JP2001078214A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2001078214A
JP2001078214A JP2000198685A JP2000198685A JP2001078214A JP 2001078214 A JP2001078214 A JP 2001078214A JP 2000198685 A JP2000198685 A JP 2000198685A JP 2000198685 A JP2000198685 A JP 2000198685A JP 2001078214 A JP2001078214 A JP 2001078214A
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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/41Extracting pixel data from a plurality of image sensors simultaneously picking up an image, e.g. for increasing the field of view by combining the outputs of a plurality of sensors

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  • Blocking Light For Cameras (AREA)
  • Processing Of Color Television Signals (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small-sized image pickup device capable of obtaining high image performance. SOLUTION: This image pickup device is provided with an image pickup optical system 100 and an image pickup element 120 with a plurality of image pickup areas and projects a plurality of images corresponding to image pickup areas onto the image pickup element 120. The image pickup optical system 100 has image forming systems, and the image forming systems have optical filter means 54a, 54b, 54c whose transmissivity is smaller as the distance from an optical axis of the image forming systems themselves gets larger.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動画、又は、静止
画を撮像可能なビデオカメラ等の撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus such as a video camera capable of picking up moving images or still images.

【0002】[0002]

【従来の技術】デジタルカラーカメラでは、レリーズボ
タンの押下に応動して、CCDやCMOSセンサなどの固体撮
像素子に被写界像を所望の時間露光し、これより得られ
た1つの画面の静止画像を表わす画像信号をデジタル信
号に変換して、YC処理などの所定の処理を施して、所定
の形式の画像信号を得る。撮像された画像を表わすデジ
タルの画像信号は、それぞれの画像毎に、半導体メモリ
に記録される。記録された画像信号は、随時読み出され
て表示または印刷可能な信号に再生され、モニタなどに
出力されて表示される。
2. Description of the Related Art In a digital color camera, a solid-state image sensor such as a CCD or a CMOS sensor is exposed to an object image for a desired time in response to a press of a release button, and a single screen obtained from this is frozen. An image signal representing an image is converted into a digital signal and subjected to predetermined processing such as YC processing to obtain an image signal in a predetermined format. A digital image signal representing a captured image is recorded in a semiconductor memory for each image. The recorded image signal is read out at any time, reproduced into a displayable or printable signal, output to a monitor or the like, and displayed.

【0003】デジタルカラーカメラを薄型化するための
技術の一つとしては、特開平10-145802号公報の開示例
がある。特開平10-145802号公報では撮影画面を複数の
領域に分割し、領域毎に結像光学系を設けて物体の部分
画像を形成している。このとき、一つの結像光学系に対
して一つの物体像が形成されて、撮影画面を分割した数
に相当する物体像が単一の撮像素子上に投影される。
One of the techniques for reducing the thickness of a digital color camera is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-145802. In Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-145802, a shooting screen is divided into a plurality of regions, and an image forming optical system is provided for each region to form a partial image of an object. At this time, one object image is formed for one imaging optical system, and an object image corresponding to the number obtained by dividing the shooting screen is projected on a single image sensor.

【0004】複数の撮像領域を小さい島状に配置して、
それぞれに小型の結像系を設けることによって、撮像装
置の薄型化を実現することが可能である。
By arranging a plurality of imaging areas in a small island shape,
By providing a small imaging system for each, it is possible to reduce the thickness of the imaging device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般に、撮像素子全体
の面積を大きくすることは生産歩留まりを低下させ、コ
スト上の制約から撮像素子の大きさには事実上の上限が
ある。上記特開平10-145802号公報の開示技術のように
撮像領域を小さい島状に配置し、薄型化に加えて高精細
な画像を得ようとすると、撮像素子の光電変換出力で表
現できる空間周波数を高くするには、サンプリング定理
に基づいて少なくとも撮像素子の画素ピッチを小さくし
なければならない。
In general, increasing the area of the entire image sensor lowers the production yield, and there is a practical upper limit to the size of the image sensor due to cost constraints. When the imaging area is arranged in a small island shape as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-145802, and in order to obtain a high-definition image in addition to the reduction in thickness, the spatial frequency that can be expressed by the photoelectric conversion output of the imaging element In order to increase the pixel pitch, at least the pixel pitch of the image sensor must be reduced based on the sampling theorem.

【0006】これとともに、撮像素子上に物体像を形成
する撮像光学系には、より高い周波数まで高コントラス
トを保つことが要求される。
At the same time, an imaging optical system for forming an object image on an imaging device is required to maintain high contrast up to a higher frequency.

【0007】結像系の結像性能はOTFと呼ばれるレスポ
ンス関数で表現され、上記の特性をOTF特性で表せば、
レスポンス曲線が低周波から高周波まで高いレスポンス
を維持することと、一旦レスポンスがゼロまで下がった
後に再び値を持たないことである。
[0007] The imaging performance of the imaging system is expressed by a response function called OTF, and if the above characteristics are expressed by OTF characteristics,
The response curve maintains a high response from low frequency to high frequency, and has no value again after the response has dropped to zero.

【0008】レスポンスがゼロまで下がった後に負の値
に転じるのは、撮影光学系の収差特性に依存する偽解像
と呼ばれる現象であって、レスポンスが負の値となった
空間周波数では像の黒い部分が白くなり、逆に白い部分
が黒くなって白黒の反転が起こる。偽解像を生じる結像
系は中庸の周波数域でのレスポンスが低くなる傾向が強
く、像全体にメリハリがなく、しかも細かい部分が不自
然に描写されて、人物や風景の撮影には最も不適切であ
る。
The fact that the response turns to a negative value after dropping to zero is a phenomenon called false resolution which depends on the aberration characteristics of the photographing optical system. Black parts become white, and white parts become black, and black and white inversion occurs. An imaging system that produces spurious resolution tends to have a low response in a moderate frequency range, has no sharpness in the entire image, and has unnatural details, and is the most unsuitable for photographing people or landscapes. Is appropriate.

【0009】撮影光学系の収差特性を改善して偽解像の
問題を軽減する方法には、構成レンズの枚数を増や
す、非球面化する、異常分散ガラスを用いる、回折光学
素子を複合的に用いる、といった幾つかの手法を用いて
設計自由度を増す、結像光束を絞る、という2通りが
ある。
A method of improving the aberration characteristic of the photographing optical system to reduce the problem of false resolution includes increasing the number of constituent lenses, making the lens aspherical, using anomalous dispersion glass, and combining a diffractive optical element. There are two ways: increasing the degree of freedom in design by using some methods such as using, and reducing the imaging light flux.

【0010】上記の設計自由度を増やす方向性は撮影
光学系の構成を複雑化することになって、薄型の撮影装
置には適さない。
The above-mentioned directionality that increases the degree of freedom of design complicates the configuration of the photographing optical system, and is not suitable for a thin photographing apparatus.

【0011】一方、上記の細い光束を用いる方向性は
薄型の撮影装置との整合性が良い。ところが、ある程度
以上に光束を絞り込むと、今度は光の回折の影響によっ
て逆に高周波域のコントラストが低下してしまうという
問題が発生する。このような状況では、点像は中心の輝
点とその周りを何重かに取り囲む回折縞とで構成されて
いる。原因は、絞り開口の縁から発する周辺波による回
折縞の強度が相対的に増すためである。これは、例えば
絞り径を1/2にすると、開口の縁も1/2になるのに対
して、開口面積は1/4に低下することからも理解でき
る。
On the other hand, the directionality using the above-mentioned thin luminous flux has good compatibility with a thin photographing device. However, if the light beam is narrowed down to a certain degree or more, there arises a problem that the contrast in the high frequency range is reduced due to the influence of light diffraction. In such a situation, the point image is composed of a central bright spot and diffraction fringes surrounding the central bright spot several times. This is because the intensity of diffraction fringes due to peripheral waves emitted from the edge of the aperture opening relatively increases. This can be understood from the fact that, for example, when the aperture diameter is reduced to /, the edge of the aperture is also reduced to 2, whereas the aperture area is reduced to /.

【0012】したがって、従来、小さい画素ピッチに対
応した高精細画像を得る撮像光学系を簡単な構成で実現
することは困難であった。
Therefore, it has conventionally been difficult to realize an imaging optical system for obtaining a high-definition image corresponding to a small pixel pitch with a simple configuration.

【0013】本発明の目的は、高い画像性能の得られる
小型の撮像装置を提供できるようにするものである。
An object of the present invention is to provide a small-sized imaging device capable of obtaining high image performance.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成する為に本発明は、撮影光学系と、複数の撮像領域を
有した撮像素子とを備え、該撮影光学系を介して前記複
数の撮像領域に対応した複数の画像を前記撮像素子上に
投影する撮像装置において、前記撮影光学系は複数の結
像系を有するとともに、該結像系は該結像系自身の光軸
からの距離が大きくなるにしたがって、透過率が小さく
なる光学フィルター手段を備えた撮影装置とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention comprises a photographing optical system and an image pickup device having a plurality of photographing areas, and the plurality of photographing optical systems are provided through the photographing optical system. In an imaging apparatus for projecting a plurality of images corresponding to an imaging region on the imaging device, the imaging optical system has a plurality of imaging systems, and the imaging systems have a distance from an optical axis of the imaging system itself. The photographing apparatus is provided with an optical filter means whose transmittance becomes smaller as the value becomes larger.

【0015】また、本発明撮像装置は、撮影光学系と、
複数の撮像領域を有した撮像素子とを備え、該撮影光学
系を介して前記複数の撮像領域に対応した複数の画像を
前記撮像素子上に投影する撮像装置において、前記撮影
光学系は、結像系自身の光軸からの距離が大きくなるに
したがって、透過率が小さくなる光学フィルター手段を
備えてなる結像系と、該光学フィルター手段を備えない
結像系とからなる撮影装置とするものである。
Further, the image pickup apparatus of the present invention comprises: a photographing optical system;
An imaging device having a plurality of imaging regions, wherein the imaging optical system projects a plurality of images corresponding to the plurality of imaging regions onto the imaging device via the imaging optical system. A photographing apparatus comprising an imaging system having an optical filter means whose transmittance decreases as the distance of the image system from the optical axis increases, and an imaging system not having the optical filter means. It is.

【0016】また、本発明は、被写体光の異なる波長成
分をそれぞれ受光するための複数の撮像部と、前記複数
の撮像部に前記被写体光をそれぞれ案内するための、光
軸からの距離が大きくなるにしたがって透過率が小さく
なるフィルタ機能を備えた複数の光学系とを有する撮像
装置とするものである。
Further, according to the present invention, there are provided a plurality of imaging units for respectively receiving different wavelength components of subject light, and a large distance from an optical axis for guiding the subject light to each of the plurality of imaging units. An image pickup apparatus having a plurality of optical systems having a filter function of decreasing the transmittance as the number of filters increases.

【0017】また、本発明は、被写体光の異なる波長成
分をそれぞれ受光するための複数の撮像部と、前記複数
の撮像部に被写体光をそれぞれ案内するための複数の光
学系とを有し、前記複数の光学系の少なくとも1つは光
軸からの距離が大きくなるにしたがって透過率が小さく
なるフィルタ機能を備え、前記複数の光学系の他の少な
くとも1つは光軸からの距離が大きくなるにしたがって
透過率が小さくなるフィルタ機能を備えない撮像装置と
するものである。
Further, the present invention has a plurality of imaging units for respectively receiving different wavelength components of the subject light, and a plurality of optical systems for guiding the subject light to the plurality of imaging units, respectively. At least one of the plurality of optical systems has a filter function of decreasing transmittance as the distance from the optical axis increases, and at least one of the other optical systems increases the distance from the optical axis. Accordingly, the imaging apparatus does not have a filter function of decreasing the transmittance according to the above.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】(第1の実施の形態)まず、本発明を用い
たデジタルカラーカメラの全体構成及び信号処理系につ
いて説明する。
(First Embodiment) First, the overall configuration of a digital color camera using the present invention and a signal processing system will be described.

【0020】図17(a)、(b)、(c)は本発明によ
るデジタルカラーカメラの全体構成を表す図である。図
17(a)は正面図、図17(c)は裏面図、図17
(b)は図17(c)の裏面図に示した矢印Aの位置での
断面図である。
FIGS. 17A, 17B, and 17C are views showing the overall configuration of a digital color camera according to the present invention. 17A is a front view, FIG. 17C is a rear view, and FIG.
FIG. 18B is a cross-sectional view at the position of arrow A shown in the back view of FIG.

【0021】図17(a)、(b)、(c)において、1は
カメラ本体、2はカラー液晶モニタ4の背後に位置し、白
色拡散板よりなる照明光取り込み窓である。5はメイン
スイッチ、6はレリーズ釦、7、8、9は使用者がカメラの
状態をセットするためのスイッチで、特に9は再生ボタ
ン、13は撮影可能な残り枚数の表示である。11はファイ
ンダー接眼窓であって、ファインダー前枠3からプリズ
ム12に入射した物体光がここから射出する。10は撮像
系、14は外部のコンピュータ等に接続して、データの送
受信をするための接続端子である。
In FIGS. 17 (a), (b) and (c), reference numeral 1 denotes a camera body, and 2 denotes an illumination light take-in window which is located behind the color liquid crystal monitor 4 and is made of a white diffuser. 5 is a main switch, 6 is a release button, 7, 8, and 9 are switches for the user to set the state of the camera. In particular, 9 is a playback button, and 13 is a display of the remaining number of images that can be taken. Reference numeral 11 denotes a finder eyepiece window, from which object light incident on the prism 12 from the finder front frame 3 exits. Reference numeral 10 denotes an imaging system, and 14 denotes a connection terminal for connecting to an external computer or the like to transmit and receive data.

