JPH06148572A - 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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- JPH06148572A JPH06148572A JP4297221A JP29722192A JPH06148572A JP H06148572 A JPH06148572 A JP H06148572A JP 4297221 A JP4297221 A JP 4297221A JP 29722192 A JP29722192 A JP 29722192A JP H06148572 A JPH06148572 A JP H06148572A
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- 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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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B5/1871—Transmissive phase gratings
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 透明基板の表面に回折格子部を有し、撮像レ
ンズと固体撮像素子との間に、回折格子部の格子形成面
が上記固体撮像素子側に対向するように配置される光学
的ローパスフィルタであって、基板の厚さをｔ（ｍ
ｍ）、格子形成面と固体撮像素子の撮像面との距離をg
（ｍｍ）、基板面における臨界角をθｃ、光が基板内か
ら格子形成面に臨界角θｃで入射したときの１次回折光
の射出角度をθ１でそれぞれ表した場合、上記基板部の
厚さｔが下記の式（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θ１）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜
０．９ （１） を満足することを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
上記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いることを特徴とする
撮像装置。 【効果】 偽信号および偽色信号を有効に遮断しなが
ら、リング状フレアの発生による画質の低下を抑制でき
る。
ンズと固体撮像素子との間に、回折格子部の格子形成面
が上記固体撮像素子側に対向するように配置される光学
的ローパスフィルタであって、基板の厚さをｔ（ｍ
ｍ）、格子形成面と固体撮像素子の撮像面との距離をg
（ｍｍ）、基板面における臨界角をθｃ、光が基板内か
ら格子形成面に臨界角θｃで入射したときの１次回折光
の射出角度をθ１でそれぞれ表した場合、上記基板部の
厚さｔが下記の式（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θ１）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜
０．９ （１） を満足することを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
上記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いることを特徴とする
撮像装置。 【効果】 偽信号および偽色信号を有効に遮断しなが
ら、リング状フレアの発生による画質の低下を抑制でき
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。
およびそれを備えた撮像装置に関する。
【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、固体撮像素子上に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、
光の折返しによる偽信号が発生する。そのため単板式固
体撮像素子を用いた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機能を有する光学的
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、通常、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、かか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。
装置は、固体撮像素子上に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、
光の折返しによる偽信号が発生する。そのため単板式固
体撮像素子を用いた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機能を有する光学的
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、通常、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、かか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。
【０００３】上記の問題点を解決するものとして、回折
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図５に示す。図５に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ２１、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ２２および固体
