(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を四角形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離する３枚の複屈折板を備える光学ローパスフィルタにおいて、
前記３枚の複屈折板は、入射光を垂直方向又は水平方向に光分離する第１複屈折板と、前記第１複屈折板の光分離方向に対して反時計回り方向に１３５°回転させた方向に光分離する第２複屈折板と、前記第１複屈折板の光分離方向に対して時計回り方向に１３５°回転させた方向に光分離する第３複屈折板とを含み、
前記第１複屈折板、前記第２複屈折板および前記第３複屈折板のそれぞれの光分離方向は、光入射側から光出射側へ向かって、各複屈折板の厚み方向に対して所定の角度傾いた状態となっており、
前記第１複屈折板は、前記第２複屈折板および前記第３複屈折板よりも光入射側に配置され、
前記第２複屈折板と前記第３複屈折板とは、隣接して配置され、
前記第２複屈折板の厚みは、前記第３複屈折板の厚みと略等しく、
前記第２複屈折板の厚み及び前記第３複屈折板の厚みは、それぞれ前記第１複屈折板の厚みよりも小さいことを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第２複屈折板の厚み及び前記第３複屈折板の厚みは、それぞれ前記第１複屈折板の厚みの（１／√２）倍であり、
入射光は、前記複屈折板により正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離されることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１、第２及び第３複屈折板の光分離方向を矢印状の記号で表現して重ね合わせた場合に、前記矢印状の記号の各終端を接続した形状は、略三角形状となることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタと、
行方向及び列方向に沿って配置された少なくとも４つの画素を含む撮像素子とを備える撮像装置において、
前記複屈折板により分離された４本の出射光は、それぞれ、前記撮像素子の４つの画素に向かって出射されることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
入射光が入射される結合光学部をさらに備え、
入射光側から順に、前記結合光学部、前記３枚の複屈折板、及び、前記撮像素子が配置されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ローパスフィルタ及び光学ローパスフィルタを備える撮像装置に関し、特に、入射光を四角形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離する３枚の複屈折板を備える光学ローパスフィルタなどの光学フィルタ及びそれを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、入射光（単位光束）を水平方向に光分離する水平分離複屈折板と、１／４波長板等の偏光解消板と、入射光を垂直方向に光分離する垂直分離複屈折板とを備える光学ローパスフィルタ及び撮像装置が開示されている。この光学ローパスフィルタでは、入射光側から順に、水平分離複屈折板、偏光解消板、及び、垂直分離複屈折板が隣接して配置されている。このような光学ローパスフィルタは、ＣＣＤ等の撮像素子の前段に設けられることにより、撮像素子で発生した疑似信号に関連する空間周波数成分を遮断及び減衰させて、モアレ現象の改善（低減）が図られている。
【０００３】
また、上述した光学ローパスフィルタは、入射光を四角形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離するように構成されている。具体的には、水平分離複屈折板に入射した光（単位光束）は、複屈折することにより、常光線と水平方向に分離された異常光線との２本の光に分離されて偏光解消板に入射される。偏光解消板に入射した常光線及び異常光線は、偏光解消板により偏光解消された状態で、垂直分離複屈折板に入射される。垂直分離複屈折板に入射した２本の光は、２本の常光線と垂直方向に分離された２本の異常光線との４本の光に分離されて出射される。その結果、光学ローパスフィルタから出射された光は、四角形状の分離パターンの角に位置する４本の光（単位光束）となる。しかしながら、上述した光学ローパスフィルタでは、偏光解消板の位相差の波長依存性に起因して、入射光の特定の波長領域において所望の四角形状の分離パターンが得られない場合がある。
【０００４】
また、上述の点について、特許文献１には所望の四角形状の分離パターンを得ることが可能な光学ローパスフィルタが開示されている。このような光学ローパスフィルタの構成について、図２８及び図２９を参照して説明する。
【０００５】
図２８に示すように、従来の光学ローパスフィルタ５００は、入射光を水平方向（Ｘ方向）に光分離する水平分離複屈折板５０１と、水平方向に対して反時計回り方向に４５°回転させた方向（＋４５°方向）に光分離する＋４５°分離複屈折板５０２と、水平方向に対して時計回り方向に４５°回転させた方向（−４５°方向）に光分離する−４５°分離複屈折板５０３と備えている。この光学ローパスフィルタ５００では、入射光側から順に、水平分離複屈折板５０１、＋４５°分離複屈折板５０２、及び、−４５°分離複屈折板５０３が隣接して配置されている。
【０００６】
水平分離複屈折板５０１の点Ｐaに入射した入射光Ｌは、複屈折することにより、常光線ＬO1と、水平方向に分離された異常光線ＬE1との２本の光に分離される。換言すると、図２９に示すように、点Ｐaに入射した光（斜線部）は、矢印Ａ方向（水平方向）に分離されることにより２点の光となる（点Ｐb、Ｐc）。
【０００７】
次に、図２８に示すように、＋４５°分離複屈折板５０２の点Ｐbに入射した常光線ＬO1は、複屈折することにより、常光線ＬO2と、＋４５°方向に分離された異常光線ＬE2との２本の光に分離される。また、＋４５°分離複屈折板５０２の点Ｐcに入射した異常光線ＬE1は、複屈折することにより、常光線ＬO3と、＋４５°方向に分離された異常光線ＬE3との２本の光に分離される。換言すると、図２９に示すように、点Ｐb及び点Ｐcに入射した光は、それぞれ、矢印Ｂ方向（＋４５°方向）に分離されることにより４点の光となる（点Ｐd、Ｐe、Ｐf、Ｐg）。
