(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターであって、
透明な格子基板と、
前記格子基板の表面に形成され、φの位相遷移を発生させる特定の厚さの第１格子と、
前記格子基板における前記第１格子と同じ側の表面に形成され、前記第１格子の厚さの２倍に当たる厚さを有する２φの位相遷移を発生させる第２格子と、
前記格子基板における前記第１格子及び前記第２格子と同じ側の表面に形成され、前記第１格子及び前記第２格子がないゼロの位相遷移を発生させる第３格子と、を備え、
前記第３格子の右側と下部に隣接して前記第１格子が配列され、前記第３格子の対角線向きには前記第２格子が配列される基本配列パターンが周期的に配列されていることを特徴とする光低帯域通過フィルター。
【請求項２】
前記格子基板の前記基本配列パターンが形成された面と反対側の面に、赤外線あるいは紫外線を遮断するためのフィルターが結合されることを特徴とする請求項１記載の光低帯域通過フィルター。
【請求項３】
前記第１格子、前記第２格子及び前記格子基板は、同一の屈折率を有する物質で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の光低帯域通過フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は個体映像素子を用いる映像システム装置で位相回折格子(phasegrating)を用いて低帯域空間周波数のみを通す光低帯域通過フィルター(0ptical low passfilter)の構成方法及び格子構成に関し、 2次元に配列された位相回折格子を用いて高い空間周波数の映像を除去するための方法を提供する。
この発明は個体映像素子を用いる映像装置システムで位相回折格子(phase grating)を用いて低帯域空間周波数のみを通す光低帯域通過フィルター(Optical low passfilter)の構成及び製作方法に関し、 特にCCD映像センサーあるいはCMOS映像センサー等の半導体個体撮像素子を用いた映像システムで高い空間周波数帯域の映像を除去するために、 2次元に位相回折格子を配列して光低帯域通過フィルター構成方法を提示し、 提示された光低帯域通過フィルターの構成のための格子構造を提供しようとする。
【０００２】
【従来の技術】
映像センサーとして現在普く使用されているCCD(ChargeCoupled Devices)映像センサーまたは90年代に入って使用され出したCM0S映像センサーは受光素子で構成された映像センサーを2次元に配列して入力映像を電気信号に取り替えてやる。
図1はこのような2次元映像センサーでx‐向きに受光素子の反復周期がXであり、 y‐向きに反復周期がYである場合の理想的なサンプリングを示している。 万一、 図1の空間サンプリング特性を有する2次元センサーで図2Aの空間周波数スペクトルを有する映像イメージを撮影するとすれば、 図2Bの形態で元のイメージの空間周波数スペクトルが反復される形態の空間周波数スペクトルを有する。 図2Bでサンプルされた映像の周波数スペクトルはサンプリング間隔の逆数、 すなわち、 x‐向きには1/Xであり、 y‐向きには1/Yである反復周期を有する。
従って、 2次元映像感知素子で入力された映像を元に戻すためには原点から一周期のみまでのスペクトルを通過させて、 これより高い空間周波数は遮断する光低帯域通過フィルターを採択することが必要である。
図3は一般的なカムコーダー(CAmcorder,Camera‐Recorder)あるいはディジタルカメラのシステム構成図を示している。 撮影しようとする動映像あるいは停止映像入力(1)を光学レンズ配列(2)を通して集積して、 これを光低帯域フィルター(3)を経てから映像感知素子(4)の表面に構成されている受光素子で入射させる。
ここで、 光学レンズ配列(2)は入力映像(1)を撮像素子で集めてやるために凹レンズと凸レンズ等の適切な光学レンズの配列で構成し、 一般的に図3では光学レンズ配列(2)には入力映像の中に含まっている紫外線(UV)を遮断するためのUVフィルターまたは赤外線(IR)を遮断するためのIRフィルターを含んでいる。 UVまたはIRフィルターはレンズあるいは透明ガラス板に適切な物質をコーティング処理して構成することが一般的である。
上述の通り、 個体撮像素子で入力した映像から元の映像を戻すために図3の光低帯域フィルター(3)は遮断周波数がサンプリング空間周波数の半(1/2)となる光低帯域通過フィルターである場合が最も理想的である。 ここで、サンプリング空間周波数は個体撮像素子で受光素子等の反復周期の逆数になる。 すなわち、図1の2次元受光素子配列では、 fs = 1/dであり、 fc = fs/2 = 1/2dであり、 dはx‐向きにはXであり、 またはy‐向きにはYである。 ここで、fsはサンプリング周波数、fcは理想的な光低帯域フィルターの遮断周波数である。
