JPS63271314A - Optical low pass filter - Google Patents

Optical low pass filter

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JPS63271314A
JPS63271314A JP62107174A JP10717487A JPS63271314A JP S63271314 A JPS63271314 A JP S63271314A JP 62107174 A JP62107174 A JP 62107174A JP 10717487 A JP10717487 A JP 10717487A JP S63271314 A JPS63271314 A JP S63271314A
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semi
low
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transparent film
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Abstract

PURPOSE:To enable constitution of an objective optical system to a smaller size and to provide low-pass characteristics which have dependency on wavelengths and are optimized to respective image pickup elements by forming one of boundary faces as a boundary face having dependency on colors. CONSTITUTION:At least one of the boundary faces is formed as the boundary face having the dependency on colors. For example, thickness of a 1st transparent layer 13 is so set that the spacing d1 between the R, G and B light reflected by a 1st translucent film 12 and the G light reflected by a 2nd translucent film 14 attains 1/2 the inter-picture element spacing of the solid-state image pickup elements. The sum of the thicknesses of the 1st transparent layer 13 and the 2nd transparent layer 15 is so set that the spacing d2 between the R, G, B light reflected by the 1st translucent film 12 and the B, R light reflected by the 3rd translucent film 16 attains the interpicture element spacing of the solid-state image pickup elements. Since the dependency of the low pass characteristic on wavelengths originates from the wavelengths originates from the wavelengths themselves, the characteristics in the respective wavelength bands of R, G, B do not change and the characteristics between the wavelength bands change sharply. The constitution of the objective optical system to the smaller size is thus enabled and this filter is adequate for the objective optical system of an endoscope.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像素子を備えたテレビカメラ。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention is a television camera equipped with a solid-state image sensor.

電子カメラやファイバースコープ等においてモアレを除
去するために用いられる光学的ローパスフィルターに関
する。
This invention relates to an optical low-pass filter used to remove moiré in electronic cameras, fiberscopes, etc.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕固体
撮像素子を用いたテレビカメラでは、画素の配列のピン
チで決まるサンプリング周波数の172の周波数(ナイ
キスト周波数)よりも高周波の成分が画像に含まれてい
る場合、擬似信号が発生して画像を悪化させてしまうと
いう問題がある。
[Problems to be solved by the prior art and the invention] In television cameras that use solid-state image sensors, images contain higher frequency components than the sampling frequency of 172 (Nyquist frequency) determined by the pinch of the pixel arrangement. If this happens, there is a problem in that pseudo signals are generated and the image deteriorates.

この擬似信号は通常モアレと呼ばれ、特に画像の中に規
則正しい配列の高周波成分が含まれていると、画像はモ
アレによって非常に見苦しいものとなってしまう。
This pseudo signal is usually called moire, and especially if the image contains regularly arranged high-frequency components, the moire makes the image very unsightly.

そこで、これを除去すべく対物光学系の中で即ち固体描
像素子の前で高周波成分を予め除去しておく必要がある
が、従来はそのために複屈折素子を用いた光学的ローパ
スフィルターが開発されてきた。これは通常人工水晶板
を一枚または複数枚用いることにより構成され、水晶板
を一枚用いたもののフィルター特性即ちレスポンス関数
の絶対値MTFは第18図に実線で示した如(lcos
θ1の曲線となっている。そして、この曲線は、第1の
トラップポイントをナイキスト周波数と一敗させている
。しかし、この曲線は、ナイキスト周波数から高周波側
で急速に除去効果が弱まっていく、そこで、ナイキスト
周波数の近傍で除去効果が不足の場合は、更に同じフィ
ルター特性の水晶板を1/4波長板を挾むようにして重
ね合わせると、MTFは第18図に点線で示した如<I
cos”  θ1の曲線となり、トラップポイント近傍
で曲率がかなり小になるので、良いローパス特性が得ら
れる。
Therefore, in order to remove this, it is necessary to remove the high frequency component in advance in the objective optical system, that is, in front of the solid-state imaging element. Conventionally, an optical low-pass filter using a birefringent element was developed for this purpose. It's here. This is usually constructed by using one or more artificial quartz plates, and the filter characteristics, that is, the absolute value MTF of the response function when one quartz plate is used, are as shown by the solid line in Figure 18 (lcos
It is a curve of θ1. And, this curve makes the first trap point one match with the Nyquist frequency. However, this curve shows that the removal effect rapidly weakens from the Nyquist frequency to the high frequency side, so if the removal effect is insufficient near the Nyquist frequency, use a quartz plate with the same filter characteristics and a quarter-wave plate. When stacked together, the MTF becomes <I> as shown by the dotted line in Figure 18.
cos'' θ1, and the curvature becomes considerably small near the trap point, so good low-pass characteristics can be obtained.

