光学ローパスフィルタ及びデジタルカメラ
【課題】静止画および動画いずれの撮影モードにおいてもモアレや偽色が低減され、高精度で小型化が実現できる。
【解決手段】第１の分離素子と、第２の分離素子とが、光の進行する順に並んで配置されており、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる回転駆動部と、を有し、前記第１の分離素子は、入射する光のうち、第１の偏光成分の光と、前記第１の偏光成分の光と直交する第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ１（＞０）だけ隔て分離し、前記第２の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ２（＞０）だけ隔て分離し、前記回転駆動部により、前記第１の分離素子に対し前記第２の分離素子を回転させることにより、前記第２の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、ＬＭと、ＬＳとに切り換えることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【解決手段】第１の分離素子と、第２の分離素子とが、光の進行する順に並んで配置されており、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる回転駆動部と、を有し、前記第１の分離素子は、入射する光のうち、第１の偏光成分の光と、前記第１の偏光成分の光と直交する第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ１（＞０）だけ隔て分離し、前記第２の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ２（＞０）だけ隔て分離し、前記回転駆動部により、前記第１の分離素子に対し前記第２の分離素子を回転させることにより、前記第２の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、ＬＭと、ＬＳとに切り換えることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ローパスフィルタ及びこの光学ローパスフィルタを有するデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサが用いられており、画素ごとに外部信号として入る光の明暗の量を電荷の量に変換、即ち、光電変換をし、その電気信号を順次処理することによってデジタル画像を生成する。このようなイメージセンサは、イメージセンサにおける画素ピッチよりも細かい空間周波数を有する画像の撮像においては、サンプリングによる歪みが生じ、本来の画像と異なる模様（モアレ）や偽色が発生することが知られている。
【０００３】
このようなモアレや偽色を防止するために、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器において、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ：Optical Low Pass Filter）を用いて画像の撮像を行っている。ＯＬＰＦは、具体的には、水晶などの複屈折板を有し、入射する２次元画像を水平方向または／および垂直方向に僅かな距離だけ分離させることによって、イメージセンサ（撮像素子）に入射する画素ピッチの周波数（サンプリング周波数）付近をカットする機能を有し、モアレや偽色の現象を生じさせない工夫が施されている。
【０００４】
このようなＯＬＰＦでは、撮像に必要な画素ピッチに合わせて、入射する２次元画像を特定の距離だけ分離させるものであるが、静止画と動画との間で、撮像に必要な画素数が異なることから画素ピッチも異なり、このため、分離させる適切な距離がそれぞれ異なる。よって、例えば、静止画及び動画の双方に対応するためには、分離する距離（以下、「分離距離」という。）を適切に制御することが要求される。特に、静止画だけでなく動画も撮影できるデジタルカメラについては、静止画及び動画の双方において、高精度の画質が要求される。例えば、デジタル一眼レフカメラにおいて、静止画では、１０００万画素以上の画質であるのに対し、動画では、フルＨＤ（ＨＤ：High Definition）対応であっても約２００万画素と大きく異なる。よって、これらのモードに対応した適切なモアレや偽色の現象の低減が要求される。
【０００５】
このように、静止画と動画との間で分離距離を変化させる方法として、カメラの光路中に、分離距離が異なる静止画用のＯＬＰＦ素子と動画用のＯＬＰＦ素子とを入れ換えることにより、モアレを解消する光学的ローパスフィルタが開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３０６０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の光学的ローパスフィルタは、静止画対応のＯＬＰＦ素子と動画対応のＯＬＰＦ素子の２種類を備える必要がある。そのため、光路中にいずれか一方のＯＬＰＦ素子を出し入れする機械的機構を備える必要があり、更に、２種類のＯＬＰＦ素子を収納等するスペースが要求されるため、高い信頼性を得ることが困難であるとともに、小型化することが困難であるという問題を有している。
【０００８】
このため、小型で容易に入射する光線の分離距離を切り換えることが可能な光学ローパスフィルタ及び、この光学ローパスフィルタを用いたデジタルカメラが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の分離素子と、第２の分離素子とが、光の進行する順に並んで配置されており、前記第１の分離素子または前記第２の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる回転駆動部と、を有し、前記第１の分離素子は、入射する光のうち、第１の偏光成分の光と、前記第１の偏光成分の光と直交する第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ１（＞０）だけ隔て分離し、前記第２の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ２（＞０）だけ隔て分離し、前記回転駆動部により、前記第１の分離素子に対し前記第２の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第２の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ１＋Ｌ２に相当するＬＭと、｜Ｌ１−Ｌ２｜に相当するＬＳとに切り換えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２との比が、１．３〜３の範囲であり、ＬＭ＞ＬＳであるとともに、１０μｍ≦ＬＭ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳ≦１０μｍであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２と、が略等しいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記第１の分離素子は、厚さｄ１、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ１となり、常光屈折率ｎｏ１、異常光屈折率ｎｅ１を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ１が下記の（１）式で与えられ、
【００１３】
【数１】
前記第２の分離素子は、厚さｄ２、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ２となり、常光屈折率ｎｏ２、異常光屈折率ｎｅ２を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ２が下記の（２）式で与えられることを特徴とする。
【００１４】
【数２】
また、本発明は、前記第２の分離素子の後段に、偏光変換素子、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び前記第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て、前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４に相当するＬＭＸと、｜Ｌ３−Ｌ４｜に相当するＬＳＸとに切り換えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４との比が、１．３〜３の範囲であり、ＬＭＸ＞ＬＳＸであるとともに、１０μｍ≦ＬＭＸ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳＸ≦１０μｍであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４と、が略等しいことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記第３の分離素子は、厚さｄ３、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ３となり、常光屈折率ｎｏ３、異常光屈折率ｎｅ３を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ３が下記の（３）式で与えられ、
【００１８】
【数３】
前記第４の分離素子は、厚さｄ４、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ４となり、常光屈折率ｎｏ４、異常光屈折率ｎｅ４を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ４が下記の（４）式で与えられることを特徴とする。
【００１９】
【数４】
また、本発明は、前記第２の分離素子の後段に、偏光分離素子、第３の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、前記第３の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記第２の分離素子の後段に、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し所定の角度方向に分離するものであって、前記第３の分離素子は、入射する光のうち、第３の偏光成分の光と、前記第３の偏光成分の光と直交する第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第３の偏光成分の光と、前記第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て分離し、前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子を出射する前記第３の偏光成分の光と前記第４の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４と、｜Ｌ３−Ｌ４｜とに切り換えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記所定の角度は、４５°であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記記載の光学ローパスフィルタと、前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭとなるように回転駆動部を制御することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記記載の光学ローパスフィルタと、前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳＸとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭＸとなるように回転駆動部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、小型で容易に入射する光線の分離距離を切り換えることが可能な光学ローパスフィルタ及びこの光学ローパスフィルタを用いたデジタルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図
【図２】第１の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図
【図３】第２の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図４】第２の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図５】第２の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図６】第２の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図７】第３の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図８】第３の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図９】第３の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図１０】第３の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図１１】第４の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図１２】第４の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（２）
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態における光学ローパスフィルタについて、図１に基づき説明する。
【００２８】
本実施の形態における光学ローパスフィルタ１０は、画像を撮像するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサにおいて、画像となる光が入射する側に設置されるものであり、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１を有している。第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、互いに直交する偏光の光を分離する機能を有している。回転駆動部２１は、第２の分離素子１２を入射光の光軸を中心に１８０°回転駆動させることのできるものである。尚、光の入射方向をＺ軸方向とし、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２の面はＸＹ面となるように設置されており、外部からの光はこの順に入射するものとする。
【００２９】
第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、例えば、複屈折性材料から構成されており、この場合、厚さ（Ｚ軸）方向に対して斜め方向に異常光屈折率軸を有する。具体的に、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２を構成する材料としては、結晶材料として、水晶、イットリウム・オルトバナデート（ＹＶＯ４）結晶、方解石（カルサイト：ＣａＣＯ３）やルチル（ＴｉＯ２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などが挙げられる。また、樹脂材料であれば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、ポリオレフィンなどが挙げられる。また、複屈折性が得られる高分子液晶を含む液晶材料であってもよい。
【００３０】
また、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、厚さ方向に対して斜め方向に異常光屈折率軸を有する複屈折性材料から構成されるものに限らない。例えば、入射する光のうち第１の偏光の光に対して厚さ方向に屈折率が一様になっているとともに、第１の偏光と直交する第２の偏光の光に対して厚さ方向に屈折率の分布が傾斜を有する材料を用いて、一方の偏光の光を屈折させる分離素子であってもよい。
【００３１】
さらに、第１の偏光の光に対して回折することなく直進透過し、第２の偏光の光に対して回折する偏光性回折格子からなる分離素子であってもよい。偏光性回折格子としては、例えば、断面が周期的凹凸を有する回折格子の凸部に相当する材料として常光屈折率ｎ１、異常光屈折率ｎ２（ｎ１≠ｎ２）となる複屈折性材料、そして凹凸を充填するように、凹部には屈折率ｎｓの等方性材料を有し、例えば、ｎ１とｎｓとを略等しくすることで、常光屈折率の偏光の光を透過させ、異常光屈折率の偏光の光を回折させることができる。また、この場合、回折効率を高くするために、回折格子の断面形状がブレーズ形状またはブレーズ形状を階段状に近似した擬似ブレーズ形状あるとよい。尚、以下、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２は、斜め方向に異常光屈折率軸を有する複屈折性材料から構成されるものとして説明する。
【００３２】
本実施の形態における光学ローパスフィルタ１０において、第１の分離素子１１の厚さをｄ１、常光屈折率をｎｏ１、異常光屈折率をｎｅ１、異常光屈折率軸１１ａと入射する光が進行する方向（第１の分離素子１１の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ１、とするとき、第１の分離素子１１における分離距離Ｌ１は、数１に示す式（１）で表すことができる。
【００３３】
【数１】
また、第２の分離素子１２の厚さをｄ２、常光屈折率をｎｏ２、異常光屈折率をｎｅ２、異常光屈折率軸１２ａと入射する光が進行する方向（第２の分離素子１２の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ２、とするとき、第２の分離素子１２における分離距離Ｌ２は、数２に示す式（２）で表すことができる。尚、本実施の形態における説明では、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とは互いに異なる値となるように設定されているものとするが、後述するように同じ値であってもよい。また、θ１とθ２は符号を有するものであって、ここでは、光が入射するＺ軸方向を基準に、＋Ｙ方向の傾斜をプラス、−Ｙ方向の傾斜をマイナスとして考える。
【００３４】
【数２】
回転駆動部２１は、第２の分離素子１２を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心として、１８０°回転させることができるものであり、リング状の超音波モータ、回転駆動可能なモータ、バネ等の機構により構成されている。
【００３５】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、回転駆動部２１により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置が、図１（ａ）に示す場合と図１（ｂ）に示す場合となるように、切り換えることができる。
【００３６】
図１（ａ）に示す場合において、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、ともに、Ｙ軸方向の偏光成分の光を＋Ｙ軸方向に分離させることができるよう配置されている。即ち、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。このようにして、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において分離距離Ｌ１分離することができる。尚、本明細書においては、Ｘ軸方向の偏光成分の光には、Ｘ軸方向の直線偏光の光を含むものとし、Ｙ軸方向の偏光成分の光には、Ｙ軸方向の直線偏光の光を含むものとする。
