JPWO2010024222A1 - 光学ローパスフィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、入射する画像情報となる光に対し、可視光領域にわたってＡ偏光およびＡ偏光と直交するＢ偏光が同等の光量レベル、つまり透過率が５０％に近い値となるように変調できる波長板を含むローパスフィルタに関する。本発明のローパスフィルタによれば、上記波長板を含む光学ローパスフィルタを構成するイメージセンサが発生するモアレ現象を適切に低減することができるとともに、分離光線の光量偏重による画質の劣化を抑えることができ、有用である。

Description

本発明は、入射する光を４つの光線に分離させ、その４つの光線について情報処理を行う電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサを用いる撮像機器に使用される光学ローパスフィルタに関する。

ビデオカメラ、デジタルカメラなどの撮像機器に使用されるＣＣＤおよびＣＭＯＳなどのイメージセンサは、外部信号として入る光の明暗の量を電荷の量に変換する、いわゆる光電変換をし、その電気信号を順次処理することによってデジタル画像を生成する。このようなＣＣＤおよびＣＭＯＳイメージセンサは、入射する光の画素ピッチよりも細かい空間周波数を有する画像に対してサンプリングによる歪みが生じ、本来の画像と異なる模様（モアレ）が発生するため、これを防止するため光学ローパスフィルタを付随させて構成される。具体的な光学ローパスフィルタは、入射する２次元画像を水平方向および垂直方向にわずかに分離することによって、イメージセンサに入射する画素ピッチの周波数（サンプリング周波数）付近をカットする機能を有し、これによってモアレの現象を生じさせない工夫が施されている。

図１１は、具体的にイメージセンサに光が入射する前に配置される、４本の光線に分離するローパスフィルタ１００の構成例および光の偏光状態を示す模式図である。図１１（ａ）は、ローパスフィルタ１００の立体的模式図であり、光が入射する順に第１の光路分離複屈折板１０１と、波長板１０２と、第２の光路分離複屈折板１０３が配置される。また、図１１（ｂ）は、第１の光路分離複屈折板１０１を透過した光の位置（光軸）および偏光状態を示す平面模式図であり、図１１（ｃ）は、第２の光路分離複屈折板１０３を透過した光の位置（光軸）および偏光状態を示す平面模式図である。

入射する光がローパスフィルタ１００を透過する過程の光の状態について説明する。図１１（ａ）においてローパスフィルタ１００に入射する光はランダムな偏光状態であって、Ｚ軸方向に平行に進行するものとする。ここで、ランダム偏光を２つの偏光成分で分けて考え、Ｘ軸方向に平行な成分（以下、Ａ偏光という）と、Ｙ軸方向に平行な成分（以下、Ｂ偏光という）について考える。光は、第１の光路分離複屈折板１０１に入射すると、Ａ偏光は、光の入射方向に対して直進する方向で透過するのに対し、Ｂ偏光は、Ａ偏光に対して分離した軌道を辿って透過する。なお、Ａ偏光およびＢ偏光が第１の光路分離複屈折板１０１を透過する位置をそれぞれ１０１ａ、１０１ｂで表し、これらの位置は、第１の光路分離複屈折板１０１の透過面（Ｘ−Ｙ平面）において、図１１（ｂ）のように表されるものである。

Ａ偏光の光路１０４ａとＢ偏光の光路１０５ａとに分離した光は、次に波長板１０２に入射する。波長板１０２は、Ａ偏光、Ｂ偏光のように一定の振動方向で入射する光をそれぞれＡ偏光（成分）とＢ偏光（成分）とが同じ光量となるように位相変調する機能を有するものである。このように波長板１０２を透過した光は、Ａ偏光とＢ偏光とが混在して直進し、図１１（ａ）において、Ａ偏光の光路１０４ａに相当する光は波長板１０２を透過して光路１０４ｂの光として第２の光路分離複屈折板１０３に入射し、Ｂ偏光の光路１０５ａに相当する光は波長板１０２を透過して光路１０５ｂの光として第２の光路分離複屈折板１０３に入射するものとする。このとき、第２の光路分離複屈折板１０３は、上記の第１の光路分離複屈折板１０１と同じようにＡ偏光とＢ偏光とで異なる軌道を辿るように分離される。このとき、第１の光路分離複屈折板１０１における光の分離方向と第２の光路分離複屈折板１０３における光の分離方向は互いに直交するようにする。

このように分離方向を直交させる理由は、イメージセンサの画素が２次元に配列しているため、配列される２つの直交する方向に対してモアレを防止するために、分離方向を画素の配列方向に合わせて分離させるものである。また、分離する幅（分離距離）は画素のピッチとカットする空間周波数によって異なってくる。また、画素形状が正方形の場合は、Ｘ方向への分離距離とＹ方向の分離距離を同じにすることが効果的であるが、例えば縦長の画素（Ｙ方向の１画素の長さ＞Ｘ方向の１画素の長さ）のイメージセンサの場合は、Ｘ方向のモアレ防止が優先される。そのため、Ｘ方向とＹ方向との分離距離が異なったり、分離する４点を結んでできる四角形が正方形に限らず、平行四辺形であったりしてもよい。さらには、上記のようにＸ方向のモアレ防止が優先されるとき、Ｘ方向のみの２点分離をするものでもよい場合もある。

入射光の光路１０４ｂおよび光路１０５ｂは、第２の光路分離複屈折板でＡ偏光とＢ偏光とが分離されて透過する。このとき、光路１０４ｂから分離されたＡ偏光およびＢ偏光が第２の光路分離複屈折板１０３を透過する位置をそれぞれ１０３ａ、１０３ｂで表し、光路１０５ｂから分離されたＡ偏光およびＢ偏光が第２の光路分離複屈折板１０３を透過する位置をそれぞれ１０３ｃ、１０３ｄで表す。そして、これらの位置は、第２の光路分離複屈折板１０３の透過面（Ｘ−Ｙ平面）では、図１１（ｃ）のように表されるものである。このようにＡ偏光とＢ偏光の両方の成分を有する光が入射すると、２つの直交する光の成分が、一つの光の成分毎に２つの異なる位置で透過する。

波長板１０２は、入射するＡ偏光およびＢ偏光に対して、それぞれ同等の光量となるＡ偏光およびＢ偏光とするために、例えば１／４波長板（以下、λ／４板という）として水晶を用いて楕円率が１に近い円偏光となるよう機能を有するものが報告されている（特許文献１）。