しかしなから、対物光学系と固体撮像素子が先端部に組
み込まれている電子内視鏡にこれらの水晶板フィルター
を用いた場合、水晶板フィルターの厚みが対物光学系を
長くしてしまい、内視鏡先端部のコンパクト化にとって
大きな障害となっていた。即ち、水晶板を複数枚用いた
光学的ローパスフィルターは勿論のこと、水晶板が一枚
のものでも、その厚みの内視鏡対物光学系内に占める割
合は大きく、特に第19図(A)及び(B)に示した如
く光路中にプリズムを含む対物光学系にとってはコンパ
クト化を一層困難にするものであった。尚、第19図に
おいて、1は対物レンズ、2は水晶板フィルター、3は
直角三角プリズム、4は固体撮像素子である。
However, when these crystal plate filters are used in electronic endoscopes that have an objective optical system and a solid-state image sensor built into the tip, the thickness of the crystal plate filter makes the objective optical system longer, making the internal This has been a major obstacle to making the tip of the endoscope more compact. That is, let alone an optical low-pass filter using multiple crystal plates, even a single crystal plate accounts for a large proportion of the thickness of the endoscope objective optical system, especially as shown in Figure 19 (A). This makes it even more difficult to make the objective optical system compact as shown in (B), which includes a prism in the optical path. In FIG. 19, 1 is an objective lens, 2 is a crystal plate filter, 3 is a right triangular prism, and 4 is a solid-state image sensor.

そこで、この問題を解決する手段の一つとして、例えば
特開昭61−22380.2号公報に記載の光学フィル
ターのように近接して且つ平行に配置されたハーフミラ
−面とミラー面とから成るものが提案されている。しか
しながら、これは多重反射が生じるにもかかわらずその
点が考處されておらず、不正確であるという問題があっ
た。
Therefore, as one means to solve this problem, for example, as in the optical filter described in Japanese Patent Application Laid-open No. 61-22380.2, a half mirror surface and a mirror surface are arranged close to each other in parallel. something is proposed. However, this method does not take into consideration the fact that multiple reflections occur, and has the problem of being inaccurate.

又、画像のカラー化に伴い、モザイクフィルターを撮像
素子上に配置して、読み出した信号からカラー画像を構
成する方式のテレビカメラ等が用いられるようになって
きており、最近特に限られた画素数の撮像素子で良質な
画像を得るために、従来の三原色を均一に分布して成る
モザイクフィルターに代えて、第20図に示した如<C
y(B+G)とGとYe (R+G)とから成るモザイ
クフィルターを用いて輝度信号を兼ねたG信号が全画素
から得られるようにしたものが開発されている。即ち、
このモザイクフィルターでは、輝度信号(G信号)が全
画素から読み出され、B、R信号は夫々一つ飛びの画素
から読み出されている。
In addition, as images become more colorized, television cameras and the like that construct color images from signals read out by placing a mosaic filter on the image sensor have come into use. In order to obtain high-quality images with multiple image sensors, instead of the conventional mosaic filter that uniformly distributes the three primary colors, a filter as shown in Figure 20 is used.
A mosaic filter consisting of y (B+G), G, and Ye (R+G) has been developed so that a G signal that also serves as a luminance signal can be obtained from all pixels. That is,
In this mosaic filter, the luminance signal (G signal) is read out from all pixels, and the B and R signals are read out from every other pixel.

そして、このようなモザイクフィルターに最適な光学的
ローパスフィルターが米国特許第4575193号にお
いて提案されている。このロー、<スフイルターの特徴
は、輝度信号即ちG光に対してはその高い周波数帯域は
損わずにB、R光に対して最適なローパス特性を有して
し)ることである。
An optical low-pass filter most suitable for such a mosaic filter is proposed in US Pat. No. 4,575,193. The characteristic of this low filter is that it has an optimal low-pass characteristic for B and R lights without damaging the high frequency band for the luminance signal, that is, G light.

即ち、G光の周波数帯域がB、R光の周波数帯域の二倍
であるなら、このローパスフィルレタ一番よ波長依存性
を有し、G光に対するロー、<ス特性の第1トラツプポ
イントがB、R光のそれに比べて二倍の高周波になって
いることである。
In other words, if the frequency band of G light is twice the frequency band of B and R lights, this low-pass filter has the strongest wavelength dependence, and the first trap point of the low and low characteristic for G light. is twice as high in frequency as that of B and R light.

