JP2005062524A - Optical filter and optical instrument - Google Patents
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Abstract
【課題】 微細構造による光学的異方性を利用した安価で薄型の光学フィルタを実現する。
【解決手段】 光束分離作用を有する2つの光学素子1,2と、これら2つの光学素子の間に配置され、偏光解消作用を有する光学素子3とを有し、3つの光学素子のうち少なくとも1つの光学素子を、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用又は偏光解消作用を持つ微細構造素子として光学フィルタを構成する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an inexpensive and thin optical filter using optical anisotropy due to a fine structure.
SOLUTION: Two optical elements 1 and 2 having a light beam separating action and an optical element 3 disposed between these two optical elements and having a depolarizing action have at least one of the three optical elements. An optical filter is configured as a fine structure element having a light beam separation action or a depolarization action by optical anisotropy having a structure finer than the wavelength of incident light.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光学フィルタに関し、特にデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられるローパスフィルタとして好適な光学フィルタに関するものである。 The present invention relates to an optical filter, and more particularly to an optical filter suitable as a low-pass filter used in an optical apparatus such as a digital still camera or a video camera.
CCD、CMOSセンサ等の2次元固体撮像素子を使用するデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置においては、被写体像を画素ピッチ毎にサンプリングする。このため、空間周波数の高い成分を持った被写体の撮影時には、高周波数成分の折り返し歪みによる像(サンプリングピッチよりも高い周波数が入力された場合、そのカットオフ周波数を境に折り返すように生じる偽解像)が低周波数成分の不要な解像信号として発生し、被写体像の解像度を低下させる要因となっている。 In an imaging apparatus such as a digital still camera or a video camera using a two-dimensional solid-state imaging device such as a CCD or CMOS sensor, a subject image is sampled for each pixel pitch. For this reason, when shooting an object with a component with a high spatial frequency, an image caused by aliasing distortion of the high frequency component (if a frequency higher than the sampling pitch is input, a false answer that occurs when the cutoff frequency is used as the boundary) Image) is generated as an unnecessary resolution signal having a low frequency component, which is a factor for reducing the resolution of the subject image.
また、単板式のカラー固体撮像素子を使用する撮像装置においても同様に、空間周波数の高い成分を持った被写体の撮影時には、各画素の前方に配置されたカラーフィルタの配列によって決まる不要な色信号が発生し、被写体像の色再現性を低下させる要因となっている。 Similarly, in an image pickup apparatus using a single-plate color solid-state image pickup device, unnecessary color signals determined by the arrangement of color filters arranged in front of each pixel when shooting a subject having a component having a high spatial frequency. Occurs, which is a factor of reducing the color reproducibility of the subject image.
このような被写体像の高周波数成分による不要信号を低減させる目的で、従来、各種の光学ローパスフィルタが提案されている。 Conventionally, various optical low-pass filters have been proposed for the purpose of reducing unnecessary signals due to high frequency components of the subject image.
その中で最も代表的なものは、水晶等の単結晶の平行平板を用いている。入射面の法線と結晶の光学軸(Z軸)とを所定角度だけ傾けて配置すると、一軸性結晶である水晶の平行平板に入射した光線は、Z軸の方向に異方性を示し、常光線と異常光線とに分離する。分離した光線は平行に平行平板から射出する。 The most typical of them uses a single crystal parallel plate such as quartz. When the normal of the incident surface and the optical axis (Z axis) of the crystal are tilted by a predetermined angle, a light beam incident on a parallel plate of quartz that is a uniaxial crystal exhibits anisotropy in the direction of the Z axis, Separate into ordinary and extraordinary rays. The separated light beams are emitted in parallel from the parallel plate.
このとき、常光線と異常光線の分離幅は、平行平板の入射面の法線と結晶のZ軸とのなす角および平行平板の厚さによって決定される。この現象は、水晶のように一軸性結晶物質の持つ複屈折作用と呼ばれ、結晶軸に沿った振動成分を持つ偏光と結晶軸に垂直な振動成分を持つ偏光とでは、結晶の光線に作用する屈折率が異なることによって引き起こされる。 At this time, the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray is determined by the angle formed by the normal of the incident surface of the parallel plate and the Z axis of the crystal and the thickness of the parallel plate. This phenomenon is called the birefringence action of a uniaxial crystal material like quartz, and it affects the light rays of the crystal when polarized light with a vibration component along the crystal axis and polarized light with a vibration component perpendicular to the crystal axis. Caused by different refractive indices.
結晶軸に沿った振動方向を持つ偏光は常光線と呼ばれ、結晶軸に垂直な振動方向を持った偏光は異常光線と呼ばれる。また、それぞれの光線に対する屈折率が一軸性結晶では異なっている。 Polarized light having a vibration direction along the crystal axis is called an ordinary ray, and polarized light having a vibration direction perpendicular to the crystal axis is called an extraordinary ray. Moreover, the refractive index with respect to each light ray differs in a uniaxial crystal.
このような水晶の作用を利用した光学ローパスフィルタの従来例として、特許文献1〜特許文献4にて開示若しくは提案されているものがある。 As conventional examples of the optical low-pass filter using the action of such a crystal, there are those disclosed or proposed in Patent Documents 1 to 4.
特許文献1および特許文献2にて開示された光学ローパスフィルタは、カラーフィルタとしてストライプ状のフィルタを想定し、被写体の空間周波数がこのカラーフィルタと同期性を持ったときに発生する不要色信号を低減させるため、水晶等の複屈折性を有する平行平板によって光線を常光線と異常光線に分離して撮像面上に結像させる。 The optical low-pass filter disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 assumes a striped filter as a color filter, and generates an unnecessary color signal generated when the subject's spatial frequency is synchronized with the color filter. In order to reduce this, light rays are separated into ordinary rays and extraordinary rays by a parallel plate having birefringence, such as quartz crystal, and formed on the imaging surface.
特に特許文献1にて開示の光学ローパスフィルタでは、水晶の単結晶をその光学軸(Z軸)が平行平板の入出射面に対して略45°の角度をなすように切り出して使用する。 In particular, in the optical low-pass filter disclosed in Patent Document 1, a single crystal of crystal is cut out and used so that its optical axis (Z-axis) forms an angle of approximately 45 ° with respect to an incident / exit surface of a parallel plate.
また、特許文献3および特許文献4にて提案された光学ローパスフィルタは、カラーフィルタとして、例えば図10に示すようなベイヤー配列のフィルタ100を想定し、複数枚の複屈折板を組み合わせることによって光線を常光線と異常光線に分離して被写体像を所定ピッチだけずれた複数の像に分離させて結像させ、被写体の高周波数成分による不要解像信号や不要色信号の発生を効果的に低減させている。 The optical low-pass filters proposed in Patent Document 3 and Patent Document 4 assume a Bayer array filter 100 as shown in FIG. 10 as a color filter, for example, and combine light beams by combining a plurality of birefringent plates. Is separated into ordinary rays and extraordinary rays, and the subject image is separated into a plurality of images shifted by a predetermined pitch, and the generation of unnecessary resolution signals and unnecessary color signals due to the high frequency components of the subject is effectively reduced. I am letting.