撮像素子２４が、この順に配置されている。固体撮像素
子２４はパッケージ２３内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ２２はパッケージ２３の全面に取り付け
られて、固体撮像素子２４の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図５に示す。図５に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ２１、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ２２および固体
撮像素子２４が、この順に配置されている。固体撮像素
子２４はパッケージ２３内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ２２はパッケージ２３の全面に取り付け
られて、固体撮像素子２４の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の光学的ローパス
フィルタ２２を備えた撮像装置（図５）を用いてスポッ
ト光（例えば、車のヘッドライト、照明用ライト）を撮
影した場合、スポット光の像の回りに、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、上記の光学的ローパスフィルタ２２における格子形
成面２２ａと反対側の面２２ｂとで生じる全反射が主な
原因で発生する。
フィルタ２２を備えた撮像装置（図５）を用いてスポッ
ト光（例えば、車のヘッドライト、照明用ライト）を撮
影した場合、スポット光の像の回りに、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、上記の光学的ローパスフィルタ２２における格子形
成面２２ａと反対側の面２２ｂとで生じる全反射が主な
原因で発生する。
【０００５】本発明は、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およびそれを備
えた撮像装置を提供することを目的とする。
質の低下を防ぐ光学的ローパスフィルタおよびそれを備
えた撮像装置を提供することを目的とする。
【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、透明基板部の
表面に回折格子部を有し、撮像レンズと固体撮像素子と
の間に、回折格子部の格子形成面（なお、本発明で格子
形成面とは、格子の凹部を連続した面をいう。）が上記
固体撮像素子側に対向するように配置される光学的ロー
パスフィルタであって、上記基板部の屈折率をｎ、基板
部の厚さをｔ（ｍｍ）、格子形成面と固体撮像素子の撮
像面との距離をｇ（ｍｍ）、基板面における臨界角をθ
ｃ、光が基板内から格子形成面に臨界角θｃで入射した
ときの１次回折光の射出角度をθｌでそれぞれ表した場
合、上記基板部の厚さｔが下記の式（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜０．９ （１） を満足することを特徴とする。
に、本発明の光学的ローパスフィルタは、透明基板部の
表面に回折格子部を有し、撮像レンズと固体撮像素子と
の間に、回折格子部の格子形成面（なお、本発明で格子
形成面とは、格子の凹部を連続した面をいう。）が上記
固体撮像素子側に対向するように配置される光学的ロー
パスフィルタであって、上記基板部の屈折率をｎ、基板
部の厚さをｔ（ｍｍ）、格子形成面と固体撮像素子の撮
像面との距離をｇ（ｍｍ）、基板面における臨界角をθ
ｃ、光が基板内から格子形成面に臨界角θｃで入射した
ときの１次回折光の射出角度をθｌでそれぞれ表した場
合、上記基板部の厚さｔが下記の式（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜０．９ （１） を満足することを特徴とする。
【０００７】また、本発明の撮像装置は、上記の光学的
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いることを特徴とする。
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いることを特徴とする。
【０００８】
【作用】回折格子部を有する光学的ローパスフィルタを
備えた撮像装置において、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３に
は、表面を構成するＳｉ基板およびＡ１からなる配線部
があり、固体撮像素子３は高い表面反射率を有する。そ
のために、撮像面３ａに達した光の一部は、撮像面３ａ
で反射され（Ｌ１）、回折格子からなる光学的ローパス
フィルタ２に入射して回折され（Ｌ２）、光学的ローパ
スフィルタ２の透明な基板部表面２ｂに入射角θｏで達
し、透過（Ｌ３）および反射（Ｌ４）される。基板部表
面２ｂで反射された光（Ｌ４）は、再び光学的ローパス
フィルタ２の格子形成面２ａにより回折された後、固体
撮像素子の撮像面３ａに達する（Ｌ５）。
備えた撮像装置において、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３に
は、表面を構成するＳｉ基板およびＡ１からなる配線部
があり、固体撮像素子３は高い表面反射率を有する。そ
のために、撮像面３ａに達した光の一部は、撮像面３ａ
で反射され（Ｌ１）、回折格子からなる光学的ローパス
フィルタ２に入射して回折され（Ｌ２）、光学的ローパ
スフィルタ２の透明な基板部表面２ｂに入射角θｏで達
し、透過（Ｌ３）および反射（Ｌ４）される。基板部表
面２ｂで反射された光（Ｌ４）は、再び光学的ローパス
フィルタ２の格子形成面２ａにより回折された後、固体