しかしながら、このローパス特性の波長依存性は位相差
によるものであるためR,G、Bの各色の位相がなだら
かに変化し、それに応じてローパス特性もなだらかに変
化するので撮像素子のモザイクフィルターのR,G、B
の各波長帯域でのローパス特性が変化せず且つ波長帯間
での特性が急激に変化させられるものとならない。従っ
て、補色モザイクフィルターの緒特性に最適イヒされず
、即ち色モアレが生じ、より良い画質を得るに番よ実際
の性能としては不十分であった。
However, since the wavelength dependence of this low-pass characteristic is due to the phase difference, the phase of each color of R, G, and B changes gradually, and the low-pass characteristic also changes gradually accordingly. ,G,B
The low-pass characteristics in each wavelength band do not change, and the characteristics between wavelength bands do not change suddenly. Therefore, the characteristics of the complementary color mosaic filter were not optimally achieved, that is, color moiré occurred, and the actual performance was insufficient to obtain better image quality.

本発明は、上記問題点に鑑み、対物光学系をコンパクト
に構成できると共に、ローパス特性が波長依存性を有し
且つ夫々の撮像素子に最適化されている光学的ローパス
フィルターを提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an optical low-pass filter whose objective optical system can be configured compactly, whose low-pass characteristics have wavelength dependence, and whose low-pass characteristics are optimized for each image sensor. shall be.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
光学的ローパスフィルターは、分割若しくは反射作用を
成す少なくとも二つの略平行に配置された境界面を有す
る光学的ローパスフィルターにおいて、前記境界面のう
ち少なくとも1つは色依存性のある境界面であることに
より、多層薄膜構造であるため厚みがほとんど問題にな
らないと共に、そのローパス特性の波長依存性が波長そ
のものによるためR,G、Bの各波長帯での特性は変化
せず波長帯間での特性が急激に変化するようにしたもの
である。
[Means and effects for solving the problems] The optical low-pass filter according to the present invention has at least two substantially parallel boundary surfaces that perform a dividing or reflecting function, in which At least one of them is a boundary surface with color dependence, so the thickness is hardly a problem because it is a multilayer thin film structure, and the wavelength dependence of its low-pass characteristics depends on the wavelength itself, so each of R, G, and B The characteristics within the wavelength band do not change, but the characteristics between the wavelength bands change rapidly.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明する
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.

第1図は第1実施例に示しており、11は直角三角プリ
ズム4.12は直角三角プリズム11の斜面上に設けら
れていて第2図(A)に示した如く一方向の偏光成分を
反射し且つそれと垂直な方向の偏光成分は透過する特性
を有する第1半透明膜、13は第1半透明膜12上に積
層された第1透過層、14は第1透過層13に積層され
ていて第2図(B)に示した如く、G光を反射し且つB
FIG. 1 shows the first embodiment, in which 11 is a right triangular prism 4, and 12 is provided on the slope of the right triangular prism 11, and as shown in FIG. A first semi-transparent film having a property of reflecting and transmitting polarized light components in a direction perpendicular to the reflection; 13, a first transmissive layer laminated on the first semi-transparent film 12; 14, a first transmissive layer laminated on the first transmissive layer 13; As shown in Figure 2 (B), the G light is reflected and the B light is
.

R光を透過する特性を有する第2半透明膜、15は第2
半透明膜14上に積層された第2透過庖、16は透過層
15上に積層されていて第2図(C)の曲線aで示した
如<B、R光を反射し且つG光を透過する特性を有する
第3半透明膜である。
a second semi-transparent film having a property of transmitting R light; 15 is a second semi-transparent film;
A second transmission layer 16 laminated on the semi-transparent film 14 is laminated on the transmission layer 15 and reflects the B and R lights and reflects the G light as shown by curve a in FIG. 2(C). This is a third semi-transparent film having a transmitting property.

