光学ローパスフィルタ、カメラ
【課題】連続する波長領域で、入射する光の波長に依らずモアレを防止できる光学ローパスフィルタ、カメラを提供する。
【解決手段】第１複屈折板１０１と第２複屈折板１０４との間に、第１波長板１０２及び第２波長板１０３を設けた。このとき、第１波長板１０２の光学軸と第２波長板１０３の光学軸とは、光路の進行方向に対して直交する面内で直交し、第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向の厚みの差Δｄは、第１波長板１０２及び第２波長板１０３の常光線と異常光線の屈折率の差をΔｎ、使用波長帯の中心波長をλとしたとき、Δｄ≒λ／（４・Δｎ）を満たすものとした。
【解決手段】第１複屈折板１０１と第２複屈折板１０４との間に、第１波長板１０２及び第２波長板１０３を設けた。このとき、第１波長板１０２の光学軸と第２波長板１０３の光学軸とは、光路の進行方向に対して直交する面内で直交し、第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向の厚みの差Δｄは、第１波長板１０２及び第２波長板１０３の常光線と異常光線の屈折率の差をΔｎ、使用波長帯の中心波長をλとしたとき、Δｄ≒λ／（４・Δｎ）を満たすものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子より光路の被写体側に設けられ、モアレ等を防止する光学ローパスフィルタ、及び、これを備えたカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等では、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いて撮影を行う。この撮像素子は、規則的に受光画素が配列されているので、モアレ縞や偽色（色モアレ）等（以下、これらをまとめてモアレと呼ぶ）が発生する場合がある。そこで、撮像素子の光の入射側には、モアレ等を防ぐ目的で光学ローパスフィルタが配置されている。
【０００３】
光学ローパスフィルタには、２枚の複屈折板の間に、水晶等の一軸性結晶を用いた波長板（１／４波長板）を配置することにより、被写体側からの光を４点に分離して、モアレを防止するものがある。
この波長板は、直線偏光を円偏光に変換するために用いられている。理想的な波長板は、入射する光の波長に関係なく直線偏光を円偏光に変換するが、理想的な波長板を水晶を用いて形成する場合、その板厚は、非常に薄いものとなる。しかし、水晶板の板厚を、波長依存性の無い理想的な１／４波長板として使用できる程度の厚さまで薄く加工して波長板に用いることは、困難であった。そこで、従来は、光学ローパスフィルタとして使用できる薄さであり、波長依存性はあるが比較的その影響が目立たない厚さの水晶板を波長板として使用していた。
しかし、そのような厚さの波長板では、円偏光化の作用に波長依存性があるため、従来の光学ローパスフィルタを通過した光は、ある波長領域（色）では光が４点に分離するが、他の波長領域では４点分離が弱く、略２点にしか分離しないといった状態となり、光が４点に分離しない波長領域では、モアレ等が生じやすいという問題があった。
【０００４】
特許文献１では、一軸延伸されたプラスチックフィルム等の高分子フィルムを１／４波長板として用いる例を示している。しかし、プラスチックフィルム等は、従来の水晶板等に比べて耐久性が劣り、変質・劣化等が生じるという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−７０３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、連続する波長領域で、入射する光の波長に依らずモアレを防止できる光学ローパスフィルタ、カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、撮影光学系（４）の光路中であって、撮像素子（１１）より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、最も被写体側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第１複屈折板（１０１）と、前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光に含まれる振動方向が直交する２つの成分の間に、位相差を生じさせる第１波長板（１０２）及び第２波長板（１０３）と、前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第２複屈折板（１０４）と、を備える光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項２の発明は、撮影光学系（４）の光路中であって、撮像素子（１１）より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、最も被写体側に設けられ、入射する光を、略直線偏光にする第１複屈折板（１０１）と、前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略円偏光にする第１波長板（１０２）及び第２波長板（１０３）と、前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略直線偏光にする第２複屈折板（１０４）と、を備える光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項３の発明は、撮影光学系（４）の光路中であって、撮像素子（１１）より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、最も被写体側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第１複屈折板（１０１）と、前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交する面内に光学軸を有する第１波長板（１０２）及び第２波長板（１０３）と、前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第２複屈折板（１０４）と、を備える光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記第１波長板（１０２）の光学軸と前記第２波長板（１０３）の光学軸とは、前記光路の進行方向に対して直交する面内で略直交すること、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記第１波長板（１０２）と前記第２波長板（１０３）との前記光路方向の厚みの差をΔｄ、前記第１波長板及び前記第２波長板の常光線と異常光線との屈折率の差をΔｎ、使用波長帯の中心波長をλとしたとき、Δｄ≒λ／（４・Δｎ）が満たされること、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記光路の進行方向から見て、前記第１複屈折板（１０１）の光学軸と前記第１波長板（１０２）の光学軸とは、略４５°をなすこと、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記第１波長板（１０２）及び前記第２波長板（１０３）は、水晶を用いて形成され、前記第１波長板と前記第２波長板との前記光路方向の厚みの差は、略１５μｍであること、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ（１０）を備えるカメラ（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、連続する波長領域で、入射する光の波長に依らずモアレを防止できる光学ローパスフィルタ、カメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態を挙げて、さらに詳しく説明する。なお、以下の実施形態では、一眼レフカメラを例にとって説明する。
