JP6772548B2 - 撮像装置および撮像システム - Google Patents

Description

この発明は、撮像装置および撮像システムに関する。

複数個のレンズが配置されたレンズアレイによる「被写体のレンズごとの像」を、複数のレンズに共通の撮像素子の受光面に「複眼像」として結像させ、この複眼像を撮像素子で撮像する撮像装置が種々知られている。
受光面上に結像される複眼像を構成する「１個のレンズによる被写体像」は「個眼像」と呼ばれ、受光面上において個々の個眼像に割り当てられる領域は「個眼領域」と呼ばれる。即ち、受光面における個眼領域ごとに１つの個眼像が結像され、個眼像の集合として複眼像が構成される。
同一の被写体に対して複眼像を撮像すると、複眼像を構成する個眼像は、相互に少しずつ異なり、被写体の単一像を撮像する場合に比して、被写体に関して得られる情報量が大きくなるので、例えば、複眼像を合成して「解像性の高い被写体像」を得ることができ、また、分光フィルタを用いて、互いに色の異なる個眼像を得るようにすると、複眼像をなす個眼像の合成像として「色再現性に優れた被写体像」を得ることができる。

複眼像を撮像素子で撮像する撮像装置の例としては、特許文献１、２に記載されたものがある。

この発明は、同一の被写体に対する複眼像をなす複数の個眼像に対応した画像信号を取得できる新規な撮像装置の実現を課題とする。

この発明の撮像装置は、Ｍ（＞１）個のレンズが配置されたレンズアレイの前記Ｍ個のレンズによる被写体の像を、前記Ｍ個のレンズに共通の撮像素子の受光面にＭ個の個眼像として結像させ、前記Ｍ個の個眼像に対応した画像信号を取得する撮像装置であって、前記レンズアレイと前記受光面との間に配置されて、前記Ｍ個のレンズから前記受光面へ向かう光を分光する１枚以上の透過型分光フィルタによる透過型分光フィルタ手段と、前記レンズアレイと前記透過型分光フィルタ手段との間に配置された１枚以上の吸収型分光フィルタによる吸収型分光フィルタ手段と、を有し、前記透過型分光フィルタ手段は、前記Ｍ個のレンズごとに波長帯域が１種類以上の透過帯域Ｉの光を透過し、波長帯域が非透過帯域Ｉの光を非透過とし、前記吸収型分光フィルタ手段は、前記Ｍ個のレンズごとに波長帯域が前記透過帯域Ｉと少なくとも一部が共通する透過帯域ＩＩの光を透過し、波長帯域が前記非透過帯域Ｉと少なくとも一部が共通する非透過帯域ＩＩの光を吸収する。

この発明によれば、同一の被写体に対する複眼像をなす複数の個眼像に対応した画像信号を取得できる新規な撮像装置を実現できる。

撮像装置の撮像状態を説明図として示す図である。 迷光の軽減を説明するための図である。 撮像装置の実施の１形態を説明する図である。 図３の撮像装置におけるレンズアレイ、吸収型分光フィルタ、透過型分光フィルタ、撮像素子を説明するための図である。 被写体からの光がレンズ、吸収型分光フィルタ、透過型分光フィルタを介して撮像素子の受光面に結像するとき、撮像素子により取得される画像信号を説明するための図である。 具体例１を説明するための図である。 具体例２を説明するための図である。 具体例３を説明するための図である。 撮像装置の実施の別形態を説明するための図である。 撮像装置の実施の他の形態例を示す図である。 撮像装置の実施の別の形態例を示す図である。 撮像システムの実施の１形態を説明するための図である。

以下、発明の実施の形態の説明に先立って用語等を説明する。
この発明の撮像装置には、２種の分光フィルタ手段、即ち、透過型分光フィルタ手段と吸収型分光フィルタ手段が用いられる。透過型分光フィルタ手段は「１枚以上の透過型分光フィルタ」により構成され、吸収型分光フィルタ手段は「１枚以上の吸収型分光フィルタ」により構成される。
透過型分光フィルタは、設計的に設定された「ある波長帯域の波長の光」を透過させ、この波長帯域以外の波長の光を反射させる。光を透過させる波長帯域を「透過帯域」と呼ぶが、透過型分光フィルタの透過帯域であることを明確にするために、この発明においては「透過帯域Ｉ」と呼ぶ。また、透過帯域Ｉ以外の波長の光は透過型分光フィルタにより反射される。反射率は厳密に１００％と言う訳ではないが、透過帯域Ｉ以外の波長の光の透過率は「実質的に０」であり、この波長の光は透過型分光フィルタを透過しない。
そこで、透過型分光フィルタにおける透過帯域Ｉ以外の波長帯域を「非透過帯域Ｉ」と呼ぶ。これら「透過帯域Ｉ、非透過帯域Ｉ」は、透過型分光フィルタ手段が、複数枚の透過型分光フィルタで構成される場合にも「上と同様」に定義される。

吸収型分光フィルタは、設計的に設定された「ある波長帯域の波長の光」を透過させ、この波長帯域以外の波長の光は吸収する。光を透過させる波長帯域は「透過帯域」であるが、吸収型分光フィルタの透過帯域であることを明確にするために「透過帯域ＩＩ」と呼ぶ。また、透過帯域ＩＩ以外の帯域の波長の光は吸収型分光フィルタに吸収され、透過しない。この場合も、透過率は「実質的に０」である。吸収型分光フィルタにおける透過帯域ＩＩ以外の波長帯域を「非透過帯域ＩＩ」と呼ぶ。
これら「透過帯域ＩＩ、非透過帯域ＩＩ」も、吸収型分光フィルタ手段が、複数枚の吸収型分光フィルタで構成される場合にも「上と同様」に定義される。