【0022】信号処理系の概略構成を説明する。図14
は、信号処理系のブロック図である。本カメラは、CCD
あるいはCMOSセンサなどの固体撮像素子120 を用いた単
板式のデジタルカラーカメラであり、固体撮像素子120
を連続的または単発的に駆動して動画像または静止画像
を表わす画像信号を得る。ここで、固体撮像素子120
は、露光した光を各画素毎に電気信号に変換してその光
量に応じた電荷をそれぞれ蓄積し、その電荷を読み出す
タイプの撮像デバイスである。
The schematic configuration of the signal processing system will be described. FIG.
FIG. 2 is a block diagram of a signal processing system. This camera uses a CCD
Alternatively, it is a single-chip digital color camera using a solid-state image sensor 120 such as a CMOS sensor.
Is driven continuously or sporadically to obtain an image signal representing a moving image or a still image. Here, the solid-state imaging device 120
Is an imaging device of a type that converts exposed light into an electric signal for each pixel, accumulates charges corresponding to the amount of light, and reads out the charges.

【0023】なお、図14には本発明に直接関係ある部
分のみが示されており、本発明に直接関係ない部分は図
示とその説明を省略している。
FIG. 14 shows only parts directly related to the present invention, and illustrations of parts not directly related to the present invention are omitted.

【0024】図14に示すように、撮像装置は、撮像系
10と、画像処理手段であるところの画像処理系20と、記
録再生系30と、制御系40とを有する。さらに、撮像系10
は、撮影レンズ100 、絞り110および固体撮像素子120を
含み、画像処理系20は、A/D変換器500、RGB画像処理回
路210 およびYC処理回路230を含み、記録再生系30は、
記録処理回路300および再生処理回路310 を含み、制御
系40は、システム制御部400、操作検出部410および固体
撮像素子の駆動回路420を含む。
As shown in FIG. 14, the image pickup apparatus has an image pickup system.
10, an image processing system 20, which is an image processing means, a recording / reproducing system 30, and a control system 40. Furthermore, the imaging system 10
Includes a photographing lens 100, an aperture 110, and a solid-state imaging device 120, the image processing system 20 includes an A / D converter 500, an RGB image processing circuit 210, and a YC processing circuit 230, and the recording / reproducing system 30 includes:
The control system 40 includes a recording processing circuit 300 and a reproduction processing circuit 310. The control system 40 includes a system control unit 400, an operation detection unit 410, and a drive circuit 420 for the solid-state imaging device.

【0025】撮像系10は、物体からの光を絞り110と撮
影レンズ100を介して固体撮像素子120 の撮像面に結像
する光学処理系であり、撮影レンズ100の光透過率を
調節して、適切な光量の被写体像を固体撮像素子120 に
露光する。前述のように、固体撮像素子120 は、CCDやC
MOSセンサなどの撮像デバイスが適用され、固体撮像素
子120 の露光時間および露光間隔を制御することによ
り、連続した動画像を表わす画像信号、または一回の露
光による静止画像を表わす画像信号を得ることができ
る。
The image pickup system 10 is an optical processing system that forms an image of light from an object on the image pickup surface of the solid-state image pickup device 120 through the stop 110 and the image pickup lens 100, and adjusts the light transmittance of the image pickup lens 100. Then, the solid-state imaging device 120 is exposed to a subject image having an appropriate amount of light. As described above, the solid-state imaging device 120 is a CCD or C
An imaging device such as a MOS sensor is applied, and by controlling the exposure time and exposure interval of the solid-state imaging device 120, an image signal representing a continuous moving image or an image signal representing a still image by one exposure is obtained. Can be.

【0026】次に上記撮像系10について説明する。本実
施の形態においては、撮像系10の撮像光学系となる撮像
レンズ系100に、本発明に係わる光学フィルター手段と
なる、後述する透過率分布型フィルター54a、54b、54c
を備えている。
Next, the imaging system 10 will be described. In the present embodiment, the image pickup lens system 100 serving as the image pickup optical system of the image pickup system 10, the optical filter means according to the present invention, the transmittance distribution type filters 54a, 54b, 54c described below.
It has.

【0027】図1は撮像系10の詳細図である。まず、絞
り110は図3に示すような3つの円形開口110a、110b、11
0cを有し、この各々から撮影レンズ100の光入射面100e
に入射した物体光は、撮影レンズ100の3つのレンズ部10
0a、100b、100cから射出して固体撮像素子120の撮像面
上に3つの物体像を形成する。絞り110と光入射面100eお
よび固体撮像素子120の撮像面は平行に配置されてい
る。このように、入射側のパワーを弱く、射出側のパワ
ーを強くし、入射側に絞りを設けることで、像面の湾曲
を少なくすることができる。なお、ここでは、撮影レン
ズ100の光入射面100eを平面としたが、3つの球面あるい
は3つの回転対称非球面で構成しても良い。
FIG. 1 is a detailed view of the image pickup system 10. First, the stop 110 has three circular openings 110a, 110b, 11 as shown in FIG.
0c, from each of which the light incident surface 100e of the taking lens 100
The object light that has entered the three lens units 10 of the taking lens 100
The three object images are formed on the imaging surface of the solid-state imaging device 120 by emitting light from 0a, 100b, and 100c. The stop 110, the light incident surface 100e, and the imaging surface of the solid-state imaging device 120 are arranged in parallel. As described above, the curvature of the image plane can be reduced by weakening the power on the incidence side, increasing the power on the emission side, and providing the stop on the incidence side. Note that, here, the light incident surface 100e of the photographing lens 100 is a plane, but it may be constituted by three spherical surfaces or three rotationally symmetric aspheric surfaces.

【0028】3つのレンズ部100a、100b、100cは、撮影
レンズ100を光射出側から見た図5に示すように円径の
球面部を持ち、この球面部には670nm以上の波長域につ
いて低い透過率を持たせた赤外線カットフィルターが、
また、ハッチングをかけて示した平面部100dには遮光性
膜が形成されている。すなわち、撮影光学系は撮影レン
ズ100と絞り110より成り、3つのレンズ部100a、100b、1
00cのそれぞれが結像系である。
Each of the three lens portions 100a, 100b, and 100c has a spherical portion having a circular diameter as shown in FIG. 5 when the photographing lens 100 is viewed from the light exit side. Infrared cut filter with transmittance
Further, a light-shielding film is formed on the flat portion 100d indicated by hatching. That is, the photographing optical system includes a photographing lens 100 and an aperture 110, and includes three lens units 100a, 100b, 1
Each of 00c is an imaging system.

【0029】撮影レンズ100をガラス製とする場合には
ガラスモールド製法、樹脂製とする場合には射出成形を
用いると製作上容易である。
When the photographic lens 100 is made of glass, a glass mold manufacturing method is used, and when the photographic lens 100 is made of resin, injection molding is used.

【0030】図2は固体撮像素子120の正面図で、形成
される3つの物体像に対応させて3つの撮像領域120a、12
0b、120cを備えている。撮像領域120a、120b、120cの各
々は、縦横のピッチが2.8μmの画素を800×600個配列し
てなる2.24mm×1.68mmの領域であって、撮像領域全体の
寸法は2.24mm×5.04mm、また、各撮像領域の対角寸法は
2.80mmとなる。図において、51a、51b、51cは内部に物
体像が形成されるイメージサークルである。イメージサ
ークル51a、51b、51cは絞りの開口と撮影レンズ100の射
出側球面部の大きさで決定される円形であり、イメージ
サークル51aと51b、および、イメージサークル51bと51c
には互いに重なり合う部分が生じる。
FIG. 2 is a front view of the solid-state image pickup device 120. Three image pickup areas 120a and 120a corresponding to three object images to be formed are shown.
0b and 120c. Each of the imaging areas 120a, 120b, 120c is a 2.24 mm x 1.68 mm area in which 800 × 600 pixels having a vertical and horizontal pitch of 2.8 μm are arranged, and the entire imaging area has a size of 2.24 mm x 5.04 mm , And the diagonal dimension of each imaging area is
It becomes 2.80mm. In the figure, 51a, 51b, 51c are image circles in which an object image is formed. The image circles 51a, 51b, and 51c are circular shapes determined by the aperture of the stop and the size of the exit-side spherical portion of the photographing lens 100. The image circles 51a and 51b, and the image circles 51b and 51c
Have overlapping portions.

【0031】図1において、絞り110と撮影レンズ100に
挟まれた領域のハッチングで示した部分52a、52b、52c
は撮影レンズ100の光入射面100e上に形成された光学フ
ィルターである。光学フィルター52a、52b、52cは撮影
レンズ100を光入射側から見た図4で示すように、絞り
開口110a、110b、110cを完全に含む範囲に形成されてい
る。
In FIG. 1, portions 52a, 52b, and 52c indicated by hatching in an area between the diaphragm 110 and the photographing lens 100.
Denotes an optical filter formed on the light incident surface 100e of the taking lens 100. The optical filters 52a, 52b, 52c are formed in a range completely including the aperture openings 110a, 110b, 110c as shown in FIG. 4 when the photographing lens 100 is viewed from the light incident side.

【0032】光学フィルター52aは図6にGで示した主に
緑色を透過する分光透過率特性を有し、光学フィルター
52bはRで示した主に赤色を透過する分光透過率特性を有
し、さらに、光学フィルター52cはBで示した主に青色を
透過する分光透過率特性を有している。すなわち、これ
らは原色フィルターである。レンズ部100a、100b、100c
に形成されている赤外線カットフィルターの特性との積
として、イメージサークル51aに形成されている物体像
は緑色光成分、イメージサークル51bに形成されている
物体像は赤色光成分、イメージサークル51cに形成され
ている物体像は青色光成分によるものとなる。
The optical filter 52a has a spectral transmittance characteristic of mainly transmitting green shown by G in FIG.
52b has a spectral transmittance characteristic indicated by R that mainly transmits red, and the optical filter 52c has a spectral transmittance characteristic indicated by B that mainly transmits blue. That is, these are primary color filters. Lens parts 100a, 100b, 100c
As the product of the characteristics of the infrared cut filter formed on the image circle 51a, the object image formed on the image circle 51a is formed with a green light component, the object image formed on the image circle 51b is formed with a red light component, and formed on the image circle 51c. The object image is a blue light component.

【0033】一方、固体撮像素子120の3つの撮像領域12
0a、120b、120c上にもまた光学フィルター53a、53b、53
cが形成され、これらの分光透過率特性もまた図6に示
したものと同等である。つまり、撮像領域120aは緑色光
(G)に対して、撮像領域120bは赤色光(R)に対して、
撮像領域120cは青色光(B)に対して感度を持つ。
On the other hand, the three imaging regions 12 of the solid-state imaging device 120
Optical filters 53a, 53b, 53 also on 0a, 120b, 120c
c are formed, and their spectral transmittance characteristics are also the same as those shown in FIG. That is, the imaging region 120a is for green light (G), the imaging region 120b is for red light (R),
The imaging region 120c has sensitivity to blue light (B).

【0034】各撮像領域の受光スペクトル分布は瞳と撮
像領域の分光透過率の積として与えられるため、瞳と撮
像領域の組み合わせは波長域によって選択される。つま
り、絞りの開口110aを通過した物体光は主に撮像領域12
0aで光電変換され、絞りの開口110bを通過した物体光は
主に撮像領域120bで光電変換され、さらに、絞りの開口
110cを通過した物体光は主に撮像領域120cで光電変換さ
れる。すなわち、撮像領域120aはG画像を、撮像領域120
bはR画像を、撮像領域120cはB画像を出力することにな
る。このように、撮像光学系の瞳と撮像素子に色分解の
ための光学フィルターを多重に使用すると、色純度を高
めることができる。これは、同種の光学フィルターを2
回通すと、透過特性が鋭く立ち上がるようになって赤色
(R)と青色(B)のオーバーラップが無くなるためであ
る。なお、各撮像領域での信号レベルが同一の蓄積時間
でそれぞれ適切になるように、光学フィルター52a、52
b、52cあるいは光学フィルター53a、53b、53cの透過率
を設定すると良い。
Since the light receiving spectrum distribution of each imaging region is given as the product of the pupil and the spectral transmittance of the imaging region, the combination of the pupil and the imaging region is selected according to the wavelength range. That is, the object light that has passed through the aperture 110a of the diaphragm is mainly
The object light photoelectrically converted at 0a and passed through the aperture 110b of the aperture is photoelectrically converted mainly at the imaging region 120b, and
The object light that has passed through 110c is mainly subjected to photoelectric conversion in the imaging region 120c. That is, the imaging area 120a stores the G image and the imaging area 120a.
b outputs an R image, and the imaging area 120c outputs a B image. As described above, by using multiple optical filters for color separation in the pupil of the imaging optical system and the imaging device, the color purity can be increased. This means that two optical filters of the same type
This is because, when the light is passed, the transmission characteristic sharply rises and the overlap between red (R) and blue (B) is eliminated. It should be noted that the optical filters 52a, 52a,
It is preferable to set the transmittance of b, 52c or the optical filters 53a, 53b, 53c.

【0035】画像処理系20は、固体撮像素子120の複数
の撮像領域が、各々、前記複数の画像の一つから得た選
択的光電変換出力に基づいてカラー画像を形成する。こ
の際、比視感度のピーク波長は555nmであるので、この
波長を含むG画像信号を基準画像信号として信号処理を
行う。
In the image processing system 20, a plurality of imaging regions of the solid-state imaging device 120 form a color image based on a selective photoelectric conversion output obtained from one of the plurality of images. At this time, since the peak wavelength of the relative luminous efficiency is 555 nm, signal processing is performed using a G image signal including this wavelength as a reference image signal.

【0036】固体撮像素子の画素ピッチを固定して考え
ると、固体撮像素子上に例えば2×2画素を一組としたRG
Bカラーフィルターを形成して画素の一つ一つに波長選
択性を付与し、これによって物体像をRGBの各画像に分
離する一般のデジタルカラーカメラに採用されている方
式に比較して、物体像の大きさが1/√3になり、これに
伴って撮影レンズの焦点距離はおおよそ1/√3となる。
したがって、カメラの薄型化に対して極めて有利であ
る。
Considering that the pixel pitch of the solid-state image sensor is fixed, for example, an RG having a set of 2 × 2 pixels on the solid-state image sensor is used.
Compared to the method used in general digital color cameras, which form a B color filter to give wavelength selectivity to each pixel and separate the object image into RGB images, The size of the image becomes 1 / √3, and accordingly, the focal length of the taking lens becomes about 1 / √3.
Therefore, it is extremely advantageous for reducing the thickness of the camera.