日本国特開２００２−３０３８２４号公報

このようにデジタルカメラなどに使用されるイメージセンサに必要なローパスフィルタを構成する波長板は、入射する光のうち可視光領域となる波長にわたり、入射光量に対するＡ偏光またはＢ偏光に相当する光の割合が、５０％となることが理想である。なお、このいずれかの偏光方向で波長板を透過する割合を以下、「透過率」として統一して表現するものとする。特許文献１に記載のローパスフィルタユニットを構成する波長板は、５５０ｎｍ付近では、透過率が理想に近い５０％となっているが、例えば４１０ｎｍの波長の光に対しては透過率が７５％以上となり、理想の透過率に対して２５％以上の隔たりがある。つまり、４１０ｎｍの光が入射すると、例えば、Ａ偏光の光量が約７５％およびＢ偏光の光量が約２５％となるので、光路分離を施してもこの場合、青色の画像に対して十分にモアレを解消できないといった問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、入射する光をＡ偏光方向の成分からなる２本の光線と前記Ａ偏光方向と直交するＢ偏光方向の成分からなる２本の光線の計４本の光線に分離するローパスフィルタであって、前記ローパスフィルタは、光が入射する順に、前記２つの偏光方向の成分毎に第１の分離方向に分離する第１の光路分離複屈折板と、波長板と、前記２つの偏光方向の成分毎に前記第１の分離方向と交差する第２の分離方向に分離する第２の光路分離複屈折板が配され、前記波長板は、入射する光の偏光状態を変える少なくとも１枚の位相板を含み、前記波長板が１枚の位相板で構成されるとき、１枚の位相板の光学軸は前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、前記波長板が２枚以上の位相板で構成されるとき、少なくとも２枚の位相板のそれぞれの光学軸は互いに交差するとともに前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、前記波長板を透過した光のある波長の光の全光量に対して前記Ａ偏光方向で前記波長板を透過した光の光量をＩ_ｘ％とするとき、前記波長板を透過した光のうち、波長が４１０〜６００ｎｍの範囲の光に対して、前記Ｉ_ｘの値が５０％より最も乖離する値で定義される乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が、２０％以下であるローパスフィルタを提供する。

また、入射する光をＡ偏光方向の成分からなる光線と前記Ａ偏光方向と直交するＢ偏光方向の成分からなる光線の計２本の光線に分離するローパスフィルタであって、前記ローパスフィルタは、波長板と、光路分離複屈折板が配され、前記波長板は、入射する光の偏光状態を変える少なくとも１枚の位相板からなり、前記波長板が１枚の位相板で構成されるとき、１枚の位相板の光学軸は、前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、前記波長板が２枚以上の位相板で構成されるとき、少なくとも２枚の位相板のそれぞれの光学軸は互いに交差するとともに前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、前記波長板を透過した光のある波長の光の全光量に対して前記Ａ偏光方向で前記波長板を透過した光の光量をＩ_ｘ％とするとき、前記波長板を透過した光のうち、波長が４１０〜６００ｎｍの範囲の光に対して、前記Ｉ_ｘの値が５０％より最も乖離する値で定義される乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が、２０％以下であるローパスフィルタを提供する。

この構成により、従来のローパスフィルタに比べ波長依存性を抑えることができ、所望の波長範囲において分離する光量の大きさの差を小さくすることができるので、入射する光の波長範囲内において、一定レベルでモアレの発生を抑制することができる効果を奏する。なお、波長板は、例えば３枚の位相板からなる構成であってもよく、２枚の位相板で４１０〜６００ｎｍにおける乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜を例えば２０％以下と大きく低下させ、３枚目の位相板で乖離値をさらに低下させるように調整してもよい。

また、前記波長板が１枚の前記位相板からなり、１枚の前記位相板のリタデーション値をＲｄ［ｎｍ］、前記Ａ偏光方向または前記Ｂ偏光方向で入射する光の偏光方向と１枚の前記位相板の光学軸とがなす角度を交差角度θ［°］、および前記Ａ偏光方向または前記Ｂ偏光方向を基準に、前記光学軸がなす最も鋭角となる交差角度をθ_ｍｉｎとするとき、前記Ｒｄと前記θ_ｍｉｎからなる座標（Ｒｄ,θ_ｍｉｎ）が、点（２４５，１７）、点（３１０，３０）、点（１３０，３１）に囲まれる領域、または、点（２４５，−１７）、点（３１０，−３０）、点（１３０，−３１）に囲まれる領域の範囲内である上記のローパスフィルタを提供する。

この構成により、１枚の位相板の構成によって得られる条件で所望の波長範囲において分離する光量の大きさの差を小さくすることができ、モアレの発生を抑制できる。この分離する光量の大きさの差とは、波長板を透過する光のうち互いに直交する２つの光成分の差を意味する。とくにこの構成では、所望の波長範囲の光に対して１／２波長板として機能する。従来のローパスフィルタに使用される波長板は１／４波長板として機能するものであって、入射する直線偏光を円偏光とする。実際には、所望の波長範囲内すべてで円偏光（楕円率＝１）にはならず、波長が異なると楕円偏光（０＜楕円率＜１）となる。一方で、この構成の１／２波長板も所望の波長範囲内すべてで直線偏光（楕円率＝０）にはならず、波長が異なると楕円偏光になる。しかし、上記直交する２つの光成分に分けたときの差は、１／４波長板の入射光波長依存性より、１／２波長板の入射光波長依存性が小さいため、この構成により所望の波長範囲内で直交する２つの光成分の差を小さくできるので、各成分の光量をほぼ等しくすることができるところに特徴がある。なお、この技術思想は、以下の２枚の位相板から構成される波長板についても同じである。

また、前記波長板が２枚の位相板で構成され、２枚の前記位相板は、光が入射する順に第１の位相板および第２の位相板とし、前記第１の位相板のリタデーション値をＲｄ_１、前記第２の位相板のリタデーション値をＲｄ_２とし、前記Ａ偏光方向または前記Ｂ偏光方向を基準に入射面側から反時計方向をプラス方向として、２枚の前記位相板の光学軸が進相軸どうしまたは遅相軸どうしの組合せとして、前記第１の位相板の光学軸がなす角度を交差角度θ_１、前記第２の位相板の光学軸がなす角度を交差角度θ_２とするとき、前記Ｒｄ_１が０より大きく１２００ｎｍ以下の範囲内、Ｒｄ_２が１２０〜３２０ｎｍの範囲内であるとともに、
前記θ_１とθ_２とが、
１６≦｜θ_１−θ_２｜≦２８ ・・・（１）
６０≦｜θ_１−θ_２｜≦６９ ・・・（２）
１１０≦｜θ_１−θ_２｜≦１１９ ・・・（３）
１５１≦｜θ_１−θ_２｜≦１６０ ・・・（４）
の（１）〜（４）のいずれかの範囲内の組合せである上記に記載のローパスフィルタを提供する。

この構成により、２枚の位相板の構成によって得られる条件で所望の波長範囲において分離する光量の大きさの差をさらに小さくすることができ、モアレの発生をより抑制する効果を奏する。