【０００８】
次に、図２８に示すように、−４５°分離複屈折板５０３の点Ｐdに入射した異常光線ＬE2は、常光線ＬO4として出射される（点Ｐ1）。これと同様に、−４５°分離複屈折板５０３の点Ｐeに入射した異常光線ＬE3は、常光線ＬO5として出射される（点Ｐ2）。一方、−４５°分離複屈折板５０３の点Ｐfに入射した常光線ＬO2は、−４５°方向に移動されて異常光線ＬE4として出射される（点Ｐ3）。これと同様に、−４５°分離複屈折板５０３の点Ｐgに入射した常光線ＬO3は、−４５°方向に移動されて異常光線ＬE5として出射される（点Ｐ4）。換言すると、図２９に示すように、点Ｐf及び点Ｐgに入射した光は、それぞれ、矢印Ｃ方向（−４５°方向）に移動されることにより４点の光となる（点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4）。その結果、入射光Ｌは、点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3及びＰ4からなる四角形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光（単位光束）に分離されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８２９７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の光学ローパスフィルタ５００では、図２８及び図２９に示すように、入射光Ｌの水平分離複屈折板５０１に対する入射位置（点Ｐa）は、入射光側（光軸方向）から見た場合に、点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3及びＰ4の各点を結んで得られる四角形状の分離パターンの外側に配置されることとなる。このため、例えば、光学ローパスフィルタ全体を光軸に対して任意の角度で回転させた場合には、入射光の光学ローパスフィルタに対する入射位置と分離パターンの位置との位置関係が変化するという不都合がある。例えば、点Ｐaを中心に点Ｐ1〜点Ｐ4が回転することとなる。その結果、入射光の入射位置に対する分離パターンの位置の精度が低下するという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、入射光の入射位置に対する分離パターンの位置の精度を向上させることが可能な光学ローパスフィルタ及び撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するための手段として、本発明による光学ローパスフィルタは、以下のように構成されている。
【００１３】
すなわち、本発明による光学ローパスフィルタは、入射光を四角形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離する３枚の複屈折板を備える構成を前提としている。また、本発明による光学ローパスフィルタでは、前記３枚の複屈折板は、入射光を垂直方向又は水平方向に光分離する第１複屈折板と、前記第１複屈折板の光分離方向に対して反時計回り方向に１３５°回転させた方向に光分離する第２複屈折板と、前記第１複屈折板の光分離方向に対して時計回り方向に１３５°回転させた方向に光分離する第３複屈折板とを含み、前記第１複屈折板、前記第２複屈折板および前記第３複屈折板のそれぞれの光分離方向は、光入射側から光出射側へ向かって、各複屈折板の厚み方向に対して所定の角度傾いた状態となっており、前記第１複屈折板は、前記第２複屈折板および前記第３複屈折板よりも光入射側に配置され、前記第２複屈折板と前記第３複屈折板とは、隣接して配置され、前記第２複屈折板の厚みは、前記第３複屈折板の厚みと略等しく、前記第２複屈折板の厚み及び前記第３複屈折板の厚みは、それぞれ前記第１複屈折板の厚みよりも小さいことを特徴とするものである。
【００１４】
かかる構成を備える光学ローパスフィルタによれば、入射光側から出射光側を見て、入射光の入射位置を中心とした分離パターンを構成することができる。これにより、入射光の入射位置を四角形状の分離パターンの略中央又は中央近傍と重なるように配置することができるので、入射光の入射位置が四角形状の分離パターンの外側に配置される場合と比べて、入射光の入射位置に対する四角形状の分離パターンの中央からのずれ量を小さくすることができる。その結果、光学ローパスフィルタ全体を光軸に対して任意の角度で回転させた場合に、入射光の入射位置と分離パターンの位置との変化量を小さくすることができる。これにより、入射光の入射位置に対する分離パターンの位置の精度を向上させることができる。
【００１５】
なお、本発明による第１、第２及び第３複屈折板について入射光側からの配置の順序の組み合わせとしては、第１、第２及び第３複屈折板の順序で配置する場合や、第１、第３及び第２複屈折板の順序で配置する場合や、第２、第３及び第１複屈折板の順序で配置する場合や、第３、第２及び第１複屈折板の順序で配置する場合等がある。
【００１６】
本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。
【００１７】
本発明による光学ローパスフィルタにおいて、好ましくは、前記第２複屈折板の厚み及び前記第３複屈折板の厚みは、それぞれ前記第１複屈折板の厚みの（１／√２）倍であり、入射光は、前記複屈折板により正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離されることを特徴とする。このように構成すれば、上述の作用効果に加えて、入射光の入射位置が正方形状の分離パターンの略中央と重なるように配置されるので、光学ローパスフィルタ全体を光軸に対して回転させた場合に入射光の入射位置が正方形状の分離パターンの位置に対して変化するのを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明による光学ローパスフィルタにおいて、好ましくは、前記第１、第２及び第３複屈折板の光分離方向を矢印状の記号で表現して重ね合わせた場合に、前記矢印状の記号の各終端を接続した形状は、略三角形状となることを特徴とする。このように構成すれば、上述の作用効果に加えて、各複屈折板の光分離方向の矢印状の記号の各終端を接続した形状が略三角形状を有するように、各複屈折板の光分離方向（光軸の向き）を選択して各複屈折板を配置することにより、容易に、入射光の入射位置を四角形状の分離パターンの略中央又は中央近傍と重なるように配置することができる。
