JPH05181093A - 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 - Google Patents
光学的ローパスフィルタおよび撮像装置Info
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- JPH05181093A JPH05181093A JP3358713A JP35871391A JPH05181093A JP H05181093 A JPH05181093 A JP H05181093A JP 3358713 A JP3358713 A JP 3358713A JP 35871391 A JP35871391 A JP 35871391A JP H05181093 A JPH05181093 A JP H05181093A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光透過性の基板の表面に回折格子を形成した
光学的ローパスフィルタに発生する強いリング状フレア
を抑制して、画質の低下を防ぐ。 【構成】 光学的ローパスフィルタ２の基板の格子形成
面２ａを固体撮像素子４側に向けて配置し、基板におけ
る格子形成面２ａと反対側の表面２ｂを、微小な凹凸構
造を備えた粗面とした。これにより、固体撮像素子４で
反射した光が表面２ｂで全反射するのが抑制されるの
で、この全反射に起因するリング状フレア１２が目立ち
にくくなる。
光学的ローパスフィルタに発生する強いリング状フレア
を抑制して、画質の低下を防ぐ。 【構成】 光学的ローパスフィルタ２の基板の格子形成
面２ａを固体撮像素子４側に向けて配置し、基板におけ
る格子形成面２ａと反対側の表面２ｂを、微小な凹凸構
造を備えた粗面とした。これにより、固体撮像素子４で
反射した光が表面２ｂで全反射するのが抑制されるの
で、この全反射に起因するリング状フレア１２が目立ち
にくくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学的ローパスフィルタ
およびそれを備えた撮像装置に関するものである。
およびそれを備えた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】単板式固体撮像素子を用いたカラー撮像
装置は、色フィルタアレイを備え、これにより色信号を
得ており、色フィルタアレイのピッチに対応する高周波
成分が含まれている被写体からは、偽色信号が発生す
る。また、固体撮像素子は不連続に、かつ規則正しく配
置された画素を有しており、画素のピッチに対応する高
周波成分が含まれている被写体からは、折り返しによる
偽信号が発生する。そのため、このようなカラー撮像装
置の光学系には、偽色信号および偽信号の発生を防止す
る光学的ローパスフィルタが配置されている。光学的ロ
ーパスフィルタとしては、３枚以上の水晶板と１枚の赤
外線遮断フィルタとが貼り合わされてなるものが用いら
れているが、積層構造を有する光学的ローパスフィルタ
は、量産性に劣り、高価であるという問題点を有してい
る。上記の問題を解決するために、回折格子からなる光
学的ローパスフィルタが提案されている。このような回
折格子を用いた撮像装置の一例を図５に示す。
装置は、色フィルタアレイを備え、これにより色信号を
得ており、色フィルタアレイのピッチに対応する高周波
成分が含まれている被写体からは、偽色信号が発生す
る。また、固体撮像素子は不連続に、かつ規則正しく配
置された画素を有しており、画素のピッチに対応する高
周波成分が含まれている被写体からは、折り返しによる
偽信号が発生する。そのため、このようなカラー撮像装
置の光学系には、偽色信号および偽信号の発生を防止す
る光学的ローパスフィルタが配置されている。光学的ロ
ーパスフィルタとしては、３枚以上の水晶板と１枚の赤
外線遮断フィルタとが貼り合わされてなるものが用いら
れているが、積層構造を有する光学的ローパスフィルタ
は、量産性に劣り、高価であるという問題点を有してい
る。上記の問題を解決するために、回折格子からなる光
学的ローパスフィルタが提案されている。このような回
折格子を用いた撮像装置の一例を図５に示す。
【０００３】図５において、撮像装置には、光の入射側
（被写体側）から撮像レンズ３１、光学的ローパスフィ
ルタ３２および固体撮像素子３４が、この順序に配置さ
れている。固体撮像素子３４はパッケージ３５内に収納
され、光学的ローパスフィルタ３２はパッケージ３５の
前面に取り付けられて、固体撮像素子４の保護ガラスに
兼用されている。
（被写体側）から撮像レンズ３１、光学的ローパスフィ
ルタ３２および固体撮像素子３４が、この順序に配置さ
