JP6291747B2 - 光学的ローパスフィルタ、撮像デバイスおよび撮像装置 - Google Patents

光学的ローパスフィルタ、撮像デバイスおよび撮像装置 Download PDF

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Description

本技術は、光学的ローパスフィルタならびにそれを備えた撮像デバイスおよび撮像装置に関する。
撮影装置の一つであるデジタルカメラやビデオカメラには、撮影デバイスとして、ＣＣＤ（charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサが広く用いられている。撮像デバイスには、複数の光電変換素子が所定の間隔（以下、「画素ピッチ」と称する。）で２次元配置された撮像素子と、撮像素子の光入射面に配置されたカラーフィルタアレイとが設けられている。撮像デバイスは、撮影レンズを経由して入射してきた被写体光を、撮像素子およびカラーフィルタアレイで離散的にサンプリングすることによりカラーの画像データを得る。
撮像デバイスは、撮像素子の画素ピッチやカラーフィルタアレイの色配列ピッチによって定まる解像限界（ナイキスト周波数）を有している。そのため、ナイキスト周波数以上の高周波成分を有する被写体光が撮像デバイスに入射すると、ナイキスト周波数以上の高周波成分が実空間での折り返し成分となり、画像データの色や輝度が周期的に変動する縞状の模様（モアレ）が発生する。そのため、通常では、ナイキスト周波数をカットオフ周波数に設定したＯＬＰＦ（Optical Low Pass Filter；光学的ローパスフィルタ）が撮影レンズと撮像素子との間に設けられ、撮像素子に入射する光の高周波成分がＯＬＰＦによって除去される。
１台のカメラで静止画と動画の双方を撮影できるカメラでは、静止画モードと動画モードで読み出しピッチが互いに異なり、それに伴い、ナイキスト周波数も互いに異なる。動画モードでは、通常、読み出しピッチが静止画モードの読み出しピッチよりも大きくなっており、ナイキスト周波数が静止画モードのナイキスト周波数よりも小さくなっている。そのため、動画モードでは、静止画モードよりも、より低周波領域からモアレが発生しやすい。しかし、以前では、静止画の解像度を優先して、ＯＬＰＦのカットオフ周波数が静止画モードのナイキスト周波数に設定され、両モードに対して最適なＯＬＰＦが提供されていなかった。
この問題に対して、最適なカットオフ周波数を有するＯＬＰＦをモードごとに設け、モードに応じて切り替えることが提案されている（特許文献１参照）。また、ＴＮ液晶を、複屈折性を有する一対の液晶板で挟み込んだＯＬＰＦにおいて、ＴＮ液晶をオンオフ駆動することにより、ＯＬＰＦの透過光のｐｓ分離幅を２種類に可変することが提案されている（特許文献２，３参照）。なお、ｐｓ分離幅を変えることにより、カットオフ周波数を変えることができる。
特開２０００−３３３０４９号公報 ＷＯ２００７／０８３７８３号公報 特開２００７−９４２７６号公報
ところで、上記の方法では、カットオフ周波数は、固定値となっている。そのため、当初に設定されたカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数に変更することができない。当初のカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数が必要な場合には、別のＯＬＰＦを追加するか、または、既設のＯＬＰＦを別のＯＬＰＦに交換することが必要となる。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数を変更することの可能な構成となっている光学的ローパスフィルタならびにそれを備えた撮像デバイスおよび撮像装置を提供することにある。
本技術の光学的ローパスフィルタは、複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、液晶層に電界を印加する電極とを備えている。一対の複屈折板および液晶層は、当該液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数が電極に印加されているときに、後段の複屈折板の透過光の点像強度分布に３つまたは４つのピークを生じさせる。一対の複屈折板において、一方の複屈折板における像の分離幅と、他方の複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっている。
本技術の光学的ローパスフィルタでは、一対の複屈折板および液晶層が、中間電圧若しくは中間周波数が電極に印加されているときに、後段の複屈折板の透過光の点像強度分布に３つまたは４つのピークを生じさせる。電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさを変えた場合、液晶層の偏光変換効率が変化するので、点像強度分布のピーク値も変化する。点像強度分布のピーク値が変化すると、光学的ローパスフィルタのカットオフ周波数も変化する。このように、本技術では、透過光のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数が変化する。また、本技術では、透過光の点像強度分布に生じる３つまたは４つのピークの値を、電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさに応じて変えることで、光学的ローパスフィルタのカットオフ周波数を変化させることができる。従って、電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。
本技術の撮像デバイスは、光学的ローパスフィルタと、光学的ローパスフィルタを駆動する駆動回路とを備えている。光学的ローパスフィルタは、複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、液晶層に電界を印加する電極とを有している。駆動回路は、液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を電極に印加する。一対の複屈折板において、一方の複屈折板における像の分離幅と、他方の複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっている。
本技術の撮像装置は、画像データを出力する撮像デバイスと、撮像デバイスを制御すると共に、撮像デバイスから出力された画像データに対して所定の処理を行う演算部とを備えている。本技術の撮像装置において、撮像デバイスは、光学的ローパスフィルタと、光学的ローパスフィルタの透過光に応じた画像データを出力する撮像素子と、光学的ローパスフィルタおよび撮像素子を駆動する駆動回路とを有している。光学的ローパスフィルタは、複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、液晶層に電界を印加する電極とを有している。駆動回路は、液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を電極に印加する。一対の複屈折板において、一方の複屈折板における像の分離幅と、他方の複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっている。
本技術の撮像デバイスおよび撮像装置では、液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数が電極に印加される。電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさを変えた場合、液晶層の偏光変換効率が変化するので、光学的ローパスフィルタの透過光の点像強度分布に３つまたは４つのピークが生じると共に、それらのピーク値が変化する。点像強度分布のピーク値が変化すると、光学的ローパスフィルタのカットオフ周波数も変化する。このように、本技術では、透過光のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数が変化する。また、本技術では、透過光の点像強度分布に生じる３つまたは４つのピークの値を、電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさに応じて変えることで、光学的ローパスフィルタのカットオフ周波数を変化させることができる。従って、電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。
本技術の光学的ローパスフィルタによれば、透過光の点像強度分布に３つまたは４つのピークの値を生じさせることができるようにしたので、電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさに応じて変えることで、カットオフ周波数を変化させることができる。従って、本技術の光学的ローパスフィルタは、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数を変更することの可能な構成となっている。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術の撮像デバイスおよび撮像装置によれば、液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を電極に印加するようにしたので、電極に印加する中間電圧若しくは中間周波数の大きさに応じて変えることで、カットオフ周波数を変化させることができる。従って、本技術の撮像デバイスおよび撮像装置は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数を変更することの可能な構成となっている。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術の第１の実施の形態に係る光学的ローパスフィルタの概略構成の一例を表す図である。 図１の一対の複屈折板の光学軸の一例を表す図である。 図１の液晶層の偏光変換効率曲線（Ｖ−Ｔ曲線）の一例を表す図である。 図１の液晶層の偏光変換効率曲線（Ｆ−Ｔ曲線）の一例を表す図である。 図１の光学的ローパスフィルタの作用の一例を表す図である。 図１の光学的ローパスフィルタの作用の一例を表す図である。 図１の光学的ローパスフィルタの作用の一例を表す図である。 図４Ｂの透過光の点像強度分布の一例を、映像上での点像の広がりとともに表す図である。 図４Ａの透過光の点像強度分布の一例を、映像上での点像の広がりとともに表す図である。 図４Ｃの透過光の点像強度分布の一例を、映像上での点像の広がりとともに表す図である。 図４Ｃの透過光の点像強度分布の一例を、映像上での点像の広がりとともに表す図である。 図５Ａ〜図５ＤのＭＴＦ(Modulation Transfer Function)の一例を表す図である。 図１の一対の複屈折板の光学軸の一変形例を表す図である。 図７の光学的ローパスフィルタの作用の一例を表す図である。 図７の光学的ローパスフィルタの作用の一例を表す図である。 図７の光学的ローパスフィルタの作用の一例を表す図である。 図１、図７の液晶層の偏光変換効率曲線（Ｖ−Ｔ曲線）の一変形例を表す図である。 図１、図７の液晶層の偏光変換効率曲線（Ｆ−Ｔ曲線）の一変形例を表す図である。 図１、図７の光学的ローパスフィルタの一変形例を表す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る撮像デバイスの概略構成の一例を表す図である。 図１１の撮像デバイスの概略構成の一変形例を表す図である。 図１１の撮像デバイスの概略構成の一変形例を表す図である。 本技術の第３の実施の形態に係る撮像装置の概略構成の一例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図１９の手順の一具体例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図２１の手順の一具体例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図２１の手順の一具体例を表す図である。 図２１の手順の一具体例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。 図１４の撮像装置における撮像手順の一例を表す図である。