撮像素子の撮像面３ａに達する（Ｌ５）。
【０００９】ここで、空気の屈折率と基板部の屈折率と
から決まる臨界角以上の入射角θｏで基板部表面２ｂに
入射する光は、基板部表面２ｂで全反射を起こし、臨界
角以下の入射角で基板部表面２ｂに入射する光の一部は
基板部表面２ｂを透過する。したがって、臨界角以上の
入射角で基板部表面２ｂに入射する光による、撮像面３
ａに達する反射光（Ｌ５）の強度は、臨界角以下の入射
角で基板部表面２ｂに入射する光による反射光（Ｌ５）
の強度に比べて、格段に大きい。その結果、この高い強
度の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、固体撮像素子の撮像面３ａ上におけるスポット
光の像１１とリング状フレア１２との模式図を示す。リ
ング状フレアは、スポット光像の回りに円として現れ
る。
から決まる臨界角以上の入射角θｏで基板部表面２ｂに
入射する光は、基板部表面２ｂで全反射を起こし、臨界
角以下の入射角で基板部表面２ｂに入射する光の一部は
基板部表面２ｂを透過する。したがって、臨界角以上の
入射角で基板部表面２ｂに入射する光による、撮像面３
ａに達する反射光（Ｌ５）の強度は、臨界角以下の入射
角で基板部表面２ｂに入射する光による反射光（Ｌ５）
の強度に比べて、格段に大きい。その結果、この高い強
度の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、固体撮像素子の撮像面３ａ上におけるスポット
光の像１１とリング状フレア１２との模式図を示す。リ
ング状フレアは、スポット光像の回りに円として現れ
る。
【００１０】図２において光学的ローパスフィルタ２の
格子形成面２ａと撮像面３ａとの距離をｇ（ｍｍ）、光
学的ローパスフィルタの基板部の厚さをｔ（ｍｍ）、基
板部の屈折率をｎ、基板部表面２ｂにおける臨界角をθ
ｃで表すとする。ここで、図３のスポット光の像１１の
中心からリング状フレア１２の最大強度部分までの距離
を、リング状フレアの半径Ｒと定義する。空気の屈折率
は１であるため臨界角θｃは下記の式（２）で表され
る。 θｃ＝Ｓｉｎ-1（１／ｎ） （２）
格子形成面２ａと撮像面３ａとの距離をｇ（ｍｍ）、光
学的ローパスフィルタの基板部の厚さをｔ（ｍｍ）、基
板部の屈折率をｎ、基板部表面２ｂにおける臨界角をθ
ｃで表すとする。ここで、図３のスポット光の像１１の
中心からリング状フレア１２の最大強度部分までの距離
を、リング状フレアの半径Ｒと定義する。空気の屈折率
は１であるため臨界角θｃは下記の式（２）で表され
る。 θｃ＝Ｓｉｎ-1（１／ｎ） （２）
【００１１】また、リング状フレア１２の半径Ｒは、下
記の式（３）で表される。 Ｒ＝ａ１＋ｂ＋ａ２ ＝２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ） （３） ここで、ａ１、ｂおよびａ２はそれぞれ図２に示すよう
に、撮像面３ａ上の反射点７から格子形成面２ａ上の入
射点８までの水平距離（固体撮像素子４に対して平行に
測定した距離）（ａ１）、格子形成面２ａにおける入射
点８から射出点９までの水平距離（ｂ）、射出点９から
撮像面３ａ上の入射点１０までの水平距離（ａ２）であ
る。
記の式（３）で表される。 Ｒ＝ａ１＋ｂ＋ａ２ ＝２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ） （３） ここで、ａ１、ｂおよびａ２はそれぞれ図２に示すよう
に、撮像面３ａ上の反射点７から格子形成面２ａ上の入
射点８までの水平距離（固体撮像素子４に対して平行に
測定した距離）（ａ１）、格子形成面２ａにおける入射
点８から射出点９までの水平距離（ｂ）、射出点９から
撮像面３ａ上の入射点１０までの水平距離（ａ２）であ
る。
【００１２】一方、θｌは下記の式（４）で与えられ
る。 θｌ＝Ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎ（θｃ）−λ／ｄ） （４） なお、λは光の波長、ｄは回折格子の周期を表わす。
る。 θｌ＝Ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎ（θｃ）−λ／ｄ） （４） なお、λは光の波長、ｄは回折格子の周期を表わす。
【００１３】格子形成面２ａと撮像面３ａとの距離ｇを
０．０５ｍｍ（５０μｍ）とし、基板の厚さｔ（ｍｍ）
および屈折率ｎを変化させ、１／２インチ固体撮像素子
３を備えた撮像装置により、発生するリング状フレアを
観察した。基板部として屈折率１．５２のガラスを用い
た場合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発生したリ
ング状フレアの観察結果を表１に示す。
０．０５ｍｍ（５０μｍ）とし、基板の厚さｔ（ｍｍ）
および屈折率ｎを変化させ、１／２インチ固体撮像素子
３を備えた撮像装置により、発生するリング状フレアを
観察した。基板部として屈折率１．５２のガラスを用い
た場合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発生したリ
ング状フレアの観察結果を表１に示す。
【表１】
【００１４】また、基板部として屈折率１．８１のガラ
スを用いた場合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発
生したリング状フレアの観察結果を表２に示す。なお、
表１および表２において、○印はリング状フレアが問題
とならないもの、△印はリング状フレアによる画質の低
下が小さいもの、×印はリング状フレアによる画質の低
下が大きいものをそれぞれ表す。
スを用いた場合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発
生したリング状フレアの観察結果を表２に示す。なお、
表１および表２において、○印はリング状フレアが問題
