JP2008170924A - 光学フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】光学フィルタを構成する部品数を増やすことなく、所望の総厚み及び分離幅を得ることができる光学フィルタを提供する。
【解決手段】光学ローパスフィルタは、入射光を複数の光に分離する第１複屈折板と、光線を直線偏光から円偏光に変える１／４位相差フィルムと、赤外線成分をカットするＩＲカットガラスと、光を更に複数の光に分離する第２複屈折板とを含み、これらの厚みを足して得られた総厚みＨを有する。このような構成の光学ローパスフィルタにおいて、第１複屈折板の板厚ｄ１及び光学軸角度θ１と、第２複屈折板の板厚ｄ２及び光学軸角度θ２とを調整することによって、所望の分離幅Ｗ１，Ｗ２及び総厚みＨを得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学フィルタに関し、特に、空間周波数の高域成分を抑制する光学ローパスフィルタに関する。

上記した光学フィルタとしての光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ：Optical Low Pass Filter）は、空間周波数の高域成分を抑制して、例えば、モアレのような虚像が発生することを防ぐために、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの固体撮像素子に隣接して用いられる。固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が挙げられる。

図１１に示すように、光学ローパスフィルタ１１１は、例えば、ＩＲカットガラス１１２及び水晶位相板１１３が、水晶からなる第１複屈折板１１４と第２複屈折板１１５とに挟まれて構成されている。しかしながら、水晶位相板１１３を用いた場合、図１２に示すように、分離した光の強度ムラが波長によって大きく影響することから、最近では、強度ムラが波長によって影響することが抑えられた、ポリカーボネート系樹脂によって形成された１／４位相差フィルム１２２（図１３参照）が用いられる。また、第１複屈折板１１４及び第２複屈折板１１５の光学軸角度は、例えば、非特許文献１に記載のように、最小の厚みで最大の分離幅を得ることが可能な４５°に設定することが知られている。

「光技術コンタクト」ｖｏｌ．４２ Ｎｏ．１２（２００４） ｐ．６５１〜６５５

しかしながら、水晶位相板１１３（図１１参照）から１／４位相差フィルム１２２（図１３参照）に変更した場合、１／４位相差フィルム１２２の厚みが水晶位相板１１３よりも薄いことから、図１３に示す光学ローパスフィルタ１２１ように、変更前後の総厚みＨを合わせるためのダミーガラス１２３が必要となる。よって、ダミーガラス１２３を新しく調達したり、ダミーガラス１２３を接合する工程を追加したりするなど製造工数が増え、歩留まりが低下するという問題がある。また、要求される分離幅が更に小さくなってくると、複屈折板１１４，１１５の厚みを薄くしなければ対応できない。よって、複屈折板１１４，１１５の厚みを薄くする場合、強度を補強するための補強用基板が新たに必要となるという問題がある。

本発明は、光学フィルタを構成する部品数を増やすことなく、所望の総厚み及び分離幅を得ることができる光学フィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光学フィルタは、入射光を複数の光に分離し且つ厚み甲を有する第１複屈折板と、前記分離された光を更に複数の光に分離し且つ厚み乙を有する第２複屈折板と、前記第１複屈折板と前記第２複屈折板とに挟まれて配置され、光線を直線偏光から円偏光に変え且つ厚み丙を有する位相板とを備え、前記厚み甲と、前記厚み乙と、前記厚み丙と、を含んで合算した総厚みを有する光学フィルタであって、前記第１複屈折板の分離幅及び光学軸角度と、前記第２複屈折板の分離幅及び光学軸角度と、によって調整された前記総厚みを有することを特徴とする。

この構成によれば、総厚みと分離幅とを、第１複屈折板及び第２複屈折板の光学軸角度を調整することによって得ることが可能となる。よって、総厚みを調整するためのダミーガラスなどが不用となり、新しく部品を調達したり、ダミーガラスを接合する工程を増やしたりすることなく対応することが可能となる。その結果、製造工数を増やしたり、歩留りを低下させたりすることを防ぐことができる。また、光学軸角度を制御することによって所望の分離幅や総厚みに設定できるので、例えば、要求される高画素化に対応することができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記厚み甲をｄ１、前記第１複屈折板の前記分離幅をＷ１、前記第１複屈折板の前記光学軸角度をθ１とするとき、式（１）の関係を満足し、前記厚み乙をｄ２、前記第２複屈折板の前記分離幅をＷ２、前記第２複屈折板の前記光学軸角度をθ２とするとき、式（２）の関係を満足することを特徴とする。

