JPH03284714A - 光学的ローパスフィルター - Google Patents
光学的ローパスフィルターInfo
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- JPH03284714A JPH03284714A JP2086170A JP8617090A JPH03284714A JP H03284714 A JPH03284714 A JP H03284714A JP 2086170 A JP2086170 A JP 2086170A JP 8617090 A JP8617090 A JP 8617090A JP H03284714 A JPH03284714 A JP H03284714A
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- distance
- birefringent plate
- birefringent
- horizontal
- pass filter
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/46—Systems using spatial filters
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
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。
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、2次元のサンプリングを行なうCODなどの
固体撮像素子の入射光路中に配置され、キャリア成分の
影響を抑制する光学的ローパスフィルターに関する。
固体撮像素子の入射光路中に配置され、キャリア成分の
影響を抑制する光学的ローパスフィルターに関する。
第4図(A)、(B)は一般的な固体撮像素子の画素配
列を示す図で、pNが水平方向のサンプリングピッチン
グ、pvが垂直方向のサンプリングピッチをそれぞれ示
す、同図(A)ではYe、Mg、Cy、Grの補色カラ
ーフィルターが水平方向に2画素、垂直方向に4画素の
周期で同図に示す様にモザイク状に配置され、また同図
(B)ではR,G、Bの純色カラーフィルターのうちG
が垂直方向にストライブ状に、R,Bは垂直方向に2画
素ずつ交互に配置された実施例を示す。
列を示す図で、pNが水平方向のサンプリングピッチン
グ、pvが垂直方向のサンプリングピッチをそれぞれ示
す、同図(A)ではYe、Mg、Cy、Grの補色カラ
ーフィルターが水平方向に2画素、垂直方向に4画素の
周期で同図に示す様にモザイク状に配置され、また同図
(B)ではR,G、Bの純色カラーフィルターのうちG
が垂直方向にストライブ状に、R,Bは垂直方向に2画
素ずつ交互に配置された実施例を示す。
このような格子状の配列パターンにより被写体光がサン
プリングされるわけであるが、サンプリング定理より明
らかなように、サンプリング周波数の%の周波数以上の
周波数成分は原理的に再現することができず、これ以上
の周波数成分を持つ像が固体撮像素子上に形成されると
、偽信号となって現われることとなる。この偽信号は一
般に折返り歪(エイリアシス)と呼ばれている。
プリングされるわけであるが、サンプリング定理より明
らかなように、サンプリング周波数の%の周波数以上の
周波数成分は原理的に再現することができず、これ以上
の周波数成分を持つ像が固体撮像素子上に形成されると
、偽信号となって現われることとなる。この偽信号は一
般に折返り歪(エイリアシス)と呼ばれている。
第4図(a)、(b)に示された固体撮像素子は、一般
に第5図に示した空間周波数面上に示す位置に輝度およ
び色差信号の有害となるキャリア成分が発生することが
知られている。すなわち、(fH= 1/I)H,fv
=O)を中心とする輝度信号キャリア成分は黒白のき
め細かい縦ストライブ状の被写体に対し、モワレやビー
トを生じさせ、又(f H” 1 / 2 pH−f
v = O)を中心とする色差信号キャリア成分はやや
荒い縦ストライブ状の被写体に対し、グリーン、マゼン
タ等の色を生じさせる、いわゆる偽色信号を生じさせる
。
に第5図に示した空間周波数面上に示す位置に輝度およ
び色差信号の有害となるキャリア成分が発生することが
知られている。すなわち、(fH= 1/I)H,fv
=O)を中心とする輝度信号キャリア成分は黒白のき
め細かい縦ストライブ状の被写体に対し、モワレやビー
トを生じさせ、又(f H” 1 / 2 pH−f
v = O)を中心とする色差信号キャリア成分はやや
荒い縦ストライブ状の被写体に対し、グリーン、マゼン
タ等の色を生じさせる、いわゆる偽色信号を生じさせる
。
一方、(f0=0、f v = I / P v )を
中心とする輝度信号キャリア成分は黒白のきめ細かい横
ストライブ状の被写体に対し、モワレやビートを生じさ
せる。
中心とする輝度信号キャリア成分は黒白のきめ細かい横
ストライブ状の被写体に対し、モワレやビートを生じさ
せる。
したがって、これらの有害なキャリア成分を除去するた
めには、サンプリング定理に従って、入射光のうち、f
□=v、p、以上の水平周波数成分、およびfν= 1
/ 2 p v以上の垂直周波数成分を除去し、さら
に水平方向にはf s = 1 / 2p、4の点に色
差信号のキャリア成分があるため、f o = 1 /
2 p Hの点を中心に色差信号の周波数帯酸分の水
平周波数成分を除去する必要がある。
めには、サンプリング定理に従って、入射光のうち、f
□=v、p、以上の水平周波数成分、およびfν= 1
/ 2 p v以上の垂直周波数成分を除去し、さら
に水平方向にはf s = 1 / 2p、4の点に色
差信号のキャリア成分があるため、f o = 1 /
