(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像と静止画像の両方を撮影できるカメラにアンチエイリアシングの目的で用いられる光学的ローパスフィルタにおいて、
動画対応の水平方向光学的ローパスフィルタ素子と、
静止画対応の光学的ローパスフィルタと、
動画対応の垂直方向光学的ローパスフィルタ素子と
をこの順に有して構成され、
静止画撮影モードでは前記水平方向光学的ローパスフィルタ素子と前記垂直方向光学的ローパスフィルタ素子をカメラの光路から除去し、動画撮影モードではこれらをカメラの光路に挿入することを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
【請求項２】
前記動画対応の水平方向光学的ローパスフィルタ素子、前記動画対応の垂直方向光学的ローパスフィルタ素子および前記静止画対応の光学的ローパスフィルタの各素子は複屈折効果を有する材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項３】
前記静止画対応の光学的ローパスフィルタは、
水平方向色偽対策素子と、位相差板と、赤外線カットフィルタと、水平方向色偽対策素子とをこの順に有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項４】
前記静止画対応の光学的ローパスフィルタは、
水平方向色偽対策素子と、赤外線カットフィルタと、水平方向色偽対策素子とをこの順に有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項５】
前記静止画対応の光学的ローパスフィルタは、
水平方向色偽対策素子と、位相差板と、水平方向色偽対策素子とをこの順に有して構成され、前記位相差板の前記水平方向色偽対策素子側の面、あるいは前記水平方向色偽対策素子の前記位相差板側の面に赤外線カット被膜が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項６】
前記静止画対応の光学的ローパスフィルタを構成する前記水平方向色偽対策素子と前記位相差板と前記赤外線カットフィルタと前記水平方向色偽対策素子と、前記水平方向光学的ローパスフィルタ素子および前記垂直方向光学的ローパスフィルタ素子が水晶で形成され、
前記水平方向色偽対策素子の厚みｔαは
ｔα＝（０．５〜０．７）Ｐｈ／５．９３  で表され、
前記垂直方向色偽対策素子の厚みｔωは
ｔω＝（０．５〜０．７）Ｐｖ／５．９３  で表され、
前記水平方向光学的ローパスフィルタ素子の厚みｔ１は
ｔ１＝Ｐｈ／５．９３−ｔα  で表され、
前記垂直方向光学的ローパスフィルタ素子の厚みｔ２は
ｔ２＝Ｐｖ／５．９３−ｔω  で表されることを特徴とする請求項３に記載の光学的ローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ローパスフィルタに関し、特に動画像と静止画像を撮影可能なカメラに用いられる光学ローパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＣＣＤ（Chage Coupled Device）撮像装置と記憶装置を組み合わせ、動画像と静止画像の両方を撮影できるカメラが市場を賑わしている。しかしながら、必ずしも、動画モードと静止画モードの両方で良好な画質が提供されているとはいえないのが実情である。この原因の１つとして、画質を決定するブロックの１つである光学ローパスフィルタ（以下ＯＬＰＦ：Optical Low Pass Filter で表す）が、動画画質に最適になるように設計されており、その仕様で、静止画にも対応させようとしている点が挙げられる。
【０００３】