【0037】なお、光学フィルター52a、52b、52cと、
光学フィルター53a、53b、53cの分光透過率特性は、図
6に示したように、RとBはほぼ分離されているものの、
RとGおよびGとBは互いにオーバーラップしている。
Incidentally, the optical filters 52a, 52b, 52c,
The spectral transmittance characteristics of the optical filters 53a, 53b, and 53c are as shown in FIG. 6, although R and B are almost separated from each other.
R and G and G and B overlap each other.

【0038】したがって、赤色光のイメージサークル51
bが青色光を光電変換する撮像領域120cにかかっていて
も、逆に、青色光のイメージサークル51cが赤色光を光
電変換する撮像領域120bにかかっていても、これらの画
像が撮像領域の出力となることはない。ところが、赤色
光のイメージサークル51bが緑色光を光電変換する撮像
領域120aにかかっている部分と、緑色光のイメージサー
クル51aが赤色光を光電変換する撮像領域120bにかかっ
ている部分では、本来遮断すべき異なる波長の画像が僅
かではあるが重畳してしまう。つまり、物体像の選択性
は光学フィルター52aと光学フィルター53bの分光透過率
特性の積と、光学フィルター52bと光学フィルター53aの
分光透過率特性の積で与えられるため、R画像信号とG画
像信号のクロストークは小さいものの、完全にはゼロに
ならない。
Therefore, the red light image circle 51
Even if b is over the imaging region 120c for photoelectrically converting blue light, or conversely, even if the image circle 51c of blue light is over the imaging region 120b for photoelectrically converting red light, these images are output from the imaging region. Will not be. However, the portion where the red light image circle 51b covers the imaging region 120a for photoelectrically converting green light and the portion where the green light image circle 51a covers the imaging region 120b for photoelectrically converting red light are originally blocked. The images of different wavelengths to be superimposed are small but superimposed. That is, the selectivity of the object image is given by the product of the spectral transmittance characteristics of the optical filter 52a and the optical filter 53b and the product of the spectral transmittance characteristics of the optical filter 52b and the optical filter 53a. Crosstalk is small but not completely zero.

【0039】そこで、撮影レンズ100にはRとGのオーバ
ーラップ部の波長域の透過率を低下させる特性をさらに
持たせてある。これは色純度補正フィルタと呼ばれる光
学フィルター技術を用いればよい。
Therefore, the photographic lens 100 is further provided with a characteristic of reducing the transmittance in the wavelength region of the overlap portion between R and G. For this, an optical filter technique called a color purity correction filter may be used.

【0040】この色純度補正フィルタは、透明合成樹脂
またはガラスから成る母材中に希土類の金属イオンを所
定量含有させた光学フィルターである。
This color purity correction filter is an optical filter in which a predetermined amount of rare earth metal ions is contained in a base material made of a transparent synthetic resin or glass.

【0041】希土類の金属イオンとしては、ネオジムイ
オン、プラセオジムイオン、エルビウムイオン、ホルミ
ウムイオン等の1種または2種以上が挙げられるが、少
なくとも、ネオジムイオンを必須イオンとして使用する
のが好ましい。なお、これらのイオンとしては、通常3
価のイオンが使用される。そして、金属イオンの含有量
は、撮影レンズ100の母材の100質量部に対し、通常0.01
〜40質量部、好ましくは0.04〜30質量部の範囲から選択
される。
The rare earth metal ion includes one or more of neodymium ion, praseodymium ion, erbium ion, holmium ion and the like, and it is preferable to use at least neodymium ion as an essential ion. Incidentally, these ions are usually 3
Valent ions are used. The content of the metal ion is usually 0.01 part with respect to 100 parts by mass of the base material of the photographing lens 100.
To 40 parts by mass, preferably from 0.04 to 30 parts by mass.

【0042】図7に示すように、色純度補正フィルタ
は、RGBの各色成分のうちピーク波長間の所定波長範囲
の光を選択的に吸収してその透過量を低減する特性を有
する。この作用によって、赤色光のイメージサークル51
bが緑色光を光電変換する撮像領域120aにかかること、
それから、緑色光のイメージサークル51aが赤色光を光
電変換する撮像領域120bにかかることによるクロストー
クはほとんど生じなくなる。
As shown in FIG. 7, the color purity correction filter has a characteristic of selectively absorbing light in a predetermined wavelength range between peak wavelengths of each of the RGB color components to reduce the amount of transmission. By this action, red light image circle 51
b is applied to the imaging region 120a for photoelectrically converting green light,
Then, crosstalk due to the image circle 51a of the green light covering the imaging region 120b for photoelectrically converting the red light hardly occurs.

【0043】さらに、撮影レンズ100には光により暗化
し、光の照射をやめると可逆的に無色状態にもどる現象
であるフォトクロミック特性を併せ持たせる。これは、
固体撮像素子120の蓄積時間制御範囲が限られているこ
とから、極めて被写界が明るい場合に固体撮像素子に到
達する光量を抑え、撮影可能な輝度範囲を拡大するため
である。
Further, the photographic lens 100 is provided with a photochromic property, which is a phenomenon of being darkened by light and reversibly returning to a colorless state when light irradiation is stopped. this is,
This is because, since the storage time control range of the solid-state imaging device 120 is limited, the amount of light reaching the solid-state imaging device when the field is extremely bright is suppressed, and the luminance range in which photography can be performed is expanded.

【0044】フォトクロミックガラスとしては、例え
ば、眼鏡用として実用化されているチャンス−ピルキン
トン社製のリン酸塩系のフォトクロミックガラス(商品
名:Reactolite Rapide)を用いるとよい。
As the photochromic glass, for example, phosphate-based photochromic glass (trade name: Reactolite Rapide) manufactured by Chance-Pilkinton, which is practically used for eyeglasses, may be used.

【0045】図8は、撮影レンズ100に用いたフォトク
ロミックガラスの分光透過率特性を示す図であり、図8
において実線が太陽光を20分照射した後の特性であ
り、破線が未照射の場合の特性を示したものである。晴
天時の屋外等でカメラを持ち歩くと、絞り110から撮影
レンズ100に入射した光束によって撮影レンズ100そのも
のが暗化し、固体撮像素子120に入射する光量を約1/2に
抑えることができる。この結果、蓄積時間を2倍に伸ば
すことが可能であって、高輝度側の制御限界を引き上げ
ることになる。
FIG. 8 is a diagram showing the spectral transmittance characteristics of the photochromic glass used for the photographing lens 100.
, The solid line shows the characteristics after irradiating sunlight for 20 minutes, and the dashed line shows the characteristics when no irradiation was performed. When the camera is carried around outdoors in fine weather or the like, the luminous flux incident on the photographic lens 100 from the aperture 110 darkens the photographic lens 100 itself, and the amount of light incident on the solid-state imaging device 120 can be reduced to about half. As a result, the accumulation time can be doubled, and the control limit on the high luminance side is raised.

【0046】各撮像領域120a、120b、120cの画面サイズ
は、前述のように画素ピッチ2.8μm、画素数800×600よ
り、2.24mm×1.68mmであって、画面の対角寸法は2.80mm
となる。一般に、小型カメラの撮影画角θは対角方向に
70°程度とするのが最も使いやすい。撮影画角を70°と
すると、画面の対角寸法から焦点距離が決定され、この
場合は2.0mmとなる。
The screen size of each of the imaging areas 120a, 120b and 120c is 2.24 mm × 1.68 mm from the pixel pitch of 2.8 μm and 800 × 600 pixels as described above, and the diagonal size of the screen is 2.80 mm.
Becomes Generally, the angle of view θ of a small camera is set diagonally.
It is easiest to use about 70 °. If the shooting angle of view is 70 °, the focal length is determined from the diagonal size of the screen, and in this case, it is 2.0 mm.

【0047】人物等を撮影対象とする場合は、ヒトの身
長が170cm前後であることや、1から3人を一緒に写すこ
とが多いことを根拠として、仮想被写体距離D[m]を撮影
画角θ[°]の関数として式(1)のように定義すること
ができる。
When a person or the like is to be photographed, the virtual object distance D [m] is determined based on the fact that the height of a human is around 170 cm and that one to three persons are often photographed together. Equation (1) can be defined as a function of the angle θ [°].

【0048】[0048]

【外2】 式(1)のθに70°を代入すると、D=2.0mを得る。そこ
で、被写体距離2mの時に最良のピントを結ぶように撮像
系10を構成するとすれば、無限遠位置からのレンズの繰
り出しは0.002mmであり、後述する許容錯乱円径との関
係からレンズ繰り出し機構のない固定焦点撮像光学系と
しても実用上全く問題はない。
[Outside 2] Substituting 70 ° for θ in equation (1) gives D = 2.0 m. Therefore, if the imaging system 10 is configured to achieve the best focus when the subject distance is 2 m, the lens extension from the infinity position is 0.002 mm, and the lens extension mechanism is determined from the relationship with the allowable confusion circle diameter described later. There is no practical problem at all even with a fixed-focus imaging optical system having no lens.

【0049】また、空気中に置かれた平凸レンズの焦点
距離fは、屈折率をn、球面の半径をrとして、
The focal length f of a plano-convex lens placed in the air is represented by n as the refractive index and r as the radius of the spherical surface.

【0050】[0050]

【外3】 で表すことができる。したがって、仮に、撮影レンズ10
0の屈折率nを1.5とすれば、2.0mmの焦点距離を得るrは
1.0mmとなる。
[Outside 3] Can be represented by Therefore, if the taking lens 10
Assuming that the refractive index n of 0 is 1.5, r that gives a focal length of 2.0 mm is
1.0mm.

【0051】赤色、緑色、青色の各物体像について、像
の大きさを揃えておくと後の信号処理で像倍率補正を行
う必要がないので処理時間を伸ばすことがなく都合がよ
い。このため、 RGB光学フィルターの透過光のピーク波
長530nm 、620nm 、450nmについてレンズ部100a、100
b、100cを最適化し、各像倍率を一定に設定する。これ
は各レンズ部の主点位置から固体撮像素子までの距離を
一律にすることで、近軸的には実現できる。
If the sizes of the red, green, and blue object images are made uniform, it is not necessary to perform image magnification correction in the subsequent signal processing, so that the processing time is not extended, which is convenient. Therefore, for the peak wavelengths of transmitted light of the RGB optical filters 530 nm, 620 nm, and 450 nm, the lens units 100a, 100
Optimize b and 100c and set each image magnification constant. This can be realized paraxially by making the distance from the principal point position of each lens unit to the solid-state imaging device uniform.

【0052】d線(587.6nm)の屈折率nd=1.5、アッベ
数νd=60のガラスの場合、波長530nm 、620nm 、450nm
における屈折率は、それぞれ1.503、1.499、1.509程度
である。仮に、レンズ部100a、100b、100cの球面の半径
rが均一に-1.0mmとすると、これらの波長における焦点
距離は式(2)により次のようになる。
In the case of glass having a d -line (587.6 nm) refractive index n d = 1.5 and an Abbe number ν d = 60, wavelengths of 530 nm, 620 nm and 450 nm
Are about 1.503, 1.499, and 1.509, respectively. Suppose the radius of the spherical surface of the lens parts 100a, 100b, 100c
Assuming that r is uniformly -1.0 mm, the focal lengths at these wavelengths are as follows from equation (2).

【0053】 レンズ部100a 代表波長530nm: 1.988mm レンズ部100b 代表波長620nm: 2.004mm レンズ部100c 代表波長450nm: 1.965mm 画素ピッチから許容錯乱円径を3.0μmとし、さらに、撮
影レンズのFナンバーをF5.6と仮定すれば、これらの積
で表される焦点深度は16.8μmとなり、620nmと450nmの
焦点距離の差0.039mmはすでにこれを越えていることが
分かる。すなわち、近軸的な像倍率だけはそろっている
が、被写体の色によってはピントが合わない。通常、物
体の分光反射率は、広い波長域にまたがっているので、
一般にシャープなピントが得られることは極めて稀であ
る。
Lens unit 100a Representative wavelength 530 nm: 1.988 mm Lens unit 100b Representative wavelength 620 nm: 2.004 mm Lens unit 100c Representative wavelength 450 nm: 1.965 mm From the pixel pitch, the allowable confusion circle diameter is set to 3.0 μm, and the F-number of the photographing lens is set to Assuming F5.6, the focal depth expressed by the product of these is 16.8 μm, and it can be seen that the difference between the focal lengths of 620 nm and 450 nm of 0.039 mm has already exceeded this. That is, although only the paraxial image magnification is uniform, it is not focused depending on the color of the subject. Usually, the spectral reflectance of an object spans a wide wavelength range,
Generally, it is extremely rare that a sharp focus is obtained.

【0054】そこで、レンズ部100a、100b、100cの球面
の半径rを各代表波長毎に最適化する。すなわち、ここ
では可視域全体の色収差を除去する色消しを行わず、レ
ンズ毎に波長別の設計を適用する。まず、式(2)を変
形して、式(3)を得る。
Therefore, the radius r of the spherical surface of the lens units 100a, 100b, 100c is optimized for each representative wavelength. That is, here, achromatic design for removing chromatic aberration in the entire visible range is not performed, and a design for each wavelength is applied to each lens. First, equation (2) is transformed to obtain equation (3).

【0055】 r=(1-n)f …………(3) 式(3)にf=2.0と順次n=1.503、n=1.499、n=1.509
を代入し、各半径を算出すると、次のようになる。
R = (1-n) f (3) In equation (3), f = 2.0 and n = 1.503, n = 1.499, n = 1.509 in order.
Is calculated and each radius is calculated as follows.

