JP2003167123A - 光学ローパスフィルタおよびカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像条件の変化に応じてカットオフ周波数を
変えることができる光学ローパスフィルタ。 【解決手段】 光学的に等方的な光弾性物質で形成され
た光透過部材３１，３２は、入射面が光軸に対して斜め
になるように傾けて配設される。このとき、光透過部材
３１と光透過部材３２とは傾き方向が９０°異なってい
る。光透過部材３１，３２に応力付加アクチュエータ３
７によって応力を付加すると、光透過部材３１，３２は
複屈折板として機能するようになる。そのため、被写体
光束は光透過部材３１により２つの光束に分離され、こ
れらの分離された２つの光束は、さらに光透過部材３２
によりそれぞれ２つの光束に分離される。これらの分離
幅は応力によって変化するので、光透過部材３１，３２
によりカットオフ周波数が可変な光学ローパスフィルタ
が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子とともに
使用される光学ローパスフィルタ、およびその光学ロー
パスフィルタを備えるカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルスチルカメラやビデオカメラ等
の電子撮像装置では、ＣＣＤ等の撮像素子が使用されて
いる。このような撮像素子では受光画素が規則的に配列
されており、受光画素の配列パターンと被写体像のパタ
ーンとが生み出すモアレ縞や偽色などの減少を取り除く
目的で、水晶板を用いた光学ローパスフィルタが用いら
れる。光学ローパスフィルタを用いることにより、画素
ピッチを波長とする空間周波数と同程度の周波数成分が
被写体光からカットされ、上述したような現象が低減さ
れる。