【００３７】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射すると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。これにより、図１（ａ）に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はＹ軸方向において、光路を分離距離Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、分離距離がＬ１＋Ｌ２となる２つの分離した光を入射させることができる。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、回転駆動部２１により、第２の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させる。図１（ｂ）に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００３９】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射すると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。これにより、図１（ｂ）に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はＹ軸方向において、光路を分離距離｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。尚、第１の分離素子１１での分離距離Ｌ１と第２の分離素子１２での分離距離Ｌ２について、Ｌ２＞Ｌ１の場合も考えられるので、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、分離距離が｜Ｌ１−Ｌ２｜となる２つの分離した光を入射させることができる。
【００４０】
このようにして、回転駆動部２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させるか否かにより、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とが含まれる光をＹ軸方向において、イメージセンサ４０に入射する光を分離距離がＬ１＋Ｌ２となる場合と｜Ｌ１−Ｌ２｜となる場合とに、容易に切り換えることができる。
【００４１】
前述したように、通常のデジタルカメラの場合では、動画撮像モードと静止画撮像モードとの画素数は異なる。よって、画素ピッチの長い動画モードの場合においては、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２を図１（ａ）に示すような配置にすることにより、分離距離がＬ１＋Ｌ２（＝ＬＭ）と長くなるように設定し、画素ピッチの短い静止画モードの場合においては、回転駆動部２１により第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２を図１（ｂ）に示すような配置にすることにより、分離距離が｜Ｌ１−Ｌ２｜（＝ＬＳ）と短くなるように設定することができる。
【００４２】
尚、本実施の形態においては、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、分離される各々の光の光量が、略１：１となることが好ましい。
【００４３】
また、上記説明では、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２との厚さを異なる厚さとすること等により、第１の分離素子１１における分離距離Ｌ１と第２の分離素子１２における分離距離Ｌ２とが異なる場合について説明したが、図２に示すように、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２の厚さを同じ厚さとすることにより、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しくすることも可能である。この場合、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２が回転していない状態と、１８０°回転させた状態とに切り換えることにより、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とを２×Ｌ１分離させた状態と、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とが分離していない状態とに、切り換えることができる。
【００４４】
尚、被写体によっては、静止画、動画に関係なくモアレや偽色が発生しない場合もあって、分離距離が０であることで高い解像度が得られるので、このような場合においては、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しいことが好ましく、分離距離ＬＳ（＝０）のときはモアレや偽色が無い画像を撮影する場合、分離距離ＬＭ（＞０）のときはモアレや偽色が有る画像を撮影する場合、として切り替えることもできる。これは、後述する、分離距離ＬＳＸ（＝０）と分離距離ＬＭＸ（＞０）との関係、分離距離ＬＳＹ（＝０）と分離距離ＬＭＹ（＞０）との関係についても同様に、モアレや偽色が無い画像と有る画像を撮影する場合の切り替えとしても適用できる。
【００４５】
また、上記説明では、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光は、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光であればよく、例えば、円偏光の光等であってもよい。また、第２の分離素子１２に回転駆動部２１を設けた構成について説明したが、第１の分離素子１１に回転駆動部を設けた構成であってもよく、更には、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２の各々に回転駆動部を設けた構成であってもよい。
【００４６】
次に、デジタル一眼レフカメラの画素数に合わせた具体的な分離距離について説明する。デジタル一眼レフカメラにおいては、静止画像について約１０００万画素〜約３０００万画素に対応した光学ローパスフィルタ機能に加え、動画像についてフルＨＤ画像やＨＤ画像に対応した約１００万画素〜約２００万画素に最適な光学ローパスフィルタ機能に切り替えることにより、モアレや偽色を低減することが求められている。また、デジタル一眼レフカメラに用いられるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサ（撮像素子）の大きさは、フォーサーズサイズの約１７．３ｍｍ×１３．０ｍｍから、ＡＰＳ−Ｃサイズの約２３．４ｍｍ×１６．７ｍｍ、そして、３５ｍｍフィルムに相当する約３６ｍｍ×２４ｍｍのサイズ等が用いられる。
【００４７】
これより、静止画に適用する画素間隔としては、約２μｍ〜約１０μｍ程度の範囲となり、一方、フルＨＤ画像やＨＤ画像の動画に適用する画素間隔としては、約１０〜約３２μｍ程度の範囲となる。このように、分離距離が長くまた、広い範囲で可変できるように、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２を設計する。ここで、静止画用の分離距離をＬＳ、動画用の分離距離をＬＭとするとき、ＬＭ＞ＬＳであるとともに、ＬＳが２〜１０μｍ程度の分離距離を有し、ＬＭが１０〜３２μｍの分離距離を有するとよい。尚、本実施の形態では、上述したように、分離距離ＬＳは｜Ｌ１−Ｌ２｜に相当する値であり、分離距離ＬＭはＬ１＋Ｌ２に相当する値である。
【００４８】
また、第１の分離素子１１により発生する分離距離Ｌ１と、第２の分離素子１２によって発生する分離距離Ｌ２は、Ｌ１＞Ｌ２であっても、Ｌ１＜Ｌ２であっても、また、Ｌ１＝Ｌ２であってもよい。また、分離距離ＬＳ＞０であるとき、Ｌ１とＬ２のうち、小さい方の分離距離を基準にしたとき、大きい方の分離距離の比が１．３〜３の範囲であるように、数１に示す式（１）及び数２に示す式（２）を調整することが好ましい。尚、分離距離ＬＳ＞０であって、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２が同じ材料、異常光屈折率軸１１ａ、１２ａの方向が平行（θ１＝θ２）またはＺ軸を基準に対称（｜θ１｜＝｜θ２｜）である場合、厚さｄ１、ｄ２の比を１．３〜３の範囲で調節するとよい。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、１次元方向に光を分離する光学ローパスフィルタであるのに対し、第２の実施の形態は、２次元方向に光を分離する光学ローパスフィルタである。
【００５０】
図３及び図４に基づき、本実施の形態における光学ローパスフィルタについて説明する。本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の実施の形態における光学ローパスフィルタに、更に、同様の構成の光学ローパスフィルタを設け、偏光変換素子を組み合わせた構成のものである。
【００５１】
具体的には、本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、偏光変換素子１３１、第３の分離素子１１３、第４の分離素子１１４、第１の回転駆動部１２１、第２の回転駆動部１２２を有している。尚、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び第１の回転駆動部１２１は、第１の実施の形態における第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１と同様のものである。
【００５２】
このようにして、第１の分離素子１１および第２の分離素子１２により第１の光学ローパスフィルタ１０が構成され、第３の分離素子１１３および第４の分離素子１１４により第２の光学ローパスフィルタ１１０が構成される。
【００５３】
また、第３の分離素子１１３及び第４の分離素子１１４は、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２と同様の材料等により構成されており、第２の回転駆動部１２２により第４の分離素子１１４を入射光の光軸を中心として１８０°回転させることが可能である。
【００５４】
本実施の形態における光学ローパスフィルタにおいては、厚さｄ３を有する第３の分離素子１１３が、Ｚ軸方向を基準に＋Ｘ方向の傾斜で角度θ３となる異常光屈折率軸を有し、厚さｄ４を有する第４の分離素子１１４が、Ｚ軸方向を基準に＋Ｘ方向の傾斜で角度θ４となる異常光屈折率軸を有する。また、第３の分離素子１１３の厚さをｄ３、常光屈折率をｎｏ３、異常光屈折率をｎｅ３、異常光屈折率軸１１３ａと入射する光が進行する方向（第３の分離素子１１３の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ３、とするとき、分離距離Ｌ３は、数３に示す式（３）で表すことができる。
【００５５】
【数３】
また、第４の分離素子１１４の厚さをｄ４、常光屈折率をｎｏ４、異常光屈折率をｎｅ４、異常光屈折率軸１１４ａと入射する光が進行する方向（第４の分離素子１１４の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ４、とするとき、分離距離Ｌ４は、数４に示す式（４）で表すことができる。また、ここでも、分離距離Ｌ３と分離距離Ｌ４とは、互いに等しく設定されるものであってもよく、互いに異なるように設定されるものであってもよい。そして、θ３とθ４も符号を有するものであって、ここでは、光が入射するＺ軸方向を基準に、＋Ｘ方向の傾斜をプラス、−Ｘ方向の傾斜をマイナスとして考える。
【００５６】
【数４】
ここで、厚さｄ３、ｄ４および角度θ３、θ４は、任意に与えることができるが、ここでは、θ３とθ４の符号が異なり、｜θ３｜＝｜θ１｜、｜θ４｜＝｜θ２｜とする。さらに、ｄ３＝ｄ１、ｄ４＝ｄ２とする。つまり、第３の分離素子１１３および第４の分離素子１１４は、第１の分離素子１１および第２の分離素子１２と同じ構成を有し、第１の分離素子１１および第２の分離素子１２に対してＺ軸方向に９０°回転して配置されるものと同等のものとして説明する。
【００５７】
また、偏光変換素子１３１は、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、第１の偏光成分の光と第２の偏光成分とが略同一となる光に変換する機能を有する。具体的には、入射する可視光領域の光に対して、広帯域の１／２波長板となる機能を有するかまたは、広帯域の１／４波長板となる機能を有するものであればよい。つまり、広帯域の１／２波長板の場合、好ましくは、入射する偏光成分の光の振動方向を４５°の奇数倍の角度回転する偏光成分の光に変換し、広帯域の１／４波長板の場合、好ましくは、入射する偏光成分の光を円偏光の光に変換するものである。また、偏光変換素子１３１を出射する光のうちＸ軸方向の光の成分とＹ軸方向の光の成分との比が略同一とは、可視光領域の光について、７：３〜３：７の範囲であればよく、６：４〜４：６が好ましく、５：５の比率に近づくほどより好ましい。
【００５８】
偏光変換素子１３１は、広帯域の１／２波長板、広帯域の１／４波長板とする場合、例えば、光が入射する方向と直交する面と平行に光学軸を有し、光学軸が厚さ方向に揃った複屈折性材料からなる波長板を、光学軸が交差するように複数枚重ねて構成されるものであってもよい。また、光学軸方向が厚さ方向を軸に螺旋している波長板を１枚で構成するかまたは、複数枚重ねるように構成されるものであってもよい。波長板の材料としては例えば、水晶、ＬｉＮｂＯ３などの無機材料や樹脂や液晶、高分子液晶などの有機材料から構成される。
【００５９】
次に、本実施の形態における光学ローパスフィルタの動作について説明する。図３及び図４は、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光の経路及び偏光状態を示す模式図である。
【００６０】
第２の回転駆動部１２２は、第４の分離素子１１４を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心として、１８０°回転させることができるものであり、リング状の超音波モータ、回転駆動可能なモータ、バネ等の機構により構成されている。
【００６１】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置及び第３の分離素子１１３に対する第４の分離素子１１４の配置が、図３に示す場合と図４に示す場合となるように、切り換えることができる。尚、図３及び図４における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージ（ＸＹ平面）を示すものであり、後述する図５〜図１２においても同様に表示する。
【００６２】
最初に、図３に示す場合について説明する。尚、図３（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図３（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図３に示す場合において、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させた場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１分離した光路の光となる。
【００６３】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２分離した光路の光となる。
【００６４】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。ここで、分離距離Ｌ１＋Ｌ２は分離距離ＬＭＹである。尚、分離距離ＬＭＹの'Ｍ'は動画モード、'Ｙ'は、分離方向がＹ軸方向を意味し、後述するが、'Ｓ'は静止画モード、'Ｘ'は、分離方向がＸ軸方向を意味する。尚、本実施の形態における分離距離ＬＭＹは、第１の実施の形態における分離距離ＬＭに相当するものであり、本実施の形態における分離距離ＬＳＹは、第１の実施の形態における分離距離ＬＳに相当するものである。
【００６５】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光とが略同一の光量となる光に変換する。例えば、円偏光の光等に変換する。
【００６６】
次に、これらの光が第３の分離素子１１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子１１３内を異常光屈折率軸１１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３分離した光路の光となる。
【００６７】
次に、これらの光が第４の分離素子１１４に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子１１４内を異常光屈折率軸１１４ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ４分離した光路の光となる。
【００６８】
よって、第２の光学ローパスフィルタ１１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＸ軸方向において、Ｌ３＋Ｌ４分離することができる。尚、ここで、分離距離Ｌ３＋Ｌ４は分離距離ＬＭＸである。
【００６９】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記４つの分離した光を入射させることができる。
【００７０】
次に、図４に示すように、第１の回転駆動部１２１により、第２の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させ、同様に、第２の回転駆動部１２２により、第４の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させた場合について説明する。尚、図４（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図４（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図４に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００７１】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。
【００７２】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。尚、ここで、分離距離｜Ｌ１−Ｌ２｜は分離距離ＬＳＹである。
【００７３】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光の成分とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光の成分が略同一の光量となる光に変換する。
【００７４】
次に、これらの光が第３の分離素子１１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子１１３内を異常光屈折率軸１１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３離れた光路の光となる。
【００７５】
次に、これらの光が第４の分離素子１１４に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子１１４内を異常光屈折率軸１１４ｂに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ４離れた光路の光となる。よって、第２の光学ローパスフィルタ１１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＸ軸方向において、｜Ｌ３−Ｌ４｜分離することができる。尚、ここで、分離距離｜Ｌ３−Ｌ４｜は分離距離ＬＳＸである。
