專利名稱：光學(xué)低通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)低通濾波器，更確切地說(shuō)，涉及一種攝像機(jī)中使用的光學(xué)低通濾波器，它減少了空間取像時(shí)的折疊失真。
一般說(shuō)來(lái)，攝像機(jī)包括一個(gè)固態(tài)成像器比如電荷耦合器(CDD)和一個(gè)濾色片，其對(duì)經(jīng)濾色片得到的物體的彩色圖像進(jìn)行空間取像以輸出視頻信號(hào)。這時(shí)空間取像產(chǎn)生與色碼有關(guān)的折疊失真。
于是，在工業(yè)攝像機(jī)、家用攝像機(jī)或靜物攝像機(jī)領(lǐng)域廣泛開(kāi)展了減少折疊失真的方法研究。


圖1A例舉了一個(gè)普通單片CCD內(nèi)的像素排列，其中Px表示像素R、G和B的中心在水平掃描方向上(H)的相應(yīng)距離，Py表示像素R、G和B的中心在垂直掃描方向上(V)的相應(yīng)距離。如圖1A所示，一個(gè)條狀濾色片的例子如圖1B所示，其中在該濾色片中像素R、G、B周期性地重復(fù)排列。當(dāng)對(duì)來(lái)自圖1B所示的濾色片的圖像進(jìn)行空間取像時(shí)，相應(yīng)像素R、G和B的載波分量表示為圖1C中的空間光譜。這時(shí)橫坐標(biāo)fx和縱坐標(biāo)fy分別被標(biāo)準(zhǔn)化為Px/2π和Py/2π。
圖1C中，箭頭長(zhǎng)度指示載波分量的大小，箭頭方向指示載波分量間的相差。當(dāng)投射到固態(tài)成像器上的實(shí)物具有長(zhǎng)窄的黑白豎條紋時(shí)，在空間頻率上位于坐標(biāo)點(diǎn)(1,0)的載波分量2產(chǎn)生一亂真紋。對(duì)于具有相當(dāng)窄的豎條紋圖案的實(shí)物，位于坐標(biāo)點(diǎn)(2/3,0)的載波分量3產(chǎn)生一綠色和品紅色的交叉。
對(duì)具有相當(dāng)粗的豎條紋圖案的實(shí)物來(lái)說(shuō)，位于坐標(biāo)點(diǎn)(1/3,0)的載波分量4產(chǎn)生一綠色和品紅色的交叉。當(dāng)實(shí)物具有長(zhǎng)窄的黑白水平條紋時(shí)，位于坐標(biāo)點(diǎn)(0,1)的載波分量5也產(chǎn)生一亂真紋。
當(dāng)掃描一個(gè)具有相當(dāng)粗的水平條紋圖案的實(shí)物時(shí)，位于坐標(biāo)點(diǎn)(0,1/2)的載波分量6產(chǎn)生閃動(dòng)，但這一閃動(dòng)可通過(guò)同時(shí)掃描二條水平線來(lái)消除。借助取樣保持信號(hào)處理操作可消除亂真紋。所以，圖像質(zhì)量的降低主要是圖1A中水平方向的像素排列引起的。
在產(chǎn)生折疊失真的載波分量中，虛線表示的分量可在電荷耦合器(CCD)中運(yùn)用電子信號(hào)處理來(lái)消除，但因?yàn)閷?shí)線表示的分量不能消除，所以采用一個(gè)光學(xué)低通濾波器以減少折疊失真。
參閱圖2，該圖簡(jiǎn)要表示了用于減少折疊失真的普通光學(xué)低通濾波器，光學(xué)低通濾波器10由第一雙折射元件13和第二雙折射元件15組成，每一個(gè)元件有一個(gè)光軸。第一雙折射元件13的光軸13a與固態(tài)成像器的水平掃描方向(H)呈θ角，第二雙折射元件15的光軸15a與固態(tài)成像器的水平掃描方向(H)呈-θ角。
如果一非偏振光束入射到第一雙折射元件13上，光束被分解成一尋常光和一非常光。尋常光和非常光入射到第二雙折射元件15時(shí)，每束光再次被分解成一尋常光和一非常光，這樣，入射光束經(jīng)過(guò)光學(xué)低通濾波器10后發(fā)射出四束光。
每一束發(fā)射光的亮度和位置由第一雙折射元件13和第二雙折射元件15的厚度D1和D2，以及第一雙折射元件13和第二雙折射元件15各自光軸13a和15a之間的夾角2θ決定的。所以，就第一雙折射元件13和第二雙折射元件15的厚度D1和D2，以及第一雙折射元件13和第二雙折射元件15各自光軸13a和15a之間的夾角20而言，其空間響應(yīng)可在被第一雙折射元件13和第二雙折射元件15分解后的光束的水平(H)和垂直(V)掃描方向上得到。
這時(shí)，通過(guò)調(diào)整厚度D1和D2以及夾角2θ，在預(yù)計(jì)要出現(xiàn)的折疊失真(如彩色交叉)的空間頻率上的響應(yīng)可被調(diào)為零。這樣，通過(guò)運(yùn)用上面描述的光學(xué)低通濾波器10可減少折疊失真。