【００１９】
また、上述の課題を解決するための手段として、本発明による撮像装置は、以下のように構成されている。
【００２０】
すなわち、本発明による撮像装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタと、行方向及び列方向に沿って配置された少なくとも４つの画素を含む撮像素子とを備える構成を前提としている。また、本発明による撮像装置では、前記複屈折板により分離された４本の出射光は、それぞれ、前記撮像素子の４つの画素に向かって出射されることを特徴としている。
【００２１】
かかる構成を備える撮像装置によれば、上述の作用効果に加えて、入射光の入射位置に対する分離パターンの中央からのずれ量を小さくしながら、入射光の入射位置に対する４つの画素の中央（４つの画素のうち隣接する画素の境界線が交差する点）とのずれ量も小さくすることができる。これにより、入射光の入射位置に対する分離パターンの位置及び撮像素子の画素の位置の精度を向上させながら、モアレの低減を図ることができる。
【００２２】
本発明の具体的な構成として、以下のものが挙げられる。
【００２３】
本発明による撮像装置において、好ましくは、入射光が入射される結合光学部をさらに備え、入射光側から順に、前記結合光学部、前記３枚の複屈折板、及び、前記撮像素子が配置されていることを特徴とする。このように構成すれば、上述の作用効果に加えて、被写体側からの入射光の入射位置と撮像素子の４つの画素の中央との位置精度を向上させた撮像装置を得ることができるので、撮像装置を自動車の車載用カメラとして搭載した場合に、自車周辺の車線境界線、道路標識及び歩行者等の位置をより正確に認識することができる。
【発明の効果】
【００２４】
上記のように、本発明による光学ローパスフィルタ及び撮像装置によれば、入射光の入射位置に対する分離パターンの位置の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態による撮像装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態による光学ローパスフィルタの分解斜視図である。
【図３】入射光の分離（移動）パターンを説明するための模式図である。
【図４】垂直分離複屈折板の光分離方向を示す図である。
【図５】垂直分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図６】４５°分離複屈折板の光分離方向を示す図である。
【図７】４５°分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図８】１３５°分離複屈折板の光分離方向を示す図である。
【図９】１３５°分離複屈折板による移動パターンを説明するための模式図である。
【図１０】図４、図６及び図８に示す各複屈折板の光分離方向を示す矢印の終端を接続した形状を示す模式図である。
【図１１】図３、図５、図７及び図９に示す各複屈折板の光分離（移動）方向を示す矢印を連続的に接続した形状を示す模式図である。
【図１２】入射光の入射位置と分離パターンと画素との位置関係を示す図である。
【図１３】第２実施形態による光学ローパスフィルタの分解斜視図である。
【図１４】入射光の分離（移動）パターンを説明するための模式図である。
【図１５】垂直分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図１６】１３５°分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図１７】４５°分離複屈折板による移動パターンを説明するための模式図である。
【図１８】第３実施形態による光学ローパスフィルタの分解斜視図である。
【図１９】入射光の分離（移動）パターンを説明するための模式図である。
【図２０】４５°分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図２１】１３５°分離複屈折板による移動パターンを説明するための模式図である。
【図２２】垂直分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図２３】第４実施形態による光学ローパスフィルタの分解斜視図である。
【図２４】入射光の分離（移動）パターンを説明するための模式図である。
【図２５】１３５°分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図２６】４５°分離複屈折板による移動パターンを説明するための模式図である。
【図２７】垂直分離複屈折板による分離パターンを説明するための模式図である。
【図２８】従来例による光学ローパスフィルタの分解斜視図である。
【図２９】入射光の分離（移動）パターンを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
第１実施形態による撮像装置１００では、図１に示すように、光軸１０に沿って外部の被写体側から光（単位光束）が入射される結合光学系であるレンズ２０と、主面の形状が長方形状の水晶からなる光学ローパスフィルタ３０と、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子４０とが順に配置されている。なお、レンズ２０は、本発明の「結合光学部」の一例である。
【００２８】
光学ローパスフィルタ３０は、図２に示すように、入射光（単位光束）を垂直方向（Ｙ方向）に光分離するように切断加工された垂直分離複屈折板３１と、入射光を４５°方向に光分離するように切断加工された４５°分離複屈折板３２と、入射光を１３５°方向に光分離するように切断加工された１３５°分離複屈折板３３とを備えている。なお、垂直分離複屈折板３１は本発明の「第１複屈折板」の一例であり、４５°分離複屈折板３２は本発明の「第２複屈折板」の一例であり、１３５°分離複屈折板３３は本発明の「第３複屈折板」の一例である。