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態（光学的ローパスフィルタ）
２枚の複屈折板における像の分離方向を揃えた例
ＴＮ液晶を用いた例
２．第１の実施の形態の変形例（光学的ローパスフィルタ）
２．１ 第１変形例
２枚の複屈折板における像の分離方向を互いに反対方向にした例
２．２ 第２変形例
ＶＡ液晶を用いた例
２．３ 第３変形例
ＡＲ層などを付加した例
３．第２の実施の形態（撮像デバイス）
１枚の光学的ローパスフィルタを用いた例
４．第２の実施の形態の変形例（撮像デバイス）
２枚の光学的ローパスフィルタを用いた例
５．第３の実施の形態（撮像装置）
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る光学的ローパスフィルタ１０の概略構成の一例を表すものである。光学的ローパスフィルタ１０は、被写体光に含まれる高い空間周波数の成分を除去するものであり、駆動回路２０によって駆動されることによりカットオフ周波数ｆｃを変化させる。光学的ローパスフィルタ１０は、透過光のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数ｆｃを変化させる。なお、ピーク値変調方式については、後に詳述するものとする。
光学的ローパスフィルタ１０は、複屈折性を有する一対の複屈折板１１，１５と、一対の複屈折板１１，１５の間に配置された液晶層１３とを備えている。光学的ローパスフィルタ１０は、さらに、液晶層１３に電界を印加する電極１２，１４を備えている。なお、光学的ローパスフィルタ１０は、例えば、液晶層１３の配向を規制する配向膜を備えていてもよい。電極１２，１４は、液晶層１３を介して互いに対向配置されている。電極１２，１４は、それぞれ、１枚のシート状電極からなる。なお、電極１２および電極１４の少なくとも一方が、複数の部分電極で構成されていてもよい。
複屈折板１１は、光学的ローパスフィルタ１０の光入射側に配置されており、例えば、複屈折板１１の外側の表面が光入射面１０Ａとなっている。入射光Ｌ１は、被写体側から光入射面１０Ａに入射する光である。複屈折板１１は、例えば、入射光Ｌ１の光軸が複屈折板１１（または光入射面１０Ａ）の法線１１Ａと平行となるように配置される。複屈折板１５は、光学的ローパスフィルタ１０の光出射側に配置されており、例えば、複屈折板１５の外側の表面が光出射面１０Ｂとなっている。光学的ローパスフィルタ１０の透過光Ｌ２は、光出射面１０Ｂから外部に出射された光である。複屈折板１１、電極１２、液晶層１３、電極１４および複屈折板１５は、光入射側からこの順に積層されている。電極１２、液晶層１３、電極１４および複屈折板１５のそれぞれの法線は、法線１１Ａと平行となっている。
図２は、光学的ローパスフィルタ１０における一対の複屈折板１１，１５の光学軸（optic axis）の一例を表したものである。複屈折板１１，１５は、複屈折性を有しており、１軸性結晶の構造を有している。複屈折板１１，１５は、複屈折性を利用して円偏光の光をｐｓ分離する機能を有している。複屈折板１１，１５は、例えば、水晶、方解石またはニオブ酸リチウムによって構成されている。ここで、ニオブ酸リチウムの分離係数は、水晶の分離係数よりも、６．４倍も大きい。そのため、ニオブ酸リチウムの方が、水晶よりも、同じ分離幅を得るのに必要な厚さを薄くすることができる。
複屈折板１１，１５では、像の分離方向が互いに反対方向を向いている。複屈折板１１の光学軸ＡＸ１および複屈折板１５の光学軸ＡＸ２は、光入射面１０Ａの法線１１Ａと平行な面内において互いに交差している。光学軸ＡＸ１と光学軸ＡＸ２とのなす角θ１は、例えば、９０°となっている。さらに、光学軸ＡＸ１，ＡＸ２が入射面１０Ａの法線１１Ａと斜めに交差している。光学軸ＡＸ１と法線１１Ａとのなす角θ２は、例えば、法線１１Ａを基準として反時計回りに９０°よりも小さくなっており、例えば、４５°となっている。光学軸ＡＸ２と法線１１Ａとのなす角θ３は、例えば、法線１１Ａを基準として反時計回りに９０°よりも大きく１８０°よりも小さくなっており、例えば、１３５°（１８０−４５°）となっている。
図３Ａは、液晶層１３の偏光変換効率曲線（Ｖ−Ｔ曲線）の一例を表したものである。図３Ｂは、液晶層１３の偏光変換効率曲線（Ｆ−Ｔ曲線）の一例を表したものである。図３Ａにおいて、横軸は電極１２，１４間に印加される電圧Ｖ（周波数一定）である。図３Ｂにおいて、横軸は電極１２，１４間に印加される電圧の周波数Ｆ（電圧一定）である。図３Ａ、図３Ｂにおいて、縦軸は、偏光変換効率Ｔである。偏光変換効率Ｔとは、直線偏光の光に与えられた位相差を９０度で割ることにより得られた値に１００を掛けたものである。偏光変換効率Ｔがゼロ％とは、直線偏光に対して何らの位相差も与えられていないことを指しており、例えば、直線偏光が偏光方向を変えられずに媒体を透過したことを指している。偏光変換効率Ｔが１００％とは、直線偏光に対して９０度の位相差が与えられたことを指しており、例えば、ｐ偏光がｓ偏光に、またはｓ偏光がｐ偏光に変換されて媒体を透過したことを指している。偏光変換効率Ｔが５０％とは、直線偏光に対して４５度の位相差が与えられたことを指しており、例えば、ｐ偏光またはｓ偏光が円偏光に変換されて媒体を透過したことを指している。
液晶層１３では、図３Ａに示したように、電極１２，１４間に電圧Ｖ１が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ２となり、電極１２，１４間に電圧Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ１となる。Ｔ２は１００％であり、Ｔ１は０％である。液晶層１３では、さらに、図３Ａに示したように、電極１２，１４間に電圧Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２）が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ３となる。Ｔ３は０％よりも大きく、１００％よりも小さな値である。図３Ａには、電圧Ｖ３が、Ｔ３が５０％となるときの電圧となっている場合が例示されている。ここで、電圧Ｖ１は、偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の電圧よりも小さな電圧である。電圧Ｖ２は、偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の電圧よりも大きな電圧である。電圧Ｖ３は、偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の電圧よりも大きな電圧であって、かつ偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の電圧よりも小さな電圧である。電圧Ｖ３は、偏光変換効率曲線の立ち下がりと立ち上がりとの間の電圧（つまり、中間電圧）である。
液晶層１３では、図３Ｂに示したように、電極１２，１４間に周波数Ｆ１の電圧が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ２となり、電極１２，１４間に周波数Ｆ２（Ｆ１＜Ｆ２）の電圧が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ１となる。液晶層１３では、さらに、図３Ｂに示したように、電極１２，１４間に周波数Ｆ３（Ｆ１＜Ｆ３＜Ｆ２）の電圧が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ３となる。図３Ｂには、周波数Ｆ３が、Ｔ３が５０％となるときの周波数となっている場合が例示されている。ここで、周波数Ｆ１は、偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の周波数よりも小さな周波数である。周波数Ｆ２は、偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の周波数よりも大きな周波数である。周波数Ｆ３は、偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の周波数よりも大きな周波数であって、かつ偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の周波数よりも小さな周波数である。周波数Ｆ３は、偏光変換効率曲線の立ち下がりと立ち上がりとの間の周波数（つまり、中間周波数）である。
上述したように、液晶層１３は、偏光を制御するものである。上述したような偏光変換効率曲線を有する液晶としては、例えば、ＴＮ(Twisted Nematic)液晶が挙げられる。ＴＮ液晶は、カイラルなネマティック液晶によって構成されており、通過する光の偏光方向をネマティック液晶の回転に沿って回転させる旋光性を有している。
[作用]
次に、光学的ローパスフィルタ１０（具体的には、一対の複屈折板１１，１５および液晶層１３）の光学的な作用について説明する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、光学的ローパスフィルタの作用の一例を表したものである。図４Ａでは、電極１２，１４間の電圧Ｖが電圧Ｖ１となっているか、または電極１２，１４間の周波数Ｆが周波数Ｆ１となっている。図４Ｂでは、電極１２，１４間の電圧Ｖが電圧Ｖ２となっているか、または電極１２，１４間の周波数Ｆが周波数Ｆ２となっている。図４Ｃでは、電極１２，１４間の電圧Ｖが電圧Ｖ３となっているか、または電極１２，１４間の周波数Ｆが周波数Ｆ３となっている。
（Ｖ＝Ｖ１、Ｆ＝Ｆ１の場合（図４Ａ））
円偏光の入射光Ｌ１が複屈折板１１に入射すると、入射光Ｌ１は、複屈折板１１の複屈折性により、分離幅ｄ１でｐ偏光とｓ偏光とに分離される。複屈折板１１の光学軸ＡＸ１に対して垂直に振動する偏光成分が、入射光Ｌ１に含まれるｓ偏光の成分である場合、分離されたｓ偏光は、複屈折板１１内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１１の裏面から出射する。入射光Ｌ１に含まれるｐ偏光の成分は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１１内を、複屈折の影響を受けて斜めに進み、複屈折板１１の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１１の裏面から出射する。従って、複屈折板１１は、入射光Ｌ１を、分離幅ｄ２で、ｐ偏光の透過光Ｌ２と、ｓ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。
複屈折板１１で分離されたｐ偏光が、偏光変換効率がＴ２となっている液晶層１３に入射すると、ｐ偏光はｓ偏光に変換されると共に、液晶層１３内を直進し、液晶層１３の裏面から出射する。複屈折板１１で分離されたｓ偏光が、偏光変換効率がＴ２となっている液晶層１３に入射すると、ｓ偏光はｐ偏光に変換されると共に、液晶層１３内を直進し、液晶層１３の裏面から出射する。従って、液晶層１３は、複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光に対して、分離幅を一定に保ったままで、ｐｓ変換を行う。