この構成によれば、前述した式（１）及び式（２）を用いることにより、所望の総厚みと分離幅とを、第１複屈折板及び第２複屈折板の光学軸角度を調整することによって得ることが可能となる。よって、総厚みを調整するためのダミーガラスなどが不用となり、新しく部品を調達したり、ダミーガラスを接合する工程を増やしたりすることなく対応することが可能となる。その結果、製造工数を増やしたり、歩留りを低下させたりすることを防ぐことができる。また、光学軸角度を制御することによって分離幅や総厚みに設定できるので、例えば、要求される高画素化に対応することができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記光学軸角度θ１と前記光学軸角度θ２とが、５°＜θ１＜４４°、４６°＜θ１＜８５°、５°＜θ２＜４４°、４６°＜θ２＜８５°、の関係を満足することが好ましい。

この構成によれば、０°〜５°、８５°〜９０°の光学軸角度θ１，θ２を除いて構成するので、所望の分離幅（例えば、比較的に大きい６μｍなど）を得るために第１複屈折板及び第２複屈折板の厚みが必要以上に厚くなることを抑えることができる。また、４５°の光学軸角度θ１，θ２を除いているので、所望の分離幅（例えば、比較的小さい２μｍ以下）を得るために、第１複屈折板及び第２複屈折板の厚みが必要以上に薄くなることを抑えることができる。よって、複屈折板の強度を補強するための補強用基板が不用となる。

上記した光学フィルタにおいて、前記光学軸角度θ１と前記光学軸角度θ２とが、５°＜θ１＜３６°、５４°＜θ１＜８５°、５°＜θ２＜３６°、５４°＜θ２＜８５°、の関係を満足することが好ましい。

この構成によれば、０°〜５°、８５°〜９０°の光学軸角度θ１，θ２を除いて構成するので、所望の分離幅（例えば、比較的に大きい６μｍなど）を得るために第１複屈折板及び第２複屈折板の厚みが必要以上に厚くなることを抑えることができる。また、光学軸角度を変えても分離幅の変化量が小さい領域（光学軸角度３６°〜５４°の範囲）を除いているので、効率良く複屈折板の厚みと分離幅の調整を行うことができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記位相板は、ポリカーボネート系樹脂を主成分とする１／４位相差フィルムであることが好ましい。

この構成によれば、上記した１／４位相差フィルムを用いるので、広帯域の波長に対して、光の強度ムラが発生することを抑えることができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記第１複屈折板及び前記第２複屈折板は、水晶基板であることが好ましい。

この構成によれば、水晶基板を、水晶基板の主面の法線が光学軸角度に対して所定の角度になるようにカットすることで、所望の分離幅に調整することができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記第１複屈折板と前記第２複屈折板との間に、赤外線成分をカットするＩＲカットガラスが配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ＩＲカットガラスを備えるので、赤外線成分による固体撮像素子などへ悪影響を及ぼすことを抑えることができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記光学フィルタが、固体撮像素子を収納するパッケージのカバーとして前記パッケージ上に配置されることが好ましい。

この構成によれば、光学ローパスフィルタの総厚みを変えることなく所望の分離幅を得ることができると共に、パッケージのカバーとして機能させることができる。よって、スペース効率を向上させることができる。

上記した光学フィルタにおいて、前記第２複屈折板が、固体撮像素子を収納するパッケージのカバーとして前記パッケージ上に配置されることが好ましい。

この構成によれば、光学ローパスフィルタの総厚みを変えることなく所望の分離幅を得ることができると共に、第２複屈折板をパッケージのカバーとして機能させることができる。よって、スペース効率を向上させることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の光学フィルタとしての光学ローパスフィルタの構造を示す模式断面図である。以下、光学ローパスフィルタの構造を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、光学ローパスフィルタ１１は、上記したように、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどにおいて、モアレ等の擬似信号の発生を抑えるために用いられる。光学ローパスフィルタ１１は、例えば、光１２（入射光）を結像させる受光レンズ１３と、結像した光学像を電気信号に変換して取り込む固体撮像素子１４との間に配置されている。固体撮像素子１４は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどであり、デジタルスチルカメラなどの仕様に基づいて画素ピッチ（画素周期）が決められている。このような固体撮像素子１４に隣接して配置される光学ローパスフィルタ１１は、例えば、第１複屈折板１５と、位相板としての１／４位相差フィルム１６と、ＩＲカットガラス１７と、第２複屈折板１８とを有する。

第１複屈折板１５は、例えば、矩形状の水晶基板であり、光学ローパスフィルタ１１における受光レンズ１３側に配置されている。第１複屈折板１５は、光１２を常光線と異常光線との２つに分離するために用いられる。