れている。固体撮像素子３４はパッケージ３５内に収納
され、光学的ローパスフィルタ３２はパッケージ３５の
前面に取り付けられて、固体撮像素子４の保護ガラスに
兼用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記光学的ローパスフ
ィルタ３２を備えた撮像装置を用いてスポット光を撮影
すると、スポット光像の回りに、リング状のフレア（以
下、「リング状フレア」と称す）が発生する。例えば車
のヘッドライトや照明用ライトを撮影した場合に発生
し、画質を低下させる要因となっている。上記リング状
フレアは、本件発明者等による研究の結果、後述するよ
うに、光学的ローパスフィルタ３２における格子形成面
３２ａと反対側の面３２ｂでの全反射が主な原因である
ことが判明した。
ィルタ３２を備えた撮像装置を用いてスポット光を撮影
すると、スポット光像の回りに、リング状のフレア（以
下、「リング状フレア」と称す）が発生する。例えば車
のヘッドライトや照明用ライトを撮影した場合に発生
し、画質を低下させる要因となっている。上記リング状
フレアは、本件発明者等による研究の結果、後述するよ
うに、光学的ローパスフィルタ３２における格子形成面
３２ａと反対側の面３２ｂでの全反射が主な原因である
ことが判明した。
【０００５】本発明の主な目的は、上記のリング状フレ
アの発生による画質の低下を防ぐ光学的ローパスフィル
タ及びそれを備えた撮像装置を提供することである。
アの発生による画質の低下を防ぐ光学的ローパスフィル
タ及びそれを備えた撮像装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的ローパスフィルタは、光透過性の基
板の表面に回折格子を形成してなり、撮像レンズと固体
撮像素子との間に配置されて、その格子形成面が上記固
体撮像素子側に向けられる光学的ローパスフィルタであ
って、上記基板における上記格子形成面と反対側の表面
が、微小な凹凸構造を備えた粗面からなっている。
に、本発明の光学的ローパスフィルタは、光透過性の基
板の表面に回折格子を形成してなり、撮像レンズと固体
撮像素子との間に配置されて、その格子形成面が上記固
体撮像素子側に向けられる光学的ローパスフィルタであ
って、上記基板における上記格子形成面と反対側の表面
が、微小な凹凸構造を備えた粗面からなっている。
【０００７】さらに、本発明の撮像装置は、上記構造の
光学的ローパスフィルタを備え、その光学的ローパスフ
ィルタと固体撮像素子とが、これらの間に介挿したスペ
ーサとともに一体化されている。
光学的ローパスフィルタを備え、その光学的ローパスフ
ィルタと固体撮像素子とが、これらの間に介挿したスペ
ーサとともに一体化されている。
【０００８】
【作用】上記構成の光学的ローパスフィルタによれば、
格子形成面と反対側の表面が、微小な凹凸構造を備えた
粗面からなっているので、この表面での全反射が抑制さ
れる結果、リング状フレアが目立たなくなる。また、上
記構成の撮像装置によれば、光学的ローパスフィルタと
固体撮像素子との相対的な位置関係が製造時に正確に設
定されるので、偽色信号および偽信号の抑制効果が確保
される。
格子形成面と反対側の表面が、微小な凹凸構造を備えた
粗面からなっているので、この表面での全反射が抑制さ
れる結果、リング状フレアが目立たなくなる。また、上
記構成の撮像装置によれば、光学的ローパスフィルタと
固体撮像素子との相対的な位置関係が製造時に正確に設
定されるので、偽色信号および偽信号の抑制効果が確保
される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。図１は本発明の第１実施例に係る撮像装置の概
略構成を示す。同図において、撮像レンズ１と固体撮像
素子４との間に光学的ローパスフィルタ２が配置されて
おり、その格子形成面２ａが固体撮像素子４側に向けら
れている。カラー撮像装置の場合には、固体撮像素子４
の前面に色フィルタアレイ６が配置される。
明する。図１は本発明の第１実施例に係る撮像装置の概
略構成を示す。同図において、撮像レンズ１と固体撮像
素子４との間に光学的ローパスフィルタ２が配置されて
おり、その格子形成面２ａが固体撮像素子４側に向けら
れている。カラー撮像装置の場合には、固体撮像素子４
の前面に色フィルタアレイ６が配置される。
【００１０】上記光学的ローパスフィルタ２は、たとえ
ば、透明な基板に、互いに直交する２方向にのびる回折
格子を形成したものであり、上記基板の主面が光軸８に
直交するように配置され、撮像装置の図示しないフレー
ムに支持されている。他方、上記固体撮像素子４は、そ
の撮像面４ａに、水平方向と垂直方向に沿って配列され
