(57)【要約】【課題】空間周波数の異なる複数種類の光像の成分を抑制する。【解決手段】本発明の光学ローパスフィルタ（１３）は、複数の光ファイバ（１３ａ）をランダムな配列で束ねたファイバ束からなる。このように、光ファイバ（１３ａ）の配置ピッチがランダムだと、端面（１３Ａ）上の光像は、ランダムなサンプリングピッチでサンプリングされてから端面（１３Ｂ）へ投影される。したがって、その投影後の光像からは、各種の空間周波数の成分が抑制されることになる。因みに、その抑制される空間周波数の範囲は、そのサンプリングピッチの範囲（＝配置ピッチの範囲）に相当する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバをランダムな配列で束ねたファイバ束からなる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、
前記複数の光ファイバは、各方向に亘りランダムな配列で束ねられる
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又は請求項２に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記複数の光ファイバには、互いにコア径の異なる複数の光ファイバが含まれる
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〜請求項３の何れか一項に記載の光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタの端面に撮像面を向けた撮像素子と
を備えた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、
前記撮像素子と前記光学ローパスフィルタとの間隔を変更する手段を備えた
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、電子カメラなどの撮像装置に関する。また、本発明は、光像の特定の空間周波数の成分を抑制する光学ローパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子カメラで空間周波数の高い周期パターンを撮像すると、モアレ縞が生じることがある。それを回避するため、電子カメラの撮像素子上には光学ローパスフィルタが配置されている。この光学ローパスフィルタは、一般に、水晶などの複屈折板によって構成されており、被写体像を意図的に滲ませて、その被写体像に含まれる高い空間周波数の成分を抑制するものである（特許文献１など）。
【特許文献１】特開２００５−２０４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、複屈折板の特性は一様なので、抑制できるのは特定の成分のみ、つまり特定の空間周波数かつ特定方向の成分のみに限られる。
このため、被写体の種類や撮影条件などによっては、モアレ縞の発生する可能性は残っていた。例えば、或る被写体の撮像でモアレ縞が抑制されていたとしても、撮影画角や電子カメラの姿勢を変化させただけでモアレ縞が現れることもある。
【０００４】
また、電子カメラの製造者は、光学ローパスフィルタの特性（滲みの方向や程度）を、個々の撮像素子の特性（画素配列）に適合させる必要があった。例えば、その撮像素子にとって最もモアレ縞を発生させ易い特定の光像の成分が抑制されるように、光学ローパスフィルタを設計していた。
そこで本発明は、空間周波数の異なる複数種類の光像の成分を抑制することのできる光学ローパスフィルタを提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、空間周波数の異なる複数種類のモアレ縞を抑制することのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学ローパスフィルタは、複数の光ファイバをランダムな配列で束ねたファイバ束からなることを特徴とする。
なお、前記複数の光ファイバは、各方向に亘りランダムな配列で束ねられることが望ましい。また、前記複数の光ファイバには、互いにコア径の異なる複数の光ファイバが含まれてもよい。
【０００７】
また、本発明の撮像装置は、本発明の何れかの光学ローパスフィルタと、前記光学ローパスフィルタの端面に撮像面を向けた撮像素子とを備えたことを特徴とする。
なお、この撮像装置には、前記撮像素子と前記光学ローパスフィルタとの間隔を変更する手段が備えられてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、空間周波数の異なる複数種類の成分を抑制することのできる光学ローパスフィルタが実現する。
また、本発明によれば、空間周波数の異なる複数種類のモアレ縞を抑制することのできる撮像装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［第１実施形態］
図１、図２、図３を参照して第１実施形態を説明する。本実施形態は、電子カメラの実施形態である。
図１は、本実施形態の電子カメラの概略構成図である。電子カメラ１０内には、撮影レンズ２０の光軸上に、シャッタ１１、赤外カットフィルタ１２、光学ローパスフィルタ１３、撮像素子１４が順に配置されている。このうち、少なくとも光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１４とは近接しており、その間隔は、数μｍ程度に狭められる。その光学ローパスフィルタ１３の近傍に、撮影レンズ２０によって捉えられた被写体光束が結像する。