また、複屈折板として水晶以外の単結晶板を使用する例が、特許文献5,6にて提案されている。 Also, Patent Documents 5 and 6 propose examples in which a single crystal plate other than quartz is used as the birefringent plate.
特許文献5,6にて提案の光学ローパスフィルタは、複数枚の複屈折板を使用し、その中の少なくとも1枚にニオブ酸リチウムを用いている。ニオブ酸リチウムの単結晶は、水晶の単結晶と同様に、一軸性の結晶であるが、常光線の屈折率と異常光線の屈折率の差が水晶よりも大きいため、所定の光線の分離幅を得るために必要な複屈折板の厚さを薄くすることができる。
水晶の複屈折板を、1枚または複数枚組み合わせて光学ローパスフィルタとして使用する従来例では、常光線と異常光線の屈折率差が小さいため、光線の分離幅を所定量確保するためには、複屈折板の厚さをある程度以上厚くする必要がある。 In a conventional example in which one or a plurality of quartz birefringent plates are combined and used as an optical low-pass filter, the difference in refractive index between ordinary rays and extraordinary rays is small. It is necessary to increase the thickness of the birefringent plate to a certain extent.
一般に、一軸性結晶の平行平板をその入射面の法線と光学軸(Z軸)とのなす角がθとなるように作成したとき、円偏光の光が垂直に入射する場合の平行平板中での常光線の進行方向と異常光線の進行方向とのなす角φは、次式によって表わされる。 In general, when a parallel flat plate of uniaxial crystal is made so that the angle between the normal of the incident surface and the optical axis (Z-axis) is θ, The angle φ formed by the traveling direction of the ordinary ray and the traveling direction of the extraordinary ray is expressed by the following equation.
tanφ=(no2−ne2)sinθcosθ/(ne2cos2θ+no2sin2θ) …(1)
式(1)は、複屈折板の単位厚さあたりの常光線と異常光線の分離幅を表わしており、θ=45°のときこの値は最大となる。
tanφ = (no 2 −ne 2 ) sin θ cos θ / (ne 2 cos 2 θ + no 2 sin 2 θ) (1)
Expression (1) represents the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray per unit thickness of the birefringent plate, and this value is maximum when θ = 45 °.
水晶単結晶のd線に対する常光線の屈折率をno=1.544、異常光線の屈折率を ne=1.553とすれば、θ=45°のときtanφ≒−0.0058となる。 If the refractive index of ordinary light with respect to the d-line of a crystal single crystal is no = 1.544 and the refractive index of extraordinary light is ne = 1.553, then tan φ≈−0.0058 when θ = 45 °.
ここで、固体撮像素子の長辺方向の画素ピッチPhが10μmであるとして、この方向に発生する不要解像信号を除去するために、水晶の複屈折板によって異常光線をこの方向に10μmずらすように構成することを想定する。この場合、上述したように、水晶単結晶ではtanφ≒−0.0058 であるから、複屈折板の厚さdは少なくとも約1.7mmも必要となる。 Here, assuming that the pixel pitch Ph in the long side direction of the solid-state imaging device is 10 μm, an extraordinary ray is shifted by 10 μm in this direction by a quartz birefringent plate in order to remove unnecessary resolution signals generated in this direction. It is assumed that In this case, as described above, since tanφ≈−0.0058 in the single crystal crystal, the thickness d of the birefringent plate needs to be at least about 1.7 mm.
このように、常光線と異常光線の屈折率差が小さい水晶を複屈折板として用いると、光学ローパスフィルタが厚くなり、光学系が大型化してしまう。またこれと同時に、水晶のような結晶自体が高価であり、高価な水晶で厚い水晶を必要とするためにますますフィルタが高価になってしまう。 As described above, when a crystal having a small refractive index difference between ordinary light and extraordinary light is used as a birefringent plate, the optical low-pass filter becomes thick and the optical system becomes large. At the same time, crystals such as crystals are expensive, and the filters become more expensive due to the need for expensive and thick crystals.
また、ニオブ酸リチウムのように、常光線と異常光線の屈折率差が大きな結晶を用いれば薄型化が可能であるが、結晶自体が高価であることやその加工が難しい。 Further, if a crystal having a large difference in refractive index between ordinary light and extraordinary light is used, such as lithium niobate, the thickness can be reduced. However, the crystal itself is expensive and difficult to process.
本発明は、できるだけ結晶板の使用を抑えた安価で薄型の光学フィルタを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an inexpensive and thin optical filter that suppresses the use of a crystal plate as much as possible.
上記の目的を達成するために、本発明では、微細構造の持つ光学的異方性、すなわち構造複屈折または形態異方性と呼ばれる現象を用い、安価で薄型の光学フィルタを実現する。 In order to achieve the above object, the present invention realizes an inexpensive and thin optical filter by using a phenomenon called optical anisotropy of a fine structure, that is, structural birefringence or form anisotropy.
すなわち、本発明の光学ローパスフィルタでは、光束分離作用を有する2つの光学素子と、これら2つの光学素子の間に配置され、偏光解消作用を有する光学素子とを有する。ここで、上記3つの光学素子のうち少なくとも1つの光学素子を、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用又は偏光解消作用を持つ微細構造素子とする。 In other words, the optical low-pass filter of the present invention has two optical elements having a light beam separating action and an optical element that is disposed between the two optical elements and has a depolarizing action. Here, at least one of the three optical elements is a microstructure element having a light beam separation action or a depolarization action by optical anisotropy having a structure finer than the wavelength of incident light.
以上説明したように、本発明によれば、微細構造の光学素子を用いることで、従来の光学フィルタに比べて薄いの光学フィルタを実現することができる。また、高価な光学結晶板の数が少なくて済むので、光学フィルタを安価に構成することができる。 As described above, according to the present invention, an optical filter that is thinner than a conventional optical filter can be realized by using an optical element having a fine structure. Further, since the number of expensive optical crystal plates can be reduced, the optical filter can be configured at low cost.
本発明の実施例を説明する前に、構造複屈折について説明する。 Before describing the embodiments of the present invention, structural birefringence will be described.
入射光の波長より細かな微細構造を人工的に制御し作製することで、光学的異方性、すなわち複屈折性を備えることが可能になる。 By artificially controlling and producing a fine structure finer than the wavelength of incident light, it becomes possible to provide optical anisotropy, that is, birefringence.
