/nLで表わ
される。
従来使用されているカラー画像読み取り用のレ
ンズの設計結果より、結像光学系の射出瞳の像面
(受光面)からの距離は、画面最大寸法lの1.5倍
からの50倍の間の自由度があれば、高性能結像レ
ンズが設計可能なことが知られている。一番近い
瞳位置としてL=1.5lの場合は、一番端の光検出
画素領域に対する横ずらし量δは、 δ=d/3n (2) となり、この時のカラーフイルター要素の配列間
隔の、光検出器画素領域の配列間隔に対する比の
値γは次式で与えられる。
γ=l/2−δ/l/2=1−d/1.5n
l(3) また同様に、L=50lの場合には、 δ=d/100n (4) γ=l/2−δ/l/2=1−d/50nl
(5) となる。従つてフイルター配列間隔の光検出器分
割間隔に対する比の値γは、次式の範囲をとり得
る。
1−d/1.5nl≦γ≦1−d/50nl(6
) 以上に示した様に、接着剤の厚さdを一定にで
きれば、単にカラーフイルター要素の配列間隔
を、光検出器の画素領域の分割間隔に対して一定
の比率で小さく設定するだけで、結像レンズの瞳
位置に関する自由度が増加し、従がつて小型で高
性能の結像レンズ系の設計が可能となる。次に前
実施例を最も効果的にする為に接着剤層の厚さを
一定に管理する1つの方法を示す。第6図は、接
着剤層の厚さを一定に保つ様構成した実施例を示
している。透明基板26上に形成されたカラーフ
イルター27と光検出器25は、まず所定の厚さ
のスペーサー30を介して位置決めされ、適当な
手段で固定される。次に接着剤またはインデツク
スマツチング液28が注入される。この様な構成
をとることにより、接着剤の性質によらず、スペ
ーサー30の厚さだけでフイルター27と光検出
器25の間隔が定まることとなる。また接着剤2
8を注入した結果、中央部付近でフイルター27
と光検出器25の間隔が変化した場合にも、周辺
部はスペーサー30により間隔が定められている
ため、厚さの変化によつて横ずらし量が不適切と
なる事はほとんど生じない。
以上に示した実施例においては、結像レンズ系
の全長を短くするため、結像レンズ系の射出瞳位
置が物体側の比較的近距離に置かれている場合を
示した。しかし、本発明の装置は、単にこのよう
な形態のみに留まるものではない。たとえば特殊
な例として、結像面に対して物体と反対側に射出
瞳が置かれている結像レンズ系も存在している。
この場合にも本発明において、カラーフイルター
要素の配列間隔を光検出部の画素領域の分割間隔
に対して大きく設定することにより、誤つた色情
報の発生を最小にしたカラー画像検出装置を構成
することが可能である。
このように本発明を用いれば、簡単な構成でカ
ラー情報の誤検出をなくし、それに伴なつて特殊
な光学系を形成する必要がない為、小型で軽量で
あつて高性能のカラー画像検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のカラー画像検出装置を示した
図、第2図は光軸上および軸外の点像の近傍を拡
大して示した図、第3図はテレセントリツク光学
系を用いた例を示した図、第4図は本発明の第1
実施例を示した図、第5図はカラーフイルター要
素と光検出画素とのずれ量δと像高yとの関係を
示す図、第6図はカラーフイルターと光検出器と
の間隔を1定に保つ為の実施例を示す図である。 図中で、3……結像光学系、7……カラーフイ
ルター、5……光検出器、8……接着剤層、7
0,71,72……カラーフイルター要素、5
0,51,52……画素領域である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の画素領域が1次元あるいは2次元的に
    配列された光検出器と、該光検出器の受光面上に
    被写体像を形成する結像光学系と、カラー信号を
    得る為の分光透過率を有する多数のフイルター要
    素が前記画素領域にほぼ対応して配列されたカラ
    ーフイルターとを有し、該カラーフイルターが前
    記受光面の前面に所定の距離だけ隔てて配された
    カラー画像検出装置に於いて、 前記結像光学系の光軸から距離yの位置に存す
    る前記画素領域に対応する前記フイルター要素
    は、前記結像光学系の射出瞳位置と前記受光面と
    の距離をL、前記カラーフイルターと前記受光面
    との間の媒質の屈折率及び厚さをn及びdとする
    と、 δ=d・y/n・L だけ前記対応する画素領域に対して相対的にずら
    して配置されている事を特徴とするカラー画像検
    出装置。 2 前記光検出器の受光面の最大幅をlとした
    時、前記画素領域のピツチ間隔に対する前記フイ
    ルター要素のピツチ間隔の比の値をγとすると 1−(d/1.5nl)≦γ≦1−(d/50nl) を満足する特許請求の範囲第1項記載のカラー画
    像検出装置。
JP11778479A 1979-09-13 1979-09-13 Color picture detector Granted JPS5642481A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11778479A JPS5642481A (en) 1979-09-13 1979-09-13 Color picture detector
US06/184,753 US4315279A (en) 1979-09-13 1980-09-08 Color image detecting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11778479A JPS5642481A (en) 1979-09-13 1979-09-13 Color picture detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5642481A JPS5642481A (en) 1981-04-20
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ID=14720222

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JP11778479A Granted JPS5642481A (en) 1979-09-13 1979-09-13 Color picture detector

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JP (1) JPS5642481A (ja)

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US4315279A (en) 1982-02-09
JPS5642481A (en) 1981-04-20

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