１／４位相差フィルム１６は、第１複屈折板１５と第２複屈折板１８との間に挟まれて配置されている。１／４位相差フィルム１６は、例えば、一軸延伸法によって形成された高分子樹脂材料である。ここで用いられる樹脂材料は、例えば、ポリカーボネート系樹脂であり、耐熱性が高く、吸水性が少なく、耐久性、透明性に優れている。更に、ポリカーボネート系樹脂は、光学異方性を有する化合物と混合することにより、入射する光の波長が大きくなるに従って位相差が大きくなる波長分散特性を与えることが可能であり、高性能な１／４波長板とすることができる。

このような１／４位相差フィルム１６は、樹脂材料の複屈折率（屈曲率異方性）を考慮して、フィルム厚を適宜設定することにより、１／４波長板として機能させることが可能となっている。この１／４位相差フィルム１６を用いることにより、第１複屈折板１５によって２点に分離した光１２の偏光状態を直線偏光から円偏光に変えることが可能となっている。１／４位相差フィルム１６の厚み（厚み丙）は、例えば、０．１（ｍｍ）である。また、１／４位相差フィルム１６は、上記したように、光１２を４点に分離した際、水晶位相板の波長範囲と比較して、広い波長範囲に亘ってバラツキの少ない光強度に分離することができると共に、広帯域において１／４位相差を得ることができる。

ＩＲカットガラス１７は、例えば、１／４位相差フィルム１６と第２複屈折板１８との間に配置されており、赤外線成分をカットするために用いられる。

第２複屈折板１８は、例えば、第１複屈折板１５と同様に矩形状の水晶基板であり、光学ローパスフィルタ１１における固体撮像素子１４側に配置されている。第２複屈折板１８は、１／４位相差フィルム１６で円偏光に変えられた２つの光を、更に４点の直線偏光に分離する（４点分離）ために用いられる。

第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８に使用する複屈折性を有する材料としては、水晶基板の他に、ニオブ酸リチウム、チリ硝石、方解石、ルチル、ＫＤＰ（ＫＨ₂ＰＯ₄）、ＡＤＰ（ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄）等が挙げられるが、強度やコストの点から水晶基板が好ましい。

また、第１複屈折板１５、１／４位相差フィルム１６、ＩＲカットガラス１７、第２複屈折板１８のそれぞれを固定するために、例えば、粘着剤が用いられる。なお、光学ガラス用接着剤を用いるようにしてもよい。また、第１複屈折板１５における受光レンズ１３側の面と、第２複屈折板１８における固体撮像素子１４側の面とには、可視光の透過率を向上させるための図示しない反射防止膜（ＡＲ膜）がそれぞれ設けられている。なお、前述した第１複屈折板１５の反射防止膜に代えて、固体撮像素子１４への紫外線の入射及び赤外線の入射を防ぐための紫外線カット膜及び赤外線カット膜（ＵＶ−ＩＲカット膜）を設けるようにしてもよい。

図２及び図３は、所望の分離幅及び総厚みを得るための、第１複屈折板及び第２複屈折板の厚み（厚み甲、厚み乙）としての板厚と、光学軸角度との設定値を示す図表である。以下、第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定を、図２及び図３を参照しながら説明する。

前述したように、所望の分離幅と総厚みＨ（図１参照）を得るために、第１複屈折板１５の板厚と光学軸角度、及び、第２複屈折板１８の板厚と光学軸角度を設定する。なお、総厚みＨは、上記したように、例えば、第１複屈折板１５、１／４位相差フィルム１６、ＩＲカットガラス１７、第２複屈折板１８の厚みを足したものである。

光学軸角度を求めるための式を以下に示す。ここで、第１複屈折板１５において分離する分離幅をＷ１とし、第２複屈折板１８において分離する分離幅をＷ２とする。また、第１複屈折板１５の板厚（厚み甲）をｄ１とし、第２複屈折板１８の板厚（厚み乙）をｄ２とする。更に、第１複屈折板１５の光学軸角度をθ１とし、第２複屈折板１８の光学軸角度をθ２とする。

以上の式を基にして、所望の分離幅Ｗ１，Ｗ２及び総厚みＨを得るための光学軸角度θ１，θ２を計算する。以下、上記した計算式によって求められた、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２及び光学軸角度θ１，θ２について、図２を参照しながら説明する。例えば、分離幅Ｗ１，Ｗ２が４．０μｍ、総厚みＨが２．３（ｍｍ）を得るための、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２及び光学軸角度θ１，θ２について説明する。なお、分離幅Ｗ１，Ｗ２は、例えば、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８共に同様の幅に設定している。また、光学軸角度θ１，θ２とは、第１複屈折板１５（第２複屈折板１８）の主面の法線に対する結晶光学軸の角度をいう。