【０００３】水晶板を光学ローパスフィルタに用いる場
合には結晶軸に対して所定の角度で切り出し、水晶の複
屈折を利用して像を二重化することにより上述した周波
数成分をカットしている。被写体光は複屈折現象によっ
て常光線と異常光線との二つに分離し、二つの平行光束
として水晶板から出射される。この平行光束の間隔は切
り出し角度と水晶板の厚さに依存しており、これらを調
整することによりカットオフ周波数を所望の空間周波数
に一致させることができる。撮像素子では受光素子が２
次元的に配列しているので、水晶板を２枚用いて２次元
的に空間周波数をカットしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、デジタルス
チルカメラでは、使用する画素のピッチを電子的または
ソフト的に数段階で選択できるものがある。例えば、撮
像素子の有効画素数が２０４８×１５３６であった場合
に、画素を間引くことによって記録画素数を１０２４×
７６８（ＸＧＡサイズ）や６４０×４８０（ＶＧＡサイ
ズ）にすることができる。このように画素を間引くとそ
れに応じて画素配列の空間周波数も変化することにな
り、光学ローパスフィルタでカットオフすべき周波数成
分も変化する。また、被写体によっても必要なカットオ
フ周波数が異なる。しかしながら、上述した光学ローパ
スフィルタでは、カットオフ周波数は使用される水晶板
の切り出し角度と厚さにより所定の値に決まってしまう
ため、必要なカットオフ周波数の変化に対して適切に対
応しきれないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、撮像条件の変化に応じて
カットオフ周波数を変えることができる光学ローパスフ
ィルタ、およびその光学ローパスフィルタを備えたカメ
ラを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による光学ローパ
スフィルタは、入射光束のうち、内部応力状態に応じた
周波数帯域の光束を通過する光弾性部材と、光弾性部材
に応力を付加する応力付加手段とを備えて上述の目的を
達成する。本発明の光学ローパスフィルタは画素が第１
の配列方向および第２の配列方向に二次元的に配列され
た撮像素子に対して適用され、光学的に等方な光弾性物
質で形成され、光軸と第１または第２の配列方向とが含
まれる平面内において入射面の法線が光軸に対して所定
角度を成すように配設された光弾性部材と、光弾性部材
に対して平面内の法線と直交する方向に所定応力を与え
る応力付加手段とを備えて上述の目的を達成する。本発
明の光学ローパスフィルタは画素が第１の配列方向およ
び第２の配列方向に二次元的に配列された撮像素子に対
して適用され、光学的に等方な光弾性物質で形成され、
光軸と第１の配列方向とが含まれる第１平面内において
入射面の法線が光軸に対して所定角度を成すように配設
された第１光弾性部材と、第１光弾性部材に対して第１
平面内の法線と直交する方向に所定応力を与える第１応
力付加手段と、光学的に等方な光弾性物質で形成され、
光軸と第２の配列方向とが含まれる第２平面内において
入射面の法線が光軸に対して所定角度を成すように配設
された第２光弾性部材と、第２光弾性部材に対して第２
平面内の法線と直交する方向に所定応力を与える第２応
力付加手段と、第１光弾性部材と第２光弾性部材との間
に配設された１／４波長板とを備えて上述の目的を達成
する。また、応力付加手段を制御する応力制御手段を設
けても良い。本発明によるカメラは、被写体像を結像す
る光学系と、被写体像を撮像する撮像素子と、光学系と
撮像素子との間の光路上に配設される請求項４に記載の
光学ローパスフィルタとを備えて上述の目的を達成す
る。さらに、必要画像分解能に応じて光弾性部材へ与え
る応力を算出する応力算出手段を設け、応力付加手段に
よる応力が応力算出手段で算出された応力と等しくなる
ように応力付加手段を制御する様にしても良い。また、
撮像素子の画素数に応じて応力付加手段による応力を制
御するようにしても良い。さらにまた、被写体像のコン
トラストに基づいてオートフォーカスを行うＡＦ手段を
設け、ＡＦ手段によるオートフォーカス時には応力付加
手段による応力の付加を禁止するようにしても良い。な
お、応力付加手段による応力を撮影条件に応じて制御し
ても良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明による光学ローパス
フィルタを用いたデジタルスチルカメラの概略構成を示
すブロック図である。光学ローパスフィルタを有するフ
ィルタ光学系１は撮影レンズ２とＣＣＤ撮像素子３との
間に配設され、ローパスフィルタを構成する光透過部材
３１，３２および１／４波長板３３が設けられている。
光透過部材３１，３２には応力付加装置３０により応力
が付加される。応力付加装置３０はメインＣＰＵ６によ
り制御される。フィルタ光学系１の詳細については後述
する。

【０００８】撮影レンズ２から出射された被写体光はフ
ィルタ１を通過した後にＣＣＤ撮像素子３の撮像面上に
結像される。焦点調整装置２０はコントラスト法により
ＡＦ動作を行う。焦点調整装置２０はレンズ駆動装置２
４で撮影レンズ２を移動させつつ被写体像のコントラス
ト情報を算出し、コントラストが最も大きくなるレンズ
位置に、すなわち、合焦位置に撮影レンズ２を駆動す
る。また、被写体の輝度は測光装置２３により測定され
る。ＣＣＤ撮像素子３により被写体像が撮像されると、
不図示のＣＣＤ駆動回路によりＣＣＤ出力信号として撮
像情報が読み出される。本実施の形態では、撮像素子と
してＣＣＤ型の撮像素子を例に説明するが、ＭＯＳ型、
ＣＩＤ型の撮像素子でもよい。

【０００９】ＣＣＤ撮像素子３からのＣＣＤ出力信号
は、ＡＧＣ回路やＣＤＳ回路などを含むアナログ信号処
理回路４に入力され、ゲイン調整や雑音除去等のアナロ
グ処理が施された後に、Ａ／Ｄ変換回路５によってデジ
タル信号に変換される。メインＣＰＵ６はカメラ全体の
制御を行うものであり、メインスイッチ７をオンすると
メインＣＰＵ６の制御プログラムが起動する。