（実施形態）
【０００９】
図１は、本実施形態のカメラ１を説明する断面図である。
本実施形態のカメラ１は、カメラボディ２に対して交換レンズ３が着脱可能な一眼レフカメラである。
交換レンズ３は、撮影光学系を構成する撮影レンズ４を有し、カメラボディ２の被写体側（図１に示す左側）に着脱可能に装着される。
カメラボディ２は、ミラーユニット５，ファインダスクリーン６，ペンタプリズム７，接眼光学系８，シャッタ９，光学ローパスフィルタ１０，撮像素子１１，表示画面１２等を備えている。
【００１０】
ミラーユニット５は、クイックリターンミラーとも呼ばれ交換レンズ３を通過した被写体側からの光（被写体光）の光路を、屈曲させるためにカメラボディ２内に回転可能に設けられたミラーである。ミラーユニット５は、レリーズ操作に応じて、退避位置（図１に破線で示す）に移動し、被写体光は撮像素子１１方向へ導かれる。
ファインダスクリーン６は、ミラーユニット５により反射された被写体像を、結像させるためのスクリーンであり、ミラーユニット５とペンタプリズム７との間に配置されている。
ペンタプリズム７は、ファインダスクリーン６で結像した像を正立像とし、接眼光学系８へと導くプリズムであり、その断面形状は五角形である。ペンタプリズム７は、カメラボディ２を横位置に構えた状態の上部に収納されている。
接眼光学系８は、ペンタプリズム７により正立像となった被写体像を、拡大観察するための光学系であり、ペンタプリズム７よりもカメラボディ２の背面側（撮影者側）に配置されている。
【００１１】
シャッタ９は、レリーズ操作に応じて開閉して露光時間を制御し、これにより、被写体像が、撮像素子１１に結像される。
光学ローパスフィルタ１０は、交換レンズ３からの被写体光の光路中であって、撮像素子１１よりも被写体側であって、シャッタ９と撮像素子１１との間に設けられるフィルタである。この光学ローパスフィルタ１０の詳細に関しては後述する。
撮像素子１１は、撮影光学系によって結像された被写体像を撮影する、例えば、ＣＣＤである。撮像素子１１は、カメラボディ２の内側の背面側（図１に示す右側）に、撮像面が光路に対して垂直となるように設けられている。
表示画面１２は、カメラボディ２の外側の背面側（撮影者側）に設けられた液晶等の表示パネルであり、撮影した被写体像や、露光時間等の撮影に関する情報等を表示する。
上述したカメラ１では、レリーズ操作が行われると、ミラーユニット５は、図１に破線で示すような退避位置に移動する。シャッタ９は、レリーズ操作に応じて開閉し、被写体光は、光学ローパスフィルタ１０を通過して撮像素子１１に結像され、撮影される。
【００１２】
図２は、光学ローパスフィルタ１０の層構成と各層の光学軸を説明する斜視図である。なお、図２では、積層された各層を離して示してある。また、図２では、理解を容易にするために、ｘｙｚ座標軸を設定してある。ｚ軸の正の方向は、光路の進行方向であり、ｚ軸に直交する面内に、互いに直交するｘ軸、ｙ軸を設定した。ｙ軸の正の方向は、カメラボディ２を横位置で構えたときの鉛直方向上向きであり、ｘ軸の正の方向は、カメラボディ２を横位置で構えたときに撮影者から見て右の方向である。なお、本実施形態では、ｘ軸，ｙ軸を上述のように規定したが、以下に説明する光学ローパスフィルタ１０の光学軸の方向は、光路を軸として回転していてもよい。
図３は、光学ローパスフィルタ１０の各層の光学軸の角度を説明する図である。図３（ａ）〜（ｌ）は、各複屈折板，波長板の光学軸を、図２中に示すｘｙｚ座標における各平面において示しており、図３（ａ）〜（ｄ）は、ｘｚ平面、図３（ｅ）〜（ｈ）は、ｘｙ平面、図３（ｉ）〜（ｌ）は、ｙｚ平面での各光学軸を示している。
光学ローパスフィルタ１０は、撮影に使用しない不要な波長の光を除去する機能や、入射する被写体光を４点に分離させてモアレ等を低減する機能を有するフィルタであり、第１複屈折板１０１，赤外カットガラス１０５，第１波長板１０２，第２波長板１０３，第２複屈折板１０４が積層されて形成されている。
【００１３】
第１複屈折板１０１は、水晶を用いて形成され、最も被写体側に設けられている。第１複屈折板１０１は、入射する光を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離する。
この第１複屈折板１０１は、光路の進行方向とは直交しない面内に光学軸を有している。なお、光学軸とは、複屈折結晶において、屈折率が一定になり、複屈折が発生しない方向を示す軸であり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いる。この光学軸に沿って入射した光は、複屈折が生じないため、通常は分離する常光線と異常光線の進行方向が一致、又は、ずれが最小となる。また、光学軸は、撮影光学系を構成する撮影レンズ４等の中心を結んだ線である光軸とは異なる。
第１複屈折板１０１の光学軸は、図３（ａ）（ｅ）（ｉ）に示すように、光路の進行方
向と直交しない面内（ｘｚ平面内）に有り、ｘ軸と４５°をなしている。
【００１４】
赤外カットガラス１０５は、本実施形態では、第１複屈折板１０１と第１波長板１０２との間に設けられ、撮影に不要な赤外線以上の長波長の光線を吸収する。
この赤外カットガラス１０５は、複屈折性を持たない。そのため、図２及び図３では、光学軸を示していない。
また、本実施形態では、赤外カットガラス１０５は、第１複屈折板１０１と第１波長板１０２との間に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、光学ローパスフィルタ１０の最も被写体側や最も撮像素子側に配置してもよいし、第１波長板１０２と第２波長板１０３との間や、第２波長板１０３と第２複屈折板１０４の間に配置してもよく、特に限定しない。
【００１５】
第１波長板１０２は、水晶を用いて形成され、第１複屈折板１０１よりも撮像素子１１側に設けられている。第１波長板１０２は、入射する光に含まれる振動方向が互いに直交する２つの成分の間に位相差を生じさせ、入射する光（直線偏光）を円偏光にする。
第１波長板１０２の光学軸は、図３（ｂ）（ｆ）（ｊ）に示すように、光路の進行方向と直交する面（ｘｙ平面）内にあり、ｘ軸と４５°をなしている。
また、第１波長板１０２の光学軸と第１複屈折板１０１の光学軸とは、光路の進行方向から見て（ｘｙ平面内において）４５°をなしている（図３（ｅ）（ｆ）参照）。
【００１６】
第２波長板１０３は、水晶を用いて形成され、第１波長板１０２よりも被写体側に設けられている。第２波長板１０３は、入射する光に含まれる振動方向が互いに直交する２つの成分の間に位相差を生じさせ、入射する光（直線偏光）を円偏光にする。
第２波長板１０３の光学軸は、図３（ｃ）（ｇ）（ｋ）に示すように、光路の進行方向と直交する面（ｘｙ平面）内にあり、ｘ軸と１３５°をなしている。よって、第１波長板１０２の光学軸と第２波長板１０３の光学軸とは、ｘｙ平面内において直交している（図３（ｆ）（ｇ）参照）。
また、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、光路方向における厚みが異なっている。
【００１７】
第２複屈折板１０４は、水晶を用いて形成され、第２波長板１０３よりも撮像素子１１側に設けられている。この第２複屈折板１０４は、入射する光を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離する。
第２複屈折板１０４の光学軸は、図３（ｄ）（ｈ）（ｌ）に示すように、光路の進行方向と直交しない面（ｙｚ平面）内にあり、ｙ軸と４５°をなしている。
【００１８】