また、前記波長板が、樹脂材料で構成されている上記に記載のローパスフィルタを提供する。

さらに、赤外線領域の波長の光量を大きく低減するＩＲカット層が配される上記に記載のローパスフィルタを提供する。

本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、入射する画像情報となる光に対し、可視光領域にわたってＡ偏光およびＡ偏光と直交するＢ偏光が同等の光量レベル、つまり透過率が５０％に近い値となるように変調できる波長板を含むローパスフィルタを提供することができるものである。

図１（ａ）および１（ｂ）は、第１の実施形態にかかるローパスフィルタの断面模式図である。 図２は、第１の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する波長板の光学軸と入射光の偏光方向との関係を示す模式図である。 図３は、第１の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する波長板のリタデーション値と交差角度による透過率の乖離値の最大値（｜５０−Ｉ_ｘ｜）を示す分布図である。 図４は、第１の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する波長板において、入射光の波長に対する透過率（Ｉ_ｘ）の特性を示すグラフ図である。 図５（ａ）および５（ｂ）は、第１の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する波長板の光学軸と入射偏光方向の組合せの説明図である。 図６（ａ）および６（ｂ）は、第２の実施形態にかかるローパスフィルタの断面模式図である。 図７は、第２の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する波長板の光学軸と入射光の偏光方向との関係を示す模式図である。 図８は、第２の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する２枚の位相板の交差角度の組合せによる透過率の乖離値の最大値（｜５０−Ｉ_ｘ｜）を示す分布図である。 図９は、第２の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する波長板において、入射光の波長に対する透過率（Ｉ_ｘ）の特性を示すグラフ図である。 図１０は、第２の実施形態にかかるローパスフィルタを構成する２枚の位相板のリタデーション値の組合せによる透過率の乖離値の最大値（｜５０−Ｉ_ｘ｜）を示す分布図である。 図１１（ａ）、１１（ｂ）および１１（ｃ）は、ローパスフィルタの作用を表す説明図である。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかるローパスフィルタ１０、２０の構成を示す断面模式図である。図１（ａ）に示すローパスフィルタ１０は、第１の光路分離複屈折板１１、波長板１２、第２の光路分離複屈折板１３からなり、外部からの光はこの順（Ｚ方向）に入射するものとする。また、第１の光路分離複屈折板１１に入射する光の分離方向はＸ方向、第２の光路分離複屈折板１３に入射する光の分離方向はＹ方向として説明するが、それぞれの光路分離複屈折板の分離方向が互いに逆（Ｙ方向とＸ方向）であってもよい。また、本実施形態において波長板１２は、複屈折性を有する１枚の位相板からなるものである。図１（ｂ）に示すローパスフィルタ２０は、上記の波長板１２、光路分離複屈折板２３からなり、外部からの光はこの順（Ｚ方向）に入射するものとする。なお、光路分離複屈折板２３の機能は、第１の光路分離複屈折板１１または第２の光路分離複屈折板１３と同じ機能を有する。以下、ローパスフィルタ１０について説明する。

光路分離複屈折板を構成する材料としては、結晶材料として、水晶、イットリウム・オルトバナデート（ＹＶＯ_４）結晶、方解石（カルサイト：ＣａＣＯ_３）やルチル（ＴｉＯ_２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などが挙げられる。また、樹脂材料であれば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、ポリオレフィンなどが挙げられる。また、複屈折性が得られる高分子液晶を含む液晶材料であってもよい。

また、波長板１２を構成する位相板を構成する材料としては、延伸によって屈折率異方性を発現するポリカーボネートなどのポリマーフィルムや配向処理によって屈折率異方性を発現する高分子液晶などが好適に用いられるが、これに限らず結晶材料として、水晶、イットリウム・オルトバナデート（ＹＶＯ_４）結晶、方解石（カルサイト：ＣａＣＯ_３）やルチル（ＴｉＯ_２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などが挙げられる。また、樹脂材料であれば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、ポリオレフィンなどが挙げられる。

さらに、イメージセンサに近赤外線が入射し、人間の視感度とは違う波長の光を光電変換することによって、人間の見たイメージとは違う映像を再現してしまうことを防止するために赤外線を低減する図示しないＩＲカット層が、ローパスフィルタに積層される構成であってもよい。ＩＲカット層は、デジタルカメラなどにとっては不要な光を取り除き、人間の視感度（可視光の中で最も強く感じる光の波長；５５０ｎｍ付近）にイメージセンサの感度を合わせる重要な機能を持っている。不要な光を取り除くためには、光学部品の中ではできるだけ入射側に配置するのが望ましく、本願発明のローパスフィルタに配する場合でも第１の光路分離複屈折板１１に対し光入射側に配置するとよいが、これに限らず、第１の光路分離複屈折板１１と第２の光路分離複屈折板１３との間、または、第２の光路分離複屈折板１３の光透過側に配置してもよい。また、ローパスフィルタとしては、波長板１２と図示しないＩＲカット層とが積層されており、光路分離複屈折板１１および１３がこれらに接着していない構成であってもよい。

このＩＲカット層は、反射作用を有する光学干渉多層膜から構成されていても、吸収作用を有する材料から構成されていてもよい。反射作用を有する光学干渉多層膜として、ガラスや樹脂フィルムを基材としてその表面に光学干渉多層膜をコーティングするものと、樹脂フィルムそのものが光学干渉多層構造になっているものなどがある。一方、吸収作用を有する材料は、ガラスや樹脂などの組成として赤外線領域の光を吸収する元素、色素などを配合して構成されるものがある。

光学干渉多層膜を用いる場合は、反射した光が装置内に迷光として閉じ込められるため、その迷光が他の光学部品に悪影響を及ぼさないよう、また、入射角度により、そのＩＲカット特性が波長に依存して変化するので、これらを考慮して光学設計をすることで十分に効果がある。また、吸収作用を有する材料は、光吸収によって熱変換される影響を考慮して（熱）設計することで十分に効果を得ることができる。なお、熱による伸縮や耐久性を考慮するととくにガラスが適している。

図２は、波長板１２に入射する光の偏光方向と、波長板１２の光学軸（進相軸または遅相軸）の方向との関係を示す斜視図である。ここでは、Ｚ方向に進行するＸ方向の直線偏光１４が第１の光路分離複屈折板に入射するものとして説明する。このとき、複屈折性を有する波長板１２は、入射する光の偏光状態を変えるため、まず、直線偏光１４と波長板１２の光学軸とを交差するように配置する。なお、波長板１２の光学軸はＸ−Ｙ平面に平行し厚さ方向（Ｚ方向）に揃っている。