2 p Hの点を中心に色差信号の周波数帯酸分の水
平周波数成分を除去する必要がある。
このような理想的な光学的周波数特性を第6図に示す。
同図で(a)は水平周波数特性、(b)は垂直周波数特
性を表わす。
性を表わす。
このような特性を目標とした、光学ローパスフィルター
が例えば特開昭60−164719号公報で提案されて
いる。該公報の実施例にょると、固体撮像素子の有する
固体撮像素子に対し、順位45° O” −45°の
方向に、入射しなる関係を夫々2本に分離する第1、第
2、第3の複屈折板で光学ローパスフィルターを構成し
、それぞれの分離距離をd+ 、dz 、dsとすると
、d2=ps 、d+ =ds =dz /uの関係を
満足させている。この光学的ローパスフィルターによっ
ては、1本の入射光は第7図に示す様に分離され、その
周波数特性は第8図に示されるようになる。同図(a)
は水平方向、(b)は垂直方向のMTF特性である。同
図より明らかなように、水平方向の特性は本来遮断すべ
き周波数成分は遮断されていて、第6図(a)に示した
理想特性に近い特性が得られているが、垂直方向の特性
には次のような問題点がある。
が例えば特開昭60−164719号公報で提案されて
いる。該公報の実施例にょると、固体撮像素子の有する
固体撮像素子に対し、順位45° O” −45°の
方向に、入射しなる関係を夫々2本に分離する第1、第
2、第3の複屈折板で光学ローパスフィルターを構成し
、それぞれの分離距離をd+ 、dz 、dsとすると
、d2=ps 、d+ =ds =dz /uの関係を
満足させている。この光学的ローパスフィルターによっ
ては、1本の入射光は第7図に示す様に分離され、その
周波数特性は第8図に示されるようになる。同図(a)
は水平方向、(b)は垂直方向のMTF特性である。同
図より明らかなように、水平方向の特性は本来遮断すべ
き周波数成分は遮断されていて、第6図(a)に示した
理想特性に近い特性が得られているが、垂直方向の特性
には次のような問題点がある。
すなわち、特開昭60−164719号公報に於ては第
7図のように分離された入射光の垂直方向の分離距離が
垂直方向のサンプリングピッチpvに依存することなく
画素の水平方向のサンプリングピッチp)Iにより決定
されているために垂直方向のMTF特性の理想の遮断周
波数は垂直方向のピッチpvに関連した周波数172
p vであるべきところが水平方向のピッチp8に依存
した周波数1 / p Hの点となっている。
7図のように分離された入射光の垂直方向の分離距離が
垂直方向のサンプリングピッチpvに依存することなく
画素の水平方向のサンプリングピッチp)Iにより決定
されているために垂直方向のMTF特性の理想の遮断周
波数は垂直方向のピッチpvに関連した周波数172
p vであるべきところが水平方向のピッチp8に依存
した周波数1 / p Hの点となっている。
したがって1 / p Hが1 / 2 p vに近い
値をとる固体撮像素子では、上述した光学ローパスフィ
ルターでは十分な垂直方向MTF特性が得られるが、p
Hが2pvより小さくなって、つまりより水平方向のピ
ッチが細かくなって、1 / p )lの値が1 /
2 p vの値と大きく異なる固体撮像素子用には充分
な特性が得られなくなる。
値をとる固体撮像素子では、上述した光学ローパスフィ
ルターでは十分な垂直方向MTF特性が得られるが、p
Hが2pvより小さくなって、つまりより水平方向のピ
ッチが細かくなって、1 / p )lの値が1 /
2 p vの値と大きく異なる固体撮像素子用には充分
な特性が得られなくなる。
このような状態は、水平解像度を上げる為に水平方向の
画素数を多くした固体撮像素子において発生する。つま
り、垂直方向の画素数Nvがテレビジョン方式に基づい
て決定される値(NTSC方式で約500画素、PAL
方式で約600画素)に固定されているためpvが一定
であるのに対し、pHは水平方向の画素数NHにより変
化して、よりNI4が多くなるとpHとpvの比は小さ
くなる。特に、固体撮像素子の水平画素数NHはカメラ
の水平解像度に比例するため、カメラのスペック上非常
に重要なパラメータである。
画素数を多くした固体撮像素子において発生する。つま
り、垂直方向の画素数Nvがテレビジョン方式に基づい
て決定される値(NTSC方式で約500画素、PAL
方式で約600画素)に固定されているためpvが一定
であるのに対し、pHは水平方向の画素数NHにより変
化して、よりNI4が多くなるとpHとpvの比は小さ
くなる。特に、固体撮像素子の水平画素数NHはカメラ
の水平解像度に比例するため、カメラのスペック上非常
に重要なパラメータである。
ところで一般に水平画素数N、の固体撮像素子を有する
ビデオカメラの水平解像度は約0.6NHTV本といわ
れている。例えば、水平解像度25OTV本のビデオカ
メラでは水平画素数はN NI4410となりこのとき
水平方向のサンプリングピッチをpHtとするとpv
/ pHI”F 0 、 60である。
ビデオカメラの水平解像度は約0.6NHTV本といわ
れている。例えば、水平解像度25OTV本のビデオカ
メラでは水平画素数はN NI4410となりこのとき
水平方向のサンプリングピッチをpHtとするとpv
/ pHI”F 0 、 60である。
また、水平解像度400TV本のビデオカメラでは水平
画素数はN H2”F 670となり、このとき、水平
方向のサンプリングピッチをpH2とするとpv /
pHz師1 、 OOである。
画素数はN H2”F 670となり、このとき、水平
方向のサンプリングピッチをpH2とするとpv /
pHz師1 、 OOである。
さらに、水平解像度480TV本のビデオカメラでは水
平画素数N83〜800となり、このとき水平方向のサ
