【手続補正書】
【提出日】令和1年6月27日(2019.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の受光面の側に配置される光学ローパスフィルタであって、
前記受光面への光学軸の正射影が前記撮像素子の長辺に平行である第１の複屈折板と、
前記受光面への光学軸の正射影が前記撮像素子の短辺に平行である第２の複屈折板と、
前記受光面への光学軸の正射影が前記撮像素子の短辺と４５°の角度を成している第３の複屈折板と、
前記受光面への光学軸の正射影が前記第３の複屈折板の光学軸の前記受光面への正射影と９０°の角度を成している第４の複屈折板と、を有し、
前記第１及び第２の複屈折板の夫々における光線の分離幅をａ、前記第３及び第４の複屈折板の夫々における光線の分離幅をｂとしたとき、
１．４３≦ｂ／ａ＜３
なる条件式を満たすことを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
撮像素子の受光面側に配置される光学ローパスフィルタであって、
前記撮像素子の長辺に平行な第１の方向に光線を分離する第１の複屈折板と、
前記撮像素子の短辺に平行第２の方向に光線を分離する第２の複屈折板と、
前記撮像素子の短辺と４５°の角度を成す第３の方向に光線を分離する第３の複屈折板と、
前記第３の方向と９０°の角度を成す第４の方向に光線を分離する第４の複屈折板と、を有し、
前記第１及び第２の複屈折板の夫々における光線の分離幅をａ、前記第３及び第４の複屈折板の夫々における光線の分離幅をｂとしたとき、
１．４３≦ｂ／ａ＜３
なる条件式を満たすことを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
前記第１及び第２の複屈折板の間には、前記第３及び第４の複屈折板の何れか一方が配置されており、前記第３及び第４の複屈折板の間には、前記第１及び第２の複屈折板の何れか一方が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項４】
前記第３の複屈折板の光学軸の前記受光面への正射影に平行な方向のＭＴＦの値と、前記第４の複屈折板の光学軸の前記受光面への正射影に平行な方向のＭＴＦの値は、共にカットオフ周波数以上３００ｌｐ／ｍｍ以下の周波数の範囲において、２５％以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項５】
入射光線を１６以上の光線に分離することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学ローパスフィルタと、該光学ローパスフィルタからの光線を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子における複数の画素のピッチをｐとしたとき、
０．３０９＜（ａ２＋ｂ２）／ｐ２＜０．７９７
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子は、ベイヤ配列のカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子における複数の画素のピッチは、３μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る光学ローパスフィルタは、撮像素子の受光面の側に配置される光学ローパスフィルタであって、前記受光面への光学軸の正射影が前記撮像素子の長辺に平行である第１の複屈折板と、前記受光面への光学軸の正射影が前記撮像素子の短辺に平行である第２の複屈折板と、前記受光面への光学軸の正射影が前記撮像素子の短辺と４５°の角度を成している第３の複屈折板と、前記受光面への光学軸の正射影が前記第３の複屈折板の光学軸の前記受光面への正射影と９０°の角度を成している第４の複屈折板と、を有し、
前記第１及び第２の複屈折板の夫々における光線の分離幅をａ、前記第３及び第４の複屈折板の夫々における光線の分離幅をｂとしたとき、
１．４３≦ｂ／ａ＜３
なる条件式を満たすことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明に係る他の光学ローパスフィルタは、撮像素子の受光面側に配置される光学ローパスフィルタであって、前記撮像素子の長辺に平行な第１の方向に光線を分離する第１の複屈折板と、前記撮像素子の短辺に平行第２の方向に光線を分離する第２の複屈折板と、前記撮像素子の短辺と４５°の角度を成す第３の方向に光線を分離する第３の複屈折板と、前記第３の方向と９０°の角度を成す第４の方向に光線を分離する第４の複屈折板と、を有し、前記第１及び第２の複屈折板の夫々における光線の分離幅をａ、前記第３及び第４の複屈折板の夫々における光線の分離幅をｂとしたとき、
１．４３≦ｂ／ａ＜３
なる条件式を満たすことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】光学ローパスフィルタを有する撮像装置の一部の断面図である。
【図２】実施例１の光学ローパスフィルタの概略図である。
【図３】複屈折板の光学軸の方向と、光線の分離を示す概略図である。
【図４】第１の複屈折板から第４の複屈折板の光線の分離方向を示す図である。
【図５】光学ローパスフィルタによる光線の分離の様子を示す図である。
【図６】実施例１の光学ローパスフィルタにおける光線の出射位置を示した図である。
【図７】実施例１の光学ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。
【図８】参考例の光学ローパスフィルタにおける光線の出射位置を示した図である。
【図９】参考例の光学ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。
【図１０】実施例２の光学ローパスフィルタにおける光線の出射位置を示した図である。
【図１１】実施例２の光学ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。
【図１２】実施例３の光学ローパスフィルタにおける光線の出射位置を示した図である。
【図１３】実施例３の光学ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。
【図１４】ベイヤ配列型のカラーフィルタの概略図である。
【図１５】撮像ユニットの概略図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［参考例］
次に、参考例におけるローパスフィルタについて説明する。参考例のローパスフィルタは、分離幅以外は実施例１のローパスフィルタ６と同様であり、第１の複屈折板１〜第４の複屈折板４の４枚の複屈折板により構成されている。本参考例のローパスフィルタでは、ａ＝２．２７３μｍ、ｂ＝２．７０８μｍとしている。また、ｂ／ａの値は１．１９となっている。また、本参考例におけるローパスフィルタにより分離された光線の分散は、実施例１におけるローパスフィルタ６により分離された光線の分散と等しい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
本参考例のローパスフィルタに入射した光線は、４枚の複屈折板によって合計４回分離され、合計１６本の光線となって出射される。図８に、本参考例において分離された光線が出射される位置を示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
このような本参考例のローパスフィルタにおける周波数特性を図９に示す。図９における太実線は、本参考例のローパスフィルタの縦横方向の周波数特性を示している。また、図９における太破線は本参考例のローパスフィルタの斜め方向の周波数特性を示している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