このとき、図２に示すように直線偏光１４の方向と光学軸１５の方向とがなす角度をθとする。光学軸１５は進相軸であっても遅相軸であってもよい。なお、角度θは、光が入射する側からみて直線偏光１４の方向を基準に反時計方向をプラス（＋）、時計方向をマイナス（−）とする。また、複屈折性を示す波長板１２は、常光屈折率ｎ_ｏと異常光屈折率ｎ_ｅを有し（ｎ_ｏ≠ｎ_ｅ）、屈折率異方性Δｎ＝｜ｎ_ｅ−ｎ_ｏ｜、波長板１２のリタデーション値Ｒｄは、屈折率異方性Δｎと厚さｄの積（Ｒｄ＝Δｎ・ｄ）で表すことができ、Ｒｄの値が異なることで透過する光の偏光状態も異なってくる。例えば、Δｎの値が固有の材料を使用する場合、厚さｄの値を変えることによってＲｄの値を変えることができる。

次に、Ｘ方向に平行な直線偏光１４（Ａ偏光）と、光学軸１５とが交差してなす角度（以下、交差角度という）θを０°〜９０°の範囲で変化させ、本願発明の効果を得る適切な条件を調べる。なお、ここでは光学軸１５は、常光屈折率（ｎ_ｏ）方向となる進相軸とする。このときの適切な条件とは、イメージセンサに入射する光のうち少なくとも４１０〜６００ｎｍの波長の範囲すべてにおいて透過率が５０±２０％の範囲内となる条件であればよく、５０±１５％の範囲内となる条件であればより好ましく、５０±１０％の範囲内となる条件であればさらに好ましい。なお、上記範囲内の透過率を満たす波長範囲は４００〜６５０ｎｍの波長の範囲であるとより好ましい。このとき、もう一つのパラメータ（変数）として交差角度θの他にリタデーション値Ｒｄを０〜４００ｎｍの範囲内で変化させる。

図３は、横軸にリタデーション値Ｒｄ、縦軸に交差角度θを与え、波長４１０〜６００ｎｍの光が入射したとき、この波長範囲で透過率が５０％から最も乖離した値（絶対値）を計算結果により表した分布特性である。なお、透過率が５０％から最も乖離した値を以下、乖離値［％］と定義する。ここで、これら２つの任意の条件（Ｒｄ，θ）における透過率をＩ_ｘ［％］とするとき、上記の条件に基づいて、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が２０％以下、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下であればよく、これらの適切な条件を満たすリタデーション値Ｒｄおよび交差角度θを設定することで、Ａ偏光の光量とＢ偏光の光量とを、大きな偏りがなく分離できるので、イメージセンサが発生するモアレ現象を適切に低減することができるとともに、分離光線の光量偏重による画質の劣化を抑えることができる。

ここで具体的に、図３の分布図を解析すると、Ｒｄとθからなる座標（Ｒｄ［ｎｍ］，θ［°］）の値が、
点（２４５，１９）、点（２９５，２８）、点（１５５，２９）に囲まれる領域、
点（２４５，７１）、点（２９５，６２）、点（１５５，６１）に囲まれる領域、
に相当する三角形に近似した領域内に入る組合せであれば、４１０〜６００ｎｍのいずれの波長の光に対しても上記乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が２０％以下となり、好ましい。

また、座標（Ｒｄ［ｎｍ］，θ［°］）の値が、
点（２４５，２１）、点（２８０，２６）、点（１８０，２７）に囲まれる領域、
点（２４５，６９）、点（２８０，６４）、点（１８０，６３）に囲まれる領域、
に相当する三角形に近似した領域内に入る組合せであれば、４１０〜６００ｎｍのいずれの波長の光に対しても上記乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が１５％以下となり、より好ましい。

さらに、座標（Ｒｄ［ｎｍ］，θ［°］）の値が、
点（２４５，２３）、点（２６５，２５）、点（２１５，２５）に囲まれる領域、
点（２４５，６７）、点（２６５，６５）、点（２１５，６５）に囲まれる領域、
に相当する三角形に近似した領域内に入る組合せであれば、４１０〜６００ｎｍのいずれの波長の光に対しても上記乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が１０％以下となり、さらに好ましい。

図４は、上記２つのパラメータのうち、上記乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が１０％以下となるためのリタデーション値Ｒｄと交差角度θの組合せとして、リタデーション値Ｒｄが２４５ｎｍ、交差角度θを２４°としたとき、透過率の入射波長依存性を示すグラフであって、このように波長４１０〜６００ｎｍの光において透過率Ｉ_ｘが５０％（乖離値が０％）に近い良好な特性を示す。

また、波長板１２を構成する材料は、複屈折性を有するとともに波長分散性を有する。つまり、入射する光の波長が異なることにより屈折率異方性Δｎの値が異なる特性である。図３では波長板１２の材料をポリカーボネート樹脂として、入射する光の波長による波長分散特性を考慮して計算したものであるが、異なる材料であってもリタデーション値Ｒｄの波長分散性を考慮するとともに交差角度θを適切な条件に調整することによって、同様の効果が得られるものである。この計算は、波長５５０ｎｍでΔｎ＝０．０６４５の樹脂フィルムで行った。

なお、交差角度θは、入射する直線偏光の方向がＸ方向（Ａ偏光）であるとき、Ａ偏光の方向と波長板１２の進相軸方向とがなす角度として説明したが、これに限らない。他の組合せとして、交差角度θは、Ａ偏光方向と遅相軸、Ｂ偏光と進相軸、またはＢ偏光方向と遅相軸がなす角度であっても同様の効果が得られるものである。ここで、波長板１２に入射する直線偏光（Ａ偏光とＢ偏光）と波長板１２の光学軸（進相軸と遅相軸）とのいずれの組合せにおいて、交差角度θが０〜９０°の間、０〜−９０°の間で効果が得られる最も鋭角となる（絶対値が小さい）角度をθ_ｍｉｎとする。図５は、Ａ偏光またはＢ偏光と、波長板１２の光学軸との交差角度との関係を示す図であって、上述のように反時計方向をプラス（＋）、時計方向をマイナス（−）とすると、Ａ偏光またはＢ偏光の方向を基準に＋θ_ｍｉｎ、−θ_ｍｉｎの角度において所望の透過率を得ることができる。例えば、図５（ａ）に示すようにＡ偏光を基準に９０−θ_ｍｉｎ［°］は、図５（ｂ）のようにＢ偏光を基準としたときの−θ_ｍｉｎ［°］に相当する。