ここで、第１波長板１０２，第２波長板１０３の光路方向の厚みを、それぞれｄ１，ｄ２とし、光路方向の厚みの差をΔｄ＝｜ｄ１−ｄ２｜とする。また、水晶の複屈折性による常光線の屈折率と異常光線の屈折率との差をΔｎとし、撮影に使用する被写体光の波長領域（以下、使用波長帯とする）の中心波長をλとすると、本実施形態の第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向の厚みの差には、以下に示す（式１）が成立する。
Δｄ≒λ／（４・Δｎ） ・・・（式１）
水晶を用いて理想的な波長板（１／４波長板）を１枚で形成する場合、理想的な波長板の厚みＤの式は、以下に示す（式２）で与えられる。
Ｄ＝λ／（４・Δｎ） ・・・（式２）
つまり、本実施形態の第１波長板１０２と第２波長板１０３の光路方向の厚みの差Δｄは、理想的な波長板の厚みＤに略等しい。
なお、中心波長とは、最も注目する（重点をおく）波長のことであり、通常、可視光領域であれば、緑色光（５００〜５５０ｎｍ付近）に中心波長が存在するため、使用波長帯の中央付近となる。
【００１９】
ここで、使用波長帯は可視光領域であり、その中心波長λ＝５５０ｎｍ、水晶における常光線の屈折率と異常光線の屈折率との差Δｎ＝０．００９１であり、これらの数値を（式２）に代入し、理想的な波長板の厚みを求めると、
Ｄ＝５５０×１０-9／（４×０．００９１）≒１５μｍ
となる。厚みが略１５μｍの水晶板を作製することは、困難であり、コスト面等の観点から現実的ではない。そのため、本実施形態では、第１波長板１０２と第２波長板１０３とを、その光学軸が直交するように配置し、その光路方向の厚みの差を（式１）を満たすΔｄとした。これにより、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みが等しい部分で生じた位相差は相殺され、厚み差Δｄで生じた位相差のみが残る。
【００２０】
図４は、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０と、各層を通過した光の様子を示した図である。なお、図４では、簡単のため、被写体が点像である場合を示している。
被写体光は、まず第１複屈折板１０１に入射する。被写体光は、複屈折によって振動方向が直交する２つの直線偏光に分離し、第１複屈折板１０１から出射する。
２つの直線偏光となった被写体光は、次に、赤外カットガラス１０５に入射する。赤外カットガラス１０５は、複屈折性を有しておらず、被写体光の偏光状態や位相差には影響を与えない。
赤外カットガラス１０５を出射した被写体光は、第１波長板１０２に入射する。第１波長板１０２は、入射する光に含まれる振動方向が直交する２つの成分の間に位相差を生じさせるため、第１波長板１０２を出射した被写体光は、２つの円偏光となる。しかし、このとき、第１波長板１０２によって円偏光化する作用には、波長依存性があるため、被写体光の使用波長帯の一部の波長領域では、円偏光化が不完全である。
【００２１】
第１波長板１０２を出射した被写体光は、第２波長板１０３に入射する。第２波長板１０３の光学軸は、第１波長板１０２の光学軸と光路の進行方向に直交する面内で直交しており、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、被写体光の光路方向で厚み差Δｄを有している。そのため、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みが等しい部分で生じる位相差は、相殺され、厚み差Δｄ分で生じる位相差のみが残る。つまり、第１波長板１０２及び第２波長板１０３は、厚みがΔｄに等しい１枚の波長板が設けられている場合と同様の作用を、被写体光に与える。
ここで、第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向での厚みの差Δｄは、（式１）を満たしており、第１波長板１０２及び第２波長板１０３は、波長依存性のない理想的な波長板として、被写体光に作用する。従って、第２波長板１０３を出射した被写体光は、使用波長帯の全てにおいて、２つの円偏光となる。
２つの円偏光となった被写体光は、第２複屈折板１０４に入射し、それぞれ、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離され、４つの直線偏光となって出射し、撮像素子１１に入射する。
【００２２】
ここで、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０の実施例と、従来の光学ローパスフィルタである比較例とを用意して、波長板によって生じる位相差等について調べた。
実施例の光学ローパスフィルタ１０は、第１波長板１０２の厚さｄ１＝０．１５ｍｍ、第２波長板１０３の厚さｄ２＝０．１６５ｍｍである。第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みの差Δｄ＝｜０．１５−０．０１６５｜＝０．０１５ｍｍ＝１５μｍであり、（式１）を満たしている。なお、この第１波長板１０２の厚みｄ１＝０．１５ｍｍと第２波長板１０３の厚みｄ２＝０．１６５ｍｍは、従来の加工技術で容易に作製できる薄さである。
【００２３】
比較例の光学ローパスフィルタは、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０と略同様の形態であるが、厚さｄ３＝０．３ｍｍの水晶板１枚を、波長板として用いている。この比較例の光学ローパスフィルタに用いられる波長板は、従来の光学ローパスフィルタに多く使用されているものであり、比較例の波長板の厚みｄ３＝０．３ｍｍは、製造上可能な最も薄い厚みではなく、光学ローパスフィルタに用いるために適当な薄さであり、波長依存性による影響が比較的目立ち難い薄さであるという観点から選択されている厚みである。
また、実施例の光学ローパスフィルタ１０では、第１波長板１０２と第２波長板１０３とを重ねた厚みが０．３１５ｍｍであり、比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板の厚みｄ３＝０．３ｍｍと略同等である。
【００２４】
図５は、比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
図６は、実施例の光学ローパスフィルタ１０に用いた第１波長板１０２及び第２波長板１０３によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
図５及び図６において、縦軸は、各波長板によって生じる位相差を示し、横軸は、入射する光の波長を示している。また、横軸の下方に示した点は、その波長で入射した光が、光学ローパスフィルタによって何点に分離したかを示している。
第１複屈折板１０１によって直線偏光となった被写体光を、波長依存性の無い理想的な波長板として作用し、円偏光とするには、波長板によって生じる位相差が、入射する光の波長に関係なく９０°又は２７０°となればよい。
しかし、図５に示すように、比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板では、生じる位相差が波長によって変化している。従って、入射した被写体光の波長によっては、比較例の光学ローパスフィルタを通過しても４点分離せず、２点分離しかしない場合がある。そのため、４点分離しない波長領域の色では、モアレが発生しやすくなる。
一方、図６に示すように、実施例の光学ローパスフィルタ１０に用いた第１波長板１０２及び第２波長板１０３では、入射する光の波長に依らず、２枚の波長板によって生じる位相差は、略９０°である。従って、被写体光の波長に依らず、被写体光を４点に分離可能であり、モアレの発生を効果的に抑えることができる。
【００２５】
よって、本実施形態によれば、波長依存性の少ない理想的な光学ローパスフィルタとすることができ、被写体光の波長に依らず、被写体光を４点に分離できる。従って、モアレを効果的に低減できる。