【００１０】
図２は、光学ローパスフィルタ１３の構造を説明する図である。図２（Ａ）は、光学ローパスフィルタ１３を光軸方向から見た概略正面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中のＡ−Ａ’線における概略断面図である。
図２に示すように、光学ローパスフィルタ１３は、多数の光ファイバ１３ａを、その両端面１３Ａ，１３Ｂを揃えて結束したファイバ束からなる。図２（Ａ）中に示す各二重円が各光ファイバ１３ａであり、その内側の円がコア１３ａ−１、その外側の輪帯部分がグラッド１３ａ−２である。なお、図２では、わかりやすくするために、各光ファイバの径を実際よりも大きく表した（後述する図も同様。）。
【００１１】
この光学ローパスフィルタ１３の両端面１３Ａ，１３Ｂの距離、つまり厚さｄは、電子カメラの省スペースを図るためになるべく薄く、例えば２ｍｍ程度に設定される。また、この光学ローパスフィルタ１３の光軸周りの輪郭は、撮像素子１４の撮像面全域を過不足無くカバーできるように、例えば、撮像素子１４の輪郭と同型同大の長方形状に整えられる。
【００１２】
この光学ローパスフィルタ１３において、各光ファイバ１３ａは、各方向に亘ってランダムに配列される（ここでいう「各方向」とは、光軸と垂直な各方向のことである。）。また、それら光ファイバ１３ａの中には、互いにコア径の異なる複数種類の光ファイバが混在している。因みに、コア径の大きい光ファイバほど、その外径も大きい。そして、被写体光束の光量損失を防ぐため、それらの光ファイバ１３ａは、なるべく隙間の無いよう密に配置されている。この状態の光ファイバ１３ａの各端面は、あたかも銀塩写真の各粒子の様である。
【００１３】
また、この光学ローパスフィルタ１３において、光ファイバ１３ａの配置ピッチの範囲（ここでは、光ファイバ１３ａの外径の範囲）は、例えば、撮像素子１４の画素ピッチの１．５倍〜０．３倍程度に設定される。
また、この光学ローパスフィルタ１３は、例えば次の手順（１）〜（３）で作製される。
（１）コア径の様々な多数の光ファイバ１３ａを、その断面形状が所定形状になるように束ね、それら光ファイバ１３ａの間隙を接着剤で充填してファイバ束を作製する。その接着剤は、被写体光束に対し透明な材料又は不透明な材料である。
（２）ファイバ束を所定の厚さ（ここでは、２ｍｍ程度）ずつ輪切りにし、複数の要素に分割する。
（３）複数の要素の各切断面を研磨する。研磨後の各要素が、本実施形態の光学ローパスフィルタである。
【００１４】
図３は、光学ローパスフィルタ１３の作用を説明する概念図である。図３において、符号１３で示すのは、光学ローパスフィルタ１３の概念であり、光ファイバのコアを示す部分を斜線で強調した。また、符号１４で示すのは、撮像素子１４の概念である。
図３に示すように、被写体光束は、光学ローパスフィルタ１３の入射側の端面１３Ａの近傍に被写体像を形成する。その被写体像は、光学ローパスフィルタ１３により、その射出側の端面１３Ｂ上へ等倍で投影（ガイド）される。その端面１３Ｂ上に投影された被写体像が、撮像素子１４によって撮像される。
【００１５】
但し、この光学ローパスフィルタ１３においては、光ファイバの配置ピッチがランダムなので、その被写体光束の伝送路となるべきコアの配置ピッチもランダムである。よって、端面１３Ａ上の被写体像は、ランダムなサンプリングピッチでサンプリングされてから、端面１３Ｂへ投影されることになる。
したがって、その端面１３Ｂ上の被写体像においては、各種の空間周波数の成分が抑制されている。抑制される空間周波数の範囲は、そのサンプリングピッチの範囲、つまりコアの配置ピッチの範囲（画素ピッチの１．５倍〜０．３倍程度）に相当する。よって、被写体像のうち、撮像素子１４のナイキスト周波数以上の殆どの空間周波数の成分が、同時に抑制される。
【００１６】
しかも、この光学ローパスフィルタ１３は、各光ファイバを各方向に亘ってランダムな配置ピッチで配置しているので、方向性を持たない。したがって、被写体像の全ての方向の前記成分が同時に抑制される。
その結果、本実施形態の電子カメラ１０においては、空間周波数や方向の異なる各種のモアレ縞が同時に抑制される。したがって、撮影者は、被写体の種類や撮影条件によらず、確実にモアレ縞の無い画像データを取得することができる。
【００１７】
（その他）
因みに、本実施形態の光学ローパスフィルタ１３は、抑制可能な空間周波数に幅があるので、画素ピッチの異なる各種の撮像素子１４に適用することができる。また、本実施形態の光学ローパスフィルタ１３は、方向性を持たないので、撮像素子１４との間の位置合わせが容易である。
【００１８】
なお、光学ローパスフィルタ１３においては、大ピッチで配置された光ファイバ（径の大きい光ファイバ）の数が多いほど、光学ローパス効果が向上するが、被写体像を検出するときの解像力が低下する傾向にある。また、小ピッチで配置された光ファイバ（径の小さい光ファイバ）の数が多いほど、光学ローパス効果が低下するが、被写体像を検出するときの解像力が向上する傾向にある。
【００１９】
このため、光学ローパスフィルタ１３に含まれる光ファイバの配置ピッチの分布（径の分布）は、光学ローパス効果と解像力とのバランスを考慮して予め選定されることが望ましい。
なお、そのバランスは、撮像素子１４と光学ローパスフィルタ１３との間隔によっても変化するので、電子カメラ１０の製造者は、電子カメラ１０の出荷前などに、そのバランスが良好となるように前記間隔を微調整してもよい。