前述のように本参考例におけるローパスフィルタにより分離された光線の分散は、実施例１におけるローパスフィルタ６により分離された光線の分散と等しい。そのため、０〜５０ｌｐ／ｍｍの範囲において、参考例は実施例１や比較例と同等の周波数特性を示している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図９と図７を比較すると、参考例では、実施例１よりも縦横方向のカットオフ周波数と斜め方向のカットオフ周波数の差が小さくなっている。換言すると、参考例における斜め方向のカットオフ周波数は、実施例１における斜め方向のカットオフ周波数よりも高い。これは、本参考例ではｂ／ａの値を実施例１よりも小さくしたためである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
しかしながら、本参考例では斜め方向のカットオフ周波数よりも高い周波数において、周波数特性の折り返りが７％程度と小さくなっている。このため、本参考例におけるローパスフィルタは、実施例１のものよりも高い周波数まで偽色の発生を低減することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
［実施例２］
次に、実施例２におけるローパスフィルタについて説明する。実施例２のローパスフィルタは、分離幅以外は実施例１および参考例のローパスフィルタと同様であり、第１の複屈折板１〜第４の複屈折板４の４枚の複屈折板により構成されている。本実施例のローパスフィルタでは、ａ＝１．７６８μｍ，ｂ＝３．０６２μｍとしている。また、ｂ／ａの値は１．７３である。また、本実施例におけるローパスフィルタにより分離された光線の分散は、実施例１におけるローパスフィルタ６により分離された光線の分散と等しい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
前述のように本実施例におけるローパスフィルタにより分離された光線の分散は、実施例１におけるローパスフィルタ６により分離された光線の分散と等しい。そのため、０〜５０ｌｐ／ｍｍの範囲において、実施例２は実施例１や比較例と同等の周波数特性を示している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
図１１と図７を比較すると、実施例２では、実施例１よりも縦横方向のカットオフ周波数と斜め方向のカットオフ周波数の差が大きくなっている。換言すると、実施例２における斜め方向のカットオフ周波数は、実施例１における斜め方向のカットオフ周波数よりも低い。これは、本実施例ではｂ／ａの値を実施例１よりも大きくしたためである。このため、本実施例のローパスフィルタは、実施例１よりも低い空間周波数で斜め方向の偽色の発生を低減することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
［実施例３］
次に、実施例３におけるローパスフィルタについて説明する。実施例３のローパスフィルタは、分離幅以外は実施例１〜３で説明したローパスフィルタと同様であり、第１の複屈折板１〜第４の複屈折板４の４枚の複屈折板により構成されている。本実施例のローパスフィルタでは、ａ＝１．５８１μｍ，ｂ＝３．１６２μｍとしている。また、ｂ／ａの値は２．０である。また、本実施例におけるローパスフィルタにより分離された光線の分散は、実施例１におけるローパスフィルタ６により分離された光線の分散と等しい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
前述のように本実施例におけるローパスフィルタにより分離された光線の分散は、実施例１におけるローパスフィルタ６により分離された光線の分散と等しい。そのため、０〜５０ｌｐ／ｍｍの範囲において、実施例３は実施例１や比較例と同等の周波数特性を示している。また、本実施例においても縦横方向と比較して斜め方向のカットオフ周波数を低くすることができることがわかる。ｂ／ａの値を大きくするほど、縦横方向と比較して斜め方向のカットオフ周波数を低くすることができる。一方、斜め方向のＭＴＦの折り返りはｂ／ａの値を大きくするほど大きくなり、高周波域でのコントラストが増大する傾向がある。しかしながら、ｂ／ａの値が式（１）の上限よりも小さければ、カットオフ周波数以上の周波数域における折り返りによるコントラストを６０％以下にすることができ、折り返りに起因したモアレや偽色の発生を低減することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
また、上述の各実施例及び参考例の説明では、画素ピッチｐを５μｍとして説明したが、他の画素ピッチに対しても適用することができる。その場合、撮像素子７のナイキスト周波数に応じて分離幅ａおよびｂを設定すれば良い。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
ただし、光学系５による回折の影響や撮像素子７の画素数を考慮すると、画素ピッチｐが３μｍ以上７μｍ以下であるときに、ローパスフィルタ６により顕著にモアレの発生を低減することができる。ゆえに、各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６は、画素ピッチｐが３μｍ以上７μｍ以下である撮像素子に対して用いることが好ましい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６は、縦横方向のカットオフ周波数よりも斜め方向のカットオフ周波数を低くすることのできるため、斜め方向のモアレの発生をより低減することができる。従って、ベイヤ配列型のカラーフィルタを有する撮像素子に対して各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６を用いることで、偽色の発生を低減することができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
［変形例］
次に、変形例として、各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６を有する撮像ユニット２０について説明する。図１５に、本変形例の撮像ユニット２０の概略図を示す。撮像ユニット２０はパッケージ１１の内部に接着材等によって接着された撮像素子７を有する。撮像素子７は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどである。また、撮像素子７の受光面７ａ側には、各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６が配置されている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６は、縦横方向のカットオフ周波数よりも斜め方向のカットオフ周波数を低くすることができる。従って、撮像ユニット２０の受光面７ａ側に各実施例及び参考例で説明したローパスフィルタ６を配置することで、斜め方向のモアレの発生をより低減した画像を得ることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2018004913.tif 000001
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2018004913.tif 000002
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2018004913.tif 000003