液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光が複屈折板１５に入射すると、ｓ偏光およびｐ偏光の分離幅が、複屈折板１５の複屈折性により、変化する。複屈折板１５の光学軸ＡＸ２に対して垂直に振動する偏光成分がｓ偏光である場合、ｓ偏光は、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１５の裏面から出射する。ｐ偏光は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板１１における像の分離方向とは反対方向に斜めに進む。さらに、ｐ偏光は、複屈折板１５の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１５の裏面から出射する。従って、複屈折板１５は、液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光を、分離幅（ｄ１＋ｄ２）で、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。
（Ｖ＝Ｖ２、Ｆ＝Ｆ２の場合（図４Ｂ））
複屈折板１１の、入射光Ｌ１に対する作用は、上記と同じである。そこで、以下では、液晶層１３と複屈折板１５の作用について説明する。複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光が、偏光変換効率がＴ１となっている液晶層１３に入射すると、ｐ偏光およびｓ偏光は、液晶層１３によって偏光変換されずに、液晶層１３内を直進し、液晶層１３の裏面から出射する。従って、液晶層１３は、複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光に対して、光学的な作用を有していない。
液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光が複屈折板１５に入射すると、ｓ偏光およびｐ偏光の分離幅が、複屈折板１５の複屈折性により、変化する。複屈折板１５の光学軸ＡＸ２に対して垂直に振動する偏光成分がｓ偏光である場合、ｓ偏光は、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１５の裏面から出射する。ｐ偏光は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板１１における像の分離方向とは反対方向に斜めに進む。さらに、ｐ偏光は、複屈折板１５の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１５の裏面から出射する。従って、複屈折板１５は、液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光を、分離幅（｜ｄ１−ｄ２｜）で、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。ここで、ｄ１＝ｄ２の場合、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とは、複屈折板１５の裏面のうち、互いに同じ場所から出射される。従って、この場合は、複屈折板１５は、液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光を互いに合成した光にする。
（Ｖ＝Ｖ３、Ｆ＝Ｆ３の場合（図４Ｃ））
複屈折板１１の、入射光Ｌ１に対する作用は、上記と同じである。そこで、以下では、液晶層１３と複屈折板１５の作用について説明する。複屈折板１１で分離されたｐ偏光が、偏光変換効率がＴ３（＝５０％）となっている液晶層１３に入射すると、ｐ偏光は円偏光に変換されると共に、液晶層１３内を直進し、液晶層１３の裏面から出射する。複屈折板１１で分離されたｓ偏光が、偏光変換効率がＴ３（＝５０％）となっている液晶層１３に入射すると、ｓ偏光も円偏光に変換されると共に、液晶層１３内を直進し、液晶層１３の裏面から出射する。従って、液晶層１３は、複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光を、分離幅を一定に保ったままで、円偏光に変換する。
液晶層１３から出射されてきた円偏光が複屈折板１５に入射すると、複屈折板１５の複屈折性により、分離幅ｄ２でｐ偏光とｓ偏光とに分離される。複屈折板１５の光学軸ＡＸ２に対して垂直に振動する偏光成分がｓ偏光である場合、ｓ偏光は、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１５の裏面から出射する。ｐ偏光は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板１１における像の分離方向とは反対方向に斜めに進む。さらに、ｐ偏光は、複屈折板１５の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１５の裏面から出射する。従って、複屈折板１５は、液晶層１３でｐ偏光から変換された円偏光と、液晶層１３でｓ偏光から変換された円偏光とを、それぞれ、分離幅ｄ２で、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。
ここで、ｄ１＝ｄ２の場合、液晶層１３でｐ偏光から変換された円偏光から分離されたｐ偏光と、液晶層１３でｓ偏光から変換された円偏光から分離されたｓ偏光とが、複屈折板１５の裏面のうち、互いに同じ場所から出射される。この場合、円偏光の透過光Ｌ２が複屈折板１５の裏面から出射される。従って、この場合は、複屈折板１５は、液晶層１３から出射されてきた２つの円偏光を、分離幅（ｄ２＋ｄ２）でｐ偏光の透過光Ｌ２と、ｓ偏光の透過光Ｌ２とに分離すると共に、一旦分離したｐ偏光とｓ偏光とをｐ偏光の透過光Ｌ２とｓ偏光の透過光Ｌ２との間の位置で、ｐ偏光とｓ偏光とを合成した光にする。
次に、光学的ローパスフィルタ１０の透過光の点像強度分布について説明する。図５Ａは、図４Ｂの透過光の点像強度分布の一例を、映像上での点像の広がりとともに表したものである。図５Ｂは、図４Ａの透過光の点像強度分布の一例を表したものである。図５Ｃは、図４Ｃの透過光の点像強度分布の一例を表したものである。図５Ｄは。図４Ｃにおいてｄ１≠ｄ２のときの透過光の点像強度分布の一例を表したものである。
光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に電圧Ｖ２または周波数Ｆ２の電圧が印加されているときには、例えば、図５Ａに示したように、光学的ローパスフィルタ１０の透過光の点像強度分布に１つのピークｐ１を生じさせる。ピークｐ１は、例えば、図４Ｂに示したように、複屈折板１５から出射される１つの透過光Ｌ２によって形成されたものである。光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に電圧Ｖ１または周波数Ｆ１の電圧が印加されているときには、例えば、図５Ｂに示したように、光学的ローパスフィルタ１０の透過光の点像強度分布に２つのピークｐ２，ｐ３を生じさせる。２つのピークｐ２，ｐ３は、例えば、図４Ａに示したように、複屈折板１５から出射される２つの透過光Ｌ２によって形成されたものである。
光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の電圧が印加され、かつｄ１＝ｄ２となっているときには、例えば、図５Ｃに示したように、光学的ローパスフィルタ１０の透過光の点像強度分布に３つのピークｐ１，ｐ２，ｐ３を生じさせる。３つのピークｐ１，ｐ２，ｐ３は、例えば、図４Ｃに示したように、複屈折板１５から出射される３つの透過光Ｌ２によって形成されたものである。光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の電圧が印加され、かつｄ１≠ｄ２となっているときには、例えば、図５Ｄに示したように、光学的ローパスフィルタ１０の透過光の点像強度分布に４つのピークｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を生じさせる。４つのピークｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４は、例えば、図示しないが、複屈折板１５から出射される４つの透過光Ｌ２によって形成されたものである。
上述したように、光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の電圧が印加されているときに、光学的ローパスフィルタ１０の透過光の点像強度分布に３つのピークｐ１〜ｐ３または、４つのピークｐ１〜ｐ４を生じさせる。ここで、光学的ローパスフィルタ１０では、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の大きさが変化すると、上記３つのピークｐ１〜ｐ３の値または、上記４つのピークｐ１〜ｐ４が変化する。つまり、光学的ローパスフィルタ１０では、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の大きさが変化すると、透過光の点像強度分布が変化する。
このように、光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖまたは周波数Ｆの大きさを変化させることにより透過光の点像強度分布を変化させる。ここで、上記３つのピークｐ１〜ｐ３のピーク値（ピーク高さ）や、上記４つのピークｐ１〜ｐ４のピーク値（ピーク高さ）は、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖまたは周波数Ｆの大きさによって変化する。一方、上記３つのピークｐ１〜ｐ３のピーク位置や、上記４つのピークｐ１〜ｐ４のピーク位置は、分離幅ｄ１，ｄ２によって定まる。分離幅ｄ１，ｄ２は、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の大きさに依らず、一定である。従って、上記３つのピークｐ１〜ｐ３のピーク位置や、上記４つのピークｐ１〜ｐ４のピーク位置は、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の大きさに依らず、一定である。
次に、透過光の点像強度分布とカットオフ周波数ｆｃとの関係について説明する。図６は、図５Ａ〜図５ＤのＭＴＦの一例を表したものである。横軸は空間周波数であり、縦軸は規格化されたコントラストである。図５Ａでは、光学的ローパスフィルタ１０が光線分離効果を有していないので、図５ＡのＭＴＦは、光学的ローパスフィルタ１０の前段に配置するレンズ（例えば、図１１のレンズ３０など）のＭＴＦと一致している。図５Ｂでは、ピーク間距離が、図５Ｃ，図５Ｄでのピーク間距離よりも広く、光線分離効果が最も大きくなっている。そのため、図５ＢのＭＴＦのカットオフ周波数ｆｃ１が、図５Ｃ，図５ＤのＭＴＦのカットオフ周波数ｆｃ２よりも小さくなっている。
図５Ｃ，図５Ｄでは、分離幅は、図５Ｂでの分離幅と等しくなっているが、ピーク数が、図５Ｂでのピーク数よりも多くなっており、ピーク間距離が、図５Ｂでのピーク間距離よりも狭くなっている。そのため、図５Ｃ，図５Ｄでは、光線分離効果が図５Ｂの光線分離効果よりも弱くなっているので、図５Ｃ，図５ＤのＭＴＦのカットオフ周波数ｆｃ２が、図５ＢのＭＴＦのカットオフ周波数ｆｃ１よりも大きくなっている。