【0056】 レンズ部100a 代表波長530nm: r=-1.006mm レンズ部100b 代表波長620nm: r=-0.998mm レンズ部100c 代表波長450nm: r=-1.018mm 像高の高い位置での像倍率差のバランスを取るために、
レンズ部100a、100b、100cの頂点高さを僅かに調整すれ
ば、シャープネスと像倍率の両者に関して理想的な形態
となる。さらには、各レンズ部に非球面を用いて、像面
湾曲を良好に補正する。像の歪曲については後の信号処
理で補正すればよい。
Lens unit 100a Representative wavelength 530 nm: r = 1.006 mm Lens unit 100b Representative wavelength 620 nm: r = −0.998 mm Lens unit 100c Representative wavelength 450 nm: r = −1.018 mm Difference in image magnification at a high image height position In order to balance
If the vertex heights of the lens units 100a, 100b, 100c are slightly adjusted, an ideal form can be obtained with respect to both sharpness and image magnification. Furthermore, an aspherical surface is used for each lens unit to satisfactorily correct field curvature. The image distortion may be corrected in the subsequent signal processing.

【0057】このように、視感度が最も高い緑色555nm
の波長を含む物体光による基準G画像信号と、赤色と青
色の物体光による画像信号とをそれぞれ得て、結像系に
単一の波長については異なる焦点距離を、各スペクトル
分布の代表波長については略同一の焦点距離を設定すれ
ば、これらの画像信号を合成することにより良好に色収
差の補正されたカラー画像を得ることができる。各結像
系は1枚構成であるので、撮像系を薄型化する効果もあ
る。また、通常、色消しは分散の異なる2枚のレンズの
組み合わせが必要であるのに対し、1枚構成であること
によるコストダウンの効果もある。
As described above, the green color having the highest visibility 555 nm
The reference G image signal by the object light including the wavelength and the image signal by the red and blue object light are respectively obtained, and the imaging system has different focal lengths for a single wavelength and for the representative wavelength of each spectral distribution. If approximately the same focal length is set, by combining these image signals, a color image in which chromatic aberration has been well corrected can be obtained. Since each imaging system has a single configuration, there is also an effect of reducing the thickness of the imaging system. In addition, achromatism usually requires a combination of two lenses having different dispersions, but a single lens configuration also has an effect of reducing costs.

【0058】撮影レンズ100には画素ピッチと同レベル
までの高い空間周波数帯域まで高コントラストの解像が
求められる。撮像系10は波長域別の3つの物体像を取り
込むことから、ベイヤー配列等のモザイク状光学フィル
ターを備えた同一画素数の撮像系と比較したとき、前述
のように約1/√3の焦点距離で同じ撮影画角となる。し
たがって、より高い空間周波数成分の高コントラストな
解像を実現しなくてはならない。前述した各レンズ部の
波長別最適化はこのための色収差抑制技術である。
The imaging lens 100 is required to have a high-contrast resolution up to a high spatial frequency band up to the same level as the pixel pitch. Since the imaging system 10 captures three object images for each wavelength range, when compared with an imaging system having the same number of pixels with a mosaic optical filter such as a Bayer array, the focus of about 1 / √3 is obtained as described above. The same angle of view is obtained at different distances. Therefore, high-contrast resolution of higher spatial frequency components must be realized. The wavelength-specific optimization of each lens unit described above is a chromatic aberration suppressing technique for this purpose.

【0059】一般に、撮影光学系の収差特性を改善して
偽解像を生じ難くし、問題を軽減する方法には、構成
レンズの枚数を増やす、非球面化する、異常分散ガラス
を用いる、回折光学素子を複合的に用いる、といった幾
つかの手法を用いて設計自由度を増す、結像光束を絞
る、という2通りがある。
In general, methods of improving the aberration characteristics of the photographing optical system to prevent false resolution from occurring and reducing the problem include increasing the number of constituent lenses, making the lens aspherical, using anomalous dispersion glass, diffraction, There are two ways: increasing the degree of freedom in design by using several techniques, such as using an optical element in combination, and reducing the imaging light flux.

【0060】上記の設計自由度を増やす方向性は、焦
点距離が1/√3になったにもかかわらず撮影光学系の構
成を複雑化することになって、撮影装置の薄型化に逆行
することになるので適切でない。一方、上記の細い光
束を用いる方向性は薄型の撮影装置との整合性が良い。
The above-described directionality of increasing the degree of design freedom complicates the configuration of the photographing optical system even though the focal length is reduced to 1 / √3, and goes against the thinning of the photographing apparatus. That is not appropriate. On the other hand, the directionality using the above-mentioned thin luminous flux has good compatibility with a thin imaging device.

【0061】結像光束を絞ると、OTFと呼ばれるレスポ
ンス関数は図10の実線(b)で示すように低周波成分
において緩やかに単調減少し、その後僅かに負の値をと
ったあと再び僅かに正の値をとる特性となる。一方、結
像光束を絞らずに太い光束を用いる場合は図10の波線
(a)で示すように低周波成分において急速に減少した
あと、いったん負の値をとり、また正の値をとる特性と
なる。
When the imaging light beam is stopped down, the response function called OTF gradually decreases monotonously in the low frequency component as shown by the solid line (b) in FIG. 10, then takes a slightly negative value and then slightly again. The characteristic has a positive value. On the other hand, in the case where a thick light beam is used without narrowing the imaging light beam, as shown by a dashed line (a) in FIG. Becomes

【0062】OTFが負の値をとる状態が偽解像の発生を
表し、実際の画像では白い部分が黒くなり反対に黒い部
分が白くなる、ネガポジ反転現象が発生している状態に
相当する。したがって、結像光束を絞った方が自然な画
像が得られることが分かる。
A state in which the OTF takes a negative value indicates the occurrence of false resolution. In an actual image, a white portion becomes black and a black portion becomes white, which corresponds to a state in which a negative-positive inversion phenomenon occurs. Therefore, it can be seen that a natural image can be obtained by narrowing the imaging light flux.

【0063】ところが、極端に光束を絞り込むと、今度
は光の回折の影響によって逆に高周波域のコントラスト
の低下が発生する。このような状況では、点像は中心の
輝点とその周りを何重かに取り囲む回折縞とで構成され
ている。この原因はよく知られているように、絞り開口
の縁から発する周辺波による回折縞の強度が相対的に増
すためである。
However, when the light beam is narrowed down extremely, the contrast of the high-frequency range is reduced by the influence of light diffraction. In such a situation, the point image is composed of a central bright spot and diffraction fringes surrounding the central bright spot several times. The reason for this is, as is well known, that the intensity of diffraction fringes due to peripheral waves emitted from the edge of the aperture opening relatively increases.

【0064】回折縞を減らすには、中央部が透明で周辺
に行くにしたがって濃度が大きくなるフィルターを撮影
レンズに付加すればよい。この手法はアポダイゼイショ
ンと呼ばれ、光学技術ハンドブック増補版(昭和50年、
朝倉書店)の172ページから174ページに詳しく述べられ
ている。
In order to reduce the diffraction fringes, a filter may be added to the photographing lens such that the central portion is transparent and the density increases toward the periphery. This technique is called apodization and is an augmented version of the Optical Technology Handbook (1975,
(Asakura Shoten) on pages 172 to 174.

【0065】図9は撮影レンズ100の光入射面100e上で
あって、絞り開口110a、110b、110cに対向する位置に設
けた透過率分布型フィルターの透過率分布を表す図であ
る。透過率分布型フィルターは図1の54a、54b、54cで
示され、透過率が最も高い位置は絞り開口110a、110b、
110cの中心に一致し、透過率がゼロになる位置は絞り開
口110a、110b、110cの縁に一致させてある。すなわち、
透過率分布は絞りの中心で最も高く、中心から離れるほ
ど単調に減少する。
FIG. 9 is a view showing the transmittance distribution of a transmittance distribution type filter provided on the light incident surface 100e of the photographing lens 100 and opposed to the aperture openings 110a, 110b and 110c. The transmittance distribution type filters are indicated by 54a, 54b and 54c in FIG. 1, and the positions where the transmittance is highest are the aperture openings 110a, 110b,
The position corresponding to the center of 110c and having the transmittance of zero is matched to the edges of the aperture openings 110a, 110b, 110c. That is,
The transmittance distribution is highest at the center of the stop, and monotonically decreases as the distance from the center increases.

【0066】透過率分布型フィルターは撮影レンズ100
の光入射側に、インコネル、クロメル、クローム等の薄
膜を蒸着またはスパッタリングすることによって形成す
る。薄膜の厚さを中央部が最も薄く、周辺部が最も厚く
なるようにすることによって、図9に示した特性を得る
ことが可能である。なお、こういった薄膜の形成には蒸
着またはスパッタリング過程における遮蔽物の位置制御
を連続的に行う。
The transmittance distribution type filter is used for the photographing lens 100.
Is formed by vapor deposition or sputtering of a thin film of Inconel, chromel, chrome, or the like on the light incident side of. The characteristics shown in FIG. 9 can be obtained by making the thickness of the thin film the thinnest in the central part and the thickest in the peripheral part. In the formation of such a thin film, the position of the shield in the vapor deposition or sputtering process is continuously controlled.

【0067】ここでは、透過率分布型フィルター54a、5
4b、54cを撮影レンズ上に形成したが、ガラス板上に形
成して、撮影レンズ100の光入射側、あるいは光射出側
に配置する構成であってもよい。
Here, the transmittance distribution type filters 54a, 54a
Although 4b and 54c are formed on the taking lens, they may be formed on a glass plate and arranged on the light incident side or light emitting side of the taking lens 100.

【0068】図11は点像の輝度分布を示す図である。
図において波線(a)は絞り開口の透過率が一定の場
合、実線(b)は絞り開口の透過率を中心から周辺にか
けて低下させた場合である。(a)の特性に対し(b)の
特性は点像の裾部分での跳ね返りが無く、明らかに良好
な画像となっていることを示している。これが、アポダ
イゼイションで周辺光束を減ずることによる回折縞低減
効果の現れである。
FIG. 11 is a diagram showing a luminance distribution of a point image.
In the figure, the dashed line (a) shows the case where the transmittance of the aperture opening is constant, and the solid line (b) shows the case where the transmittance of the aperture opening decreases from the center to the periphery. In contrast to the characteristic of (a), the characteristic of (b) has no rebound at the foot of the point image, indicating that the image is clearly good. This is a manifestation of the effect of reducing diffraction fringes by reducing peripheral light beams by apodization.

【0069】次に、撮影レンズと撮像領域の位置関係に
ついて述べる。撮像系は3つのレンズ部を有するため
に、被写体距離に応じて3つの物体像の位置が相対的に
変化する。前述のように各撮像領域は2.24mm×1.68mmで
あって、これらは長辺を接するように隣接して配置され
ている。したがって、隣り合う撮像領域の中心間隔は1.
68mmである。後述するYC処理回路230では、物体像の中
心と撮像領域の中心が一致しているものとして信号処理
を行う。仮想被写体距離2mにある物体像をこれと同じ間
隔で撮像部上に形成するとすれば、図12に示すように
撮影レンズ100のレンズ部100a、100b、100cの間隔を1.6
783mmに設定することになる。図において矢印55a、55
b、55cは、撮影レンズ100の3つのレンズ部100a、100b、
100cによる正のパワーを有する結像系を表す記号、矩形
56a、56b、56cは撮像領域120a、120b、120cの範囲を表
す記号、L1、L2、L3は結像系55a、55b、55cの光軸であ
る。撮影レンズ100の光入射面は平面、光射出面となる
レンズ部100a、100b、100cは球面であるので、各球心を
通って光入射面100eに垂直な直線が光軸となる。
Next, the positional relationship between the photographing lens and the image pickup area will be described. Since the imaging system has three lens units, the positions of the three object images relatively change according to the subject distance. As described above, each imaging area has a size of 2.24 mm × 1.68 mm, and they are arranged adjacent to each other such that their long sides are in contact. Therefore, the center distance between adjacent imaging regions is 1.
68 mm. The YC processing circuit 230 described later performs signal processing on the assumption that the center of the object image matches the center of the imaging region. Assuming that an object image at a virtual object distance of 2 m is formed on the image pickup unit at the same interval as this, the distance between the lens units 100a, 100b, and 100c of the photographing lens 100 is set to 1.6 as shown in FIG.
It will be set to 783mm. In the figure, arrows 55a, 55
b, 55c are three lens parts 100a, 100b,
Symbol representing an imaging system with positive power by 100c, rectangle
Reference numerals 56a, 56b, and 56c denote symbols representing ranges of the imaging regions 120a, 120b, and 120c, and L1, L2, and L3 are optical axes of the imaging systems 55a, 55b, and 55c. Since the light incident surface of the photographing lens 100 is a flat surface and the lens portions 100a, 100b, and 100c, which are light exit surfaces, are spherical, a straight line passing through each spherical center and perpendicular to the light incident surface 100e is the optical axis.

【0070】このとき、無限遠物体の像は図13に示す
ようにレンズ部100a、100b、100cと同一の間隔で形成さ
れるため、G物体像とR物体像の間隔、および、R物体像
とB物体像の間隔は1.6783mmである。したがって、撮像
領域の中心間隔1.68mmよりも若干狭く、この差ΔYは0.0
017mmすなわち1.7μm である。また、最も視感度の高い
G物体像を基準としてB物体像の移動を考えると、差ΔY
は2倍となり、3.4μmである。撮影画面の中央には人物
等の近距離物体が位置し、画面の周辺に遠距離の物体が
位置することが多いこと、さらに、画面の周辺では撮影
レンズの収差が増大して画像性能が低下することから、
最大像間隔変化が画素ピッチの2倍よりも小さければ、
実用上の問題はないと言える。前述のように固体撮像素
子120の画素ピッチPは2.8μmであるので、ΔY<2×P と
なり、この程度の無限遠像の色ズレは許容可能なレベル
である。
At this time, since the image of the object at infinity is formed at the same interval as the lens units 100a, 100b, and 100c as shown in FIG. 13, the interval between the G object image and the R object image and the R object image The distance between the object image and the object B is 1.6783 mm. Therefore, the center interval of the imaging region is slightly narrower than 1.68 mm, and the difference ΔY is 0.0
017 mm or 1.7 μm. Also, the highest visibility
Considering the movement of the B object image with reference to the G object image, the difference ΔY
Is twice as large as 3.4 μm. Near objects such as people are often located in the center of the shooting screen, and distant objects are often located around the screen.Furthermore, near the screen, the aberration of the shooting lens increases and image performance deteriorates. From doing
If the maximum image interval change is smaller than twice the pixel pitch,
It can be said that there is no practical problem. As described above, since the pixel pitch P of the solid-state imaging device 120 is 2.8 μm, ΔY <2 × P, and this degree of color shift of the infinite image is at an acceptable level.

