专利名称：光学低通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学低通滤波器，更确切地说，涉及一种摄像机中使用的光学低通滤波器，它减少了空间取像时的折叠失真。
一般说来，摄像机包括一个固态成像器比如电荷耦合器(CDD)和一个滤色片，其对经滤色片得到的物体的彩色图像进行空间取像以输出视频信号。这时空间取像产生与色码有关的折叠失真。
于是，在工业摄像机、家用摄像机或静物摄像机领域广泛开展了减少折叠失真的方法研究。
图1A例举了一个普通单片CCD内的像素排列，其中Px表示像素R、G和B的中心在水平扫描方向上(H)的相应距离，Py表示像素R、G和B的中心在垂直扫描方向上(V)的相应距离。如图1A所示，一个条状滤色片的例子如图1B所示，其中在该滤色片中像素R、G、B周期性地重复排列。当对来自图1B所示的滤色片的图像进行空间取像时，相应像素R、G和B的载波分量表示为图1C中的空间光谱。这时横坐标fx和纵坐标fy分别被标准化为Px/2π和Py/2π。
图1C中，箭头长度指示载波分量的大小，箭头方向指示载波分量间的相差。当投射到固态成像器上的实物具有长窄的黑白竖条纹时，在空间频率上位于坐标点(1,0)的载波分量2产生一乱真纹。对于具有相当窄的竖条纹图案的实物，位于坐标点(2/3,0)的载波分量3产生一绿色和品红色的交叉。
对具有相当粗的竖条纹图案的实物来说，位于坐标点(1/3,0)的载波分量4产生一绿色和品红色的交叉。当实物具有长窄的黑白水平条纹时，位于坐标点(0,1)的载波分量5也产生一乱真纹。
当扫描一个具有相当粗的水平条纹图案的实物时，位于坐标点(0,1/2)的载波分量6产生闪动，但这一闪动可通过同时扫描二条水平线来消除。借助取样保持信号处理操作可消除乱真纹。所以，图像质量的降低主要是图1A中水平方向的像素排列引起的。
在产生折叠失真的载波分量中，虚线表示的分量可在电荷耦合器(CCD)中运用电子信号处理来消除，但因为实线表示的分量不能消除，所以采用一个光学低通滤波器以减少折叠失真。
参阅图2，该图简要表示了用于减少折叠失真的普通光学低通滤波器，光学低通滤波器10由第一双折射元件13和第二双折射元件15组成，每一个元件有一个光轴。第一双折射元件13的光轴13a与固态成像器的水平扫描方向(H)呈θ角，第二双折射元件15的光轴15a与固态成像器的水平扫描方向(H)呈-θ角。
如果一非偏振光束入射到第一双折射元件13上，光束被分解成一寻常光和一非常光。寻常光和非常光入射到第二双折射元件15时，每束光再次被分解成一寻常光和一非常光，这样，入射光束经过光学低通滤波器10后发射出四束光。
每一束发射光的亮度和位置由第一双折射元件13和第二双折射元件15的厚度D1和D2，以及第一双折射元件13和第二双折射元件15各自光轴13a和15a之间的夹角2θ决定的。所以，就第一双折射元件13和第二双折射元件15的厚度D1和D2，以及第一双折射元件13和第二双折射元件15各自光轴13a和15a之间的夹角20而言，其空间响应可在被第一双折射元件13和第二双折射元件15分解后的光束的水平(H)和垂直(V)扫描方向上得到。
这时，通过调整厚度D1和D2以及夹角2θ，在预计要出现的折叠失真(如彩色交叉)的空间频率上的响应可被调为零。这样，通过运用上面描述的光学低通滤波器10可减少折叠失真。
但在这一光学低通滤波器10中，第一双折射元件13和第二双折射元件15必须准确地粘合在一起，以使第一双折射元件13和第二双折射元件15的光轴13a和15a间的夹角为一特定值。否则，折叠失真不能有效减少。但因为很难准确粘合二双折射元件13和15，光学低通滤波器10的制造过程变得复杂，而且因为需要两个双折射元件，所以造价高。
为解决上述难题，本发明的目的是提供一种廉价并易于制造的光学低通滤波器。
于是为达到上述目的，本发明提供了一种光学低通滤波器，以用于具有固态成像器和滤色片的摄像机中。该光学低通滤波器包括至少具有两个光轴的一个双折射元件，每个光轴与固态成像器的水平扫描方向呈不同角度，以使入射光束被发射成一束环状光。
通过参照附图详细描述本发明的一个优选实施例，将使本发明的上述目的和优点变得更为明显。其中图1A例举了一个普通单片电荷耦合器内的像素排列；图1B表示一个滤色片，该滤色片被用于图1A中的电荷耦合器内；图1C是采用图1B所示滤色片时产生的载波分量的空间频谱；图2是一个普通光学低通滤波器的简要透射图；图3是本发明提供的光学低通滤波器的简要侧视图；图4是自图3所示的双折射元件的发射面发射的光束的横断面图。
参照图3和图4，按照本发明的光学低通滤波器包括一个具有第一光轴36和第二光轴37的双轴双折射元件35。
在这种情况下，双折射元件35的入射面35a和发射面35b相互平行，第一光轴36和第二光轴37分别设置成与固态成像器(未标示)的扫描方向成预定的角度。
双折射元件35的第一光轴36最好垂直于双折射元件35的入射面35a和/或发射面35b，第二光轴37与第一光轴36呈θ角，此处D是双折射元件35的厚度。
如果一束非偏振光31入射到双折射元件35的入射面35a上，光束被分解为对应第一光轴36和第二光轴37的一束寻常光和一束非常光，然后进入双折射元件35后形成一空心圆锥状。这样光束被发射成一环状光40，其穿过发射面35b的截面为如图4所示的圆形。
这时发射光束40的直径(d)由双折射元件35的厚度D以及第一光轴36和第二光轴37间的夹角θ决定。
所以通过调整厚度D以及第一光轴36和第二光轴37间的夹角θ，在预计要出现折叠失真(如彩色交叉)的空间频率上的响应可被调为零，由此减小了折叠失真。
在这一实施例中，具有一双轴双折射元件(具有两个光轴)的光学低通滤波器已由图解说明。该光学低通滤波器可由具有不止两个光轴的双折射元件构成。因为本发明的光学低通滤波器采用了单个双折射元件，所以这种光学低通滤波器的制造既廉价又方便。
权利要求
1．一种用在具有一个固态成像器和滤色片的摄像机中的光学低通滤波器，包括具有至少两个光轴的一个双折射元件，各光轴设置成与固态成像器的水平扫描方向呈不同角度，以使入射光束被发射为一环状光。
2．权利要求1所说的光学低通滤波器，其中的双折射元件是一个具有第一光轴和第二光轴的双轴双折射元件，每一光轴设置成与固态成像器的水平扫描方向呈不同角度。
3．权利要求2所说的光学低通滤波器，其中的双轴双折射元件的第一或第二光轴垂直于双折射元件的入射面。
全文摘要
本发明是一种用于摄像机的光学低通滤波器,它减少了空间取像时的折叠失真。该光学低通滤波器包括一个至少具有两个光轴的双折射元件,各个光轴与固体成像器的水平扫描方向呈不同角度,以使入射光束被发射为一环状光。
文档编号G02B27/28GK1210273SQ9810840
公开日1999年3月10日 申请日期1998年5月11日 优先权日1997年8月30日
发明者宋永真 申请人:三星电子株式会社