た多数の光検出素子を備えており、その撮像面４ａが上
記光軸８に直交するように配置されて、図１のパッケー
ジ５内に収納され保護されている。上記回折格子１２の
２つの回折方向は、固体撮像素子４を構成する多数の光
検出素子１５の配列方向である水平方向と垂直方向のそ
れぞれに対して、４５度の角度をなすように設定されて
いる。
ば、透明な基板に、互いに直交する２方向にのびる回折
格子を形成したものであり、上記基板の主面が光軸８に
直交するように配置され、撮像装置の図示しないフレー
ムに支持されている。他方、上記固体撮像素子４は、そ
の撮像面４ａに、水平方向と垂直方向に沿って配列され
た多数の光検出素子を備えており、その撮像面４ａが上
記光軸８に直交するように配置されて、図１のパッケー
ジ５内に収納され保護されている。上記回折格子１２の
２つの回折方向は、固体撮像素子４を構成する多数の光
検出素子１５の配列方向である水平方向と垂直方向のそ
れぞれに対して、４５度の角度をなすように設定されて
いる。
【００１１】つぎに、リング状フレアが発生する原因に
ついて、図２を用いて説明する。固体撮像素子４は、表
面を構成しているＳｉや配線に用いられているＡｌのた
め、表面の光反射率が高い。そのために、撮像面４ａに
達した光の一部は、撮像面４ａで反射され、光学的ロー
パスフィルタ２の回折格子により回折されて、光学的ロ
ーパスフィルタ２内に入射した後、光学的ローパスフィ
ルタの透明な基板表面２ｂ入射角θで達し、透過および
反射される。基板表面２ｂで反射された光は、再び光学
的ローパスフィルタ２の格子により回折された後、撮像
面４ａに達する。
ついて、図２を用いて説明する。固体撮像素子４は、表
面を構成しているＳｉや配線に用いられているＡｌのた
め、表面の光反射率が高い。そのために、撮像面４ａに
達した光の一部は、撮像面４ａで反射され、光学的ロー
パスフィルタ２の回折格子により回折されて、光学的ロ
ーパスフィルタ２内に入射した後、光学的ローパスフィ
ルタの透明な基板表面２ｂ入射角θで達し、透過および
反射される。基板表面２ｂで反射された光は、再び光学
的ローパスフィルタ２の格子により回折された後、撮像
面４ａに達する。
【００１２】上記基板表面２ｂに入射する光の中で、入
射角度θが空気の屈折率と基板の屈折率から決まる臨界
角以上の光は、全反射を起こすため、臨界角以下で基板
表面２ｂに入射する光に比べて、撮像面４ａに達する反
射光の強度が格段に大きくなる。その結果、この強い反
射光が画像中にリング状フレアとなって現れる。図３
に、撮像面４ａ上でのスポット光像１１とリング状フレ
ア１２を示す。リング状フレア１２は、スポット光像の
回りに半径Ｒの円として現れる。
射角度θが空気の屈折率と基板の屈折率から決まる臨界
角以上の光は、全反射を起こすため、臨界角以下で基板
表面２ｂに入射する光に比べて、撮像面４ａに達する反
射光の強度が格段に大きくなる。その結果、この強い反
射光が画像中にリング状フレアとなって現れる。図３
に、撮像面４ａ上でのスポット光像１１とリング状フレ
ア１２を示す。リング状フレア１２は、スポット光像の
回りに半径Ｒの円として現れる。
【００１３】本件発明者らは、臨界角以上で光が基板表
面２ｂに入射しても全反射を起こさないような処理を施
すことにより、このようなリング状フレア１２が抑制さ
れることを見い出した。一般に、２つの媒質の境界面が
平面の場合には、臨界角以上で入射した光は全反射を起
こすが、境界面に凹凸がある場合には、臨界角以上で入
射しても透過光を生じる。
面２ｂに入射しても全反射を起こさないような処理を施
すことにより、このようなリング状フレア１２が抑制さ
れることを見い出した。一般に、２つの媒質の境界面が
平面の場合には、臨界角以上で入射した光は全反射を起
こすが、境界面に凹凸がある場合には、臨界角以上で入
射しても透過光を生じる。
【００１４】そこで本発明においては、図１の格子形成
面２ａとは反対側の基板表面２ｂに微小な凹凸１５を形
成して、この表面２ｂを粗面とした。これにより、図３
のリング状フレア１２が実用上問題とならない程度に抑
制されることが確認された。
面２ａとは反対側の基板表面２ｂに微小な凹凸１５を形
成して、この表面２ｂを粗面とした。これにより、図３
のリング状フレア１２が実用上問題とならない程度に抑
制されることが確認された。
【００１５】上記凹凸１５は、光学的ローパスフィルタ
２のＭＴＦ(Modulation TransferFunction)特性を変化
させない程度に微小なものであればよく、たとえば、高
さ０．１５μｍ以下の突起を、ピッチ３μｍ以下で形成
した凹凸構造が好ましい。凹凸１５の高さが大き過ぎる
と、上記ＭＴＦ特性が悪くなり、小さ過ぎるとリング状