ンプリングピッチをp)13とするとpv / pHf
’91 、 17である。
平画素数N83〜800となり、このとき水平方向のサ
ンプリングピッチをp)13とするとpv / pHf
’91 、 17である。
このようなビデオカメラに上述の光学ローパスフィルタ
ーを用いて水平方向のMTF特性を第8図(a)801
に示すような特性にした場合、垂直方向のMTF特性は
、水平解像度が250本のカメラでは実線802に示す
様になる。又400TV本のカメラでは点線803で示
す様に、更に480TV本のカメラでは1点鎖線804
で示すようになる。実線802で示されるMTF特性は
第6図(b)に示す理想特性と近く、充分なものである
が、点線803.1点鎖線804は理想特性から大きく
異なっており充分な周波数成分の遮断が行なわれている
とは言えない。従って、上述の光学ローパスフィルター
は水平解像度25OTV本程度の低解像度のビデオカメ
ラには好適であるが、それ以上高い水平解像度のビデオ
カメラに用いることはできない。
ーを用いて水平方向のMTF特性を第8図(a)801
に示すような特性にした場合、垂直方向のMTF特性は
、水平解像度が250本のカメラでは実線802に示す
様になる。又400TV本のカメラでは点線803で示
す様に、更に480TV本のカメラでは1点鎖線804
で示すようになる。実線802で示されるMTF特性は
第6図(b)に示す理想特性と近く、充分なものである
が、点線803.1点鎖線804は理想特性から大きく
異なっており充分な周波数成分の遮断が行なわれている
とは言えない。従って、上述の光学ローパスフィルター
は水平解像度25OTV本程度の低解像度のビデオカメ
ラには好適であるが、それ以上高い水平解像度のビデオ
カメラに用いることはできない。
これに対し、特開昭63−269118号公報により開
示された光学ローパスフィルターがある。該公報の実施
例によると、固体撮像素子の有する固体撮像素子に対し
、順に45° O’ −45゜の方向に、入射しなる
関係を2本に分離する第1、第2、第3の複屈折板で光
学ローパスフィルターを構成し、それぞれの分離距離な
(1+、dz、dsとすると、ds ”ds 、di
=pH% p□/u< d t <J2 pllの関係
を満たすようにしである。この光学ローパスフィルター
によっては、1本の入射光は第9図に示すように分離さ
れ、その周波数特性は第10図に示されるようになる。
示された光学ローパスフィルターがある。該公報の実施
例によると、固体撮像素子の有する固体撮像素子に対し
、順に45° O’ −45゜の方向に、入射しなる
関係を2本に分離する第1、第2、第3の複屈折板で光
学ローパスフィルターを構成し、それぞれの分離距離な
(1+、dz、dsとすると、ds ”ds 、di
=pH% p□/u< d t <J2 pllの関係
を満たすようにしである。この光学ローパスフィルター
によっては、1本の入射光は第9図に示すように分離さ
れ、その周波数特性は第10図に示されるようになる。
同図(a)は水平方向、(b)は垂直方向のMTF特性
である。
である。
第10図(a)に示すように上述の従来の光学ローパス
フィルターは水平方向では、f、l=1/2poに第1
のトラップポイントDを持ち、そしてf s =f o
(1/ 2 P H< f o < 1 / pl
lなる周波数faに第2のトラップポイントEを持つ特
性を示す、さらに、垂直方向ではfv”foなる周波数
f0にトラップポイントFを持つ特性を示す、このよう
な光学的ローパスフィルターは水平解像度400TV本
すなわち水平画素数N。=670程度の固体撮像素子、
換言すると水平方向のサンプリングピッチpHと垂直方
向のサンプリングピッチpvの比がpv / PM ”
= 1 、 OO程度の撮像素子に対して良好なローパ
ス効果を与えることができる。尚、1 / 2 ps
Lr1 / 2 P v 、そして1 / pll 4
1 / P vであるから、上述の水平方向の第2のト
ラップポイントEの周波数f0をこの中間、すなわちf
o=3/4pM岬3/4pvとしてやれば、水平、垂直
とも、それぞれのナイキスト周波数と輝度信号のキャリ
ア周波数の間の領域である1/2P14 <fo <1
/PMと1 / 2 p v < f v < l /
pvの点を中心として遮断特性をほぼ極小にすること
ができる。このときである。そして水平、垂直のMTF
特性を示したものが第10図の実線1001と第10図
(b)の実線1002で示した曲線である。両凸線とも
第6図(a)、(b)に示した理想特性に近く、充分な
特性と言える。
フィルターは水平方向では、f、l=1/2poに第1
のトラップポイントDを持ち、そしてf s =f o
(1/ 2 P H< f o < 1 / pl
lなる周波数faに第2のトラップポイントEを持つ特
性を示す、さらに、垂直方向ではfv”foなる周波数
f0にトラップポイントFを持つ特性を示す、このよう
な光学的ローパスフィルターは水平解像度400TV本
すなわち水平画素数N。=670程度の固体撮像素子、
換言すると水平方向のサンプリングピッチpHと垂直方
向のサンプリングピッチpvの比がpv / PM ”
= 1 、 OO程度の撮像素子に対して良好なローパ
ス効果を与えることができる。尚、1 / 2 ps
Lr1 / 2 P v 、そして1 / pll 4
1 / P vであるから、上述の水平方向の第2のト
ラップポイントEの周波数f0をこの中間、すなわちf
o=3/4pM岬3/4pvとしてやれば、水平、垂直
とも、それぞれのナイキスト周波数と輝度信号のキャリ
ア周波数の間の領域である1/2P14 <fo <1
/PMと1 / 2 p v < f v < l /
pvの点を中心として遮断特性をほぼ極小にすること
ができる。このときである。そして水平、垂直のMTF