【００７６】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れた光路の光と、Ｘ軸方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れ、かつ、Ｘ軸方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記４つの分離した光を入射させることができる。
【００７７】
以上より、第１の回転駆動部１２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させるとともに、かつ、第２の回転駆動部１２１において、第４の分離素子１１４を１８０°回転させるか否かにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における分離距離を容易に切り換えることができる。
【００７８】
前述したように、通常のデジタルカメラの場合では、動画撮像モードと静止画撮像モードとの画素数は異なる。よって、画素ピッチの長い動画モードの場合においては、第１の分離素子１１から第４の分離素子１１４を図３に示すような配置にすることにより、分離距離が長くなるように設定し、画素ピッチの短い静止画モードの場合においては、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により第１の分離素子１１から第４の分離素子１１４を図４に示すような配置にすることにより、分離距離が短くなるように設定することができる。
【００７９】
また、第１の実施の形態と同様に、図５及び図６に示すように、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２の厚さを同じ厚さ、第３の分離素子１１３と第４の分離素子１１４の厚さを同じ厚さとすることにより、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しくし（Ｌ１＝Ｌ２）、分離距離Ｌ３と分離距離Ｌ４とを等しく（Ｌ３＝Ｌ４）することも可能である。この場合、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を回転させない状態と、１８０°回転させた状態とに切り換えることにより制御することができる。尚、図５及び図６における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【００８０】
図５に示すように、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を回転させていない状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２によりＹ軸方向に２×Ｌ１離れた光路の光となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光等の光となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子１１３と第４の分離素子１１４によりＸ軸方向に２×Ｌ３離れた光路の光となる。これにより、４つの光路に分離することができる。尚、図５（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図５（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
【００８１】
一方、図６に示すように、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を１８０°回転させた状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１により一旦はＬ１離れた光路の光となるが、第２の分離素子１２により元に戻り、分離していない状態と同一の状態となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光の光等となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子１１３により一旦はＬ３離れた光路の光となるが、第４の分離素子１１４により元に戻り、分離していない状態と同一の状態となる。これにより、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は分離していない状態で、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に入射する。尚、図６（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図６（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
【００８２】
尚、第２の分離素子１２に第１の回転駆動部１２１を設け、第４の分離素子１１４に第２の回転駆動部１２２を設けた構成について説明したが、第１の分離素子１１に第１の回転駆動部を設け、第３の分離素子１１３に第２の回転駆動部を設けた構成であってもよい。また、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、第３の分離素子１１３、第４の分離素子１１４の各々に回転駆動部を設けた構成であってもよい。
【００８３】
このように分離方向を直交させる理由は、イメージセンサの画素が２次元に配列しているため、配列される２つの直交する方向に対してモアレや偽色を低減するために、画素の配列方向に合わせて分離させるためである。また、分離距離は画素のピッチとカットする空間周波数によって異なり、画素形状が正方形の場合は、Ｘ軸方向への分離距離とＹ軸方向の分離距離を同じにすることが効果的である。例えば縦長の画素（Ｙ軸方向の１画素の長さ＞Ｘ軸方向の１画素の長さ）のイメージセンサの場合は、Ｘ軸方向のモアレや偽色の防止が優先される。そのため、Ｘ軸方向とＹ軸方向との分離距離が異なったり、また、分離する４点を結んでできる四角形が正方形に限らず、平行四辺形であったりしてもよい。
【００８４】
また、第１の実施形態と同様に、分離距離ＬＳＹ、ＬＭＹ、および分離距離ＬＳＸ、ＬＭＸは、ＬＭＹ＞ＬＳＹの関係および、ＬＭＸ＞ＬＳXの関係を満たし、ＬＳＹ、ＬＳＸが２〜１０μｍ程度の分離距離を有し、ＬＭＹ、ＬＭＸが１０〜３２μｍの分離距離を有するとよい。さらに、分離距離ＬＳＹ＞０であるとき、ＬＭＹ／ＬＳＹが１．３〜３であり、分離距離ＬＳＸ＞０であるとき、ＬＭＸ／ＬＳＸが１．３〜３となるように、各分離素子の複屈折性材料、厚さ、異常光屈折率軸の角度を調整するとよい。尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００８５】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００８６】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の形態とは異なる方法で、２次元方向に光を分離する光学ローパスフィルタである。
【００８７】
図７及び図８に基づき、本実施の形態における光学ローパスフィルタについて説明する。本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の実施の形態における光学ローパスフィルタに、偏光変換素子と分離素子とを設けたものである。
【００８８】
具体的には、本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、偏光変換素子１３１、第３の分離素子２１３、回転駆動部２１を有している。尚、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１は、第１の実施の形態における第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１と同様のものである。また、偏光変換素子１３１は、第２の実施の形態における偏光変換素子１３１と同様のものである。また、第３の分離素子２１３は、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２と同様の材料等により構成されている。
【００８９】
次に、本実施の形態における光学ローパスフィルタの動作について説明する。図７及び図８は、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光の経路及び偏光状態を示す模式図である。
【００９０】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、回転駆動部２１により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置が、図７に示す場合と図８に示す場合となるように、切り換えることができる。尚、図７及び図８における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【００９１】
最初に、図７に示す場合について説明する。尚、図７（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図７（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図７に示す場合において、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させた場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００９２】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。
【００９３】
これにより、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。
【００９４】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光とが略同一の光量となる光に変換する。
【００９５】
次に、これらの光が第３の分離素子２１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子２１３内を異常光屈折率軸２１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３離れた光路の光となる。よって、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＸ軸方向において分離距離Ｌ３分離することができる。
【００９６】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記４つに分離した光を入射させることができる。
【００９７】
次に、図８に示すように、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させた場合について説明する。尚、図８（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図８（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図８に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００９８】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。これにより、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。
【００９９】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光とが略同一の光量となる光に変換する。
【０１００】
次に、これらの光が第３の分離素子２１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子２１３内を異常光屈折率軸２１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３離れた光路の光となる。よって、Ｘ軸方向の偏光成分の光の光路とＹ軸方向の偏光成分の光の光路とをＸ軸方向において分離距離Ｌ３分離することができる。
【０１０１】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れた光路の光と、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れ、かつ、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記分離した光を入射させることができる。
【０１０２】
以上より、第１の回転駆動部１２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させるか否かにより、Ｙ軸方向における分離距離を容易に切り換えることができる。
【０１０３】
前述したように、通常のデジタルカメラの場合では、動画撮像モードと静止画撮像モードとの画素数は異なる。よって、画素ピッチの長い動画モードの場合においては、第１の分離素子１１から第３の分離素子２１３を図７に示すような配置にすることにより、分離距離が長くなるように設定し、画素ピッチの短い静止画モードの場合においては、回転駆動部２１により第１の分離素子１１から第３の分離素子２１３を図８に示すような配置にすることにより、分離距離が短くなるように設定することができる。
【０１０４】
また、第１の実施の形態と同様に、図９及び図１０に示すように、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２の厚さを同じ厚さとすることにより、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しくする（Ｌ１＝Ｌ２）ことも可能である。この場合、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２を回転させない状態と、１８０°回転させた状態とに切り換えることにより制御することができる。尚、図９及び図１０における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【０１０５】
図９に示すように、第２の分離素子１２を回転させていない状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２によりＹ軸方向に２×Ｌ１離れた光路の光となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光の光等となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子２１３によりＸ軸方向にＬ３離れた光路の光となる。これにより、４つの光路に分離することができる。
【０１０６】
一方、図１０に示すように、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２を１８０°回転させた状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１により一旦はＬ１離れた光路の光となるが、第２の分離素子１２により元に戻り、分離していない状態と同一な状態となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光の光等となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子２１３によりＬ３離れた光路の光となる。これにより、２つの光路に分離することができる。
【０１０７】
尚、第２の分離素子１２に回転駆動部１２１を設けた構成について説明したが、第１の分離素子１１に回転駆動部を設けた構成であってもよく、また、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２の各々に回転駆動部を設けた構成であってもよい。
【０１０８】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【０１０９】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態において、偏光変換素子１３１を有しない構成のものであって、第２の光学ローパスフィルタ３１０は、第２の光学ローパスフィルタ１１０と同様の構成にものであって、第１の光学ローパスフィルタ１０に対して、Ｚ軸を中心として４５°回転した位置となるように配置する。尚、この角度が４５°であれば、分離する光量の比が１：１に近づき好ましいが、この角度に限らず、分離する光の光量が略同一となる角度の範囲で設定することができる。以下は、４５°回転したものとして説明する。
【０１１０】
具体的には、本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、第３の分離素子３１３、第４の分離素子３１４、第１の回転駆動部１２１、第２の回転駆動部１２２を有している。尚、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び第１の回転駆動部１２１は、第１の実施の形態における第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１と同様のものである。
【０１１１】
また、第３の分離素子３１３及び第４の分離素子３１４は、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２と同様の材料等により構成されている。
【０１１２】
次に、本実施の形態における光学ローパスフィルタの動作について説明する。図１１及び図１２は、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光の経路及び偏光状態を示す模式図である。尚、図１１及び図１２における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【０１１３】
第２の回転駆動部１２２は、第４の分離素子３１４を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心として、１８０°回転させることができるものである。
【０１１４】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置及び第３の分離素子３１３に対する第４の分離素子３１４の配置が、図１１に示す場合と図１２に示す場合となるように、切り換えることができる。
【０１１５】
最初に、図１１に示す場合について説明する。図１１に示す場合において、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させた場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１分離した光路の光となる。尚、図１１（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図１１（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
【０１１６】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２分離した光路の光となる。
【０１１７】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。
【０１１８】
次に、これらの光が第３の分離素子３１３に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光（第３の偏光成分の光）は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光（第４の偏光成分の光）はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子３１３内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、分離距離Ｌ３分離した光路の光となる。