【００１０】メインＣＰＵ６には、撮像素子の記録画素
数や撮影条件等の設定条件を入力するための入力部２２
が接続されている。入力部２２から入力された設定条件
はメインＣＰＵ６の記憶部（不図示）に記憶される。画
像処理ＣＰＵ８は輝度・色差信号変換回路やガンマ補正
回路等のデジタル処理回路を含み、Ａ／Ｄ変換回路５で
デジタル変換された信号はこの画像処理ＣＰＵ８により
ガンマ補正等の画像処理が行われる。画像処理後の画像
データは、一旦バッファメモリ９に格納される。

【００１１】圧縮回路１０は画像データを所定の比率に
データ圧縮する回路であり、例えば、ＪＰＥＧ圧縮のた
めの所定のフォーマット処理が行なわれる。データ圧縮
処理を受けた画像データは、再びバッファメモリ９に格
納される。１２はＣＣＤ撮像素子３で撮像されている画
像を表示したり、既に撮影されて後述するメモリカード
１６に記憶されている画像を再生表示したりするための
ＬＣＤモニタである。データ圧縮を受けた画像データに
は、被写体に関連する関連情報や所定のデータ名（例え
ばデータの番号）および日時データ等が添付され、記録
媒体であるメモリカード１６に記録される。

【００１２】図２はフィルタ光学系１における光透過部
材３１，３２および１／４波長板３３の配置を示す図で
あり、光軸をｚ軸、紙面表裏方向をｘ軸、図示上下方向
をｙ軸とする。図２において、（ａ）はフィルタ光学系
１をｘ軸正方向から見た図であり、（ｂ）はｙ軸正方向
から見た図である。光透過部材３１，３２は光弾性物質
で形成された板状部材であり、光透過部材３１の入射面
の法線ｎ１はｘｚ面内にあってｚ軸と角度θ（≠０）を
成している。一方、光透過部材３２の入射面の法線ｎ２
はｙｚ面内にあってｚ軸と角度θを成している。１／４
波長板３３は、入射面が光軸（ｚ軸）と直交するように
配設されている。

【００１３】各光透過部材３１，３２に用いられる光弾
性物質としては、例えば、ゼラチンやエポキシ樹脂等の
光弾性係数の大きな物質が用いられる。各光透過部材３
１，３２には前述したように応力付加装置３０が設けら
れており、光透過部材３１には入射面に平行なＦ１方向
に応力が付加される。一方、光透過部材３２の場合に
は、入射面に平行なＦ２方向に応力が付加される。図３
は光透過部材３２に設けられた応力付加装置３０の概念
図である。図３は光透過部材３２を法線方向から見た図
であり、図示右方向がｘ軸正方向であり、図示上方がｙ
軸正方向に対応している。

【００１４】応力付加装置３０は、光透過部材３２の一
端に設けられたゴムやバネ等の弾性体部材３５と、光透
過部材３２の他端に設けられた制限部材３６と、弾性体
部材３５を変形させる応力付加アクチュエータ３７とで
構成されている。応力付加アクチュエータ３７に設けら
れたねじ部３８の繰り出し量を調整することにより、弾
性体部材３５の変形量を調整する。すなわち、弾性体部
材３５を圧縮して、そのバネ係数に比例した弾性力によ
り光透過部材３２の縁部全体に一様な応力を付加する。

【００１５】なお、図３に示す構造では弾性体部材３５
から応力を受けるような構成としたが、光透過部材３２
に対して直に応力付加アクチュエータ３７を取り付け
て、ねじ部３８のトルクによって応力を制御するように
しても良い。

