JP2002142228A - 撮像装置 - Google Patents
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- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- ZLWLTDZLUVBSRJ-UHFFFAOYSA-K chembl2360149 Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].O=C1C(N=NC=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)=C(C(=O)[O-])NN1C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 ZLWLTDZLUVBSRJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Blocking Light For Cameras (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カラー画像及び近赤外光画像を独立に得られ
る１個の撮像装置。 【解決手段】 可視光及び近赤外光に感度を有するＣＭ
ＯＳで形成される各画素に、シアン(Cy)、黄(Ye)、マゼ
ンダ(Mg)の色フィルタ並びに可視光及び近赤外光領域で
波長に関わらず透過率がほぼ一定のフィルタ(X)を形成
する。４種類の色フィルタの画素の出力を線型結合する
ことにより、囲まれた点の青、緑、赤、及び近赤外の強
度を求めることができるよう４種類のフィルタCy、Ye、
Mg、Xの波長透過特性を調整することで、可視光カラー
画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めることが可
能となる。可視光カラー画像の強度により、可視光カラ
ー画像及び近赤外光画像を自動的に切り換えて出力する
ことも可能である。
る１個の撮像装置。 【解決手段】 可視光及び近赤外光に感度を有するＣＭ
ＯＳで形成される各画素に、シアン(Cy)、黄(Ye)、マゼ
ンダ(Mg)の色フィルタ並びに可視光及び近赤外光領域で
波長に関わらず透過率がほぼ一定のフィルタ(X)を形成
する。４種類の色フィルタの画素の出力を線型結合する
ことにより、囲まれた点の青、緑、赤、及び近赤外の強
度を求めることができるよう４種類のフィルタCy、Ye、
Mg、Xの波長透過特性を調整することで、可視光カラー
画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めることが可
能となる。可視光カラー画像の強度により、可視光カラ
ー画像及び近赤外光画像を自動的に切り換えて出力する
ことも可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の固体撮
像素子を用いたカラー撮像装置に関する。更に本発明
は、近赤外光による撮像をも可能とした固体撮像装置に
関する。
像素子を用いたカラー撮像装置に関する。更に本発明
は、近赤外光による撮像をも可能とした固体撮像装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近赤外及び可視光に感度を有する固体撮
像素子として、例えば従来、特開平５−１０３３３０号
公報、特開平１０−６５１３５号公報、特開２０００−
５９７９８号公報記載の技術が知られている。
像素子として、例えば従来、特開平５−１０３３３０号
公報、特開平１０−６５１３５号公報、特開２０００−
５９７９８号公報記載の技術が知られている。
【０００３】特開平５−１０３３３０号公報記載の技術
は、２次元状に配置構成された光感知セル群の前面に色
識別フィルタを配設したカラー固体撮像素子が開示され
ている。色識別フィルタは色ベクトル上で直交関係にあ
る２つの色差信号が得られるよう、４行２列で構成さ
れ、いずれの色識別フィルタも赤外光領域における分光
透過率がほぼ等しいものである。４つの色識別フィルタ
の信号量はマゼンダ信号Ｓmg＋ＳIR、緑信号Ｓg＋
ＳIR、シアン信号Ｓcy＋ＳIR、黄信号Ｓye＋ＳIRであ
り、輝度信号をそれらの平均として求め、色差信号をマ
ゼンダ信号−緑信号＋シアン信号−黄信号、及びマゼン
ダ信号−緑信号−シアン信号＋黄信号として求めてい
る。
は、２次元状に配置構成された光感知セル群の前面に色
識別フィルタを配設したカラー固体撮像素子が開示され
ている。色識別フィルタは色ベクトル上で直交関係にあ
る２つの色差信号が得られるよう、４行２列で構成さ
れ、いずれの色識別フィルタも赤外光領域における分光
透過率がほぼ等しいものである。４つの色識別フィルタ
の信号量はマゼンダ信号Ｓmg＋ＳIR、緑信号Ｓg＋
ＳIR、シアン信号Ｓcy＋ＳIR、黄信号Ｓye＋ＳIRであ
り、輝度信号をそれらの平均として求め、色差信号をマ
ゼンダ信号−緑信号＋シアン信号−黄信号、及びマゼン
ダ信号−緑信号−シアン信号＋黄信号として求めてい
る。
【０００４】特開平１０−６５１３５号公報において
は、ラインセンサにおいて、赤外カットフィルタで被覆
した赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ及び青色フィルタ
Ｂ、並びに赤色フィルタＲと青色フィルタＢとを重ねた
もの、の４種のフィルタ群から成る第１の構成が開示さ
れている。また、エリアセンサにおいて、緑Ｇ、シアン
Ｃｙ、マゼンダＭｇ、黄Ｙｅのフィルタを各画素に形成
し、黄Ｙｅ又はマゼンダＭｇを、赤色フィルタＲと青色
フィルタＢを重ねたものに置き替えた構成が示されてい
る。
は、ラインセンサにおいて、赤外カットフィルタで被覆
した赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ及び青色フィルタ
Ｂ、並びに赤色フィルタＲと青色フィルタＢとを重ねた
もの、の４種のフィルタ群から成る第１の構成が開示さ
れている。また、エリアセンサにおいて、緑Ｇ、シアン
Ｃｙ、マゼンダＭｇ、黄Ｙｅのフィルタを各画素に形成
し、黄Ｙｅ又はマゼンダＭｇを、赤色フィルタＲと青色
フィルタＢを重ねたものに置き替えた構成が示されてい
る。
【０００５】特開平２０００−５９７９８号公報におい
ては、ＩＲカットフィルタを挿入／抜出を機構的行い、
ＩＲカットフィルタを挿入している場合は近赤外光及び
赤外光の影響のない可視光カラー画像を、ＩＲカットフ
ィルタを抜き出している場合は可視光及び近赤外光の光
強度を加算した画像を出力する構成が開示されている。
ては、ＩＲカットフィルタを挿入／抜出を機構的行い、