これより、図３に示すように波長板１２に入射する直線偏光（Ａ偏光とＢ偏光）と波長板１２の光学軸（進相軸と遅相軸）とのいずれの組合せにおいて、交差角度θが０〜９０°の間、０〜−９０°の間で最も鋭角となる（絶対値が小さい）角度をθ_ｍｉｎとするとき、Ｒｄとθ_ｍｉｎからなる座標（Ｒｄ［ｎｍ］，θ_ｍｉｎ［°］）の値が、
点（２４５，１９）、点（２９５，２８）、点（１５５，２９）に囲まれる領域、
点（２４５，−１９）、点（２９５，−２８）、点（１５５，−２９）に囲まれる領域、であれば好ましく、
点（２４５，２１）、点（２８０，２６）、点（１８０，２７）に囲まれる領域、
点（２４５，−２１）、点（２８０，−２６）、点（１８０，−２７）に囲まれる領域、であればより好ましく、
点（２４５，２３）、点（２８０，２５）、点（１８５，２５）に囲まれる領域、
点（２４５，−２３）、点（２８０，−２５）、点（１８５，−２５）に囲まれる領域であればさらに好ましい。

このように、乖離値が小さい値を得るリタデーション値Ｒｄは２５０ｎｍ近辺にあり、とくに人間の視感度（波長５５０［ｎｍ］）に対して約半分の位相差を与える、つまり１／２波長板としての機能を有する範囲であることがいえる。したがって、図３の分布図より、乖離値が小さい条件においてこの波長板１２を透過する光は、直線偏光に近い状態であるといえる。

（第２の実施の形態）
図６は、本実施の形態にかかるローパスフィルタ３０、４０の構成を示す断面模式図である。図６（ａ）に示すローパスフィルタ３０は、第１の光路分離複屈折板３１、波長板３２、第２の光路分離複屈折板３３からなり、外部からの光情報はこの順（Ｚ方向）に入射するものとする。また、第１の光路分離複屈折板３１に入射する光の分離方向はＸ方向、第２の光路分離複屈折板３３に入射する光の分離方向はＹ方向として説明するが、それぞれの光路分離複屈折板の分離方向が互いに逆（Ｙ方向とＸ方向）であってもよい。また、本実施形態において波長板３２は、複屈折性を有する２枚の位相板からなるものであって、光が入射する順に第１の位相板３２ａと第２の位相板３２ｂが積層されて構成されるものとして説明する。なお、２つの位相板は密着するように配置される構成に限らず間に等方性の透明材料（空気など）が配置される構成であってもよい。図６（ｂ）に示すローパスフィルタ４０は、上記の波長板３２、光路分離複屈折板４３からなり、外部からの光はこの順（Ｚ方向）に入射するものとする。なお、光路分離複屈折板４３の機能は、第１の光路分離複屈折板３１または第２の光路分離複屈折板３３と同じ機能を有する。以下、ローパスフィルタ３０について説明する。

図７は、波長板３２に入射する光の偏光方向と、波長板３２を構成する第１の位相板３２ａと第２の位相板３２ｂの光学軸（進相軸または遅相軸）の方向との関係を示す斜視図である。図７は、入射する光の偏光状態、位相板の光学軸を便宜的に示すものであり、実際の波長板は、図６に示すように密着するように積層されるものとする。第１の実施形態と同様に、Ｚ方向に進行するＸ方向の直線偏光３４が第１の光路分離複屈折板に入射するものとして説明する。複屈折性を有する波長板３２において入射する光の偏光状態を変えるため、直線偏光３４と、位相板３２ａおよび位相板３２ｂの光学軸とを交差するように配置する。なお、位相板３２ａおよび位相板３２ｂの光学軸は厚さ方向（Ｚ方向）に平行に揃っているものである。

このとき、図７に示すように波長板３２に入射する直線偏光３４の方向と第１の位相板３２ａの光学軸３５ａの方向とがなす角度をθ_１とする。また、直線偏光３４の方向と第２の位相板３２ｂの光学軸３５ｂの方向とがなす角度をθ_２とする。このとき、光学軸３５ａおよび光学軸３５ｂは、進相軸と進相軸または、遅相軸と遅相軸との組合せであるとする。なお、角度θ_１および角度θ_２は、第１の実施形態と同様に光が入射する側からみて直線偏光３４の方向を基準に反時計方向をプラス（＋）、時計方向をマイナス（−）とする。また、複屈折性を示す位相板３２ａ、３２ｂは、常光屈折率ｎ_ｏと異常光屈折率ｎ_ｅを示し（ｎ_ｏ≠ｎ_ｅ）、屈折率異方性Δｎ＝｜ｎ_ｅ−ｎ_ｏ｜で表すことができる。位相板３２ａと位相板３２ｂを構成する材料は複屈折性を示すものであれば異なるものであってもよいが、同じ材料で構成されていると、温度変化による２枚の位相板間の熱膨張による歪みが生じにくいため品質面で優位性があり、また、作製におけるコストの関係からも好ましい。

次に、Ｘ方向に平行な直線偏光３４（Ａ偏光）と、第１の位相板３２ａの光学軸３５ａとが交差してなす角度（以下、第１の交差角度という）θ_１および、Ａ偏光と第２の位相板３２ｂの光学軸３５ｂとが交差してなす角度（以下、第２の交差角度という）θ_２をそれぞれ−９０°〜９０°の範囲で変化させ、本願発明の効果を得る適切な条件を調べる。ここでは光学軸３５ａおよび３５ｂは、それぞれ進相軸どうしの組合せとするが、遅相軸どうしの組合せでも同様の特性が得られる。また、このときの適切な条件とは、第１の実施形態と同様にイメージセンサに入射する光のうち少なくとも４１０〜６００ｎｍの波長の範囲すべてにおいて、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が２０％以下となる条件であればよく、１５％以下となる条件であればより好ましく、１０％以下となる条件であればさらに好ましく、５％以下となる条件であれば最も好ましい。なお、上記範囲内の透過率を満たす波長範囲は、４００〜６５０ｎｍの波長の範囲であるとより好ましい。

図８は、横軸に第１の交差角度θ_１、縦軸に第２の交差角度θ_２を与え、波長４１０〜６００ｎｍの光が入射したとき、この波長範囲で乖離値（絶対値）が最も小さくなり、かつ乖離値が５％以下になるθ_１、θ_２の組合せが広い、Ｒｄ_１、Ｒｄ_２を選んで計算した結果である。なお、このときのＲｄ_１、Ｒｄ_２の値は２６０ｎｍであった。

上記のようにリタデーション値を固定して、変動させるこれら２つの任意の条件（θ_１，θ_２）における透過率をＩ_ｘ［％］とするとき、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が２０［％］以下、好ましくは１５［％］以下、さらに好ましくは１０［％］以下であればよい。そして、これらの適切な条件を満たす第１の交差角度θ_１および第２の交差角度θ_２を設定することで、Ａ偏光の光量とＢ偏光の光量とを、大きな偏りがなく分離できるので、イメージセンサが発生するモアレ現象を適切に低減することができるとともに、分離光線の光量偏重による画質の劣化を抑えることができる。また、２枚の位相板を積層させる本実施形態では、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が５［％］以下となる最も好ましい効果を得るための構成を見出すことができる。