【００１６】光弾性物質としてエポキシ樹脂を用いる場
合には、エポキシ樹脂を板状に形成して光透過部材３２
とし、その各端面に弾性体部材３５と制限部材３６とを
設ければ良い。また、ゼラチンを使用する場合には、図
４の断面図に示すように、ガラス板等の透明部材３９の
隙間にゼラチン４０を充填したものを光透過部材として
用いれば良い。なお、光透過部材３１も図３に示した光
透過部材３２と同様の構成であって、配置が異なるだけ
である。すなわち、光透過部材３１の場合には、図３の
図示右方向がｙ軸正方向と一致し、図示下方向がｘ軸正
方向に対応している（図２参照）。

【００１７】ゼラチンやエポキシ樹脂等の光弾性物質
は、応力が付加されていないときには光学的に等方であ
って屈折率楕円体も球形状となっている。一方、図５に
示すように光透過部材３１に応力４４を付加すると、屈
折率が等方的でなくなる。図５は光透過部材３１に応力
４４を付加したときの屈折率楕円体４１を定性的に示し
たものであり、ｘｚ面に沿った断面図である。

【００１８】図３に示すように光透過部材３２に一方向
から一様な応力を付加すると、等方性の光透過部材３２
は光学的に一軸ないし二軸結晶のように振る舞う。一軸
結晶になるか否かは光弾性物質の結晶構造に依るが、プ
ラスチックのような等方的な材料の場合にはほぼ一軸結
晶とみなせる。応力を付加した際に、光透過部材３２は
応力方向と直交する方向（図３の左右方向）に関しては
伸びる。そのため、図３の縦方向の屈折率は大きくな
り、横方向の屈折率は小さくなって、屈折率楕円体４１
は図５に示すように応力軸に関して回転体になると考え
られる。

【００１９】応力４４の方向（方向Ｆ２）は光透過部材
３１の入射面に平行なので、屈折率楕円体４１の長軸は
ｘ軸に対して角度θだけ傾いている。そのため、被写体
光は屈折率楕円体４１に対して斜めに入射する。一軸結
晶の場合には異常光線の波面と進行方向とは垂直ではな
くなり、光束の進行方向が偏光方向により分割されるこ
とになる。すなわち、屈折率楕円体４１に斜めに入射し
た光束は常光線（光束４２）と異常光線（光束４３）と
に分離し、二つの光束４２，４３が光透過部材３１から
出射される。この光束４２，４３の間隔（分離幅）Ｈは
角度θ、光透過部材３１の厚さｔおよび光透過部材３１
に付加する応力４４の大きさに依存している。本実施の
形態の場合には、厚さｔと角度θは固定されているの
で、応力４４の大きさを変えることによって分離幅Ｈ１
を調整することができる。

【００２０】光透過部材３１の法線ｎ１はｘｚ平面内で
傾いているので、光束４２，４３はｘ軸方向に分離す
る。光束４２，４３は互いに直交する直線偏光となって
おり、図２に示す１／４波長板３３はその光学軸が光束
４２，４３の振動方向に対して４５度傾くように配設さ
れている。そのため、光束４２，４３は１／４波長板３
３を通過すると直線偏光から円偏光へと変換される。

【００２１】１／４波長板３３を出射した光束４２，４
３は、それぞれ光透過部材３２に対して斜めに入射す
る。図２（ａ）に示すようにＦ２方向に応力が付加され
た光透過部材３２の場合も、その屈折率楕円体の長軸方
向は入射面に対して平行となっている。その結果、複屈
折現象により、円偏光である光束４２，４３はそれぞれ
常光線（光束４２ａ，４３ａ）および異常光線（光束４
２ｂ、４３ｂ）に分離される。光透過部材３２の場合の
分離方向はｙ方向となる。

【００２２】４つの光束４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３
ｂをＣＣＤ側から観察すると、図６のような位置関係に
なっている。図６においてＨ１は光透過部材３１による
分離幅、Ｈ２は光透過部材３２による分離幅であり、光
束４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂは辺の長さがＨ１，
Ｈ２である長方形の頂点に位置している。ＣＣＤ撮像素
子３の画素はｘ方向およびｙ方向に配列しており、光透
過部材３１に与える付加応力の大きさを変えて分離幅Ｈ
１を調整することにより、ｘ方向の画素ピッチに対応す
る周波数成分を被写体光からカットする。一方、光透過
部材３２に与える付加応力の大きさを変えて分離幅Ｈ２
を調整することにより、ｙ方向の画素ピッチに対応する
周波数成分をカットする。