本来、動画像と、静止画像とは、撮影モードがインターレースとプログレッシブスキャンで表されるるように、まったく異なる形態をしている。したがって、ＯＬＰＦも、本来、動画像には動画対応の、静止画像には静止画対応のものを用いなければならないのに、今までは、両者に対応のとれたＯＬＰＦが存在しなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、動画像と静止画像の両方を撮影できるカメラに対して従来は、動画画質に最適になるように設計された光学ローパスフィルタだけを用いており、このため、静止画モードでの画質が良好とはいえないという問題があった。
本発明は、この点を比較的簡単な方法で解決して、動画モードでも静止画モードでも良好な画質が提供できる光学ローパスフィルタの実現を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、動画像と静止画像の両方を撮影できるカメラにアンチエイリアシングの目的で用いられる光学的ローパスフィルタにおいて、動画対応の水平方向光学的ローパスフィルタ素子と、静止画対応の光学的ローパスフィルタと、動画対応の垂直方向光学的ローパスフィルタ素子とをこの順に有して構成され、静止画撮影モードでは前記水平方向光学的ローパスフィルタ素子と前記垂直方向光学的ローパスフィルタ素子をカメラの光路から除去し、動画撮影モードではこれらをカメラの光路に挿入することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる光学ローパスフィルタを添付図面を参照にして詳細に説明する。
【０００７】
一般にＣＣＤ撮像装置を用いたカメラにおいては、ＣＣＤの画素ピッチで決まる解像限界（ナイキスト周波数）を越える周波数が存在すると、色偽や偽解像を発生させ、画質を低下させてしまう。そのため、ナイキスト周波数以上の周波数をカットオフするＯＬＰＦを設けてこの対策としていた。
ところで、水平ピッチＰｈ（μｍ）、垂直ピッチＰｖ（μｍ）の一般的なＣＣＤ撮像装置用に用いられる従来のＯＬＰＦは、下記に述べるような素子構成になっている。
【０００８】
（α）水平方向の色偽、偽解像防止用水晶：
【０００９】
厚み  ｔα＝Ｐｈ／５．９３（ｍｍ）                      （１）
（β）ＩＲ（赤外線）カットフィルタ：
狙っている光学仕様により厚みを決定
（γ）水平方向および垂直方向の光学位相調整用水晶：
厚み  フリースペック
（ω）垂直方向の色偽、偽解像防止用水晶：
【００１０】
厚み  ｔω＝Ｐｖ／５．９３（ｍｍ）                      （２）
ただし、（β）と（γ）は配置順が逆でも良い。
【００１１】
以上では厚みのみ規定したが、光学仕様を決定するもう一つのスペックとして光学軸がある。水平方向と垂直方向の光エネルギーのバランスを考慮すると、光学軸は４５°の倍数になっているのが通常である。今回、説明しているＯＬＰＦは、すべての要素が４５°の倍数になっている。
【００１２】
なお、各素子の厚み以外のディメンションはフリースペックであるが、製造コストを考えると４角形が一般的である。また、水平方向および垂直方向の光学位相調整用水晶（γ）の厚みもフリースペックではあるが、製造コストを考えると０．５（ｍｍ）が一般的である。ここでは、材料として水晶を選んでいるが、複屈折効果の見られる材料であれば、なんでも差支えない。しかし、やはりコスト的に一般に水晶が選ばれる。
【００１３】
従来は以上の仕様のＯＬＰＦがカメラに搭載されていたが、これは、あくまで動画仕様に一致させたものである。しかし、近年の動画像・静止画像両用カメラの登場により、動画仕様のＯＬＰＦで静止画にも対応させるには困難が生まれた。したがって、静止画対応のＯＬＰＦの導入の必然性が生れてきた。光学的位相や、画像処理回路を考慮して、静止画仕様のＯＬＰＦの構造は、