特性を示したものが第10図の実線1001と第10図
(b)の実線1002で示した曲線である。両凸線とも
第6図(a)、(b)に示した理想特性に近く、充分な
特性と言える。
しかし、このような光学ローパスフィルターでさえも4
00TV本を超える解像度を持つビデオカメラに用いよ
うとすると、次のような問題かある。
00TV本を超える解像度を持つビデオカメラに用いよ
うとすると、次のような問題かある。
このような解像度を持つ固体撮像素子では一般に水平方
向のピッチが垂直方向のピッチに比べ小さく、即ちpH
<pvの関係を満足する6例えば水平解像度480TV
本のビデオカメラでは、水平方向のサンプリングピッチ
をpHとするとpH4Pv / 1 、 17の関係が
成り立つ。ここでこの撮像素子に上述の特開昭63−2
69118号公報が開示する光学ローパスフィルターを
用いることを考える。このとき、水平方向のMTF特性
を第1O図(a)の曲線1001に示す理想特性に近い
ものにしようとすると、曲線1001における第1のト
ラップポイントDはfH=1/2pH。
向のピッチが垂直方向のピッチに比べ小さく、即ちpH
<pvの関係を満足する6例えば水平解像度480TV
本のビデオカメラでは、水平方向のサンプリングピッチ
をpHとするとpH4Pv / 1 、 17の関係が
成り立つ。ここでこの撮像素子に上述の特開昭63−2
69118号公報が開示する光学ローパスフィルターを
用いることを考える。このとき、水平方向のMTF特性
を第1O図(a)の曲線1001に示す理想特性に近い
ものにしようとすると、曲線1001における第1のト
ラップポイントDはfH=1/2pH。
第2のトラップポイントEはf14=f+ =3/4p
Hである。一方、垂直方向のMTF特性は、トラップポ
イントFがfv=f+師0.88・1 / p vとな
るため、第10図(b)に点線で示す曲線1003とな
る。この特性は第6図(b)に示す理想特性に充分近い
とは言えず、垂直方向に対して充分な遮断特性を与える
ことができなくなってくる。このため垂直方向の折返り
歪が増加することとなる。
Hである。一方、垂直方向のMTF特性は、トラップポ
イントFがfv=f+師0.88・1 / p vとな
るため、第10図(b)に点線で示す曲線1003とな
る。この特性は第6図(b)に示す理想特性に充分近い
とは言えず、垂直方向に対して充分な遮断特性を与える
ことができなくなってくる。このため垂直方向の折返り
歪が増加することとなる。
逆に垂直方向の折り返り歪を抑制しようとして、曲線1
003を1002に、すなわちトラップポイントF′の
周波数f、をfoに近づけようとすると、同図(a)に
おける水平方向のMTF特性における特性における第2
トラツプポイントEの周波数f、が小さくなり、このと
きは水平方向の輝度信号のキャリア成分の周波数1 /
p xにおけるMTF特性が大きくなりすぎ、充分な
遮断特性が得られなくなる。
003を1002に、すなわちトラップポイントF′の
周波数f、をfoに近づけようとすると、同図(a)に
おける水平方向のMTF特性における特性における第2
トラツプポイントEの周波数f、が小さくなり、このと
きは水平方向の輝度信号のキャリア成分の周波数1 /
p xにおけるMTF特性が大きくなりすぎ、充分な
遮断特性が得られなくなる。
上述した問題点は固体撮像素子の水平方向の画素数NN
が増加するほど顕著になる。特に近年固体撮像素子の高
画素化が進んでおり、水平画素数的800あるいはそれ
以上のものも種々開発されている。このような固体撮像
素子に上述の光学ローパスフィルターは用いることがで
きない。
が増加するほど顕著になる。特に近年固体撮像素子の高
画素化が進んでおり、水平画素数的800あるいはそれ
以上のものも種々開発されている。このような固体撮像
素子に上述の光学ローパスフィルターは用いることがで
きない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上述した問題点を解決するため、固体撮像素子
の有する固体撮像素子に対して、時計回り、あるいは反
時計回りに45°の方向に距離d+だけ、入射しなる関
係を2本に分離する第1の複屈折板と、上記有する固体
撮像素子と平行に距離d2だけ、入射しなる関係を分離
する第2の複屈折板と、上記第1の複屈折板の分離方向
に対し、垂直に距離d1だけ、入射しなる関係を分離す
る第3の複屈折板より成り、上記第2の複屈折板は、第
1、第3の複屈折板の中間に位置するよは、第1、第2
、第3の複屈折板が積層配置され、かつ前記分離距離d
+、d2がd、≧5ctaの関係を関係を満たす様にし
た光学ローパスフィルターあるいはビデオカメラを提供
することにある。
の有する固体撮像素子に対して、時計回り、あるいは反
時計回りに45°の方向に距離d+だけ、入射しなる関
係を2本に分離する第1の複屈折板と、上記有する固体
撮像素子と平行に距離d2だけ、入射しなる関係を分離
する第2の複屈折板と、上記第1の複屈折板の分離方向
に対し、垂直に距離d1だけ、入射しなる関係を分離す
る第3の複屈折板より成り、上記第2の複屈折板は、第
1、第3の複屈折板の中間に位置するよは、第1、第2
、第3の複屈折板が積層配置され、かつ前記分離距離d
+、d2がd、≧5ctaの関係を関係を満たす様にし
た光学ローパスフィルターあるいはビデオカメラを提供
することにある。
本発明は、上記した構成の光学ローパスフィルターで、
固体撮像素子の水平方向のサンプリングピッチpHと垂
直方向のサンプリングピッチpvとの関係がpH<pv
となるような、水平方向に高い画素数を有する固体撮像
素子においても、水平方向のみならず、垂直方向の周波
数特性も理想特性に近い値を達成して、折返り歪の発生
の少ない固体撮像カメラを達成するものである。
