光学低通滤波器 【技术领域】
本发明涉及采用双折射片的光学低通滤波器。
背景技术
光学低通滤波器为了抑制在摄像元件受光时产生的模拟信号而滤掉光的影像频率的高频成分，其特性是由使光分离的分离光栅所决定。
例如，在以往的光学低通滤波器中，有在日本特开2000-56268号公报中公开的光学低通滤波器。
该光学低通滤波器是由光学轴相互不同的3个双折射片重叠而构成。对该重叠的3个双折射片进行分割，形成多个低通滤波器。
具体地说，3个双折射片均为相对于其光学轴以44.8度截断水晶块所形成的。该3个双折射片是由将所入射的光分离为水平方向的水平方向双折射片、使所入射的光相对于水平方向双折射片的分离方向向+45度方向分离的+45度方向双折射片和使所入射的光相对于水平方向双折射片的分离方向向-45度方向分离的-45度方向双折射片所构成，将这些水平方向双折射片、+45度方向双折射板、-45度方向双折射板按顺序重叠来形成光学低通滤波器。
入射到该光学低通滤波器内的光，通过水平方向双折射板被分离为正常光线和异常光线，分别通过±45度方向双折射板将被分离的正常光线和异常光线分离为4点。
这样，通过采用光学低通滤波器将入射光分离为4点，将对CCD等的摄像元件的输入光进行分离，使影像模糊，衰减引起莫尔条纹像的模拟信号。
但是，目前摄像元件的单元间距处于变小的趋势。即在近年所制造的CCD中，有用与以往同样尺寸地设计使其单元间距变小来增加像素数(例如，从200万像素增加到300万像素等)的趋势。因此，伴随着CCD的单元间距的缩短，就需要将光学低通滤波器的光的分离宽度缩小。
但是，为了缩小光学低通滤波器的分离宽度，就需要使构成光学低通滤波器的各双折射板的厚度变薄。而且，需要使±45度方向双折射片的厚度成为水平方向双折射片的1/√2。因此，用±45度方向双折射片来实现更薄的厚度，其研磨加工是很困难的，已成为成本增加的主要原因。
另外，在双折射片的组合方面，由于实际上水晶块并不会生长得那么大，因而大型的±45度方向双折射片很难得到。而且，一般来说，±45度方向双折射片为具有对光学轴沿45度方向延伸的边的矩形状，一个角缺了很大一块。在该情况下，在由双折射片分割为多个矩形状的光学低通滤波器的多个取得工序中，就会产生材料的损失，其效率很差。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明的目的在于：提供容易进行双折射片的研磨加工的光学低通滤波器；另外，本发明的目的在于：提供使所缺部分相对于双折射片整体的比例为零或变小，通过在一次生产过程中可以生产多个来降低生产成本的光学低通滤波器。
为了达成上述目的，本发明的光学低通滤波器，由使水晶块相对其光学轴具有角度来进行切割而形成的双折射片构成，对入射的光进行分离，其特征在于：所述双折射片是以相对其光学轴为比44.8度大的角度来切割所述水晶块而形成的。
根据本发明，由于是以相对其光学轴为比44.8度大的角度来切割所述水晶块而形成双折射片的，因而在为了得到与以往的切割角度44.8度时同样的分离宽度而使双折射片的厚度增大，研磨双折射片时，就可以不用考虑双折射片破损等材料的损失，很容易地进行加工操作，可以降低生产成本。另外，通过使双折射片的切割角度对水晶块的光学轴为比44.8度大的角度，即使水晶块没有长成为那么大，也可以增大双折射片的面积，其结果，即使在双折射片缺少一个角的情况下，由于所缺部分相对于双折射片整体的比例变小，所以也可以抑制在分割为多个光学低通滤波器时所形成的有缺陷的光学低通滤波器的数量，降低生产成本。
另外，根据本发明，由于是以相对其光学轴为比44.8度大的角度来切割所述水晶块而形成双折射片的，因而可以加厚双折射片的厚度，可以很容易地将厚度调整到预先所设定的厚度。例如，在以往，在将数字照相机(摄像装置)所采用的CCD的像素数从200万像素增加到300万像素的情况下，要变更光学低通滤波器的厚度，根据该变更，就需要进行变更数字照相机的光路长等的数字照相机自身的设计变更，但根据本发明的光学低通滤波器，由于可以调整双折射片的切割角度、使其厚度与以往的一样，因而可以仅设定双折射片的尺寸，不需要变更数字照相机的光路长，从而可以降低生产成本。