また、本実施形態によれば、光路の進行方向に対して直交する面内で光学軸が直交し、光路方向の厚みの差Δｄが（式１）を満たす第１波長板１０２と第２波長板１０３とを積層している。よって、理想的な波長板としての厚さまで薄く加工した水晶板を用いなくともよく、容易に加工できる薄さの第１波長板１０２及び第２波長板１０３を用いることができるので、生産コストを抑えることができ、波長依存性の少ない波長板を容易に実現できる。
さらに、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０では、第１波長板１０２と第２波長板１０３との２枚の波長板を積層しているが、２枚の波長板を積層した厚みは、従来用いていた波長板と略同等であり、光学ローパスフィルタ全体としての厚みを増加させることがない。
さらにまた、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、水晶を用いているので耐久性もよい。
【００２６】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施形態では、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、隣接して積層されている例を示したが、これに限らず、第１波長板１０２と第２波長板１０３とが離れて積層されてもよい。例えば、第１波長板１０２と第２波長板１０３との間に、赤外カットガラス１０５等を設けてもよい。
【００２７】
（２）本実施形態では、第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向での厚みの差Δｄは、（式１）を満たす例を示したが、これに限らず、（式１）で表されるΔｄの奇数倍の厚みの差としてもよい。しかし、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みの差は、小さい方が波長依存性の少ない波長板となるので、（式１）で表されるΔｄの３倍までが好ましい。
【００２８】
（３）本実施形態では、第１波長板１０２及び第２波長板１０３は、水晶を用いて形成される例を示したが、これに限らず、例えば、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）等、他の一軸性結晶を用いてもよい。
【００２９】
（４）本実施形態では、第１波長板１０２の光学軸と第２波長板１０３の光学軸とは、光路の進行方向に直交する面内で、直交するように配置される例を示した。第１波長板１０２及び第２波長板１０３の光学軸が光路の進行方向に対して直交する面内でなす角度は、９０°が好ましいが、第１波長板１０２及び第２波長板１０３の厚さが十分に薄ければ、多少の公差がある状態で配置しても被写体光を４点分離させることができる。
【００３０】
（５）本実施形態では、一例として、第１波長板１０２の厚さｄ１＝０．１５ｍｍ、第２波長板１０３の厚さｄ２＝０．１６５ｍｍとしたが、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みの差Δｄが（式１）を満たすならば、特に限定しない。
【００３１】
（６）本実施形態で、第１複屈折板１０１及び第２複屈折板１０４から出射する光は、直線偏光であり、第１波長板及１０２び第２波長板１０３から出射する光は円偏光である例を示したが、これに限らず、モアレが防止できる範囲内であるならば、例えば、第１複屈折板１０１及び第２複屈折板１０４から出射する光は、完全な直線偏光ではなく、直線偏光以外の成分を含んでいてもよいし、第１波長板及１０２び第２波長板１０３から出射する光は、完全な円偏光ではなく、楕円偏光等であってもよい。
【００３２】
（７）本実施形態では、光学ローパスフィルタ１０が備えられるカメラ１として一眼レフカメラを示したが、これに限らず、例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラ等に備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態のカメラ１を説明する断面図である。
【図２】光学ローパスフィルタ１０の層構成と各層の光学軸を説明する斜視図である。
【図３】光学ローパスフィルタ１０の各層の光学軸の角度を説明する図である。
【図４】本実施形態の光学ローパスフィルタ１０と、各層を通過した光の様子を示した図である。
【図５】比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
【図６】実施例の光学ローパスフィルタ１０に用いた第１波長板１０２及び第２波長板１０３によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：カメラ、１０：光学ローパスフィルタ、１０１：第１複屈折板、１０２：第１波長板、１０３：第２波長板、１０４：第２複屈折板、１１：撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子より光路の被写体側に設けられ、モアレ等を防止する光学ローパスフィルタ、及び、これを備えたカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等では、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いて撮影を行う。この撮像素子は、規則的に受光画素が配列されているので、モアレ縞や偽色（色モアレ）等（以下、これらをまとめてモアレと呼ぶ）が発生する場合がある。そこで、撮像素子の光の入射側には、モアレ等を防ぐ目的で光学ローパスフィルタが配置されている。
【０００３】
光学ローパスフィルタには、２枚の複屈折板の間に、水晶等の一軸性結晶を用いた波長板（１／４波長板）を配置することにより、被写体側からの光を４点に分離して、モアレを防止するものがある。
この波長板は、直線偏光を円偏光に変換するために用いられている。理想的な波長板は、入射する光の波長に関係なく直線偏光を円偏光に変換するが、理想的な波長板を水晶を用いて形成する場合、その板厚は、非常に薄いものとなる。しかし、水晶板の板厚を、波長依存性の無い理想的な１／４波長板として使用できる程度の厚さまで薄く加工して波長板に用いることは、困難であった。そこで、従来は、光学ローパスフィルタとして使用できる薄さであり、波長依存性はあるが比較的その影響が目立たない厚さの水晶板を波長板として使用していた。
しかし、そのような厚さの波長板では、円偏光化の作用に波長依存性があるため、従来の光学ローパスフィルタを通過した光は、ある波長領域（色）では光が４点に分離するが、他の波長領域では４点分離が弱く、略２点にしか分離しないといった状態となり、光が４点に分離しない波長領域では、モアレ等が生じやすいという問題があった。
【０００４】
特許文献１では、一軸延伸されたプラスチックフィルム等の高分子フィルムを１／４波長板として用いる例を示している。