とならないもの、△印はリング状フレアによる画質の低
下が小さいもの、×印はリング状フレアによる画質の低
下が大きいものをそれぞれ表す。
【表２】
【００１５】図３のリング状フレア１２の半径Ｒが、ス
ポット光の像１１の半径より充分小さい場合にはリング
状フレアは画像中には現れない（表１および表２におい
て○印を付したもの。）また、スポット光の像１１の半
径と同程度であれば、画像の劣化も小さくてすむ（表１
および表２において△印に付したもの。）。本発明によ
り、上記の式（３）で表されるリング状フレアの半径
Ｒ、 Ｒ＝２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ） が０．９より小さい場合、リング状フレアが画像上目立
たず、良好な画像が得られる。また、上記のリング状フ
レアの半径Ｒが０．４５より小さい場合、特に良好な画
像が得られる。
ポット光の像１１の半径より充分小さい場合にはリング
状フレアは画像中には現れない（表１および表２におい
て○印を付したもの。）また、スポット光の像１１の半
径と同程度であれば、画像の劣化も小さくてすむ（表１
および表２において△印に付したもの。）。本発明によ
り、上記の式（３）で表されるリング状フレアの半径
Ｒ、 Ｒ＝２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ） が０．９より小さい場合、リング状フレアが画像上目立
たず、良好な画像が得られる。また、上記のリング状フ
レアの半径Ｒが０．４５より小さい場合、特に良好な画
像が得られる。
【００１６】なお、波長５５０ｎｍ、格子のピッチを
３．８５μｍとした場合、上記の条件を満足する厚さｔ
の最小値は次の通りである。 ｎ＝１．５２の場合 ｎ＝１．８１の場合 Ｒ＜０．９ ４２０μｍ ５５３μｍ Ｒ＜０．４５ １６２μｍ ２１４μｍ
３．８５μｍとした場合、上記の条件を満足する厚さｔ
の最小値は次の通りである。 ｎ＝１．５２の場合 ｎ＝１．８１の場合 Ｒ＜０．９ ４２０μｍ ５５３μｍ Ｒ＜０．４５ １６２μｍ ２１４μｍ
【００１７】ここで、例えば、矩形波状の断面形状を有
する回折格子からなる光学的ローパスフィルタのＭＴＦ
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）特性について、回折格子の周期をｄ、格子の
凸部の幅をａ、回折格子と撮像面との距離をｂ、入射光
の波長をλとすると、カットオフ周波数ｆａおよびｆｂ
は、それぞれ、下記の式（５）および式（６）で表され
る。 ｆａ＝ａ／ｂλ （５） ｆｂ＝（ｄ−ａ）／ｂλ （６） したがって、カットオフ周波数が光学的ローパスフィル
タと固体撮像素子との距離によって決まる。本発明の撮
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高い。
する回折格子からなる光学的ローパスフィルタのＭＴＦ
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）特性について、回折格子の周期をｄ、格子の
凸部の幅をａ、回折格子と撮像面との距離をｂ、入射光
の波長をλとすると、カットオフ周波数ｆａおよびｆｂ
は、それぞれ、下記の式（５）および式（６）で表され
る。 ｆａ＝ａ／ｂλ （５） ｆｂ＝（ｄ−ａ）／ｂλ （６） したがって、カットオフ周波数が光学的ローパスフィル
タと固体撮像素子との距離によって決まる。本発明の撮
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高い。
【００１８】
【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。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図１に示す。図１において、
撮像レンズ１と固体撮像素子３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３側に向けられている。固体撮像素子３の前
面には色フィルタアレイ５が配置されている。
明する。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図１に示す。図１において、
撮像レンズ１と固体撮像素子３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３側に向けられている。固体撮像素子３の前
面には色フィルタアレイ５が配置されている。
【００１９】上記の光学的ローパスフィルタ２は、例え
ば透明な基板部２ｃ上に、２方向に延びる格子を有する
回折格子部を形成したものであり、上記基板の主面が光
軸７に直交するように配置され、撮像装置のフレーム
（図示しない）に支持されている。他方、上記固体撮像
素子３は、その撮像面３ａ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３ａが上記光軸７に直交するように配置されて、図
１のパッケージ４内に収納され保護されている。上記回
折格子部の２つの格子の方向は、例えば固体撮像素子３
を構成する多数の光検出素子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、例えば４５゜の角度を
なすように設定される。
ば透明な基板部２ｃ上に、２方向に延びる格子を有する
回折格子部を形成したものであり、上記基板の主面が光
軸７に直交するように配置され、撮像装置のフレーム
（図示しない）に支持されている。他方、上記固体撮像
素子３は、その撮像面３ａ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３ａが上記光軸７に直交するように配置されて、図
１のパッケージ４内に収納され保護されている。上記回
折格子部の２つの格子の方向は、例えば固体撮像素子３