另外，如上所述，在具有CCD的数字照相机等的摄像装置采用光学低通滤波器的情况下，为了防止摄像装置自身的设计变更的生产成本的增加，预先设定光学低通滤波器的厚度。因此，如果摄像装置采用本发明的光学低通滤波器的话，由于将水晶块对其光学轴在比44.8度大的角度进行切割来形成双折射片，因而不用变更光学低通滤波器的厚度就可以缩小其分离宽度，可以对应CCD的像素数的增加。
具体地说，在上述构造中，也可以在重叠多个上述双折射片的同时进行分割，形成多个上述双折射片，在其多个当中至少有一个上述双折射片是将水晶块对其光学轴在比44.8度大的角度进行切割而形成的。另外，在上述构造中，也可以在形成多个上述双折射片的同时，将这些多个的双折射片进行分割，分别形成多个的双折射板，将由不同的双折射片所形成的多个的双折射板进行重叠，在其多个当中至少有一个上述双折射片是将上述水晶块对其光学轴在比44.8度大的角度进行切割而形成的。
另外，在上述构造中，在被重叠的多个上述双折射片中，至少可以包含将上述水晶块对其光学轴在44.8度进行切割而形成的、将入射的光分离为水平方向或垂直方向的第1双折射片，和将上述水晶块对其光学轴在比44.8度大的角度进行切割而形成的、将入射的光对水平方向或垂直方向分离为45度方向的第2双折射片。
在该情况下，由于使对水平方向或垂直方向分离为45度方向的第2双折射片变厚，因而就可以在将通常比第1双折射片的厚度薄的第2双折射片的厚度加厚、研磨第2双折射片时，不用担心双折射片的破损等的材料的破损很容易地进行加工操作。
在上述构造中，被重叠的上述双折射片也可以由一个第1双折射片和两个第2双折射片构成，上述第1双折射片形成为一个对置的两边与光学轴平行的矩形状，且上述第2双折射片在形成为5角形状，相邻的3个角形成为大致直角，并且在该3个角中形成与中间的角对置，且与光学轴正交的边。
另外，在上述构造中，相对于上述水晶块的光学轴为比44.8度大的角度，更好是设定为相对其光学轴为80度以下，特别是设定为69度，在容易形成光学低通滤波器这一点上更加理想。
【附图说明】
图1(a)是本发明的实施方式的、用于形成双折射片的切割角度相对于光学轴为44.8度的水晶块的概略图，图1(b)是用于形成双折射片的切割角度为相对于光学轴是69度的水晶块的概略图。
图2(a)是将本发明的实施方式的入射光分离为水平方向的双折射片的平面图，图2(b)为将本发明的实施方式的入射光对水平方向分离为+45度方向的双折射片的平面图，图2(c)为将本发明的实施方式的入射光对水平方向分离为-45度方向的双折射片，图2(d)为将本发明的实施方式的3个双折射片重叠的平面图。
图3是表示本发明的实施方式的切割角度与d＝589.3(nm)时的系数(参照图4)的关系的表格。
图4是表示本发明的实施方式的切割角度与d＝589.3(nm)时的系数的关系的曲线图。
图5是表示本发明的实施方式的切割角度与切割角度为44.8度时的双折射片32、33的厚度比的关系的曲线图。
图6(a)是设置了本发明的实施方式的光学低通滤波器的摄像装置的光路的结构部件的配置图，图6(b)是设置了其他实施方式的光学低通滤波器的摄像装置的光路的结构部件的配置图。
图7是表示通过了本发明的实施方式的光学低通滤波器的光的分离光栅的图。
图8(a)、图8(b)是为了将本发明的实施方式的光学低通滤波器与以往的光学低通滤波器进行比较，而表示了分别形成的各个水晶块的厚度和有效长度的图。
图9是表示通过了与图7所示的分离光栅不同的本发明实施方式的光学低通滤波器的光的其他分离光栅的图。
【具体实施方式】
下面，结合附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的实施方式的光学低通滤波器1，是由将图1所示的水晶块2进行切割而形成的3个双折射片31、32、33重叠起来所构成。
双折射片31在本发明中称为第1双折射片，为将入射的光分离为水平方向的板。该双折射片31是将水晶块2对其光学轴A在44.8度进行切割所形成，如图2(a)所示，形成一个对置的两边4与光学轴A平行的矩形状。
双折射片32为将入射的光对水平方向分离为+45度方向的板。该双折射片32是将水晶块2对其光学轴A在69度进行切割所形成，如图2(b)所示，为5角形状，在相邻的3个角5形成直角的同时，形成与在这3个角5当中的中间的角5对置、与光学轴A正交的边6。