図9に示すように、n1,n2なる異なる屈折率を持つ層を交互に積層した構造では、入射進行する光の偏光方向により実効的な屈折率が異なることが知られている。偏光方向により屈折率が異なるので、光学的な異方性が生じる。その屈折率は有効屈折率と呼ばれ、構造の方向性により発生することから、構造性複屈折と呼ばれることもある。 As shown in FIG. 9, it is known that the effective refractive index varies depending on the polarization direction of incident light in a structure in which layers having different refractive indexes n1 and n2 are alternately stacked. Since the refractive index varies depending on the polarization direction, optical anisotropy occurs. The refractive index is called an effective refractive index, and is generated by the directionality of the structure, and is sometimes called structural birefringence.
図9中の層のピッチ(厚み)a,bが入射光線の波長よりも充分に小さい場合、入射光線の光学軸に対する偏光の角度により、その光線に対する有効屈折率は以下のような式で与えられる。 When the layer pitches (thicknesses) a and b in FIG. 9 are sufficiently smaller than the wavelength of the incident light, the effective refractive index for the light is given by the following equation depending on the angle of polarization with respect to the optical axis of the incident light. It is done.
層に対して平行な0度の角度をなす偏光については、
For polarized light with an angle of 0 degrees parallel to the layer,
・・・(2)
層に対して垂直な90度の角度をなす偏光については、
... (2)
For polarized light at an angle of 90 degrees perpendicular to the layer,
・・・(3)
となる。
... (3)
It becomes.
これらの式から、各層の厚みa,bの比によって、有効屈折率がn1からn2の間で変わることや、各層は等方性の物質で構成しても偏光方向によって光学的な異方性を生じることがわかる。 From these equations, the effective refractive index varies between n1 and n2 depending on the ratio of the thicknesses a and b of each layer, and even if each layer is made of an isotropic material, the optical anisotropy depends on the polarization direction. It turns out that produces.
ここで、一軸性の光学軸を有する結晶と同様に、光学軸は積層方向に定義することができる。たとえば、屈折率1.500 の等方性物質と空気とが積層された構成の場合を考えて見る。ピッチがa=bとなるような等間隔とすれば、(2),(3)式より、n0=1.275(常光線)、n90=1.177(異常光線)となる。これは、常光線と異常光線に対する屈折率差が0.1にも達することを意味している。これは水晶の約17倍にあたり、薄い層でも充分な光線分離が可能であることを示している。 Here, like the crystal having a uniaxial optical axis, the optical axis can be defined in the stacking direction. For example, consider the case where an isotropic material having a refractive index of 1.500 and air are laminated. Assuming that the pitch is an equal interval such that a = b, n0 = 1.275 (ordinary ray) and n90 = 1.177 (abnormal ray) from the equations (2) and (3). This means that the refractive index difference between ordinary and extraordinary rays reaches 0.1. This is about 17 times that of quartz, indicating that even a thin layer can sufficiently separate light.
(1)式にあてはめて計算すれば、光軸の角度を45°とすると、tanφ=0.0798 となる。たとえば、10μm(0.01mm)の分離幅を得ようとした場合、層の厚みは0.125 と極めて薄い構成が可能となる。 If calculated by applying the equation (1), tanφ = 0.0798 is obtained when the angle of the optical axis is 45 °. For example, when an attempt is made to obtain a separation width of 10 μm (0.01 mm), the layer thickness can be as thin as 0.125.
本実施例では、このような光学的異方性を利用して構造性複屈折作用を起こすことにより、光学ローパスフィルタとして好適な構成を実現している。 In the present embodiment, a structure suitable as an optical low-pass filter is realized by using such optical anisotropy to cause structural birefringence.
図1には、本発明の実施例1である光学ローパスフィルタの構成を示している。 FIG. 1 shows the configuration of an optical low-pass filter that is Embodiment 1 of the present invention.
本実施例では、光線(光束)の分離は、光学軸を入射光線に対して傾けた水晶等の2枚の一軸性の結晶板1,2の光束分離作用により行い、これら2枚の結晶板1,2の間に偏光解消層である位相板(λ/4板)3として、入射光の波長よりも細かい周期構造(微細周期構造)による光学的異方性を有した光学素子を配置する。 In this embodiment, the light beam (light beam) is separated by the light beam separating action of two uniaxial crystal plates 1 and 2 such as crystal whose optical axis is inclined with respect to the incident light beam. An optical element having optical anisotropy by a periodic structure (fine periodic structure) finer than the wavelength of incident light is disposed as a phase plate (λ / 4 plate) 3 that is a depolarization layer between 1 and 2. .
位相板3の微細構造は、結晶板1の裏面(結晶板2に対向する内側の面)上に形成されている。結晶板1と2の光学軸が結晶板平面内へ射影された線分は直交しているものとする。 The fine structure of the phase plate 3 is formed on the back surface of the crystal plate 1 (the inner surface facing the crystal plate 2). It is assumed that the line segments obtained by projecting the optical axes of the crystal plates 1 and 2 into the crystal plate plane are orthogonal.
ここで、入射光束L1は、結晶板1により偏光方向が直交する2つの偏光光束L2,L3に分離される。そして、これら2つの偏光光束L2,L3は、位相板3の偏光解消作用によって円偏光に変換された後、結晶板2に入射し、それぞれ互いに直交する偏光方向を有する偏光光束L21,L22とL31,L32とに分離される。これにより入射光束の4点分離が達成される。 Here, the incident light beam L1 is separated by the crystal plate 1 into two polarized light beams L2 and L3 whose polarization directions are orthogonal. These two polarized light beams L2 and L3 are converted into circularly polarized light by the depolarizing action of the phase plate 3, and then enter the crystal plate 2 and polarized light beams L21, L22 and L31 having polarization directions orthogonal to each other. , L32. This achieves four-point separation of the incident light beam.
この様子を図2を用いて説明する。図2(A)は、本実施例のローパスフィルタに入射する前の光束L1の断面図である。円が光束L1の断面を示し、この円内の矢印方向は偏光方向を示している。図2(A)に示すローパスフィルタへの入射前の段階では、光束L1には2つの偏光成分が直交して存在している。 This will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a cross-sectional view of the light beam L1 before entering the low-pass filter of the present embodiment. A circle indicates a cross section of the light beam L1, and an arrow direction in the circle indicates a polarization direction. In the stage before incidence on the low-pass filter shown in FIG. 2A, two polarization components exist orthogonally to the light beam L1.
このような状態の光束L1が、第1の光束分離層である図1の結晶板1に入射すると、該光束L1は、図2(B)に示すように、偏光方向が異なる2つの光束L2,L3に分離される。 When the light beam L1 in such a state is incident on the crystal plate 1 of FIG. 1 as the first light beam separation layer, the light beam L1 has two light beams L2 having different polarization directions as shown in FIG. , L3.