固体撮像素子の水平方向のサンプリングピッチpHと垂
直方向のサンプリングピッチpvとの関係がpH<pv
となるような、水平方向に高い画素数を有する固体撮像
素子においても、水平方向のみならず、垂直方向の周波
数特性も理想特性に近い値を達成して、折返り歪の発生
の少ない固体撮像カメラを達成するものである。
以下、本発明に関する実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第1図(A)は、本発明に関するビデオカメラの光学系
を中心とする断面図で、1は撮影レンズ、10は本発明
に関する光学的ローパスフィルター 11は撮影レンズ
1が形成する光学像を電気的エネルギーに変換する撮像
素子である、第1図(B)は光学的ローパスフィルター
10で物体側より順に、第1の複屈折板11、第2の複
屈折板12、第3の複屈折板13から構成される。
を中心とする断面図で、1は撮影レンズ、10は本発明
に関する光学的ローパスフィルター 11は撮影レンズ
1が形成する光学像を電気的エネルギーに変換する撮像
素子である、第1図(B)は光学的ローパスフィルター
10で物体側より順に、第1の複屈折板11、第2の複
屈折板12、第3の複屈折板13から構成される。
尚、図に於いて矢印Hは撮像素子の有する固体撮像素子
を示し、各複屈折板に付けた矢印は各複屈折板が入射光
線を常光線と異常光線に分離する分離方向を示す。
を示し、各複屈折板に付けた矢印は各複屈折板が入射光
線を常光線と異常光線に分離する分離方向を示す。
第2図は、光学的ローパスフィルターを射出しなる関係
の分離状態を示す。
の分離状態を示す。
まず、撮影レンズlを射出しなる関係は、第1の複屈折
板11で有する固体撮像素子Hに対して略45゜の角度
を持つ方向に光を2点に分離する。次に第2の複屈折板
12は、第1の複屈折板11を射出しなる関係を有する
固体撮像素子と平行にそれぞれ2点に分離する。更に第
3の複屈折板13は第2の複屈折板12を射出した各光
線を第1の複屈折板11の分離方向に対して垂直な方向
にそれぞれ2点に分離する。そして最終的に分離されな
る関係はそれぞれ強度の等しい8本の光線に分離されて
撮像素子へ到達することになる。
板11で有する固体撮像素子Hに対して略45゜の角度
を持つ方向に光を2点に分離する。次に第2の複屈折板
12は、第1の複屈折板11を射出しなる関係を有する
固体撮像素子と平行にそれぞれ2点に分離する。更に第
3の複屈折板13は第2の複屈折板12を射出した各光
線を第1の複屈折板11の分離方向に対して垂直な方向
にそれぞれ2点に分離する。そして最終的に分離されな
る関係はそれぞれ強度の等しい8本の光線に分離されて
撮像素子へ到達することになる。
尚、第1、第2、第3の複屈折板は、光線の分離距離を
それぞれdl、dz 、dsとしたとき、ds 4d
r 、そしてd + > u d 2が満足されるよう
に、その厚さがそれぞれ決定されている。つまり有する
固体撮像素子へのdlの射影成分がd2の射影成分に比
べて長くなるように設定している。
それぞれdl、dz 、dsとしたとき、ds 4d
r 、そしてd + > u d 2が満足されるよう
に、その厚さがそれぞれ決定されている。つまり有する
固体撮像素子へのdlの射影成分がd2の射影成分に比
べて長くなるように設定している。
ところで、この光学的ローパスフィルターの2次元MT
F特性は、 MTF CfH,fv ) = cos (πdz ・fs ) なる式で示される。
F特性は、 MTF CfH,fv ) = cos (πdz ・fs ) なる式で示される。
ここで、水平解像度480TV本のビデオカメラ即ちp
o = pv / 1 、 17なる条件を満足する撮
像素子に対して望ましい水平及び垂直の周波数特性が得
られる様にd1、d2の値を決定した場合の特性につい
て述べる。
o = pv / 1 、 17なる条件を満足する撮
像素子に対して望ましい水平及び垂直の周波数特性が得
られる様にd1、d2の値を決定した場合の特性につい
て述べる。
一例として
MT F = c o s (−pHfH)
となる、そしてこの水平方向そして垂直方向のMTF特
性をそれぞれ第3図(a)、(b)に示しておく、水平
方向のMTF特性は、先ずf14=0.64/1)Hの
点で、−次微分係数が零となるトラップポイントを有し
、又f o = 1 / p Hに第2のトラップポイ
ントを持つことになる。従ってf H= 1 / p工
にある輝度信号のキャリア周波数は零となり、又f H
= 1 / 2 p14にある色差信号のキャリア周波
数のMTFは MTF (1/2i)H,0)= =0. 0834−22dB 実用上、さしつかえない程度に抑えることができる。一
方、垂直方向のMTFは、第3図(b)に示す通りにな
り水平、垂直とも第6図(b)に示す理想曲線に近づけ
ることができる。
性をそれぞれ第3図(a)、(b)に示しておく、水平
方向のMTF特性は、先ずf14=0.64/1)Hの
点で、−次微分係数が零となるトラップポイントを有し
、又f o = 1 / p Hに第2のトラップポイ
ントを持つことになる。従ってf H= 1 / p工
にある輝度信号のキャリア周波数は零となり、又f H
= 1 / 2 p14にある色差信号のキャリア周波
数のMTFは MTF (1/2i)H,0)= =0. 0834−22dB 実用上、さしつかえない程度に抑えることができる。一
方、垂直方向のMTFは、第3図(b)に示す通りにな
り水平、垂直とも第6図(b)に示す理想曲線に近づけ
ることができる。
次に以上の実施例と式(1)、(2)と参照しながら、
本発明に関するd2、dIのとるべき望ましい値につい
て考察してみる。
本発明に関するd2、dIのとるべき望ましい値につい
て考察してみる。
まず第2の複屈折板12が決定する分離距離d2は、第