双折射片33为将入射的光对水平方向分离为-45度方向的板。该双折射片33是将水晶块2对其光学轴A在69度进行切割所形成，如图2(c)所示，为5角形状，在相邻的3个角5形成直角的同时，形成与在这3个角5当中的中间的角5对置、与光学轴A正交的边6。
这些双折射片32、33在本发明中称为第2双折射片，将形成这些双折射片32、33的切割角度对光学轴A设定为69度，该69度是根据以下所示的计算公式1所算出。另外，在图3～图5中表示了根据该计算公式所算出的切割角度的特性。图3是表示切割角度和d＝589.3(nm)时的系数(参照图4)的关系的表格，在图4中表示了该曲线图。另外，图5是表示切割角度和切割角为44.8度时的双折射片32，33的厚度比的关系的曲线图。
<计算公式1>
帖公式p7
(d：分离宽度，ne＝1.5534：异常光线的折射率，no＝1.5443：正常光线的折射率，θ：切割角度，t：双折射片的厚度)
根据该计算公式1可以知道，双折射片31、32、33的分离宽度d(参照图7)与切割角度θ和双折射片的厚度t有密切关系。在本发明的实施方式中，由于形成双折射片32、33的切割角度对光学轴A为69度，因而和在44.8度进行切割的情况相比较，其分离宽度d被缩小。
下面，结合图2对该光学低通滤波器1的生产工序进行以下详细的说明。
将水晶块2对其光学轴A在44.8度进行切割(参照图1(a))，形成图2(a)所示的双折射片31。接下来，将水晶块2对其光学轴A在69度进行切割(参照图1(b))，形成图2(b)及图2(c)所示的双折射片32、33。将这些所形成的双折射片31、32、33按双折射片31、双折射片32、双折射片33的顺序重叠起来进行接合。然后，在通过为切割器的切割锯在形成为9个矩形状的切割线上(参照图2(d))将所接合的双折射片31、32、33进行切割，形成可以进行正常动作的7个光学低通滤波器1。
入射到所形成的光学低通滤波器1的光，通过由双折射片31所形成的水平方向双折射板(图示省略)被分离为正常光线和异常光线，通过由各个双折射片32、33所形成的±45度方向双折射板(图示省略)，将被分离的正常光线和异常光线分离为4点。
通过上述生产工序所生产的光学低通滤波器1，例如被用于图6(a)所示的数字照相机等的摄像装置。
在该摄像装置内设置有：如图6(a)所示，将摄影时所取入的光进行聚光的镜头7；和在多个受光元件(图示省略)中接收由镜头7所聚光的光，并将该光的信息变换为数字数据的CCD8。然后，将光学低通滤波器1设置在这些镜头7和CCD8之间的光路(长度1)中。另外，为了防止光的乱反射，在该光学低通滤波器1的光的入射面1a和射出面1b上形成有AR涂层(图示省略)。
在摄像装置中，光从外部被入射到镜头7，被镜头7聚光。然后，通过光学低通滤波器1将被聚光的光进行分离，并入射到CCD8的各受光元件。
但是，目前CCD8的单元间距呈现变小的趋势。即、在近年所制造的CCD8中，有用与以往同样尺寸的设计使其单元间距变小、像素数增加(例如，从200万像素增加到300万像素等)的趋势。因此，伴随着CCD8的单元间距缩短，需要将光学低通滤波器的光的分离宽度d缩小，但根据上述的计算公式1可以知道，通过采用本发明的实施方式的双折射片32、33，就可以缩小分离宽度d。
另外，在以往的光学低通滤波器中，为了增加CCD8的像素数，采用缩小分离宽度d的双折射板。因此，光学低通滤波器的厚度就变薄，其结果，在图6(a)中所示的光路长1就为可变的。因此，在以往的光学低通滤波器中，将通路玻璃重叠到双折射板上来调整光学低通滤波器的厚度。但是，根据本发明的实施方式的光学低通滤波器，由于±45度方向双折射板32a、33b的厚度很厚，因而可以将这些±45度方向双折射板32a、33b的厚度调整到预先所设定的厚度。因此，不用变更光路长1就可以缩小分离宽度d，对应CCD8的像素数的增加，并且，还可以不用采用双折射板以外的通路玻璃等其他的介质，从而降低成本。即、例如，在将CCD8的像素数从200万像素增加到300万像素的情况下，需要进行变更数字照相机的光路长1等的数字照相机自身的设计变更，但根据该光学低通滤波器1，仅将±45度方向双折射板32a、33b的厚度调整到预先所设定的厚度即可，因而可以降低成本。