図4は光学レンズ配列の空間周波数伝達特性を示している。 図4で点線に表示された周波数領域は理想的な光低帯域通過フィルターの周波数伝達関数である。 レンズの最大伝達周波数fmは2(NA/λ)になる。 ここで、 NAはレンズの口径(NumericalAperture)であり、 λは入射光の波長を示す。 レンズも一種の光低帯域通過フィルターとして動作するが、 一般的に図4のように最大遮断周波数(fm)は低帯域フィルターの理想的な遮断周波数(fc)より最も大きい値を有する。レンズの周波数伝達特性を数学的にモデリングするためには、図4のように直線に近似することができて、 fmがfcに比べて大きい値となるほど直線に近似した値と実際伝達特性との誤差が小さくなる。
図5Aまたは5Cは現在光学低帯域通過フィルターとして最も多く使用されている従来の複屈折板を用いた光低帯域通過フィルターを示している。 図5Aで示しているのように複屈折板の一面に入射した光は、 複屈折板を透過しながら互いに距離がdnくらい離れた2つの線に分離される。 この時、 複屈折板の厚さ及び屈折率と距離dnとの間には
【０００３】
【数１】
0004465083.tif 000002
【０００４】
の式を満足である。
【０００５】
ここで、 tは複屈折板の厚さであり、 ｎeは光の進行方向に平行した偏光に対する屈折率(Extra‐OrdinaryRefraction index)であり、 n。は光の進行方向に垂直した偏光に対する屈折率(OrdinaryRefraction index)である。 従来の屈折率板を用いた光低帯域通過フィルターは図5Bでのようにx‐とy‐向きに光分離が成るようにx‐向き複屈折板とy‐向き複屈折板を重なって構成されて、 その二複屈折板の間に赤外線(IR)除去フィルタ-を挿入することが一般的である。
【０００６】
従来の複屈折板を用いた光低帯域フィルターの動作を見ると、 フィルターの面に垂直に入射した光はx‐向き複屈折板で2つの線に分離されて、 y‐向き複屈折板で2つの線が再びそれぞれ2つの線に分離されて、 一つの入射光が個体撮像素子の受光素子面には4つの線に分離されて到達する。 すなわち、 図5cでのように複屈折板光低帯域通過フィルターの作用は4線分離器(4 beam splitter)として動作する。 1つの入射光を4線に分離することによって、 高い空間高周波を有する映像を個体撮像素子のサンプリング以前に低い空間高周波に変換するものである。
【０００７】
このような、 2板式複屈折板の一般的な光伝達特性関数はこれをフーリエ変換すると、 周期が1/dnであるコサイン(cosine)関数の絶対値の大きさで求められる。 すなわち、 伝達関数はabs(cos(２π x f x dn))に比例する値を有する。 ここで、 fは空間周波数であり、 dnは図5Aで示している複屈折板による入射光線の分離距離である。
【０００８】
図6では、 dn = dである場合の複屈折板フィルターの光伝達関数を図示した。光学レンズを経て複屈折板フィルターに到達する映像に対する光伝達関数は図4で示しているレンズの伝達関数と複屈折板の伝達関数との掛け算で得られて、これは図6で実線で表示した領域である。
【０００９】
従来の個体撮像素子を用いた映像システムに複屈折板を採択する場合には空間周波数が遮断周波数より小さい領域では理想的な光低帯域フィルターより伝達関数で損失が大きく発生し、 このような損失は映像感知システムの解像度低下の原因になる。 また、 遮断周波数より大きい空間周波数帯域では周期的な伝達関数が存在し、 これにより高周波成分を除去しないので映像感知システムではアルリアシング(aliasing)現象が発生して残像を誘発することになる。 すなわち、 従来の複屈折板光低帯域通過フィルターは低帯域では損失が大きくなり、高帯域での剰余部分が大きくて解像度の低下と共に残像除去の効果が落ちる短所がある。
従来の複屈折板を用いた光低帯域フィルターの短所を改善するために、 図7で示しているいろいろの構造の位相回折格子型光低帯域フィルターが提案された。 図7Aは先行技術の米国特許第4,083,627号等で提案された垂直格子型フィルターであり、 図7Bは米国特許第4,083,627号等で提案された円形格子型フィルターであり、 図7Cは米国特許第4,009,939号等で提案された菱形格子型、 図7dは米国特許第4,795,236号と第4,178,611号等で提案された平行反復型、 図7eは米国特許第4,795,236号等で提案された両面を用いた格子基板と屈折率が異なる格子を平行反復型で配列した位相回折格子型光低帯域フィルターである。