【００２３】《複屈折に関する説明》上述したように、
光透過部材３１，３２に用いられる光弾性物質として
は、光弾性係数の大きな物質が好ましい。そのため、ガ
ラス等の無機材質に比べて比較的高い光弾性係数を有す
る高分子樹脂が適している。例えば、ガラスの光弾性係
数（brewster）Ｃは２．６８×１０^−８（cm^２／Ｎ）で
あるが、エポキシ樹脂では５２×１０^−８（cm^２／
Ｎ）、べークライトでは５６×１０^−８（cm^２／Ｎ）と
なり、ゼラチンでは１６３８０×１０^−８（cm^２／Ｎ）
にもなる。これらの光弾性物質を光透過部材３１，３２
に使用することにより、より少ない応力で所望の複屈折
効果を得ることができる。

【００２４】図３において、応力付加装置３７による弾
性体部材３５の変位をｘ（cm）、弾性体部材３５のバネ
係数をｋ（Ｎ／cm）、弾性体部材３５に接する光透過部
材３２の断面積をＳ（cm^２）とすると、光透過部材３２
の単位面積あたりの応力は次式（１）で表される。

【数１】Ｔ＝ｋｘ／Ｓ …（１） この応力Ｔに光弾性係数Ｃを乗じたものが複屈折の際の
常光線の屈折率ｎ_ｏと異常光線の屈折率ｎ_ｅとの屈折率
差であるから、屈折率差は次式（２）となる。

【数２】ｎ_ｅ−ｎ_ｏ＝Ｃ・ｋｘ／Ｓ …（２）

【００２５】前述したように、図５の応力方向の屈折率
は大きくなり、応力に垂直な方向（図５の紙面に垂直な
方向）の屈折率は小さくなって、屈折率楕円体４１は応
力軸に関して回転体になると考えられる。このことは、
長軸および短軸方向の圧光学係数（piezo-optical coef
ficient）π_１１、π_１２を用いると次式（３）を仮定
することを意味する。

【数３】π_１１＋π_１２＝０ …（３） 複屈折の大きさは、すなわち屈折率差は、長軸方向の屈
折率と短軸方向の屈折率との差であるので、光弾性係数
Ｃは次式（４）のように表すことができる。

【数４】π_１１−π_１２∝Ｃ …（４）

【００２６】屈折率差をΔｎと表し、このΔｎと応力を
付加する前の屈折率ｎとを用いると長軸方向の屈折率ｎ
_νは次式（５）で表され、短軸方向の屈折率ｎ_ｈは次式
（６）で表される。

【数５】ｎ_ν＝ｎ＋Δｎ／２ …（５） ｎ_ｈ＝ｎ−Δｎ／２ …（６）

【００２７】前述したように屈折率差Δｎは式（２）の
ように表されるので、Δｎ＝ｎ_ν−ｎ_ｈ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏと
なっている。ただし、以上の説明での屈折率は応力が付
加された光透過部材３１，３２に光束が垂直に入射する
場合のものであり、屈折率楕円体４１に所定角度θで光
束が入射した場合の屈折率ｎ_ｅ，ｎ_ｏは次式（７），
（８）のように表される。光透過部材３２の応力方向と
垂直な偏光面、すなわち、振動方向が図５のｙ軸方向で
ある偏光の屈折率ｎ_ｏは式（７）に示すように短軸の屈
折率ｎ_ｈと等しい。また、振動方向がｙ軸に垂直な偏光
の屈折率ｎ_ｅは式（８）のようになる。