【０１１９】
次に、これらの光が第４の分離素子３１４に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子３１４内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、さらに分離距離Ｌ４分離した光路の光となる。
【０１２０】
よって、第２の光学ローパスフィルタ３１０により、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光とＸ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光とを分離距離Ｌ３＋Ｌ４分離することができる。
【０１２１】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向に対し４５°の方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向に対し４５°の方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記分離した光を入射させることができる。
【０１２２】
次に、図１２に示すように、第１の回転駆動部１２１により、第２の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させ、第２の回転駆動部１２２により、第４の分離素子３１４を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させた場合について説明する。尚、図１２（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図１２（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
図１２に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１分離した光路の光となる。
【０１２３】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２分離した光路の光となる。
【０１２４】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。
【０１２５】
次に、これらの光が第３の分離素子３１３に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子３１３内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、分離距離Ｌ３分離した光路の光となる。
【０１２６】
次に、これらの光が第４の分離素子３１４に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子３１４内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、分離距離｜Ｌ３−Ｌ４｜分離した光路の光となる。
【０１２７】
よって、第２の光学ローパスフィルタ３１０により、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光とＸ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光とを分離距離｜Ｌ３−Ｌ４｜分離することができる。
【０１２８】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向に対し４５°の方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向に対し４５°の方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記分離した光を入射させることができる。
【０１２９】
以上より、第１の回転駆動部１２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させ、かつ、第２の回転駆動部１２２において、第４の分離素子３１４を１８０°回転させるか否かにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において分離距離を切り換えることができる。尚、上記以外の内容については、第２の実施の形態と同様である。
【０１３０】
また、本実施の形態において第２の光学ローパスフィルタは、第２の実施の形態をもとに説明したが、これに限らず、第３の実施の形態をもとにしたものであってもよい。即ち、第３の実施の形態に係る第３の分離素子を、Ｚ軸を中心として４５°回転した位置となるように配置するものであってもよい。この場合、Ｘ軸方向に対し４５°の方向における分離距離がＬ３であって、光路を４つに分離することができる。
【実施例】
【０１３１】
（実施例１）
実施例１では、第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ１０について説明する。第１の分離素子１１と第２の分離素子１２として、厚さ方向に対して異常光屈折率軸が４５°傾いた水晶を用いる。第１の分離素子１１となる水晶は、厚さ約２．０５ｍｍ、第２の分離素子１２となる水晶は、厚さ約１．１１ｍｍとする。そして、第１の分離素子１１は、厚さをＺ軸方向として、ＹＺ平面において異常光屈折率軸が＋Ｙ軸方向に４５°傾くようにして配置するとともに、第２の分離素子１２は、ＹＺ平面において異常光屈折率軸が＋Ｙ軸方向に４５°傾くようにして配置することで、光学ローパスフィルタ１０を得る。尚、水晶は、波長５４６ｎｍの光に対する常光屈折率が１．５４６、異常光屈折率が１．５５５である。このとき、第１の分離素子１１における分離距離Ｌ１は、約１２．０μｍであり、第２の分離素子１２における分離距離Ｌ２は、約６．５μｍである。
【０１３２】
そして、光学ローパスフィルタ１０の第１の分離素子１１側から、Ｚ軸方向に沿って可視光領域でランダムな偏光の光を入射する。回転駆動部２１により第２の分離素子１２が回転されていない状態では、互いに直交する第１の偏光成分の光と第２の偏光成分の光とがＹ軸方向に分離し、分離距離が約１８．５μｍとなる。また、回転駆動部２１により第２の分離素子１２が１８０°回転した状態では、第２の分離素子１２は、異常光屈折率軸が−Ｙ軸方向に４５°傾くように配置されるため、第１の偏光成分の光と第２の偏光成分の光がＹ軸方向に分離し、分離距離が約５．５μｍとなり、回転駆動部２１により第２の分離素子１２を１８０°回転させていない状態と比べて短くなる。そして、この光学ローパスフィルタをデジタル一眼レフカメラの撮像素子の前面に配置し、回転駆動部２１を制御することにより、動画及び静止画においてモアレ、偽色が低減される画像を撮影することができる。
【０１３３】
（実施例２）
実施例２では、第２の実施形態に係る光学ローパスフィルタについて説明する。第１の光学ローパスフィルタ１０および第２の光学ローパスフィルタ１１０は、実施例１の光学ローパスフィルタ１０と同じものを用いる。次に、偏光変換素子１３１として、可視光領域の波長の光に対して１／４波長板と略等しい位相差を発生する複屈折性材料を用いる。なお、偏光変換素子１３１は、光学軸が偏光変換素子１３１面に平行し、厚さ方向に揃ったものを使用する。
【０１３４】
次に、第１の光学ローパスフィルタ１０、偏光変換素子１３１、そして、第２の光学ローパスフィルタ１１０の順に、厚さ方向をＺ軸方向に揃えて配置するが、第２の光学ローパスフィルタ１１０は、第１の光学ローパスフィルタ１０に対して、Ｚ軸を回転軸として９０°回転した位置に相当するように配置する。これにより、第１の光学ローパスフィルタ１０では、Ｙ軸方向に光が分離し、第２の光学ローパスフィルタ１１０では、Ｘ軸方向に光が分離するようにする。また、偏光変換素子１３１は、その光学軸がＸＹ平面においてＸ軸方向（またはＹ軸方向）を基準に４５°の角度となるように配置する。
【０１３５】
そして、第１の光学ローパスフィルタ１０側から、Ｚ軸方向に沿って可視光領域でランダムな偏光の光を入射する。第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を回転させていない状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となって、これらの方向の分離距離はいずれも約１８．５μｍとなる。また、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を１８０°回転させた状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となって、これらの方向の分離距離はいずれも約５．５μｍとなる。そして、この光学ローパスフィルタをデジタル一眼レフカメラの撮像素子の前面に配置し、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２を制御することにより、動画及び静止画においてモアレ、偽色が低減される画像を撮影することができる。
【０１３６】
（実施例３）
実施例３では、第３の実施形態に係る光学ローパスフィルタについて説明する。第１の光学ローパスフィルタ１０は、実施例１の光学ローパスフィルタ１０と同じものを用いる。また、偏光変換素子１３１は、実施例２と同じものを用いる。第３の分離素子２１３は、厚さ方向に対して異常光屈折率軸が４５°傾いた、厚さ約０．９４ｍｍの水晶を用いる。
【０１３７】
次に、第１の光学ローパスフィルタ１０、偏光変換素子１３１、そして、第３の分離素子２１３の順に、厚さ方向をＺ軸方向に揃えて配置する。第３の分離素子２１３は、異常光屈折率軸が＋Ｘ軸方向に４５°傾斜するように配置し、偏光変換素子１３１は、その光学軸がＸＹ平面においてＸ軸方向（またはＹ軸方向）を基準に４５°の角度となるように配置する。
【０１３８】
そして、第１の光学ローパスフィルタ１０側から、Ｚ軸方向に沿って可視光領域でランダムな偏光の光を入射する。回転駆動部２１により第２の分離素子１２が回転されていない状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となり、Ｘ軸方向の分離距離が約５．５μｍ、Ｙ軸方向の分離距離が約１８．５μｍとなる。また、回転駆動部２１により第２の分離素子１２が１８０°回転している状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となって、これらの方向の分離距離はいずれも約５．５μｍとなる。そして、この光学ローパスフィルタをデジタル一眼レフカメラの撮像素子の前面に配置し、回転駆動部２１を制御することにより、動画及び静止画においてモアレ、偽色が低減される画像を撮影することができる。
【０１３９】
また、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上のように、本発明は、静止画および動画の両方を撮影でき、これらの撮影モードに応じて適切にモアレの現象を低減させることができるとともに、機械的可動部が無く、高い精度で小型化が実現できるデジタルカメラを実現することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０ （第１の）光学ローパスフィルタ
１１ 第１の分離素子
１１ａ 異常光屈折率軸
１２ 第２の分離素子
１２ａ 異常光屈折率軸
２１ 回転駆動部
４０ イメージセンサ
１１０ 第２の光学ローパスフィルタ
１１３ 第３の分離素子
１１３ａ 異常光屈折率軸
１１４ 第４の分離素子
１１４ａ 異常光屈折率軸
１２１ 第１の回転駆動部
１２２ 第２の回転駆動部
１３１ 偏光変換素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ローパスフィルタ及びこの光学ローパスフィルタを有するデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサが用いられており、画素ごとに外部信号として入る光の明暗の量を電荷の量に変換、即ち、光電変換をし、その電気信号を順次処理することによってデジタル画像を生成する。このようなイメージセンサは、イメージセンサにおける画素ピッチよりも細かい空間周波数を有する画像の撮像においては、サンプリングによる歪みが生じ、本来の画像と異なる模様（モアレ）や偽色が発生することが知られている。
【０００３】
このようなモアレや偽色を防止するために、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像機器において、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ：Optical Low Pass Filter）を用いて画像の撮像を行っている。ＯＬＰＦは、具体的には、水晶などの複屈折板を有し、入射する２次元画像を水平方向または／および垂直方向に僅かな距離だけ分離させることによって、イメージセンサ（撮像素子）に入射する画素ピッチの周波数（サンプリング周波数）付近をカットする機能を有し、モアレや偽色の現象を生じさせない工夫が施されている。
【０００４】
このようなＯＬＰＦでは、撮像に必要な画素ピッチに合わせて、入射する２次元画像を特定の距離だけ分離させるものであるが、静止画と動画との間で、撮像に必要な画素数が異なることから画素ピッチも異なり、このため、分離させる適切な距離がそれぞれ異なる。よって、例えば、静止画及び動画の双方に対応するためには、分離する距離（以下、「分離距離」という。）を適切に制御することが要求される。特に、静止画だけでなく動画も撮影できるデジタルカメラについては、静止画及び動画の双方において、高精度の画質が要求される。例えば、デジタル一眼レフカメラにおいて、静止画では、１０００万画素以上の画質であるのに対し、動画では、フルＨＤ（ＨＤ：High Definition）対応であっても約２００万画素と大きく異なる。よって、これらのモードに対応した適切なモアレや偽色の現象の低減が要求される。
【０００５】
このように、静止画と動画との間で分離距離を変化させる方法として、カメラの光路中に、分離距離が異なる静止画用のＯＬＰＦ素子と動画用のＯＬＰＦ素子とを入れ換えることにより、モアレを解消する光学的ローパスフィルタが開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３０６０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の光学的ローパスフィルタは、静止画対応のＯＬＰＦ素子と動画対応のＯＬＰＦ素子の２種類を備える必要がある。そのため、光路中にいずれか一方のＯＬＰＦ素子を出し入れする機械的機構を備える必要があり、更に、２種類のＯＬＰＦ素子を収納等するスペースが要求されるため、高い信頼性を得ることが困難であるとともに、小型化することが困難であるという問題を有している。
【０００８】
このため、小型で容易に入射する光線の分離距離を切り換えることが可能な光学ローパスフィルタ及び、この光学ローパスフィルタを用いたデジタルカメラが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の分離素子と、第２の分離素子とが、光の進行する順に並んで配置されており、前記第１の分離素子または前記第２の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる回転駆動部と、を有し、前記第１の分離素子は、入射する光のうち、第１の偏光成分の光と、前記第１の偏光成分の光と直交する第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ１（＞０）だけ隔て分離し、前記第２の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ２（＞０）だけ隔て分離し、前記回転駆動部により、前記第１の分離素子に対し前記第２の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第２の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ１＋Ｌ２に相当するＬＭと、｜Ｌ１−Ｌ２｜に相当するＬＳとに切り換えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２との比が、１．３〜３の範囲であり、ＬＭ＞ＬＳであるとともに、１０μｍ≦ＬＭ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳ≦１０μｍであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２と、が略等しいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記第１の分離素子は、厚さｄ１、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ１となり、常光屈折率ｎｏ１、異常光屈折率ｎｅ１を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ１が下記の（１）式で与えられ、
【００１３】
【数１】
前記第２の分離素子は、厚さｄ２、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ２となり、常光屈折率ｎｏ２、異常光屈折率ｎｅ２を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ２が下記の（２）式で与えられることを特徴とする。
【００１４】
【数２】
また、本発明は、前記第２の分離素子の後段に、偏光変換素子、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び前記第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て、前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４に相当するＬＭＸと、｜Ｌ３−Ｌ４｜に相当するＬＳＸとに切り換えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４との比が、１．３〜３の範囲であり、ＬＭＸ＞ＬＳＸであるとともに、１０μｍ≦ＬＭＸ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳＸ≦１０μｍであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４と、が略等しいことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記第３の分離素子は、厚さｄ３、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ３となり、常光屈折率ｎｏ３、異常光屈折率ｎｅ３を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ３が下記の（３）式で与えられ、
【００１８】
【数３】
前記第４の分離素子は、厚さｄ４、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ４となり、常光屈折率ｎｏ４、異常光屈折率ｎｅ４を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ４が下記の（４）式で与えられることを特徴とする。
【００１９】
【数４】