以下においては、上記各分光フィルタ手段において、分光フィルタ１枚のみで構成される分光フィルタ手段については、単に、透過型分光フィルタ、吸収型分光フィルタと表記し、複数枚の分光フィルタで構成されるものについて、透過型分光フィルタ手段、吸収型分光フィルタ手段と表記する。

図１を参照する。
図１は、被写体０の像をレンズ１により撮像素子３の受光面に結像させて、被写体０に対応した画像信号ＩＭＳを取得する撮像装置の撮像状態を説明図として示している。説明の簡単のために、レンズ１は単一としている。図１において、符号２は透過型分光フィルタ手段を示す。
撮像素子３の透過型分光フィルタ手段２に対向する面が「受光面」である。
被写体０からの物体光はレンズ１を透過すると「結像光」となり、透過型分光フィルタ手段２を透過して撮像素子３の受光面上に被写体像Ｉｍを結像する。
透過型分光フィルタ手段２は「１枚の透過型分光フィルタ」で構成されている場合を想定し、以下では単に透過型分光フィルタ２と呼ぶ。

透過型分光フィルタ２は、特定の波長帯域の「透過帯域Ｉ」と、透過帯域Ｉ以外の波長帯域である「非透過帯域Ｉ」を有する。
一般に、透過型分光フィルタにおける「透過帯域Ｉ」における透過率は均一ではなく、波長依存性を持つ。即ち、透過帯域Ｉ内に波長を持つ光でも、この波長の光に対する透過率が１００％でなければ、一部は「反射され」てしまう。

図１において、符号ＬＲ１、ＬＲ２は「透過型分光フィルタ２」により反射された光を示している。光ＬＲ１、光ＬＲ２は、透過型分光フィルタ２の非透過帯域Ｉに含まれる光とともに、上記の如く「透過帯域Ｉ内に波長を持ち、上記の如く透過型分光フィルタ２により反射された光」も存在している。

光ＬＲ１、光ＬＲ２は、レンズ１に入射し、一部はレンズ１により反射されて透過型分光フィルタ２に入射する。このようにレンズ１により反射されて透過型分光フィルタ２に入射する光を便宜上「再入射光ＬＲ１、ＬＲ２」と呼ぶ。なお、「透過型分光フィルタ２により反射されてレンズ１に入射する光」を言うときは上記の如く光ＬＲ１、光ＬＲ２と称する。

再入射光ＬＲ１、ＬＲ２は、非透過帯域Ｉの光と透過帯域Ｉの光の一部を含んでいる。再入射光ＬＲ１、ＬＲ２のうち透過帯域Ｉ内の波長をもつ光は、透過型分光フィルタ２を撮像素子３側へ透過する。透過型分光フィルタ２を透過した再入射光ＬＲ１は、受光面上の位置Ｉｇに入射する。
また、再入射光ＬＲ２は、光学系を保持する筐体４の内壁等で反射されて、受光面上の位置Ｉｆに入射する。再入射光ＬＲ１や再入射光ＬＲ２が入射する位置Ｉｇや位置Ｉｆは本来「光が入射すべきでない位置」であり、このような位置に光が入射すると、被写体像Ｉｍに対するノイズとなる。
再入射光ＬＲ１のように、透過型分光フィルタ２を介して直接、受光面上の位置Ｉｇに入射する光は「ゴースト光」と呼ばれ、再入射光ＬＲ２のように、光学系外の筐体４等を介して受光面上の位置Ｉｆに入射する光は「フレア光」と呼ばれ、ゴースト光とフレア光を併せたものは「迷光」と呼ばれる。

迷光は、被写体とは無関係に撮像素子の受光面に到達するため、被写体が持つ真の分光情報に対する誤差（本来取得すべき被写体の分光情報と、実際に取得される被写体の分光情報との差）が大きくなり、再構成された被写体像の像質を劣化させる。
この発明の撮像装置では、このような迷光の影響を有効に軽減することができる。

迷光の影響を軽減させる原理を、図２を参照して簡単に説明する。
図２は、図１に説明図として示した例において「迷光の軽減」を図る場合の説明図であり、混同の恐れが無いと思われるものについては図１におけると同一の符号を付した。
図２において、符号Ｌｔは、レンズ１に入射する光を示す。また、符号２は透過型分光フィルタ、符号５は吸収型分光フィルタを示す。
入射する光Ｌｔの全光量を「Ｌ」とし、透過型分光フィルタ２は、入射する光Ｌ１を透過率：ｆ（０＜ｆ＜１）で透過させ、吸収型分光フィルタ５は、入射する光Ｌｔを吸収率「ａｂ（０＜ａｂ＜１）」で吸収するものとする。

図２（ａ−１）は、光Ｌｔがレンズ１を透過し、透過型分光フィルタ２に入射し、透過光成分が撮像素子３の受光面に到達する状態を示している。図２（ａ−１）において、透過型分光フィルタ２に入射した光Ｌｔは一部が反射され、光ＬＲとなってレンズ１に入射する。前述の如く、レンズ１に入射する光ＬＲは「迷光」となる。
透過型分光フィルタ２の透過率はｆ（０＜ｆ＜１）であるから、反射光の割合は（１−ｆ）となり、光ＬＲの光量は図２（ａ−２）に示すように、全光量：Ｌと（１−ｆ）との積：｛Ｌ×（１−ｆ）｝となる。

図２（ｂ−１）は、この発明の場合の１例であり、レンズ１と透過型分光フィルタ２との間に、吸収型分光フィルタ５が配置されている。
「吸収型分光フィルタ」は、ガラスに吸収体を混ぜた構成のものが知られている。
光Ｌｔがレンズ１を透過して吸収型分光フィルタ５に入射すると、吸収型分光フィルタ５で一部が吸収され、残りは透過型分光フィルタ２に入射される。透過型分光フィルタ２に入射する光は、吸収型分光フィルタ５で一部が吸収されて光量が「Ｌ×ａｂ」となっており、従って、透過型分光フィルタ２で反射されると、反射光の光量は「Ｌ×ａｂ×（ｆ−１）となる。