図５Ｃ，図５ＤのＭＴＦのカットオフ周波数ｆｃ２は、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の大きさによって変化し、図５ＢのＭＴＦのカットオフ周波数ｆｃ１よりも大きな任意の周波数を採りうる。従って、光学的ローパスフィルタ１０は、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖまたは周波数Ｆの大きさを変化させることにより、カットオフ周波数ｆｃを、光線分離効果が最大となるときのカットオフ周波数以上の任意の値に設定することができる。
[効果]
次に、光学的ローパスフィルタ１０の効果について説明する。
光学的ローパスフィルタ１０では、一対の複屈折板１１，１５および液晶層１３が、電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の電圧が電極１２，１４間に印加されているときに、透過光の点像強度分布に３つのピークｐ１〜ｐ３または４つのピークｐ１〜ｐ４を生じさせる。電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさを変えた場合、液晶層１３の偏光変換効率が変化するので、点像強度分布のピーク値も変化する。点像強度分布のピーク値が変化すると、光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃも変化する。このように、光学的ローパスフィルタ１０では、透過光のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数ｆｃが変化する。
また、光学的ローパスフィルタ１０では、透過光の点像強度分布に生じる３つのピークｐ１〜ｐ３または４つのピークｐ１〜ｐ４の値を、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさに応じて変えることで、光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃを変化させることができる。従って、電極１２，１４に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。従って、光学的ローパスフィルタ１０は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数ｆｃを変更することの可能な構成となっている。
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
次に、上記実施の形態に係る光学的ローパスフィルタ１０の各種変形例について説明する。
＜２．１ 第１変形例＞
図７は、複屈折板１１，１５の光学軸ＡＸ１，ＡＸ２の一変形例を表したものである。本変形例では、複屈折板１１，１５では、像の分離方向が互いに同じ方向を向いている。複屈折板１１の光学軸ＡＸ１および複屈折板１５の光学軸ＡＸ２は、光入射面１０Ａの法線１１Ａと平行な面内において互いに平行となっている。光学軸ＡＸ１，ＡＸ２が入射面１０Ａの法線１１Ａと斜めに交差している。光学軸ＡＸ１と法線１１Ａとのなす角θ２は、例えば、法線１１Ａを基準として反時計回りに９０°よりも小さくなっており、例えば、４５°となっている。光学軸ＡＸ２と法線１１Ａとのなす角θ３は、例えば、法線１１Ａを基準として反時計回りに９０°よりも小さくなっており、例えば、４５°となっている。
次に、本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０（具体的には、一対の複屈折板１１，１５および液晶層１３）の光学的な作用について説明する。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０の作用の一例を表したものである。図８Ａでは、電極１２，１４間の電圧Ｖが電圧Ｖ１となっているか、または電極１２，１４間の周波数Ｆが周波数Ｆ１となっている。図８Ｂでは、電極１２，１４間の電圧Ｖが電圧Ｖ２となっているか、または電極１２，１４間の周波数Ｆが周波数Ｆ２となっている。図８Ｃでは、電極１２，１４間の電圧Ｖが電圧Ｖ３となっているか、または電極１２，１４間の周波数Ｆが周波数Ｆ３となっている。
（Ｖ＝Ｖ１、Ｆ＝Ｆ１の場合（図８Ａ））
複屈折板１１の、入射光Ｌ１に対する作用と、複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光に対する作用とは、上記実施の形態において記述した作用と同じである。そこで、以下では、複屈折板１５の作用について説明する。液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光が複屈折板１５に入射すると、ｓ偏光およびｐ偏光の分離幅が、複屈折板１５の複屈折性により、変化する。複屈折板１５の光学軸ＡＸ２に対して垂直に振動する偏光成分がｓ偏光である場合、ｓ偏光は、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１５の裏面から出射する。ｐ偏光は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板１１における像の分離方向と同じ方向に斜めに進む。さらに、ｐ偏光は、複屈折板１５の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１５の裏面から出射する。従って、複屈折板１５は、液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光を、分離幅（ｄ１−ｄ２）で、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。ここで、ｄ１＝ｄ２の場合、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とは、複屈折板１５の裏面のうち、互いに同じ場所から出射される。従って、この場合は、複屈折板１５は、液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光を互いに合成した光にする。
（Ｖ＝Ｖ２、Ｆ＝Ｆ２の場合（図８Ｂ））
複屈折板１１の、入射光Ｌ１に対する作用と、複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光に対する作用とは、上記実施の形態において記述した作用と同じである。そこで、以下では、複屈折板１５の作用について説明する。液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光が複屈折板１５に入射すると、ｓ偏光およびｐ偏光の分離幅が、複屈折板１５の複屈折性により、変化する。複屈折板１５の光学軸ＡＸ２に対して垂直に振動する偏光成分がｓ偏光である場合、ｓ偏光は、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１５の裏面から出射する。ｐ偏光は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板１１における像の分離方向と同じ方向に斜めに進む。さらに、ｐ偏光は、複屈折板１５の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１５の裏面から出射する。従って、複屈折板１５は、液晶層１３を透過してきたｓ偏光およびｐ偏光を、分離幅（ｄ１＋ｄ２）で、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。
（Ｖ＝Ｖ３、Ｆ＝Ｆ３の場合（図８Ｃ））
複屈折板１１の、入射光Ｌ１に対する作用と、複屈折板１１で分離されたｐ偏光およびｓ偏光に対する作用とは、上記実施の形態において記述した作用と同じである。そこで、以下では、複屈折板１５の作用について説明する。液晶層１３から出射されてきた円偏光が複屈折板１５に入射すると、円偏光は、複屈折板１５の複屈折性により、分離幅ｄ２でｐ偏光とｓ偏光とに分離される。複屈折板１５の光学軸ＡＸ２に対して垂直に振動する偏光成分がｓ偏光である場合、ｓ偏光は、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板１５の裏面から出射する。ｐ偏光は、ｓ偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板１５内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板１１における像の分離方向と同じ方向に斜めに進む。さらに、ｐ偏光は、複屈折板１５の裏面のうち、分離幅ｄ２だけシフトした位置で屈折して、複屈折板１５の裏面から出射する。従って、複屈折板１５は、液晶層１３でｐ偏光から変換された円偏光と、液晶層１３でｓ偏光から変換された円偏光とを、それぞれ、分離幅ｄ２で、ｓ偏光の透過光Ｌ２と、ｐ偏光の透過光Ｌ２とに分離する。
ここで、ｄ１＝ｄ２の場合、液晶層１３でｐ偏光から変換された円偏光から分離されたｐ偏光と、液晶層１３でｓ偏光から変換された円偏光から分離されたｓ偏光とが、複屈折板１５の裏面のうち、互いに同じ場所から出射される。この場合、円偏光の透過光Ｌ２が複屈折板１５の裏面から出射される。従って、この場合は、複屈折板１５は、液晶層１３から出射されてきた２つの円偏光を、分離幅（ｄ２＋ｄ２）でｐ偏光の透過光Ｌ２と、ｓ偏光の透過光Ｌ２とに分離すると共に、一旦分離したｐ偏光とｓ偏光とをｐ偏光の透過光Ｌ２とｓ偏光の透過光Ｌ２との間の位置で互いに合成した光にする。
[効果]
本変形例でも、透過光のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数ｆｃが変化する。さらに、本変形例でも、透過光の点像強度分布に生じる３つのピークｐ１〜ｐ３または４つのピークｐ１〜ｐ４の値を、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさに応じて変えることで、カットオフ周波数ｆｃを変化させることができる。従って、電極１２，１４に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。従って、本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数ｆｃを変更することの可能な構成となっている。
＜２．２ 第２変形例＞
図９Ａは、液晶層１３の偏光変換効率曲線（Ｖ−Ｔ曲線）の一変形例を表したものである。図９Ｂは、液晶層１３の偏光変換効率曲線（Ｆ−Ｔ曲線）の一変形例を表したものである。図９Ａにおいて、横軸は電極１２，１４間に印加される電圧Ｖ（周波数一定）である。図９Ｂにおいて、横軸は電極１２，１４間に印加される電圧の周波数Ｆ（電圧一定）である。図９Ａ、図９Ｂにおいて、縦軸は、偏光変換効率Ｔである。
本変形例に係る液晶層１３では、図９Ａに示したように、電極１２，１４間に電圧Ｖ１が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ１となり、電極１２，１４間に電圧Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ２となる。Ｔ２は１００％であり、Ｔ１は０％である。液晶層１３では、さらに、図９Ａに示したように、電極１２，１４間に電圧Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２）が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ３となる。Ｔ３は０％よりも大きく、１００％よりも小さな値である。図９Ａには、電圧Ｖ３が、Ｔ３が５０％となるときの電圧となっている場合が例示されている。ここで、電圧Ｖ１は、偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の電圧よりも小さな電圧である。電圧Ｖ２は、偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の電圧よりも大きな電圧である。電圧Ｖ３は、偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の電圧よりも大きな電圧であって、かつ偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の電圧よりも小さな電圧である。電圧Ｖ３は、偏光変換効率曲線の立ち上がりと立ち下がりとの間の電圧（つまり、中間電圧）である。