尚、第3半透明膜16の代わりに第2図(C)の曲線す
に示した如(全ての光をほとんど反射する反射膜でも良
い。又、全反射面でも良い、そして、第1透過層13の
厚みは第1半透明膜12で反射したR、G、B光と第2
半透明膜14で反射したG光とのなす間隔d1が固体撮
像素子の画素間隔の1/2となるように設定され、第1
透過層13と第2透過層15との厚みの和は第1半透明
膜12で反射したR、G、B光と第3半透明膜16で反
射したB、R光とのなす間隔d2が固体↑最像素子の画
素間隔となるように設定されている。これらの間隔d、
、d、は画素間隔に合わせて数〜数十μとなっており、
数μ以上であれば通常の白色光源照明や自然光下では干
渉による反射光の色づきは生じないので問題は無い。又
、第1及び第2透過層13及び15は接着剤層、薄いガ
ラス板。
Note that instead of the third semitransparent film 16, a reflective film that reflects almost all the light may be used (as shown in the curve in FIG. 2C), or a total reflection surface may be used. The thickness of the layer 13 is such that the R, G, and B light reflected by the first semitransparent film 12 and the second
The interval d1 between the G light reflected by the semi-transparent film 14 is set to be 1/2 of the pixel interval of the solid-state image sensor, and the first
The sum of the thicknesses of the transparent layer 13 and the second transparent layer 15 is determined by the distance d2 between the R, G, and B lights reflected by the first semitransparent film 12 and the B and R lights reflected by the third semitransparent film 16. Solid ↑ is set to be the pixel interval of the most image element. These intervals d,
, d, is several to several tens of microns depending on the pixel spacing,
If it is several μ or more, there is no problem because the reflected light will not be colored due to interference under normal white light source illumination or natural light. Further, the first and second transmission layers 13 and 15 are adhesive layers and thin glass plates.

蒸着物質膜、樹脂膜等から成っている。It consists of a vapor deposited material film, a resin film, etc.

本実施例は上述の如く構成されているから、G光は間隔
d、  (ii!素の1/2ピツチンだけ離れた二点に
分離され、B、R光は間隔d、(画素の1ピツチ)だけ
離れた二点に分離される。従って、本実施例全体のフィ
ルター特性は、第3図に示した如<、B、R光に対して
は最初のトラップポイントを1/4fs(fsは空間周
波数)に、G光に対しては最初のトラップポイントを1
 / 2 f sに夫々することができるので、G先部
ち輝度信号の帯域を損なうことなく、色信号即ちB、R
光の高周波成分を押さえることができる。
Since this embodiment is configured as described above, the G light is separated into two points separated by the interval d, (ii! 1/2 pitch of the pixel), and the B and R lights are separated by the interval d, (1 pitch of the pixel). ).Therefore, the filter characteristics of the entire embodiment are as shown in FIG. (spatial frequency), and for G light, set the first trap point to 1.
/2fs, respectively, so the chrominance signal, that is, B, R
It can suppress high frequency components of light.

以上、本実施例のローパス特性について説明したが、本
実施例はわずか数〜数十μの多層薄膜構造であるため厚
みがほとんど問題にならず、対物光学系をコンパクトに
構成することができる。又、このローパス特性の波長依
存性が波長そのものによるため第2図(B)、(C)に
示した如<R。
The low-pass characteristics of this embodiment have been described above, but since this embodiment has a multilayer thin film structure of only a few to several tens of microns, the thickness is hardly a problem, and the objective optical system can be configured compactly. Moreover, since the wavelength dependence of this low-pass characteristic depends on the wavelength itself, <R> as shown in FIGS. 2(B) and (C).

G、Hの各波長帯での特性は変化せず波長帯間で急激に
変化する。従って、このローパス特性は、例えば第4図
に示した如き特性の補色モザイクフィルターの該特性に
最適化されたもの即ち色モアレを非常に少なくできるも
のとなる。
The characteristics in each wavelength band of G and H do not change but change rapidly between the wavelength bands. Therefore, this low-pass characteristic is optimized for the characteristic of a complementary color mosaic filter as shown in FIG. 4, that is, it can greatly reduce color moiré.

尚、膜のフィルター特性を変化させることで、つまり波
長の帯域幅や波長をモザイクフィルターの各R,G、B
の波長域に対して変えることでフィルター特性を自由に
変えることもできる。
In addition, by changing the filter characteristics of the film, that is, the wavelength bandwidth and wavelength can be adjusted to each R, G, and B of the mosaic filter.
The filter characteristics can also be freely changed by changing the wavelength range.

第5図は第2実施例を示しており、これは第1半透明膜
12′が偏光特性を有しない点以外は第1実施例と同じ
構成を有するものである。
FIG. 5 shows a second embodiment, which has the same structure as the first embodiment except that the first semitransparent film 12' does not have polarizing properties.

本実施例の場合複数の膜間での多重反射を考慮する必要
がある。
In the case of this embodiment, it is necessary to consider multiple reflections between a plurality of films.

まず、第1半透明膜12′に入射した白色光はその一部
が反射し且つ他部が透過する。そして、反射光は第6図
の番号Oの白色光線(B、G。
First, part of the white light incident on the first semi-transparent film 12' is reflected and the other part is transmitted. The reflected light is the white light ray number O in FIG. 6 (B, G).