この反射光が吸収型分光フィルタ５を再度透過した光ＬＲ０は、吸収型分光フィルタにより一部が再度吸収され、その光量は図２（ｂ−２）に示す如く「Ｌ×(ａｂ)^２×(ｆ−１)」となる。

即ち、光ＬＲ０の光量は、吸収型分光フィルタ５を用いない場合（図２（ａ−２））に比して「(aｂ)^２」倍だけ小さくなり、迷光としての影響が有効に軽減される。

以下、実施の形態を説明する。
図３は、撮像装置の実施の１形態を説明図として示す図である。
図３において、符号０１は「被写体」、符号１０は「レンズアレイを構成する個々のレンズ」、符号５０は「吸収型分光フィルタ」、符号２０は「透過型分光フィルタ」、符号３０は「受光素子」、符号４０は「光学系部分や撮像素子を収納する筐体」をそれぞれ示す。

レンズアレイは、光学的に等価な複数（Ｍ個）のレンズが配置されたものである。
以下の説明においては、レンズアレイを構成するレンズ１０の数を４（Ｍ＝４）として説明するが、レンズアレイを構成するレンズの数は、これに限らない。Ｍ＝４以外の場合も適宜設定できる。

Ｍ＝４以外の具体的な例としては「１６個のレンズ（Ｍ＝１６）を４行４列にアレイ配列したもの」などを挙げることができる。レンズの配列は正方行列状に限らず、上の場合に、例えば「２行８列」の配列等、レンズの個数に応じて種々の配列が可能である。

個々のレンズの大きさとしては、レンズ直径にして４ｍｍないし２０ｍｍ程度のものを好適な例として例示することができるが、勿論、これに限定されるものではない。

吸収型分光フィルタ５０は、１枚の吸収型分光フィルタで構成された吸収型分光フィルタ手段の１例である。透過型分光フィルタ２０も、１枚の透過型分光フィルタで構成された透過型分光フィルタ手段の１例である。

撮像素子３０は、レンズアレイを構成する複数のレンズ（説明中の例で４個）に共通であり、受光面を透過型分光フィルタ２０の側に向けている。
図４は、図３に示す撮像装置におけるレンズアレイ、吸収型分光フィルタ５０、透過型分光フィルタ２０、撮像素子３０を説明するための図で、これらをレンズアレイにおける各レンズの光軸方向から見た状態を示している。
レンズアレイＬＡ、吸収型分光フィルタ５０、透過型分光フィルタ２０、撮像素子３０の受光面は何れも、レンズアレイの各レンズの光軸に直交している。

図４（ａ）に示すように、レンズアレイＬＡは、４個のレンズ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを「２行２列に配列して一体化」したものである。
吸収型分光フィルタ５０は、レンズアレイＬＡにおける個々のレンズ１０Ａ〜１０Ｄに１対１に対応して、吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄを有している。透過型分光フィルタ２０も、レンズアレイＬＡにおける個々のレンズ１０Ａ〜１０Ｄに１対１に対応して、透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄを有している。
撮像素子３０は、その受光面が４つの受光領域３０Ａ〜３０Ｄを有し、これらの受光領域は、レンズ１０Ａ〜１０Ｄの個々に１対１に対応している。

即ち、レンズアレイＬＡにおけるレンズ１０Ａには「吸収フィルタ領域５０Ａ、透過フィルタ領域２０Ａ、受光領域３０Ａ」が対応し、レンズ１０Ｂには「吸収フィルタ領域５０Ｂ、透過フィルタ領域２０Ｂ、受光領域３０Ｂ」が対応する。また、レンズアレイＬＡにおけるレンズ１０Ｃには「吸収フィルタ領域５０Ｃ、透過フィルタ領域２０Ｃ、受光領域３０Ｃ」が対応し、レンズ１０Ｄには「吸収フィルタ領域５０Ｄ、透過フィルタ領域２０Ｄ、受光領域３０Ｄ」が対応する。
從って、被写体０１からの物体光は、レンズアレイＬＡの各レンズに入射すると、これらレンズに１対１に対応する吸収フィルタ領域、透過フィルタ領域を順次透過して、各レンズの結像作用により、対応する受光領域に被写体像として結像する。
図４（ｄ）に示すのは、４つの受光領域３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに被写体０１の像が倒立像として結像している状態である。これら４つの被写体像は「複眼像」を構成する。

前述の如く、受光面上に結像される複眼像を構成する「１個のレンズによる被写体像」は「個眼像」と呼ばれ、受光面上において個々の個眼像に割り当てられる領域は「個眼領域」と呼ばれる。從って、受光領域３０Ａ〜３０Ｄの個々は「個眼領域」であり、これら
個眼領域の個々に結像している被写体像の個々が「個眼像」である。

被写体からの光がレンズにより結像光束となり、吸収型分光フィルタ、透過型分光フィルタを介して撮像素子の受光面に結像するとき、撮像素子により取得される画像信号について図５を参照して説明する。図５は、例えば、図４（ｄ）に示す個眼領域３０Ａに結像する個眼像に関するものである。
このとき、この個眼像の結像には、レンズアレイＬＡのレンズ１０Ａ、吸収フィルタ領域５０Ａ、透過フィルタ領域２０Ａが関与する。説明の簡単のため、レンズ１０Ａによる光の吸収は無いものとする。
図５の左の図（被写体からの光線）に示されているのは、被写体からの物体光の分光情報であり、横軸に示す波長に対する光量を縦軸に任意単位で示している。
図５における「吸収型分光フィルタ」は、吸収フィルタ領域５０Ａの分光透過率を示している。この分光透過率（％）を１００％から引き去ったものが、吸収型分光フィルタ５０Ａの「吸収特性」である。
図５における「透過型分光フィルタ」は、透過フィルタ領域２０Ａの分光透過率、即ち「透過特性」を示している。
図５における「センサ感度」は、撮像素子の分光感度（撮像素子はレンズ１０Ａ〜１０Ｄに共通であるので、分光感度は個眼領域３０Ａ〜３０Ｄに対して共通である。）を任意単位で示している。