また、本発明は、前記第２の分離素子の後段に、偏光分離素子、第３の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、前記第３の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記第２の分離素子の後段に、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し所定の角度方向に分離するものであって、前記第３の分離素子は、入射する光のうち、第３の偏光成分の光と、前記第３の偏光成分の光と直交する第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第３の偏光成分の光と、前記第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て分離し、前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子を出射する前記第３の偏光成分の光と前記第４の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４と、｜Ｌ３−Ｌ４｜とに切り換えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記所定の角度は、４５°であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記記載の光学ローパスフィルタと、前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭとなるように回転駆動部を制御することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記記載の光学ローパスフィルタと、前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳＸとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭＸとなるように回転駆動部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、小型で容易に入射する光線の分離距離を切り換えることが可能な光学ローパスフィルタ及びこの光学ローパスフィルタを用いたデジタルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図
【図２】第１の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図
【図３】第２の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図４】第２の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図５】第２の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図６】第２の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図７】第３の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図８】第３の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図９】第３の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図１０】第３の実施の形態における他の光学ローパスフィルタの説明図（２）
【図１１】第４の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（１）
【図１２】第４の実施の形態における光学ローパスフィルタの説明図（２）
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態における光学ローパスフィルタについて、図１に基づき説明する。
【００２８】
本実施の形態における光学ローパスフィルタ１０は、画像を撮像するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサにおいて、画像となる光が入射する側に設置されるものであり、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１を有している。第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、互いに直交する偏光の光を分離する機能を有している。回転駆動部２１は、第２の分離素子１２を入射光の光軸を中心に１８０°回転駆動させることのできるものである。尚、光の入射方向をＺ軸方向とし、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２の面はＸＹ面となるように設置されており、外部からの光はこの順に入射するものとする。
【００２９】
第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、例えば、複屈折性材料から構成されており、この場合、厚さ（Ｚ軸）方向に対して斜め方向に異常光屈折率軸を有する。具体的に、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２を構成する材料としては、結晶材料として、水晶、イットリウム・オルトバナデート（ＹＶＯ４）結晶、方解石（カルサイト：ＣａＣＯ３）やルチル（ＴｉＯ２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などが挙げられる。また、樹脂材料であれば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、ポリオレフィンなどが挙げられる。また、複屈折性が得られる高分子液晶を含む液晶材料であってもよい。
【００３０】
また、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、厚さ方向に対して斜め方向に異常光屈折率軸を有する複屈折性材料から構成されるものに限らない。例えば、入射する光のうち第１の偏光の光に対して厚さ方向に屈折率が一様になっているとともに、第１の偏光と直交する第２の偏光の光に対して厚さ方向に屈折率の分布が傾斜を有する材料を用いて、一方の偏光の光を屈折させる分離素子であってもよい。
【００３１】
さらに、第１の偏光の光に対して回折することなく直進透過し、第２の偏光の光に対して回折する偏光性回折格子からなる分離素子であってもよい。偏光性回折格子としては、例えば、断面が周期的凹凸を有する回折格子の凸部に相当する材料として常光屈折率ｎ１、異常光屈折率ｎ２（ｎ１≠ｎ２）となる複屈折性材料、そして凹凸を充填するように、凹部には屈折率ｎｓの等方性材料を有し、例えば、ｎ１とｎｓとを略等しくすることで、常光屈折率の偏光の光を透過させ、異常光屈折率の偏光の光を回折させることができる。また、この場合、回折効率を高くするために、回折格子の断面形状がブレーズ形状またはブレーズ形状を階段状に近似した擬似ブレーズ形状あるとよい。尚、以下、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２は、斜め方向に異常光屈折率軸を有する複屈折性材料から構成されるものとして説明する。
【００３２】
本実施の形態における光学ローパスフィルタ１０において、第１の分離素子１１の厚さをｄ１、常光屈折率をｎｏ１、異常光屈折率をｎｅ１、異常光屈折率軸１１ａと入射する光が進行する方向（第１の分離素子１１の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ１、とするとき、第１の分離素子１１における分離距離Ｌ１は、数１に示す式（１）で表すことができる。
【００３３】
【数１】
また、第２の分離素子１２の厚さをｄ２、常光屈折率をｎｏ２、異常光屈折率をｎｅ２、異常光屈折率軸１２ａと入射する光が進行する方向（第２の分離素子１２の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ２、とするとき、第２の分離素子１２における分離距離Ｌ２は、数２に示す式（２）で表すことができる。尚、本実施の形態における説明では、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とは互いに異なる値となるように設定されているものとするが、後述するように同じ値であってもよい。また、θ１とθ２は符号を有するものであって、ここでは、光が入射するＺ軸方向を基準に、＋Ｙ方向の傾斜をプラス、−Ｙ方向の傾斜をマイナスとして考える。
【００３４】
【数２】
回転駆動部２１は、第２の分離素子１２を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心として、１８０°回転させることができるものであり、リング状の超音波モータ、回転駆動可能なモータ、バネ等の機構により構成されている。
【００３５】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、回転駆動部２１により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置が、図１（ａ）に示す場合と図１（ｂ）に示す場合となるように、切り換えることができる。
【００３６】
図１（ａ）に示す場合において、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、ともに、Ｙ軸方向の偏光成分の光を＋Ｙ軸方向に分離させることができるよう配置されている。即ち、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。このようにして、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において分離距離Ｌ１分離することができる。尚、本明細書においては、Ｘ軸方向の偏光成分の光には、Ｘ軸方向の直線偏光の光を含むものとし、Ｙ軸方向の偏光成分の光には、Ｙ軸方向の直線偏光の光を含むものとする。
【００３７】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射すると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。これにより、図１（ａ）に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はＹ軸方向において、光路を分離距離Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、分離距離がＬ１＋Ｌ２となる２つの分離した光を入射させることができる。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、回転駆動部２１により、第２の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させる。図１（ｂ）に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００３９】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射すると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。これにより、図１（ｂ）に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はＹ軸方向において、光路を分離距離｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。尚、第１の分離素子１１での分離距離Ｌ１と第２の分離素子１２での分離距離Ｌ２について、Ｌ２＞Ｌ１の場合も考えられるので、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、分離距離が｜Ｌ１−Ｌ２｜となる２つの分離した光を入射させることができる。
【００４０】
このようにして、回転駆動部２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させるか否かにより、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とが含まれる光をＹ軸方向において、イメージセンサ４０に入射する光を分離距離がＬ１＋Ｌ２となる場合と｜Ｌ１−Ｌ２｜となる場合とに、容易に切り換えることができる。
【００４１】
前述したように、通常のデジタルカメラの場合では、動画撮像モードと静止画撮像モードとの画素数は異なる。よって、画素ピッチの長い動画モードの場合においては、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２を図１（ａ）に示すような配置にすることにより、分離距離がＬ１＋Ｌ２（＝ＬＭ）と長くなるように設定し、画素ピッチの短い静止画モードの場合においては、回転駆動部２１により第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２を図１（ｂ）に示すような配置にすることにより、分離距離が｜Ｌ１−Ｌ２｜（＝ＬＳ）と短くなるように設定することができる。
【００４２】
尚、本実施の形態においては、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２は、分離される各々の光の光量が、略１：１となることが好ましい。
【００４３】
また、上記説明では、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２との厚さを異なる厚さとすること等により、第１の分離素子１１における分離距離Ｌ１と第２の分離素子１２における分離距離Ｌ２とが異なる場合について説明したが、図２に示すように、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２の厚さを同じ厚さとすることにより、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しくすることも可能である。この場合、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２が回転していない状態と、１８０°回転させた状態とに切り換えることにより、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とを２×Ｌ１分離させた状態と、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とが分離していない状態とに、切り換えることができる。
【００４４】
尚、被写体によっては、静止画、動画に関係なくモアレや偽色が発生しない場合もあって、分離距離が０であることで高い解像度が得られるので、このような場合においては、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しいことが好ましく、分離距離ＬＳ（＝０）のときはモアレや偽色が無い画像を撮影する場合、分離距離ＬＭ（＞０）のときはモアレや偽色が有る画像を撮影する場合、として切り替えることもできる。これは、後述する、分離距離ＬＳＸ（＝０）と分離距離ＬＭＸ（＞０）との関係、分離距離ＬＳＹ（＝０）と分離距離ＬＭＹ（＞０）との関係についても同様に、モアレや偽色が無い画像と有る画像を撮影する場合の切り替えとしても適用できる。
【００４５】
また、上記説明では、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光は、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光であればよく、例えば、円偏光の光等であってもよい。また、第２の分離素子１２に回転駆動部２１を設けた構成について説明したが、第１の分離素子１１に回転駆動部を設けた構成であってもよく、更には、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２の各々に回転駆動部を設けた構成であってもよい。
【００４６】
次に、デジタル一眼レフカメラの画素数に合わせた具体的な分離距離について説明する。デジタル一眼レフカメラにおいては、静止画像について約１０００万画素〜約３０００万画素に対応した光学ローパスフィルタ機能に加え、動画像についてフルＨＤ画像やＨＤ画像に対応した約１００万画素〜約２００万画素に最適な光学ローパスフィルタ機能に切り替えることにより、モアレや偽色を低減することが求められている。また、デジタル一眼レフカメラに用いられるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサ（撮像素子）の大きさは、フォーサーズサイズの約１７．３ｍｍ×１３．０ｍｍから、ＡＰＳ−Ｃサイズの約２３．４ｍｍ×１６．７ｍｍ、そして、３５ｍｍフィルムに相当する約３６ｍｍ×２４ｍｍのサイズ等が用いられる。
【００４７】
これより、静止画に適用する画素間隔としては、約２μｍ〜約１０μｍ程度の範囲となり、一方、フルＨＤ画像やＨＤ画像の動画に適用する画素間隔としては、約１０〜約３２μｍ程度の範囲となる。このように、分離距離が長くまた、広い範囲で可変できるように、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２を設計する。ここで、静止画用の分離距離をＬＳ、動画用の分離距離をＬＭとするとき、ＬＭ＞ＬＳであるとともに、ＬＳが２〜１０μｍ程度の分離距離を有し、ＬＭが１０〜３２μｍの分離距離を有するとよい。尚、本実施の形態では、上述したように、分離距離ＬＳは｜Ｌ１−Ｌ２｜に相当する値であり、分離距離ＬＭはＬ１＋Ｌ２に相当する値である。
【００４８】
また、第１の分離素子１１により発生する分離距離Ｌ１と、第２の分離素子１２によって発生する分離距離Ｌ２は、Ｌ１＞Ｌ２であっても、Ｌ１＜Ｌ２であっても、また、Ｌ１＝Ｌ２であってもよい。また、分離距離ＬＳ＞０であるとき、Ｌ１とＬ２のうち、小さい方の分離距離を基準にしたとき、大きい方の分離距離の比が１．３〜３の範囲であるように、数１に示す式（１）及び数２に示す式（２）を調整することが好ましい。尚、分離距離ＬＳ＞０であって、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２が同じ材料、異常光屈折率軸１１ａ、１２ａの方向が平行（θ１＝θ２）またはＺ軸を基準に対称（｜θ１｜＝｜θ２｜）である場合、厚さｄ１、ｄ２の比を１．３〜３の範囲で調節するとよい。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、１次元方向に光を分離する光学ローパスフィルタであるのに対し、第２の実施の形態は、２次元方向に光を分離する光学ローパスフィルタである。
【００５０】
図３及び図４に基づき、本実施の形態における光学ローパスフィルタについて説明する。本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の実施の形態における光学ローパスフィルタに、更に、同様の構成の光学ローパスフィルタを設け、偏光変換素子を組み合わせた構成のものである。
【００５１】
具体的には、本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、偏光変換素子１３１、第３の分離素子１１３、第４の分離素子１１４、第１の回転駆動部１２１、第２の回転駆動部１２２を有している。尚、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び第１の回転駆動部１２１は、第１の実施の形態における第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１と同様のものである。
【００５２】
このようにして、第１の分離素子１１および第２の分離素子１２により第１の光学ローパスフィルタ１０が構成され、第３の分離素子１１３および第４の分離素子１１４により第２の光学ローパスフィルタ１１０が構成される。
【００５３】
また、第３の分離素子１１３及び第４の分離素子１１４は、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２と同様の材料等により構成されており、第２の回転駆動部１２２により第４の分離素子１１４を入射光の光軸を中心として１８０°回転させることが可能である。