【００２０】
［第２実施形態］
図４を参照して第２実施形態を説明する。本実施形態も、電子カメラの実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。
図４は、本実施形態の電子カメラの概略構成図である。図４に示すとおり、相違点は、光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１４との間隔を変更するための機構１５Ｂを備えた点にある。この機構１５Ｂは、例えば、ピエゾ素子、駆動回路などからなる。また、機構１５Ｂは、電子カメラ１０の背面などに設けられた操作ボタン１０Ａに連結されている。撮影者は、その操作ボタン１０Ａを介して、光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１４との間隔を所望のタイミングで変更することができる。
【００２１】
図５は、光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１４との間隔Ｄが変更されたときの様子を説明する図である。図５に示すとおり、光学ローパスフィルタ１３の射出側の端面１３Ｂから射出した各光束は、広がりながら撮像素子１４へ入射する。撮像素素子１４へ入射するときの光束の広がりＡは、間隔Ｄが広いとき（図５（Ａ））には大きく、間隔Ｄが狭いとき（図５（Ｂ））には小さくなる。
【００２２】
よって、間隔Ｄが広いとき（図５（Ａ））には、光学ローパス効果が高くなり（したがって解像度が低くなり）、間隔Ｄが狭いとき（図５（Ｂ））には、光学ローパス効果が低くなる（したがって解像度が高くなる）。
そこで、撮影者は、操作ボタン１０Ａを適当なタイミングで操作し、モアレ縞の発生し易い周期パターンを被写体中に発見したときには、間隔Ｄを広げて光学ローパス効果を高め、また、そのような周期パターンを発見しなかったときには、間隔Ｄを狭めて解像度を高めることができる。つまり、本実施形態の電子カメラ１０によれば、光学ローパス効果と解像力とのバランスを、撮影者が自由に変更することができる。
【００２３】
なお、本実施形態の電子カメラ１０には、光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１４との間隔を変更する機構が備えられたが、その機構の代わりに、被写体光束の光路に対し光学ローパスフィルタ１３を挿脱させる機構を備えてもよい。或いは、光学ローパス効果の異なる複数の光学ローパスフィルタを用意すると共に、それらの光学ローパスフィルタの１つを選択して光路に挿入する機構を備えてもよい。
【００２４】
［その他］
なお、上述した実施形態の光学ローパスフィルタ１３は、コア径の異なる複数の光ファイバを備えていたが、図６に示すように、コア径の等しいものしか備えていなくとも、その配列がランダムであれば、一定の効果が期待できる。但し、コア径の異なる複数の光ファイバを備えた方が、光量損失が抑えられるなどの利点がある。
【００２５】
また、上述した実施形態の光学ローパスフィルタ１３の構造は、複数の光ファイバをそのまま結束したものであったが、図７に示すように、複数の光ファイバの各グラッドを連続させて共通の媒質としてもよい。図７に示した光学ローパスフィルタは、屈折率の低い媒質１３ａ−２の中に、屈折率の高い光伝送路１３ａ−１を複数個点在させたものであって、この光伝送路１３ａ−１がコアの働きをする。因みに、図７に示す例は、全てのコア径（伝送路径）が等しい場合の例である。
【００２６】
また、上述した実施形態の光学ローパスフィルタ１３は、２ｍｍ程度に薄化されたが、図８に示すように、光学ローパスフィルタ１３を延長すれば、イメージガイドとして用いることも可能である。図８において、符号２０は撮影レンズ、符号１４は撮像素子である。このように、光学ローパスフィルタ１３をイメージガイドとして利用すれば、結像部４０と撮像部５０との位置関係の自由度が高まる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
なお、上述した実施形態は、電子カメラに本発明を適用したものであるが、内視鏡装置などの他の撮像装置にも本発明は適用可能である。なお、内視鏡装置に適用する場合、図８に示した例のように、光学ローパスフィルタをイメージガイドに兼用するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の電子カメラの概略構成図である。
【図２】光学ローパスフィルタ１３の構造を説明する図である。
【図３】光学ローパスフィルタ１３の作用を説明する図である。
【図４】第２実施形態の電子カメラの概略構成図である。
【図５】光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１４との間隔Ｄが変更されたときの様子を説明する図である。
【図６】光学ローパスフィルタの変形例を示す図である。
【図７】光学ローパスフィルタの別の変形例を示す図である。
【図８】光学ローパスフィルタのさらに別の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２０…撮影レンズ，１０…電子カメラ，１１…シャッタ，１２…赤外カットフィルタ，１３…光学ローパスフィルタ，１４…撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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