液晶層１３では、図９Ｂに示したように、電極１２，１４間に周波数Ｆ１の電圧が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ１となり、電極１２，１４間に周波数Ｆ２（Ｆ１＜Ｆ２）の電圧が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ２となる。液晶層１３では、さらに、図９Ｂに示したように、電極１２，１４間に周波数Ｆ３（Ｆ１＜Ｆ３＜Ｆ２）の電圧が印加されると、偏光変換効率ＴがＴ３となる。図９Ｂには、周波数Ｆ３が、Ｔ３が５０％となるときの周波数となっている場合が例示されている。ここで、周波数Ｆ１は、偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の周波数よりも小さな周波数である。周波数Ｆ２は、偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の周波数よりも大きな周波数である。周波数Ｆ３は、偏光変換効率曲線の立ち上がり位置の周波数よりも大きな周波数であって、かつ偏光変換効率曲線の立ち下がり位置の周波数よりも小さな周波数である。周波数Ｆ３は、偏光変換効率曲線の立ち上がりと立ち下がりとの間の周波数（つまり、中間周波数）である。
上述したように、液晶層１３は、偏光を制御するものである。上述したような偏光変換効率曲線を有する液晶としては、例えば、ＶＡ(Vertical Alignment)液晶が挙げられる。ＶＡ液晶は、ネガ型のネマティック液晶によって構成されており、通過する光の位相をネマティック液晶の複屈折性を利用して変化させることにより、通過する光の偏光方向を変えることができる。
[効果]
本変形例でも、透過光のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数ｆｃが変化する。さらに、本変形例でも、透過光の点像強度分布に生じる３つのピークｐ１〜ｐ３または４つのピークｐ１〜ｐ４の値を、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさに応じて変えることで、カットオフ周波数ｆｃを変化させることができる。従って、電極１２，１４に印加する電圧Ｖ３若しくは周波数Ｆ３の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。従って、本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数ｆｃを変更することの可能な構成となっている。なお、本変形例は、上記実施の形態に係る光学的ローパスフィルタ１０だけでなく、第１変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０にも適用可能である。
＜２．３ 第３変形例＞
図１０は、上記実施の形態、第１変形例および第２変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０の概略構成の一変形例を表したものである。本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０は、例えば、複屈折板１１の光入射側にＡＲ(Anti Reflection)層１６を備えていてもよい。このとき、ＡＲ層１６の外側の表面が、光入射面１０Ａとなる。ＡＲ層１６は、光入射面１０Ａでの反射を減少させ、透過率を向上させるものである。本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０は、例えば、複屈折板１１と電極１２との間に、低反射層１７を備えていてもよい。低反射層１７は、界面での反射を低減させるものである。ＡＲ層１６や低反射層１７を設けることにより、光学的ローパスフィルタ１０の後段に設ける撮像素子の光取り込み率を向上させることができる。
本変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０は、例えば、ＡＲ層１６の代わりに、ＩＲカット層を備えていてもよい。ＩＲカット層は、赤外線を反射し、可視光を透過させるものである。ＩＲカット層を設けることにより、光学的ローパスフィルタ１０の後段に設ける撮像素子において感度の高い赤外線を除去することができる。
＜３．第２の実施の形態＞
[構成]
図１１は、本技術の第２の実施の形態に係る撮像デバイス１の概略構成を表したものである。撮像デバイス１は、上記実施の形態、第１変形例、第２変形例および第３変形例に係る光学的ローパスフィルタ１０を備えたものである。撮像デバイス１は、例えば、光学的ローパスフィルタ１０、駆動回路２０、レンズ３０、アイリス４０、駆動回路５０および撮像素子６０を備えている。光学的ローパスフィルタ１０の前段にレンズ３０およびアイリス４０が設けられており、光学的ローパスフィルタ１０の後段に撮像素子６０が設けられている。
レンズ３０は、被写体光を集光して、撮像素子６０の光入射面に入射させるものである。アイリス４０は、被写体光の、撮像素子６０の光入射面への入射量を調整するものである。駆動回路５０は、レンズ３０およびアイリス４０を機械的に駆動するものである。駆動回路５０は、例えば、レンズ３０の光軸上の位置を前後させることにより、焦点を調整するようになっている。駆動回路５０は、さらに、例えば、アイリス４０の絞り量を調整することにより、撮像素子６０の光入射面への入射量を調整するようになっている。
撮像素子６０は、例えば、複数の光電変換素子が所定の間隔で２次元配置された受光部と、受光部の光入射面に配置されたカラーフィルタアレイとを有している。撮像素子６０は、例えば、レンズ３０、アイリス４０および光学的ローパスフィルタ１０を経由して入射してきた被写体光を、受光部およびカラーフィルタアレイで離散的にサンプリングすることによりカラーの画像データを得るようになっている。
駆動回路２０は、光学的ローパスフィルタ１０および撮像素子６０を駆動するものである。駆動回路２０は、光学的ローパスフィルタ１０の電極１２，１４間に、電圧Ｖ（周波数一定）または周波数Ｆの電圧（電圧値一定）を印加することにより、光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃを調整するようになっている。具体的には、駆動回路２０は、光学的ローパスフィルタ１０の電極１２，１４間に、電圧Ｖ３（周波数一定）または周波数Ｆ３の電圧（電圧値一定）を印加することにより、光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃを調整するようになっている。駆動回路２０は、撮像素子６０を駆動することにより、撮像素子６０で画像データを取得すると共に、その画像データを外部に出力させるようになっている。
[効果]
本実施の形態の撮像デバイス１では、液晶層１３の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の電圧Ｖ３若しくは中間周波数Ｆ３が駆動回路２０によって電極１２，１４間に印加される。電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは中間周波数Ｆ３の大きさを変えた場合、液晶層１３の偏光変換効率が変化するので、光学的ローパスフィルタ１０の透過光Ｌ２の点像強度分布に３つまたは４つのピークが生じると共に、それらのピーク値が変化する。点像強度分布のピーク値が変化すると、光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃも変化する。このように、本実施の形態の撮像デバイス１では、透過光Ｌ２のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数ｆｃが変化する。
また、本実施の形態の撮像デバイス１では、透過光Ｌ２の点像強度分布に生じる３つまたは４つのピークの値を、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは中間周波数Ｆ３の大きさに応じて変えることで、光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃを変化させることができる。従って、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは中間周波数Ｆ３の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。従って、光学的ローパスフィルタ１０は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数ｆｃを変更することの可能な構成となっている。
＜４．第２の実施の形態の変形例＞
図１２は、撮像デバイス１の概略構成の一変形例を表したものである。本変形例では、撮像デバイス１は、さらに、１つの光学的ローパスフィルタ１０と、位相解消板７０とを備えている。本変形例では、２つの光学的ローパスフィルタ１０が撮像素子６０の前段に設けられており、これら２つの光学的ローパスフィルタ１０の間に位相解消板７０が設けられている。駆動回路２０は、これら２つの光学的ローパスフィルタ１０を駆動するようになっている。位相解消板７０は、前段の光学的ローパスフィルタ１０の透過光Ｌ２を円偏光に変換するものである。
前段の光学的ローパスフィルタ１０は、例えば、垂直方向に像分離を行うように配置されている。さらに、後段の光学的ローパスフィルタ１０は、例えば、水平方向に像分離を行うように配置されている。これら２つの光学的ローパスフィルタ１０と位相解消板７０とによって、垂直方向と水平方向への像分離がなされる。
本変形例に係る撮像デバイス１でも、上記第２の実施の形態と同様、透過光Ｌ２のｐｓ分離幅を変更する従来の方式（分離幅変調方式）とは異なる方式（ピーク値変調方式）でカットオフ周波数ｆｃが変化する。また、透過光Ｌ２の点像強度分布に生じる３つまたは４つのピークの値を、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは中間周波数Ｆ３の大きさに応じて変えることで、個々の光学的ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃを変化させることができる。従って、電極１２，１４間に印加する電圧Ｖ３若しくは中間周波数Ｆ３の大きさを変えるだけで、当初に設定したカットオフ周波数とは異なるカットオフ周波数を設定することができる。従って、個々の光学的ローパスフィルタ１０は、新たな光学部品を用意しなくてもカットオフ周波数ｆｃを変更することの可能な構成となっている。
本変形例において、例えば、図１３に示したように、位相解消板７０の代わりに、複屈折板８０が設けられていてもよい。複屈折板８０は、複屈折性を有しており、１軸性結晶の構造を有している。複屈折板８０は、例えば、水晶、方解石またはニオブ酸リチウムによって構成されている。複屈折板８０は、複屈折板１１，１５における像の分離方向から４５度傾けた方向に像を分離するようになっている。位相解消板７０の代わりに、複屈折板８０を設けた場合であっても、２つの光学的ローパスフィルタ１０と複屈折板８０とによって、垂直方向と水平方向への像分離を行うことができる。