【００５４】
本実施の形態における光学ローパスフィルタにおいては、厚さｄ３を有する第３の分離素子１１３が、Ｚ軸方向を基準に＋Ｘ方向の傾斜で角度θ３となる異常光屈折率軸を有し、厚さｄ４を有する第４の分離素子１１４が、Ｚ軸方向を基準に＋Ｘ方向の傾斜で角度θ４となる異常光屈折率軸を有する。また、第３の分離素子１１３の厚さをｄ３、常光屈折率をｎｏ３、異常光屈折率をｎｅ３、異常光屈折率軸１１３ａと入射する光が進行する方向（第３の分離素子１１３の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ３、とするとき、分離距離Ｌ３は、数３に示す式（３）で表すことができる。
【００５５】
【数３】
また、第４の分離素子１１４の厚さをｄ４、常光屈折率をｎｏ４、異常光屈折率をｎｅ４、異常光屈折率軸１１４ａと入射する光が進行する方向（第４の分離素子１１４の厚さ方向）であるＺ軸方向とがなす角度をθ４、とするとき、分離距離Ｌ４は、数４に示す式（４）で表すことができる。また、ここでも、分離距離Ｌ３と分離距離Ｌ４とは、互いに等しく設定されるものであってもよく、互いに異なるように設定されるものであってもよい。そして、θ３とθ４も符号を有するものであって、ここでは、光が入射するＺ軸方向を基準に、＋Ｘ方向の傾斜をプラス、−Ｘ方向の傾斜をマイナスとして考える。
【００５６】
【数４】
ここで、厚さｄ３、ｄ４および角度θ３、θ４は、任意に与えることができるが、ここでは、θ３とθ４の符号が異なり、｜θ３｜＝｜θ１｜、｜θ４｜＝｜θ２｜とする。さらに、ｄ３＝ｄ１、ｄ４＝ｄ２とする。つまり、第３の分離素子１１３および第４の分離素子１１４は、第１の分離素子１１および第２の分離素子１２と同じ構成を有し、第１の分離素子１１および第２の分離素子１２に対してＺ軸方向に９０°回転して配置されるものと同等のものとして説明する。
【００５７】
また、偏光変換素子１３１は、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、第１の偏光成分の光と第２の偏光成分とが略同一となる光に変換する機能を有する。具体的には、入射する可視光領域の光に対して、広帯域の１／２波長板となる機能を有するかまたは、広帯域の１／４波長板となる機能を有するものであればよい。つまり、広帯域の１／２波長板の場合、好ましくは、入射する偏光成分の光の振動方向を４５°の奇数倍の角度回転する偏光成分の光に変換し、広帯域の１／４波長板の場合、好ましくは、入射する偏光成分の光を円偏光の光に変換するものである。また、偏光変換素子１３１を出射する光のうちＸ軸方向の光の成分とＹ軸方向の光の成分との比が略同一とは、可視光領域の光について、７：３〜３：７の範囲であればよく、６：４〜４：６が好ましく、５：５の比率に近づくほどより好ましい。
【００５８】
偏光変換素子１３１は、広帯域の１／２波長板、広帯域の１／４波長板とする場合、例えば、光が入射する方向と直交する面と平行に光学軸を有し、光学軸が厚さ方向に揃った複屈折性材料からなる波長板を、光学軸が交差するように複数枚重ねて構成されるものであってもよい。また、光学軸方向が厚さ方向を軸に螺旋している波長板を１枚で構成するかまたは、複数枚重ねるように構成されるものであってもよい。波長板の材料としては例えば、水晶、ＬｉＮｂＯ３などの無機材料や樹脂や液晶、高分子液晶などの有機材料から構成される。
【００５９】
次に、本実施の形態における光学ローパスフィルタの動作について説明する。図３及び図４は、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光の経路及び偏光状態を示す模式図である。
【００６０】
第２の回転駆動部１２２は、第４の分離素子１１４を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心として、１８０°回転させることができるものであり、リング状の超音波モータ、回転駆動可能なモータ、バネ等の機構により構成されている。
【００６１】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置及び第３の分離素子１１３に対する第４の分離素子１１４の配置が、図３に示す場合と図４に示す場合となるように、切り換えることができる。尚、図３及び図４における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージ（ＸＹ平面）を示すものであり、後述する図５〜図１２においても同様に表示する。
【００６２】
最初に、図３に示す場合について説明する。尚、図３（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図３（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図３に示す場合において、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させた場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１分離した光路の光となる。
【００６３】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２分離した光路の光となる。
【００６４】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。ここで、分離距離Ｌ１＋Ｌ２は分離距離ＬＭＹである。尚、分離距離ＬＭＹの'Ｍ'は動画モード、'Ｙ'は、分離方向がＹ軸方向を意味し、後述するが、'Ｓ'は静止画モード、'Ｘ'は、分離方向がＸ軸方向を意味する。尚、本実施の形態における分離距離ＬＭＹは、第１の実施の形態における分離距離ＬＭに相当するものであり、本実施の形態における分離距離ＬＳＹは、第１の実施の形態における分離距離ＬＳに相当するものである。
【００６５】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光とが略同一の光量となる光に変換する。例えば、円偏光の光等に変換する。
【００６６】
次に、これらの光が第３の分離素子１１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子１１３内を異常光屈折率軸１１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３分離した光路の光となる。
【００６７】
次に、これらの光が第４の分離素子１１４に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子１１４内を異常光屈折率軸１１４ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ４分離した光路の光となる。
【００６８】
よって、第２の光学ローパスフィルタ１１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＸ軸方向において、Ｌ３＋Ｌ４分離することができる。尚、ここで、分離距離Ｌ３＋Ｌ４は分離距離ＬＭＸである。
【００６９】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記４つの分離した光を入射させることができる。
【００７０】
次に、図４に示すように、第１の回転駆動部１２１により、第２の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させ、同様に、第２の回転駆動部１２２により、第４の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させた場合について説明する。尚、図４（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図４（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図４に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００７１】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。
【００７２】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。尚、ここで、分離距離｜Ｌ１−Ｌ２｜は分離距離ＬＳＹである。
【００７３】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光の成分とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光の成分が略同一の光量となる光に変換する。
【００７４】
次に、これらの光が第３の分離素子１１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子１１３内を異常光屈折率軸１１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３離れた光路の光となる。
【００７５】
次に、これらの光が第４の分離素子１１４に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子１１４内を異常光屈折率軸１１４ｂに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ４離れた光路の光となる。よって、第２の光学ローパスフィルタ１１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＸ軸方向において、｜Ｌ３−Ｌ４｜分離することができる。尚、ここで、分離距離｜Ｌ３−Ｌ４｜は分離距離ＬＳＸである。
【００７６】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れた光路の光と、Ｘ軸方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れ、かつ、Ｘ軸方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記４つの分離した光を入射させることができる。
【００７７】
以上より、第１の回転駆動部１２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させるとともに、かつ、第２の回転駆動部１２１において、第４の分離素子１１４を１８０°回転させるか否かにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における分離距離を容易に切り換えることができる。
【００７８】
前述したように、通常のデジタルカメラの場合では、動画撮像モードと静止画撮像モードとの画素数は異なる。よって、画素ピッチの長い動画モードの場合においては、第１の分離素子１１から第４の分離素子１１４を図３に示すような配置にすることにより、分離距離が長くなるように設定し、画素ピッチの短い静止画モードの場合においては、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により第１の分離素子１１から第４の分離素子１１４を図４に示すような配置にすることにより、分離距離が短くなるように設定することができる。
【００７９】
また、第１の実施の形態と同様に、図５及び図６に示すように、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２の厚さを同じ厚さ、第３の分離素子１１３と第４の分離素子１１４の厚さを同じ厚さとすることにより、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しくし（Ｌ１＝Ｌ２）、分離距離Ｌ３と分離距離Ｌ４とを等しく（Ｌ３＝Ｌ４）することも可能である。この場合、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を回転させない状態と、１８０°回転させた状態とに切り換えることにより制御することができる。尚、図５及び図６における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【００８０】
図５に示すように、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を回転させていない状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２によりＹ軸方向に２×Ｌ１離れた光路の光となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光等の光となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子１１３と第４の分離素子１１４によりＸ軸方向に２×Ｌ３離れた光路の光となる。これにより、４つの光路に分離することができる。尚、図５（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図５（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
【００８１】
一方、図６に示すように、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を１８０°回転させた状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１により一旦はＬ１離れた光路の光となるが、第２の分離素子１２により元に戻り、分離していない状態と同一の状態となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光の光等となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子１１３により一旦はＬ３離れた光路の光となるが、第４の分離素子１１４により元に戻り、分離していない状態と同一の状態となる。これにより、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は分離していない状態で、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に入射する。尚、図６（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図６（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
【００８２】
尚、第２の分離素子１２に第１の回転駆動部１２１を設け、第４の分離素子１１４に第２の回転駆動部１２２を設けた構成について説明したが、第１の分離素子１１に第１の回転駆動部を設け、第３の分離素子１１３に第２の回転駆動部を設けた構成であってもよい。また、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、第３の分離素子１１３、第４の分離素子１１４の各々に回転駆動部を設けた構成であってもよい。
【００８３】
このように分離方向を直交させる理由は、イメージセンサの画素が２次元に配列しているため、配列される２つの直交する方向に対してモアレや偽色を低減するために、画素の配列方向に合わせて分離させるためである。また、分離距離は画素のピッチとカットする空間周波数によって異なり、画素形状が正方形の場合は、Ｘ軸方向への分離距離とＹ軸方向の分離距離を同じにすることが効果的である。例えば縦長の画素（Ｙ軸方向の１画素の長さ＞Ｘ軸方向の１画素の長さ）のイメージセンサの場合は、Ｘ軸方向のモアレや偽色の防止が優先される。そのため、Ｘ軸方向とＹ軸方向との分離距離が異なったり、また、分離する４点を結んでできる四角形が正方形に限らず、平行四辺形であったりしてもよい。
【００８４】
また、第１の実施形態と同様に、分離距離ＬＳＹ、ＬＭＹ、および分離距離ＬＳＸ、ＬＭＸは、ＬＭＹ＞ＬＳＹの関係および、ＬＭＸ＞ＬＳXの関係を満たし、ＬＳＹ、ＬＳＸが２〜１０μｍ程度の分離距離を有し、ＬＭＹ、ＬＭＸが１０〜３２μｍの分離距離を有するとよい。さらに、分離距離ＬＳＹ＞０であるとき、ＬＭＹ／ＬＳＹが１．３〜３であり、分離距離ＬＳＸ＞０であるとき、ＬＭＸ／ＬＳＸが１．３〜３となるように、各分離素子の複屈折性材料、厚さ、異常光屈折率軸の角度を調整するとよい。尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００８５】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００８６】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の形態とは異なる方法で、２次元方向に光を分離する光学ローパスフィルタである。
【００８７】
図７及び図８に基づき、本実施の形態における光学ローパスフィルタについて説明する。本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の実施の形態における光学ローパスフィルタに、偏光変換素子と分離素子とを設けたものである。
【００８８】
具体的には、本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、偏光変換素子１３１、第３の分離素子２１３、回転駆動部２１を有している。尚、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１は、第１の実施の形態における第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１と同様のものである。また、偏光変換素子１３１は、第２の実施の形態における偏光変換素子１３１と同様のものである。また、第３の分離素子２１３は、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２と同様の材料等により構成されている。
【００８９】
次に、本実施の形態における光学ローパスフィルタの動作について説明する。図７及び図８は、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光の経路及び偏光状態を示す模式図である。
【００９０】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、回転駆動部２１により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置が、図７に示す場合と図８に示す場合となるように、切り換えることができる。尚、図７及び図８における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【００９１】
最初に、図７に示す場合について説明する。尚、図７（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図７（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図７に示す場合において、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させた場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００９２】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。
【００９３】
これにより、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。
【００９４】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光とが略同一の光量となる光に変換する。
【００９５】
次に、これらの光が第３の分離素子２１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子２１３内を異常光屈折率軸２１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３離れた光路の光となる。よって、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＸ軸方向において分離距離Ｌ３分離することができる。