【数６】 ｎ_ｏ＝ｎ_ｈ＝ｎ−Δｎ／２ …（７） ｎ_ｅ＝ｎ_ν・ｎ_ｈ／（ｎ_ν ^２sin^２θ＋ｎ_ｈ ^２cos^２θ）^１／２ …（８ ）

【００２８】図７は光束４２，４３の屈折を説明する図
であり、図５の拡大図である。応力方向に直交する偏光
面を持つ光束４２は式（７）の屈折率ｎ_ｏでスネルの法
則に従って屈折するので、光束４２の屈折角αは次式
（９）を満たす。

【数７】 sinα＝sinθ／ｎ_ｏ ＝sinθ／（ｎ−Ｃ・ｋｘ／２Ｓ） …（９）

【００２９】一方、応力方向に平行な偏光面を持つ光束
４３の場合には、光の進行方向と波面とが直交しないこ
とが知られている。この場合、波面法線の角度は光束４
２の場合と同様にスネルの法則に従うが、光の進行方向
はスネルの法則に従わず、屈折角は光束４２と異なって
くる。波面法線の角度βは、式（８）の屈折率ｎ_ｅを用
いてスネルの法則から次式（１０）で表される。一方、
異常光線の進行方向、すなわち光束４３の屈折角φは、
波面法線の角度βを用いて次式（１１）のように表され
る。なお、式（５），（６）から（ｎ_ｈ／ｎ_ν）＞１な
ので、φ＞βであることが分かる。

【数８】sinβ＝sinθ／ｎ_ｅ …（１０） tanφ＝（ｎ_ｈ ^２／ｎ_ν ^２）・tanβ …（１１）

【００３０】光透過部材３１内を進行した光束４２，４
３は、光透過部材３１から出射される際にも再び屈折
し、それぞれ出射角θで出射される。そのときの光束４
２，４３の分離幅Ｈ１は、図７から次式（１２）で表さ
れることが分かる。上述したように屈折角φは波面法線
の角度βよりも大きいので、実際の分離幅Ｈ１は屈折率
差（Δｎ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏ）から予想される分離幅よりも大
きくなる。

【数９】 Ｈ１＝ｔ・（tanφ−tanα）・cosθ …（１２）

【００３１】ここで、実際の数値を用いて分離幅を概算
してみる。例えば、θ＝１０（deg）、屈折率ｎ＝１．
５、厚さｔ＝１（mm）の光透過部材３１に関して、応力
付加により屈折率差Δｎが４／１０００程度生じた場
合、波面法線に関して算出される分離幅は１．３／１０
００（mm）程度である。しかし、光線に関する分離幅を
計算すると、この幅はさらに広がり３．９／１０００
（mm）となる。このときに必要な応力を算出すると、光
透過部材３１の応力方向に垂直な方向の幅寸法が１０
（mm）で、材質がエポキシ樹脂であった場合、エポキシ
樹脂の光弾性係数は５２×１０^−８（cm^２／Ｎ）である
から７．７×１０^＋３（Ｎ／cm^２）の応力が必要とな
る。この場合、厚さと幅寸法とから７８（kg／cm^２）の
応力を付加すれば良いことがわかる。また、光透過部材
３１の材質をゼラチンにした場合には、ゼラチンの光弾
性係数は１６３８０×１０^−８（cm^２／Ｎ）と非常に大
きいため、同様の条件下で付加すべき応力は２４７（ｇ
／cm^２）になる。

【００３２】上述したように、本実施の形態では、応力
付加アクチュエータ３７による応力を調整することによ
り、光学ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更す
ることができる。そのため、ＣＣＤ撮像素子３の使用画
素を間引くなどして解像度を光学的に変更した場合や被
写体像の空間周波数に応じて、光学ローパスフィルタの
カットオフ周波数を最適な値に設定変更することができ
る。

