JPS63287921A - 光学的ロ−パスフィルタ− - 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） 本発明は光学的ローパスフィルターに関し、特に固体撮
像素子や撮像管を用いたビデオカメラや電子スチルビデ
オカメラ等の撮影光学系に好適な光学的ローパスフィル
ターに関するものである。

（従来の技術） 一般に１１１故的画素構造を有する単板式或は単管式カ
ラービデオカメラでは、被写体を空間的にサンプリング
して＆１２出力を得ている。

前記の如くのカラービデオカメラが取扱うことのできる
画像の細かさは撮像素子のサンプリングピッチで決まり
、それ以上の高空間周波数成分が含まれると偽信号発生
の原因となる。

例えば、被写体の像が前記撮像素子上に形成されたとき
、この撮像素子のサンプリング周波数付近或はそれ以上
の高空間周波数成分が前記被写体の像に混在した場合、
該混在した周波数成分を持つ原画像の構造は記録されず
、原画像にはなかった模様やコントラストの反転等を生
じさせる偽信号が発生する。

又、単板式カメラの場合、色信号を空間的に分離してい
る為、原画像とは全く無関係の色（偽色）がついてしま
う原因ともなっている。

以上の様な理由の為に前記カラービデオカメラ等におい
ては、被写体の高空間周波数成分を制限する光学的ロー
パスフィルターが撮影光学系に必要となってくる。

従来より、前記光学的ローパスフィルターとして水晶の
複屈折を利用したものが多く用いられてきた。しかし、
水晶は高価であり、又モザイク状のカラーフィルターを
用いた撮像素子の場合、複屈折板が複数枚必要な上にえ
／４波長板等の偏光板も必要となる為、製造上、工数が
増え量産性に劣る傾向があった。

そこで、プラスチック或はガラス等により複合プリズム
構造体より成る光学的ローパスフィルターが提案されて
いる。

第２図は該光学的ローパスフィルターの光学的作用の原
理を示す説明図である。同図において９は撮影レンズで
あり、該撮影レンズ９の後方に光学的ローパスフィルタ
ー１０が配置されている。

この時撮影レンズ９より射出される光束１１及び１２は
像面６上の点０に結像しようとするが、複合プリズムを
なす光学的ローパスフィルター１０によって屈折されて
、前３己像面６上の点Ａ１及び点Ａ２に結像する。この
ときの点ＡＩ、Ａ２間の距離なり、光学的ローパスフィ
ルター１０の複合プリズムの頂角を与える角度なα、前
記複合プリズムの屈折率をＮ、複合プリズムから像面６
までの距離を１とすると、前記距ｔｓＤは次式で表わさ
れる。

Ｄ＝（Ｎ−１）αｌ　　　　　　・・・・・・（］）こ
の様に本来ならば０点にあるべき点像か２ケ所に分離さ
れる。

第３図は第２図に示す光学系の伝達特性（ＭＴＦ）を示
したグラフである。同グラフは縦軸に伝達関数ｈ（ｆ）
、横軸に空間周波数ｆｃをとっている。同グラフは水晶
を光学的ローパスフィルターとして用いた場合と同じｃ
ｏｓ関数ｈ　（ｆ）−１ｃｏｓ　（πＤｆ）１ となっている。

光学的ローパスフィルターとしての水晶を用いた場合、
前記分離幅りは水晶板の厚さでコントロールしていたが
、第２図に示す複合プリズムを用いた光学的ローパスフ
ィルターエ０の場合は頂角αで該分離幅りをコントロー
ルしている。

更に、水晶板では光束を偏光成分により常光、異状光に
分離していたが、前ｊ己複合プリズムを用いた場合は光
束を光学的ローパスフィルター面上で２次元的な一定面
積単位で分離することを行っている。しかし、この様に
通過光束断面で分離を行う場合、例えば軸上光束は比較
的広い断面積で光学的ローパスフィルターを通過する為
、開運ないがウィネッティング等で光束が細くなる軸外
光束においては、光学的ローパスフィルターを通過する
断面積は小さくなり、撮影レンズによっては該軸外光束
の通過断面内に、前記複合プリズムの頂点や境界線が一
つも入らない場合が起こる。この様な場合には該軸外光
束は２つに分離されず。

光学的ローパスフィルターとしての効果が得られなくな
る。

そこで、光学的ローパスフィルターの通過光束断面の小
さい軸外光束でも充分にローパスフィルターの効果が得
られるように、複合プリズムのピッチを細かくするとロ
ーパスフィルターの効果は得られるが、該ピッチの細か
ル）複合プリズムを製造する場合、切削等の加工を行う
為、工数が増え量産性に欠ける傾向があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は光学的ローパスフィルターの通過断面積の比較
的大きい軸上光束だけでなく、該通過断面積の比較的小
さい軸外光束に対しても光学的ローパスフィルターとし
ての機能を充分に発揮することができ、かつ安価で加工
の容易なカラービデオカメラ等に好適な光学的ローパス
フィルターの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） １次元あるいは２次元に作用するプリズム面を複数配列
して成る複合プリズムを少なくとも一面に設け、該複合
プリズム面を通過する光束の任意の空間周波数を遮断す
る光学的ローパスフィルターであって、前記複合プリズ
ムの配列ピッチを、光束の該複合プリズムを通過する通
過断面の大きさに対応して異ならせていることである。