R)として固体撮像素子の受像面に達する。一方、第1
半透明膜12′を透過した光のうちG光は第2半透明膜
14で反射した後第1及び第2半透明膜12’、14間
で多重反射し、第5図に示した番号1,2,3.・・・
・・−・・・・の光線が受像面に達する。
R) reaches the image receiving surface of the solid-state image sensor. On the other hand, the first
Of the light that has passed through the semi-transparent film 12', the G light is reflected by the second semi-transparent film 14 and then multiple-reflected between the first and second semi-transparent films 12' and 14, resulting in a light beam numbered 1 shown in FIG. , 2, 3. ...
The light rays of... reach the image receiving surface.

この場合各光線は間隔d、ずつ離れ且つ光量を減衰させ
ながら点像を結ぶ。又、B、R光は第2半透明膜14を
透過し第3半透明膜16で反射した後第1及び第3半透
明膜12′、161’Blで多重反射し、第5図に示し
た番号2.4.−・・・・・・・−の光線が受像面に達
する。この場合、各光線は間隔d!ずつ離れ且つ光量を
減衰させながら点像を結ぶ。そこで、第1半透明膜12
゛の透過率をT、反射率を(1−T)とした時、各点像
の強度は第6図の表の如くになり、点像の強度分布をグ
ラフに表わすと第7図に示した如くになる。
In this case, each light ray is separated by a distance d and forms a point image while attenuating the amount of light. Further, the B and R lights are transmitted through the second semi-transparent film 14, reflected by the third semi-transparent film 16, and then subjected to multiple reflections by the first and third semi-transparent films 12' and 161'Bl, as shown in FIG. Number 2.4. The light rays of -......- reach the image receiving surface. In this case, each ray is spaced d! A point image is formed while moving apart and attenuating the amount of light. Therefore, the first semi-transparent film 12
When the transmittance of ゛ is T and the reflectance is (1-T), the intensity of each point image is as shown in the table in Figure 6, and the intensity distribution of the point image is graphed as shown in Figure 7. It becomes like that.

そこで、多重反射を含めた点像の強度分布をフーリエ変
換してフィルターリング特性を求めると、= (1−T
) +7tΣ (1−T)  −cos2πk(md)
となる。ここで、Tをパラメータにし、k値を横軸にと
って特性をグラフに表わすと第8図に示した如くになる
Therefore, when the intensity distribution of point images including multiple reflections is Fourier transformed to find the filtering characteristics, = (1-T
) +7tΣ (1-T) -cos2πk(md)
becomes. Here, if the characteristics are expressed in a graph with T as a parameter and the k value on the horizontal axis, the result will be as shown in FIG.

第8図のグラフより、ローパスフィルターとして適切な
のは、T = 0.55〜0.95の範囲であることが
明らかである。特に、性能が良いのが、T−〇66〜0
.8の範囲である。T=0.6〜0.8の範d  4d さえており、一枚構成の水晶板フィルターの特性を大巾
に止まった高性能なものとなっている。これは第1実施
例とは異なり、多重反射を採用することにより実現でき
た特性である。
From the graph in FIG. 8, it is clear that T = 0.55 to 0.95 is suitable as a low-pass filter. Particularly good performance is T-〇66~0
.. The range is 8. T=0.6 to 0.8, d 4d , is maintained, and the filter has a high performance that greatly exceeds the characteristics of a single-piece quartz plate filter. Unlike the first embodiment, this characteristic was achieved by employing multiple reflections.

第9図は第3実施例を示しており、これは直角三角プリ
ズム11の斜面上に白色光を二分割し且つIR(赤外)
光を透過する第1半透明膜17゜第1透過層18.G光
を反射し且つB、R,IR光を透過する第2半透明膜1
9.第2透過N20゜B光を反射し且つR,IR光を透
過する第3半透明膜21.第3透過層22.R光を反射
しIR光を透過する第4半透明膜23を順次積層して成
るものであり、G、B、R光の分離間隔d、、d、。
FIG. 9 shows a third embodiment, in which white light is divided into two on the slope of a right triangular prism 11, and IR (infrared)
First semi-transparent film 17° that transmits light; first transparent layer 18. Second semi-transparent film 1 that reflects G light and transmits B, R, and IR light
9. A third semi-transparent film 21 that reflects the second transmitted N20°B light and transmits the R and IR light. Third transmission layer 22. The fourth semi-transparent film 23 that reflects R light and transmits IR light is sequentially laminated, and the G, B, and R lights are separated at intervals d, d,.

d、が全て異なっている。これは、固体撮像素子上のモ
ザイクフィルターの色配置においてG、B。
d, are all different. This is G and B in the color arrangement of the mosaic filter on the solid-state image sensor.