被写体から「被写体からの光線」に示す分光情報を持った光が、吸収フィルタ領域５０Ａ、透過フィルタ領域２０Ａを経て、受光領域３０Ａに被写体像を結像するとき、受光領域３０Ａから出力される「センサ応答値」は、図５の「被写体からの光線」、「吸収型分光フィルタ」、「透過型分光フィルタ」、「センサ感度」の積を「波長帯域について積分した積分値」で与えられる。
他の受光領域３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに結像する個眼像についても同様である。
図５の「吸収型分光フィルタ」において透過率：０％の波長帯域は「非透過帯域ＩＩ」
であり、非透過帯域ＩＩ以外の波長帯域は「透過帯域ＩＩ」である。
「透過型分光フィルタ」において、透過率が０％である波長帯域が「非透過帯域Ｉ」であり、透過率が０％でない波長帯域が「透過帯域Ｉ」である。
なお、上の説明において「透過率が０％である」とは、透過率が厳密に０％である場合のみならず、実質的に０％である場合も含む。

図５に示す吸収型分光フィルタにおける透過帯域ＩＩは「透過型分光フィルタにおける透過帯域Ｉ」を含んでいる。從って、被写体からの物体光のうち、吸収型分光フィルタを透過した光は透過型分光フィルタを透過して受光面に結像することができる。
透過型分光フィルタにおける透過帯域Ｉは、必ずしも上の例のように「吸収型分光フィルタにおける透過帯域ＩＩに含まれる」必要はないが、吸収型分光フィルタと透過型分光フィルタを透過した光が受光面上に被写体像を結像できるためには、吸収型分光フィルタの透過帯域ＩＩと透過型分光フィルタの透過帯域Ｉとが「互いに共通する波長帯域」を有する必要があることは言うまでもない。

即ち、吸収型分光フィルタは「透過型分光フィルタの透過帯域Ｉ内の光」を透過させるのである。透過型分光フィルタの透過帯域Ｉの全域が「吸収型分光フィルタの透過帯域ＩＩ」に含まれない場合には、前記透過帯域Ｉ内の「吸収型分光フィルタの透過帯域ＩＩと共通する波長帯域」の光が受光面に到達する。

即ち、吸収型分光フィルタは、透過型分光フィルタの透過帯域Ｉの波長帯域と共通する透過帯域ＩＩを有し、透過型分光フィルタ手段の非透過帯域Ｉと共通する非透過帯域ＩＩを有する。
透過型分光フィルタの透過帯域Ｉと吸収型分光フィルタの透過帯域ＩＩが「共通する」とは、透過帯域Ｉ（または透過帯域ＩＩ）が透過帯域ＩＩ（または透過帯域Ｉ）と互いに重なり合う波長帯域を持つ場合や、一方の波長帯域が他方の波長帯域に包含される場合がある。非透過帯域Ｉと非透過帯域ＩＩが共通する場合も、上記と同様である。

説明中の例では、レンズアレイＬＡが４個のレンズを有し、これら４個のレンズのそれぞれに対して、吸収フィルタ領域、透過フィルタ領域、受光領域（個眼領域）が１対１に対応しているが、吸収フィルタ領域、透過フィルタ領域における分光特性（分光透過率特性）としては、種々の組み合わせが可能である。

例えば、吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄが互いに「同一の分光透過率特性」を有し、透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄも互いに「同一の分光透過率特性」を持つことも可能であるが、吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄの分光透過率特性は互いに同一でなくともよく、透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄの分光透過率特性も互いに同一でなくともよい。

例えば、吸収フィルタ領域５０Ａと５０Ｄが対となって同じ分光透過率特性を持ち、吸収フィルタ領域５０Ｂと５０Ｃが対となって同じ分光透過率特性（吸収フィルタ領域１０Ａ、１０Ｄの分光透過率特性とは異なる）を有してもよい。あるいは、吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄが互いに異なる分光透過率特性を持ち、透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄも互いに異なる分光透過率特性を有してもよい。
このように、吸収型分光フィルタや、透過型分光フィルタの有する複数のフィルタ領域が同一の分光透過率特性を持たない場合には、個々の分光透過率特性を持つフィルタ領域を個別に作成して、これらを接合一体化することにより各分光フィルタを構成することができる。

以下、具体的な例を説明する。
「具体例１」
具体例１として、吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄが同一の分光透過率特性（同一の透過帯域Ｉ、同一の非透過帯域Ｉ）を持ち、透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄも同一の分光透過率特性（同一の透過帯域ＩＩ、同一の非透過帯域ＩＩ）を持つ場合を説明する。
図６を参照する。
吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄの「同一の分光透過率特性」が図の「＃２」の如くであり、透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄの「同一の分光透過率特性」が図の「＃１」の如くであるとする。この場合「吸収型分光フィルタと透過型分光フィルタとを合わせた分光透過率特性」は、図６の「＃３」の如くになる。
即ち、吸収型分光フィルタ５０の透過帯域ＩＩ（「＃２」）と透過型分光フィルタ２０の透過帯域Ｉ（「＃１」）との「共通の波長帯域」に波長を持つ光（＃３）が受光面の各個眼領域に到達して個眼像を結像する。