【００１４】
（α´）水平方向の色偽、偽解像防止用水晶：
【００１５】
厚み  ｔα＝（０．５〜０．７）Ｐｈ／５．９３（ｍｍ）    （３）
（β´）ＩＲ（赤外）カットフィルタ
（γ´）水平方向および垂直方向の光学位相調整用水晶
（ω´）垂直方向の色偽、偽解像防止用水晶：
【００１６】
厚み  ｔω＝（０．５〜０．７）Ｐｖ／５．９３（ｍｍ）    （４）
のようになる。すでにこの仕様で、静止画専用のカメラに搭載して良好な画質が得られている。
【００１７】
本発明は、静止画仕様のＯＬＰＦと動画仕様のＯＬＰＦを切り替え可能にすることにより、動画・静止画両方に最適な仕様のＯＬＰＦを実現する。
図１に、本発明のＯＬＰＦの一実施の形態の構成図を示す。図１で、図１（ａ）が動画対応時の構成、図１（ｂ）が静止画対応時の構成であり、符号１が水平方向の動画用ＯＬＰＦ素子、符号２は静止画対応ＯＬＰＦ、符号３は垂直方向の動画用ＯＬＰＦ素子である。
【００１８】
このように、本実施例の構成では、静止画対応ＯＬＰＦ２を動画用ＯＬＰＦ素子１、３で挟み込むことができる３ブロック構造を採用する。
これにより、動画対応時は、静止画対応ＯＬＰＦ２を動画用ＯＬＰＦ素子１、３で挟み込んで、水平方向の色偽、偽解像防止用水晶および垂直方向の色偽、偽解像防止用水晶の厚みを実質的に厚くして動画に対応させる。一方、静止画対応時は、静止画対応ＯＬＰＦ２だけを使用するようにする。これによって、動画・静止画両方のモードに対して良好な画質を廉価に提供することができる。
【００１９】
なお、動画対応時に、水平方向の色偽、偽解像防止用水晶の厚み  ｔｈ＝Ｐｈ／５．９３（ｍｍ）、垂直方向の色偽、偽解像防止用水晶の厚み  ｔｖ＝Ｐｖ／５．９３（ｍｍ）を満足させるために、
水平方向の動画用ＯＬＰＦ素子１の厚みは
【００２０】
ｔ１＝Ｐｈ／５．９３（ｍｍ）−ｔα（ｍｍ）              （５）
垂直方向の動画用ＯＬＰＦ素子３の厚みは
【００２１】
ｔ２＝Ｐｖ／５．９３（ｍｍ）−ｔω（ｍｍ）              （６）
とする。また、実際の使用条件と、製造コストを勘案して、水平方向の動画用ＯＬＰＦ素子１と静止画対応ＯＬＰＦ２との間隔、および静止画対応ＯＬＰＦ２と垂直方向の動画用ＯＬＰＦ素子３との間隔は、いずれも２０（μｍ）以内に押さえるようにする。
【００２２】
また、図２に水平方向の動画用ＯＬＰＦ素子１および垂直方向の動画用ＯＬＰＦ素子３の具体的な製作図を、図３に静止画対応ＯＬＰＦ２の具体的な製作図を示した。
また、図４の図表にこれらのＯＬＰＦ素子１、３およびＯＬＰＦ２の縦（Ｈ）、横（Ｖ）の概略寸法を示した。
【００２３】
図５に、本発明のＯＬＰＦの切り替え機構の一例の概略図を示す。
この例では、上下に位置している動画用ＯＬＰＦ素子１、３が回転軸を中心に回転して間に挾まれた静止画対応ＯＬＰＦ２上に重なる構成になっている。構成はこれに限られるものではなく、切り替え機構やスイッチ操作によって動画用ＯＬＰＦ素子１、３が動画撮影時には光路上に挿入され、静止画撮影時には光路から除外される構成であればどのような構成でも良い。
【００２４】
【実施例】
図６に、本発明の実施例として、垂直および水平の画素ピッチの異なる複数のＣＣＤ撮像装置に対応したＯＬＰＦの各素子の厚みを示した。図表中、ｔαは式（３）に、ｔωは式（４）に、ｔ１は式（５）に、ｔ２は式（６）に基づいて選択されたものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、動画像と静止画像の両方を撮影できるカメラにアンチエイリアシングの目的で用いられる光学的ローパスフィルタにおいて、動画対応の水平方向光学的ローパスフィルタ素子と、静止画対応の光学的ローパスフィルタと、動画対応の垂直方向光学的ローパスフィルタ素子とをこの順に有して構成され、静止画撮影モードでは水平方向光学的ローパスフィルタ素子と垂直方向光学的ローパスフィルタ素子をカメラの光路から除去し、動画撮影モードではこれらをカメラの光路に挿入することを特徴とする。