【００２９】
なお、本実施形態では、説明の便宜上、図２に示すＸ方向（水平方向）を基準（０°）とした場合に、基準から反時計回り方向に４５°回転させた方向を４５°方向とし、基準から反時計回り方向に１３５°回転させた方向を１３５°方向とし、基準から時計回り方向に９０°回転させた方向を垂直方向（Ｙ方向）として説明する。
【００３０】
また、換言すると、４５°分離複屈折板３２は、垂直分離複屈折板３１の光分離方向（Ｙ方向）に対して反時計回り方向に１３５°回転させた方向に入射光を光分離する機能を有している。また、１３５°分離複屈折板３３は、垂直分離複屈折板３１の光分離方向（Ｙ方向）に対して時計回り方向に１３５°回転させた方向に入射光を光分離する機能を有している。また、４５°分離複屈折板３２の光分離方向と、１３５°分離複屈折板３３の光分離方向とは、互いに直交している。
【００３１】
また、図２（図４、図６、図８）に示すように、各複屈折板３１（３２、３３）に示す実線矢印から破線矢印に向かって（各複屈折板の手前の主面（紙面手前方向）から進行方向の主面（紙面奥方向）に向かって）、各複屈折板３１（３２、３３）の厚み方向に対しても光分離方向が所定の角度傾いた状態となっている。
【００３２】
光学ローパスフィルタ３０は、入射光側から順に、垂直分離複屈折板３１、４５°分離複屈折板３２、及び、１３５°分離複屈折板３３が隣接して配置されている。また、４５°分離複屈折板３２の厚みと、１３５°分離複屈折板３３の厚みとは、略等しい。また、４５°分離複屈折板３２の厚み及び１３５°分離複屈折板３３の厚みは、それぞれ、垂直分離複屈折板３１の厚みよりも小さい。具体的には、４５°分離複屈折板３２の厚み及び１３５°分離複屈折板３３の厚みは、それぞれ、垂直分離複屈折板３１の厚みの（１／√２）倍である。換言すると、４５°分離複屈折板３２の厚み（１３５°分離複屈折板３３の厚み）：垂直分離複屈折板３１の厚み＝１：√２である。
【００３３】
上述した光学ローパスフィルタ３０により、光学ローパスフィルタ３０に入射した入射光は、正方形状の４点分離パターンに光分離され、入射光の垂直分離複屈折板３１に対する入射位置は、入射光側から見て正方形状の４点分離パターンの略中央と重なるように配置される。
【００３４】
次に、光学ローパスフィルタ３０による光分離について詳細に説明する。図２に示すように、垂直分離複屈折板３１の点Ｐa1に入射した入射光Ｌは、複屈折することにより、常光線ＬO11と、異常光線ＬE11との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE11は、垂直方向（Ｙ方向）に分離される。換言すると、図３〜図５に示すように、点Ｐa1に入射した光（斜線部）は、矢印Ａ1方向（垂直方向）に分離されることにより２点に分離される（点Ｐb1、Ｐc1）。なお、図２に示すように、常光線及び異常光線の経路上に付された矢印は、各光の偏光面の向きを示している。例えば、常光線ＬO11の偏光面の向きは、水平方向（Ｘ方向）であり、異常光線ＬE11の偏光面の向きは、垂直方向（Ｙ方向）である。
【００３５】
次に、４５°分離複屈折板３２の点Ｐb1に入射した常光線ＬO11は、複屈折することにより、常光線ＬO12と、異常光線ＬE12との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE12は、４５°方向に分離される。また、４５°分離複屈折板３２の点Ｐc1に入射した異常光線ＬE11は、複屈折することにより、常光線ＬO13と、異常光線ＬE13との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE13は、４５°方向に分離される。換言すると、図３、図６及び図７に示すように、点Ｐb1及び点Ｐc1に入射した光は、それぞれ、矢印Ｂ1方向（４５°方向）に分離されることにより４点に分離される（点Ｐd1、Ｐe1、Ｐf1、Ｐg1）。また、図２に示すように、常光線ＬO12及び常光線ＬO13の偏光面の向きは、１３５°方向であり、異常光線ＬE12及び異常光線ＬE13の偏光面の向きは、４５°方向である。
【００３６】
次に、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐd1に入射した異常光線ＬE12は、常光線ＬO14として出射される（点Ｐ11）。これと同様に、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐe1に入射した異常光線ＬE13は、常光線ＬO15として出射される（点Ｐ12）。一方、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐf1に入射した常光線ＬO12は、１３５°方向に移動されて異常光線ＬE14として出射される（点Ｐ13）。これと同様に、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐg1に入射した常光線ＬO13は、１３５°方向に移動されて異常光線ＬE15として出射される（点Ｐ14）。換言すると、図３、図８及び図９に示すように、点Ｐf1及び点Ｐg1に入射した光は、それぞれ、矢印Ｃ1方向（１３５°方向）に移動することにより４点となる（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）。また、図２に示すように、常光線ＬO14及び常光線ＬO15の偏光面の向きは、４５°方向であり、異常光線ＬE14及び異常光線ＬE15の偏光面の向きは、１３５°方向である。
【００３７】
その結果、入射光Ｌは、点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13及びＰ14の各点を結んで得られる正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光（単位光束）に分離されることとなる。また、第１実施形態では、図２及び図３に示すように、入射光Ｌ（図３に示す斜線部）の垂直分離複屈折板３１に対する入射位置Ｐa1は、入射光側から出射光側を見た場合に、正方形状の分離パターンの中央と重なっている。具体的には、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa1）は、分離パターンの点Ｐ11と点Ｐ14との対角線と、点Ｐ12と点Ｐ13との対角線との交点と重なっている。