しかし、プラスチックフィルム等は、従来の水晶板等に比べて耐久性が劣り、変質・劣化等が生じるという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−７０３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、連続する波長領域で、入射する光の波長に依らずモアレを防止できる光学ローパスフィルタ、カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、撮影光学系（４）の光路中であって、撮像素子（１１）より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、最も被写体側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第１複屈折板（１０１）と、前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光に含まれる振動方向が直交する２つの成分の間に、位相差を生じさせる第１波長板（１０２）及び第２波長板（１０３）と、前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第２複屈折板（１０４）と、を備える光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項２の発明は、撮影光学系（４）の光路中であって、撮像素子（１１）より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、最も被写体側に設けられ、入射する光を、略直線偏光にする第１複屈折板（１０１）と、前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略円偏光にする第１波長板（１０２）及び第２波長板（１０３）と、前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略直線偏光にする第２複屈折板（１０４）と、を備える光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項３の発明は、撮影光学系（４）の光路中であって、撮像素子（１１）より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、最も被写体側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第１複屈折板（１０１）と、前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交する面内に光学軸を有する第１波長板（１０２）及び第２波長板（１０３）と、前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第２複屈折板（１０４）と、を備える光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記第１波長板（１０２）の光学軸と前記第２波長板（１０３）の光学軸とは、前記光路の進行方向に対して直交する面内で略直交すること、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記第１波長板（１０２）と前記第２波長板（１０３）との前記光路方向の厚みの差をΔｄ、前記第１波長板及び前記第２波長板の常光線と異常光線との屈折率の差をΔｎ、使用波長帯の中心波長をλとしたとき、Δｄ≒λ／（４・Δｎ）が満たされること、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記光路の進行方向から見て、前記第１複屈折板（１０１）の光学軸と前記第１波長板（１０２）の光学軸とは、略４５°をなすこと、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、前記第１波長板（１０２）及び前記第２波長板（１０３）は、水晶を用いて形成され、前記第１波長板と前記第２波長板との前記光路方向の厚みの差は、略１５μｍであること、を特徴とする光学ローパスフィルタ（１０）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタ（１０）を備えるカメラ（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、連続する波長領域で、入射する光の波長に依らずモアレを防止できる光学ローパスフィルタ、カメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態を挙げて、さらに詳しく説明する。なお、以下の実施形態では、一眼レフカメラを例にとって説明する。
（実施形態）
【０００９】
図１は、本実施形態のカメラ１を説明する断面図である。
本実施形態のカメラ１は、カメラボディ２に対して交換レンズ３が着脱可能な一眼レフカメラである。
交換レンズ３は、撮影光学系を構成する撮影レンズ４を有し、カメラボディ２の被写体側（図１に示す左側）に着脱可能に装着される。
カメラボディ２は、ミラーユニット５，ファインダスクリーン６，ペンタプリズム７，接眼光学系８，シャッタ９，光学ローパスフィルタ１０，撮像素子１１，表示画面１２等を備えている。
【００１０】
ミラーユニット５は、クイックリターンミラーとも呼ばれ交換レンズ３を通過した被写体側からの光（被写体光）の光路を、屈曲させるためにカメラボディ２内に回転可能に設けられたミラーである。ミラーユニット５は、レリーズ操作に応じて、退避位置（図１に破線で示す）に移動し、被写体光は撮像素子１１方向へ導かれる。
ファインダスクリーン６は、ミラーユニット５により反射された被写体像を、結像させるためのスクリーンであり、ミラーユニット５とペンタプリズム７との間に配置されている。
ペンタプリズム７は、ファインダスクリーン６で結像した像を正立像とし、接眼光学系８へと導くプリズムであり、その断面形状は五角形である。ペンタプリズム７は、カメラボディ２を横位置に構えた状態の上部に収納されている。
接眼光学系８は、ペンタプリズム７により正立像となった被写体像を、拡大観察するための光学系であり、ペンタプリズム７よりもカメラボディ２の背面側（撮影者側）に配置されている。
【００１１】
シャッタ９は、レリーズ操作に応じて開閉して露光時間を制御し、これにより、被写体像が、撮像素子１１に結像される。
光学ローパスフィルタ１０は、交換レンズ３からの被写体光の光路中であって、撮像素子１１よりも被写体側であって、シャッタ９と撮像素子１１との間に設けられるフィルタである。この光学ローパスフィルタ１０の詳細に関しては後述する。
撮像素子１１は、撮影光学系によって結像された被写体像を撮影する、例えば、ＣＣＤである。撮像素子１１は、カメラボディ２の内側の背面側（図１に示す右側）に、撮像面が光路に対して垂直となるように設けられている。
表示画面１２は、カメラボディ２の外側の背面側（撮影者側）に設けられた液晶等の表示パネルであり、撮影した被写体像や、露光時間等の撮影に関する情報等を表示する。
上述したカメラ１では、レリーズ操作が行われると、ミラーユニット５は、図１に破線で示すような退避位置に移動する。シャッタ９は、レリーズ操作に応じて開閉し、被写体光は、光学ローパスフィルタ１０を通過して撮像素子１１に結像され、撮影される。
【００１２】
図２は、光学ローパスフィルタ１０の層構成と各層の光学軸を説明する斜視図である。なお、図２では、積層された各層を離して示してある。また、図２では、理解を容易にするために、ｘｙｚ座標軸を設定してある。ｚ軸の正の方向は、光路の進行方向であり、ｚ軸に直交する面内に、互いに直交するｘ軸、ｙ軸を設定した。ｙ軸の正の方向は、カメラボディ２を横位置で構えたときの鉛直方向上向きであり、ｘ軸の正の方向は、カメラボディ２を横位置で構えたときに撮影者から見て右の方向である。なお、本実施形態では、ｘ軸，ｙ軸を上述のように規定したが、以下に説明する光学ローパスフィルタ１０の光学軸の方向は、光路を軸として回転していてもよい。
図３は、光学ローパスフィルタ１０の各層の光学軸の角度を説明する図である。図３（ａ）〜（ｌ）は、各複屈折板，波長板の光学軸を、図２中に示すｘｙｚ座標における各平面において示しており、図３（ａ）〜（ｄ）は、ｘｚ平面、図３（ｅ）〜（ｈ）は、ｘｙ平面、図３（ｉ）〜（ｌ）は、ｙｚ平面での各光学軸を示している。
光学ローパスフィルタ１０は、撮影に使用しない不要な波長の光を除去する機能や、入射する被写体光を４点に分離させてモアレ等を低減する機能を有するフィルタであり、第１複屈折板１０１，赤外カットガラス１０５，第１波長板１０２，第２波長板１０３，第２複屈折板１０４が積層されて形成されている。
【００１３】
第１複屈折板１０１は、水晶を用いて形成され、最も被写体側に設けられている。第１複屈折板１０１は、入射する光を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離する。