これにより、水平方向光学的ローパスフィルタ素子と垂直方向光学的ローパスフィルタ素子の挿入と除去により、動画モードでも静止画モードでも良好な画質が提供できる光学ローパスフィルタを実現することができる。
【００２６】
本発明の請求項２の発明は、動画対応の水平方向光学的ローパスフィルタ素子、動画対応の垂直方向光学的ローパスフィルタ素子および静止画対応の光学的ローパスフィルタの各素子は複屈折効果を有する材料で構成される。
これにより、材料選択の自由度が増し、種々の材料を用いて廉価に光学ローパスフィルタを実現することができる。
【００２７】
本発明の請求項３の発明は、静止画対応の光学的ローパスフィルタは、水平方向色偽対策素子と、位相差板と、赤外線カットフィルタと、水平方向色偽対策素子とをこの順に有して構成されることを特徴とする。
本発明の請求項４の発明は、静止画対応の光学的ローパスフィルタは、水平方向色偽対策素子と、赤外線カットフィルタと、水平方向色偽対策素子とをこの順に有して構成されることを特徴とする。
本発明の請求項５の発明は、静止画対応の光学的ローパスフィルタは、水平方向色偽対策素子と、位相差板と、水平方向色偽対策素子とをこの順に有して構成され、位相差板の水平方向色偽対策素子側の面、あるいは水平方向色偽対策素子の位相差板側の面に赤外線カット被膜が施されていることを特徴とする。
これらにより、比較的容易な構成で、静止画対応の光学的ローパスフィルタを実現でき、動画モードでも静止画モードでも良好な画質が提供できる光学ローパスフィルタを容易に実現することができる。
【００２８】
本発明の請求項６の発明は、静止画対応の光学的ローパスフィルタを構成する水平方向色偽対策素子と位相差板と前記赤外線カットフィルタと水平方向色偽対策素子と、水平方向光学的ローパスフィルタ素子および垂直方向光学的ローパスフィルタ素子が水晶で形成され、
水平方向色偽対策素子の厚みｔαは
ｔα＝（０．５〜０．７）Ｐｈ／５．９３  で表され、
垂直方向色偽対策素子の厚みｔωは
ｔω＝（０．５〜０．７）Ｐｖ／５．９３  で表され、
水平方向光学的ローパスフィルタ素子の厚みｔ１は
ｔ１＝Ｐｈ／５．９３−ｔα  で表され、
垂直方向光学的ローパスフィルタ素子の厚みｔ２は
ｔ２＝Ｐｖ／５．９３−ｔω  で表されることを特徴とする。
これにより、光学的ローパスフィルタ設計に必要な各素子の厚みが容易に計算でき、水晶を用いた動画モードでも静止画モードでも良好な画質が提供できる光学ローパスフィルタを容易にかつ廉価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＯＬＰＦの構成図。
【図２】図１のＯＬＰＦに用いられる水平方向の動画用ＯＬＰＦ素子および垂直方向の動画用ＯＬＰＦ素子の製作図。
【図３】図１のＯＬＰＦに用いられる静止画対応ＯＬＰＦの製作図。
【図４】図１のＯＬＰＦに用いられるＯＬＰＦ素子および静止画対応ＯＬＰＦ２の縦（Ｈ）、横（Ｖ）の概略寸法を示す図表。
【図５】本発明のＯＬＰＦの切り替え機構の一例の概略図。
【図６】複数のＣＣＤ撮像装置に対応した本発明の実施例のＯＬＰＦの各素子の厚みを示す図表。
【符号の説明】
１…水平方向の動画用ＯＬＰＦ素子、２…静止画対応ＯＬＰＦ、３…垂直方向の動画用ＯＬＰＦ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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