【0071】さらに、撮像系10の温度変化によっても像
間隔は変動する。固体撮像素子120の線膨張係数をαS
撮影レンズ100の線膨張係数をαL、温度変化をΔTとす
ると、撮像系10は結像倍率が極めて小さいために、像間
隔変化量ΔZは撮影レンズの伸びと固体撮像素子の伸び
の差として、式(4)で表すことができる。
Further, the image interval also fluctuates due to a temperature change of the image pickup system 10. The linear expansion coefficient of the solid-state imaging device 120 is α S ,
Assuming that the linear expansion coefficient of the taking lens 100 is α L and the temperature change is ΔT, since the imaging system 10 has an extremely small imaging magnification, the image interval change amount ΔZ is the difference between the elongation of the taking lens and the elongation of the solid-state image sensor. , Equation (4).

【0072】 ΔZ=1.68×(αLS)×ΔT …………(4) ここで、αS=0.26×10-5、ΔT=20[°] 、さらに、撮
影レンズ100を低融点ガラスで作成するとしてαL=1.2
×10-5とすると、ΔZは0.00032[mm]と算出される。これ
はG物体像とR物体像の間隔変化、および、R物体像とB物
体像の間隔変化量である。
ΔZ = 1.68 × (α L −α S ) × ΔT (4) where α S = 0.26 × 10 −5 , ΔT = 20 [°], and the photographic lens 100 has a low melting point. Assuming that it is made of glass, α L = 1.2
Assuming × 10 −5 , ΔZ is calculated to be 0.00032 [mm]. This is the amount of change in the distance between the G object image and the R object image, and the amount of change in the distance between the R object image and the B object image.

【0073】基準画像信号であるG物体像に対する変化
としてB物体像を考えると、像の間隔は1.68×2であるた
め、像間隔変化量もΔZ×2=0.00063[mm]となる。カメ
ラの使用温度範囲を0〜40°とすれば、基準温度20°か
らの偏差ΔTは20°であって、このとき、ΔZ×2が画素
ピッチの1/2よりも小さければ、実用上問題はない。一
般に、固体撮像素子120の線膨張係数αSは0.26×10-5
度の小さい値をとるので、撮影レンズ100の線膨張係数
αLを式(5)を満たすように選択する必要がある。
When the B object image is considered as a change with respect to the G object image which is the reference image signal, since the image interval is 1.68 × 2, the image interval change amount is ΔZ × 2 = 0.00063 [mm]. If the operating temperature range of the camera is 0 to 40 °, the deviation ΔT from the reference temperature of 20 ° is 20 °. At this time, if ΔZ × 2 is smaller than 1/2 of the pixel pitch, there is a practical problem. There is no. In general, the linear expansion coefficient α S of the solid-state imaging device 120 takes a small value of about 0.26 × 10 −5, so that it is necessary to select the linear expansion coefficient α L of the imaging lens 100 so as to satisfy Expression (5).

【0074】[0074]

【外4】 なお、AはR像、G像、B像のいずれか2像の間隔、Pは
画素ピッチである。
[Outside 4] Note that A is the interval between any two of the R, G, and B images, and P is the pixel pitch.

【0075】先程使用した撮影レンズ100の線膨張係数
αL=1.2×10-5は式(5)の関係を満足しているので、
本カメラに好適な材料と言える。
The linear expansion coefficient α L = 1.2 × 10 −5 of the photographic lens 100 used previously satisfies the relationship of the equation (5).
It can be said that this material is suitable for this camera.

【0076】また、物体距離や温度変化による像間隔の
変動とは別に、固体撮像素子の撮像領域120a、120b、12
0cを相互に1/2 画素ずらすことにより、少ない画素数で
解像度を上げる画素ずらしという手法を用いる。1/2画
素ずらし量は仮想被写体距離2mに対して設定する。
Further, apart from the fluctuation of the image interval due to the change of the object distance and the temperature, the imaging regions 120a, 120b, 12
A method is used in which the resolution is increased by a small number of pixels by shifting 0c mutually by half a pixel. The 1/2 pixel shift amount is set for a virtual subject distance of 2 m.

【0077】図15に示すようにG画像信号用の撮像領
域120aに対してR画素出力用の撮像領域120bとB画素出
力用の撮像領域120cは水平方向および垂直方向に1/2 画
素ずつずらして配置されている。
As shown in FIG. 15, the imaging area 120b for R pixel output and the imaging area 120c for B pixel output are shifted by 1/2 pixel in the horizontal and vertical directions with respect to the G image signal imaging area 120a. It is arranged.

【0078】この画素ずらしは、撮影レンズ100のレン
ズ部100bと100cをレンズ部100aに対して僅かに偏心させ
ることで実現しても、固体撮像素子120の撮像領域120b
と120cを撮像領域120aに対して僅かに偏心させることで
実現してもよい。
This pixel shift can be realized by slightly decentering the lens portions 100b and 100c of the photographing lens 100 with respect to the lens portion 100a.
And 120c may be realized by slightly decentering the imaging region 120a.

【0079】ベイヤー配列等の光学フィルター配列で
は、例えば緑色の光学フィルターを備えた画素の間には
赤色の光学フィルターを備えた画素や青色の光学フィル
ターを備えた画素が入り込むために、折り返し歪みを抑
制する光学ローパスフィルターが必要である。ところ
が、このようにスペクトル分布の異なる画像を撮像領域
別に取り込むように構成すると、それぞれの光学フィル
ターを備えた画素を密に配列することができ、その結
果、折り返し歪みの影響は小さく光学ローパスフィルタ
ーを必要とせずに高精細な画像を得ることができる。し
たがって、撮像系の小型化とコストの大幅な削減が可能
である。
In an optical filter array such as a Bayer array, for example, a pixel having a red optical filter or a pixel having a blue optical filter enters between pixels having a green optical filter, thereby causing aliasing distortion. An optical low-pass filter to suppress is needed. However, if such a configuration is adopted in which images having different spectral distributions are captured for each imaging region, pixels having respective optical filters can be densely arranged, and as a result, the influence of aliasing is small and an optical low-pass filter can be used. A high-definition image can be obtained without the need. Therefore, it is possible to reduce the size of the imaging system and to significantly reduce the cost.

【0080】次に、信号処理について説明する。Next, the signal processing will be described.

【0081】前述のように固体撮像素子120 は、長辺方
向に1800画素、短辺方向にそれぞれ800画素の合計144万
の画素数を有する撮像デバイスが有効に適用されて、そ
の前面には赤色(R) 、緑色(G) 、青色(B) の3原色の光
学フィルターが所定の領域毎に配置されている。
As described above, the solid-state imaging device 120 is effectively applied to an imaging device having 1800 pixels in the long-side direction and 800 pixels in the short-side direction, each having a total of 1.440,000 pixels. Optical filters of three primary colors of (R), green (G) and blue (B) are arranged for each predetermined area.

【0082】図14に表すように、固体撮像素子120 か
ら読み出された画像信号は、それぞれ画像処理系20のA/
D変換器500に供給される。A/D 変換器500 は、たとえ
ば、露光した各画素の信号の振幅に応じた、たとえば10
ビットのデジタル信号に変換して出力する信号変換回路
であり、以降の画像信号処理はデジタル処理にて実行さ
れる。
As shown in FIG. 14, the image signals read from the solid-state image pickup device 120 are supplied to the A / A of the image processing system 20 respectively.
It is supplied to the D converter 500. The A / D converter 500 has, for example, a 10-bit signal corresponding to the amplitude of the signal of each exposed pixel.
This is a signal conversion circuit that converts the signal into a digital signal of bits and outputs the converted signal. The subsequent image signal processing is executed by digital processing.

【0083】画像処理系20は、R,G,B のデジタル信号か
ら所望の形式の画像信号を得る信号処理回路を有し、R,
G,B の色信号を輝度信号Yおよび色差信号(R-Y),(B-Y)
にて表わされるYC信号などに変換する。
The image processing system 20 has a signal processing circuit for obtaining an image signal of a desired format from the R, G, B digital signals.
G and B color signals are converted to luminance signal Y and color difference signals (RY) and (BY)
To a YC signal represented by

【0084】RGB画像処理回路210 は、A/D 変換器500を
介して固体撮像素子120 から受けた1800×800画素の画
像信号を処理する信号処理回路であり、ホワイトバラン
ス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を
行う補間演算回路を有する。
The RGB image processing circuit 210 is a signal processing circuit for processing an image signal of 1800 × 800 pixels received from the solid-state imaging device 120 via the A / D converter 500, and includes a white balance circuit, a gamma correction circuit, It has an interpolation operation circuit that performs high resolution by interpolation operation.

【0085】YC処理回路230 は、輝度信号Yおよび色差
信号R-Y,B-Y を生成する信号処理回路である。高域輝度
信号YHを生成する高域輝度信号発生回路、低域輝度信号
YLを生成する低域輝度信号発生回路、および、色差信号
R-Y,B-Y を生成する色差信号発生回路で構成されてい
る。輝度信号Yは高域輝度信号YHと低域輝度信号YLを合
成することによって形成される。
The YC processing circuit 230 is a signal processing circuit for generating a luminance signal Y and color difference signals RY, BY. High-frequency luminance signal generation circuit that generates high-frequency luminance signal YH, low-frequency luminance signal
Low-frequency luminance signal generation circuit for generating YL, and color difference signal
It is composed of a color difference signal generation circuit that generates RY and BY. The luminance signal Y is formed by combining the high-frequency luminance signal YH and the low-frequency luminance signal YL.

【0086】RGB画像処理回路210の詳細を説明する。The details of the RGB image processing circuit 210 will be described.

【0087】A/D 変換器500 を介してR,G,B領域毎に出
力されたRGB 信号は、まず、RGB画像処理回路210内のホ
ワイトバランス回路にてそれぞれ所定の白バランス調整
が行なわれ、さらに、ガンマ補正回路にて所定のガンマ
補正が行なわれる。
The RGB signals output for each of the R, G, and B regions via the A / D converter 500 are first subjected to a predetermined white balance adjustment in a white balance circuit in the RGB image processing circuit 210. Further, a predetermined gamma correction is performed by a gamma correction circuit.

【0088】RGB画像処理回路210 内の補間演算回路
は、600×800画素の4倍の解像度を画像信号を補間処理
によって生成し、固体撮像素子120からの画像信号を高
精細画質の信号に変換して、後段の高域輝度信号発生回
路、低域輝度信号発生回路、色差信号発生回路に供給す
る。
The interpolation operation circuit in the RGB image processing circuit 210 generates an image signal having a resolution four times as high as 600 × 800 pixels by interpolation processing, and converts the image signal from the solid-state imaging device 120 into a high-definition image quality signal. Then, the signal is supplied to the subsequent high-frequency luminance signal generation circuit, low-frequency luminance signal generation circuit, and color difference signal generation circuit.

【0089】RGB各物体像の大きさは撮影レンズ100の設
定によって、すでに同一になっているので、まず、公知
の手法によって撮影光学系の歪曲収差を補正する演算処
理を各画像信号について行う。その後の、補間処理や輝
度信号処理、色差信号処理は通常のデジタルカラーカメ
ラでの処理に準じたものとなる。補間処理は次に示すと
おりである。
Since the size of each of the RGB object images is already the same depending on the setting of the photographing lens 100, first, a calculation process for correcting distortion of the photographing optical system is performed on each image signal by a known method. Subsequent interpolation processing, luminance signal processing, and color difference signal processing conform to the processing in a normal digital color camera. The interpolation process is as follows.

【0090】まず、基準画像信号である撮像領域120aか
らのG画像信号を、次式(6)〜(9)にてそれぞれ補間
演算する。
First, the G image signal from the image pickup area 120a, which is the reference image signal, is interpolated by the following equations (6) to (9).

【0091】 G2i2j=Gij …………(6) G2i(2j+1)=Gij・1/2+Gi(j+1)・1/2 …………(7) G(2i+1)2j=Gij・1/2+G(i+1)j・1/2 …………(8) G(2i+1)(2j+1)=Gij・1/4+Gi(j+1)・1/4+G(i+1)j・1/4+G(i+1)(j+1)・1/4 …………(9) これにより、図16に示すようにそれぞれ4個のG画素
から16個のG画素が生成されて、撮像領域120aからの60
0×800 画素のG画像信号が1200×1600画素に変換され
る。
G2i2j = Gij (6) G2i (2j + 1) = Gij · 1/2 + Gi (j + 1) · 1/2 (7) G (2i + 1) 2j = Gij · 1/2 + G (i + 1) j · 1/2 ………… (8) G (2i + 1) (2j + 1) = Gij · 1/4 + Gi (j + 1) · 1/4 + G (i + 1) j · 1/4 + G (i + 1) (j + 1) · 1/4... (9) As a result, as shown in FIG. 16 G pixels are generated from the G pixels of FIG.
The G image signal of 0 × 800 pixels is converted into 1200 × 1600 pixels.

【0092】次に、上式(6)〜(9)にて求めたG画像
信号のそれぞれの位置に対応して撮像領域120bからのR
画素出力を次式(10)〜(13)にて補間演算する。
Next, the R signal from the image pickup area 120b corresponding to each position of the G image signal obtained by the above equations (6) to (9) is obtained.
The pixel output is interpolated by the following equations (10) to (13).