図2(B)に示す2つの円が、分離された2つの光束L2,L3を示し、それぞれの光束L2,L3には1つの偏光成分(光束L2とL3の偏光成分は互いに直交する)が存在している。図2(B)の中央に示した長い矢印1aは、結晶板1の結晶光学軸を結晶板1の平面に射影した方向を示している。 The two circles shown in FIG. 2B indicate two separated light beams L2 and L3, and each of the light beams L2 and L3 has one polarization component (the polarization components of the light beams L2 and L3 are orthogonal to each other). Existing. A long arrow 1 a shown in the center of FIG. 2B indicates a direction in which the crystal optical axis of the crystal plate 1 is projected onto the plane of the crystal plate 1.
結晶板1を射出した2つの光束L2,L3は、偏光解消層である位相板3に入射し、図2(C)に示すように偏光が解消されて円偏光の光束L2’,L3’に変換される。 The two light beams L2 and L3 emitted from the crystal plate 1 are incident on the phase plate 3 which is a depolarization layer, and are depolarized as shown in FIG. 2C to be converted into circularly polarized light beams L2 ′ and L3 ′. Converted.
図2(C)中の長い矢印3aは、位相板3の微細周期構造によって生じる光学的異方性を示す光学軸であり、位相板3の面内に存在する。この微細周期構造については後で詳述する。 A long arrow 3 a in FIG. 2C is an optical axis showing optical anisotropy caused by the fine periodic structure of the phase plate 3, and exists in the plane of the phase plate 3. This fine periodic structure will be described in detail later.
位相板3の作用によって円偏光に変換された光束L2’,L3’はそれぞれ、図2(D)に示すように、第2の光束分離層である結晶板2により互いに直交する偏光成分からなる2つ(計4つ)の偏光光束L21,L22とL31,L32に分離される。これにより、ローパスフィルタに入射した光束L1の4点分離が達成される。図2(D)中の長い矢印2aは、結晶板2の結晶光学軸を該結晶板2の平面に射影した方向を示している。 The light beams L2 ′ and L3 ′ converted into circularly polarized light by the action of the phase plate 3 are each composed of polarization components orthogonal to each other by the crystal plate 2 as the second light beam separation layer, as shown in FIG. It is separated into two (total four) polarized light beams L21, L22 and L31, L32. Thereby, the four-point separation of the light beam L1 incident on the low-pass filter is achieved. A long arrow 2 a in FIG. 2D indicates the direction in which the crystal optical axis of the crystal plate 2 is projected onto the plane of the crystal plate 2.
次に、図1に示した偏光解消層としての位相板3の微細周期構造を図3を用いて説明する。 Next, the fine periodic structure of the phase plate 3 as the depolarizing layer shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
直線偏光を円偏光に変換するためには、一般にλ/4板と呼ばれる位相板を使用する。これは、偏光方向に対する一軸性光学結晶の異方性によって生じる直交した進相軸と遅相軸の方向の間45°に直線偏光を入射させ、2つの軸方向の偏光成分にλ/4の位相ずれを生じさせることにより実現する。 In order to convert linearly polarized light into circularly polarized light, a phase plate generally called a λ / 4 plate is used. This is because linearly polarized light is incident at 45 ° between the directions of the orthogonal fast axis and the slow axis caused by the anisotropy of the uniaxial optical crystal with respect to the polarization direction, and λ / 4 is applied to the polarization components in the two axial directions. This is realized by causing a phase shift.
図3には、位相板3の微細周期構造を拡大して示している。図3中の周期構造のピッチa,bは、入射光の波長よりも充分に小さい。ピッチ(幅)aを有する部分は、光学的等方性を有する媒質からなり、ピッチ(空気間隔)bを有する部分は空気層である。 FIG. 3 shows the fine periodic structure of the phase plate 3 in an enlarged manner. The pitches a and b of the periodic structure in FIG. 3 are sufficiently smaller than the wavelength of incident light. The portion having the pitch (width) a is made of a medium having optical isotropy, and the portion having the pitch (air interval) b is an air layer.
図中に示す進相軸と遅相軸の方向の実効屈折率は、前述の式(2),(3)により容易に求めることができ、そこに生じる屈折率差αから、λ/4の位相差が生じる微細構造の光線の透過方向の厚みLが以下の式により計算できる。 The effective refractive index in the direction of the fast axis and the slow axis shown in the figure can be easily obtained by the above formulas (2) and (3), and from the refractive index difference α generated there, λ / 4 The thickness L in the transmission direction of a light beam having a fine structure that causes a phase difference can be calculated by the following equation.
L=(λ/4)/α ・・・(4)
光源が自然光であり、コヒーレント性が弱い場合は、Lを充分大きくすることによって、(4)式を厳密に満たさなくとも円偏光と同様の扱いをすることができる。
L = (λ / 4) / α (4)
When the light source is natural light and the coherency is weak, by making L sufficiently large, the same treatment as circularly polarized light can be performed without strictly satisfying the expression (4).
本実施例によれば、厚みが結晶板に比べてきわめて薄い微細構造の位相板3を用いることで、3枚の結晶板を重ねることによって厚みが大きくなっていた従来の光学ローパスフィルタに比べて、その全体を薄型化することができる。また、高価な結晶板を3枚使用する場合に比べて、安価な光学ローパスフィルタを実現することができる。 According to the present embodiment, by using the phase plate 3 having a very thin structure compared to the crystal plate, the thickness is increased by stacking three crystal plates, compared with the conventional optical low-pass filter. The whole can be reduced in thickness. In addition, an inexpensive optical low-pass filter can be realized as compared with the case where three expensive crystal plates are used.
なお、上記微細周期構造は、硝子基板などにフォトリソ技術でパターンニングしたのちエッチングなどの処理によって微細構造を形成してもよいし、精密成形可能な透明樹脂材を射出成形することにより得るようにしてもよい。 The fine periodic structure may be obtained by patterning a glass substrate or the like by a photolithography technique and then forming a fine structure by etching or by injection molding a transparent resin material that can be precisely molded. May be.
また、本実施例では、図1に示すように、微細構造の位相板3を結晶板1の内側の面上に設け、位相板3をスペーサとしての機能も果たす封止材4で結晶板2との間に空気間隔をあけた状態で密封している。これにより、微細構造を外乱から保護することを容易にしている。また、微細構造の位相板3と結晶板2とが接触しないので、微細構造を保護することができる。 Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the phase plate 3 having a fine structure is provided on the inner surface of the crystal plate 1, and the crystal plate 2 is formed of a sealing material 4 that also functions as a spacer. Sealed with an air gap between them. This makes it easy to protect the fine structure from disturbance. Further, since the fine phase plate 3 and the crystal plate 2 are not in contact with each other, the fine structure can be protected.
なお、微細構造を構成する等方性媒質に波長選択的な吸収効果のある樹脂などを用いてカラーフィルタとしての機能を付加することが可能である。 Note that it is possible to add a function as a color filter to the isotropic medium constituting the fine structure by using a wavelength selective resin or the like.
図4には、本実施例の光学ローパスフィルタ13を備えたカメラ(デジタルスチルカメラ又はビデオカメラ)11と、交換レンズ16とを有するカメラシステムを示している。 FIG. 4 shows a camera system having a camera (digital still camera or video camera) 11 provided with the optical low-pass filter 13 of this embodiment and an interchangeable lens 16.