3図に示す主に水平方向に関するトラップポイントBを
決定しているが、 0.4pH≦d2≦0.6p。
3図に示す主に水平方向に関するトラップポイントBを
決定しているが、 0.4pH≦d2≦0.6p。
の範囲にd2を抑えることで実用上問題ない程度に水平
方向の輝度信号のキャリア成分を良好におさえることが
できる。
方向の輝度信号のキャリア成分を良好におさえることが
できる。
もしこの不等式の下限を越えるとトラップポイントBが
高周波側ヘシフトして輝度信号の折り返り歪が増加する
。又上限を越えるとトラップポイントBが逆に低周波側
ヘシフトすることになり水平解像度が劣化する傾向とな
り望ましくない。
高周波側ヘシフトして輝度信号の折り返り歪が増加する
。又上限を越えるとトラップポイントBが逆に低周波側
ヘシフトすることになり水平解像度が劣化する傾向とな
り望ましくない。
ところで一方策1、第3の複屈折板11.13の分離距
離dl、d、(押dt)は、第3図に示す水平方向と垂
直方向に対するトラップポイントA、Cを決定されるこ
とになるが、特に前述した通り水平方向に対するdI
ds(LrdI)の投射成分をd2より長くする、つま
りci+>5d2とすることでd2で決定されるトラッ
プポイントBより低周波側に1次微分係数が零となるト
ラップポイントAがくることになる。このことは従来例
として特性である第8図(a)や第10図(a)が示す
様に1次微分係数が零とならないポイントが1次微分係
数が零となるポイントより低周波側にシフトされた特性
に比べて、より低周波側のトラップポイント、つまりト
ラップポイントAの範囲をより広く確保できることを意
味する。
離dl、d、(押dt)は、第3図に示す水平方向と垂
直方向に対するトラップポイントA、Cを決定されるこ
とになるが、特に前述した通り水平方向に対するdI
ds(LrdI)の投射成分をd2より長くする、つま
りci+>5d2とすることでd2で決定されるトラッ
プポイントBより低周波側に1次微分係数が零となるト
ラップポイントAがくることになる。このことは従来例
として特性である第8図(a)や第10図(a)が示す
様に1次微分係数が零とならないポイントが1次微分係
数が零となるポイントより低周波側にシフトされた特性
に比べて、より低周波側のトラップポイント、つまりト
ラップポイントAの範囲をより広く確保できることを意
味する。
従って、又dt、ds(〜d、)は垂直方向に関するM
TF特性に対して1次微分係数が零Cとなる点を決定す
ることにもなるのだが、垂直方向の輝度信号のキャリア
成分と水平方向の色差信号のキャリア成分の抑制のため
のとり得るdl (つまり複屈折板の厚さ)の範囲が
広くよりフレキシブルな選択が可能となる。これは又、
有する固体撮像素子のピッチpHが垂直方向のピッチp
vに比べて小さくなった場合、垂直方向の輝度信号のキ
ャリアの抑制と、水平方向の色差信号のバランスを図る
うえで、又、光学ローパスフィルターのコンパクト化、
ローコスト化を図るうえで有効となる。
TF特性に対して1次微分係数が零Cとなる点を決定す
ることにもなるのだが、垂直方向の輝度信号のキャリア
成分と水平方向の色差信号のキャリア成分の抑制のため
のとり得るdl (つまり複屈折板の厚さ)の範囲が
広くよりフレキシブルな選択が可能となる。これは又、
有する固体撮像素子のピッチpHが垂直方向のピッチp
vに比べて小さくなった場合、垂直方向の輝度信号のキ
ャリアの抑制と、水平方向の色差信号のバランスを図る
うえで、又、光学ローパスフィルターのコンパクト化、
ローコスト化を図るうえで有効となる。
すなわち、垂直方向のキャリア抑制のため、トラップ点
(第3図(b))の位置を最適化した際、トラップ点A
の位置が水平方向のキャリア抑制に最適な位置と多少ず
れても、MTF特性に影響を受けない、また、ローコス
ト、コンパクト化のため、光学ローパスフィルターを構
成する複屈折板の厚さを薄くすると、トラップ点A、C
(第3図(a)、(b))は高い周波数側にシフトする
が、この影響も小さくてすむ。
(第3図(b))の位置を最適化した際、トラップ点A
の位置が水平方向のキャリア抑制に最適な位置と多少ず
れても、MTF特性に影響を受けない、また、ローコス
ト、コンパクト化のため、光学ローパスフィルターを構
成する複屈折板の厚さを薄くすると、トラップ点A、C
(第3図(a)、(b))は高い周波数側にシフトする
が、この影響も小さくてすむ。
そして望ましくは、d、の値を以下の不等式を満足する
ようにすることより pv/r2≦d、≦r2p、4 上記不等式を満足することにより、垂直方向の輝度信号
のキャリア成分と、水平方向の色差信号のキャリア成分
とを同時に良好に抑制することが可能である。もし不等
式の下限を越えると、垂直の輝度信号の折り返り歪が増
加し、上限を越えると、水平方向のMTF特性が落ちす
ぎ、水平解像度が劣化して望ましくない。
ようにすることより pv/r2≦d、≦r2p、4 上記不等式を満足することにより、垂直方向の輝度信号
のキャリア成分と、水平方向の色差信号のキャリア成分
とを同時に良好に抑制することが可能である。もし不等
式の下限を越えると、垂直の輝度信号の折り返り歪が増
加し、上限を越えると、水平方向のMTF特性が落ちす
ぎ、水平解像度が劣化して望ましくない。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば水平方向、垂直方
向ともに良好な特性の光学ローパスフィルターを得るこ
とができ、特に従来例に対して垂直方向の特性を改良す
ることができ、固体撮像カメラ、特に水平画素数が相対
的に多い固体撮像素子を用いた高解像度のカメラの画質
を改善することができる。
向ともに良好な特性の光学ローパスフィルターを得るこ
とができ、特に従来例に対して垂直方向の特性を改良す