（実施例） 第１図（＾）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は木・発明の一
実施例を示す概略図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）は本
発明の光学的ローパスフィルターの斜視図である。同図
（Ｃ）は同図（Ａ）及び（Ｂ）の光学的ローパスフィル
ターを配置するビデオカメラ等の撮影光学系の光学配置
図である。

図中、工３及び１４は光学的ローパスフィルター、７は
大プリズムでプリズムピッチの粗い部分を構成している
。８は小プリズムでプリズムピッチの細かい部分を構成
している。１５は複合プリズムで複数の大プリズム７及
び小プリズム８より成っている。１は軸上光束、２は軸
外光束、３は第ルンズ群、５は絞り、４は第２レンズ群
、６は像面である。

同図（Ａ）に示す光学的ローパスフィルター１３は同図
（Ｃ）中のＡで破線にて示す位置に配置して用いる。該
位置に配置した光学的ローパスフィルター１３において
は光軸付近の軸上光束１の他に、光軸から一定距離離れ
た部分で比較的細い軸外光束２が通過している。そこで
、該光学的ローパスフィルター１３は軸上光束１の通過
する中心付近には大プリズム７を複数形成してプリズム
ピッチを粗くし、そして軸外光束２の通過する端部に近
い部分は小プリズム８を複数形感してプリズムピッチを
細かくしている。つまり、該光学的ローパスフィルター
１３の中心付近を通過する軸上光束１の通過断面は比較
的大きい為、複合プリズム１５のピッチは粗くても充分
にローパス効果を発揮できるが、軸外光束２の通過する
部分は通過断面が比較的小さい為、複合プリズム１５の
少なくとも一つの境界線か或は頂点が該軸外光束２の通
過断面内に入るように、この部分の複合プリズム１５の
ピッチを細かくしている。

この構成により、光学的ローパスフィルター１３の軸外
光束２の通過する部分に右いても充分なローパス効果が
発揮されることになる。

又、複合プリズム１５全体のピッチを細かくするのでは
なく、該複合プリズム１５の中心付近のピッチを粗くす
ることにより製造時における工数を減らすことができ量
産性を高めている。

同図（Ｂ）に示す光学的ローパスフィルター１４は同図
（Ｃ）中のＢで破線にて示す絞り５近傍位置に配置して
用いる。該位置に配置した光学的ローパスフィルター１
４においては、前記Ａで示す位置とは逆に、光軸付近に
軸外光束２が通過し、光軸から一定距離離れた部分では
軸上光束１のみが通過している。そこで、同図（Ａ）に
示した光学的ローパスフィルター１３とは逆に本光学的
ローパスフィルター１４においては中心付近に小プリズ
ム８を複数形成してピッチを細かくし、それ以外の部分
には大プリズム７を複数形成してピッチを粗くしている
。この構成により、前記同図（Ａ）の光学的ローパスフ
ィルター１３と同様の効果を発揮させている。

尚、本発明における複合プリズム１５は一次元的に一方
向に並んでいるだけであったが、これは四角錐か或は六
角錐を敷き詰めた形になっていても良く、又、光学的ロ
ーパスフィルターの両面に渡って異る方向或は形状の複
合プリズムを形成しても良い。

更に、加工する複合プ°リズムは三角形の形状だけでな
く、台形であっても良く、又該複合プリズムのピッチは
連続的に変化しても良い。

（発明の効果） 本発明に依れば、光学的ローパスフィルターを通過する
軸上光束だけでなく、軸外光束に対してもローパスフィ
ルターの効果を充分に発揮することができ、しかも安価
で量産性に優れた光学的ローパスフィルターを達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（＾’）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は本発明の一
実施例を示す概略図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）は光
学的ローパスフィルターの斜視図、同図（Ｃ）は前記光
学的ローパスフィルターを配置する撮影光学系の光学配
置図である。第２図は光学的ローパスフィルターの光学
的原理を示す説明図、第３図は第２図に示す結像光学系
の伝達特性（ＭＴＦ）を示すグラフである。 図中、１は軸上光束、２は軸外光束、３は第ルンズ群、
４は第２レンズ群、５は絞り、６は像面、７は大プリズ
ム、８は小プリズム、１５は複合プリズム、１３及び１
４は光学的ローバスフィルターである。 特許出願人　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　　　高　　梨　　幸　　雄だ二］
（Ｃ） ３　２　　図 東　　３　　回 手続ネ市正書（自発） 昭和６２年　７月　９日 特許庁長官　　　　　　　　　　　殿 ２、発明の名称 光学的ローパスフィルター ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子３−３０−２名称　（＋００
）　　キャノン株式会社代表者　賀　　来　　八ｋ　三
　部 ４、代理人 居所　〒１５８東京都世田谷区奥沢２−１７−３ベルハ
イム自由が丘３０１　号（電話７１８−５６１４）（１
）願書に添付した図面 ５、補正の内容 （１）別紙のとおり第３図を補正する。 ら２．　　Ｔ・′ｌＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１次元あるいは２次元に作用するプリズム面を複
   数配列して成る複合プリズムを少なくとも一面に設け、
   該複合プリズム面を通過する光束の任意の空間周波数を
   遮断する光学的ローパスフィルターであって、前記複合
   プリズムの配列ピッチを、光束の該複合プリズムを通過
   する通過断面の大きさに対応して異ならせていることを
   特徴とする光学的ローパスフィルター。