第１複屈折板１５は、板厚ｄ１が０．８５（ｍｍ）であり、光学軸角度θ１が２６．７（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ１は、６３．６（ｄｅｇ）に設定するようにしてもよい。光学軸角度θ１を選択する方法として、水晶原石などの形状を基に効率的に切り出せる角度から選択することが望ましい。１／４位相差フィルム１６は、例えば、固定された厚みである０．１ｍｍにする。また、ＩＲカットガラス１７は、例えば、固定された厚みである０．５ｍｍにする。

第２複屈折板１８は、板厚ｄ２が、第１複屈折板１５と同様に０．８５（ｍｍ）であり、光学軸角度θ２が２６．７（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ２は、前述したように、６３．６（ｄｅｇ）に設定するようにしてもよい。

以上のような構成により、ダミーガラスを用いることなく、４．０（μｍ）の分離幅Ｗ１，Ｗ２と２．３（ｍｍ）の総厚みＨを得ることができる。同様に、２．３（μｍ）の総厚みＨにおいて、分離幅Ｗ１，Ｗ２を４．５（ｍｍ）にしたい場合、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８を、図２の図表に示す板厚ｄ１，ｄ２や光学軸角度θ１，θ２に設定することにより、ダミーガラスを用いなくてもよい。また、図２の図表に示すように、第２複屈折板１８の光学軸角度θ２を４５．０（ｄｅｇ）にして、第１複屈折板１５のみ光学軸角度θ１を厚み調整の為に設定してもよい。なお参考として、図２の図表にはダミーガラスを用いた例を示している。

次に、図３を参照しながら、分離幅Ｗ１，Ｗ２が５．５（ｍｍ）、総厚みＨが２．８ｍｍを得るための、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２及び光学軸角度θ１，θ２について説明する。なお、図２に示す図表と同様の部分の説明は省略又は簡略化する。

第１複屈折板１５は、板厚ｄ１が１．１０（ｍｍ）であり、光学軸角度θ１が２９．０（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ１は、６１．３（ｄｅｇ）に設定するようにしてもよい。１／４位相差フィルム１６は、固定された厚みである０．１ｍｍにする。また、ＩＲカットガラス１７は、固定された厚みである０．５ｍｍにする。

第２複屈折板１８は、板厚ｄ２が、第１複屈折板１５と同様に１．１０（ｍｍ）であり、光学軸角度θ２が２９．０（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ２は、前述したように、６１．３（ｄｅｇ）に設定するようにしてもよい。

以上のような構成により、ダミーガラスを用いることなく、５．５（μｍ）の分離幅Ｗ１，Ｗ２と２．８（ｍｍ）の総厚みＨを得ることができる。同様に、２．８（μｍ）の総厚みＨにおいて、例えば、分離幅Ｗ１，Ｗ２を６．０（ｍｍ）にしたい場合、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８を、図３の図表に示す板厚ｄ１，ｄ２や光学軸角度θ１，θ２に設定することにより、ダミーガラスを用いなくてもよい。また、図３の図表に示すように、第２複屈折板１８の光学軸角度θ２を４５．０（ｄｅｇ）にして、第１複屈折板１５のみ光学軸角度θ１を厚み調整の為に設定してもよい。なお参考として、図３の図表にはダミーガラスを用いた例を示している。

この様に、ダミーガラスが不用となるので、ダミーガラスのような厚み補正用の部品を調達したり、接合する工程を増やしたりする必要がなく、かかるコストを抑えることができる。

図４は、複屈折板の板厚と分離幅との関係を、光学軸角度別に示すグラフである。図５は、光学軸角度と分離幅との関係を、複屈折板の板厚別に示すグラフである。以下、図４及び図５を参照しながら、複屈折板に用いる好ましい板厚及び光学軸角度について説明する。

図４に示すグラフは、横軸が複屈折板の板厚ｄ（ｍｍ）であり、縦軸が分離幅Ｗ（μｍ）である。また、図４に示すグラフは、光学軸角度θが５°、２０°、３０°、３４°、３８°、４２°、４５°、５２°のときの特性を示している。このグラフによれば、前述したように、光学軸角度θが４５°の場合、最小の板厚ｄで最大の分離幅Ｗが得られることがわかる。また、光学軸角度θが０°〜５°（又は、８５°〜９０°）の範囲では、所望の分離幅Ｗ（例えば、１μｍ〜６μｍ）を得るために、板厚ｄを厚くしなければ対応できないことがわかる。板厚ｄが厚くなると、透過率の低下や複屈折板自体の重量の増加、光路長が大きく変わる等の弊害が生じる。なお、図４に示すグラフにおいて、４５°の光学軸角度θが分離特性における反転の境界点となっており、例えば、光学軸角度θが５２°の場合、３８°の特性と近似した値となっている。