カメラ11において、12はCCDやCMOSセンサ等からなる撮像素子(受光素子)であり、この撮像素子12の前に光学ローパスフィルタ13が配置される。 In the camera 11, reference numeral 12 denotes an image sensor (light receiving element) made up of a CCD, a CMOS sensor, or the like, and an optical low-pass filter 13 is disposed in front of the image sensor 12.
また、交換レンズ16において、15は撮影光学系である。撮影光学系15から入射した被写体からの光束は、光学ローパスフィルタ13によって前述したように4点分離されて、図10に示すようなRGBのカラーフィルタを備えた撮像素子12に入射する。4点分離した光束をカラーフィルタのR部分,2つのG部分およびB部分に導くことにより、不要な解像信号や色信号の発生を抑えることができる。 In the interchangeable lens 16, reference numeral 15 denotes a photographing optical system. The light beam from the subject incident from the photographing optical system 15 is separated at four points by the optical low-pass filter 13 as described above, and is incident on the image sensor 12 having an RGB color filter as shown in FIG. By guiding the light beam separated by four points to the R part, two G parts, and the B part of the color filter, it is possible to suppress generation of unnecessary resolution signals and color signals.
なお、本実施例の光学ローパスフィルタは、撮影レンズ一体型のカメラ(光学機器)にも適用することができる。 Note that the optical low-pass filter of this embodiment can also be applied to a photographic lens integrated camera (optical apparatus).
図5には、本発明の実施例2である光学ローパスフィルタの構成を示している。この光学ローパスフィルタも、図4に示したカメラ11に搭載される。 FIG. 5 shows the configuration of an optical low-pass filter that is Embodiment 2 of the present invention. This optical low-pass filter is also mounted on the camera 11 shown in FIG.
図5において、5,6は光学的等方性の媒質であるガラスなどで形成された平行平板である。ここでは、ガラス板とする。 In FIG. 5, reference numerals 5 and 6 denote parallel flat plates formed of glass which is an optically isotropic medium. Here, a glass plate is used.
51は第1のガラス板5の表面(外側の面)上に、入射光線に対して斜めに傾く光学軸を有して構造的複屈折作用を持った微細構造に形成された第1の微細構造素子である。 Reference numeral 51 denotes a first fine plate formed on the surface (outer surface) of the first glass plate 5 to have a fine structure having an optical axis inclined obliquely to the incident light beam and having a structural birefringence action. It is a structural element.
また、52は、図1に示した位相板3と同じ微細構造を持つ、偏光解消層としての第2の微細構造素子であり、第1のガラス板5の裏面(内側の面)上に形成されている。 Reference numeral 52 denotes a second microstructure element as a depolarization layer having the same microstructure as that of the phase plate 3 shown in FIG. 1 and formed on the back surface (inner surface) of the first glass plate 5. Has been.
61は第2のガラス板6の裏面(内側の面)上に、入射光線に対して斜めに傾く光軸を有して構造的複屈折作用を持った微細構造に形成された第3の微細構造素子である。 Reference numeral 61 denotes a third microscopic structure formed on the back surface (inner surface) of the second glass plate 6 and having an optical axis inclined obliquely with respect to the incident light beam and having a structural birefringence action. It is a structural element.
上記第1の微細構造素子51の断面形状を図6に示す。第1の微細構造素子51は、等方性媒質である第1のガラス板5の表面に、屈折率の異なる微細な層を傾けた形に積層することにより形成される。図中の黒い斜めの帯状の部分51aが第1の屈折率(高屈折率)の層を示し、白い斜めの帯状の部分51bが第1の屈折率よりも低い第2の屈折率(低屈折率)の層を示す。ここで、低屈折率の層は空気層などでもよい。 A sectional shape of the first microstructure element 51 is shown in FIG. The first microstructure element 51 is formed by laminating fine layers having different refractive indexes on the surface of the first glass plate 5 that is an isotropic medium. In the figure, a black slanted strip-shaped portion 51a indicates a layer having a first refractive index (high refractive index), and a white slanted strip-shaped portion 51b has a second refractive index (low refractive index) lower than the first refractive index. Rate) layer. Here, the low refractive index layer may be an air layer or the like.
これにより、図6中に矢印53で示す方向に傾いた光学軸を有する光学的異方性を持った光束分離層としての第1の微細構造素子51を形成することができる。その特性は、積層物質の屈折率および積層ピッチから、(1),(2),(3)式を用いて容易に計算することができる。また、その光学軸は、積層方向に定義される。 Thereby, the first microstructure element 51 as the light beam separation layer having optical anisotropy having the optical axis inclined in the direction indicated by the arrow 53 in FIG. 6 can be formed. The characteristics can be easily calculated from the refractive index of the laminated material and the laminated pitch using the equations (1), (2), and (3). The optical axis is defined in the stacking direction.
なお、光束分離層としての第2の微細構造素子61も、第2のガラス板6の裏面に、第1の微細構造素子51と同様に形成される。 The second fine structure element 61 as the light beam separation layer is also formed on the back surface of the second glass plate 6 in the same manner as the first fine structure element 51.
図5における第1および第3の微細構造素子51,61の光学軸は、図1で説明した結晶板1,2と同じ方向であり、光学的作用も同様となる。従って、本実施例の第1および第3の微細構造素子51,61は、実施例1の結晶板1,2と同様の光束分離作用を持つことになる。 The optical axes of the first and third microstructure elements 51 and 61 in FIG. 5 are in the same direction as the crystal plates 1 and 2 described in FIG. 1, and the optical action is also the same. Therefore, the first and third fine structure elements 51 and 61 of the present embodiment have the same light beam separating action as the crystal plates 1 and 2 of the first embodiment.
図5において、入射光束L1は、第1の微細構造素子51により偏光方向が直交する2つの偏光光束L2,L3に分離される。そして、偏光光束L2,L3は、第2の微細構造素子52で円偏光に変換された後、第3の微細構造素子61に入射する。 In FIG. 5, the incident light beam L1 is separated by the first fine structure element 51 into two polarized light beams L2 and L3 whose polarization directions are orthogonal. Then, the polarized light beams L2 and L3 are converted into circularly polarized light by the second fine structure element 52, and then enter the third fine structure element 61.
第3の微細構造素子61に入射した2つの円偏光光束はそれぞれ、偏光方向が直交する2つ(計4つ)の偏光光束L21,L22とL31,L32とに分離され、入射光束L1の4点分離が達成される。 The two circularly polarized light beams incident on the third fine structure element 61 are separated into two (total four) polarized light beams L21, L22 and L31, L32 whose polarization directions are orthogonal to each other. Point separation is achieved.