を構成する多数の光検出素子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、例えば４５゜の角度を
なすように設定される。
【００２０】図４は本発明の光学的ローパスフィルタを
備えた撮像装置の一例の概略構成図を示し、パッケージ
４内に設置された色フィルタアレイ５を有する固体撮像
素子３と光学的ローパスフィルタ２とが矩形状のスペー
サ１４を介して、接着剤１３により一体化されている。
上記スペーサ１４としては、例えば金属をエッチングに
よりパターニングしたものを用いることができる。
備えた撮像装置の一例の概略構成図を示し、パッケージ
４内に設置された色フィルタアレイ５を有する固体撮像
素子３と光学的ローパスフィルタ２とが矩形状のスペー
サ１４を介して、接着剤１３により一体化されている。
上記スペーサ１４としては、例えば金属をエッチングに
よりパターニングしたものを用いることができる。
【００２１】なお、固体撮像素子３と光学的ローパスフ
ィルタ２とを一体化する方法としては、ネジ止め、接
着、封入、一体成形などを挙げることができる。上記ス
ペーサ１４としては、感光性樹脂膜を固体撮像素子３と
光学的ローパスフィルタ２と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、所定の直径を
有するビーズ、ロッド等を含む接着剤を用い、これらビ
ーズ、ロッド等をスペーサとして用いてもよい。
ィルタ２とを一体化する方法としては、ネジ止め、接
着、封入、一体成形などを挙げることができる。上記ス
ペーサ１４としては、感光性樹脂膜を固体撮像素子３と
光学的ローパスフィルタ２と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、所定の直径を
有するビーズ、ロッド等を含む接着剤を用い、これらビ
ーズ、ロッド等をスペーサとして用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明の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、リング状フレアの発生による画
質の低下を抑制できる。
それを備えた撮像装置によれば、偽信号および偽色信号
を有効に遮断しながら、リング状フレアの発生による画
質の低下を抑制できる。
【図１】本発明の光学的ローパスフィルタを備える撮像
装置を示す概略構成図である。
装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の撮像装置でフレアが発生する原因を示す
図である。
図である。
【図３】固体撮像素子の撮像面におけるリング状フレア
の模式図である。
の模式図である。
【図４】本発明の撮像装置の一例を示す概略構成図であ
る。
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、２ｃ…基板部、３…固体撮像素子、３ａ…
撮像面、４…パッケージ、５…色フィルタ、７…光軸、
１１…スポット光の像、１２…リング状フレア、１３…
接着剤、１４…スペーサ
格子形成面、２ｃ…基板部、３…固体撮像素子、３ａ…
撮像面、４…パッケージ、５…色フィルタ、７…光軸、
１１…スポット光の像、１２…リング状フレア、１３…
接着剤、１４…スペーサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】上記の問題点を解決するものとして、回折
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図５に示す。図５に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ２１、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ２２および固体
撮像素子２４が、この順に配置されている。固体撮像素
子２４はパッケージ２３内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ２２はパッケージ２３の前面に取り付け
られて、固体撮像素子２４の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
格子からなる光学的ローパスフィルタが知られている。
回折格子からなる光学的ローパスフィルタが配置された
撮像装置の一例の概略構成図を図５に示す。図５に示す
撮像装置において、光の入射側から撮像レンズ２１、回
折格子からなる光学的ローパスフィルタ２２および固体
撮像素子２４が、この順に配置されている。固体撮像素
子２４はパッケージ２３内に収納され、上記の光学的ロ
ーパスフィルタ２２はパッケージ２３の前面に取り付け
られて、固体撮像素子２４の保護ガラスとしての作用も
果たしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【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、透明基板部の
表面に回折格子部を有し、撮像レンズと固体撮像素子と
の間に、回折格子部の格子形成面（なお、本発明で格子
形成面とは、格子の凹部を連続した面をいう。）が上記
固体撮像素子側に対向するように配置される光学的ロー
パスフィルタであって、基板部の厚さをｔ（ｍｍ）、格
子形成面と固体撮像素子の撮像面との距離をg（ｍ
ｍ）、基板面における臨界角をθｃ、光が基板内から格
子形成面に臨界角θｃで入射したときの１次回折光の射
出角度をθ１でそれぞれ表した場合、上記基板部の厚さ
ｔが下記の式（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θ１）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜０．９ （１） を満足することを特徴とする。