ここで具体的に、図８の分布図を解析する。上記のように、少なくとも乖離値が２０［％］以下となる組合せとしては、
１６≦｜θ_１−θ_２｜≦２８ ・・・（１）
６０≦｜θ_１−θ_２｜≦６９ ・・・（２）
１１０≦｜θ_１−θ_２｜≦１１９ ・・・（３）
１５１≦｜θ_１−θ_２｜≦１６０ ・・・（４）
の式（１）〜式（４）のうちいずれかに該当する中に見出すことができる。なお、単位は［°］であって、以下の交差角度に関する式はすべて［°］で表されるものとする。

また、式（１）のうち、θ_１＞θ_２の条件を、
１６≦（θ_１−θ_２）≦２８ ・・・（５ａ）
で表して、式（５ａ）と、
１９≦θ_１≦３８ ・・・（５ｂ）
−７１≦θ_１≦−５２ ・・・（５ｃ）
５２≦θ_２≦７１ ・・・（５ｄ）
−３８≦θ_２≦−１９ ・・・（５ｅ）
式（５ｂ）〜式（５ｅ）のうちいずれかの式との組合せを満足する条件において乖離値が２０［％］の範囲内となる効果が得られる。

また、式（１）のうちθ_１＜θ_２の条件を、
−２８≦（θ_１−θ_２）≦−１６ ・・・（６ａ）
で表して、式（６ａ）と、
−３８≦θ_１≦−１９ ・・・（６ｂ）
５２≦θ_１≦７１ ・・・（６ｃ）
−７１≦θ_２≦−５２ ・・・（６ｄ）
１９≦θ_２≦３８ ・・・（６ｅ）
式（６ｂ）〜式（６ｅ）のうちいずれかの式との組合せを満足する条件において乖離値が２０［％］の範囲内となる効果が得られる。

ここで、２つの任意の条件（θ_１，θ_２）としては、とくに式（５ａ）と、式（５ｂ）〜式（５ｅ）のいずれかとの組合せ、または、式（６ａ）と、式（６ｂ）〜式（６ｅ）のいずれかとの組合せの中でも、θ_１とθ_２の範囲をより効果のある範囲となるように設計するとよい。例えば、乖離値が１０［％］以下となる組合せとしては、
２０≦（θ_１−θ_２）≦２５ ・・・（７ａ）
であって、この式（７ａ）と、
２５≦θ_１≦３３ ・・・（７ｂ）
−６５≦θ_１≦−５７ ・・・（７ｃ）
５７≦θ_２≦６５ ・・・（７ｄ）
−３３≦θ_２≦−２５ ・・・（７ｅ）
式（７ｂ）〜式（７ｅ）のうちいずれかの式との組合せを満足する条件とするとよい。

同様に、乖離値が１０［％］以下となる組合せとしては、
−２５≦（θ_１−θ_２）≦−２０ ・・・（８ａ）
であって、この式（８ａ）と、
−３３≦θ_１≦−２５ ・・・（８ｂ）
５７≦θ_１≦６５ ・・・（８ｃ）
−６５≦θ_２≦−５７ ・・・（８ｄ）
２５≦θ_２≦３３ ・・・（８ｅ）
式（８ｂ）〜式（８ｅ）のうちいずれかの式との組合せを満足する条件とするとよい。

さらに、乖離値が５［％］以下となる組合せとしては、
２１≦（θ_１−θ_２）≦２３ ・・・（９ａ）
であって、この式（７ａ）と、
２７≦θ_１≦３１ ・・・（９ｂ）
−６３≦θ_１≦−５９ ・・・（９ｃ）
５９≦θ_２≦６３ ・・・（９ｄ）
−３１≦θ_２≦−２７ ・・・（９ｅ）
式（９ｂ）〜式（９ｅ）のうちいずれかの式との組合せを満足する条件とするとよい。

同様に、乖離値が５［％］以下となる組合せとしては、
−２３≦（θ_１−θ_２）≦−２１ ・・・（１０ａ）
であって、この式（７ａ）と、
−３１≦θ_１≦−２７ ・・・（１０ｂ）
５９≦θ_１≦６３ ・・・（１０ｃ）
−６３≦θ_２≦−５９ ・・・（１０ｄ）
２７≦θ_２≦３１ ・・・（１０ｅ）
式（１０ｂ）〜式（１０ｅ）のうちいずれかの式との組合せを満足する条件とするとよい。

次に、乖離値が所望の値となる条件における、波長板３２を透過する光の楕円率について考える。まず、乖離値が５％以下となる条件である、θ_１＝８［°］、θ_２＝３０［°］のときの楕円率κ、方位角Ψを表１に示す。なお、このときのＲｄ_１、Ｒｄ_２の値は２６０ｎｍとしている。なお、方位角Ψは、波長板３２に入射する直線偏光の方向に対し、波長板３２を透過する光の方位角を示す。例えば、直線偏光で透過すればその直線偏光の方向となす角度であり、楕円偏光であれば、楕円の長軸方向となす角度である。なお、符号は、図７で説明したように入射偏光方向を基準に反時計回り方向にプラス（＋）とする。

また、例として、乖離値が１０％以下となる式（７ａ）と式（７ｂ）とを満足する条件および、式（７ａ）と式（７ｃ）とを満足する条件における楕円率κ、方位角Ψを表２（ａ）〜表２（ｄ）に示す。例えば、表２（ａ）は、式（７ｂ）のθ_１の下限値（＝２５［°］）を式（７ａ）に当てはめ、θ_１−θ_２の値が下限の２０となるためのθ_２の値（＝５［°］）としたものである。同じように、表２（ｂ）は、式（７ｂ）のθ_１の上限値（＝３３［°］）を式（７ａ）に当てはめ、θ_１−θ_２の値が上限の２５となるためのθ_２の値（＝８［°］）としたものである。

このように表１に示す乖離値が５％以下とするθ_１、θ_２の条件において４００〜６５０ｎｍの波長範囲では、楕円率κが約０．２以下であり、波長板１２を透過する光の偏光状態は、直線偏光であるといえる。また、表２に示す乖離値が１０％以下とするθ_１、θ_２の条件において、人間の視感度（波長５５０［ｎｍ］）の楕円率κが約０．１６以下と最も小さくなっており、このように、可視光となる波長範囲において直線偏光とするための波長板の構成であることがわかる。

また、表１に示す乖離値が５％以下とするθ_１、θ_２の条件において４００〜６５０ｎｍの波長範囲では、方位角Ψが±４５［°］付近の値を示す。つまり、Ａ偏光方向およびＢ偏光方向に対して約４５［°］の角度をなすことから、それぞれの方向の光成分が等しくなる。同様に、表２（ａ）〜表２（ｄ）に示す乖離値が１０％以下とするθ_１、θ_２の条件において、方位角Ψが±４５［°］から大きく離れた値とならないため、Ａ偏光方向の成分とＢ偏光方向の成分の比率が１：１に近い一定の範囲内となる。このように、所望の波長範囲において、方位角Ψの値を±４５［°］に近づける条件を与えることによって、得られる乖離値を小さくすることができるともいえる。