＜５．第３の実施の形態＞
図１４は、本技術の第３実施の形態に係る撮像装置１００の概略構成の一例を表したものである。撮像装置１００は、例えば、上記第２の実施の形態およびその変形例に係る撮像デバイス１、演算部２、表示部３、メモリ部４および入力部５を備えている。演算部２は、撮像デバイス１から出力された画像データＤｒｏｗに対して所定の処理を行うものである。演算部２は、例えば、前処理回路２１、制御回路２２、表示処理回路２３、圧縮伸長回路２４およびメモリ制御回路２５を有している。
前処理回路２１は、撮像デバイス１から出力された画像データＤｒｏｗに対して、シェーディング補正などの光学的な補正処理を行うものである。制御回路２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などを含んで構成されたマイクロコンピュータである。制御回路２２は、例えば、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムを実行することにより、前処理回路２１から出力された補正後の画像データＤに対して、後述する種々の処理を行うようになっている。制御回路２２は、例えば、露光中の画像データを、表示処理回路２３に出力するようになっている。制御回路２２は、例えば、露光中の画像データであって、かつ撮像対象となった画像データを圧縮伸長回路２４に出力するようになっている。
表示処理回路２３は、制御回路２２から受け取った画像データから、表示部３に表示させる画像信号を生成して、その画像信号を表示部３に送るものである。圧縮伸長回路２４は、制御回路２２から受け取った静止画の画像データに対して、例えば、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などの静止画像の符号化方式で圧縮符号化処理を行うものである。また、圧縮伸長回路２４は、制御回路２２から受け取った動画の画像データに対して、例えば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）などの動画像の符号化方式で圧縮符号化処理を行うものである。メモリ制御回路２５は、メモリ部４に対する画像データの書き込みおよび読み出しを制御するものである。
表示部３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなり、露光中の画像データや、メモリ部４から読み出した画像データなどを表示するものである。メモリ部４は、メモリ制御回路２５から受け取った画像データを保存するものである。入力部５は、ユーザからの指示を受け付けるものであり、例えば、操作ボタンや、キーボードなどで構成されている。
次に、撮像装置１００における種々の機能について説明する。
図１５〜図１８は、演算部２における撮像手順の一例を表したものであり、具体的には、像のボケ量を可変制御しながら段階露光を行う手順の一例を表したものである。以下では、像のボケ量を規定するパラメータの１つであるカットオフ周波数ｆｃを可変制御しながら段階露光を行う手順の一例について説明する。なお、図中や以下の段落に記載した画像データＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、像のボケ量の互いに異なる３つの画像データＤに相当する。
（段階露光その１（図１５））
まず、演算部２は条件Ａ１で画像データＤ１を取得する（ステップＳ１０１）。条件Ａ１は、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、例えば、ＶａまたはＦａとなっている。具体的には、制御回路２２は、電圧Ｖａまたは周波数Ｆａの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａ１で露光することにより得られた画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された画像データＤ１を前処理回路２１から取得する。
次に、演算部２は条件Ａ１で得られた画像データＤ１を表示部３に表示させる（ステップＳ１０２）。具体的には、制御回路２２は、画像データＤ１を表示処理回路２３に出力し、表示処理回路２３は、その画像データＤ１を表示するのに必要な画像信号を生成して、表示部３に出力する。表示部３は、その画像信号に基づいて、画像データＤ１を表示する。
次に、演算部２は、ユーザに、条件Ａ１で得られた画像データＤ１を選択するか否か（つまり、保存するか否か）の回答を要求する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御回路２２は、上記要求に関する画像データを生成して、表示処理回路２３に出力し、表示部３に上記要求に関する画像データを表示させる。ユーザが入力部５を使って画像データＤ１を選択した場合には、演算部２は、画像データＤ１をメモリ部４に保存させる（ステップＳ１０４）。
次に、演算部２は条件Ａ２で画像データＤ２を取得する（ステップＳ１０５）。条件Ａ２は、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、条件Ａ１とは異なる条件、例えば、ＶｂまたはＦｂとなっている。具体的には、制御回路２２は、電圧Ｖｂまたは周波数Ｆｂの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａ２で露光することにより得られた画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された画像データＤ２を前処理回路２１から取得する。
その後、演算部２は、上記と同様にしてユーザに回答を要求し、ユーザが入力部５を使って画像データＤ２を選択した場合には、演算部２は、画像データＤ２をメモリ部４に保存させる（ステップＳ１０６〜Ｓ１０８）。
次に、演算部２は、条件Ａ３で、上記と同様の手順を実施する（ステップＳ１０９〜Ｓ１１２）。条件Ａ３は、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、条件Ａ１，Ａ２とは異なる条件、例えば、ＶｃまたはＦｃとなっている。そして、演算部２は、ユーザに段階露光を終了するか継続するかの回答を要求する（ステップＳ１１３）。ユーザが入力部５を使って終了を選択した場合には、演算部２は段階露光を終了し、ユーザが入力部５を使って継続を選択した場合には、演算部２は段階露光を継続する。なお、上記の条件Ａ１，Ａ２，Ａ３のいずれかにおいて、電圧Ｖ１もしくは周波数Ｆ１、または、電圧Ｖ２もしくは周波数Ｆ２が設定されてもよい。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、段階露光が可能である。従って、段階露光のために機械部品を逐一動作させる必要がないので、段階露光を高速に行うことができるだけでなく、簡易な構成で段階露光を実現することができる。
（段階露光その２（図１６））
段階露光その１では、演算部２は、画像データＤを取得する度に、画像データＤを表示部３に表示させていた。しかし、演算部２は、例えば、図１６に示したように、まず、全ての条件（条件Ａ、Ｂ、Ｃ）で画像データＤ（Ｄ１〜Ｄ３）を取得すると共にメモリ部４に保存させる（ステップＳ２０１〜Ｓ２０６）。その後で、演算部２が、例えば、図１６に示したように、取得した全ての画像データＤ（Ｄ１〜Ｄ３）を一括もしくは１枚１枚順番に、表示部３に表示させるようにしてもよい（ステップＳ２０７）。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、段階露光が可能である。従って、段階露光のために機械部品を逐一動作させる必要がないので、段階露光を高速に行うことができるだけでなく、簡易な構成で段階露光を実現することができる。
（段階露光その３（図１７、図１８））
段階露光その１、その２では、演算部２は、段階露光で段階的に変更する条件として、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３を選択し、アイリスやフォーカスの条件については固定としていた。しかし、演算部２は、例えば、図１７に示したように、アイリスの条件として、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を用意し、アイリスの条件Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ごとに、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の一連の手順Ｓ２００を実行するようにしてもよい（ステップＳ３０１〜３０３）。同様に、演算部２は、例えば、図１８に示したように、フォーカスの条件として、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を用意し、フォーカスの条件Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ごとに、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の一連の手順Ｓ２００を実行するようにしてもよい（ステップＳ４０１〜４０３）。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０だけでなく、アイリスやフォーカスの条件も変えることで、様々な風合いのボケ画像を得ることができる。
図１９〜図２５は、演算部２における撮像手順の一例を表したものであり、具体的には、被写体光が高い空間周波数を含むことに起因するモアレ（偽信号）を低減する手順の一例を表したものである。以下では、像のボケ量を規定するパラメータの１つであるカットオフ周波数ｆｃを可変制御しながらモアレ（偽信号）を低減する手順の一例について説明する。
（モアレ低減その１（図１９、図２０））
まず、演算部２は、条件Ａ１で画像データＤ１を取得する（ステップＳ５０１）。具体的には、制御回路２２は、電圧Ｖａまたは周波数Ｆａの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａ１で露光することにより得られた画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された画像データＤ１を前処理回路２１から取得する。次に、演算部２は、画像データＤ１をメモリ部４に保存させる（ステップＳ５０２）。
次に、演算部２は、条件Ａ２で画像データＤ２を取得する（ステップＳ５０３）。具体的には、制御回路２２は、電圧Ｖｂまたは周波数Ｆｂの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａ２で露光することにより得られた画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された画像データＤ２を前処理回路２１から取得する。次に、演算部２は、画像データＤ２をメモリ部４に保存させる（ステップＳ５０４）。
なお、演算部２は、ステップＳ５０１、Ｓ５０３を連続で実行した後に、ステップＳ５０２、Ｓ５０４を連続で実行するようにしてもよい。また、上記の条件Ａ１，Ａ２のいずれかにおいて、電圧Ｖ１もしくは周波数Ｆ１、または、電圧Ｖ２もしくは周波数Ｆ２が設定されてもよい。