【００１０】
しかし、上述したいろいろの形態の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの大部分は製品化に成功しなくて実際に適用されていない。 従来の図7で紹介された位相回折格子型フィルターは2つの互いに異なる位相遷移を有する格子を2次元に配列したこととして、 本発明者たちのコンピューターシミュレーションとフーリエ変換によれば、 従来の複屈折板を用いた低帯域フィルターよりあまり性能が向上しないためである。 すなわち、 従来の位相回折格子型光低帯域通過フィルターは2つの互いに異なる位相を有する格子を配列するので、 空間周波数スペクトルの伝達特性が既存に使用されている複屈折板を用いたフィルターよりあまり改善されなかった短所がある。 上記の理由で従来の複屈折板を用いた光低帯域フィルターを改善しようと提案された従来の位相回折格子型フィルターは実用化されていなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする技術的課題】
上記の問題点を解決するための本発明は個体撮像素子のサンプリング空間周波数が半である理想的な遮断周波数より低周波数帯域での通過される光伝達関数は助長し、 遮断周波数より高周波帯域での伝達関数は抑制する特性を有する位相回折格子型光低帯域通過フィルターの構造及び製造方法を提供するのにその目的がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、 低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターは、 ゼロの位相遷移を発生させる格子と、 上記ゼロの位相遷移格子の右側と下部にパイ(φ)の位相遷移を発生させる格子が配列されて、 上記ゼロの位相遷移格子の対角線部には2φの位相遷移を発生する格子が配列されている。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明による入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、 低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターは、 ゼロの位相遷移を発生させる格子と、 上記ゼロの位相遷移格子の右側と下部にパイ(φ)の位相遷移を発生させる格子が配列されて、 上記ゼロの位相遷移格子の対角線部には2φの位相遷移を発生する格子が配列されて基本配列パターンが形成されて、 上記基本配列パターンが反復されて配列されている。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明による入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、 低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターは、 透明な格子基板の上にパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子と、 上記パイ(φ)の位相遷移を発生させる格子の厚さの2倍に当たる厚さを有する2φの位相遷移発生格子と、 上記格子がないゼロの位相遷移が発生される部分が基本パターンが形成されて、 上記基本パターンが周期的に配列されている。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明による入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、 低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターは、 透明な格子基板の上にパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子が横に周期的に配置された格子が形成されて、 他の透明な格子基板の上にパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子が縦に周期的に配置された格子が形成されて、 上記二格子の格子面が相接するように接着されて二つの透明な格子基板の間にパイ(φ)の位相遷移を発生させる格子と、 2φの位相遷移発生格子と、 ゼロの位相遷移格子が周期的に配列されている構造を有する。 上記光低帯域通過フィルター、 上記格子基板の上部面と下部面中のいずれかの一つの面に赤外線または紫外線を遮断するためのフィルターを形成する。 上記光低帯域通過フィルターは、 上記格子基板の上部面と下部面に赤外線または紫外線を遮断するためのフィルターを形成する。 上記光低帯域通過フィルターは、 上記格子基板のいずれかの一つの面には赤外線を遮断するためのフィルターを形成し、 上記面の他の一面には紫外線を遮断するためのフィルターを形成する。