Rの各間隔が全て異なる場合に適合する。This applies when the intervals of R are all different.

本実施例は、全ての半透明膜17,19,21゜23が
IR透過特性を有しているので、固体撮像素子への有害
光が除去されるという利点がある。
This embodiment has the advantage that all the semitransparent films 17, 19, 21, and 23 have IR transmission characteristics, so that harmful light to the solid-state image pickup device is removed.

尚、膜の特性をモザイクフィルターの波長特性に対して
変える、つまり波長や帯域幅を変えたり各色ごと透過反
射率を変えることで自由に様々な特性を得ることができ
る。
Note that various characteristics can be freely obtained by changing the characteristics of the film relative to the wavelength characteristics of the mosaic filter, that is, by changing the wavelength or bandwidth, or by changing the transmission/reflectance for each color.

又、第1半透明膜17には、第1実施例で示したような
偏光特性を持つ半透明膜を用いても良いし、第2実施例
で示したような偏光特性を持たない半透明膜を用いても
良い、但し、その場合のローパス特性は第1実施例及び
第2実施例に夫々示した特性となる。
Further, the first semi-transparent film 17 may be a semi-transparent film having polarizing properties as shown in the first embodiment, or a semi-transparent film having no polarizing properties as shown in the second embodiment. A film may be used, however, the low-pass characteristics in that case will be the characteristics shown in the first embodiment and the second embodiment, respectively.

第10図は第4実施例を示しており、これは直角三角プ
リズム11の斜面上に白色光を分割する第1半透明膜2
4.透過層25.R,B光は反射し且つG光を透過する
第2半透明膜26を順次積層して成るものであり、G光
に対するローパス特性は持たず、R,B光に対してだけ
ローパス特性を有する。これは、固体撮像素子の画素数
が大幅に増えた場合に適合する。
FIG. 10 shows a fourth embodiment, in which a first semi-transparent film 2 splitting white light onto the slope of a right triangular prism 11 is shown.
4. Transparent layer 25. It is made by sequentially laminating the second semi-transparent film 26 that reflects the R and B lights and transmits the G light, and does not have a low-pass characteristic for the G light, but has a low-pass characteristic only for the R and B lights. . This is suitable when the number of pixels of the solid-state image sensor increases significantly.

尚、第1半透明膜24には、第1実施例で示したような
偏光特性を持つ半透明膜を用いても良いし、第2実施例
で示したような偏光特性を持たない半透明膜を用いても
良い、但し、その場合のローパス特性は第1実施例及び
第2実施例に夫々示した特性となる。
Note that the first semi-transparent film 24 may be a semi-transparent film with polarizing properties as shown in the first embodiment, or a semi-transparent film without polarizing properties as shown in the second embodiment. A film may be used, however, the low-pass characteristics in that case will be the characteristics shown in the first embodiment and the second embodiment, respectively.

上記第1乃至第4実施例のローパスフィルターLPは、
実際には第11図(A)及び(B)に示した如く配置さ
れる。但し、第11図(A)のようにレンズ系と撮影面
の間でなくレンズ系の内部に配置した場合は、光学系の
倍率を考慮して撮像面で適切なずれ量dになるように厚
さを選ぶ必要がある。又、二つのローパスフィルターL
Fを第12図に示した如く配置すれば、二次元的なロー
パスフィルター特性をもたせることが可能である。
The low-pass filters LP of the first to fourth embodiments are as follows:
Actually, they are arranged as shown in FIGS. 11(A) and 11(B). However, if it is placed inside the lens system instead of between the lens system and the imaging surface as shown in Figure 11 (A), take into account the magnification of the optical system and make sure that the appropriate amount of deviation d is achieved on the imaging surface. You need to choose the thickness. Also, two low-pass filters L
If F is arranged as shown in FIG. 12, it is possible to provide two-dimensional low-pass filter characteristics.

第13図は第5実施例を示しており、これは直角三角プ
リズム11の斜面上にG光は反射し且つB、R光は二分
割する半透明11127.i3過層28゜B、R光を反
射する反射膜29を順次積層して成る第1フィルターF
、と、直角三角プリズム11の斜面上にB、R光は反射
し且つG光は二分割する半透明膜30.透過層31.G
光を反射する反射膜32を順次積層して成る第2フイル
ターF2と対向配置せしめて成るものである。
FIG. 13 shows a fifth embodiment, in which the G light is reflected on the slope of the right triangular prism 11, and the B and R lights are divided into two by a translucent 11127. i3 overlayer 28°B, first filter F consisting of sequentially laminated reflective films 29 that reflect R light;
, and a semitransparent film 30 that reflects the B and R lights on the slope of the right triangular prism 11 and divides the G light into two. Transparent layer 31. G
It is arranged opposite to a second filter F2 formed by successively laminating reflective films 32 that reflect light.