【００３８】
また、図１０に示すように、垂直分離複屈折板３１、４５°分離複屈折板３２、及び、１３５°分離複屈折板３３の光分離方向をそれぞれ矢印で表現して重ね合わせた場合に、各複屈折板の光分離方向を示す矢印の終端同士を直線で接続した形状は、略三角形状となっている。具体的には、図４に示す垂直分離複屈折板３１、図６に示す４５°分離複屈折板３２、及び、図８に示す１３５°分離複屈折板３３の光分離方向（破線矢印で示す方向）をそれぞれ矢印で表現して重ね合わせた場合に、図１０に示すように、各矢印の終端３１ａ、３２ａ及び３３ａを直線で接続した形状は、二等辺三角形となっている。
【００３９】
また、図２、図３及び図１１に示すように、各複屈折板により複屈折する光のうち異常光線の分離方向又は移動方向は、入射光側から透過順に連続的に見て略三角形状を有している。具体的には、図２及び図３に示すように、垂直分離複屈折板３１における異常光線ＬE11の分離方向は、垂直方向（Ｙ方向）である（図３に示す矢印Ａ1）。また、４５°分離複屈折板３２における異常光線ＬE12及び異常光線ＬE13の分離方向は、４５°方向である（図３に示す矢印Ｂ1）。また、１３５°分離複屈折板３３における異常光線ＬE14及び異常光線ＬE15の移動方向は、１３５°方向である（図３に示す矢印Ｃ1）。そして、これらの矢印Ａ1、Ｂ1及びＣ1の終端と始端とを複屈折板の配置順に接続することにより、接続された形状が略三角形状となる。すなわち、図３及び図１１に示すように、矢印Ａ1の終端と矢印Ｂ1の始端とを接続し、矢印Ｂ1の終端に矢印Ｃ1の始端を移動させて接続し、矢印Ｃ1の終端と矢印Ａ1の始端とを接続する。これにより、各矢印Ａ1、Ｂ1及びＣ1を接続した形状が二等辺三角形となる。
【００４０】
また、撮像素子４０は、図１２に示すように、行方向及び列方向に沿って正方形状の複数の画素４１を備えている。これらの画素４１上には、ＲＧＢ（赤・緑・青）の色フィルターアレイが等間隔に並べられており、各画素４１によりＲＧＢそれぞれの色情報が認識される。
【００４１】
光学ローパスフィルタ３０を透過した４本の出射光（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）（図２参照）は、それぞれ、撮像素子４０の４つの画素４１に向かって出射される。ここで、入射光Ｌの光学ローパスフィルタ３０に対する入射位置（点Ｐa1）は、入射光側から見た場合に、撮像素子４０の４つの画素４１の中央と重なっている。具体的には、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa1）は、４つの画素４１のうち隣接する画素４１の境界線が交差する点と重なっている。
【００４２】
以上説明したように、第１実施形態による光学ローパスフィルタ３０（撮像装置１００）によれば、以下に列記するような効果が得られる。
【００４３】
第１実施形態では、上記のように、入射光Ｌの垂直分離複屈折板３１に対する入射位置（点Ｐa1）を、入射光側から見て正方形状の分離パターン（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）の略中央と重なるように配置する。これにより、入射光側から出射光側を見て、入射光Ｌの入射位置を中心とした分離パターンを構成することができる。その結果、入射光Ｌの入射位置を正方形状の分離パターンの中央と重なるように配置することができるので、入射位置が正方形状の分離パターンの外側に配置される場合と比べて、入射位置に対する正方形状の分離パターンの中央からのずれ量を小さくすることができる。これにより、光学ローパスフィルタ３０全体を光軸に対して任意の角度で回転させた場合に、入射光Ｌの入射位置と分離パターンの位置との変化量を小さくすることができる。その結果、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa1）に対する分離パターン（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）の位置の精度を向上させることができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、４５°分離複屈折板３２の厚み及び１３５°分離複屈折板３３の厚みを、それぞれ垂直分離複屈折板３１の厚みの（１／√２）倍とし、入射光Ｌを各複屈折板３１（３２、３３）により正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離し、入射光Ｌの垂直分離複屈折板３１に対する入射位置（点Ｐa1）を入射光側から見て正方形状の分離パターン（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）の略中央と重なるように配置する。これにより、上述の作用効果に加えて、入射光Ｌの入射位置が正方形状の分離パターンの略中央と重なるように配置されるので、光学ローパスフィルタ３０を光軸に対して回転させた場合に入射光Ｌの入射位置（点Ｐa1）が正方形状の分離パターン（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）の位置に対して変化するのを抑制することができる。
【００４５】