に、本発明の光学的ローパスフィルタは、透明基板部の
表面に回折格子部を有し、撮像レンズと固体撮像素子と
の間に、回折格子部の格子形成面（なお、本発明で格子
形成面とは、格子の凹部を連続した面をいう。）が上記
固体撮像素子側に対向するように配置される光学的ロー
パスフィルタであって、基板部の厚さをｔ（ｍｍ）、格
子形成面と固体撮像素子の撮像面との距離をg（ｍ
ｍ）、基板面における臨界角をθｃ、光が基板内から格
子形成面に臨界角θｃで入射したときの１次回折光の射
出角度をθ１でそれぞれ表した場合、上記基板部の厚さ
ｔが下記の式（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θ１）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜０．９ （１） を満足することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】また、リング状フレア１２の半径Ｒは、下
記の式（３）で表される。 Ｒ＝ａ１＋ｂ＋ａ２ ＝２・ｇ・ｔａｎ（θ１）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ） （３） ここで、ａ１、ｂおよびａ２はそれぞれ図２に示すよう
に、撮像面３ａ上の反射点７から格子形成面２ａ上の入
射点８までの水平距離（固体撮像素子４に対して平行に
測定した距離）（ａ１）、格子形成面２ａにおける入射
点８から出射点９までの水平距離（ｂ）、出射点９から
撮像面３ａ上の入射点１０までの水平距離（ａ２）であ
る。
記の式（３）で表される。 Ｒ＝ａ１＋ｂ＋ａ２ ＝２・ｇ・ｔａｎ（θ１）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ） （３） ここで、ａ１、ｂおよびａ２はそれぞれ図２に示すよう
に、撮像面３ａ上の反射点７から格子形成面２ａ上の入
射点８までの水平距離（固体撮像素子４に対して平行に
測定した距離）（ａ１）、格子形成面２ａにおける入射
点８から出射点９までの水平距離（ｂ）、出射点９から
撮像面３ａ上の入射点１０までの水平距離（ａ２）であ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】格子形成面２ａと撮像面３ａとの距離ｇを
０．０５ｍｍ（５０μｍ）とし、基板の厚さｔ（ｍｍ）
および屈折率ｎを変化させ、１／２インチ固体撮像素子
３を備えた撮像装置により、発生するリング状フレアを
観察した。基板部として屈折率１．５２のガラスを用い
基板部表面に周期３．８５μｍの回折格子部を設けた場
合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発生したリング
状フレアの観察結果を表１に示す
０．０５ｍｍ（５０μｍ）とし、基板の厚さｔ（ｍｍ）
および屈折率ｎを変化させ、１／２インチ固体撮像素子
３を備えた撮像装置により、発生するリング状フレアを
観察した。基板部として屈折率１．５２のガラスを用い
基板部表面に周期３．８５μｍの回折格子部を設けた場
合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発生したリング
状フレアの観察結果を表１に示す
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】また、基板部として屈折率１．８１のガラ
スを用い、基板部表面に周期３．８５μｍの回折格子部
を設けた場合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発生
したリング状フレアの観察結果を表２に示す。なお、表
１および表２において、○印はリング状フレアが問題と
ならないもの、△印はリング状フレアによる画質の低下
が小さいもの、×印はリング状フレアによる画質の低下
が大きいものをそれぞれ表す。
スを用い、基板部表面に周期３．８５μｍの回折格子部
を設けた場合における、基板部の厚さｔ（ｍｍ）と発生
したリング状フレアの観察結果を表２に示す。なお、表
１および表２において、○印はリング状フレアが問題と
ならないもの、△印はリング状フレアによる画質の低下
が小さいもの、×印はリング状フレアによる画質の低下
が大きいものをそれぞれ表す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】なお、回折格子の周期を３．８５μｍとし
た場合、波長５５０ｍｍ（固体撮像素子の中心波長）の
光に対する上記の条件を満足する厚さｔの最小値は次の
通りである。 ｎ＝１．５２の場合 ｎ＝１．８１の場合 Ｒ＜０．９ ４２０μｍ ５５３μｍ Ｒ＜０．４５ １６２μｍ ２１４μｍ
た場合、波長５５０ｍｍ（固体撮像素子の中心波長）の
光に対する上記の条件を満足する厚さｔの最小値は次の
通りである。 ｎ＝１．５２の場合 ｎ＝１．８１の場合 Ｒ＜０．９ ４２０μｍ ５５３μｍ Ｒ＜０．４５ １６２μｍ ２１４μｍ
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】次に、光学的ローパスフィルタによる偽色
信号および偽信号の抑制機能について説明する。例え
ば、矩形波状の断面形状を有する回折格子からなる光学
的ローパスフィルタのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性について、
回折格子の周期をｄ、格子の凸部の幅をａ、回折格子と
撮像面との距離をｂ、入射光の波長をλとすると、カッ
トオフ周波数ｆａおよびｆｂは、それぞれ、下記の式
（５）および式（６）で表される。 ｆａ＝ａ／ｂλ （５） ｆｂ＝（ｄ−ａ）／ｂλ （６） したがって、カットオフ周波数は回折格子の寸法ａ，ｄ
のほか、光学的ローパスフィルタと固体撮像素子との距