【0093】 R2i2j=R(i-1)(j-1)・1/4+R(i-1)j・1/4+Ri(j-1)・1/4+Rij・1/4 ………(10) R2i(2j+1)=R(i-1)j・1/2+Rij・1/2 …………(11) R(2i+1)2j=Ri(j-1)・1/2+Rij・1/2 …………(12) R(2i+1)(2j+1)=Rij …………(13) 前述のようにR物体像の撮像領域とB物体像の撮像領域は
G物体像の撮像領域に対して1/2画素だけずらした配置に
なっているため、式(13)のようにij番地の元出力を(2
i+1)(2j+1)番地に適用している。
R2i2j = R (i−1) (j−1) · 1/4 + R (i−1) j · 1/4 + Ri (j−1) · 1/4 + Rij · 1/4 ... …… (10) R2i (2j + 1) = R (i−1) j · 1/2 + Rij · 1/2 ………… (11) R (2i + 1) 2j = Ri (j-1)・ 1/2 + Rij ・ 1/2 (12) R (2i + 1) (2j + 1) = Rij (13) As described above, the imaging area of the R object image and the B object The imaging area of the image is
Since the arrangement is shifted by 1/2 pixel with respect to the imaging area of the G object image, the original output of the address ij is changed to (2
i + 1) (2j + 1).

【0094】同様に、R画素と同様に撮像領域120cから
のB画素を上式(6)〜(9)にて求めたG画像信号のそ
れぞれの位置に対応して次式(14)〜(17)にて補間演
算する。
Similarly, similarly to the R pixels, the B pixels from the image pickup area 120c correspond to the respective positions of the G image signal obtained by the above equations (6) to (9) and correspond to the following equations (14) to (14). Perform the interpolation calculation in step 17).

【0095】 B2i2j=B(i-1)(j-1)・1/4+B(i-1)j・1/4+Bi(j-1)・1/4+Bij・1/4 ………(14) B2i(2j+1)=B(i-1)j・1/2+Bij・1/2 …………(15) B(2i+1)2j=Bi(j-1)・1/2+Bij・1/2 …………(16) B(2i+1)(2j+1)=Bij …………(17) 以上の処理により、撮像領域120a、120b、120cからの各
600×800画素のRGB 信号が高精細画質の1200×1600画素
のRGB 信号に変換される。
B2i2j = B (i-1) (j-1) ・ 1/4 + B (i-1) j ・ 1/4 + Bi (j-1) ・ 1/4 + Bij ・ 1/4 ... …… (14) B2i (2j + 1) = B (i−1) j · 1/2 + Bij · 1/2 ………… (15) B (2i + 1) 2j = Bi (j-1)・ 1/2 + Bij × 1/2 (16) B (2i + 1) (2j + 1) = Bij (17) By the above processing, the image is captured from the imaging areas 120a, 120b, and 120c. Each of
RGB signals of 600 × 800 pixels are converted to 1200 × 1600 pixel RGB signals of high definition image quality.

【0096】YC処理回路230内の高域輝度信号発生回路
は、色成分信号の中で最も高い空間周波数成分を有する
色信号から高域輝度信号YHを形成する公知の信号形成回
路である。低域輝度信号発生回路は、R,G,B すべての色
成分を含む信号から低域周波数の輝度信号YLを形成する
公知の信号形成回路である。また、色差信号発生回路
は、高精細のRGB 信号から色差信号R-Y,B-Y を演算する
公知の演算回路である。
The high-frequency luminance signal generating circuit in the YC processing circuit 230 is a known signal forming circuit for forming a high-frequency luminance signal YH from a color signal having the highest spatial frequency component among the color component signals. The low-frequency luminance signal generation circuit is a known signal forming circuit that forms a low-frequency luminance signal YL from a signal including all the R, G, and B color components. The color difference signal generation circuit is a known arithmetic circuit that calculates a color difference signal RY, BY from a high-definition RGB signal.

【0097】記録再生系30は、メモリへの画像信号の出
力と、液晶モニタ4への画像信号の出力とを行う処理系
であり、メモリへの画像信号の書き込みおよび読み出し
処理を行なう記録処理回路300 と、メモリから読み出し
た画像信号を再生して、モニタ出力とする再生処理回路
310 とを含む。より詳細には、記録処理回路300 は、静
止画像および動画像を表わすYC信号を所定の圧縮形式に
て圧縮し、また、圧縮データを読み出した際に伸張する
圧縮伸張回路を含む。圧縮伸張回路は、信号処理のため
のフレームメモリなどを含み、このフレームメモリに画
像処理系20からのYC信号をフレーム毎に蓄積して、それ
ぞれ複数のブロック毎に読み出して圧縮符号化する。圧
縮符号化は、たとえば、ブロック毎の画像信号を2次元
直交変換、正規化およびハフマン符号化することにより
行なわれる。
The recording / reproducing system 30 is a processing system for outputting an image signal to the memory and outputting an image signal to the liquid crystal monitor 4, and is a recording processing circuit for performing a process of writing and reading the image signal to and from the memory. 300 and a reproduction processing circuit that reproduces the image signal read from the memory and outputs it to the monitor output
310. More specifically, the recording processing circuit 300 includes a compression / expansion circuit that compresses a YC signal representing a still image and a moving image in a predetermined compression format, and expands the compressed data when it is read. The compression / expansion circuit includes a frame memory or the like for signal processing. The YC signal from the image processing system 20 is stored in the frame memory for each frame, and read out for each of a plurality of blocks and compression-encoded. The compression encoding is performed, for example, by performing two-dimensional orthogonal transformation, normalization, and Huffman encoding on an image signal for each block.

【0098】再生処理回路310 は、輝度信号Y および色
差信号R-Y,B-Y をマトリックス変換してたとえばRGB 信
号に変換する回路である。再生処理回路310 によって変
換された信号は液晶モニタ4に出力され、可視画像が表
示再生される。
The reproduction processing circuit 310 is a circuit for converting the luminance signal Y and the color difference signals RY, BY into a matrix, for example, into an RGB signal. The signal converted by the reproduction processing circuit 310 is output to the liquid crystal monitor 4, and a visible image is displayed and reproduced.

【0099】一方、制御系40は、外部操作に応動して撮
像系10、画像処理系20、記録再生系30をそれぞれ制御す
る各部の制御回路を含み、レリーズボタン6の押下を検
出して、固体撮像素子120 の駆動、RGB画像処理回路210
の動作、記録処理回路300の圧縮処理などを制御する。
具体的には、レリーズボタン6の操作を検出する操作検
出回路410 と、その検出信号に応動して各部を制御し、
撮像の際のタイミング信号などを生成して出力するシス
テム制御部400 と、このシステム制御部400 の制御の下
に固体撮像素子120 を駆動する駆動信号を生成する固体
撮像素子の駆動回路420 とを含む。
On the other hand, the control system 40 includes control circuits of respective units for controlling the imaging system 10, the image processing system 20, and the recording / reproducing system 30, respectively, in response to an external operation. Driving the solid-state imaging device 120, RGB image processing circuit 210
, The compression processing of the recording processing circuit 300, and the like.
Specifically, an operation detection circuit 410 that detects the operation of the release button 6, and controls each unit in response to the detection signal,
A system control unit 400 that generates and outputs a timing signal and the like at the time of imaging, and a drive circuit 420 of the solid-state imaging device that generates a drive signal for driving the solid-state imaging device 120 under the control of the system control unit 400. Including.

【0100】次に、本実施の形態による撮像装置の動作
を図14及び図17を用いて説明する。まず、メインス
イッチ5をオンとすると、各部に電源電圧が供給されて
動作可能状態となる。次に、メモリに画像信号を記録可
能か否かが判定される。この際に、残り容量に応じて撮
影可能記録枚数が液晶モニタ4の残り枚数表示13に表示
される。その表示を見た操作者は、撮影可能であれば、
被写界にカメラを向けて、レリーズボタン6を押下す
る。
Next, the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, when the main switch 5 is turned on, a power supply voltage is supplied to each unit, and the respective units enter an operable state. Next, it is determined whether or not an image signal can be recorded in the memory. At this time, the number of recordable images that can be taken is displayed on the remaining number display 13 of the liquid crystal monitor 4 according to the remaining capacity. When the operator sees the display,
Point the camera at the object scene and press the release button 6.

【0101】レリーズボタン6を半分だけ押下すると、
露光時間の算出が行なわれる。すべての撮影準備処理が
終了すると、撮影可能となり、その表示が撮影者に報じ
られる。これにより、レリーズボタン6が終端まで押下
されると、操作検出回路410はシステム制御回路400 に
その検出信号を送出する。その際に、あらかじめ算出さ
れた露光時間の経過をタイムカウントして、所定の露光
時間が経過すると、駆動回路420 にタイミング信号を供
給する。これにより、駆動回路420 は水平および垂直駆
動信号を生成して露光された1600×800画素のそれぞれ
を水平および垂直方向に順次読み出す。
When the release button 6 is pressed halfway down,
Exposure time is calculated. When all shooting preparation processing is completed, shooting becomes possible, and the display is reported to the photographer. As a result, when the release button 6 is pressed down to the end, the operation detection circuit 410 sends a detection signal to the system control circuit 400. At this time, the elapsed time of the exposure time calculated in advance is counted, and when the predetermined exposure time has elapsed, a timing signal is supplied to the drive circuit 420. As a result, the drive circuit 420 generates horizontal and vertical drive signals and sequentially reads out each of the exposed 1600 × 800 pixels in the horizontal and vertical directions.

【0102】読み出されたそれぞれの画素は、A/D 変換
器500 にて所定のビット値のデジタル信号に変換され
て、画像処理系20のRGB画像処理回路210 に順次供給さ
れる。RGB画像処理回路210 では、これらをそれぞれホ
ワイトバランス、ガンマ補正を施した状態にて画素の解
像度を4倍にする補間処理を行なって、YC処理回路230
に供給する。
Each pixel read out is converted into a digital signal having a predetermined bit value by the A / D converter 500 and is sequentially supplied to the RGB image processing circuit 210 of the image processing system 20. The RGB image processing circuit 210 performs an interpolation process to quadruple the pixel resolution in a state where these have been subjected to white balance and gamma correction, respectively.
To supply.

【0103】YC処理回路230 では、その高域輝度信号発
生回路にて、RGBそれぞれの画素の高域輝度信号YHを生
成し、同様に、低域輝度信号発生回路にて低域輝度信号
YLをそれぞれ演算する。演算した結果の高域輝度信号YH
は、ローパス・フィルタを介して加算器に出力される。
同様に、低域輝度信号YLは、高域輝度信号YHが減算され
てローパス・フィルタを通って加算器に出力される。こ
れにより、高域輝度信号YHとその低域輝度信号との差YL
-YH が加算されて輝度信号Yが得られる。同様に、色差
信号発生回路では、色差信号R-Y,B-Y を求めて出力す
る。出力された色差信号R-Y,B-Y は、それぞれローパス
・フィルタを通った成分が記録処理回路300 に供給され
る。
In the YC processing circuit 230, the high-frequency luminance signal generation circuit generates a high-frequency luminance signal YH for each of the RGB pixels, and the low-frequency luminance signal generation circuit similarly generates the low-frequency luminance signal YH.
Calculate YL respectively. High-frequency luminance signal YH resulting from the calculation
Is output to the adder via the low-pass filter.
Similarly, the low-frequency luminance signal YL is output to the adder through a low-pass filter after the high-frequency luminance signal YH is subtracted. As a result, the difference YL between the high-frequency luminance signal YH and its low-frequency luminance signal
The luminance signal Y is obtained by adding -YH. Similarly, the color difference signal generation circuit obtains and outputs the color difference signals RY and BY. The output color difference signals RY and BY are each passed through a low-pass filter and supplied to the recording processing circuit 300.

【0104】次に、YC信号を受けた記録処理回路300
は、それぞれの輝度信号Yおよび色差信号R-Y,B-Y を所
定の静止画圧縮方式にて圧縮して、順次メモリに記録す
る。
Next, the recording processing circuit 300 receiving the YC signal
Compresses each of the luminance signal Y and the color difference signals RY, BY by a predetermined still image compression method, and sequentially records them in a memory.

【0105】メモリに記録された静止画像または動画像
を表わす画像信号からそれぞれの画像を再生する場合に
は、再生ボタン9を押下すると操作検出回路410 にてそ
の操作を検出して、システム制御部400に検出信号を供
給する。これにより記録処理回路300 が駆動される。駆
動された記録処理回路300は、メモリから記録内容を読
み取って、液晶モニタ4に画像を表示する。操作者は、
所望の画像を選択ボタンなどの押下により選択する。
When each image is reproduced from an image signal representing a still image or a moving image recorded in the memory, when the reproduction button 9 is pressed, the operation is detected by the operation detecting circuit 410, and the system control unit Supply the detection signal to 400. Thus, the recording processing circuit 300 is driven. The driven recording processing circuit 300 reads the recorded content from the memory and displays an image on the liquid crystal monitor 4. The operator
A desired image is selected by pressing a selection button or the like.

【0106】(第2の実施の形態)図18は撮影レンズ
100の絞り開口110a、110b、110cに対向する位置に設け
た透過率分布型フィルターの透過率分布の他の実施形態
を表す図である。透過率は段階的に変化し、透過率分布
型フィルターの透過率が最も高い位置は絞り開口110a、
110b、110cの中心に、透過率がゼロになる位置は絞り開
口110a、110b、110cの縁に一致させてある。図19は透
過率分布型フィルターの正面図である。絞りの円形開口
110aと同心に領域600、領域601、領域602、領域603が形
成され、透過率は領域600、領域601、領域602、領域603
の順に低下する。
(Second Embodiment) FIG. 18 shows a photographing lens.
FIG. 11 is a diagram illustrating another embodiment of the transmittance distribution of the transmittance distribution type filter provided at a position facing 100 stop apertures 110a, 110b, 110c. The transmittance changes stepwise, and the position where the transmittance of the transmittance distribution type filter is the highest is the aperture 110a,
At the center of 110b, 110c, the position where the transmittance becomes zero coincides with the edges of the aperture openings 110a, 110b, 110c. FIG. 19 is a front view of the transmittance distribution type filter. Aperture circular aperture
A region 600, a region 601, a region 602, and a region 603 are formed concentrically with 110a, and the transmittance is the region 600, the region 601, the region 602, and the region 603.
In order.