なお、第１実施形態では、４５°分離複屈折板３２の厚み（１３５°分離複屈折板３３の厚み）：垂直分離複屈折板３１の厚み＝１：√２とする例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、４５°分離複屈折板３２の厚み（１３５°分離複屈折板３３の厚み）：垂直分離複屈折板３１の厚み＝０．９５〜１．０５：１．３４〜１．４８の範囲で変更することが可能である。上記の範囲は、予めシミュレーションや実験結果等により得られたものであり、比率を１：√２とする場合と同様の効果が得られる範囲である。すなわち、上記の範囲内であれば、入射光の入射位置を正方形状の分離パターンの略中央又は中央近傍に配置することが可能である。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、各複屈折板３１（３２、３３）の光分離方向を矢印で表現して重ね合わせた場合に、矢印の各終端３１ａ（３２ａ、３３ａ）を接続した形状は、二等辺三角形状を有する。これにより、上述の作用効果に加えて、各複屈折板の光分離方向の矢印の各終端３１ａ（３２ａ、３３ａ）を接続した形状が二等辺三角形状を有するように、各複屈折板の光分離方向（光軸の向き）を選択して各複屈折板を配置することにより、容易に、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa1）を正方形状の分離パターン（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）の略中央と重なるように配置することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、入射光Ｌの垂直分離複屈折板３１に対する入射位置（点Ｐa1）を入射光側から見て撮像素子４０の４つの画素４１の中央と重なるように配置する。これにより、上述の作用効果に加えて、入射光Ｌの入射位置に対する分離パターンの中央からのずれ量を小さくしながら、入射光Ｌの入射位置に対する４つの画素４１の中央とのずれ量も小さくすることができる。その結果、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa1）に対する分離パターン（点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14）の位置及び撮像素子４０の画素４１の位置の精度を向上させながら、モアレの低減を図ることができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、入射光側から順に、レンズ２０、垂直分離複屈折板３１、４５°分離複屈折板３２、１３５°分離複屈折板３３、及び、撮像素子４０を配置する。これにより、上述の作用効果に加えて、被写体側からの入射光Ｌの入射位置と撮像素子４０の４つの画素４１の中央との位置精度を向上させた撮像装置１００を得ることができるので、撮像装置１００を自動車の車載用カメラとして搭載した場合に、自車周辺の車線境界線、道路標識及び歩行者等の位置をより正確に認識することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、図１３〜図１７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記した第１実施形態とは異なり、各複屈折板の入射光側からの配置順が異なっている。
【００５０】
この第２実施形態による光学ローパスフィルタ３０１は、図１３に示すように、入射光側から順に、垂直分離複屈折板３１、１３５°分離複屈折板３３、及び、４５°分離複屈折板３２が隣接して配置されている。
【００５１】
次に、光学ローパスフィルタ３０１による光分離について説明する。図１３に示すように、垂直分離複屈折板３１の点Ｐa2に入射した入射光Ｌは、複屈折することにより、常光線ＬO21と、異常光線ＬE21との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE21は、垂直方向（Ｙ方向）に分離される。換言すると、図１４及び図１５に示すように、点Ｐa2に入射した光（斜線部）は、矢印Ａ2方向（垂直方向）に分離されることにより２点に分離される（点Ｐb2、Ｐc2）。また、図１３に示すように、常光線ＬO21の偏光面の向きは、水平方向（Ｘ方向）であり、異常光線ＬE21の偏光面の向きは、垂直方向（Ｙ方向）である。
【００５２】
次に、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐb2に入射した常光線ＬO21は、複屈折することにより、常光線ＬO22と、異常光線ＬE22との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE22は、１３５°方向に分離される。また、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐc2に入射した異常光線ＬE21は、複屈折することにより、常光線ＬO23と、異常光線ＬE23との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE23は、１３５°方向に分離される。換言すると、図１４及び図１６に示すように、点Ｐb2及び点Ｐc2に入射した光は、それぞれ、矢印Ｂ2方向（１３５°方向）に分離されることにより４点に分離される（点Ｐd2、Ｐe2、Ｐf2、Ｐg2）。また、図１３に示すように、常光線ＬO22及び常光線ＬO23の偏光面の向きは、４５°方向であり、異常光線ＬE22及び異常光線ＬE23の偏光面の向きは、１３５°方向である。
【００５３】
次に、４５°分離複屈折板３２の点Ｐd2に入射した異常光線ＬE22は、常光線ＬO24として出射される（点Ｐ21）。これと同様に、４５°分離複屈折板３２の点Ｐe2に入射した異常光線ＬE23は、常光線ＬO25として出射される（点Ｐ22）。一方、４５°分離複屈折板３２の点Ｐf2に入射した常光線ＬO22は、４５°方向に移動されて異常光線ＬE24として出射される（点Ｐ23）。これと同様に、４５°分離複屈折板３２の点Ｐg2に入射した常光線ＬO23は、４５°方向に移動されて異常光線ＬE25として出射される（点Ｐ24）。換言すると、図１４及び図１７に示すように、点Ｐf2及び点Ｐg2に入射した光は、それぞれ、矢印Ｃ2方向（４５°方向）に移動されることにより４点となる（点Ｐ21、Ｐ22、Ｐ23、Ｐ24）。また、図１３に示すように、常光線ＬO24及び常光線ＬO25の偏光面の向きは、１３５°方向であり、異常光線ＬE24及び異常光線ＬE25の偏光面の向きは、４５°方向である。
【００５４】
その結果、入射光Ｌは、点Ｐ21、Ｐ22、Ｐ23及びＰ24からなる正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光（単位光束）に分離されることとなる。また、第２実施形態では、図１３及び図１４に示すように、入射光Ｌ（図１４に示す斜線部）の垂直分離複屈折板３１に対する入射位置Ｐa2は、入射光側から出射光側を見た場合に、正方形状の分離パターンの中央と重なっている。具体的には、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa2）は、分離パターンの点Ｐ21と点Ｐ24との対角線と、点Ｐ22と点Ｐ23との対角線との交点と重なっている。