【００３３】例えば、図１の入力部２２を用いてＣＣＤ
撮像素子３の記録画素数の設定変更が行われた場合に
は、設定後の画素ピッチと光透過部材３１，３２による
光束の分離幅Ｈ１，Ｈ２とが一致するような応力をメイ
ンＣＰＵ６にて算出する。そして、算出された応力と等
しい応力が各光透過部材３１，３２に付加されるように
応力付加アクチュエータ３７を制御する。

【００３４】ところで、光学ローパスフィルタを用いる
と被写体光から所定周波数成分がカットされてしまうた
め、コントラストＡＦに影響を与えるおそれがある。そ
こで、本実施の形態ではＡＦ動作時には光学ローパスフ
ィルタの機能をオフ状態とし、コントラストＡＦへの影
響を除去するようにしている。具体的には、ＡＦ動作時
には応力付加アクチュエータ３７による光透過部材３
１，３２への応力付加を禁止する。その結果、フィルタ
光学系１は光学ローパスフィルタとしての機能が停止さ
れ、所定周波数成分がカットされていない被写体光によ
りＦＡ動作を行わせることができる。

【００３５】また、撮影条件に応じて光学ローパスフィ
ルタ機能のオンオフを行わせるようにしても良い。例え
ば、ポートレート撮影モードが設定された場合には付加
応力をかけて光学ローパスフィルタのフィルタ機能をオ
ン状態にし、その他の撮影モードが設定されている場合
にはフィルタ機能をオフにする。すなわち、モアレ等の
影響がでやすい撮影モードの場合にはフィルタ機能をオ
ンし、影響のほとんどない撮影モードの場合にはフィル
タ機能をオフする。

【００３６】なお、光透過部材３１，３２に応力を加え
る方法としては、上述した図３に示す方法のほかに、図
８に示すような圧電体５０を用いる方法がある。この場
合、制限部材３６に加えて図示上部側にも制限部材５１
を設け、この制限部材５１と弾性体部材３５との間に圧
電体５０を設ける。圧電体５０に電圧をかけることによ
り弾性体部材３５を圧縮し、光透過部材３１に応力を付
加する。なお、弾性体部材３５を省略して圧電体５０を
光透過部材３１に直接接合し、光透過部材３１の持つ弾
性を利用しても良い。この場合、圧電体５０と光透過部
材３１との接合面を一様とすることが必要である。

【００３７】さらに、光透過部材３１，３２として光弾
性係数の大きな高分子材料を用いる代わりにＫＤＰなど
の圧電結晶を使用し、圧電結晶に電圧を与えて複屈折を
行わせる方法もある。

【００３８】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、光透過部材３１，３２は光弾
性部材を構成し、光透過部材３１は第１光弾性部材に、
光透過部材３２は第２光弾性部材に対応する。弾性体部
材３５，制限部材３６，５１，応力付加アクチュエータ
３７を有する応力付加装置３０は応力付加手段を、撮影
レンズ２は光学系を、メインＣＰＵ６は応力算出手段お
よび応力制御手段をそれぞれ構成する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光弾性部材に付加される応力を調整することにより、光
学ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること
ができる。その結果、撮像素子の撮像条件や被写体に応
じて光学ローパスフィルタのカットオフ周波数を最適な
値に設定変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学ローパスフィルタを用いたデ
ジタルスチルカメラの概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２】光透過部材３１，３２および１／４波長板３３
の配置を示す図であり、（ａ）はｘ軸正方向から見た
図、（ｂ）はｙ軸正方向から見た図である。

【図３】応力付加装置３０を説明する図である。

【図４】光弾性物質としてゼラチンを用いた場合の光透
過部材の構成を示す断面図である。

【図５】光透過部材３１に応力を付加したときの屈折率
楕円体４１を説明する図である。

【図６】分離された光束４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３
ｂの位置関係を示す図である。