透過型分光フィルタ２０の非透過帯域Ｉでかつ、吸収型分光フィルタ５０の透過帯域ＩＩ内の光は、透過型分光フィルタ２０で反射されると吸収型分光フィルタ５０を透過するので「迷光」となる。

透過型分光フィルタ２０の非透過帯域Ｉでかつ、吸収型分光フィルタ５０の非透過帯域ＩＩ内の光は、透過型分光フィルタ２０で反射されるが、吸収型分光フィルタ５０で吸収されるので迷光とはならない。
即ち、透過型分光フィルタ２０の非透過帯域Ｉのうちで「吸収型分光フィルタ５０の非透過帯域ＩＩ」にある光は、吸収型分光フィルタ５０で「吸収される」ため、透過型分光フィルタ２０のみを用いる場合と比べて迷光が抑制され、迷光の影響が軽減される。

例えば、透過型分光フィルタと吸収型分光フィルタの分光透過率が、図６の分光透過率：＃１、＃２の如きものである場合、波長：４００ｎｍの光は、透過帯域Ｉ、透過帯域ＩＩに含まれるので、透過型分光フィルタと吸収型分光フィルタをともに透過して撮像素子に到達する（＃３）。
波長：５００ｎｍの光は、非透過帯域Ｉに含まれ、透過帯域ＩＩに含まれるので透過型分光フィルタで反射され、吸収型分光フィルタを透過して迷光となるが、波長：６００ｎｍ、７００ｎｍの光は共に、非透過帯域Ｉ、非透過帯域ＩＩに含まれるので、透過型分光フィルタで反射されるが、吸収型分光フィルタで吸収され、迷光とはならない。

この例では、吸収型分光フィルタ５０を配置することにより、透過型フィルタ２０のみを用いる場合には迷光となる波長：６００ｎｍ、７００ｎｍの光を、吸収型分光フィルタで吸収でき、迷光を抑えることができる。

因みに、図６の「＃１、＃２」の分光透過率特性を持つ透過型分光フィルタ、吸収型分光フィルタを用いる場合「撮像素子により取得される分光情報」は、図６の特性：＃１と＃２の積であり、図６の＃３の如き分光透過率特性で形成される被写体像の情報である。

「具体例２」
図７は、上に説明した具体例１の変形例である具体例２の場合であり、分光透過率特性：＃１、＃２はそれぞれ、透過型分光フィルタ、吸収型分光フィルタの分光透過率特性を示す。この場合、透過型分光フィルタの透過帯域Ｉ（＃１）は、吸収型分光フィルタの透過帯域ＩＩ（＃２）に「完全には含まれていない」が、これら透過帯域Ｉ、透過帯域ＩＩは「互いに重複する共通の波長帯域」を有し、これらの積である分光透過率特性：＃３を持つ光が撮像素子に到達して被写体像を結像する。
たとえば、波長：４００ｎｍの光は、透過型分光フィルタの非透過帯域Ｉ（＃１）にあるため透過型分光フィルタで反射されるが、吸収型分光フィルタの非透過帯域ＩＩ（＃２）にあるため、吸収型分光フィルタにより吸収され、迷光とはならない。

一方、例えば、波長：５５０ｎｍの光は、透過型分光フィルタにとっては非透過帯域Ｉ内の光（＃１）であるため、透過型分光フィルタにより反射されるが、吸収型分光フィルタの透過帯域ＩＩ内の光（＃２）であるため吸収型分光フィルタを透過して迷光となる。

即ち、分光透過率Ｉ：＃１における非透過帯域Ｉで、分光透過率：＃２における透過帯域ＩＩに含まれる光は迷光となるが、分光透過率：＃１における非透過帯域Ｉで、分光透過率：＃２の非透過帯域ＩＩに含まれる光は迷光とはならない。

上記具体例１、具体例２のように、図６、図７の如き分光透過率を持つ透過型分光フィルタや吸収型分光フィルタを用いると、迷光の発生を「完全に防止」することはできなくとも、迷光の発生を有効に軽減することができる。

図６、図７の例で、迷光の発生をより効果的に軽減する方法としては、吸収型分光フィルタの分光透過率（＃２）における透過帯域ＩＩの上限波長を、透過型分光フィルタの分光透過率（＃１）における上限波長に近づけることが考えられる。

なお、図６、図７に示した分光透過率：＃１、＃２は１例であり「透過型分光フィルタの透過帯域と吸収型分光フィルタの透過帯域の重複部」で所望の分光透過率を実現できればよく、図６、図７に限定されない。

上には、吸収型分光フィルタ５０の吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄが「同一の分光透過率特性（同一の非透過帯域ＩＩ、同一の透過帯域ＩＩ）」を持ち、透過型分光フィルタ２０の透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄも「同一の分光透過率特性（同一の透過帯域Ｉ、同一の非透過帯域Ｉ）」を持つ場合を説明した。
以下には、吸収型分光フィルタ５０の吸収フィルタ領域５０Ａ〜５０Ｄが互いに異なる分光透過率特性を持ち、透過型分光フィルタ２０の透過フィルタ領域２０Ａ〜２０Ｄも互いに異なる分光透過率特性を持つ場合を説明する。
「具体例３」
図８は、これら吸収フィルタ領域、透過フィルタ領域の分光特性の１例を示している。