離ｂによって決まる。偽信号を発生させる被写体が有す
る空間周波数は固体撮像素子の画素周期によって決ま
り、偽色信号を発生させる被写体が有する空間周波数は
色フィルタアレイの色組の周期によって決まる。これら
の空間周波数がカットオフ領域ｆａ〜ｆｂに含まれるよ
うに、諸寸法ａ，ｂ，ｄを設定することにより、偽信号
および偽信号をカットオフできる。本発明の撮像装置に
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高い。
信号および偽信号の抑制機能について説明する。例え
ば、矩形波状の断面形状を有する回折格子からなる光学
的ローパスフィルタのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性について、
回折格子の周期をｄ、格子の凸部の幅をａ、回折格子と
撮像面との距離をｂ、入射光の波長をλとすると、カッ
トオフ周波数ｆａおよびｆｂは、それぞれ、下記の式
（５）および式（６）で表される。 ｆａ＝ａ／ｂλ （５） ｆｂ＝（ｄ−ａ）／ｂλ （６） したがって、カットオフ周波数は回折格子の寸法ａ，ｄ
のほか、光学的ローパスフィルタと固体撮像素子との距
離ｂによって決まる。偽信号を発生させる被写体が有す
る空間周波数は固体撮像素子の画素周期によって決ま
り、偽色信号を発生させる被写体が有する空間周波数は
色フィルタアレイの色組の周期によって決まる。これら
の空間周波数がカットオフ領域ｆａ〜ｆｂに含まれるよ
うに、諸寸法ａ，ｂ，ｄを設定することにより、偽信号
および偽信号をカットオフできる。本発明の撮像装置に
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高い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】
【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。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図１に示す。図１において、
撮像レンズ１と固体撮像素子３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３側に向けられている。固体撮像素子３の前
面には色フィルタアレイ６が配置されている。
明する。本発明の光学的ローパスフィルタを備えるカラ
ー撮像装置の概略構成図を図１に示す。図１において、
撮像レンズ１と固体撮像素子３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３側に向けられている。固体撮像素子３の前
面には色フィルタアレイ６が配置されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １…撮像レンズ、２…光学的ローパスフィルタ、２ａ…
格子形成面、２ｃ…基板部、３…固体撮像素子、３ａ…
撮像面、４…パッケージ、５，６…色フィルタアレイ、
７…光軸、１１…スポット光の像、１２…リング状フレ
ア、１３…接着剤、１４…スペーサ
格子形成面、２ｃ…基板部、３…固体撮像素子、３ａ…
撮像面、４…パッケージ、５，６…色フィルタアレイ、
７…光軸、１１…スポット光の像、１２…リング状フレ
ア、１３…接着剤、１４…スペーサ
Claims (2)
- 【請求項１】 透明基板部の表面に回折格子部を有し、
撮像レンズと固体撮像素子との間に、回折格子部の格子
形成面が上記固体撮像素子側に対向するように配置され
る光学的ローパスフィルタであって、上記基板部の屈折
率をｎ、基板部の厚さをｔ（ｍｍ）、格子形成面と固体
撮像素子の撮像面との距離をｇ（ｍｍ）、基板面におけ
る臨界角をθｃ、光が基板内から格子形成面に臨界角θ
ｃで入射したときの１次回折光の射出角度をθｌでそれ
ぞれ表した場合、上記基板部の厚さｔが下記の式
（１）、 ２・ｇ・ｔａｎ（θｌ）＋２・ｔ・ｔａｎ（θｃ）＜０．９ （１） を満足す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
れていることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29722192A JP3204471B2 (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
| US08/145,139 US5467224A (en) | 1992-11-06 | 1993-11-03 | Optical low pass filter and imaging device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29722192A JP3204471B2 (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148572A true JPH06148572A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3204471B2 JP3204471B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=17843746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29722192A Expired - Fee Related JP3204471B2 (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 光学的ローパスフィルタおよび撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5467224A (ja) |