【図７】光束４２，４３の屈折角α，φを説明する図で
ある。

【図８】応力付加装置の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１ フィルタ光学系 ２ 撮影レンズ ３ ＣＣＤ撮像素子 ３０ 応力付加装置 ３１，３２ 光透過部材 ３３ １／４波長板 ３５ 弾性体部材 ３６，５１ 制限部材 ３７ 応力付加アクチュエータ ３８ ねじ部 ４２，４３，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ 光束

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA21 AB10 AC01 AC04 AZ01 2H049 BA06 BA07 BA42 BB03 BC22 2H083 AA09 AA11 AA21 AA26 AA32 AA51 5C022 AB20 AB29 AC03 AC13 AC42 AC55 AC74

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光束のうち、内部応力状態に応じた
   周波数帯域の光束を通過する光弾性部材と、 前記光弾性部材に応力を付加する応力付加手段とを備え
   たことを特徴とする光学ローパスフィルタ。
2. 【請求項２】 画素が第１の配列方向および第２の配列
   方向に二次元的に配列された撮像素子に対して用いられ
   る光学ローパスフィルタにおいて、 光学的に等方な光弾性物質で形成され、光軸と前記第１
   または第２の配列方向とが含まれる平面内において入射
   面の法線が光軸に対して所定角度を成すように配設され
   た光弾性部材と、 前記光弾性部材に対して前記平面内の前記法線と直交す
   る方向に所定応力を与える応力付加手段とを備えること
   を特徴とする光学ローパスフィルタ。
3. 【請求項３】 画素が第１の配列方向および第２の配列
   方向に二次元的に配列された撮像素子に対して用いられ
   る光学ローパスフィルタにおいて、 光学的に等方な光弾性物質で形成され、光軸と前記第１
   の配列方向とが含まれる第１平面内において入射面の法
   線が光軸に対して所定角度を成すように配設された第１
   光弾性部材と、 前記第１光弾性部材に対して前記第１平面内の前記法線
   と直交する方向に所定応力を与える第１応力付加手段
   と、 光学的に等方な光弾性物質で形成され、光軸と前記第２
   の配列方向とが含まれる第２平面内において入射面の法
   線が光軸に対して所定角度を成すように配設された第２
   光弾性部材と、 前記第２光弾性部材に対して前記第２平面内の前記法線
   と直交する方向に所定応力を与える第２応力付加手段
   と、 前記第１光弾性部材と前記第２光弾性部材との間に配設
   された１／４波長板とを備えることを特徴とする光学ロ
   ーパスフィルタ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の光学ロ
   ーパスフィルタにおいて、 前記応力付加手段を制御する応力制御手段を設けたこと
   を特徴とする光学ローパスフィルタ。
5. 【請求項５】 被写体像を結像する光学系と、 前記被写体像を撮像する撮像素子と、 前記光学系と前記撮像素子との間の光路上に配設される
   請求項４に記載の光学ローパスフィルタとを備えること
   を特徴とするカメラ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のカメラにおいて、 必要画像分解能に応じて前記光弾性部材へ与える応力を
   算出する応力算出手段を備え、 応力制御手段は、前記応力付加手段による応力が前記応
   力算出手段で算出された応力と等しくなるように前記応
   力付加手段を制御することを特徴とするカメラ。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のカメラにおいて、 前記応力制御手段は、前記撮像素子の画素数に応じて前
   記応力付加手段による応力を制御することを特徴とする
   カメラ。
8. 【請求項８】 請求項５に記載のカメラにおいて、 前記被写体像のコントラストに基づいてオートフォーカ
   スを行うＡＦ手段を備え、 前記応力制御手段は、前記ＡＦ手段によるオートフォー
   カス時には前記応力付加手段による応力の付加を禁止す
   ること特徴とするカメラ。
9. 【請求項９】 請求項５に記載のカメラにおいて、 前記応力制御手段は、撮影条件に応じて前記応力付加手
   段による応力を制御することを特徴とするカメラ。