【００９６】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記４つに分離した光を入射させることができる。
【００９７】
次に、図８に示すように、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させた場合について説明する。尚、図８（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図８（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。図８に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１離れた光路の光となる。
【００９８】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２離れた光路の光となる。これにより、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。
【００９９】
この後、偏光変換素子１３１により、第２の分離素子１２を透過したＸ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光と、Ｙ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光について、それぞれ、Ｘ軸方向の偏光成分（第１の偏光成分）の光とＹ軸方向の偏光成分（第２の偏光成分）の光とが略同一の光量となる光に変換する。
【０１００】
次に、これらの光が第３の分離素子２１３に入射すると、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子２１３内を異常光屈折率軸２１３ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｘ軸方向において、分離距離Ｌ３離れた光路の光となる。よって、Ｘ軸方向の偏光成分の光の光路とＹ軸方向の偏光成分の光の光路とをＸ軸方向において分離距離Ｌ３分離することができる。
【０１０１】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れた光路の光と、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光と、Ｙ軸方向において｜Ｌ１−Ｌ２｜離れ、かつ、Ｘ軸方向においてＬ３離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記分離した光を入射させることができる。
【０１０２】
以上より、第１の回転駆動部１２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させるか否かにより、Ｙ軸方向における分離距離を容易に切り換えることができる。
【０１０３】
前述したように、通常のデジタルカメラの場合では、動画撮像モードと静止画撮像モードとの画素数は異なる。よって、画素ピッチの長い動画モードの場合においては、第１の分離素子１１から第３の分離素子２１３を図７に示すような配置にすることにより、分離距離が長くなるように設定し、画素ピッチの短い静止画モードの場合においては、回転駆動部２１により第１の分離素子１１から第３の分離素子２１３を図８に示すような配置にすることにより、分離距離が短くなるように設定することができる。
【０１０４】
また、第１の実施の形態と同様に、図９及び図１０に示すように、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２の厚さを同じ厚さとすることにより、分離距離Ｌ１と分離距離Ｌ２とを等しくする（Ｌ１＝Ｌ２）ことも可能である。この場合、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２を回転させない状態と、１８０°回転させた状態とに切り換えることにより制御することができる。尚、図９及び図１０における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【０１０５】
図９に示すように、第２の分離素子１２を回転させていない状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１と第２の分離素子１２によりＹ軸方向に２×Ｌ１離れた光路の光となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光の光等となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子２１３によりＸ軸方向にＬ３離れた光路の光となる。これにより、４つの光路に分離することができる。
【０１０６】
一方、図１０に示すように、回転駆動部２１により、第２の分離素子１２を１８０°回転させた状態では、Ｘ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光は、第１の分離素子１１により一旦はＬ１離れた光路の光となるが、第２の分離素子１２により元に戻り、分離していない状態と同一な状態となる。この後、偏光変換素子１３１により円偏光の光等となり、更に、Ｙ軸方向の偏光成分の光は直進し、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、第３の分離素子２１３によりＬ３離れた光路の光となる。これにより、２つの光路に分離することができる。
【０１０７】
尚、第２の分離素子１２に回転駆動部１２１を設けた構成について説明したが、第１の分離素子１１に回転駆動部を設けた構成であってもよく、また、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２の各々に回転駆動部を設けた構成であってもよい。
【０１０８】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【０１０９】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態において、偏光変換素子１３１を有しない構成のものであって、第２の光学ローパスフィルタ３１０は、第２の光学ローパスフィルタ１１０と同様の構成にものであって、第１の光学ローパスフィルタ１０に対して、Ｚ軸を中心として４５°回転した位置となるように配置する。尚、この角度が４５°であれば、分離する光量の比が１：１に近づき好ましいが、この角度に限らず、分離する光の光量が略同一となる角度の範囲で設定することができる。以下は、４５°回転したものとして説明する。
【０１１０】
具体的には、本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２、第３の分離素子３１３、第４の分離素子３１４、第１の回転駆動部１２１、第２の回転駆動部１２２を有している。尚、第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び第１の回転駆動部１２１は、第１の実施の形態における第１の分離素子１１、第２の分離素子１２及び回転駆動部２１と同様のものである。
【０１１１】
また、第３の分離素子３１３及び第４の分離素子３１４は、第１の分離素子１１及び第２の分離素子１２と同様の材料等により構成されている。
【０１１２】
次に、本実施の形態における光学ローパスフィルタの動作について説明する。図１１及び図１２は、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射する光の経路及び偏光状態を示す模式図である。尚、図１１及び図１２における左端の図は、イメージセンサ４０に照射される分離した光のスポットのイメージを示すものである。
【０１１３】
第２の回転駆動部１２２は、第４の分離素子３１４を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心として、１８０°回転させることができるものである。
【０１１４】
本実施の形態における光学ローパスフィルタは、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第１の分離素子１１に対する第２の分離素子１２の配置及び第３の分離素子３１３に対する第４の分離素子３１４の配置が、図１１に示す場合と図１２に示す場合となるように、切り換えることができる。
【０１１５】
最初に、図１１に示す場合について説明する。図１１に示す場合において、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させた場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ１分離した光路の光となる。尚、図１１（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図１１（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
【０１１６】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、さらに＋Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２分離した光路の光となる。
【０１１７】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、Ｌ１＋Ｌ２分離することができる。
【０１１８】
次に、これらの光が第３の分離素子３１３に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光（第３の偏光成分の光）は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光（第４の偏光成分の光）はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子３１３内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、分離距離Ｌ３分離した光路の光となる。
【０１１９】
次に、これらの光が第４の分離素子３１４に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子３１４内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、さらに分離距離Ｌ４分離した光路の光となる。
【０１２０】
よって、第２の光学ローパスフィルタ３１０により、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光とＸ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光とを分離距離Ｌ３＋Ｌ４分離することができる。
【０１２１】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向に対し４５°の方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向に対し４５°の方向においてＬ３＋Ｌ４離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記分離した光を入射させることができる。
【０１２２】
次に、図１２に示すように、第１の回転駆動部１２１により、第２の分離素子を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させ、第２の回転駆動部１２２により、第４の分離素子３１４を入射光の光軸（Ｚ軸）を中心に１８０°回転させた場合について説明する。尚、図１２（ａ）は、本実施の形態における光学ローパスフィルタをＹＺ面から見た図であり、図１２（ｂ）は、ＸＺ面から見た図である。
図１２に示す場合では、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光が含まれている光を第１の分離素子１１に入射させると、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ１の角度で屈折し、第１の分離素子１１内を異常光屈折率軸１１ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、＋Ｙ軸方向において分離距離Ｌ１分離した光路の光となる。
【０１２３】
次に、これらの光が第２の分離素子１２に入射した場合、Ｘ軸方向の偏光成分の光は、そのまま直進し、Ｙ軸方向の偏光成分の光はθ２の角度で屈折し、第２の分離素子１２内を異常光屈折率軸１２ａに沿って進み、Ｘ軸方向の偏光成分の光に対し、−Ｙ軸方向において、分離距離Ｌ２分離した光路の光となる。
【０１２４】
よって、第１の光学ローパスフィルタ１０により、Ｘ軸方向の偏光成分の光とＹ軸方向の偏光成分の光とをＹ軸方向において、｜Ｌ１−Ｌ２｜分離することができる。
【０１２５】
次に、これらの光が第３の分離素子３１３に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光はθ３の角度で屈折し、第３の分離素子３１３内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、分離距離Ｌ３分離した光路の光となる。
【０１２６】
次に、これらの光が第４の分離素子３１４に入射すると、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光は、そのまま直進する。一方、Ｘ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光はθ４の角度で屈折し、第４の分離素子３１４内を異常光屈折率軸に沿って進み、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光に対し、分離距離｜Ｌ３−Ｌ４｜分離した光路の光となる。
【０１２７】
よって、第２の光学ローパスフィルタ３１０により、Ｘ軸方向に対し＋４５°の偏光成分の光とＸ軸方向に対し−４５°の偏光成分の光とを分離距離｜Ｌ３−Ｌ４｜分離することができる。
【０１２８】
このようにして、本実施の形態における光学ローパスフィルタに入射した光は、直進する光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れた光路の光と、Ｘ軸方向に対し４５°の方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光と、Ｙ軸方向においてＬ１＋Ｌ２離れ、かつ、Ｘ軸方向に対し４５°の方向において｜Ｌ３−Ｌ４｜離れた光路の光の４つに分離することができる。よって、ＣＣＤ等のイメージセンサ４０に、上記分離した光を入射させることができる。
【０１２９】
以上より、第１の回転駆動部１２１において、第２の分離素子１２を１８０°回転させ、かつ、第２の回転駆動部１２２において、第４の分離素子３１４を１８０°回転させるか否かにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において分離距離を切り換えることができる。尚、上記以外の内容については、第２の実施の形態と同様である。
【０１３０】
また、本実施の形態において第２の光学ローパスフィルタは、第２の実施の形態をもとに説明したが、これに限らず、第３の実施の形態をもとにしたものであってもよい。即ち、第３の実施の形態に係る第３の分離素子を、Ｚ軸を中心として４５°回転した位置となるように配置するものであってもよい。この場合、Ｘ軸方向に対し４５°の方向における分離距離がＬ３であって、光路を４つに分離することができる。
【実施例】
【０１３１】
（実施例１）
実施例１では、第１の実施形態に係る光学ローパスフィルタ１０について説明する。第１の分離素子１１と第２の分離素子１２として、厚さ方向に対して異常光屈折率軸が４５°傾いた水晶を用いる。第１の分離素子１１となる水晶は、厚さ約２．０５ｍｍ、第２の分離素子１２となる水晶は、厚さ約１．１１ｍｍとする。そして、第１の分離素子１１は、厚さをＺ軸方向として、ＹＺ平面において異常光屈折率軸が＋Ｙ軸方向に４５°傾くようにして配置するとともに、第２の分離素子１２は、ＹＺ平面において異常光屈折率軸が＋Ｙ軸方向に４５°傾くようにして配置することで、光学ローパスフィルタ１０を得る。尚、水晶は、波長５４６ｎｍの光に対する常光屈折率が１．５４６、異常光屈折率が１．５５５である。このとき、第１の分離素子１１における分離距離Ｌ１は、約１２．０μｍであり、第２の分離素子１２における分離距離Ｌ２は、約６．５μｍである。
【０１３２】
そして、光学ローパスフィルタ１０の第１の分離素子１１側から、Ｚ軸方向に沿って可視光領域でランダムな偏光の光を入射する。回転駆動部２１により第２の分離素子１２が回転されていない状態では、互いに直交する第１の偏光成分の光と第２の偏光成分の光とがＹ軸方向に分離し、分離距離が約１８．５μｍとなる。また、回転駆動部２１により第２の分離素子１２が１８０°回転した状態では、第２の分離素子１２は、異常光屈折率軸が−Ｙ軸方向に４５°傾くように配置されるため、第１の偏光成分の光と第２の偏光成分の光がＹ軸方向に分離し、分離距離が約５．５μｍとなり、回転駆動部２１により第２の分離素子１２を１８０°回転させていない状態と比べて短くなる。そして、この光学ローパスフィルタをデジタル一眼レフカメラの撮像素子の前面に配置し、回転駆動部２１を制御することにより、動画及び静止画においてモアレ、偽色が低減される画像を撮影することができる。
【０１３３】
（実施例２）
実施例２では、第２の実施形態に係る光学ローパスフィルタについて説明する。第１の光学ローパスフィルタ１０および第２の光学ローパスフィルタ１１０は、実施例１の光学ローパスフィルタ１０と同じものを用いる。次に、偏光変換素子１３１として、可視光領域の波長の光に対して１／４波長板と略等しい位相差を発生する複屈折性材料を用いる。なお、偏光変換素子１３１は、光学軸が偏光変換素子１３１面に平行し、厚さ方向に揃ったものを使用する。
【０１３４】
次に、第１の光学ローパスフィルタ１０、偏光変換素子１３１、そして、第２の光学ローパスフィルタ１１０の順に、厚さ方向をＺ軸方向に揃えて配置するが、第２の光学ローパスフィルタ１１０は、第１の光学ローパスフィルタ１０に対して、Ｚ軸を回転軸として９０°回転した位置に相当するように配置する。これにより、第１の光学ローパスフィルタ１０では、Ｙ軸方向に光が分離し、第２の光学ローパスフィルタ１１０では、Ｘ軸方向に光が分離するようにする。また、偏光変換素子１３１は、その光学軸がＸＹ平面においてＸ軸方向（またはＹ軸方向）を基準に４５°の角度となるように配置する。
【０１３５】
そして、第１の光学ローパスフィルタ１０側から、Ｚ軸方向に沿って可視光領域でランダムな偏光の光を入射する。第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を回転させていない状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となって、これらの方向の分離距離はいずれも約１８．５μｍとなる。また、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２により、第２の分離素子１２及び第４の分離素子１１４を１８０°回転させた状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となって、これらの方向の分離距離はいずれも約５．５μｍとなる。そして、この光学ローパスフィルタをデジタル一眼レフカメラの撮像素子の前面に配置し、第１の回転駆動部１２１及び第２の回転駆動部１２２を制御することにより、動画及び静止画においてモアレ、偽色が低減される画像を撮影することができる。
【０１３６】
（実施例３）