図９は、５５０ｎｍの波長の光が入射するときのリタデーション値、Ｒｄ_１＝Ｒｄ_２＝２６０ｎｍとして、θ_１＝８°およびθ_２＝３０°としたとき、透過率の入射波長依存性を示すグラフであって、このように波長４１０〜６００ｎｍの光において透過率Ｉ_ｘが５０％（乖離値が０％）に近い良好な特性を示す。

次に、第１の位相板のリタデーション値Ｒｄ_１と第２の位相板のリタデーション値Ｒｄ_２とを変化させたときの特性について説明する。図１０は、θ_１＝８°およびθ_２＝３０°と固定して、横軸に第１のリタデーション値Ｒｄ_１、縦軸に第２のリタデーション値Ｒｄ_２を与え、波長４１０〜６００ｎｍの光が入射したとき、この波長範囲で乖離値（絶対値）を計算結果により表した分布特性である。

ここで具体的に、図１０の分布図を解析する。なお、Ｒｄ_１は、０〜１２００ｎｍ、Ｒｄ_２は、０〜６００ｎｍの範囲として計算した。この場合、少なくとも乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が２０［％］以下となる条件としては、０≦Ｒｄ_１≦４００であるとともに１３０≦Ｒｄ_２≦３２０の範囲となる組合せから選択することができる。また、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が１０［％］以下となる条件としては、１１５≦Ｒｄ_１≦３５０であるとともに１６０≦Ｒｄ_２≦３００の範囲となる組合せから選択することができる。さらに、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が５［％］以下となる条件としては、１６０≦Ｒｄ_１≦３０５であるとともに１７０≦Ｒｄ_２≦２９０の範囲となる組合せから選択することができる。

ここで、２枚の位相板が同じ複屈折材料、同じ厚さ（ｄ_１＝ｄ_２）であって同じリタデーション値（Ｒｄ_１＝Ｒｄ_２）を有するものとして構成されていると、温度変化による熱膨張にともなう歪みの低減することによる品質面や生産性の面から好ましい点が多く、Ｒｄ_１＝Ｒｄ_２とするものとして位相板を設計するとき、Ｒｄ_１とＲｄ_２との間の誤差の許容範囲について説明する。まず、図１０の分布図より、Ｒｄ_１＝Ｒｄ_２でありかつ、リタデーション値Ｒｄ_１、Ｒｄ_２が、１５０〜３００［ｎｍ］の範囲である場合、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が１０［％］以下となり好ましい。さらに、Ｒｄ_１＝Ｒｄ_２でありかつ、１６０〜２９０［ｎｍ］の範囲であれば、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が５［％］以下となるのでより好ましい。

また、Ｒｄ_１とＲｄ_２の値の誤差の許容範囲について考えるとき、Ｒｄ_２が１６０〜２９０［ｎｍ］の範囲内であって、Ｒｄ_１がＲｄ_２に対してずれが生じても、−４５≦Ｒｄ_２−Ｒｄ_１≦４５の範囲までマージンであれば、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜を１０［％］以下とすることができる。さらに、Ｒｄ_２が１８０〜２８０［ｎｍ］の範囲内であって、Ｒｄ_１がＲｄ_２に対してずれが生じても、−１５≦Ｒｄ_２−Ｒｄ_１≦２０の範囲までマージンであれば、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜を５［％］以下とすることができる。したがって、２枚の位相板のリタデーション値に差が生じても上記条件を満たすことで一定の効果を得ることができるものである。

これまでは、θ_１＝８°およびθ_２＝３０°と固定して、図１０を用いてＲｄ_１およびＲｄ_２を変化させたが、図８の分布図において、乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が５［％］以下となる交差角度（θ_１，θ_２）の組合せとして設定してもよい。この場合も、図１０に近い分布図が得られ、これらの条件を合わせることで、良好な波長板２２の特性を得ることができる。なお、Ｒｄ_１とＲｄ_２の値が異なるような組合せであっても、それぞれの交差角度θ_１およびθ_２の組合せで得られる特性が最良となる条件を選択するとよく、その条件が得られる範囲が広いほど、所望の設定に対して生じる誤差を許容できるので好ましい。

（実施例１）
第１の実施形態にかかるローパスフィルタ１０の波長板１２として、ポリカーボネートフィルムを延伸加工することによって、複屈折性を示すフィルムを得る。このとき、波長５５０ｎｍの光に対するリタデーション値を２４５ｎｍとする。このフィルムを一定の大きさに切断し、赤外線領域の光量を低減するＩＲカットガラス面に透明接着剤で接着する。さらに、水晶からなる２枚の光路分離複屈折板で、光路が分離する方向が互いに直交するように挟み込むようにして透明接着剤で接着し、ローパスフィルタを作製する。

このローパスフィルタに直線偏光の光を入射し、この直線偏光の方向と波長板１２の進相軸とがなす角度である交差角度（＝θ）が２４°となるように調整する。このとき、直線偏光の方向をＡ偏光とし、４１０〜６００ｎｍのＡ偏光の光が入射すると、入射する光の光量に対して透過するＡ偏光の光の光量およびＡ偏光と直交するＢ偏光の光量が、上記いずれの波長においても４４〜５４％の範囲内であり、Ａ偏光とＢ偏光との光量がほぼ同等となることがわかる。

（実施例２）
第２の実施形態にかかるローパスフィルタ３０の波長板３２として、ポリカーボネートフィルムを延伸加工することによって、複屈折性を示すフィルムを得る。このとき、波長５５０ｎｍの光に対するリタデーション値を２６０ｎｍとする。このフィルムを一定の大きさに切断し、２枚のフィルム片の互いの進相軸が２２°の角度をなすように重ねて透明接着剤で接着し、それをＩＲカットガラス面に透明接着剤で接着する。さらに、水晶からなる２枚の光路分離複屈折板で、光路が分離する方向が互いに直交するように挟み込むようにして透明接着剤で接着し、ローパスフィルタを作製する。

このローパスフィルタに直線偏光の光を入射し、この直線偏光の方向と波長板３２のうち第１の位相板３２ａの進相軸とがなす交差角度（＝θ_１）が８°、第２の位相板３２ｂの進相軸とがなす角度（＝θ_２）が３０°となるように調整する。このとき、直線偏光の方向をＡ偏光とし、４１０〜６００ｎｍのＡ偏光の光が入射すると、入射する光の光量に対して透過するＡ偏光の光の光量およびＡ偏光と直交するＢ偏光の光量が、上記いずれの波長においても４８〜５２％の範囲内であり、Ａ偏光とＢ偏光との光量がほぼ同等となることがわかる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２００８年８月２９日出願の日本特許出願２００８−２２０８８４に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