フレア１２の抑制効果が不十分となる。これに対し、光
学的ローパスフィルタ２の格子形成面２ａに存在する格
子は、高さ０．４〜０．６μｍ程度の突起を、ピッチ
１．５〜１０μｍ程度で形成したものであり、上記凹凸
１５とは、特にその高さが大きく異なる。
２のＭＴＦ(Modulation TransferFunction)特性を変化
させない程度に微小なものであればよく、たとえば、高
さ０．１５μｍ以下の突起を、ピッチ３μｍ以下で形成
した凹凸構造が好ましい。凹凸１５の高さが大き過ぎる
と、上記ＭＴＦ特性が悪くなり、小さ過ぎるとリング状
フレア１２の抑制効果が不十分となる。これに対し、光
学的ローパスフィルタ２の格子形成面２ａに存在する格
子は、高さ０．４〜０．６μｍ程度の突起を、ピッチ
１．５〜１０μｍ程度で形成したものであり、上記凹凸
１５とは、特にその高さが大きく異なる。
【００１６】図４は本発明の第２実施例に係る光学的ロ
ーパスフィルタを備えた撮像装置を示し、パッケージ５
内に設置された色フィルタアレイ６付の固体撮像素子４
と光学的ローパスフィルタ２とが、矩形の枠型のスペー
サ８を介して、接着剤９により一体化されている。上記
スペーサ１８は、例えば金属フィルムをエッチングによ
りパターニングしたものである。
ーパスフィルタを備えた撮像装置を示し、パッケージ５
内に設置された色フィルタアレイ６付の固体撮像素子４
と光学的ローパスフィルタ２とが、矩形の枠型のスペー
サ８を介して、接着剤９により一体化されている。上記
スペーサ１８は、例えば金属フィルムをエッチングによ
りパターニングしたものである。
【００１７】光学的ローパスフィルタ２の特長である偽
色信号・偽信号の抑制機能を発揮させるには、光学的ロ
ーパスフィルタ２と、固体撮像素子４を含めた他の要素
との位置関係が重要であるが、この第２実施例によれ
ば、上記スペーサ８により、光学的ローパスフィルタ２
と撮像面４ａとの相対的な位置関係が製造時に正確に設
定されるので、上記偽色信号・偽信号の抑制機能が効果
的に発揮される。
色信号・偽信号の抑制機能を発揮させるには、光学的ロ
ーパスフィルタ２と、固体撮像素子４を含めた他の要素
との位置関係が重要であるが、この第２実施例によれ
ば、上記スペーサ８により、光学的ローパスフィルタ２
と撮像面４ａとの相対的な位置関係が製造時に正確に設
定されるので、上記偽色信号・偽信号の抑制機能が効果
的に発揮される。
【００１８】なお、固体撮像素子４と光学的ローパスフ
ィルタ２の一体化は、ネジ止め、接着、封入、一体成形
のいずれでもよい。上記スペーサ８は、上記枠型とは異
なり、ポリエチレンテレフタレートのような透明な樹脂
フィルムを重ねた平板状であってもよいし、感光性樹脂
を固体撮像素子４と光学的ローパスフィルタ２の一方ま
たは両方に光パターニングしたものであってもよい。ま
た、接着剤中に一定の直径を有するビーズ、ロッド等を
含ませてスペーサを構成し、これらビーズ、ロッド等に
よって、固体撮像素子４と光学的ローパスフィルタ２間
の距離を正確に保持する構造としてもよい。
ィルタ２の一体化は、ネジ止め、接着、封入、一体成形
のいずれでもよい。上記スペーサ８は、上記枠型とは異
なり、ポリエチレンテレフタレートのような透明な樹脂
フィルムを重ねた平板状であってもよいし、感光性樹脂
を固体撮像素子４と光学的ローパスフィルタ２の一方ま
たは両方に光パターニングしたものであってもよい。ま
た、接着剤中に一定の直径を有するビーズ、ロッド等を
含ませてスペーサを構成し、これらビーズ、ロッド等に
よって、固体撮像素子４と光学的ローパスフィルタ２間
の距離を正確に保持する構造としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の光学的ロ
ーパスフィルタによれば、偽信号および偽色信号を有効
に遮断しながら、リング状フレアによる画質の低下を抑
制できる。また、本発明の撮像素子によれば、光学的ロ
ーパスフィルタと固体撮像素子との相対的な位置関係が
製造時に正確に設定されるので、偽色信号および偽信号
の発生が効果的に抑制される。
ーパスフィルタによれば、偽信号および偽色信号を有効
に遮断しながら、リング状フレアによる画質の低下を抑
制できる。また、本発明の撮像素子によれば、光学的ロ
ーパスフィルタと固体撮像素子との相対的な位置関係が
製造時に正確に設定されるので、偽色信号および偽信号
の発生が効果的に抑制される。
【図１】本発明の第１実施例に係る撮像装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図２】同実施例の光学的ローパスフィルタおよび固体
撮像素子を示す側面図である。
撮像素子を示す側面図である。