ることができ、固体撮像カメラ、特に水平画素数が相対
的に多い固体撮像素子を用いた高解像度のカメラの画質
を改善することができる。
第1図は本発明に関する一実施例を示す構成図、
第2図は本発明による入射光線の分離される様子を示す
図、 第3図は本発明のMTF特性図、 第4図は本発明を適用する固体撮像素子の画素配置を示
す図、 第5図は第4図の撮像素子により得られる空間周波数ス
ペクトラム図、 第6図は第4図の撮像素子に必要な光学ローパスフィル
ターの理想特性を示す図、 第7図は従来の光学的ローパスフィルターによる光線分
離の様子を示す図、 第8図は従来の光学的ローパスフィルターのMTF特性
図、 第9図は従来の光学的ローパスフィルターによる光線分
離の様子を示す図、 第10図は従来の光学的ローパスフィルターのMTF特
性図である。 10・・・光学ローパスフィルター 11・・・第1の複屈折板 12・・・第2の複屈折板 13・・・第3の複屈折板 (久) 第1巳 (レジ (a) (,4) (B) 第V□□□ 第40 (久) (b) (幻 (F)) (幻 (b) 第1θ曙 t。 1
図、 第3図は本発明のMTF特性図、 第4図は本発明を適用する固体撮像素子の画素配置を示
す図、 第5図は第4図の撮像素子により得られる空間周波数ス
ペクトラム図、 第6図は第4図の撮像素子に必要な光学ローパスフィル
ターの理想特性を示す図、 第7図は従来の光学的ローパスフィルターによる光線分
離の様子を示す図、 第8図は従来の光学的ローパスフィルターのMTF特性
図、 第9図は従来の光学的ローパスフィルターによる光線分
離の様子を示す図、 第10図は従来の光学的ローパスフィルターのMTF特
性図である。 10・・・光学ローパスフィルター 11・・・第1の複屈折板 12・・・第2の複屈折板 13・・・第3の複屈折板 (久) 第1巳 (レジ (a) (,4) (B) 第V□□□ 第40 (久) (b) (幻 (F)) (幻 (b) 第1θ曙 t。 1
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)入射した光線を固体撮像素子の水平走査方向に対
して、時計回り、あるいは反時計回りに45゜の方向に
距離d_1だけ分離する第1の複屈折板と、入射した光
線を上記水平走査方向に平行に距離d_2だけ分離する
第2の複屈折板と、入射した光線を上記第1の複屈折板
の分離方向に対し垂直に距離d_1だけ分離する第3の
複屈折板から構成され、上記第2の複屈折板は、第1、
第3の複屈折板の中間に位置するよう、第1、第2、第
3の複屈折板が積層配置され、かつ前記分離距離d_1
、d_2がd_1>√2d_2の関係にあることを特徴
とする光学的ローパスフィルター。 (2)水平方向にp_H、垂直方向にp_vなるサンプ
リングピッチを持ち、かつ、 p_H<p_v なる関係を有する固体撮像素子に対して入射した光線を
水平走査方向に対して、時計回り、あるいは反時計回り
に45゜の方向に距離d_1だけ分離する第1の複屈折
板と、入射した光線を上記水平走査方向に平行に距離d
_2だけ分離する第2の複屈折板と、入射した光線を上
記第1の複屈折板の分離方向に対し、垂直に距離d_1
だけ分離する第3の複屈折板より成り、上記第2の複屈
折板は第1、第3の複屈折板の中間に位置するよう、第
1、第2、第3の複屈折板が積層配置され、かつ前記分
離距離d_1、d_2が以下の関係にあることを特徴と
する請求項(1)に記載の光学的ローパスフィルター。 P/√2≦d_1≦√2P_H 0.4P_H≦d_2≦0.6p_H (3)入射した光線を固体撮像素子の水平走査方向に対
して、時計回り、あるいは反時計回りに45゜の方向に
距離d_1だけ分離する第1の複屈折板と、入射した光
線を上記水平走査方向に平行に距離d_2だけ分離する
第2の複屈折板と入射した光線を、上記第1の複屈折板
の分離方向に対し、垂直に距離d_1だけ分離する第3
の複屈折板から構成され、上記第2の複屈折板は、第1
、第3の複屈折板の中間に位置するよう、第1、第2、
第3の複屈折板が積層配置され、かつ前記分離距離d_
1、d_2がd_1>√2d_2の関係にある光学ロー
パスフィルターを具備することを特徴とするビデオカメ
ラ。 (4)水平方向にp_H、垂直方向にp_vなるサンプ
リングピッチを持ち、かつ、 p_H<p_v なる関係を有する固体撮像素子に対して入射した光線を
水平走査方向に対して、時計回り、あるいは反時計回り
に45゜の方向に距離d_1だけ分離する第1の複屈折
板と、入射した光線を上記水平走査方向に平行に距離d
_2分離する第2の複屈折板と、入射した光線を上記第
1の複屈折板の分離方向に対し、垂直に距離d_1だけ
分離する第3の複屈折板より成り、上記第2の複屈折板
は第1、第3の複屈折板の中間に位置するよう、第1、
第2、第3の複屈折板が積層配置され、かつ前記分離距
離d_1、d_2が以下の関係にあることを特徴とする
請求項(3)に記載のビデオカメラ。 p_v/V_2≦d_1≦V_2p_H 0.4p_H≦d_2≦0.6p_H
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086170A JP2744323B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 光学的ローパスフィルター |
| DE69127390T DE69127390T2 (de) | 1990-03-30 | 1991-03-28 | Optisches Tiefpassfilter |
| EP91105100A EP0449325B1 (en) | 1990-03-30 | 1991-03-28 | Optical low-pass filter |