【0107】透過率分布型フィルターは第一実施の形態
と同様に撮影レンズ100の光入射側に、インコネル、ク
ロメル、クローム等の薄膜を蒸着またはスパッタリング
することによって形成する。薄膜の厚さを中央部の領域
600で最も薄く、領域601、領域602、領域603と周辺に行
くに従って厚くなるようにすることによって、図18に
示した特性を得ることが可能である。こういった薄膜の
形成には蒸着またはスパッタリング過程における遮蔽物
の位置制御を行うが、600、601、602、603の各領域内で
は同一の蒸着条件またはスパッタリング条件になるよう
に、遮蔽物の位置をステップ的に制御すればよい。この
結果、遮蔽物の位置は容易となり、生産設備を簡略化す
ることができる。
As in the first embodiment, the transmittance distribution type filter is formed by depositing or sputtering a thin film of Inconel, chromel, chrome, or the like on the light incident side of the taking lens 100. Adjust the thickness of the thin film in the central area
The characteristic shown in FIG. 18 can be obtained by making the region 600 thinnest and becoming thicker toward the region 601, the region 602, and the region 603. To form such a thin film, the position of the shield is controlled during the vapor deposition or sputtering process. May be controlled in a stepwise manner. As a result, the position of the shield becomes easy, and the production equipment can be simplified.

【0108】このような形のアポダイゼイションを行う
と、回折縞の強度は第一の実施の形態より厳密には高く
なるが、画像に与える影響は少なく、十分に実用的であ
る。
When such apodization is performed, the intensity of the diffraction fringes is strictly higher than in the first embodiment, but has little effect on the image and is sufficiently practical.

【0109】また、撮像素子の画素ピッチを粗くしてメ
モリの小サイズ化や画像処理量の削減を狙う場合には、
高周波のコントラストを高める必要性が少なくなるの
で、図20に示したように透過率のステップ数を減じて
も良い。
When the pixel pitch of the image pickup device is coarsened to reduce the size of the memory and reduce the amount of image processing,
Since the necessity of increasing the high-frequency contrast is reduced, the number of transmittance steps may be reduced as shown in FIG.

【0110】(第3の実施の形態)図21は本発明によ
る撮像装置の第3の実施の形態を示す図である。第1実
施の形態と同様に、撮像系190の絞り110は図3に示すよ
うな3つの円形開口110a、110b、110cを有し、この各々
から撮影レンズに入射した物体光は、撮影レンズ100の3
つのレンズ部100a、100b、100cから射出して固体撮像素
子120の撮像面上に3つの物体像を形成する。
(Third Embodiment) FIG. 21 is a diagram showing a third embodiment of the imaging apparatus according to the present invention. As in the first embodiment, the diaphragm 110 of the imaging system 190 has three circular openings 110a, 110b, and 110c as shown in FIG. Of 3
The light is emitted from the three lens units 100a, 100b, and 100c to form three object images on the imaging surface of the solid-state imaging device 120.

【0111】絞り110と撮影レンズ100に挟まれた領域の
ハッチングで示した部分52a、52b、52cは光学フィルタ
ーである。光学フィルター52a、52b、52cは撮影レンズ1
00を光入射側から見た図4で示すように、絞り開口110
a、110b、110cを完全に含む範囲に形成されている。
The hatched portions 52a, 52b, 52c of the area between the diaphragm 110 and the taking lens 100 are optical filters. The optical filters 52a, 52b, 52c are the taking lens 1
4, as viewed from the light incident side, as shown in FIG.
a, 110b, and 110c are completely formed.

【0112】光学フィルター52aは図6にGで示した主に
緑色を透過する分光透過率特性を有し、光学フィルター
52bはRで示した主に赤色を透過する分光透過率特性を有
し、さらに、光学フィルター52cはBで示した主に青色を
透過する分光透過率特性を有している。したがって、レ
ンズ部100a、100b、100cに形成されている赤外線カット
フィルターの特性との積として、イメージサークル51a
に形成されている物体像は緑色光成分、イメージサーク
ル51bに形成されている物体像は赤色光成分、イメージ
サークル51cに形成されている物体像は青色光成分によ
るものとなる。
The optical filter 52a has a spectral transmittance characteristic of mainly transmitting green shown by G in FIG.
52b has a spectral transmittance characteristic indicated by R that mainly transmits red, and the optical filter 52c has a spectral transmittance characteristic indicated by B that mainly transmits blue. Therefore, as the product of the characteristics of the infrared cut filters formed on the lens units 100a, 100b, and 100c, the image circle 51a
The object image formed in the image circle 51b has a green light component, the object image formed in the image circle 51b has a red light component, and the object image formed in the image circle 51c has a blue light component.

【0113】一方、撮像素子120の3つの撮像領域120a、
120b、120c上にもまた光学フィルター53a、53b、53cが
形成され、これらの分光透過率特性もまた図6に示した
ものと同等である。つまり、撮像領域120aは緑色光
(G)に対して、撮像領域120bは赤色光(R)に対して、
撮像領域120cは青色光(B)に対して感度を持つ。
On the other hand, three image pickup areas 120a of the image pickup element 120,
Optical filters 53a, 53b and 53c are also formed on 120b and 120c, and their spectral transmittance characteristics are also the same as those shown in FIG. That is, the imaging region 120a is for green light (G), the imaging region 120b is for red light (R),
The imaging region 120c has sensitivity to blue light (B).

【0114】各撮像領域の受光スペクトル分布は瞳と撮
像領域の分光透過率の積として与えられるため、瞳と撮
像領域の組み合わせは波長域によって選択される。つま
り、絞りの開口110aを通過した物体光は主に撮像領域12
0aで光電変換され、絞りの開口110bを通過した物体光は
主に撮像領域120bで光電変換され、さらに、絞りの開口
110cを通過した物体光は主に撮像領域120cで光電変換さ
れる。すなわち、撮像領域120aはG画像を、撮像領域120
bはR画像を、撮像領域120cはB画像を出力することにな
る。
Since the light receiving spectrum distribution of each imaging region is given as the product of the pupil and the spectral transmittance of the imaging region, the combination of the pupil and the imaging region is selected according to the wavelength range. That is, the object light that has passed through the aperture 110a of the diaphragm is mainly
The object light photoelectrically converted at 0a and passed through the aperture 110b of the aperture is photoelectrically converted mainly at the imaging region 120b, and
The object light that has passed through 110c is mainly subjected to photoelectric conversion in the imaging region 120c. That is, the imaging area 120a stores the G image and the imaging area 120a.
b outputs an R image, and the imaging area 120c outputs a B image.

【0115】比視感度のピーク波長は555nmであるの
で、この波長を含むG画像を基準として後の信号処理を
行う。
Since the peak wavelength of relative luminous efficiency is 555 nm, subsequent signal processing is performed with reference to a G image including this wavelength.

【0116】撮像系190は波長別の3つの物体像を取り込
むことから、ベイヤー配列等のモザイク状光学フィルタ
ーを備えた同一画素数の撮像系と比較したとき、約1/√
3の焦点距離で同じ撮影画角となる。したがって、より
高い空間周波数成分の解像を実現しなくてはならないこ
とは第1の実施の形態で説明した。
Since the imaging system 190 captures three object images for each wavelength, it is about 1 / √ when compared with an imaging system having the same number of pixels having a mosaic optical filter such as a Bayer array.
The same shooting angle of view is obtained with a focal length of 3. Therefore, it has been described in the first embodiment that higher spatial frequency component resolution must be realized.

【0117】また、絞り開口における光の回折で物体像
のコントラストが低下することはよく知られている。回
折縞を減らすには、中央部が透明で周辺に行くにしたが
って濃度が大きくなるフィルターを撮影レンズに付加す
るアポダイゼイションを行う。ただし、一般にCCDやCMO
Sセンサは可視波長域において、青側の感度が低く、長
波長側程高くなることから、第3の実施の形態ではアポ
ダイゼイションの採否を波長域に関して選択する。
It is well known that the contrast of an object image is reduced by the diffraction of light at the aperture. In order to reduce diffraction fringes, apodization is performed in which a filter is added to the photographing lens so that the center is transparent and the density increases toward the periphery. However, in general, CCD and CMO
Since the S sensor has a lower sensitivity on the blue side and a higher sensitivity on the longer wavelength side in the visible wavelength range, the third embodiment selects whether or not to employ apodization with respect to the wavelength range.

【0118】前述のように、撮像領域120aはG画像を、
撮像領域120bはR画像を、撮像領域120cはB画像を出力す
るので、撮像領域120c、撮像領域120a、撮像領域120bの
順に感度は高くなる。そこで、撮像領域120aと撮像領域
120bに対応する絞り開口110aと絞り開口110bにのみアポ
ダイゼイションを採用すればよい。
As described above, the imaging area 120a stores the G image,
Since the imaging region 120b outputs an R image and the imaging region 120c outputs a B image, the sensitivity increases in the order of the imaging region 120c, the imaging region 120a, and the imaging region 120b. Therefore, the imaging area 120a and the imaging area
Apodization may be applied only to the aperture openings 110a and 110b corresponding to 120b.

【0119】図21に示す610aと610bは撮影レンズに形
成した透過率分布型フィルターである。透過率が最も高
い位置は絞り開口110a、110b、110cの中心に一致し、透
過率がゼロになる位置は絞り開口110a、110b、110cの縁
に一致させてある。すなわち、透過率分布は絞りの中心
で最も高く、中心から離れるほど単調に減少する。
Reference numerals 610a and 610b shown in FIG. 21 are transmittance distribution type filters formed on the taking lens. The position where the transmittance is highest coincides with the center of the aperture openings 110a, 110b and 110c, and the position where the transmittance becomes zero is coincident with the edges of the aperture openings 110a, 110b and 110c. That is, the transmittance distribution is highest at the center of the stop, and monotonically decreases as the distance from the center increases.

【0120】また、比視感度特性を考慮して、さらに簡
略化しても良い。比視感度は555nmにピークを持ち、こ
れより短波長側でも長波長側でも感度は低下する。した
がって、比視感度のピーク波長を含むG画像に比べて、
R画像とB画像の精細度を低くしても、これを合成したカ
ラー画像を人間が評価したときには欠点を見出し難い。
そこで、 R画像を形成する撮像領域120bに対応した絞り
開口110bについてはアポダイゼイションを省略し、撮像
領域120aに対応する絞り開口110aにのみアポダイゼイシ
ョンを採用する。図22はこの説明図であって、撮像系
191の611aは撮影レンズに形成した透過率分布型フィル
ターである。
Furthermore, the simplification may be made in consideration of the relative luminous efficiency characteristics. The relative luminous efficiency has a peak at 555 nm, and the sensitivity decreases on both the shorter wavelength side and the longer wavelength side. Therefore, compared to the G image containing the peak wavelength of relative luminosity,
Even if the definition of the R image and the B image is reduced, it is difficult for a human to find a defect when evaluating a color image obtained by combining the R image and the B image.
Therefore, the apodization is omitted for the aperture opening 110b corresponding to the imaging region 120b where the R image is formed, and the apodization is adopted only for the aperture opening 110a corresponding to the imaging region 120a. FIG. 22 is an explanatory view of the image pickup system.
Reference numeral 611a of 191 denotes a transmittance distribution type filter formed on the taking lens.

【0121】このように透過率分布型フィルターを形成
する領域を減ずることで、撮影レンズ100の生産工程が
簡略化されてコスト的に有利になる。
By reducing the area in which the transmittance distribution type filter is formed, the production process of the photographic lens 100 is simplified, which is advantageous in cost.

【0122】以上が本発明の実施の形態の説明である
が、本発明は、これら実施の形態の構成に限られるもの
ではなく、特許請求の範囲の記載で示した機能、また
は、実施の形態の構成が持つ機能が達成できる構成であ
ればどのようなものであっても適用できるものである。
The above is an explanation of the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the configurations of the embodiments, and the functions described in the claims or the embodiments are not limited thereto. Any configuration that can achieve the function of the above configuration can be applied.

【0123】例えば、以上の実施の形態では、色分解の
ための光学フィルタは、赤、緑、青の原色フィルタを用
いているが、本発明は、これらに代えてシアン、マゼン
タ、イエローの補色フィルタを用いるようにても適用で
きるものである。
For example, in the above embodiment, the optical filters for color separation use the primary color filters of red, green, and blue. However, the present invention replaces these with the complementary colors of cyan, magenta, and yellow. The present invention is applicable even when a filter is used.

【0124】また、以上の実施の形態では、最も視感度
の高い(緑色)物体像を基準として、その他の視感度
(色)の物体像との物体距離の変化による間隔の変化つ
いてれを説明しているが、これは、最も視感度の高い
(緑色)物体像を基準としない場合であっても本発明は
適用できるものである。
In the above embodiment, the change in the distance due to the change in the object distance from the object image having the other visibility (color) will be described with reference to the object image having the highest visibility (green). However, this is applicable to the present invention even when the reference is not based on the most visible (green) object image.

【0125】なお、本発明は、以上の各実施の形態、ま
たは、それら技術要素を必要に応じて組み合わせるよう
にしてもよい。
It should be noted that the present invention may be implemented by combining the above embodiments or their technical elements as necessary.

【0126】また、本発明は、特許請求の範囲、また
は、実施の形態の構成の全体若しくは一部が、1つの装
置を形成するものであっても、他の装置と結合するよう
なものであっても、装置を構成する要素となるようなも
のであってもよい。
Further, the present invention is directed to a system in which all or a part of the configuration of the claims or the embodiment forms one device and is combined with another device. However, it may be an element constituting the device.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い画像性能の得られる小型の撮像装置を提供できるも
のである。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a small-sized imaging device capable of obtaining high image performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るデジタルカラーカメ
ラの撮像系の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an imaging system of a digital color camera according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の撮像系の固体撮像素子の正面図である。FIG. 2 is a front view of the solid-state imaging device of the imaging system in FIG. 1;

【図3】図1の撮像系の絞りの正面図である。FIG. 3 is a front view of a stop of the imaging system in FIG. 1;

【図4】図1の撮像系の光学フィルターの形成範囲を表
す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a formation range of an optical filter of the imaging system in FIG. 1;

【図5】図1の撮像系の撮影レンズを光射出側から見た
図である。
FIG. 5 is a diagram of a photographing lens of the imaging system in FIG. 1 as viewed from a light exit side.