さらに、本実施例では、第2および第3の微細構造素子52,61をそれぞれ第1および第2のガラス板5,6の内側の面に設け、これら第2および第3の微細構造素子52,61をスペーサとしての機能も果たす封止材4を用いて相互に空気間隔をあけた状態で密封している。これにより、第2および第3の微細構造素子52,61を外乱から保護することを容易にしている。また、第2および第3の微細構造素子52,61が互いに接触しないので、これらを保護することができる。 Further, in this embodiment, the second and third fine structure elements 52 and 61 are provided on the inner surfaces of the first and second glass plates 5 and 6, respectively, and the second and third fine structure elements 52 are provided. 61 are sealed using a sealing material 4 that also functions as a spacer, with a space between each other. This makes it easy to protect the second and third microstructure elements 52 and 61 from disturbance. Further, since the second and third microstructure elements 52 and 61 do not contact each other, they can be protected.
また、本実施例によれば、高価な結晶板を用いなくても光学ローパスフィルタを構成することができ、安価な光学ローパスフィルタを実現することができる。また、図4に示したカメラ11に大型の撮像素子12を用いる場合には、これに対応して光学ローパスフィルタも大型化する必要があるが、結晶板は大型化が困難である。これに対し、本実施例で用いるガラス板は大型化が容易である。したがって、本実施例の光学ローパスフィルタは、大型の撮像素子を用いたカメラに特に好適である。 Further, according to the present embodiment, an optical low-pass filter can be configured without using an expensive crystal plate, and an inexpensive optical low-pass filter can be realized. Further, when the large image pickup device 12 is used for the camera 11 shown in FIG. 4, it is necessary to increase the size of the optical low-pass filter correspondingly, but it is difficult to increase the size of the crystal plate. On the other hand, the glass plate used in the present embodiment can be easily enlarged. Therefore, the optical low-pass filter of the present embodiment is particularly suitable for a camera using a large image sensor.
さらに、本実施例でも、結晶板に比べて厚みがきわめて薄い微細構造素子を用いており、しかも3つの微細構造素子を形成するための基板として最小枚数(2枚)のガラス板のみを用いているので、光学ローパスフィルタ全体を従来の結晶板を3枚重ねたものに比べて薄型化することができる。 Furthermore, this embodiment also uses a microstructure element that is extremely thin compared to the crystal plate, and uses only the minimum number (two) of glass plates as the substrate for forming three microstructure elements. As a result, the entire optical low-pass filter can be reduced in thickness as compared with a conventional stack of three crystal plates.
ここで、図5では、第1の微細構造素子51側から光を入射させる場合について説明したが、第2のガラス板6側(第3の微細構造素子61側)から光を入射させるようにしてもよい。この場合、本光学ローパスフィルタを、図4に示したカメラ11に、第2のガラス板6が被写体側に面し、第1の微細構造素子51が撮像素子12に面するように配置するとよい。これにより、交換レンズ15をカメラ11から取り外した状態で、ユーザが第1の微細構造素子51に手で触れることを防止でき、該第1の微細構造素子51を保護することができる。 Here, although the case where light is incident from the first fine structure element 51 side has been described with reference to FIG. 5, light is incident from the second glass plate 6 side (third fine structure element 61 side). May be. In this case, the present optical low-pass filter may be arranged on the camera 11 shown in FIG. 4 so that the second glass plate 6 faces the subject and the first fine structure element 51 faces the image sensor 12. . Thereby, it is possible to prevent the user from touching the first fine structure element 51 with the hand while the interchangeable lens 15 is detached from the camera 11, and to protect the first fine structure element 51.
なお、第1および第3の微細構造素子51,61を構成する等方性媒質に波長選択的な吸収効果のある樹脂などを用いると、カラーフィルタとしての機能を付加することが可能である。 If a resin having a wavelength selective absorption effect is used for the isotropic medium constituting the first and third microstructure elements 51 and 61, a function as a color filter can be added.
図7には、本発明の実施例3である光学ローパスフィルタの構成を示している。この光学ローパスフィルタも図4に示したカメラ11に搭載される。 FIG. 7 shows the configuration of an optical low-pass filter that is Embodiment 3 of the present invention. This optical low-pass filter is also mounted on the camera 11 shown in FIG.
図7中の7,8は光学的等方性を有するガラス等の媒質からなる第1および第2の平行平板である。ここでは、ガラス板とする。 7 and 8 in FIG. 7 are first and second parallel flat plates made of a medium such as glass having optical isotropy. Here, a glass plate is used.
71は第1のガラス板7の表面(外側の面)上に、入射光線に対して斜めに傾く光学軸を有して構造的複屈折作用を持った微細構造に形成された第1の微細構造素子である。 Reference numeral 71 denotes a first fine plate formed on the surface (outer surface) of the first glass plate 7 in a fine structure having an optical axis inclined obliquely with respect to the incident light beam and having a structural birefringence action. It is a structural element.
81は第2のガラス板8の表面(外側の面)上に、入射光線に対して斜めに傾く光軸を有して構造的複屈折作用を持った微細構造に形成された第3の微細構造素子である。これら第1および第3の微細構造素子71,81は、図6にて説明した微細構造素子51と同様に形成され、いずれも光束分離作用を有する。 Reference numeral 81 denotes a third fine plate formed on the surface (outer surface) of the second glass plate 8 in a fine structure having an optical axis inclined obliquely with respect to the incident light beam and having a structural birefringence action. It is a structural element. The first and third fine structure elements 71 and 81 are formed in the same manner as the fine structure element 51 described with reference to FIG. 6, and both have a light beam separation function.
72は図3にて説明したように、λ/4板作用(偏光解消作用)を有する微細構造に形成された第2の微細構造素子である。この第2の微細構造素子72は、本実施例では第1のガラス板7の裏面(内側の面)上に形成されているが、第2のガラス板8の裏面(内側の面)上に形成してもよい。 Reference numeral 72 denotes a second microstructure element formed in a microstructure having a λ / 4 plate action (polarization cancellation action) as described with reference to FIG. The second microstructure element 72 is formed on the back surface (inner surface) of the first glass plate 7 in the present embodiment, but on the back surface (inner surface) of the second glass plate 8. It may be formed.
そして、本実施例では、第2の微細構造素子72に第2のガラス板8の内側の面が密着するように構成されている。 In this embodiment, the inner surface of the second glass plate 8 is in close contact with the second microstructure element 72.
本実施例の光学ローパスフィルタも、実施例2と同様に入射光束の4点分離作用を有する。 The optical low-pass filter according to the present embodiment also has a four-point separation function for incident light flux as in the second embodiment.