次に、演算部２は、像のボケ量の互いに異なる２つの画像データＤ１，Ｄ２の差分を利用して、偽信号の低減された加工データＤ４を生成し、メモリ部４に保存させる。具体的には、制御回路２２は、図２０上段に示したように、画像データＤ１から画像データＤ２を減算することにより、差分データΔＤ１を導出する（ステップＳ５０５）。次に、制御回路２２は、図２０下段に示したように、画像データＤ１から差分データΔＤ１を減算することにより、加工データＤ４を導出する（ステップＳ５０６）。その後、制御回路２２は、加工データＤ４をメモリ部４に保存させる（ステップＳ５０７）。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、像のボケ量の互いに異なる２つの画像データＤ１，Ｄ２を得ることができる。従って、段階露光のために機械部品を逐一動作させる必要がないので、モアレ低減処理を高速に行うことができるだけでなく、簡易な構成でモアレ低減処理を実現することができる。
（モアレ低減その２（図２１、図２２））
演算部２は、まず、上述のステップＳ５０１〜Ｓ５０４を実行する。なお、演算部２は、ステップＳ５０１、Ｓ５０３を連続で実行した後に、ステップＳ５０２、Ｓ５０４を連続で実行するようにしてもよい。次に、演算部２は、像のボケ量の互いに異なる２つの画像データＤ１，Ｄ２を互いに足し合わせることにより、偽信号の低減された加工データＤ５を生成し、メモリ部４に保存させる。具体的には、制御回路２２は、図２２に示したように、画像データＤ１と画像データＤ２とを互いに積算することにより、加工データＤ５を導出する（ステップＳ５０８）。その後、制御回路２２は、加工データＤ５をメモリ部４に保存させる（ステップＳ５０９）。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、像のボケ量の互いに異なる２つの画像データＤ１，Ｄ２を得ることができる。従って、段階露光のために機械部品を逐一動作させる必要がないので、モアレ低減処理を高速に行うことができるだけでなく、簡易な構成でモアレ低減処理を実現することができる。
（モアレ低減その３（図２３〜図２５））
演算部２は、まず、上述のステップＳ５０１〜Ｓ５０４を実行する。なお、演算部２は、ステップＳ５０１、Ｓ５０３を連続で実行した後に、ステップＳ５０２、Ｓ５０４を連続で実行するようにしてもよい。次に、演算部２は、像のボケ量の互いに異なる２つの画像データＤ１，Ｄ２を互いに組み合わせることにより、像のボケ量が部分的に異なる加工データＤ６を生成し、メモリ部４に保存させる。
具体的には、制御回路２２は、図２４の左列に示したように、画像データＤ１の領域Ａを抽出する（ステップＳ５１０）。領域Ａは、例えば、被写体光が高い空間周波数を含むことに起因するモアレ（偽信号）の生じている領域である。領域Ａは、例えば、ユーザによって選択される。次に、制御回路２２は、図２４の中央列に示したように、画像データＤ２の領域Ｂを抽出する（ステップＳ５１１）。領域Ｂは、例えば、被写体光が高い空間周波数を含むことに起因するモアレ（偽信号）の少ない（若しくは生じていない）領域である。領域Ｂは、例えば、ユーザによって選択される。
次に、制御回路２２は、加工データＤ６を導出する（ステップＳ５１２）。制御回路２２は、例えば、図２４の下段に示したように、画像データＤ１の領域Ａと、画像データＤ２の領域Ｂとを互いに積算することにより、領域Ａにおいてモアレの低減された（もしくはモアレのない）加工データＤ６を導出する。その後、制御回路２２は、加工データＤ６をメモリ部４に保存させる（ステップＳ５１３）。なお、制御回路２２は、例えば、図２５の下段に示したように、画像データＤ１のうち領域Ａの部分を、画像データＤ２の領域Ｂに置き換えることにより、加工データＤ６を導出するようにしてもよい。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、像のボケ量の互いに異なる２つの画像データＤ１，Ｄ２を得ることができる。従って、段階露光のために機械部品を逐一動作させる必要がないので、モアレ低減処理を高速に行うことができるだけでなく、簡易な構成でモアレ低減処理を実現することができる。
なお、モアレ低減その３の手順は、モアレ低減処理以外の目的で用いることが可能である。例えば、領域Ａが撮影対象物の写りこんだ領域であり、撮影対象物の周囲である領域Ｂを意図的にボケさせたい場合にも、モアレ低減その３の手順を活用することができる。
図２６、図２７は、演算部２における撮像手順の一例を表したものであり、具体的には、動画と静止画の撮像を選択する際の手順の一例を表したものである。以下では、像のボケ量を規定するパラメータの１つであるカットオフ周波数ｆｃを可変制御しながら、動画と静止画の撮像を行う手順の一例について説明する。
（動画と静止画の撮像その１（図２６））
まず、演算部２は、ユーザに静止画と動画のいずれを選択するかの回答を要求する（ステップＳ６０１）。その結果、ユーザが静止画を選択した場合、演算部２は、条件Ａ４で静止画の画像データＤ７を取得する（ステップＳ６０２）。条件Ａ４は、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、例えば、ＶｄまたはＦｄとなっている。具体的には、制御回路２２は、電圧Ｖｄまたは周波数Ｆｄの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａ４で露光することにより得られた画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された画像データＤ７を前処理回路２１から取得する。次に、演算部２は、画像データＤ７をメモリ部４に保存させる（ステップＳ６０３）。
一方、ユーザが動画を選択した場合、演算部２は、条件Ａ５で動画の画像データＤ８を取得する（ステップＳ６０４）。条件Ａ５は、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、条件Ａ４とは異なる条件、例えば、ＶｅまたはＦｅとなっている。つまり、演算部２は、静止画モードと動画モードとで、電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件の大きさを変える。制御回路２２は、電圧Ｖｅまたは周波数Ｆｅの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａ５で露光することにより得られた動画の画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された動画の画像データＤ８を前処理回路２１から取得する。次に、演算部２は、動画の画像データＤ８をメモリ部４に保存させる（ステップＳ６０５）。なお、上記の条件Ａ４，Ａ５のいずれかにおいて、電圧Ｖ１もしくは周波数Ｆ１、または、電圧Ｖ２もしくは周波数Ｆ２が設定されてもよい。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、静止画に適した条件や、動画に適した条件を設定することができる。従って、静止画と動画を選択的に露光するために機械部品を逐一動作させる必要がないので、静止画と動画を高速に切り換えることができるだけでなく、簡易な構成で、静止画に適した条件や、動画に適した条件で露光や撮像を行うことができる。
次に、静止画と動画を高速に切り換えることができるという利点に着目した手順について説明する。
（動画と静止画の撮像その２（図２７））
まず、演算部２は、ユーザに静止画と動画のいずれを選択するかの回答を要求する（ステップＳ６０１）。その結果、ユーザが静止画を選択した場合、演算部２は、上記と同様の手順を実施する（ステップＳ６０２、Ｓ６０３）。
一方、ユーザが動画を選択した場合、演算部２は、条件Ａｘで動画の画像データＤ９を取得する（ステップＳ６０６）。条件Ａｘは、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、更新され得る条件である。当初の条件Ａｘは、例えば、ＶｆまたはＦｆとなっている。具体的には、制御回路２２は、電圧Ｖｆまたは周波数Ｆｆの電圧を光学的ローパスフィルタ１０に印加することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａｘで露光することにより得られた動画の画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された動画の画像データＤ９を前処理回路２１から取得する。次に、演算部２は、動画の画像データＤ９をメモリ部４に保存させる（ステップＳ６０７）。
次に、演算部２は、所定のタイミング（もしくは周期的なタイミング）で、条件Ａｙで静止画の画像データＤ１０を取得する（ステップＳ６０８）。つまり、演算部２は、動画モードで動画の画像データＤ９（複数の画像データ）を取得している最中に、電圧Ｖ３または周波数Ｆ３を一時的に変えて、静止画の画像データＤ１０を取得する。条件Ａｙは、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件であり、更新され得る条件である。また、条件Ａｙは、動画に適した条件であってもよい。当初の条件Ａｙは、例えば、ＶｇまたはＦｇとなっている。具体的には、制御回路２２は、所定のタイミング（もしくは周期的なタイミング）で、条件Ａｘから条件Ａｙに条件を変更することを撮像デバイス１に指示し、前処理回路２１が、条件Ａｙで露光することにより得られた静止画の画像データＤｒｏｗを撮像素子６０から取得する。制御回路２２は、前処理回路２１で画像データＤｒｏｗを処理することにより生成された静止画の画像データＤ１０を前処理回路２１から取得する。次に、演算部２は、静止画の画像データＤ１０をメモリ部４に保存させる（ステップＳ６０９）。なお、上記の条件Ａｘ，Ａｙのいずれかにおいて、電圧Ｖ１もしくは周波数Ｆ１、または、電圧Ｖ２もしくは周波数Ｆ２が設定されてもよい。
次に、演算部２は、ユーザに撮像を終了するか継続するか否かの回答を要求する（ステップＳ６１０）。その結果、ユーザが終了を選択した場合、演算部２は、撮像を終了する。一方、ユーザが継続を選択した場合、演算部２は、条件Ａｘが適した条件であるか否かを判定する（ステップＳ６１１）。具体的には、演算部２は、動画の画像データＤ９と、一時的に変えた電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件で取得した静止画の画像データＤ１０との差分に基づいて、条件Ａｘが適した条件であるか否かを判定する。
その結果、演算部２は、条件Ａｘが適した条件であると判断した場合には、引き続き、条件Ａｘで動画の撮像を継続する。一方、演算部２は、条件Ａｘが適した条件ではないと判断した場合には、動画モードで使用する新たな電圧Ｖ３または周波数Ｆ３を導出し、条件Ａｘを変更する（ステップＳ６１２）。その後、演算部２は、変更後の条件Ａｘで動画の撮像を継続する。
このように、撮像装置１００では、光学的ローパスフィルタ１０に印加する電圧Ｖ３または周波数Ｆ３の条件を変えるだけで、動画撮像中に、像のボケ量を規定するパラメータの１つであるカットオフ周波数ｆｃを一時的に変更して、静止画を撮像することができる。さらに、動画の画像データＤ９と、一時的に撮像した静止画の画像データＤ１０を用いて、動画の条件の適否をリアルタイムに判断することもできる。
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本技術が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
光学的ローパスフィルタと、
前記光学的ローパスフィルタを駆動する駆動回路と
を備え、
前記光学的ローパスフィルタは、
複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、