尚、半透明膜27.30を偏光特性を有し且つ透過率1
反射率が50%、50%であるものにすれば、多重反射
は生じない。一方、半透明膜27゜30を偏光特性のな
いものにすれば多重反射が生じ、透過率1反射率の比率
を選ぶことにより良いローパス特性を得ることができる
In addition, the semi-transparent film 27.30 has polarizing properties and has a transmittance of 1.
If the reflectance is 50%, multiple reflection will not occur. On the other hand, if the semitransparent film 27.30 has no polarizing properties, multiple reflections will occur, and by selecting a ratio of transmittance to reflectance, good low-pass characteristics can be obtained.

本実施例は、第14図(A)、(B)、(C)に示した
如く配置しても良い。
This embodiment may be arranged as shown in FIGS. 14(A), 14(B), and 14(C).

第15図(A)と(B)は夫々第1及び第2実施例の変
形例と第5実施例の変形例を示しており、これらは夫々
ダハプリズム33のダハ面の片側及び両側にフィルタ一
部分を設けて成るものである。
FIGS. 15A and 15B show a modification of the first and second embodiments and a modification of the fifth embodiment, respectively. It is made up of the following.

第16図は第6実施例を示しており、これは一対の直角
三角プリズム11.11の間に、白色光を二分割する第
1半透明膜34.第1透過層35゜0光を二分割し且つ
B、R光を透過する第2半透明膜36.第2透過713
7.B、R光を二分割し且つG光を透過する第3半透明
膜38を順次積層して成るものである。そして、第1半
透明膜34を偏光特性を有するものにすれば多重反射が
生じないので、第16図下方にはローパスフィルター特
性を有し且つ第16図右方(例えばファインダー側)に
はローパスフィルター特性を有しないものとなる。一方
、第1半透明膜34を偏光特性を有しないものにすれば
多重反射が生じるので、第16図下方と右方の両側にロ
ーパスフィルター特性が生じるものとなる。
FIG. 16 shows a sixth embodiment, which consists of a first semi-transparent film 34.1 which divides white light into two parts between a pair of right triangular prisms 11.11. 1st transparent layer 35°; second semi-transparent film 36 which divides the light into two and transmits the B and R lights; Second transmission 713
7. A third semi-transparent film 38 that divides the B and R lights into two and transmits the G light is sequentially laminated. If the first semi-transparent film 34 is made to have polarization characteristics, multiple reflections will not occur, so the lower part of FIG. 16 has low-pass filter characteristics, and the right part of FIG. It has no filter characteristics. On the other hand, if the first semi-transparent film 34 is made to have no polarization characteristics, multiple reflections will occur, so that low-pass filter characteristics will occur on both sides of the lower and right sides of FIG. 16.