すなわち、入射光束L1は、第1の微細構造素子71により偏光方向が直交する2つの偏光光束L2,L3に分離される。次に、偏光光束L2,L3は第2の微細構造素子72によってそれぞれ円偏光に変換された後、第3の微細構造素子81に入射し、それぞれ偏光方向が直交する2つ(計4つ)の偏光光束L21,L22とL31,L32とに分離され、入射光束L1の4点分離が達成される。 That is, the incident light beam L1 is separated by the first fine structure element 71 into two polarized light beams L2 and L3 whose polarization directions are orthogonal. Next, the polarized light beams L2 and L3 are respectively converted into circularly polarized light by the second fine structure element 72, and then enter the third fine structure element 81, and the two polarization directions are orthogonal to each other (four in total). The polarized light beams L21, L22 and L31, L32 are separated, and four-point separation of the incident light beam L1 is achieved.
本実施例によれば、高価な結晶板を用いなくても光学ローパスフィルタを構成することができ、安価な光学ローパスフィルタを実現することができる。また、本実施例で用いるガラス板は大型化が容易であるので、光学ローパスフィルタを大型の撮像素子を用いたカメラに対応させることができる。 According to this embodiment, an optical low-pass filter can be configured without using an expensive crystal plate, and an inexpensive optical low-pass filter can be realized. In addition, since the glass plate used in this embodiment can be easily increased in size, the optical low-pass filter can be adapted to a camera using a large image sensor.
さらに、本実施例でも、結晶板に比べて厚みがきわめて薄い微細構造素子を用いており、しかも3つの微細構造素子を形成するための基板として最小枚数(2枚)のガラス板のみを用いているので、光学ローパスフィルタ全体を従来の結晶板を3枚重ねたものに比べて薄型化することができる。 Furthermore, this embodiment also uses a microstructure element that is extremely thin compared to the crystal plate, and uses only the minimum number (two) of glass plates as the substrate for forming three microstructure elements. As a result, the entire optical low-pass filter can be reduced in thickness as compared with a conventional stack of three crystal plates.
なお、本実施例においても、等方性媒質であるガラス板7,8に波長選択的な吸収効果のある樹脂などを用いると、カラーフィルタとしての機能を付加することが可能である。 Also in the present embodiment, it is possible to add a function as a color filter by using a resin having a wavelength-selective absorption effect for the glass plates 7 and 8 which are isotropic media.
図8には、本発明の実施例4である光学ローパスフィルタの構成を示している。この光学ローパスフィルタも、図4に示したカメラ11に搭載される。 FIG. 8 shows the configuration of an optical low-pass filter that is Embodiment 4 of the present invention. This optical low-pass filter is also mounted on the camera 11 shown in FIG.
図8中の9は水晶などの一軸性光学結晶により形成された位相板であり、偏光解消作用を有する。 Reference numeral 9 in FIG. 8 denotes a phase plate formed of a uniaxial optical crystal such as quartz and has a depolarizing action.
91,92は、位相板9の両面上に形成され、図6に示したように、入射光に対して傾いた光学軸を有する構造的複屈折作用を持った第1および第2の微細構造素子であり、光束分離作用を有する。 91 and 92 are formed on both surfaces of the phase plate 9, and as shown in FIG. 6, the first and second microstructures having a structural birefringence function having an optical axis inclined with respect to the incident light. It is an element and has a light beam separation effect.
このような構成により、本実施例の光学ローパスフィルタは、他の実施例のものと同様に、入射光束の4点分離作用を有する。 With such a configuration, the optical low-pass filter of the present embodiment has a four-point separation function for incident light flux, as in the other embodiments.
入射光束L1は、第1の微細構造素子91により偏光方向が直交する2つの光束L2,L3に分離される。次に、光束L2,L3は位相板9によってそれぞれ円偏光に変換された後、第2の微細構造素子92に入射し、それぞれ偏光方向が直交する2つ(計4つ)の光束L21,L22とL31,L32とに分離され、入射光束L1の4点分離が達成される。 The incident light beam L1 is separated by the first fine structure element 91 into two light beams L2 and L3 whose polarization directions are orthogonal. Next, the light beams L2 and L3 are respectively converted into circularly polarized light by the phase plate 9, and then enter the second microstructure element 92, and two (total four) light beams L21 and L22 whose polarization directions are orthogonal to each other. And L31 and L32 are separated, and four-point separation of the incident light beam L1 is achieved.
本実施例によれば、厚みが結晶板に比べてきわめて薄い微細構造の光学素子91,92を用いることで、3枚の結晶板を重ねることによって厚みが大きくなっていた従来の光学ローパスフィルタに比べて、その全体を薄型化することができる。また、高価な結晶板を3枚使用する場合に比べて、安価な光学ローパスフィルタを実現することができる。 According to the present embodiment, by using the optical elements 91 and 92 having a very thin structure compared to the crystal plate, the conventional optical low-pass filter whose thickness is increased by stacking three crystal plates is used. In comparison, the whole can be reduced in thickness. In addition, an inexpensive optical low-pass filter can be realized as compared with the case where three expensive crystal plates are used.
なお、以上説明した各実施例の構成は例に過ぎず、2つの光束分離作用を持つ光学素子と、これら2つの光学素子の間に配置された、偏光解消作用を持つ光学素子とを組み合わせた光学ローパスフィルタにおいて、少なくとも1つの光学素子を微細構造素子により構成したものであれば、すべて本発明の実施例となる。 The configuration of each of the embodiments described above is merely an example, and two optical elements having a light beam separating action are combined with an optical element having a depolarizing action arranged between these two optical elements. In the optical low-pass filter, as long as at least one optical element is constituted by a fine structure element, all are examples of the present invention.
また、上記各実施例では、光学ローパスフィルタについて説明したが、本発明は他の用途を持つ光学フィルタにも適用できる。 In each of the above embodiments, the optical low-pass filter has been described. However, the present invention can also be applied to an optical filter having other uses.
以上説明したように、光学フィルタを、光束分離作用を持つ2つの光学結晶板と、これら2つの光学結晶板の間に配置され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による偏光解消作用を持つ微細構造素子とを有する構成とすることにより、厚みが光学結晶板に比べてきわめて薄い微細構造の光学素子を用いることができ、3枚の光学結晶板を重ねることによって厚みが大きくなっていた従来の光学フィルタに比べて、その全体を薄型化することができる。また、3枚の光学結晶板を重ねていた従来の光学フィルタに比べて安価にすることができる。 As described above, the optical filter is disposed between two optical crystal plates having a light beam separation function and these two optical crystal plates, and has a depolarization function due to optical anisotropy having a structure smaller than the wavelength of incident light. By having a structure having a fine structure element, an optical element having a very thin structure compared to the optical crystal plate can be used, and the thickness is increased by stacking three optical crystal plates. Compared with the conventional optical filter, the whole can be reduced in thickness. Moreover, it can be made cheaper than a conventional optical filter in which three optical crystal plates are stacked.
また、微細構造素子がフィルタ表面に露出しないため、該微細構造素子を保護することができる。 Further, since the fine structure element is not exposed on the filter surface, the fine structure element can be protected.