如上所述，根据该光学低通滤波器1，由于对水平方向分离为±45度方向的双折射片32、33是将水晶块2对其光学轴A在69度进行切割而形成的，因而为了得到与以往的切割角度44.8度同样的分离宽度d(参照图7)，在将通常厚度变薄的双折射片32、33的厚度加厚、研磨双折射片32、33时，就可以不用担心双折射片32、33的破损等材料的破损，很容易地进行加工操作，可以降低生产成本。
另外，在本发明的实施方式中，由于双折射片32、33是将水晶块对其光学轴A在69度进行切割而形成的，因而可以将根据原料水晶21所作成的水晶的厚度变薄。例如，从原料水晶21方面来看，将作成本发明的实施方式所示的双折射片32、33的水晶块2的厚度定为t。然后，在将水晶块对其光学轴根据以往的那样在44.8度进行切割形成来这些双折射片32、33的情况下，如图8(b)所示，从原料水晶21’方面来看，水晶块2’的厚度就为t’。根据该图8(b)可以知道，在根据以往的那样在44.8度进行切割而形成的情况下，需要将水晶块2’的厚度从t加厚为t’。因此，将由本发明的实施方式所示的厚度t的水晶块2形成双折射片32、33的情况和由以往的水晶块21’形成双折射片32’、33’的情况进行比较，就可以缩短水晶块2的成长时间，降低生产成本。另外，水晶块2、2’如图8所示，随着被育成，有效长度Y、Y’的长度变短。因此，将从本发明的实施方式的一个水晶块2在69度进行切割而形成的双折射片32、33和从以往的一个水晶块2’在44.8度进行切割而形成的双折射片32’、33’的情况进行比较的话，本发明的实施方式的方面由水晶块2所形成的双折射片32、33的个数多，在生产成本这一点上来讲是非常理想的。而且，在将厚度t的水晶块2对光学轴A在44.8度进行切割形成双折射片34的情况下，如图8(a)所示，在其面积变小的同时，由于双折射片34的一角缺了很大一块，因而就不能由双折射片34形成很多的双折射板，在生产效率这一点上来讲是不理想的。
另外，通过将双折射片32、33的切割角度定为对水晶块2的光学轴A为69度，即使水晶块2没有长成到那么大，在可以扩大双折射片32、33的面积的同时，即使在双折射片32、33的角缺一个的情况下，由于对双折射片32、33整体所缺部分的比例变得很小，因而也可以将在分割为9个光学低通滤波器1时所形成有缺陷的光学低通滤波器11(参照图2(d))的数量控制在两个，降低生产成本。
另外，双折射片32、33是对水晶块2的光学轴A在69度进行切割而形成的，但根据图3～图5可以知道，切割角度如果为69度的话，和切割角度为44.8度时相比，可以将双折射片的厚度t加厚约1.501倍。另外，即使在69度以外，超过44.8度，如图5所示，如果为厚度极度变化的临界值80度以下的话，也可以任意地设定切割角度，和本发明的实施方式同样，和切割角度44.8时相比较，双折射片的厚度t变厚，可以得到本发明的实施方式的效果。
另外，本发明的实施方式的光学低通滤波器1被形成为矩形状，但并不限定于此，按照所要求的形状也可以形成任意的形状。
另外，在本发明的实施方式中，采用将入射到双折射片31的光分离为水平方向的板，但也可以采用将入射的光分离为垂直方向的板。在该情况下，双折射片32就采用将入射的光对垂直方向分离为+45度方向的板，双折射片33就采用将入射的光对垂直方向分离为-45度方向的板。
另外，在本发明的实施方式中，是按双折射片31、双折射片32、双折射片33的顺序进行重叠所形成的，但并不限定于此，其顺序例如也可以为双折射片32、双折射片33、双折射片31的顺序，也可以为双折射片31、双折射片33、双折射片32的顺序。
另外，在本发明的实施方式中，是采用3个双折射片的，但并不限定于该数，例如也可以根据用途将其个数变更为5个等，变更光的分离点的数。另外，双折射片32、33是将光分离为±45度方向的，但并不限定于此，例如也可以根据将光分离为±30度方向等的用途，将其角度进行变更。这样，通过采用从1个到任意的个数的将光分离为任意的方向的双折射片，就可以将光的分离点从两点变更为多个点的任意的点，其分离光栅也可以形成为例如图9(a)～(d)所示那样的各种光栅。
另外，本发明的实施方式的双折射片32、33为5角形状，但如果为多角形的话，其形状也可以为任意的形状。