ＩＲカットフィルタを挿入している場合は近赤外光及び
赤外光の影響のない可視光カラー画像を、ＩＲカットフ
ィルタを抜き出している場合は可視光及び近赤外光の光
強度を加算した画像を出力する構成が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子により撮像
装置を形成する際、可視光領域にのみ感度を有する画素
を形成することは困難であり、フィルタを用いない場合
は可視光領域及び近赤外光領域に感度を有することとな
り、「擬似カラー画像」を撮像することとなる。上記３
つの従来例においては、単に近赤外光及び赤外光を遮断
する機構とするのではなく、昼間におけるカラー画像撮
像とともに夜間等における近赤外光による撮像を可能と
するための工夫が成されている。
装置を形成する際、可視光領域にのみ感度を有する画素
を形成することは困難であり、フィルタを用いない場合
は可視光領域及び近赤外光領域に感度を有することとな
り、「擬似カラー画像」を撮像することとなる。上記３
つの従来例においては、単に近赤外光及び赤外光を遮断
する機構とするのではなく、昼間におけるカラー画像撮
像とともに夜間等における近赤外光による撮像を可能と
するための工夫が成されている。
【０００７】しかし、特開平５−１０３３３０号公報の
技術においては、色差信号に近赤外光が影響しない構成
ではあるが、輝度信号には近赤外光の影響が出てしま
う。即ち、近赤外光の影響を受けない可視光のみの画像
が出力できない。また、昼間において、可視光の影響を
受けない近赤外光のみの画像も出力できない。また、特
開平１０−６５１３５号公報の技術においては、緑Ｇ、
シアンＣｙ、マゼンダＭｇ、黄Ｙｅのフィルタをそれぞ
れ設けた画素により可視光画像を、赤色フィルタＲと青
色フィルタＢを重ねて設けた画素により近赤外光画像を
得るものであるが、当然空間解像度は低下する。ライン
センサの構成（赤外カットフィルタ＋Ｒ、赤外カットフ
ィルタ＋Ｇ、赤外カットフィルタ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ）をエリ
アセンサに応用しても、原色系フィルタでは感度が低く
なる。特開平２０００−５９７９８号公報の技術におい
ては、ＩＲカットフィルタの挿入／抜出機構のため、装
置が大がかりとなる他、ＩＲカットフィルタの操作は自
動的に行えない。
技術においては、色差信号に近赤外光が影響しない構成
ではあるが、輝度信号には近赤外光の影響が出てしま
う。即ち、近赤外光の影響を受けない可視光のみの画像
が出力できない。また、昼間において、可視光の影響を
受けない近赤外光のみの画像も出力できない。また、特
開平１０−６５１３５号公報の技術においては、緑Ｇ、
シアンＣｙ、マゼンダＭｇ、黄Ｙｅのフィルタをそれぞ
れ設けた画素により可視光画像を、赤色フィルタＲと青
色フィルタＢを重ねて設けた画素により近赤外光画像を
得るものであるが、当然空間解像度は低下する。ライン
センサの構成（赤外カットフィルタ＋Ｒ、赤外カットフ
ィルタ＋Ｇ、赤外カットフィルタ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ）をエリ
アセンサに応用しても、原色系フィルタでは感度が低く
なる。特開平２０００−５９７９８号公報の技術におい
ては、ＩＲカットフィルタの挿入／抜出機構のため、装
置が大がかりとなる他、ＩＲカットフィルタの操作は自
動的に行えない。
【０００８】本発明は、上記従来技術では成し得なかっ
た、新たな可視光カラー画像及び近赤外光画像を独立に
得る撮像装置を提供することを目的とする。また、可視
光カラー画像及び近赤外光画像の自動切替を可能とする
撮像装置を提供することをも目的とする。
た、新たな可視光カラー画像及び近赤外光画像を独立に
得る撮像装置を提供することを目的とする。また、可視
光カラー画像及び近赤外光画像の自動切替を可能とする
撮像装置を提供することをも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の手段は、
可視光及び近赤外光に感度を有する撮像素子の各画素
に、別個のフィルタ特性を有する４種類の色フィルタを
規則的に配設した撮像装置であって、４種類の色フィル
タを配設した各画素の出力をマトリクス演算することに
より、可視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独
立に求めることを特徴とする。
可視光及び近赤外光に感度を有する撮像素子の各画素
に、別個のフィルタ特性を有する４種類の色フィルタを
規則的に配設した撮像装置であって、４種類の色フィル
タを配設した各画素の出力をマトリクス演算することに
より、可視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独
立に求めることを特徴とする。
【００１０】本発明の第２の手段は、可視光及び近赤外
光に感度を有する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ
特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配設した撮
像装置であって、４種類の色フィルタのフィルタ特性を
波長λの関数としてｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ
4(λ)、可視光の３原色の透過フィルタのフィルタ特性
をｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、近赤外光透過フィルタ
のフィルタ特性をｆIR(λ)とするとき、フィルタ特性ｆ
B(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆIR(λ)がフィルタ特性ｆ1
(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成さ
れるよう、４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ
1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)が調整されているこ
とを特徴とする。
光に感度を有する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ
特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配設した撮
像装置であって、４種類の色フィルタのフィルタ特性を