図５に示すグラフは、横軸が光学軸角度θ（ｄｅｇ）であり、縦軸が分離幅Ｗ（μｍ）である。また、図５に示すグラフは、複屈折板の板厚ｄが０．３ｍｍ、０．６８ｍｍ、０．９ｍｍのときの特性を示している。このグラフによれば、光学軸角度θが４５°の近傍において、小さい分離幅Ｗ（例えば、２μｍ以下）を得ようとする場合、板厚ｄを０．３ｍｍ以下にしなければ対応できないことがわかる。板厚ｄが０．３ｍｍ以下のように薄くなると、複屈折板の強度が低下することから、強度を補強するための補強用基板が必要となる。これにより、複屈折板と補強用基板とを接着しなければならず、製造工程や工数が増える。また、光学軸角度θが３６°〜５４°の範囲において、光学軸角度θを変えても分離幅Ｗの変化量が小さいことがわかる。

以上のことから、光学ローパスフィルタ１１を構成する第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の光学軸角度θ１，θ２は、板厚ｄ１，ｄ２の変化に対する分離幅Ｗ１，Ｗ２の変化が少ない範囲（０°〜５°、８５°〜９０°）を除いて設定することが好ましい。更に、光学軸角度θ１，θ２の変化に対する分離幅Ｗ１，Ｗ２の変化が少ない範囲（３６°〜５４°）を除いて設定することが好ましい。このように設定された光学ローパスフィルタ１１によれば、所望の分離幅Ｗ１，Ｗ２を得るために、板厚ｄ１，ｄ２が過剰に厚くなったり、薄くなったりすることを抑えることができる。

図６は、光学ローパスフィルタに光を通した際の、光の分離状態及び偏光状態を示す分解斜視図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、光学ローパスフィルタを構成する各層を通過することによる光の分離状態を示す模式平面図である。以下、光の分離状態及び偏光状態を、図６及び図７を参照しながら説明する。なお、図６に示す光学ローパスフィルタ１１は、ＩＲカットガラス１７の図示を省略している。

光学ローパスフィルタ１１は、光１２の入射側に第１複屈折板１５が配置されており、光１２の出射側に第２複屈折板１８が配置されている。この第１複屈折板１５と第２複屈折板１８との間に、１／４位相差フィルム１６が配置されている。なお、図６に示す光学ローパスフィルタ１１は、光１２の分離状態及び偏光状態をわかりやすくするために、それぞれを離間して示している。

まず、第１複屈折板１５に光線Ｌ１が入射する。この第１複屈折板１５に入射した光線Ｌ１（図７（ａ）参照）は、第１複屈折板１５の有する複屈折性によって、２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２に分離されて出射する（図７（ｂ）参照）。これらの光線Ｌ１１，Ｌ１２は、それぞれ偏光状態が直線偏光に変化して出射する。

次に、２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２は、１／４位相差フィルム１６に入射する。この２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２は、１／４位相差フィルム１６を通過することによって、それぞれ直線偏光から円偏光に偏光状態が変えられ、２つの光線Ｌ１３，Ｌ１４となって出射する。

次に、２つの光線Ｌ１３及びＬ１４は、ＩＲカットガラス１７（図１参照）を通過し、第２複屈折板１８に入射する。この第２複屈折板１８に入射した光線Ｌ１３は、第２複屈折板１８の有する複屈折性によって、２つの光線Ｌ１５，Ｌ１６に分離されて出射する（図７（ｃ）参照）。同様に、第２複屈折板１８に入射した光線Ｌ１４は、２つの光線Ｌ１７，Ｌ１８に分離されて出射する（図７（ｃ）参照）。これらの光線Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８は、それぞれ偏光状態が円偏光から直線偏光に変化して出射する。

以上のように、光１２を光学ローパスフィルタ１１に通すことにより、４点に分離した光線Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８が、固体撮像素子１４（図１参照）のそれぞれ隣接された異なる画素に入射する。これにより、画素ピッチよりも細かい像を鈍らせることが可能となり、光学像の空間周波数の高域成分を抑制することができる。

以上詳述したように、第１実施形態の光学ローパスフィルタ１１によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）第１実施形態の光学ローパスフィルタ１１によれば、図２及び図３の図表に示すように、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２と光学軸角度θ１，θ２とを調整することによって、所望の総厚みＨ及び分離幅Ｗ１，Ｗ２を得ることが可能となる。よって、総厚みＨを補正するためのダミーガラスなどが不用となり、新しく部品を調達したり、ダミーガラスを接合する工程を増やしたりすることなく対応することが可能となる。その結果、製造工数を増やしたり、歩留りを低下させたりすることを防ぐことができる。また、光学軸角度θ１，θ２を制御することによって所望の分離幅Ｗ１，Ｗ２や総厚みＨに設定できるので、例えば、デジタルスチルカメラなどの要求される高画素化に、光路長（光学特性）を変えることなく対応することができる。