【００５５】
なお、第２実施形態のその他の構成及び効果は、上記した第１実施形態と同様である。
【００５６】
（第３実施形態）
次に、図１８〜図２２を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記した第１及び第２実施形態とは異なり、各複屈折板の入射光側からの配置順が異なっている。
【００５７】
第３実施形態による光学ローパスフィルタ３０２は、図１８に示すように、入射光側から順に、４５°分離複屈折板３２、１３５°分離複屈折板３３、及び、垂直分離複屈折板３１が隣接して配置されている。
【００５８】
次に、光学ローパスフィルタ３０２による光分離について説明する。図１８に示すように、４５°分離複屈折板３２の点Ｐa3に入射した入射光Ｌは、複屈折することにより、常光線ＬO31と、異常光線ＬE31との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE31は、４５°方向に分離される。換言すると、図１９及び図２０に示すように、点Ｐa3に入射した光（斜線部）は、矢印Ａ3方向（４５°方向）に分離されることにより２点に分離される（点Ｐb3、Ｐc3）。また、図１８に示すように、常光線ＬO31の偏光面の向きは、１３５°方向であり、異常光線ＬE31の偏光面の向きは、４５°方向である。
【００５９】
次に、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐb3に入射した常光線ＬO31は、１３５°方向に移動されて異常光線ＬE32として出射される。また、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐc3に入射した異常光線ＬE31は、常光線ＬO32として出射される。換言すると、図１９及び図２１に示すように、点Ｐb3に入射した光は、矢印Ｂ3方向（１３５°方向）に移動されることにより２点となる（点Ｐd3、Ｐe3）。また、図１８に示すように、常光線ＬO32の偏光面の向きは、４５°方向であり、異常光線ＬE32の偏光面の向きは、１３５°方向である。
【００６０】
次に、図１８に示すように、垂直分離複屈折板３１の点Ｐd3に入射した異常光線ＬE32は、複屈折することにより、常光線ＬO33と、異常光線ＬE33との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE33は、垂直方向（Ｙ方向）に分離される。そして、常光線ＬO33は点Ｐ31として出射され、異常光線ＬE33は点Ｐ32として出射される。また、垂直分離複屈折板３１の点Ｐe3に入射した常光線ＬO32は、複屈折することにより、常光線ＬO34と、異常光線ＬE34との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE34は、垂直方向（Ｙ方向）に分離される。常光線ＬO34は点Ｐ33として出射され、異常光線ＬE34は点Ｐ34として出射される。換言すると、図１９及び図２２に示すように、点Ｐd3及び点Ｐe3に入射した光は、それぞれ、矢印Ｃ3方向（垂直方向）に分離されることにより４点となる（点Ｐ31、Ｐ32、Ｐ33、Ｐ34）。また、図１８に示すように、常光線ＬO33及び常光線ＬO34の偏光面の向きは、水平方向（Ｘ方向）であり、異常光線ＬE33及び異常光線ＬE34の偏光面の向きは、垂直方向（Ｙ方向）である。
【００６１】
その結果、入射光Ｌは、点Ｐ31、Ｐ32、Ｐ33及びＰ34からなる正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光（単位光束）に分離されることとなる。また、第３実施形態では、図１８及び図１９に示すように、入射光Ｌ（図１９に示す斜線部）の４５°分離複屈折板３２に対する入射位置Ｐa3は、入射光側から出射光側を見た場合に、正方形状の分離パターンの中央と重なっている。具体的には、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa3）は、分離パターンの点Ｐ31と点Ｐ34との対角線と、点Ｐ32と点Ｐ33との対角線との交点と重なっている。
【００６２】
また、上記した第１及び第２実施形態では、図３及び図１４に示すように、垂直分離複屈折板３１において入射光が分離する際に正方形状の分離パターンの外側に移動するのに対して、第３実施形態では、図１９に示すように、光の分離又は移動は正方形状の分離パターンの内側において行われる。
【００６３】
なお、第３実施形態のその他の構成及び効果は、上記した第１及び第２実施形態と同様である。
【００６４】
（第４実施形態）
次に、図２３〜図２７を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、上記した第１〜第３実施形態とは異なり、各複屈折板の入射光側からの配置順が異なっている。
【００６５】
第４実施形態による光学ローパスフィルタ３０３は、図２３に示すように、入射光側から順に、１３５°分離複屈折板３３、４５°分離複屈折板３２、及び、垂直分離複屈折板３１が隣接して配置されている。
【００６６】
次に、光学ローパスフィルタ３０３による光分離について説明する。図２３に示すように、１３５°分離複屈折板３３の点Ｐa4に入射した入射光Ｌは、複屈折することにより、常光線ＬO41と、異常光線ＬE41との２本の光（単位光束）に分離される。換言すると、図２４及び図２５に示すように、点Ｐa4に入射した光（斜線部）は、矢印Ａ4方向（１３５°方向）に分離されることにより２点に分離される（点Ｐb4、Ｐc4）。また、図２３に示すように、常光線ＬO41の偏光面の向きは、４５°方向であり、異常光線ＬE41の偏光面の向きは、１３５°方向である。
【００６７】
次に、４５°分離複屈折板３２の点Ｐb4に入射した常光線ＬO41は、４５°方向に移動されて異常光線ＬE42として出射される。また、４５°分離複屈折板３２の点Ｐc4に入射した異常光線ＬE41は、常光線ＬO42として出射される。換言すると、図２４及び図２６に示すように、点Ｐb4に入射した光は、矢印Ｂ4方向（４５°方向）に移動されることにより２点となる（点Ｐd4、Ｐe4）。また、図２３に示すように、異常光線ＬE42の偏光面の向きは、４５°方向であり、常光線ＬO42の偏光面の向きは、１３５°方向である。