この第１複屈折板１０１は、光路の進行方向とは直交しない面内に光学軸を有している。なお、光学軸とは、複屈折結晶において、屈折率が一定になり、複屈折が発生しない方向を示す軸であり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いる。この光学軸に沿って入射した光は、複屈折が生じないため、通常は分離する常光線と異常光線の進行方向が一致、又は、ずれが最小となる。また、光学軸は、撮影光学系を構成する撮影レンズ４等の中心を結んだ線である光軸とは異なる。
第１複屈折板１０１の光学軸は、図３（ａ）（ｅ）（ｉ）に示すように、光路の進行方
向と直交しない面内（ｘｚ平面内）に有り、ｘ軸と４５°をなしている。
【００１４】
赤外カットガラス１０５は、本実施形態では、第１複屈折板１０１と第１波長板１０２との間に設けられ、撮影に不要な赤外線以上の長波長の光線を吸収する。
この赤外カットガラス１０５は、複屈折性を持たない。そのため、図２及び図３では、光学軸を示していない。
また、本実施形態では、赤外カットガラス１０５は、第１複屈折板１０１と第１波長板１０２との間に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、光学ローパスフィルタ１０の最も被写体側や最も撮像素子側に配置してもよいし、第１波長板１０２と第２波長板１０３との間や、第２波長板１０３と第２複屈折板１０４の間に配置してもよく、特に限定しない。
【００１５】
第１波長板１０２は、水晶を用いて形成され、第１複屈折板１０１よりも撮像素子１１側に設けられている。第１波長板１０２は、入射する光に含まれる振動方向が互いに直交する２つの成分の間に位相差を生じさせ、入射する光（直線偏光）を円偏光にする。
第１波長板１０２の光学軸は、図３（ｂ）（ｆ）（ｊ）に示すように、光路の進行方向と直交する面（ｘｙ平面）内にあり、ｘ軸と４５°をなしている。
また、第１波長板１０２の光学軸と第１複屈折板１０１の光学軸とは、光路の進行方向から見て（ｘｙ平面内において）４５°をなしている（図３（ｅ）（ｆ）参照）。
【００１６】
第２波長板１０３は、水晶を用いて形成され、第１波長板１０２よりも被写体側に設けられている。第２波長板１０３は、入射する光に含まれる振動方向が互いに直交する２つの成分の間に位相差を生じさせ、入射する光（直線偏光）を円偏光にする。
第２波長板１０３の光学軸は、図３（ｃ）（ｇ）（ｋ）に示すように、光路の進行方向と直交する面（ｘｙ平面）内にあり、ｘ軸と１３５°をなしている。よって、第１波長板１０２の光学軸と第２波長板１０３の光学軸とは、ｘｙ平面内において直交している（図３（ｆ）（ｇ）参照）。
また、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、光路方向における厚みが異なっている。
【００１７】
第２複屈折板１０４は、水晶を用いて形成され、第２波長板１０３よりも撮像素子１１側に設けられている。この第２複屈折板１０４は、入射する光を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離する。
第２複屈折板１０４の光学軸は、図３（ｄ）（ｈ）（ｌ）に示すように、光路の進行方向と直交しない面（ｙｚ平面）内にあり、ｙ軸と４５°をなしている。
【００１８】
ここで、第１波長板１０２，第２波長板１０３の光路方向の厚みを、それぞれｄ１，ｄ２とし、光路方向の厚みの差をΔｄ＝｜ｄ１−ｄ２｜とする。また、水晶の複屈折性による常光線の屈折率と異常光線の屈折率との差をΔｎとし、撮影に使用する被写体光の波長領域（以下、使用波長帯とする）の中心波長をλとすると、本実施形態の第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向の厚みの差には、以下に示す（式１）が成立する。
Δｄ≒λ／（４・Δｎ） ・・・（式１）
水晶を用いて理想的な波長板（１／４波長板）を１枚で形成する場合、理想的な波長板の厚みＤの式は、以下に示す（式２）で与えられる。
Ｄ＝λ／（４・Δｎ） ・・・（式２）
つまり、本実施形態の第１波長板１０２と第２波長板１０３の光路方向の厚みの差Δｄは、理想的な波長板の厚みＤに略等しい。
なお、中心波長とは、最も注目する（重点をおく）波長のことであり、通常、可視光領域であれば、緑色光（５００〜５５０ｎｍ付近）に中心波長が存在するため、使用波長帯の中央付近となる。
【００１９】
ここで、使用波長帯は可視光領域であり、その中心波長λ＝５５０ｎｍ、水晶における常光線の屈折率と異常光線の屈折率との差Δｎ＝０．００９１であり、これらの数値を（式２）に代入し、理想的な波長板の厚みを求めると、
Ｄ＝５５０×１０-9／（４×０．００９１）≒１５μｍ
となる。厚みが略１５μｍの水晶板を作製することは、困難であり、コスト面等の観点から現実的ではない。そのため、本実施形態では、第１波長板１０２と第２波長板１０３とを、その光学軸が直交するように配置し、その光路方向の厚みの差を（式１）を満たすΔｄとした。これにより、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みが等しい部分で生じた位相差は相殺され、厚み差Δｄで生じた位相差のみが残る。
【００２０】
図４は、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０と、各層を通過した光の様子を示した図である。なお、図４では、簡単のため、被写体が点像である場合を示している。
被写体光は、まず第１複屈折板１０１に入射する。被写体光は、複屈折によって振動方向が直交する２つの直線偏光に分離し、第１複屈折板１０１から出射する。
２つの直線偏光となった被写体光は、次に、赤外カットガラス１０５に入射する。赤外カットガラス１０５は、複屈折性を有しておらず、被写体光の偏光状態や位相差には影響を与えない。
赤外カットガラス１０５を出射した被写体光は、第１波長板１０２に入射する。第１波長板１０２は、入射する光に含まれる振動方向が直交する２つの成分の間に位相差を生じさせるため、第１波長板１０２を出射した被写体光は、２つの円偏光となる。しかし、このとき、第１波長板１０２によって円偏光化する作用には、波長依存性があるため、被写体光の使用波長帯の一部の波長領域では、円偏光化が不完全である。
【００２１】
第１波長板１０２を出射した被写体光は、第２波長板１０３に入射する。第２波長板１０３の光学軸は、第１波長板１０２の光学軸と光路の進行方向に直交する面内で直交しており、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、被写体光の光路方向で厚み差Δｄを有している。そのため、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みが等しい部分で生じる位相差は、相殺され、厚み差Δｄ分で生じる位相差のみが残る。つまり、第１波長板１０２及び第２波長板１０３は、厚みがΔｄに等しい１枚の波長板が設けられている場合と同様の作用を、被写体光に与える。
ここで、第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向での厚みの差Δｄは、（式１）を満たしており、第１波長板１０２及び第２波長板１０３は、波長依存性のない理想的な波長板として、被写体光に作用する。従って、第２波長板１０３を出射した被写体光は、使用波長帯の全てにおいて、２つの円偏光となる。
２つの円偏光となった被写体光は、第２複屈折板１０４に入射し、それぞれ、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離され、４つの直線偏光となって出射し、撮像素子１１に入射する。
【００２２】
ここで、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０の実施例と、従来の光学ローパスフィルタである比較例とを用意して、波長板によって生じる位相差等について調べた。