前記一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、
前記液晶層に電界を印加する電極と
を有し、
前記駆動回路は、前記液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を前記電極に印加する
撮像デバイス。
（２）
前記一対の複屈折板および前記液晶層は、前記中間電圧若しくは前記中間周波数が前記電極に印加されているときに、前記光学的ローパスフィルタの透過光の点像強度分布に３つまたは４つのピークを生じさせる
（１）に記載の撮像デバイス。
（３）
前記一対の複屈折板および前記液晶層は、前記３つまたは４つのピークのうち両端の２つのピークの距離を前記中間電圧若しくは前記中間周波数の大きさに依らず一定に保つ
（２）に記載の撮像デバイス。
（４）
前記液晶層は、ＴＮ液晶またはＶＡ液晶である
（３）に記載の撮像デバイス。
（５）
一方の前記複屈折板における像の分離幅と、他方の前記複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっており、
前記一対の複屈折板および前記液晶層は、前記中間電圧若しくは前記中間周波数が前記電極に印加されているときに、前記光学的ローパスフィルタの透過光の点像強度分布に３つのピークを生じさせる
（１）ないし（４）のいずれか一項に記載の撮像デバイス。
（６）
各前記複屈折板は、水晶、方解石またはニオブ酸リチウムである
（１）ないし（５）のいずれか一項に記載の撮像デバイス。
（７）
前記電極は、前記液晶層を介して互いに対向配置された２枚のシート状電極からなる
（１）ないし（６）のいずれか一項に記載の撮像デバイス。
（８）
画像データを出力する撮像デバイスと、
前記撮像デバイスを制御すると共に、前記撮像デバイスから出力された前記画像データに対して所定の処理を行う演算部と
を備え、
前記撮像デバイスは、
光学的ローパスフィルタと、
前記光学的ローパスフィルタの透過光に応じた前記画像データを出力する撮像素子と、
前記光学的ローパスフィルタおよび前記撮像素子を駆動する駆動回路と
を有し、
前記光学的ローパスフィルタは、
複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、
前記一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、
前記液晶層に電界を印加する電極と
を有し、
前記駆動回路は、前記液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を前記電極に印加する
撮像装置。
（９）
前記演算部は、大きさの互いに異なる複数の前記中間電圧若しくは前記中間周波数を順次、前記電極に印加させることにより、像のボケ量の互いに異なる複数の前記画像データを前記撮像素子から取得する
（８）に記載の撮像装置。
（１０）
前記演算部は、像のボケ量の互いに異なる２つの前記画像データの差分を利用して、偽信号の低減された加工データを生成する
（９）に記載の撮像装置。
（１１）
前記演算部は、像のボケ量の互いに異なる２つの前記画像データを互いに足し合わせることにより、偽信号の低減された加工データを生成する
（９）に記載の撮像装置。
（１２）
前記演算部は、像のボケ量の互いに異なる２つの前記画像データを互いに組み合わせることにより、像のボケ量が部分的に異なる加工データを生成する
（９）に記載の撮像装置。
（１３）
前記演算部は、静止画モードと動画モードとで、前記中間電圧若しくは前記中間周波数の大きさを変える
（８）ないし（１２）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（１４）
前記演算部は、動画モードで複数の前記画像データを取得している最中に、前記中間電圧若しくは前記中間周波数を一時的に変えて、前記画像データを取得する
（１３）に記載の撮像装置。
（１５）
前記演算部は、前記動画モードで取得した複数の前記画像データと、一時的に変えた前記中間電圧若しくは前記中間周波数で取得した前記画像データとの差分に基づいて、動画モードで使用する新たな前記中間電圧若しくは前記中間周波数を導出すると共に更新する
（１４）に記載の撮像装置。
（１６）
複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、
前記一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、
前記液晶層に電界を印加する電極と
を有し、
前記一対の複屈折板および前記液晶層は、当該液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは前記中間周波数が前記電極に印加されているときに、後段の前記複屈折板の透過光の点像強度分布に３つまたは４つのピークを生じさせる
光学的ローパスフィルタ。
１…撮像デバイス、２…演算部、３…表示部、４…メモリ部、５…入力部、１０…光学的ローパスフィルタ、１０Ａ…入射面、１０Ｂ…出射面、１１Ａ…法線、１１，１５，８０…複屈折板、１２，１４…電極、１３…液晶層、１６…ＡＲ層、１７…低反射層、２０，５０…駆動回路、２１…前処理回路、２２…制御回路、２３…表示処理回路、２４…圧縮伸長回路、２５…メモリ制御回路、３０…レンズ、４０…アイリス、６０…撮像素子、７０…位相解消板、１００…撮像装置、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａｘ，Ａｙ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…条件、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄｒｏｗ…画像データ、Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６…加工データ、Ｌ１…入射光、Ｌ２…透過光、θ１，θ２，θ３…角、ΔＤ１…差分データ。

Claims (14)

  1. 光学的ローパスフィルタと、
    前記光学的ローパスフィルタを駆動する駆動回路と
    を備え、
    前記光学的ローパスフィルタは、
    複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、
    前記一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、
    前記液晶層に電界を印加する電極と
    を有し、
    前記一対の複屈折板において、一方の前記複屈折板における像の分離幅と、他方の前記複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっており、
    前記駆動回路は、前記液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を前記電極に印加する
    撮像デバイス。
  2. 前記一対の複屈折板および前記液晶層は、前記中間電圧若しくは前記中間周波数が前記電極に印加されているときに、前記光学的ローパスフィルタの透過光の点像強度分布に３つのピークを生じさせる
    請求項１に記載の撮像デバイス。
  3. 前記液晶層は、ＴＮ液晶またはＶＡ液晶である
    請求項２に記載の撮像デバイス。
  4. 各前記複屈折板は、水晶、方解石またはニオブ酸リチウムである
    請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の撮像デバイス。
  5. 前記電極は、前記液晶層を介して互いに対向配置された２枚のシート状電極からなる
    請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の撮像デバイス。
  6. 画像データを出力する撮像デバイスと、
    前記撮像デバイスを制御すると共に、前記撮像デバイスから出力された前記画像データに対して所定の処理を行う演算部と
    を備え、
    前記撮像デバイスは、
    光学的ローパスフィルタと、
    前記光学的ローパスフィルタの透過光に応じた前記画像データを出力する撮像素子と、
    前記光学的ローパスフィルタおよび前記撮像素子を駆動する駆動回路と
    を有し、
    前記光学的ローパスフィルタは、
    複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方向を向いている一対の複屈折板と、
    前記一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、
    前記液晶層に電界を印加する電極と
    を有し、
    前記一対の複屈折板において、一方の前記複屈折板における像の分離幅と、他方の前記複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっており、
    前記駆動回路は、前記液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数を前記電極に印加する
    撮像装置。
  7. 前記演算部は、大きさの互いに異なる複数の前記中間電圧若しくは前記中間周波数を順次、前記電極に印加させることにより、像のボケ量の互いに異なる複数の前記画像データを前記撮像素子から取得する
    請求項６に記載の撮像装置。
  8. 前記演算部は、像のボケ量の互いに異なる２つの前記画像データの差分を利用して、偽信号の低減された加工データを生成する
    請求項７に記載の撮像装置。
  9. 前記演算部は、像のボケ量の互いに異なる２つの前記画像データを互いに足し合わせることにより、偽信号の低減された加工データを生成する
    請求項７に記載の撮像装置。
  10. 前記演算部は、像のボケ量の互いに異なる２つの前記画像データを互いに組み合わせることにより、像のボケ量が部分的に異なる加工データを生成する
    請求項７に記載の撮像装置。
  11. 前記演算部は、静止画モードと動画モードとで、前記中間電圧若しくは前記中間周波数の大きさを変える
    請求項７ないし請求項１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
  12. 前記演算部は、動画モードで複数の前記画像データを取得している最中に、前記中間電圧若しくは前記中間周波数を一時的に変えて、前記画像データを取得する
    請求項１１に記載の撮像装置。
  13. 前記演算部は、前記動画モードで取得した複数の前記画像データと、一時的に変えた前記中間電圧若しくは前記中間周波数で取得した前記画像データとの差分に基づいて、動画モードで使用する新たな前記中間電圧若しくは前記中間周波数を導出すると共に更新する
    請求項１２に記載の撮像装置。
  14. 複屈折性を有し、像の分離方向が互いに反対方向を向いているか、または互いに同じ方
    向を向いている一対の複屈折板と、
    前記一対の複屈折板の間に配置され、偏光を制御する液晶層と、
    前記液晶層に電界を印加する電極と
    を有し、
    前記一対の複屈折板において、一方の前記複屈折板における像の分離幅と、他方の前記複屈折板における像の分離幅とは、互いに等しくなっており、
    前記一対の複屈折板および前記液晶層は、当該液晶層の偏光変換効率曲線の立ち上がりと立下りとの間の中間電圧若しくは中間周波数が前記電極に印加されているときに、後段の前記複屈折板の透過光の点像強度分布に３つのピークを生じさせる
    光学的ローパスフィルタ。
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