| JP (1) | JP3204471B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8194209B2 (en) | 2006-07-05 | 2012-06-05 | Nikon Corporation | Optical low-pass filter, camera, imaging apparatus, and method for producing optical low-pass filter |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6067137A (en) * | 1995-08-25 | 2000-05-23 | Kuraray Co., Ltd. | Image display apparatus with hydrophobic diffraction grating for an enlarged viewing angle |
| JPH1184201A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-03-26 | Olympus Optical Co Ltd | ズームレンズ鏡筒 |
| JP3918320B2 (ja) * | 1998-09-29 | 2007-05-23 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子 |
| KR100390875B1 (ko) * | 1999-10-27 | 2003-07-10 | (주)해빛정보 | 위상 회절 격자형 광 저대역 통과필터 |
| US7167615B1 (en) | 1999-11-05 | 2007-01-23 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Resonant waveguide-grating filters and sensors and methods for making and using same |
| KR100340938B1 (ko) * | 1999-11-17 | 2002-06-20 | 박병선 | 광 저 대역 통과 필터 일체형 고체 촬상 소자 |
| US20010007475A1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-07-12 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Image pickup device and its mounting structure for an optical low-pass filter |
| CN100437159C (zh) * | 2004-06-18 | 2008-11-26 | 大日本印刷株式会社 | 衍射光学元件及采用它的光学低通滤波器 |
| JP4623723B2 (ja) * | 2004-06-18 | 2011-02-02 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子及びこれを利用した光学ローパスフィルター |
| JP2009217123A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Fujinon Corp | 回折格子型ローパスフィルタ |
| JP2016212333A (ja) | 2015-05-13 | 2016-12-15 | キヤノン株式会社 | 光学ローパスフィルタおよびそれを備えた撮像装置 |
| WO2017210781A1 (en) | 2016-06-07 | 2017-12-14 | Airy3D Inc. | Light field imaging device and method for depth acquisition and three-dimensional imaging |
| US12259563B2 (en) | 2019-06-05 | 2025-03-25 | Airy3D Inc. | Light field imaging device and method for 3D sensing |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149923A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-08 | Sony Corp | 位相型光学的ロ−パスフイルタ |
| JPH07111514B2 (ja) * | 1988-04-04 | 1995-11-29 | 日本放送協会 | 光学的ローパスフイルタ |
-
1992
- 1992-11-06 JP JP29722192A patent/JP3204471B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-11-03 US US08/145,139 patent/US5467224A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8194209B2 (en) | 2006-07-05 | 2012-06-05 | Nikon Corporation | Optical low-pass filter, camera, imaging apparatus, and method for producing optical low-pass filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5467224A (en) | 1995-11-14 |
| JP3204471B2 (ja) | 2001-09-04 |
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