【００６８】
次に、垂直分離複屈折板３１の点Ｐd4に入射した異常光線ＬE42は、複屈折することにより、常光線ＬO43と、異常光線ＬE43との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE43は、垂直方向（Ｙ方向）に分離される。そして、常光線ＬO43は点Ｐ41として出射され、異常光線ＬE43は点Ｐ42として出射される。また、垂直分離複屈折板３１の点Ｐe4に入射した常光線ＬO42は、複屈折することにより、常光線ＬO44と、異常光線ＬE44との２本の光（単位光束）に分離される。このとき、異常光線ＬE44は、垂直方向（Ｙ方向）に分離される。常光線ＬO44は点Ｐ43として出射され、異常光線ＬE44は点Ｐ44として出射される。換言すると、図２４及び図２７に示すように、点Ｐd4及び点Ｐe4に入射した光は、それぞれ、矢印Ｃ4方向（垂直方向）に分離されることにより４点となる（点Ｐ41、Ｐ42、Ｐ43、Ｐ44）。また、図２３に示すように、常光線ＬO43及び常光線ＬO44の偏光面の向きは、水平方向（Ｘ方向）であり、異常光線ＬE43及び異常光線ＬE44の偏光面の向きは、垂直方向（Ｙ方向）である。
【００６９】
その結果、入射光Ｌは、点Ｐ41、Ｐ42、Ｐ43及びＰ44からなる正方形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光（単位光束）に分離されることとなる。また、第４実施形態では、図２３及び図２４に示すように、入射光Ｌ（図２４に示す斜線部）の１３５°分離複屈折板３３に対する入射位置Ｐa4は、入射光側から出射光側を見た場合に、正方形状の分離パターンの中央と重なっている。具体的には、入射光Ｌの入射位置（点Ｐa4）は、分離パターンの点Ｐ41と点Ｐ44との対角線と、点Ｐ42と点Ｐ43との対角線との交点と重なっている。
【００７０】
また、上記した第１及び第２実施形態では、図３及び図１４に示すように、垂直分離複屈折板３１において入射光が分離する際に正方形状の分離パターンの外側に移動するのに対して、第４実施形態では、図２４に示すように、光の分離又は移動は正方形状の分離パターンの内側において行われる。
【００７１】
なお、第４実施形態のその他の構成及び効果は、上記した第１〜第３実施形態と同様である。
【００７２】
−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７３】
例えば、上記第１〜第４実施形態では、光学ローパスフィルタをレンズ及び撮像素子と組み合わせることにより撮像装置として使用する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、光学ローパスフィルタ単体で使用してもよいし、光学ローパスフィルタを撮像装置以外の装置に適用することも可能である。
【００７４】
また、上記第１〜第４実施形態では、正方形状の分離パターンを得る例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、入射光の入射位置が分離パターンの略中央又は中央近傍に配置されるのであれば、正方形状以外の四角形状の分離パターンでもよい。
【００７５】
また、上記第１〜第４実施形態では、主面が長方形状の複屈折板を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、長方形状以外に正方形状や多角形状の複屈折板を適用してもよい。また、各複屈折板の形状が異なっていてもよい。
【００７６】
また、上記第１〜第４実施形態では、第１複屈折板の一例として垂直分離複屈折板を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、第１複屈折板の一例として水平分離複屈折板を適用してもよい。この場合、第２複屈折板の光分離方向を第１複屈折板の光分離方向（水平方向）に対して反時計回り方向に１３５°回転させた方向に設け、第３複屈折板の光分離方向を第１複屈折板の光分離方向（水平方向）に対して時計回り方向に１３５°回転させた方向に設けるとよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、光学ローパスフィルタ及び撮像装置に利用することができ、より詳細には、入射光を四角形状の分離パターンの角に位置する４本の出射光に分離する３枚の複屈折板を備える光学ローパスフィルタ及び撮像装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
２０  レンズ（結合光学部）
３０、３０１、３０２、３０３  光学ローパスフィルタ
３１  垂直分離複屈折板（第１複屈折板）
３２  ４５°分離複屈折板（第２複屈折板）
３３  １３５°分離複屈折板（第３複屈折板）
４０  撮像素子
４１  画素
１００  撮像装置
【図１】
0005880605.tif 000002
【図２】
0005880605.tif 000003
【図３】
0005880605.tif 000004
【図４】
0005880605.tif 000005
【図５】
0005880605.tif 000006
【図６】
0005880605.tif 000007
【図７】
0005880605.tif 000008
【図８】
0005880605.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005880605.tif 000011
【図１１】
0005880605.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005880605.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0005880605.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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