但在這一光學(xué)低通濾波器10中，第一雙折射元件13和第二雙折射元件15必須準(zhǔn)確地粘合在一起，以使第一雙折射元件13和第二雙折射元件15的光軸13a和15a間的夾角為一特定值。否則，折疊失真不能有效減少。但因?yàn)楹茈y準(zhǔn)確粘合二雙折射元件13和15，光學(xué)低通濾波器10的制造過(guò)程變得復(fù)雜，而且因?yàn)樾枰獌蓚€(gè)雙折射元件，所以造價(jià)高。
為解決上述難題，本發(fā)明的目的是提供一種廉價(jià)并易于制造的光學(xué)低通濾波器。
于是為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光學(xué)低通濾波器，以用于具有固態(tài)成像器和濾色片的攝像機(jī)中。該光學(xué)低通濾波器包括至少具有兩個(gè)光軸的一個(gè)雙折射元件，每個(gè)光軸與固態(tài)成像器的水平掃描方向呈不同角度，以使入射光束被發(fā)射成一束環(huán)狀光。
通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，將使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)變得更為明顯。其中圖1A例舉了一個(gè)普通單片電荷耦合器內(nèi)的像素排列；圖1B表示一個(gè)濾色片，該濾色片被用于圖1A中的電荷耦合器內(nèi)；圖1C是采用圖1B所示濾色片時(shí)產(chǎn)生的載波分量的空間頻譜；圖2是一個(gè)普通光學(xué)低通濾波器的簡(jiǎn)要透射圖；圖3是本發(fā)明提供的光學(xué)低通濾波器的簡(jiǎn)要側(cè)視圖；圖4是自圖3所示的雙折射元件的發(fā)射面發(fā)射的光束的橫斷面圖。
參照?qǐng)D3和圖4，按照本發(fā)明的光學(xué)低通濾波器包括一個(gè)具有第一光軸36和第二光軸37的雙軸雙折射元件35。
在這種情況下，雙折射元件35的入射面35a和發(fā)射面35b相互平行，第一光軸36和第二光軸37分別設(shè)置成與固態(tài)成像器(未標(biāo)示)的掃描方向成預(yù)定的角度。
雙折射元件35的第一光軸36最好垂直于雙折射元件35的入射面35a和/或發(fā)射面35b，第二光軸37與第一光軸36呈θ角，此處D是雙折射元件35的厚度。
如果一束非偏振光31入射到雙折射元件35的入射面35a上，光束被分解為對(duì)應(yīng)第一光軸36和第二光軸37的一束尋常光和一束非常光，然后進(jìn)入雙折射元件35后形成一空心圓錐狀。這樣光束被發(fā)射成一環(huán)狀光40，其穿過(guò)發(fā)射面35b的截面為如圖4所示的圓形。
這時(shí)發(fā)射光束40的直徑(d)由雙折射元件35的厚度D以及第一光軸36和第二光軸37間的夾角θ決定。
所以通過(guò)調(diào)整厚度D以及第一光軸36和第二光軸37間的夾角θ，在預(yù)計(jì)要出現(xiàn)折疊失真(如彩色交叉)的空間頻率上的響應(yīng)可被調(diào)為零，由此減小了折疊失真。
在這一實(shí)施例中，具有一雙軸雙折射元件(具有兩個(gè)光軸)的光學(xué)低通濾波器已由圖解說(shuō)明。該光學(xué)低通濾波器可由具有不止兩個(gè)光軸的雙折射元件構(gòu)成。因?yàn)楸景l(fā)明的光學(xué)低通濾波器采用了單個(gè)雙折射元件，所以這種光學(xué)低通濾波器的制造既廉價(jià)又方便。
權(quán)利要求
1．一種用在具有一個(gè)固態(tài)成像器和濾色片的攝像機(jī)中的光學(xué)低通濾波器，包括具有至少兩個(gè)光軸的一個(gè)雙折射元件，各光軸設(shè)置成與固態(tài)成像器的水平掃描方向呈不同角度，以使入射光束被發(fā)射為一環(huán)狀光。
2．權(quán)利要求1所說(shuō)的光學(xué)低通濾波器，其中的雙折射元件是一個(gè)具有第一光軸和第二光軸的雙軸雙折射元件，每一光軸設(shè)置成與固態(tài)成像器的水平掃描方向呈不同角度。
3．權(quán)利要求2所說(shuō)的光學(xué)低通濾波器，其中的雙軸雙折射元件的第一或第二光軸垂直于雙折射元件的入射面。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于攝像機(jī)的光學(xué)低通濾波器,它減少了空間取像時(shí)的折疊失真。該光學(xué)低通濾波器包括一個(gè)至少具有兩個(gè)光軸的雙折射元件,各個(gè)光軸與固體成像器的水平掃描方向呈不同角度,以使入射光束被發(fā)射為一環(huán)狀光。
文檔編號(hào)G02B27/28GK1210273SQ9810840
公開(kāi)日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月30日
發(fā)明者宋永真 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社