図８において、透過フィルタ領域２０Ａの分光透過率特性を「Ａ２」、吸収フィルタ領域５０Ａの分光透過率特性を「Ａ３」として示す。同様に、透過フィルタ領域２０Ｂの分光透過率特性を「Ｂ２」、吸収フィルタ領域５０Ｂの分光透過率特性を「Ｂ３」として示し、透過フィルタ領域２０Ｃの分光透過率特性を「Ｃ２」、吸収フィルタ領域５０Ｃの分光透過率特性を「Ｃ３」として示す。さらに、透過フィルタ領域２０Ｄの分光透過率特性を「Ｄ２」、吸収フィルタ領域５０Ｄの分光透過率特性を「Ｄ３」として示す。
図８の分光透過率特性：Ａ２は「主として青色光」を透過させる分光透過率特性であり、分光透過率特性：Ｂ２は「主として緑色光」を透過させる分光透過率特性である。同様に、分光透過率特性：Ｃ２は「主として赤色光」を透過させる分光透過率特性であり、分光透過率特性：Ｄ２は「主として近赤外領域の光」を透過させる分光透過率特性である。

このような分光透過率特性を持つ透過型分光フィルタおよび吸収型分光フィルタを用いると、個眼領域（受光領域）３０Ａ〜３０Ｄに結像する個眼像である被写体像の色が互いに異なるものとなり、所謂「マルチバンドの分光情報」を取得することができ、色違いの個眼像の合成像として「色再現性に優れた被写体像」を得ることができる。

先に説明した例と同様、各個眼領域に結像する被写体光ごとに「透過フィルタ領域における非透過帯域Ｉ内の光で、対応する吸収フィルタ領域の非透過帯域ＩＩの光」を、吸収フィルタ領域で吸収することにより迷光を軽減できる。
図８に示した分光透過率：Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３も１例であり、この特性に限定されない。

図９は、別の実施の形態例を示す。
図９において、符号１Ａ、１Ｂはレンズアレイにおいて互いに隣接する２つのレンズを示している。レンズ１Ａには吸収型分光フィルタの吸収フィルタ領域５Ａ、透過型分光フィルタの透過フィルタ領域２Ａ、撮像素子３０における受光領域である個眼領域ＤＭＡが対応する。同様に、レンズ１Ｂには吸収型分光フィルタの吸収フィルタ領域５Ｂ、透過型分光フィルタの透過フィルタ領域２Ｂ、撮像素子３０における受光領域である個眼領域ＤＭＢが対応する。
図の如く、光Ｌ１０が、レンズ１Ａに入射した場合を考える。
このとき、光Ｌ１０の波長が、吸収フィルタ領域５Ａの透過帯域ＩＩに含まれ、且つ、透過フィルタ領域２Ａの非透過帯域Ｉに含まれる場合がある。このような場合、レンズ１Ａと吸収フィルタ領域５Ａを透過した光Ｌ１０は、透過フィルタ領域２Ａにより反射されて反射光Ｌ１１となるが、反射光Ｌ１１が吸収フィルタ領域５Ａを透過して、レンズ１Ａに隣接するレンズ１Ｂに入射することもあり得る。
すると、反射光Ｌ１１はレンズ１Ｂに反射され反射光Ｌ１２となって、吸収フィルタ領域５Ｂに入射する。このとき、吸収フィルタ領域５Ｂの透過帯域ＩＩが反射光Ｌ１２の波長を波長帯域に含んでいると、反射光Ｌ１２は吸収フィルタ領域５Ｂを透過して、透過フィルタ領域２Ｂに入射する。透過フィルタ領域２Ｂの透過帯域Ｉが、反射光Ｌ１２の波長を含んでいると、反射光Ｌ１２は透過フィルタ領域２Ｂを透過し、ゴースト光として個眼領域ＤＭＢに達する。反射光Ｌ１１やＬ１２はまた、筐体４０の内壁等で反射してフレア光となって、個眼領域ＤＭＡや個眼領域ＤＭＢに入射することもある。このようにレンズ１Ａに入射した光Ｌ１０が、個眼領域をまたいで「レンズ１Ｂに対応する個眼領域ＤＭＢ」に迷光として作用することがある。

この場合、光Ｌ１０の波長が、吸収フィルタ領域５Ｂの非透過帯域ＩＩに含まれていれば、反射光Ｌ１１は、吸収フィルタ領域Ｂ５により吸収され、個眼領域ＤＭＢに対する迷光とはならない。
即ち、個眼領域ＤＭＡに対応する透過フィルタ領域２Ａの非透過帯域Ｉが、個眼領域ＤＭＢに対応する吸収フィルタ領域５Ｂの非透過帯域ＩＩとなっていれば、透過フィルタ領域２Ａで反射され、吸収フィルタ領域５Ａで吸収されなかった迷光を、個眼領域ＤＭＢに対応する吸収フィルタ領域５Ｂで吸収でき「個眼領域をまたぐ迷光」を抑制できる。

例えば、吸収フィルタ領域５Ａ、透過フィルタ領域２Ａの分光透過率特性が、それぞれ図８の「Ａ３」、「Ａ２」で、吸収フィルタ領域５Ｂ、透過フィルタ領域２Ｂの分光透過率特性がそれぞれ図８の「Ｄ３」、「Ｄ２」であるとした場合を考えてみる。
レンズ１Ａに入射する光Ｌ１０の波長が４００ｎｍであれば、この光は吸収フィルタ領域５Ａ、透過フィルタ領域２Ａを透過して個眼領域ＤＭＡに達する。
しかし、光Ｌ１０の波長が５００ｎｍであると、この光は吸収フィルタ領域５Ａを透過し、透過フィルタ領域２Ａにより反射されて迷光となる。このような迷光が「個眼領域をまたい」で、吸収フィルタ領域Ｂ５に達すると、５００ｎｍの光は吸収フィルタ領域５Ｂの非透過帯域ＩＩに含まれているため吸収され、個眼領域ＤＭＢに対する迷光とはならない。