【図３】同実施例の固体撮像素子の撮像面を示す正面図
である。
である。
【図４】本発明の第２実施例に係る撮像装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図５】従来の撮像装置を示す概略構成図である。
１…撮像レンズ、２…光学的ローパスフィルタ、２ａ…
格子形成面、２ｂ…格子形成面と反対側の表面、４…固
体撮像素子、５…パッケージ、６…色フィルタアレイ、
８…スペーサ、９…接着剤、１０…光軸、１５…凹凸。
格子形成面、２ｂ…格子形成面と反対側の表面、４…固
体撮像素子、５…パッケージ、６…色フィルタアレイ、
８…スペーサ、９…接着剤、１０…光軸、１５…凹凸。
Claims (2)
- 【請求項１】 光透過性の基板の表面に回折格子を形成
してなり、撮像レンズと固体撮像素子との間に配置され
て、その格子形成面が上記固体撮像素子側に向けられる
光学的ローパスフィルタであって、上記基板における上
記格子形成面と反対側の表面が、微小な凹凸構造を備え
た粗面からなることを特徴とする光学的ローパスフィル
タ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学的ローパスフィル
タを備え、上記光学的ローパスフィルタと固体撮像素子
とが、これらの間に介挿したスペーサとともに一体化さ
れてなることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358713A JPH05181093A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358713A JPH05181093A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181093A true JPH05181093A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18460736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3358713A Pending JPH05181093A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05181093A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530222A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-05-11 | ASML Netherlands B.V. | Optical element lithographic apparatus such optical element and device manufacturing method |
| US8318288B2 (en) | 2003-11-06 | 2012-11-27 | Asml Netherlands B.V. | Optical element, lithographic apparatus including such optical element and device manufacturing method, and device manufactured thereby |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3358713A patent/JPH05181093A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530222A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-05-11 | ASML Netherlands B.V. | Optical element lithographic apparatus such optical element and device manufacturing method |
| US8318288B2 (en) | 2003-11-06 | 2012-11-27 | Asml Netherlands B.V. | Optical element, lithographic apparatus including such optical element and device manufacturing method, and device manufactured thereby |
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