（２）第１実施形態の光学ローパスフィルタ１１によれば、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２と光学軸角度θ１，θ２とを調整することにより、所望の分離幅Ｗ１，Ｗ２及び総厚みＨにすることが可能となるので、比較的小さい分離幅Ｗ１，Ｗ２（例えば、２μｍ以下）を得るために、複屈折板１５，１８が過剰に薄くなることを抑えることができる。これにより、複屈折板１５，１８の強度を補強するための補強用基板を使わずに対応でき、更に、複屈折板１５，１８が製造できないという不具合をなくすことができる。また、比較的大きい分離幅Ｗ１，Ｗ２（例えば、６μｍ）を得るために、複屈折板１５，１８が過剰に厚くなることを抑えることができる。これにより、透過率の低下や複屈折板１５，１８の重量が重くなる、光路長が大きく変わる等の弊害が生じることを防ぐことができる。

（３）第１実施形態の光学ローパスフィルタ１１によれば、ポリカーボネート系樹脂を主体とした１／４位相差フィルム１６を用いて光学ローパスフィルタ１１を構成するので、光１２（入射光）を広い波長範囲に亘ってバラツキの少ない光強度に分離することができる。更に、水晶位相板と比較して、光学ローパスフィルタ１１の軽量化を図ることができる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の光学ローパスフィルタの構造を示す模式断面図である。以下、光学ローパスフィルタの構造を、図８を参照しながら説明する。なお、第２実施形態の光学ローパスフィルタ２１は、上記した第１実施形態の光学ローパスフィルタ１１を構成する第２複屈折板１８（図８では、第２複屈折板２３に相当）が固体撮像装置３１のカバーとして用いられる部分が異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符合を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

図８に示す光学ローパスフィルタ２１は、第１複屈折板２２と、１／４位相差フィルム１６と、ＩＲカットガラス１７と、第２複屈折板２３とを有する。また、光学ローパスフィルタ２１の下側には、第２複屈折板２３をカバーとして用いる固体撮像装置３１が配置されている。固体撮像装置３１は、固体撮像素子１４と、パッケージ３２とを有する。

固体撮像素子１４は、上記したように、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等であり、パッケージ３２の中（底部）に封入されている。また、固体撮像素子１４は、複数の画素を有し、画素が一定のピッチで規則正しく配列された構造になっている。

パッケージ３２は、固体撮像素子１４を収納するために用いられ、受光レンズ１３側に開口部を有する凹状に形成されている。開口部は、ゴミなどの付着を防止するために、カバーとしての機能する第２複屈折板２３によって閉塞されている。パッケージ３２には、パッケージ３２の内部と外部とを電気的に接続するための外部接続配線（図示せず）が、例えば、側壁を貫通して設けられている。そして、固体撮像素子１４は、図示しないボンディングワイヤを介して外部接続配線と電気的に接続されている。

第１複屈折板２２における受光レンズ１３側の面には、可視光の透過率を向上させるための図示しない反射防止膜（ＡＲ膜）が設けられている。なお、反射防止膜に代えて、固体撮像素子１４への紫外線の入射及び赤外線の入射を防ぐための紫外線カット膜及び赤外線カット膜（ＵＶ−ＩＲカット膜）を設けるようにしてもよい。また、ＩＲカットガラス１７における固体撮像素子１４側の面と、第２複屈折板２３における受光レンズ１３側の面とには、可視光の透過率を向上させるための図示しない反射防止膜（ＡＲ膜）がそれぞれ設けられている。

図９及び図１０は、所望の分離幅及び総厚みを得るための、第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定値を示す図表である。以下、第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定を、図９及び図１０を参照しながら説明する。なお、第２実施形態における分離幅Ｗ１，Ｗ２及び総厚みＨの設定は、第２複屈折板２３の光学軸角度θ２を４５°に固定し、第１複屈折板２２の光学軸角度θ１を変えている。

以下、図９を参照しながら、分離幅Ｗ１，Ｗ２が４．０μｍ、総厚みＨが２．３（ｍｍ）を得るための、第１複屈折板２２及び第２複屈折板２３の板厚ｄ１，ｄ２及び光学軸角度θ１，θ２について説明する。なお、図２及び図３に示す図表と同様の部分の説明は省略又は簡略化する。

第１複屈折板２２は、板厚ｄ１が１．０２（ｍｍ）であり、光学軸角度θ１が２１．０（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ１は、６９．２（ｄｅｇ）に設定するようにしてもよい。１／４位相差フィルム１６は、例えば、固定された厚みである０．１ｍｍにする。また、ＩＲカットガラス１７は、例えば、固定された厚みである０．５ｍｍにする。

第２複屈折板２３は、板厚ｄ２が０．６８（ｍｍ）であり、光学軸角度θ２が固定された角度の４５．０（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ２は、４５．３（ｄｅｇ）に固定するようにしてもよい。