実施例の光学ローパスフィルタ１０は、第１波長板１０２の厚さｄ１＝０．１５ｍｍ、第２波長板１０３の厚さｄ２＝０．１６５ｍｍである。第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みの差Δｄ＝｜０．１５−０．０１６５｜＝０．０１５ｍｍ＝１５μｍであり、（式１）を満たしている。なお、この第１波長板１０２の厚みｄ１＝０．１５ｍｍと第２波長板１０３の厚みｄ２＝０．１６５ｍｍは、従来の加工技術で容易に作製できる薄さである。
【００２３】
比較例の光学ローパスフィルタは、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０と略同様の形態であるが、厚さｄ３＝０．３ｍｍの水晶板１枚を、波長板として用いている。この比較例の光学ローパスフィルタに用いられる波長板は、従来の光学ローパスフィルタに多く使用されているものであり、比較例の波長板の厚みｄ３＝０．３ｍｍは、製造上可能な最も薄い厚みではなく、光学ローパスフィルタに用いるために適当な薄さであり、波長依存性による影響が比較的目立ち難い薄さであるという観点から選択されている厚みである。
また、実施例の光学ローパスフィルタ１０では、第１波長板１０２と第２波長板１０３とを重ねた厚みが０．３１５ｍｍであり、比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板の厚みｄ３＝０．３ｍｍと略同等である。
【００２４】
図５は、比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
図６は、実施例の光学ローパスフィルタ１０に用いた第１波長板１０２及び第２波長板１０３によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
図５及び図６において、縦軸は、各波長板によって生じる位相差を示し、横軸は、入射する光の波長を示している。また、横軸の下方に示した点は、その波長で入射した光が、光学ローパスフィルタによって何点に分離したかを示している。
第１複屈折板１０１によって直線偏光となった被写体光を、波長依存性の無い理想的な波長板として作用し、円偏光とするには、波長板によって生じる位相差が、入射する光の波長に関係なく９０°又は２７０°となればよい。
しかし、図５に示すように、比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板では、生じる位相差が波長によって変化している。従って、入射した被写体光の波長によっては、比較例の光学ローパスフィルタを通過しても４点分離せず、２点分離しかしない場合がある。そのため、４点分離しない波長領域の色では、モアレが発生しやすくなる。
一方、図６に示すように、実施例の光学ローパスフィルタ１０に用いた第１波長板１０２及び第２波長板１０３では、入射する光の波長に依らず、２枚の波長板によって生じる位相差は、略９０°である。従って、被写体光の波長に依らず、被写体光を４点に分離可能であり、モアレの発生を効果的に抑えることができる。
【００２５】
よって、本実施形態によれば、波長依存性の少ない理想的な光学ローパスフィルタとすることができ、被写体光の波長に依らず、被写体光を４点に分離できる。従って、モアレを効果的に低減できる。
また、本実施形態によれば、光路の進行方向に対して直交する面内で光学軸が直交し、光路方向の厚みの差Δｄが（式１）を満たす第１波長板１０２と第２波長板１０３とを積層している。よって、理想的な波長板としての厚さまで薄く加工した水晶板を用いなくともよく、容易に加工できる薄さの第１波長板１０２及び第２波長板１０３を用いることができるので、生産コストを抑えることができ、波長依存性の少ない波長板を容易に実現できる。
さらに、本実施形態の光学ローパスフィルタ１０では、第１波長板１０２と第２波長板１０３との２枚の波長板を積層しているが、２枚の波長板を積層した厚みは、従来用いていた波長板と略同等であり、光学ローパスフィルタ全体としての厚みを増加させることがない。
さらにまた、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、水晶を用いているので耐久性もよい。
【００２６】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施形態では、第１波長板１０２と第２波長板１０３とは、隣接して積層されている例を示したが、これに限らず、第１波長板１０２と第２波長板１０３とが離れて積層されてもよい。例えば、第１波長板１０２と第２波長板１０３との間に、赤外カットガラス１０５等を設けてもよい。
【００２７】
（２）本実施形態では、第１波長板１０２と第２波長板１０３との光路方向での厚みの差Δｄは、（式１）を満たす例を示したが、これに限らず、（式１）で表されるΔｄの奇数倍の厚みの差としてもよい。しかし、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みの差は、小さい方が波長依存性の少ない波長板となるので、（式１）で表されるΔｄの３倍までが好ましい。
【００２８】
（３）本実施形態では、第１波長板１０２及び第２波長板１０３は、水晶を用いて形成される例を示したが、これに限らず、例えば、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）等、他の一軸性結晶を用いてもよい。
【００２９】
（４）本実施形態では、第１波長板１０２の光学軸と第２波長板１０３の光学軸とは、光路の進行方向に直交する面内で、直交するように配置される例を示した。第１波長板１０２及び第２波長板１０３の光学軸が光路の進行方向に対して直交する面内でなす角度は、９０°が好ましいが、第１波長板１０２及び第２波長板１０３の厚さが十分に薄ければ、多少の公差がある状態で配置しても被写体光を４点分離させることができる。
【００３０】
（５）本実施形態では、一例として、第１波長板１０２の厚さｄ１＝０．１５ｍｍ、第２波長板１０３の厚さｄ２＝０．１６５ｍｍとしたが、第１波長板１０２と第２波長板１０３との厚みの差Δｄが（式１）を満たすならば、特に限定しない。
【００３１】
（６）本実施形態で、第１複屈折板１０１及び第２複屈折板１０４から出射する光は、直線偏光であり、第１波長板及１０２び第２波長板１０３から出射する光は円偏光である例を示したが、これに限らず、モアレが防止できる範囲内であるならば、例えば、第１複屈折板１０１及び第２複屈折板１０４から出射する光は、完全な直線偏光ではなく、直線偏光以外の成分を含んでいてもよいし、第１波長板及１０２び第２波長板１０３から出射する光は、完全な円偏光ではなく、楕円偏光等であってもよい。
【００３２】
（７）本実施形態では、光学ローパスフィルタ１０が備えられるカメラ１として一眼レフカメラを示したが、これに限らず、例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラ等に備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態のカメラ１を説明する断面図である。
【図２】光学ローパスフィルタ１０の層構成と各層の光学軸を説明する斜視図である。
【図３】光学ローパスフィルタ１０の各層の光学軸の角度を説明する図である。
【図４】本実施形態の光学ローパスフィルタ１０と、各層を通過した光の様子を示した図である。
【図５】比較例の光学ローパスフィルタに用いた波長板によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