【図6】図1の撮像系の光学フィルターの分光透過率特
性を表す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a spectral transmittance characteristic of an optical filter of the imaging system in FIG. 1;

【図7】図1の撮像系の色純度補正フィルタの分光透過
率特性を表す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a spectral transmittance characteristic of a color purity correction filter of the imaging system in FIG. 1;

【図8】図1の撮像系のフォトクロミックガラスの分光
透過率特性を表す図である。
8 is a diagram illustrating a spectral transmittance characteristic of the photochromic glass of the imaging system in FIG.

【図9】図1の撮像系の透過率分布型フィルターの透過
率分布を表す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a transmittance distribution of a transmittance distribution type filter of the imaging system of FIG. 1;

【図10】図1の撮像系の撮影レンズのOTF特性を表
す図である。
10 is a diagram illustrating OTF characteristics of a photographing lens of the imaging system in FIG.

【図11】図1の撮像系の点像の輝度分布を表す図であ
る。
11 is a diagram illustrating a luminance distribution of a point image of the imaging system in FIG. 1;

【図12】図1の撮像系のレンズ部の間隔設定を説明す
るための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining setting of an interval between lens units of the imaging system in FIG. 1;

【図13】図1の撮像系の無限遠物体の像の位置を説明
するための図である。
13 is a diagram for explaining a position of an image of an object at infinity of the imaging system in FIG. 1;

【図14】図1のデジタルカラーカメラの信号処理系の
ブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram of a signal processing system of the digital color camera of FIG. 1;

【図15】図1の撮像系のG画像用の撮像領域に対する
R画素用の撮像領域とB画素用の撮像領域の位置関係を
示す図である。
15 is a diagram illustrating a positional relationship between an imaging region for R pixels and an imaging region for B pixels with respect to an imaging region for a G image of the imaging system in FIG. 1;

【図16】図1のデジタルカラーカメラの補間処理の説
明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of an interpolation process of the digital color camera of FIG. 1;

【図17】図1のデジタルカラーカメラの全体構成を表
す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an entire configuration of the digital color camera in FIG. 1;

【図18】本発明の第2の実施形態に係る透過率分布型
フィルターの透過率分布を表す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a transmittance distribution of a transmittance distribution type filter according to a second embodiment of the present invention.

【図19】図18の透過率分布型フィルターの正面図で
ある。
FIG. 19 is a front view of the transmittance distribution type filter of FIG. 18.

【図20】本発明の第2の実施形態に係る他の透過率分
布型フィルターの透過率分布を表す図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a transmittance distribution of another transmittance distribution type filter according to the second embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第3の実施形態に係る撮像系の断面
図である。
FIG. 21 is a sectional view of an imaging system according to a third embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第3の実施形態に係る他の撮像系の
断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of another imaging system according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カメラ本体 2 照明光取り込み窓 3 ファインダー前枠 4 カラー液晶モニタ 5 メインスイッチ 6 レリーズ釦 7、8、9 スイッチ 10 撮像系 11 ファインダー接眼窓 12 プリズム 13 撮影可能な残り枚数の表示 14 接続端子 51a、51b、51c イメージサークル 52a、52b、52c 撮影レンズ上に形成された光
学フィルター 53a、53b、53c 固体撮像素子上に形成された
光学フィルター 54a、54b、54c 透過率分布型フィルター 100 撮影レンズ 100a、100b、100c 撮影レンズのレンズ部 110 絞り 120 固体撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera main body 2 Illumination light capturing window 3 Front viewfinder frame 4 Color LCD monitor 5 Main switch 6 Release button 7, 8, 9 switch 10 Imaging system 11 Viewfinder eyepiece window 12 Prism 13 Display of remaining number of images that can be photographed 51b, 51c Image circles 52a, 52b, 52c Optical filters 53a, 53b, 53c formed on photographing lens Optical filters 54a, 54b, 54c formed on solid-state imaging device Transmittance distribution type filter 100 Photographing lenses 100a, 100b , 100c Lens portion of photographing lens 110 Aperture 120 Solid-state image sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 5/20 G02B 5/20 5/22 5/22 G03B 11/00 G03B 11/00 19/07 19/07 H04N 5/238 H04N 5/238 Z 9/097 9/097 // H04N 9/64 9/64 R ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 5/20 G02B 5/20 5/22 5/22 G03B 11/00 G03B 11/00 19/07 19 / 07 H04N 5/238 H04N 5/238 Z 9/097 9/097 // H04N 9/64 9/64 R

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮影光学系と、複数の撮像領域を有した
撮像素子とを備え、該撮影光学系を介して前記複数の撮
像領域に対応した複数の画像を前記撮像素子上に投影す
る撮像装置において、 前記撮影光学系は複数の結像系を有するとともに、該結
像系は該結像系自身の光軸からの距離が大きくなるにし
たがって、透過率が小さくなる光学フィルター手段を備
えてなることを特徴とする撮像装置。
1. An image pickup apparatus comprising: a photographing optical system; and an image pickup device having a plurality of image pickup regions, wherein a plurality of images corresponding to the plurality of image pickup regions are projected onto the image pickup device via the photographing optical system. In the apparatus, the photographing optical system includes a plurality of image forming systems, and the image forming system includes an optical filter unit whose transmittance decreases as a distance from the optical axis of the image forming system itself increases. An imaging device, comprising:
【請求項2】 前記光学フィルター手段は前記結像系自
身の光軸からの距離が大きくなるにしたがって、透過率
が段階的に小さくなることを特徴とする請求項1に記載
の撮像装置。
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the optical filter means gradually decreases the transmittance as the distance of the imaging system from the optical axis increases.
【請求項3】 撮影光学系と、複数の撮像領域を有した
撮像素子とを備え、該撮影光学系を介して前記複数の撮
像領域に対応した複数の画像を前記撮像素子上に投影す
る撮像装置において、 前記撮影光学系は、結像系自身の光軸からの距離が大き
くなるにしたがって、透過率が小さくなる光学フィルタ
ー手段を備えてなる結像系と、該光学フィルター手段を
備えない結像系とからなることを特徴とする撮像装置。
3. An image pickup apparatus comprising: a photographing optical system; and an image pickup device having a plurality of image pickup regions, and projecting a plurality of images corresponding to the plurality of image pickup regions onto the image pickup device via the photographing optical system. In the apparatus, the imaging optical system includes an imaging system including an optical filter unit whose transmittance decreases as a distance from the optical axis of the imaging system itself increases, and an imaging system including no optical filter unit. An imaging apparatus comprising an image system.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの撮像装置にお
いて、前記結像系の光学フィルター手段の光入射側に、
それぞれ色フィルターを配置したことを特徴とする撮像
装置。
4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a light incident side of the optical filter means of the imaging system is provided.
An imaging device, wherein color filters are arranged.
【請求項5】 請求項4に記載の撮像装置において、前
記色フィルターと同色の色フィルターを、前記結像系に
対応する前記撮像素子の撮像領域上に配置したことを特
徴とする撮像装置。
5. The imaging device according to claim 4, wherein a color filter of the same color as the color filter is arranged on an imaging region of the imaging device corresponding to the imaging system.
【請求項6】 請求項4又は請求項5に記載の撮像装置
において、前記結像系は3つであり、前記色フィルター
は赤(R)色フィルター、緑(G)色フィルター、青
(B)色フィルターであることを特徴とする撮像装置。
6. The imaging device according to claim 4, wherein the number of the imaging systems is three, and the color filters are a red (R) color filter, a green (G) color filter, and a blue (B) color filter. 2.) An imaging device, which is a color filter.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかの撮像装置にお
いて、前記結像系はフォトクロミックガラスであること
を特徴とする撮像装置。
7. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging system is a photochromic glass.
【請求項8】 被写体光の異なる波長成分をそれぞれ受
光するための複数の撮像部と、前記複数の撮像部に前記
被写体光をそれぞれ案内するための、光軸からの距離が
大きくなるにしたがって透過率が小さくなるフィルタ機
能を備えた複数の光学系とを有することを特徴とする撮
像装置。
8. A plurality of image pickup units for respectively receiving different wavelength components of subject light, and a plurality of image pickup units for guiding the subject light to the plurality of image pickup units, the light being transmitted as the distance from an optical axis increases. An imaging apparatus comprising: a plurality of optical systems each having a filter function for reducing a rate.
【請求項9】 被写体光の異なる波長成分をそれぞれ受
光するための複数の撮像部と、前記複数の撮像部に被写
体光をそれぞれ案内するための複数の光学系とを有し、
前記複数の光学系の少なくとも1つは光軸からの距離が
大きくなるにしたがって透過率が小さくなるフィルタ機
能を備え、前記複数の光学系の他の少なくとも1つは光
軸からの距離が大きくなるにしたがって透過率が小さく
なるフィルタ機能を備えないことを特徴とする撮像装
置。
9. A plurality of imaging units for receiving different wavelength components of the subject light, and a plurality of optical systems for guiding the subject light to the plurality of imaging units, respectively.
At least one of the plurality of optical systems has a filter function of decreasing transmittance as the distance from the optical axis increases, and at least one of the other optical systems increases the distance from the optical axis. An imaging device, which does not have a filter function of decreasing transmittance according to the following.
【請求項10】 請求項8または9に記載の撮像装置に
おいて、前記被写体の異なる波長成分は、それぞれ異な
るスペクトル分布の光の代表波長であることを特徴とす
る撮像装置。
10. The imaging device according to claim 8, wherein the different wavelength components of the subject are representative wavelengths of light having different spectral distributions.
【請求項11】 請求項8〜10のいずれかの撮像装置
において、前記被写体の異なる波長成分の1つは、視感
度のピーク波長を含んだスペクトル分布に含まれること
を特徴とする撮像装置。
11. The imaging apparatus according to claim 8, wherein one of the different wavelength components of the subject is included in a spectral distribution including a peak wavelength of visibility.
【請求項12】 請求項8〜11のいずれかの撮像装置
において、前記異なる波長成分は、それぞれ赤、緑、青
のいずれか2つの色成分であることを特徴とする撮像装
置。
12. The imaging apparatus according to claim 8, wherein said different wavelength components are any two of red, green, and blue color components, respectively.
【請求項13】 請求項8〜12のいずれかの撮像装置
において、前記複数の光学系は、前記異なる波長成分を
それぞれ抽出するためのフィルタを有することを特徴と
する撮像装置。
13. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the plurality of optical systems have filters for extracting the different wavelength components, respectively.
【請求項14】 請求項8〜13のいずれかの撮像装置
において、前記複数の光学系は、それぞれ単レンズを有
することを特徴とする撮像装置。
14. The imaging apparatus according to claim 8, wherein each of the plurality of optical systems has a single lens.
【請求項15】 請求項14に記載の撮像装置におい
て、前記単レンズは、ガラス材又は樹脂材により一体的
に形成されることを特徴とする撮像装置。
15. The imaging device according to claim 14, wherein the single lens is integrally formed of a glass material or a resin material.
【請求項16】 請求項15に記載の撮像装置におい
て、前記一体的に形成される単レンズの間に遮光膜を有
することを特徴とする撮像装置。
16. The imaging device according to claim 15, further comprising a light-shielding film between the integrally formed single lenses.
【請求項17】 請求項8〜13のいずれかの撮像装置
において、前記複数の光学系は、それぞれ赤外カットフ
ィルタを備える単レンズを有することを特徴とする撮像
装置。
17. The imaging apparatus according to claim 8, wherein each of the plurality of optical systems has a single lens having an infrared cut filter.
【請求項18】 請求項8〜17のいずれかの撮像装置
において、前記複数の光学系は、それぞれフォトクロミ
ックガラスを有することを特徴とする撮像装置。
18. The imaging device according to claim 8, wherein each of the plurality of optical systems includes photochromic glass.
【請求項19】 請求項8〜18のいずれかの撮像装置
において、前記複数の光学系は、それぞれ色純度補正フ
ィルタを有することを特徴とする撮像装置。
19. The imaging apparatus according to claim 8, wherein each of the plurality of optical systems has a color purity correction filter.
【請求項20】 請求項8〜19のいずれかの撮像装置
において、仮想被写体距離D[m]を前記複数の光学系
の撮像画角θ[°]の関数として 【外1】 と定義したとき、被写体が前記仮想被写体距離にあると
きと無限遠にあるときとで、前記複数の撮像部の1つが
受光する被写体像と前記複数の撮像部の他の1つが受光
する被写体像との間隔の変化が前記撮像部の画素ピッチ
の2倍よりも小さくなるように、前記複数の光学系の光
軸間隔を設定することを特徴とする撮像装置。
20. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the virtual subject distance D [m] is a function of the imaging angle of view θ [°] of the plurality of optical systems. When the subject is at the virtual subject distance and when the subject is at infinity, a subject image received by one of the plurality of imaging units and a subject image received by the other one of the plurality of imaging units An optical axis interval between the plurality of optical systems, so that a change in the interval between the optical systems is smaller than twice the pixel pitch of the imaging unit.
【請求項21】 請求項8〜20のいずれかの撮像装置
において、前記複数の撮像部は、一体的に構成されるこ
とを特徴とする撮像装置。
21. The imaging device according to claim 8, wherein the plurality of imaging units are integrally configured.
【請求項22】 請求項8〜21のいずれかの撮像装置
において、前記複数の撮像部は、平面状に構成されるこ
とを特徴とする撮像装置。
22. The imaging device according to claim 8, wherein the plurality of imaging units are configured in a planar shape.
【請求項23】 請求項8〜22のいずれかの撮像装置
において、前記複数の光学系がそれぞれ外光を取り込む
複数の開口を有することを特徴とする撮像装置。
23. The imaging apparatus according to claim 8, wherein said plurality of optical systems have a plurality of openings for taking in external light.
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