以上のような構成により、ダミーガラスを用いることなく、４．０（μｍ）の分離幅Ｗ１，Ｗ２と２．３（ｍｍ）の総厚みＨを得ることができる。なお、２．３（μｍ）の総厚みＨにおいて、分離幅Ｗ１，Ｗ２を４．５（ｍｍ）、５．０（ｍｍ）にしたい場合、第１複屈折板２２及び第２複屈折板２３を、図９の図表に示す板厚ｄ１，ｄ２や光学軸角度θ１，θ２に設定することにより対応できる。

次に、図１０を参照しながら、分離幅Ｗ１，Ｗ２が５．５（ｍｍ）、総厚みＨが２．８ｍｍを得るための、第１複屈折板２２及び第２複屈折板２３の板厚ｄ１，ｄ２及び光学軸角度θ１，θ２について説明する。

第１複屈折板２２は、板厚ｄ１が１．２７（ｍｍ）であり、光学軸角度θ１が２３．７（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ１は、６６．６（ｄｅｇ）に設定するようにしてもよい。１／４位相差フィルム１６は、固定された厚みである０．１ｍｍにする。また、ＩＲカットガラス１７は、固定された厚みである０．５ｍｍにする。

第２複屈折板２３は、板厚ｄ２が０．９３（ｍｍ）であり、光学軸角度θ２が固定された角度である４５．０（ｄｅｇ）である。なお、光学軸角度θ２は、４５．３（ｄｅｇ）に固定するようにしてもよい。

以上のような構成により、ダミーガラスを用いることなく、５．５（μｍ）の分離幅Ｗ１，Ｗ２と２．８（ｍｍ）の総厚みＨを得ることができる。なお、２．８（ｍｍ）の総厚みＨにおいて、例えば、分離幅Ｗ１，Ｗ２を６．０（ｍｍ）、６．５（ｍｍ）にしたい場合、第１複屈折板２２及び第２複屈折板２３を、図１０の図表に示す板厚ｄ１，ｄ２や光学軸角度θ１，θ２に設定することにより対応できる。

この様に、ダミーガラスが不用となるので、ダミーガラスのような厚み補正用の部品を調達したり、接合する工程を増やしたりする必要がなく、かかるコストを抑えることができる。

以上詳述したように、第２実施形態の光学ローパスフィルタ２１によれば、上記した第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。

（４）第２実施形態の光学ローパスフィルタ２１によれば、第１複屈折板２２の板厚ｄ１及び光学軸角度θ１を調整することにより、所望の分離幅Ｗ１，Ｗ２及び総厚みＨを得ることが可能となるので、パッケージ３２のカバーとして用いられる第２複屈折板２３の板厚ｄ２を変更せずに対応することができる。よって、分離幅Ｗ１、Ｗ２が変更されても、板厚ｄ２が同じであるので、カバーとしての強度の低下や、強度補強の為の固体撮像装置３１の製造工数の増大を防ぐことができる。

なお、実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）
上記したように、光１２の偏光状態を直線偏光から円偏光に変える位相板として、１／４位相差フィルム１６を用いることに限定されず、例えば、高分子樹脂を一軸延伸した１／２位相差フィルムを用いるようにしてもよい。また、所望の波長領域が得られる場合であれば、水晶基板からなる１／２波長板や１／４波長板などを用いるようにしてもよい。また、液晶分子の配向状態を固定化した高分子液晶フィルムを用いるようにしてもよい。

（変形例２）
上記したように、パッケージ３２のカバーとして第２複屈折板２３を用いることに限定されず、例えば、第１実施形態で説明した、光学ローパスフィルタ１１全体をパッケージ３２のカバーとして用いるようにしてもよい。

（変形例３）
上記した第２実施形態のように、第１複屈折板２２の板厚ｄ１と光学軸角度θ１とを変えることに限定されず、例えば、第１複屈折板２２の設定は変えず、カバーとして機能する第２複屈折板２３の板厚ｄ２と光学軸角度θ２とを変えるようにしてもよい。また、第１複屈折板２２及び第２複屈折板２３の両方の設定を変えるようにしてもよい。設定を変える対象の選定方法として、例えば、第１複屈折板２２と第２複屈折板２３とが別々のメーカで製造されているような場合、対応の容易性、コスト面、効率面などから変更の優先順位を決めるようにしてもよい。また、第１実施形態、第２実施形態において、第１複屈折板１５，２２の板厚を厚み乙とし、第２複屈折板１８，２３の板厚を厚み甲として対応するようにしてもよい。