【図６】実施例の光学ローパスフィルタ１０に用いた第１波長板１０２及び第２波長板１０３によって生じる位相差と、撮像素子に入射する際の被写体光の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：カメラ、１０：光学ローパスフィルタ、１０１：第１複屈折板、１０２：第１波長板、１０３：第２波長板、１０４：第２複屈折板、１１：撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の光路中であって、撮像素子より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、
最も被写体側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第１複屈折板と、
前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光に含まれる振動方向が直交する２つの成分の間に、位相差を生じさせる第１波長板及び第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第２複屈折板と、
を備える光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
撮影光学系の光路中であって、撮像素子より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、
最も被写体側に設けられ、入射する光を、略直線偏光にする第１複屈折板と、
前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略円偏光にする第１波長板及び第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略直線偏光にする第２複屈折板と、
を備える光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
撮影光学系の光路中であって、撮像素子より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、
最も被写体側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第１複屈折板と、
前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交する面内に光学軸を有する第１波長板及び第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第２複屈折板と、
を備える光学ローパスフィルタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１波長板の光学軸と前記第２波長板の光学軸とは、前記光路の進行方向に対して直交する面内で略直交すること、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１波長板と前記第２波長板との前記光路方向の厚みの差をΔｄ、
前記第１波長板及び前記第２波長板の常光線と異常光線との屈折率の差をΔｎ、
使用波長帯の中心波長をλとしたとき、
Δｄ≒λ／（４・Δｎ）
が満たされること、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記光路の進行方向から見て、前記第１複屈折板の光学軸と前記第１波長板の光学軸とは、略４５°をなすこと、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１波長板及び前記第２波長板は、水晶を用いて形成され、
前記第１波長板と前記第２波長板との前記光路方向の厚みの差は、略１５μｍであること、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタを備えるカメラ。
【請求項１】
撮影光学系の光路中であって、撮像素子より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、
最も被写体側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第１複屈折板と、
前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光に含まれる振動方向が直交する２つの成分の間に、位相差を生じさせる第１波長板及び第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を２つの光に分離する第２複屈折板と、
を備える光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
撮影光学系の光路中であって、撮像素子より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、
最も被写体側に設けられ、入射する光を、略直線偏光にする第１複屈折板と、
前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略円偏光にする第１波長板及び第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、入射する光を略直線偏光にする第２複屈折板と、
を備える光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
撮影光学系の光路中であって、撮像素子より被写体側に設けられる光学ローパスフィルタであって、
最も被写体側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第１複屈折板と、
前記第１複屈折板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交する面内に光学軸を有する第１波長板及び第２波長板と、
前記第１波長板及び前記第２波長板より撮像素子側に設けられ、前記光路の進行方向に対して直交しない面内に光学軸を有する第２複屈折板と、
を備える光学ローパスフィルタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１波長板の光学軸と前記第２波長板の光学軸とは、前記光路の進行方向に対して直交する面内で略直交すること、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１波長板と前記第２波長板との前記光路方向の厚みの差をΔｄ、
前記第１波長板及び前記第２波長板の常光線と異常光線との屈折率の差をΔｎ、
使用波長帯の中心波長をλとしたとき、
Δｄ≒λ／（４・Δｎ）
が満たされること、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記光路の進行方向から見て、前記第１複屈折板の光学軸と前記第１波長板の光学軸とは、略４５°をなすこと、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１波長板及び前記第２波長板は、水晶を用いて形成され、
前記第１波長板と前記第２波長板との前記光路方向の厚みの差は、略１５μｍであること、
を特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光学ローパスフィルタを備えるカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１５３４３（Ｐ２００８−１５３４３Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８８１４５（Ｐ２００６−１８８１４５）
【出願日】平成１８年７月７日（２００６．７．７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月７日（２００６．７．７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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