実施例３では、第３の実施形態に係る光学ローパスフィルタについて説明する。第１の光学ローパスフィルタ１０は、実施例１の光学ローパスフィルタ１０と同じものを用いる。また、偏光変換素子１３１は、実施例２と同じものを用いる。第３の分離素子２１３は、厚さ方向に対して異常光屈折率軸が４５°傾いた、厚さ約０．９４ｍｍの水晶を用いる。
【０１３７】
次に、第１の光学ローパスフィルタ１０、偏光変換素子１３１、そして、第３の分離素子２１３の順に、厚さ方向をＺ軸方向に揃えて配置する。第３の分離素子２１３は、異常光屈折率軸が＋Ｘ軸方向に４５°傾斜するように配置し、偏光変換素子１３１は、その光学軸がＸＹ平面においてＸ軸方向（またはＹ軸方向）を基準に４５°の角度となるように配置する。
【０１３８】
そして、第１の光学ローパスフィルタ１０側から、Ｚ軸方向に沿って可視光領域でランダムな偏光の光を入射する。回転駆動部２１により第２の分離素子１２が回転されていない状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となり、Ｘ軸方向の分離距離が約５．５μｍ、Ｙ軸方向の分離距離が約１８．５μｍとなる。また、回転駆動部２１により第２の分離素子１２が１８０°回転している状態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に分離して４点の光となって、これらの方向の分離距離はいずれも約５．５μｍとなる。そして、この光学ローパスフィルタをデジタル一眼レフカメラの撮像素子の前面に配置し、回転駆動部２１を制御することにより、動画及び静止画においてモアレ、偽色が低減される画像を撮影することができる。
【０１３９】
また、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上のように、本発明は、静止画および動画の両方を撮影でき、これらの撮影モードに応じて適切にモアレの現象を低減させることができるとともに、機械的可動部が無く、高い精度で小型化が実現できるデジタルカメラを実現することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０ （第１の）光学ローパスフィルタ
１１ 第１の分離素子
１１ａ 異常光屈折率軸
１２ 第２の分離素子
１２ａ 異常光屈折率軸
２１ 回転駆動部
４０ イメージセンサ
１１０ 第２の光学ローパスフィルタ
１１３ 第３の分離素子
１１３ａ 異常光屈折率軸
１１４ 第４の分離素子
１１４ａ 異常光屈折率軸
１２１ 第１の回転駆動部
１２２ 第２の回転駆動部
１３１ 偏光変換素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の分離素子と、第２の分離素子とが、光の進行する順に並んで配置されており、前記第１の分離素子または前記第２の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる回転駆動部と、を有し、
前記第１の分離素子は、入射する光のうち、第１の偏光成分の光と、前記第１の偏光成分の光と直交する第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ１（＞０）だけ隔て分離し、
前記第２の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ２（＞０）だけ隔て分離し、
前記回転駆動部により、前記第１の分離素子に対し前記第２の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第２の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ１＋Ｌ２に相当するＬＭと、｜Ｌ１−Ｌ２｜に相当するＬＳとに切り換えることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２との比が、１．３〜３の範囲であり、
ＬＭ＞ＬＳであるとともに、１０μｍ≦ＬＭ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳ≦１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２と、が略等しいことを特徴とする請求項１に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項４】
前記第１の分離素子は、厚さｄ１、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ１となり、常光屈折率ｎｏ１、異常光屈折率ｎｅ１を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ１が下記の（１）式で与えられ、
【数１】
前記第２の分離素子は、厚さｄ２、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ２となり、常光屈折率ｎｏ２、異常光屈折率ｎｅ２を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ２が下記の（２）式で与えられ、
【数２】
ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項５】
前記第２の分離素子の後段に、偏光変換素子、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、
前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、
前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び前記第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、
前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、
前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て、
前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４に相当するＬＭＸと、｜Ｌ３−Ｌ４｜に相当するＬＳＸとに切り換えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項６】
前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４との比が、１．３〜３の範囲であり、
ＬＭＸ＞ＬＳＸであるとともに、１０μｍ≦ＬＭＸ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳＸ≦１０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項７】
前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４と、が略等しいことを特徴とする請求項５に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項８】
前記第３の分離素子は、厚さｄ３、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ３となり、常光屈折率ｎｏ３、異常光屈折率ｎｅ３を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ３が下記の（３）式で与えられ、
【数３】
前記第４の分離素子は、厚さｄ４、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ４となり、常光屈折率ｎｏ４、異常光屈折率ｎｅ４を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ４が下記の（４）式で与えられ、
【数４】
ることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項９】
前記第２の分離素子の後段に、偏光分離素子、第３の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、
前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、
前記第３の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、
前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項１０】
前記第２の分離素子の後段に、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、
前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し所定の角度方向に分離するものであって、
前記第３の分離素子は、入射する光のうち、第３の偏光成分の光と、前記第３の偏光成分の光と直交する第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、
前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第３の偏光成分の光と、前記第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て分離し、
前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子を出射する前記第３の偏光成分の光と前記第４の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４と、｜Ｌ３−Ｌ４｜とに切り換えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項１１】
前記所定の角度は、４５°であることを特徴とする請求項１０に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、
前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、
前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭとなるように回転駆動部を制御することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１３】
請求項５から８のいずれかに記載の光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、
前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、
前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳＸとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭＸとなるように回転駆動部を制御することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１】
第１の分離素子と、第２の分離素子とが、光の進行する順に並んで配置されており、前記第１の分離素子または前記第２の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる回転駆動部と、を有し、
前記第１の分離素子は、入射する光のうち、第１の偏光成分の光と、前記第１の偏光成分の光と直交する第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ１（＞０）だけ隔て分離し、
前記第２の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ２（＞０）だけ隔て分離し、
前記回転駆動部により、前記第１の分離素子に対し前記第２の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第２の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ１＋Ｌ２に相当するＬＭと、｜Ｌ１−Ｌ２｜に相当するＬＳとに切り換えることを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２との比が、１．３〜３の範囲であり、
ＬＭ＞ＬＳであるとともに、１０μｍ≦ＬＭ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳ≦１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
前記分離距離Ｌ１と前記分離距離Ｌ２と、が略等しいことを特徴とする請求項１に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項４】
前記第１の分離素子は、厚さｄ１、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ１となり、常光屈折率ｎｏ１、異常光屈折率ｎｅ１を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ１が下記の（１）式で与えられ、
【数１】
前記第２の分離素子は、厚さｄ２、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ２となり、常光屈折率ｎｏ２、異常光屈折率ｎｅ２を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ２が下記の（２）式で与えられ、
【数２】
ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項５】
前記第２の分離素子の後段に、偏光変換素子、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、
前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、
前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び前記第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、
前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、
前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て、
前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子から出射する前記第１の偏光成分の光と前記第２の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４に相当するＬＭＸと、｜Ｌ３−Ｌ４｜に相当するＬＳＸとに切り換えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項６】
前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４との比が、１．３〜３の範囲であり、
ＬＭＸ＞ＬＳＸであるとともに、１０μｍ≦ＬＭＸ≦３２μｍであり、かつ、２μｍ≦ＬＳＸ≦１０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項７】
前記分離距離Ｌ３と前記分離距離Ｌ４と、が略等しいことを特徴とする請求項５に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項８】
前記第３の分離素子は、厚さｄ３、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ３となり、常光屈折率ｎｏ３、異常光屈折率ｎｅ３を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ３が下記の（３）式で与えられ、
【数３】
前記第４の分離素子は、厚さｄ４、厚さ方向と異常光屈折率軸方向とがなす角度がθ４となり、常光屈折率ｎｏ４、異常光屈折率ｎｅ４を有する複屈折性材料からなり、前記分離距離Ｌ４が下記の（４）式で与えられ、
【数４】
ることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項９】
前記第２の分離素子の後段に、偏光分離素子、第３の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、
前記偏光変換素子は、入射する前記第１の偏光成分の光および前記第２の偏光成分の光、をそれぞれ、前記第１の偏光成分の光の成分と前記第２の偏光成分の光の成分との比が３：７〜７：３の割合の範囲となる光に変調し、
前記第３の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し垂直方向に分離するものであって、
前記第３の分離素子は、入射する光のうち、前記第１の偏光成分の光と、前記第２の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項１０】
前記第２の分離素子の後段に、第３の分離素子、第４の分離素子が、光の進行する順に並んで配置されており、前記第３の分離素子または前記第４の分離素子のいずれか一方、または双方に設けられた、前記光の光軸を中心として１８０°回転させる他の回転駆動部を有し、
前記第３の分離素子及び前記第４の分離素子は、前記偏光変換素子からの光を、前記第１の分離素子及び第２の分離素子により分離した方向に対し所定の角度方向に分離するものであって、
前記第３の分離素子は、入射する光のうち、第３の偏光成分の光と、前記第３の偏光成分の光と直交する第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ３（＞０）だけ隔て分離し、
前記第４の分離素子は、入射する光のうち、前記第３の偏光成分の光と、前記第４の偏光成分の光と、に分離距離Ｌ４（＞０）だけ隔て分離し、
前記他の回転駆動部により、前記第３の分離素子に対し前記第４の分離素子を相対的に０°から１８０°へと回転させることにより、前記第４の分離素子を出射する前記第３の偏光成分の光と前記第４の偏光成分の光との分離距離を、Ｌ３＋Ｌ４と、｜Ｌ３−Ｌ４｜とに切り換えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項１１】
前記所定の角度は、４５°であることを特徴とする請求項１０に記載の光学ローパスフィルタ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、
前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、
前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭとなるように回転駆動部を制御することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１３】
請求項５から８のいずれかに記載の光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタを介した光が入射するイメージセンサと、を有し、
前記イメージセンサにより静止画と動画とを撮像できるデジタルカメラにおいて、
前記静止画を撮像するときは前記分離距離ＬＳＸとなり、前記動画を撮像するときは前記分離距離ＬＭＸとなるように回転駆動部を制御することを特徴とするデジタルカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２３２６５０（Ｐ２０１１−２３２６５０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４３５２（Ｐ２０１０−１０４３５２）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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