上記目的を達成するための本発明による入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、 低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターにおいて、 透明な格子基板の上にパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子が横に周期的に配置された格子が形成されて、透明な格子基板の上にパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子が縦に周期的に配置された格子が形成されて、 上記二格子の基板面が相接するように接着されて、 パイ(φ)の位相遷移を発生させる格子と、 2φの位相遷移発生格子と、 ゼロの位相遷移格子が周期的に配列されている構造を有する。 上記光低帯域通過フィルターは、 上記格子基板の接合面の間に赤外線を遮断するためのフィルターまたは紫外線を遮断するためのフィルターが挿入形成される。
上記目的を達成するための本発明による入力映像を感知する映像システム装置で特定周波数より高い空間周波数は抑制し、 低い空間周波数成分は通過させる光低帯域通過フィルターにおいて、 透明な格子基板のいずれかの一面にパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子が横に周期的に配置されて、 上記透明な格子基板の他の一面にはパイ(φ)の位相遷移を発生させる特定の厚さの格子が縦に周期的に配置されて、 上記格子たちと上記基板は同一な屈折率を有する物質で構成されて、 パイ(φ)の位相遷移を発生させる格子と、 2φの位相遷移発生格子と、ゼロの位相遷移格子が周期的に配列されている構造を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図8は本発明の位相回折格子を用いた光低帯域通過フィルターの動作を説明するための1次元位相回折格子の基本図を示している。
位相回折格子の表面は一定の反復周期を有する凹凸構造の格子で構成されている。 格子の透過光に対して回折格子の垂直突出部と非突出部の位相差は格子の厚さにより決定される特定の位相遷移パイ(φ)になる。入射光の反射を最小化するためには、 突出部は格子の基板と同一な回折常数(Refractionindex)を有することが正しい。
本発明の1次元回折格子の光伝達特性を見ると、 図8でのように格子面に垂直に入射した平行光が映像感知素子面に到達すると、 ０次と+1, −1次の主要最大点(PrincipalMaxima)を有して、 その以外の地点では小さい光伝達特性を有する。 ここで、 0次主要最大点が光の強さとすると、 +1次と1次の光はそれぞれ原点から+β/2と−β/2くらい離れたところに位置することになり、 これらの強さは(1−α)/2の値になる。
図8の格子の空間伝達特性を数式で表現すると、 次のようである。
【００１７】
I(χ) = αδ(χ) +０.5(1-α)[δ(χ‐β/2) +δ(χ+β/2)]
ここで、 δ(x)はインパルス関数(impulsefunction)を示す。 空間伝達特性I(x)をフーリエ変換すると、 本発明の1次元位相遷移格子型フィルターの周波数伝達関数(ＬG)が求められる。 ＬGを求めてみると、 次のようである。
【００１８】
ＬG(f) =α + (1‐α)cos(πβf)
図8Bに周波数伝達特性を図示した。 主要最大点の間の小さい値たちは主要最大点の値に比べて無視してもよい値である。
ここで、光低帯域通過フィルターの理想的な特性と実際低帯域通過フィルターの周波数特性の誤差を最小化するためのα値を求めてみよう。 理想的な特性と実際特性との誤差をΔとすれば、 次のようである。
【００１９】
【数２】
0004465083.tif 000003
【００２０】
ここで、 fは空間周波数であり、 fmはレンズの最大伝達空間周波数、 Lidealは理想的な光低帯域フィルターの伝達特性、 Llenseはレンズの伝達特性、  ＬGは本発明の位相回折格子の周波数伝達特性である。 Lidealの特性は図4に点線で表示されたところのように、 空間周波数が光低帯域フィルターの理想的な遮断周波数fcより小さければ1であり、 fcより大きければ０になる。