また、光Ｌ１０の波長が、６００ｎｍ、７００ｎｍである場合、これらの波長は、吸収フィルタ領域５Ｂの透過帯域ＩＩに含まれてはいるが、吸収フィルタ領域５Ａの非透過帯域Ｉに含まれているので、吸収フィルタ領域５Ａにより吸収されるため、個眼領域ＤＭＡに対しても個眼領域ＤＭＢに対しても迷光とはならない。
このようにして「個眼領域をまたぐ迷光」が抑制される。

図１０には、撮像装置の実施の他の形態例を示す。
図３におけると同じく、符号１０はレンズアレイを構成する個々のレンズを示し、符号３０は撮像素子、符号４０は筐体を示す。
図１０に示す撮像装置では、吸収型分光フィルタ手段を「ｎ枚の吸収型分光フィルタ５０−１、・・５０−ｎ」で構成し、透過型分光フィルタ手段を「ｍ枚の透過型分光フィルタ２０−１・・２０−ｍ」で構成している。

上に説明した例では、透過フィルタ領域の非透過帯域Ｉ、吸収フィルタ領域の非透過帯域ＩＩを、ともに「透過率が０」であるとして説明したが、実際の分光フィルタにおいては、非透過帯域と雖も「有限の透過率」を有する場合が多い。
このような場合、１枚の吸収型分光フィルタを用いるのみでは、透過型分光フィルタ手段により反射された光が、吸収型分光フィルタを透過して「迷光」となりやすい。

そこで、図１０の例のように、複数（ｎ）枚の吸収型分光フィルタ５０−１・・５０−ｎを用いれば、透過型分光フィルタ手段で反射されて吸収型分光フィルタ手段に入射する光を十分に吸収でき、迷光の発生を有効に低減できる。吸収型分光フィルタ手段をｎ枚の吸収型分光フィルタで構成すると、吸収型分光フィルタが１枚の場合と比較して、迷光が２ｎ倍抑制される。

また、１枚の透過型分光フィルタの非透過帯域Ｉおいて有限の透過率があったとしても、図１０のように、透過型分光フィルタ手段をｍ（≧２）枚の透過型分光フィルタで構成することにより、本来「非透過帯域Ｉで反射されるべき光」が、撮像素子３０側へ透過するのを有効に低減させることができ、撮像素子３０の受光面に到達して被写体像を結像する光の波長帯域を透過帯域Ｉに有効に近づけることができる。

換言すれば、１枚の透過型分光フィルタや１枚の吸収型分光フィルタでは、非透過帯域が「有限の透過率」を有する場合でも、これらを複数枚重ねた透過型分光透過フィルタ手段や吸収型分光フィルタ手段としては、その非透過帯域Ｉ、非透過帯域ＩＩの透過率を実質的に０とすることができる。

図１１には、吸収型分光フィルタを構成する２枚の吸収型分光フィルタ５０−Ａ、５０−Ｂのうち、吸収型分光フィルタ５０−Ａを、レンズアレイの光軸（レンズアレイをなす各レンズ１０の光軸）に対して傾けて配置した形態例を示す。

吸収型分光フィルタ５０−Ａをレンズアレイの光軸に対して傾けた場合、迷光の反射方向が変化し、撮像素子３０に到達する迷光の量が変化するので、レンズ１０の形状や筐体４０の形状に応じて、吸収型分光フィルタの「光軸に対する傾き角」を調整することで、迷光を抑制できる。

図１２には、この発明の撮像装置を用いる「撮像システム」の実施の１形態を説明図として示す。
撮像システムは、撮像装置１００と画像処理手段２００とを有している。
画像処理手段２００はコンピュータ等として構成される制御部２１０と画像処理部２２０とを有する。撮像装置１００は、この発明のものであって、上に説明した実施の形態例の如きものを適宜用いることができる。
制御部２１０は、撮像装置１００と画像処理部２２０を制御する。即ち、制御部２１０は、撮像装置１００を制御して「撮像素子の受光面に被写体の個眼像の集合として結像した複眼像」に対応した画像信号ＩＭＳを出力させる。画像信号ＩＭＳは画像処理部２２０に入力し、制御部２１０の制御を受ける画像処理部２２０により「合成像の形成等の画像処理」を行って出力情報ＯＰＩとして出力する。

以上のように、この発明によれば、以下の如き新規な撮像装置と撮像システムを実現できる。
［１］
Ｍ（＞１）個のレンズ（１０）が配置されたレンズアレイ（ＬＡ）の前記Ｍ個のレンズによる被写体（０１）の像を、前記Ｍ個のレンズに共通の撮像素子（３０）の受光面にＭ個の個眼像として結像させ、前記Ｍ個の個眼像に対応した画像信号（ＩＭＳ）を取得する撮像装置であって、前記レンズアレイと前記受光面との間に配置されて、前記Ｍ個のレンズから前記受光面へ向かう光を分光する１枚以上の透過型分光フィルタによる透過型分光フィルタ手段（２０）と、前記レンズアレイと前記透過型分光フィルタ手段との間に配置された１枚以上の吸収型分光フィルタによる吸収型分光フィルタ手段（５０）と、を有し、前記透過型分光フィルタ手段（２０）は、前記Ｍ個のレンズごとに波長帯域が１種類以上の透過帯域Ｉの光を透過し、波長帯域が非透過帯域Ｉの光を非透過とし、前記吸収型分光フィルタ手段（５０）は、前記Ｍ個のレンズごとに波長帯域が前記透過帯域Ｉと少なくとも一部が共通する透過帯域ＩＩの光を透過し、波長帯域が前記非透過帯域Ｉと少なくとも一部が共通する非透過帯域ＩＩの光を吸収する撮像装置（図３、図９、図１０、図１１）。

［２］
［１］記載の撮像装置であって、前記透過型分光フィルタ手段が前記Ｍ個のレンズに対して共通の透過帯域Ｉを有し、前記吸収型分光フィルタ手段が前記Ｍ個のレンズに対して共通の非透過帯域ＩＩを有する撮像装置（図６、図７）。