另外，为了容易形成双折射片，也可以将水晶块2对其光学轴A在69度进行切割来形成所有的双折射片。
另外，在本发明的实施方式中，是由重叠的双折射片31、双折射片32、双折射片33形成9个光学低通滤波器1的，但也可以根据所要求的尺寸任意地设定光学低通滤波器的个数。
另外，本发明的实施方式的光学低通滤波器1的生产工序，也可以为以下详细说明的生产工序。根据该生产工序所生产的光学低通滤波器1，具有和根据上述的生产工序所生产的光学低通滤波器1同样的作用效果。
将水晶块2对其光学轴A在44.8度进行切割(参照图1(a))，形成图2(a)所示的双折射片31。接下来，将水晶块2对其光学轴A在69度进行切割(参照图1(b))，形成图2(b)及图2(c)所示的双折射片32、33。这些被形成的双折射片31、32、33，通过切割锯在各个切割线上被切割，由双折射片31、32、33分别形成9个双折射片(图示省略)。然后，将分别由双折射片31、32、33所形成的分别的每一个双折射板按其顺序重叠起来进行接合，形成一个光学低通滤波器1。以同样的方法，由剩下的双折射片31、32、33所形成的双折射板形成可以进行正常动作的光学低通滤波器1。
另外，在本发明的实施方式中，是将光学低通滤波器1用于数字照相机等的摄像装置的，但其配置并不限定于图6(a)所示的配置，例如也可以为图6(b)所示的配置。
在该图6(b)所示的光学低通滤波器1中，-45度方向双折射板33 a被设置为与CCD8的光的入射面相接，水平方向双折射板31a和+45度方向双折射板32a被设置在CCD8和镜头7的光路(长度1)中的中间左右的位置上。而且，在-45度方向双折射板33a的入射面33a、水平方向双折射板31a的入射面31b和+45度方向双折射板32a的射出面32c上形成有AR涂层(图示省略)。
这样，如图6(b)所示，也可以通过将构成光学低通滤波器1的多个双折射板隔开间隔来形成，缩短分离宽度d。
另外，在该图6(b)所示的光学低通滤波器1中，-45度方向双折射板33a被设置为与CCD8的光的入射面相接，水平方向双折射板31a和+45度方向双折射板32 a被设置在CCD8和镜头7的光路中的中间左右的位置上，但并不限定于此，只要在光路中，根据用途，也可以把将光分离为任意的方向的双折射板设定在任意的位置上、设定任意的数量。
以上，如所说明那样，根据本发明的光学低通滤波器，就可以容易地进行双折射片的研磨加工，且消除或减少对双折射片整体的缺陷部分的比例，在一次生产中生产多个，降低生产成本。
即、根据本发明，由于双折射片是将水晶块对其光学轴在比44.8度大的角度进行切割而形成的，因而为了得到与以往的切割角度44.8度同样的分离宽度，在将双折射片的厚度加厚、研磨双折射片时，就可以不用担心双折射片破损等材料的损失，很容易地进行加工操作，可以降低生产成本。另外，通过将双折射片的切割角度定为对水晶块的光学轴比44.8度大的角度，即使水晶块没有长成到那么大，也可以增大水晶块的面积，其结果，即使在双折射片的角缺一个的情况下，由于对双折射片整体所缺的部分的比例变小，因而就可以控制在分割为多个光学低通滤波器时所形成的有缺陷的光学低通滤波器的数量，降低生产成本。
另外，根据本发明，由于双折射片是将水晶块对其光学轴在比44.8度大的角度进行切割而形成的，因而可以加厚双折射片的厚度，可以很容易地将厚度调整到预先所设定的厚度。例如，在以往，在将数字照相机(摄像装置)所采用的CCD的像素数从200万像素增加到300万像素的情况下，变更光学低通滤波器的厚度，根据该变更，就需要进行变更数字照相机的光路长等的数字照相机自身的设计变更，但根据本发明的光学低通滤波器，由于可以调整双折射片的切割角度、使其厚度与以往相同，因而可以仅设定双折射片的尺寸，不需要变更数字照相机的光路长就可以降低生产成本。
而且，如上所述，在具有CCD的数字照相机等摄像装置中采用光学低通滤波器的情况下，为了防止摄像装置自身的设计变更而导致的生产成本增加，预先设定了光学低通滤波器的厚度。因此，如果摄像装置采用本发明的光学低通滤波器，则由于双折射片是使水晶块相对其光学轴为比44.8度大的角度来进行切割而形成的，所以不用变更光学低通滤波器的厚度就可以缩小其分离宽度，可以对应CCD的像素数增加。