本実施例のローパスフィルターLFは、第17図に示し
た如く、ファイバースコープ接眼部39に外付けして用
いるテレビカメラ40の撮像レンズ41と接眼レンズ4
2との間に配置され、ファイバー束の出射端面のファイ
バ一端部の規則的並びと固体撮像素子4の受像面の画素
の規則的並びとの間で生じるモアレを除去するのに用い
られる。
The low-pass filter LF of this embodiment, as shown in FIG.
2, and is used to remove moiré that occurs between the regular arrangement of one end of the fibers on the output end face of the fiber bundle and the regular arrangement of pixels on the image receiving surface of the solid-state image sensor 4.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く、本発明による光学的ローパスフィルターは
、対物光学系番コンパクトに構成できて内視鏡対物光学
系に好適であると共に、ローパス特性が波長依存性を有
し且つ最適化されて色モアレを非常に少なくできるとい
う実用上重要な利点を有している。又、多重反射式にす
ればフィルター特性が数段改善されたものにすることが
でき、更に複数個用いることにより二次元的なフィルタ
ー特性を得ることができるなどの利点も有している。
As described above, the optical low-pass filter according to the present invention has a compact objective optical system structure and is suitable for an endoscope objective optical system, and also has wavelength-dependent low-pass characteristics and is optimized to prevent color moiré. It has the important practical advantage of being able to significantly reduce the amount of Further, if a multiple reflection type is used, the filter characteristics can be improved by several steps, and by using a plurality of filters, two-dimensional filter characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による光学的ローパスフィルターの第1
実施例の断面図、第2図(A)乃至(C)は第1実施例
の各膜の透過率特性を示す図、第3図は第1実施例のフ
ィルター特性を示す図、第4図は補色モザイクフィルタ
ーの透過率特性を示す図、第5図は第2実施例の断面図
、第6図及び第7図は夫々第2実施例の各点像の強度を
示す表及び強度分布を示すグラフ、第8図は第2実施例
のフィルターリング特性を示すグラフ、第9図及び第1
0図は夫々第3及び第4実施例の断面図、第11図(A
)、(B)及び第12図は第1乃至第4実施例の実際の
配置図、第13図は第5実、轡例の断面図、第14図(
A)乃至(C)は第5実施例の配置図、第15図(A)
及び(B)は夫々第1.第2実施例及び第5実施例の各
変形例の断面図、第16図は第6実施例の断面図、第1
7図は第6実施例の実際の配置図、第18図は従来例の
フィルター特性を示す図、第19図は従来例の実際の配
置図、第20図はモザイクフィルターの色配置図である
。 1・・・・対物光学系、4・・・・固体撮像素子、11
・・・・直角三角プリズム、12.12’、17,24
.34・・・・第1半透明膜、13,18.35−9・
・第1透過層、14,19,26.36・・、・第2半
透明膜、15,20.37・・・・第2透過層、16.
21.38・・・・第3半透明膜、22・・・・第3透
過層、23・・・・第4半透明膜、25,28.31・
・・・透過層、27.30・・・・半透明膜、29゜3
2・・・・反射膜、33・・・・ダハプリズム、39・
・・・ファイバースコープ接眼部、40・・・・テレビ
カメラ、41・・・・撮像レンズ、42・・・・接眼レ
ンズ。 第3図 IF5図 400 500 6CX)  χ)Onm3皮(k 第5図 オフ図 ニー  ざ  Cg   g   Cg   L″′第
12図 第13図 第14図 ?15図 1−16図 第17図 1P18図 ブンア″ルアn俄((
FIG. 1 shows a first diagram of an optical low-pass filter according to the present invention.
A cross-sectional view of the example, FIG. 2 (A) to (C) are diagrams showing the transmittance characteristics of each membrane of the first example, FIG. 3 is a diagram showing the filter characteristics of the first example, and FIG. 4 is a diagram showing the transmittance characteristics of the complementary color mosaic filter, FIG. 5 is a sectional view of the second embodiment, and FIGS. 6 and 7 are a table showing the intensity of each point image and the intensity distribution of the second embodiment. FIG. 8 is a graph showing the filtering characteristics of the second embodiment, FIG. 9 and FIG.
Figure 0 is a sectional view of the third and fourth embodiments, and Figure 11 (A
), (B), and FIG. 12 are actual layout diagrams of the first to fourth embodiments, FIG. 13 is a cross-sectional view of the fifth embodiment, and FIG. 14 (
A) to (C) are layout diagrams of the fifth embodiment, FIG. 15 (A)
and (B) are respectively No. 1. 16 is a sectional view of each modification of the second embodiment and the fifth embodiment, and FIG. 16 is a sectional view of the sixth embodiment.
Figure 7 is an actual layout diagram of the sixth embodiment, Figure 18 is a diagram showing filter characteristics of a conventional example, Figure 19 is an actual layout diagram of a conventional example, and Figure 20 is a color layout diagram of a mosaic filter. . 1... Objective optical system, 4... Solid-state image sensor, 11
...Right triangular prism, 12.12', 17,24
.. 34...first semi-transparent film, 13,18.35-9.
-First transmission layer, 14,19,26.36..., -Second semi-transparent film, 15,20.37...Second transmission layer, 16.
21.38...Third semi-transparent film, 22...Third transparent layer, 23...Fourth semi-transparent film, 25,28.31...
... Transparent layer, 27.30 ... Semi-transparent film, 29°3
2... Reflective film, 33... Roof prism, 39...
...Fiber scope eyepiece, 40...TV camera, 41...Imaging lens, 42...Eyepiece. Figure 3 IF5 Figure 400 500 6CX) ″Lua n 俄((

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 分割若しくは反射作用を成す少なくとも二つの略平行に
配置された境界面を有する光学的ローパスフィルターに
おいて、前記境界面のうち少なくとも一つは色依存性の
ある境界面であることを特徴とする光学的ローパスフィ
ルター。
An optical low-pass filter having at least two substantially parallel boundary surfaces that perform a dividing or reflecting function, characterized in that at least one of the boundary surfaces is a color-dependent boundary surface. low pass filter.
JP62107174A 1987-04-30 1987-04-30 Optical low pass filter Expired - Lifetime JP2539424B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008046162A (en) * 2006-08-10 2008-02-28 Canon Inc Reflecting optical element and imaging device

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