［３］
［１］記載の撮像装置であって、前記Ｍ個のレンズに対応するＭ個の個眼領域（３０Ａ〜３０Ｄ）が、互いに異なるＮ（Ｍ≧Ｎ≧２）種の波長帯域の光で個別に露光されるように、前記透過型分光フィルタ手段と前記吸収型分光フィルタ手段の分光透過率特性が定められている撮像装置（図３、図８）。

［４］
［３］記載の撮像装置であって、前記透過型分光フィルタ手段の異なる個眼領域に対する領域の個々を透過フィルタ領域、前記吸収型分光フィルタ手段の前記異なる個眼領域に対する領域の個々を吸収フィルタ領域とするとき、異なる個眼領域において、一方の前記透過フィルタ領域の非透過帯域Ｉが他方の吸収フィルタ領域の非透過帯域ＩＩとなるように、前記前記吸収型分光フィルタ手段の吸収フィルタ領域の分光透過率特性が定められている撮像装置（図９）。

［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載の撮像装置において、前記透過型分光フィルタ手段が、２枚以上の透過型分光フィルタ（５０−１、・・５０−ｎ）により構成されている撮像装置（図１０）。

［６］
［１］ないし［５］の何れか１に記載の撮像装置において、前記吸収型分光フィルタ手段が、２枚以上の吸収型分光フィルタにより構成されている撮像装置（図１０）。

［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載の撮像装置において、１枚以上の吸収型分光フィルタが、レンズアレイの光軸に対して傾いて配置されている撮像素子（図１１）。

［８］
［１］ないし［７］の何れか１に記載の撮像素子（１００）と、前記撮像素子により取得される前記Ｍ個の個眼像に対応した画像信号に対して、画像処理を行う画像処理手段（２００）を有する撮像システム（図１２）。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
たとえば、吸収型分光フィルタ手段は、透過型分光フィルタ手段と受光面の間に配置してもよい。このようにしても、撮像素子に向かう迷光を有効に吸収して、迷光の影響を抑制できる。

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

０１ 被写体
１０ レンズアレイを構成する個々のレンズ
２０ 透過型分光フィルタ（透過型分光フィルタ手段）
５０ 吸収型分光フィルタ（吸収型分光フィルタ手段）
ＬＡ レンズアレイ
１０Ａ〜１０Ｄ レンズアレイを構成するレンズ
２０Ａ〜２０Ｄ レンズ１０Ａ〜１０Ｄに対応する透過フィルタ領域
５０Ａ〜５０Ｄ レンズ１０Ａ〜１０Ｄに対応する吸収フィルタ領域
３０Ａ〜３０Ｄ レンズ１０Ａ〜１０Ｄに対応する受光領域（個眼領域）

特開２０１１−１８２２３７号公報 特開２００７−３０４５２５号公報

Claims (8)

1. Ｍ（＞１）個のレンズが配置されたレンズアレイの前記Ｍ個のレンズによる被写体の像を、前記Ｍ個のレンズに共通の撮像素子の受光面にＭ個の個眼像として結像させ、前記Ｍ個の個眼像に対応した画像信号を取得する撮像装置であって、
   前記レンズアレイと前記受光面との間に配置されて、前記Ｍ個のレンズから前記受光面へ向かう光を分光する１枚以上の透過型分光フィルタによる透過型分光フィルタ手段と、
   前記レンズアレイと前記透過型分光フィルタ手段との間に配置された１枚以上の吸収型分光フィルタによる吸収型分光フィルタ手段と、を有し、
   前記透過型分光フィルタ手段は、前記Ｍ個のレンズごとに波長帯域が１種類以上の透過帯域Ｉの光を透過し、波長帯域が非透過帯域Ｉの光を非透過とし、
   前記吸収型分光フィルタ手段は、前記Ｍ個のレンズごとに波長帯域が前記透過帯域Ｉと少なくとも一部が共通する透過帯域ＩＩの光を透過し、波長帯域が前記非透過帯域Ｉと少なくとも一部が共通する非透過帯域ＩＩの光を吸収する撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記透過型分光フィルタ手段が前記Ｍ個のレンズに対して共通の透過帯域Ｉを有し、前記吸収型分光フィルタ手段が前記Ｍ個のレンズに対して共通の非透過帯域ＩＩを有する撮像装置。
3. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記Ｍ個のレンズに対応するＭ個の個眼領域が、互いに異なるＮ（Ｍ≧Ｎ≧２）種の波長帯域の光で個別に露光されるように、前記透過型分光フィルタ手段と前記吸収型分光フィルタ手段の分光透過率特性が定められている撮像装置。
4. 請求項３記載の撮像装置であって、
   前記透過型分光フィルタ手段の異なる個眼領域に対する領域の個々を透過フィルタ領域、前記吸収型分光フィルタ手段の前記異なる個眼領域に対する領域の個々を吸収フィルタ領域とするとき、異なる個眼領域において、一方の前記透過フィルタ領域の非透過帯域Ｉが他方の吸収フィルタ領域の非透過帯域ＩＩとなるように、前記前記吸収型分光フィルタ手段の吸収フィルタ領域の分光透過率特性が定められている撮像装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記透過型分光フィルタ手段が、２枚以上の透過型分光フィルタにより構成されている撮像装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記吸収型分光フィルタ手段が、２枚以上の吸収型分光フィルタにより構成されている撮像装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の撮像装置において、
   １枚以上の吸収型分光フィルタが、レンズアレイの光軸に対して傾いて配置されている撮像装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置により取得される前記Ｍ個の個眼像に対応した画像信号に対して、画像処理を行う画像処理手段を有する撮像システム。

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