すなわち、 Lideal=1、f<fcの場合、 またはLideal=０、 f≧fcの場合である。
Llenseはレンズのfmがfcより最も大きい場合に伝達特性を直線に仮定して近似値を求めると、 Llense=1-f/fmで表現することができる。
上述しだLideal、Llense及びＬGの式たちを積分式に代入してΔを求めてみると、Δはfm[α2+０.5(1-α)2]に比例する値を有することが知れる。 ここで、 Δを最小にするためのαの値を求めると、 αは1/3になる。 すなわち、 本発明の位相回折格子型光低帯域フィルターで理想的なフィルター特性との誤差を最大限減らすためには、 入射光が0次及び±1次の主要最大点に3均等分割されるべきである。
図9でのように、 先行出願で設計された3均等分割の位相回折格子を2次元に配列すると、 入射光は9つの主要最大点に均等分割される。 入射された平行光が9つに分割されることにより、 入射光の高い空間周波数を有する映像が低帯域に変換されるので、 発明の2次元回折格子は光低帯域通過フィルターとして動作するものである。
図10は入射光を9つに均等分割するための本発明の位相回折格子の配列様子を示している。 格子の基本配列はゼロ(０)の位相遷移格子と隣接して位相遷移格子が右側と下側に配置されて対角線向きに2の位相遷移格子が配置される。 上記の基本配列パターンを反復して配置することにより、 光低帯域フィルターを具現する。
実施の形態1.
図10の位相遷移型光低帯域フィルターで位相遷移の差は特定の厚さを有する格子を配置することにより実現される。 図11は図10の構成を実現するための位相遷移格子の構造を示している。
特定の厚さの格子がφの位相遷移を発生させると、 その厚さの2倍に当たる厚さを有する格子によっては2φの位相遷移が発生し、 格子がない部分では０の位相遷移が発生する。 格子の基本配列はゼロ(０)の位相遷移格子と隣接して位相遷移格子が右側と下側に配置されて、 対角線向きにφの位相遷移格子より厚さが2倍の2φの位相遷移格子が配置される。 上記の基本配列パターンを反復して配置することにより光低帯域フィルターを具現する。
光が入射する時に、 屈折率が違う物質の界面では反射が発生するので、 位相遷移格子と格子の基板は同一な屈折率を有する物質で製作することが最も正しい。 本発明の位相遷移格子を製造する場合に工程上で格子の厚さが多少変化する可能性があるが、 このような場合にも格子による位相遷移の誤差がφあるいは２φに比べて大きくなければ本発明を実施する時に問題にならない。 よって、格子厚さの微小な差による位相遷移の微小な誤差は本発明の基本思想を外れない。
実施の形態2.
図12では、 本発明の位相遷移格子型光低帯域フィルターの他の実施例の構成を示している。 位相遷移の差が図１０で示すように、 ０、 右側と下側にφ、 対角線向きに2φになるように格子を配置するためには、 格子基板にy‐向きに平行に配置された位相をφくらい遷移させる格子を周期的に配列した格子と、基板にx‐向きに平行に配置された位相をφくらい遷移させる格子を周期的に配列した格子を格子面が互いに相接するように接着することによって、 位相回折格子型光低帯域通過フィルターを製作することができる。 位相`遷移格子と格子の基板は同じ屈折率を有する物質で製作することが正しい。
図12Aはそれぞれx‐向きとy‐向きに配置された回折格子を示していて、 図12Bは二格子を接着した後の構造を示している。 二格子を接合することによって、 ０格子と０格子と会う部分は０遷移格子部となり、 0格子とφ格子あるいはφ格子と０格子と会う部分はφ格子となり、 φとφと会う部分は2φ回折格子が構成される。
本発明の位相遷移格子を製造する場合に工程上で格子の厚さが多少変化する可能性はあるが、 このような場合にも格子による位相遷移の誤差がφに比べて大きくなければ、 本発明を実施する時に問題にならない。 したがって、 格子厚さの微小な差による位相遷移の微小な誤差は本発明の基本思想を外れない。
映像システムを構成する時に、 光低帯域通過フィルターと赤外線(IR)フィルターまたは紫外線(UV)フィルターを結合して構成することが一般的である。 本発明の位相遷移格子型フィルターに赤外線(IR)フィルターまたは紫外線(UV)フィルターを結合して構成するためには、 図13Aの場合のように、 格子面の上部または下部中のいずれかの一面に紫外線または赤外線を除去するためのコーティングあるいはフィルター板を接着した構造を採択することができる。 また、 図13Bでのように、 位相遷移格子の上部と下部に紫外線または赤外線を除去するためのコーティングあるいはフィルター板を接着した構造を形成することができる。
実施の形態3.