（変形例４）
上記したように、光学ローパスフィルタ１１の総厚みＨを同じにするために、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２と光学軸角度θ１，θ２とを調整することに限定されず、例えば、第１複屈折板１５及び第２複屈折板１８の板厚ｄ１，ｄ２を変えた分の厚み補正を、ＩＲカットガラス１７で調整するようにしてもよい。詳述すると、ＩＲカットガラス１７を厚く補正したい場合は、ＩＲカットガラス１７の濃度を薄くする。一方、ＩＲカットガラス１７を薄く補正する場合は、ＩＲカットガラス１７の濃度を濃くすることで対応可能となる。

第１実施形態に係る光学ローパスフィルタの構造を示す模式断面図。 第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定値を示す図表。 第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定値を示す図表。 複屈折板の板厚と分離幅との関係を光学軸角度別に示すグラフ。 光学軸角度と分離幅との関係を複屈折板の板厚別に示すグラフ。 光学ローパスフィルタに入射する光の分離状態及び偏光状態を示す分解斜視図。 光学ローパスフィルタに入射する光の分離状態を示す模式平面図。 第２実施形態に係る光学ローパスフィルタの構造を示す模式断面図。 第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定値を示す図表。 第１複屈折板及び第２複屈折板の板厚と光学軸角度との設定値を示す図表。 従来の水晶位相板を用いた光学ローパスフィルタの構造を示す模式断面図。 従来の水晶位相板を用いた光学ローパスフィルタと１／４位相差フィルムを用いた光学ローパスフィルタとの光強度特性を比較して示すグラフ。 従来の１／４位相差フィルムを用いた光学ローパスフィルタの構造を示す模式断面図。

符号の説明

１１…光学フィルタとしての光学ローパスフィルタ、１２…光（入射光）、１３…受光レンズ、１４…固体撮像素子、１５…第１複屈折板、１６…位相板としての１／４位相差フィルム、１７…ＩＲカットガラス、１８…第２複屈折板、２１…光学ローパスフィルタ、２２…第１複屈折板、２３…第２複屈折板、３１…固体撮像装置、３２…パッケージ、Ｈ…総厚み。

Claims (9)

1. 入射光を複数の光に分離し且つ厚み甲を有する第１複屈折板と、
   前記分離された光を更に複数の光に分離し且つ厚み乙を有する第２複屈折板と、
   前記第１複屈折板と前記第２複屈折板とに挟まれて配置され、光線を直線偏光から円偏光に変え且つ厚み丙を有する位相板とを備え、
   前記厚み甲と、前記厚み乙と、前記厚み丙と、を含んで合算した総厚みを有する光学フィルタであって、
   前記第１複屈折板の分離幅及び光学軸角度と、前記第２複屈折板の分離幅及び光学軸角度と、によって調整された前記総厚みを有することを特徴とする光学フィルタ。
2. 請求項１に記載の光学フィルタであって、
   前記厚み甲をｄ１、前記第１複屈折板の前記分離幅をＷ１、前記第１複屈折板の前記光学軸角度をθ１とするとき、式（１）の関係を満足し、
   前記厚み乙をｄ２、前記第２複屈折板の前記分離幅をＷ２、前記第２複屈折板の前記光学軸角度をθ２とするとき、式（２）の関係を満足することを特徴とする光学フィルタ。
   

   

   
3. 請求項２に記載の光学フィルタであって、
   前記光学軸角度θ１と前記光学軸角度θ２とが、
   ５°＜θ１＜４４°、４６°＜θ１＜８５°、
   ５°＜θ２＜４４°、４６°＜θ２＜８５°、
   の関係を満足することを特徴とする光学フィルタ。
4. 請求項２に記載の光学フィルタであって、
   前記光学軸角度θ１と前記光学軸角度θ２とが、
   ５°＜θ１＜３６°、５４°＜θ１＜８５°、
   ５°＜θ２＜３６°、５４°＜θ２＜８５°、
   の関係を満足することを特徴とする光学フィルタ。
5. 請求項１に記載の光学フィルタであって、
   前記位相板は、ポリカーボネート系樹脂を主成分とする１／４位相差フィルムであることを特徴とする光学フィルタ。
6. 請求項１又は２に記載の光学フィルタであって、
   前記第１複屈折板及び前記第２複屈折板は、水晶基板であることを特徴とする光学フィルタ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光学フィルタであって、
   前記第１複屈折板と前記第２複屈折板との間に、赤外線成分をカットするＩＲカットガラスが配置されていることを特徴とする光学フィルタ。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光学フィルタであって、
   前記光学フィルタが、固体撮像素子を収納するパッケージのカバーとして前記パッケージ上に配置されることを特徴とする光学フィルタ。
9. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光学フィルタであって、
   前記第２複屈折板が、固体撮像素子を収納するパッケージのカバーとして前記パッケージ上に配置されることを特徴とする光学フィルタ。

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