| US08/097,719 US5452129A (en) | 1990-03-30 | 1993-07-27 | Optical low-pass filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086170A JP2744323B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 光学的ローパスフィルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03284714A true JPH03284714A (ja) | 1991-12-16 |
| JP2744323B2 JP2744323B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=13879286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2086170A Expired - Fee Related JP2744323B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 光学的ローパスフィルター |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5452129A (ja) |
| EP (1) | EP0449325B1 (ja) |
| JP (1) | JP2744323B2 (ja) |
| DE (1) | DE69127390T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007110418A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 単板式カラー撮像装置 |
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| JPH09509508A (ja) * | 1994-12-22 | 1997-09-22 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 2個の複屈折性光学フィルタ素子を有する光学的ローパスフィルタ |
| JPH0969967A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Sony Corp | 撮像装置 |
| US6690421B1 (en) * | 1996-10-30 | 2004-02-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Structure of solid state image pickup device |
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| JPS60164719A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Sony Corp | 光学的ローパスフィルタ |
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| JPH0833526B2 (ja) * | 1988-11-28 | 1996-03-29 | キヤノン株式会社 | 光学的ローパスフィルターを有した撮影レンズ |
| JPH0718985B2 (ja) * | 1989-02-21 | 1995-03-06 | 日本放送協会 | 固体撮像装置 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2086170A patent/JP2744323B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-28 EP EP91105100A patent/EP0449325B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-28 DE DE69127390T patent/DE69127390T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-27 US US08/097,719 patent/US5452129A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JPS63269118A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学的ロ−パスフイルタ |
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| JP2007110418A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 単板式カラー撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2744323B2 (ja) | 1998-04-28 |
| EP0449325A3 (en) | 1992-08-05 |
| DE69127390D1 (de) | 1997-10-02 |
| US5452129A (en) | 1995-09-19 |
| EP0449325A2 (en) | 1991-10-02 |
| DE69127390T2 (de) | 1998-02-26 |
| EP0449325B1 (en) | 1997-08-27 |
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