図14では、 本発明の位相遷移格子型光低帯域フィルターの他の構成を示している。 位相遷移の差が図１０でのように、 ０、 右側と下側にφ、 対角線向きに2φになるように格子を配置するためには、 格子基板にy‐向きに平行に配置された位相をφくらい遷移させる格子を周期的に配列した格子と、 基板にx‐向きに平行に配置された位相をφくらい遷移させる格子を周期的に配列した格子を基板面が互いに相接するように接着することによって、 位相回折格子型光低帯域通過フィルターを製作することができる。 位相遷移格子と格子の基板は同じ屈折率を有する物質で製作することが正しい。
図14のAはそれぞれx‐向きとy‐向きに配置された回折格子を示していて、図14Bは二格子を接着した後の構造を示している。 二格子を接合することによって、 0格子を通過した光が0格子と会う部分を通過するようになった部分は0遷移格子部になり、 ０格子を通過した光がφ格子、 φ格子を通過した光、 または０格子を通過するようになった部分はφ格子になり、 φ格子を通過した光がφ格子を通過するように構成された部分は2φ回折格子が構成される。
本発明の位相遷移格子を製造する場合に、 工程上で格子の厚さが多少変化する可能性があるが、 このような場合にも格子による位相遷移の誤差がφに比べて大きくなければ、 本発明を実施する時に問題とならない。 よって、格子厚さの微小な差による位相遷移の微小な誤差は本発明の基本思想を外れない。
映像システムを構成する時に、 光低帯域通過フィルターと赤外線(IR)フィルターあるいは紫外線(UV)フィルターを結合して構成することが一般的である。本発明の位相遷移格子型フィルターに赤外線(IR)フィルターあるいは紫外線（UV）フィルターを結合して構成するためには、 第15図でのように、 位相遷移格子の上部基板と下部基板との間に紫外線あるいは赤外線を除去するためのコーティングまたはフィルター板を接着することによって具現することができる。
実施の形態4.
図16では、 本発明の位相遷移格子型光低帯域フィルターの他の構成を示している。 位相遷移の差が図10で示しているように、 ０、 右側と下側にφ、 対角線向きに2φになるように格子を配置するためには、 格子基板にy‐向きに平行に配置された位相をφくらい遷移させる格子を周期的に配列した格子と基板にx‐向きに平行に配置された位相をφくらい遷移させる格子を周期的に配列した格子を同一基板の上部と下部面に製作することによって、 位相回折格子型光低帯域通過フィルターを製作することができる。 位相遷移格子と格子の基板は同じ屈折率を有する物質で製作することが正しい。
図16は、 同一基板に製作された格子の構造を示している。 二格子を接合することによって、 ０格子を通過した光が０格子と会う部分を通過するようになった部分は０遷移格子部となり、 ０格子を通過した光がφ格子、 φ格子を通過した光または０格子を通過するようになった部分はφ格子となり、 φ格子を通過した光がφ格子を通過するように構成された部分は2φ回折格子が構成される。
映像システムを構成する時に、 光低帯域通過フィルターと赤外線(IR)フィルターあるいは紫外線(UV)フィルターを結合して構成することが一般的である。本実施例の同一基板の上部と下部に格子を構成した位相遷移格子型フィルターでは上部基板と下部基板との間に紫外線あるいは赤外線を除去するためのコーティングまたはフィルター板を接着することにより具現しにくいので、 格子面に赤外線あるいは紫外線遮断物質をコーティングすべきなのに、 格子面の凹凸部に一様なコーティングがにくい。 よって、 本構造を映像システムに適用する場合には、 別途の赤外線あるいは紫外線遮断フィルターを備えた光学レンズ配列を使用することが正しい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明では位相回折格子型光低帯域通過フィルターの位相遷移格子配列構造と位相遷移格子の配列構成及び格子構造を提示した。 本発明の実施によって、個体撮像素子を用いた映像システムを具現する時の必要な光低帯域通過フィルターとして従来の複屈折板を用いたことより優秀な性能を有する低帯域フィルターを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のCCDあるいはCMOS個体撮像素子の理想的なサンプリング方法説明図。
【図２】 A. 図1の2次元個体撮像素子の理想的なサンプリングによる周波数伝達関数特性図として、 サンプリング以前の関数(OrginalFunction)特性図。