さらに、微細構造素子と他の光学結晶板との間にスペーサを設けることで、これらの直接の接触を回避して微細構造素子を保護することができる。また、スペーサにより微細構造素子を密封することにより、微細構造素子を外乱から保護することができる。 Furthermore, by providing a spacer between the fine structure element and the other optical crystal plate, it is possible to protect the fine structure element by avoiding these direct contacts. Further, the fine structure element can be protected from disturbance by sealing the fine structure element with the spacer.
また、光学フィルタを、光学的等方性を有する2つの平板と、これら2つの平板のうち一方の平板の外側の面上に形成され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用を持つ第1の微細構造素子と、上記一方の平板の内側の面上に形成され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による偏光解消作用を持つ第2の微細構造素子と、上記2つの平板のうち他方の平板の片面上に形成され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用を持つ第3の微細構造素子とを有する構成とすることにより、高価な光学結晶板を用いなくても光学フィルタを構成することができ、安価な光学フィルタを実現できる。また、光学結晶板のように大型化が困難な材料を用いないため、光学フィルタの大型化も容易である。 Further, the optical filter is formed on two flat plates having optical isotropy and an outer surface of one of the two flat plates, and has an optical anisotropy having a structure smaller than the wavelength of incident light. A first fine structure element having a light beam separation action and a second fine structure formed on the inner surface of the one flat plate and having a depolarization action due to optical anisotropy of a structure finer than the wavelength of incident light An element and a third microstructure element formed on one surface of the other of the two flat plates and having a light beam separation action by optical anisotropy having a structure finer than the wavelength of incident light. Thus, an optical filter can be configured without using an expensive optical crystal plate, and an inexpensive optical filter can be realized. Further, since a material that is difficult to increase in size, such as an optical crystal plate, is not used, the optical filter can be easily increased in size.
さらに、水晶板に比べて厚みがきわめて薄い微細構造素子を用い、かつ3つの微細構造素子を形成するための基板として最小枚数(2つ)の平板のみを用いているので、光学フィルタ全体を従来に比べて薄型化することができる。 Further, since the microstructure element is extremely thin as compared with the quartz plate and only the minimum number (two) of flat plates is used as a substrate for forming the three microstructure elements, the entire optical filter is conventionally used. It can be made thinner than
また、第3の微細構造素子を上記他方の平板の内側の面上に形成することにより、第2および第3の微細構造素子がフィルタ表面に露出しないので、これら第2および第3の微細構造素子を保護することができる。 Further, since the second microstructure element is not exposed on the filter surface by forming the third microstructure element on the inner surface of the other flat plate, the second and third microstructures are not exposed. The element can be protected.
また、第2および第3の微細構造素子の間にスペーサを設けることにより、第2および第3の微細構造素子同士の直接の接触を防止することができ、これら微細構造素子を保護することができる。スペーサにより微細構造素子を密封することにより、微細構造素子を外乱から保護することができる。 Further, by providing a spacer between the second and third microstructure elements, direct contact between the second and third microstructure elements can be prevented, and these microstructure elements can be protected. it can. By sealing the fine structure element with the spacer, the fine structure element can be protected from disturbance.
また、上記光学フィルタと、この光学フィルタを通過した光を受光する受光素子とを備えた光学機器において、光学フィルタを、第1の微細構造素子が受光素子に対向するように配置することにより、受光素子に面した第1の微細構造素子への接触等も防止でき、第1の微細構造素子をも保護することができる。 Further, in an optical apparatus including the optical filter and a light receiving element that receives light that has passed through the optical filter, the optical filter is disposed so that the first fine structure element faces the light receiving element. Contact to the first microstructure element facing the light receiving element can be prevented, and the first microstructure element can also be protected.
1,2,9 結晶板
3,52,72 偏光解消作用を有する微細構造素子
51,61,71,81 光束分離作用を有する微細構造素子
4 封止材
11 カメラ
12 撮像素子
13 光学ローパスフィルタ
1,2,9 Crystal plate 3,52,72 Fine structure element 51, 61, 71, 81 Fine structure element having depolarization action 4 Sealing material 11 Camera 12 Imaging element 13 Optical low pass filter
Claims (17)
これら2つの光学素子の間に配置され、偏光解消作用を有する光学素子とを有し、
前記3つの光学素子のうち少なくとも1つの光学素子を、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用又は偏光解消作用を持つ微細構造素子としたことを特徴とする光学フィルタ。 Two optical elements having a beam separation action;
An optical element disposed between these two optical elements and having a depolarizing action,
An optical filter characterized in that at least one of the three optical elements is a fine structure element having a light beam separation action or a depolarization action by optical anisotropy having a structure finer than the wavelength of incident light.
これら2つの光学結晶板の間に配置され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による偏光解消作用を持つ微細構造素子とを有することを特徴とする光学フィルタ。 Two optical crystal plates with a beam separation action;
An optical filter comprising: a microstructure element disposed between these two optical crystal plates and having a depolarizing effect due to optical anisotropy having a structure finer than the wavelength of incident light.
これら2つの光学素子の間に配置され、偏光解消作用を持つ光学結晶板とを有することを特徴とする光学フィルタ。 Two fine structure elements having a light beam separation action by optical anisotropy of a structure finer than the wavelength of incident light;
An optical filter comprising an optical crystal plate disposed between these two optical elements and having a depolarizing action.
該媒質が波長選択フィルタ作用を有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の光学フィルタ。 The microstructure element is composed of a medium having optical isotropy,
The optical filter according to claim 1, wherein the medium has a wavelength selection filter function.
前記2つの平板のうち一方の平板の外側の面上に形成され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用を持つ第1の微細構造素子と、
前記一方の平板の内側の面上に形成され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による偏光解消作用を持つ第2の微細構造素子と、
前記2つの平板のうち他方の平板の片面上に形成され、入射光の波長より細かい構造の光学的異方性による光束分離作用を持つ第3の微細構造素子とを有することを特徴とする光学フィルタ。 Two flat plates having optical isotropy;
A first microstructure element formed on the outer surface of one of the two flat plates and having a light beam separation action by optical anisotropy of a structure finer than the wavelength of incident light;
A second microstructure element formed on the inner surface of the one flat plate and having a depolarization effect due to optical anisotropy of a structure finer than the wavelength of incident light;
An optical system comprising: a third microstructure element formed on one surface of the other of the two flat plates and having a light beam separation action by optical anisotropy of a structure finer than a wavelength of incident light. filter.
該媒質が波長選択フィルタ作用を有することを特徴とする発明10から13のいずれか1つに記載の光学フィルタ。 The microstructure element is composed of a medium having optical isotropy,
14. The optical filter according to any one of inventions 10 to 13, wherein the medium has a wavelength selective filter action.
前記光学フィルタは、前記第1の微細構造素子が前記受光素子に対向するよう配置されていることを特徴とする光学機器。 The optical filter according to claim 11, and a light receiving element that receives light that has passed through the optical filter,
The optical apparatus, wherein the optical filter is disposed so that the first fine structure element faces the light receiving element.
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