以上のように、可視光領域となる４１０〜６００ｎｍの波長範囲で入射する光情報に対して直線偏光で入射する光を、直交する２つの光成分毎に光量が同等となるように分離できる波長板を構成できる。これより、この波長板を含む光学ローパスフィルタを構成するイメージセンサが発生するモアレ現象を適切に低減することができるとともに、分離光線の光量偏重による画質の劣化を抑えることができ、有用である。

１０、２０、３０、４０および１００ ローパスフィルタ
１１、２１および１０１ 第１の光路分離複屈折板
１２、３２および１０２ 波長板
１３、３３および１０３ 第２の光路分離複屈折板
１４ 波長板に入射する光の偏光方向
１５ 光学軸方向
２３および４３ 光路分離複屈折板
３２ａ 第１の位相板
３２ｂ 第２の位相板
３４ Ｘ方向の直線偏光
３５ａ 第１の位相板の光学軸方向
３５ｂ 第２の位相板の光学軸方向
１０１ａ 第１の光路分離複屈折板を透過するＡ偏光の位置
１０１ｂ 第１の光路分離複屈折板を透過するＢ偏光の位置
１０３ａおよび１０３ｂ 第２の光路分離複屈折板を透過するＡ偏光の位置
１０３ｃおよび１０３ｄ 第２の光路分離複屈折板を透過するＢ偏光の位置
１０４ａ 第１の光路分離複屈折板を透過するＡ偏光の光路
１０４ｂ 第１の光路分離複屈折板を透過するＡ偏光が波長板を透過する光路
１０５ａ 第１の光路分離複屈折板を透過するＢ偏光の光路
１０５ｂ 第１の光路分離複屈折板を透過するＢ偏光が波長板を透過する光路

Claims (6)

1. 入射する光をＡ偏光方向の成分からなる２本の光線と前記Ａ偏光方向と直交するＢ偏光方向の成分からなる２本の光線の計４本の光線に分離するローパスフィルタであって、
   前記ローパスフィルタは、光が入射する順に、前記２つの偏光方向の成分毎に第１の分離方向に分離する第１の光路分離複屈折板と、波長板と、前記２つの偏光方向の成分毎に前記第１の分離方向と交差する第２の分離方向に分離する第２の光路分離複屈折板が配され、
   前記波長板が、入射する光の偏光状態を変える少なくとも１枚の位相板を含み、
   前記波長板が１枚の位相板で構成されるとき、１枚の位相板の光学軸は前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、
   前記波長板が２枚以上の位相板で構成されるとき、少なくとも２枚の位相板のそれぞれの光学軸は互いに交差するとともに前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、
   前記波長板を透過した光のある波長の光の全光量に対して前記Ａ偏光方向で前記波長板を透過した光の光量をＩ_ｘ％とするとき、
   前記波長板を透過した光のうち、波長が４１０〜６００ｎｍの範囲の光に対して、前記Ｉ_ｘの値が５０％より最も乖離する値で定義される乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が、２０％以下であるローパスフィルタ。
2. 入射する光をＡ偏光方向の成分からなる光線と前記Ａ偏光方向と直交するＢ偏光方向の成分からなる光線の計２本の光線に分離するローパスフィルタであって、
   前記ローパスフィルタは、波長板と、光路分離複屈折板が配され、
   前記波長板は、入射する光の偏光状態を変える少なくとも１枚の位相板からなり、
   前記波長板が１枚の位相板で構成されるとき、１枚の位相板の光学軸は、前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、
   前記波長板が２枚以上の位相板で構成されるとき、少なくとも２枚の位相板のそれぞれの光学軸は互いに交差するとともに前記Ａ偏光方向および前記Ｂ偏光方向のいずれとも交差するように配置され、
   前記波長板を透過した光のある波長の光の全光量に対して前記Ａ偏光方向で前記波長板を透過した光の光量をＩ_ｘ％とするとき、
   前記波長板を透過した光のうち、波長が４１０〜６００ｎｍの範囲の光に対して、前記Ｉ_ｘの値が５０％より最も乖離する値で定義される乖離値｜５０−Ｉ_ｘ｜が、２０％以下であるローパスフィルタ。
3. 前記波長板が１枚の前記位相板からなり、
   １枚の前記位相板のリタデーション値をＲｄ［ｎｍ］、前記Ａ偏光方向または前記Ｂ偏光方向で入射する光の偏光方向と１枚の前記位相板の光学軸とがなす角度を交差角度θ［°］、および前記Ａ偏光方向または前記Ｂ偏光方向を基準に、前記光学軸がなす最も鋭角となる交差角度をθ_ｍｉｎとするとき、
   前記Ｒｄと前記θ_ｍｉｎからなる座標（Ｒｄ,θ_ｍｉｎ）が、点（２４５，１７）、点（３１０，３０）、点（１３０，３１）に囲まれる領域、または、点（２４５，−１７）、点（３１０，−３０）、点（１３０，−３１）に囲まれる領域の範囲内である請求項１または２に記載のローパスフィルタ。
4. 前記波長板が、２枚の位相板で構成され、
   ２枚の前記位相板は、光が入射する順に第１の位相板および第２の位相板とし、
   前記第１の位相板のリタデーション値をＲｄ_１、前記第２の位相板のリタデーション値をＲｄ_２とし、前記Ａ偏光方向または前記Ｂ偏光方向を基準に入射面側から反時計方向をプラス方向として、２枚の前記位相板の光学軸が進相軸どうしまたは遅相軸どうしの組合せとして、前記第１の位相板の光学軸がなす角度を交差角度θ_１、前記第２の位相板の光学軸がなす角度を交差角度θ_２とするとき、
   前記Ｒｄ_１が０より大きく１２００ｎｍ以下の範囲内、Ｒｄ_２が１２０〜３２０ｎｍの範囲内であるとともに、
   前記θ_１とθ_２とが、
   １６≦｜θ_１−θ_２｜≦２８ ・・・（１）
   ６０≦｜θ_１−θ_２｜≦６９ ・・・（２）
   １１０≦｜θ_１−θ_２｜≦１１９ ・・・（３）
   １５１≦｜θ_１−θ_２｜≦１６０ ・・・（４）
   の（１）〜（４）のいずれかの範囲内の組合せである請求項１または２に記載のローパスフィルタ。
5. 前記波長板が、樹脂材料で構成されている請求項１〜４いずれか１項に記載のローパスフィルタ。
6. 赤外線領域の波長の光量を大きく低減するＩＲカット層が配される請求項１〜５いずれか１項に記載のローパスフィルタ。

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