B. 図1の2次元個体撮像素子の理想的なサンプリングによる周波数伝達関数特性図として、 サンプリング以後の伝達関数特性図。
【図３】 従来の映像システムの構成図。
【図４】 従来の光学レンズの空間周波数伝達特性を示す関数特性図。
【図５】 A. 従来の複屈折板を用いた光低帯域通過フィルター構成図として、 複屈折板の回折特性説明図。
B. 従来の複屈折板を用いた光低帯域通過フィルター構成図として、 従来の3板式複屈折板光低帯域通過フィルターの構成図。
C. 従来の複屈折板を用いた光低帯域通過フィルター構成図として、 従来の複屈折板フィルターの動作特性図。
【図６】従来の複屈折板フィルターの周波数伝達関数と光学的機能説明図。
【図７】 A. 従来の位相回折格子型光低帯域通過フィルター例示図として、 垂直格子型フィルターの例示図。
B. 従来の位相回折格子型光低帯域通過フィルター例示図として、 円形格子型フィルターの例示図。
C. 従来の位相回折格子型光低帯域通過フィルター例示図として、 菱形格子型フィルターの例示図。
D. 従来の位相回折格子型光低帯域通過フィルター例示図として、 平行反復型フィルターの例示図。
E. 従来の位相回折格子型光低帯域通過フィルター例示図として、 基板と異なる屈折率を有する格子の両面を用いた平行反復型フィルターの例示図。
【図８】 A及びB.  本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの1次元基本概念図。
【図９】 本発明の2次元位相回折格子型光低帯域通過フィルターの動作説明図。
【図１０】 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの位相格子配列構造説明図。
【図１１】A. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第1実施例として、 位相回折格子構造図。
B. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第1実施例として、 赤外線あるいは紫外線フィルターと結合した構造図。
【図１２】A. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第2実施例として、 接着前構造図。
B. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第2実施例として、 接着後構造図。
【図１３】A. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第3実施例として、 上部または下部面に赤外線あるいは紫外線フィルターと結合した構造図。
B. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第3実施例として、 上下面に赤外線あるいは紫外線フィルターと結合した構造図。
【図１４】A. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第4実施例として、 接着前構造図。
B. 本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第4実施例として、 接着後構造図。
【図１５】本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の`第5実施例示図。
【図１６】本発明の位相回折格子型光低帯域通過フィルターの格子構成の第6実施例示図。
【符号の説明】
fc : 理想的な光低帯域通過フィルターの遮断周波数
fs : 個体撮像素子のサンプリング空間周波数
fm : 光学レンズの最大空間周波数
NA : 光学レンズの口径(NumericalAperture)
λ: 入射光の波長
d : 個体撮像素子の画素間距離
dn : 複屈折板の回折による投光光の分離距離
a : 円形格子の直径
No : 格子基板と同一の屈折率を有する部分
Nimplanted : 格子基板と異なる屈折率を有する格子部分
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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】
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