波長λの関数としてｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ
4(λ)、可視光の３原色の透過フィルタのフィルタ特性
をｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、近赤外光透過フィルタ
のフィルタ特性をｆIR(λ)とするとき、フィルタ特性ｆ
B(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆIR(λ)がフィルタ特性ｆ1
(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成さ
れるよう、４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ
1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)が調整されているこ
とを特徴とする。
【００１１】本発明の第３の手段は、第２の手段におい
て、フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆ
IR(λ)の組は、フィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ
3(λ)、ｆ4(λ)の組とは一致しないことを特徴とする。
て、フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆ
IR(λ)の組は、フィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ
3(λ)、ｆ4(λ)の組とは一致しないことを特徴とする。
【００１２】本発明の第４の手段は、第２又は第３の手
段において、４種類の色フィルタを配設した各画素の出
力をマトリクス演算することにより、可視光カラー画像
及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めることを特徴と
する。
段において、４種類の色フィルタを配設した各画素の出
力をマトリクス演算することにより、可視光カラー画像
及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めることを特徴と
する。
【００１３】本発明の第５の手段は、可視光及び近赤外
光に感度を有する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ
特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配設した撮
像装置であって、４種類の色フィルタのフィルタ特性を
波長λの関数としてｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ
4(λ)、可視光の３原色の各々を中心とする領域及び近
赤外領域をλb≦λ≦λB、λg≦λ≦λG、λr≦λ≦
λR、λ≧λIR、ただしλb＜λg≦λB＜λG，λg＜λr
≦λG＜λR、λG≦λIRとして、λb≦λ≦λBにのみ略
０でない透過率を有するフィルタ特性ｆB(λ)と、λg≦
λ≦λGにのみ略０でない透過率を有するフィルタ特性
ｆG(λ)と、λr≦λ≦λRにのみ略０でない透過率を有
するフィルタ特性ｆR(λ)と、λ≧λIRにのみ略０でな
い透過率を有するフィルタ特性ｆIR(λ)とについて、フ
ィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)のうち少なくと
も２つはフィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4
(λ)のいずれとも一致せず、且つ、フィルタ特性ｆ
B(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆIR(λ)が全てフィルタ特
性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形
成されるよう４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ
1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)を調整し、４種類の
色フィルタを配設した各画素の出力をマトリクス演算す
ることにより、可視光カラー画像及び近赤外光画像をそ
れぞれ独立に求めることを特徴とする。
光に感度を有する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ
特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配設した撮
像装置であって、４種類の色フィルタのフィルタ特性を
波長λの関数としてｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ
4(λ)、可視光の３原色の各々を中心とする領域及び近
赤外領域をλb≦λ≦λB、λg≦λ≦λG、λr≦λ≦
λR、λ≧λIR、ただしλb＜λg≦λB＜λG，λg＜λr
≦λG＜λR、λG≦λIRとして、λb≦λ≦λBにのみ略
０でない透過率を有するフィルタ特性ｆB(λ)と、λg≦
λ≦λGにのみ略０でない透過率を有するフィルタ特性
ｆG(λ)と、λr≦λ≦λRにのみ略０でない透過率を有
するフィルタ特性ｆR(λ)と、λ≧λIRにのみ略０でな
い透過率を有するフィルタ特性ｆIR(λ)とについて、フ
ィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)のうち少なくと
も２つはフィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4
(λ)のいずれとも一致せず、且つ、フィルタ特性ｆ
B(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆIR(λ)が全てフィルタ特
性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形
成されるよう４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ
1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)を調整し、４種類の
色フィルタを配設した各画素の出力をマトリクス演算す
ることにより、可視光カラー画像及び近赤外光画像をそ
れぞれ独立に求めることを特徴とする。
【００１４】本発明の第６の手段は、第２乃至第５のい
ずれかの手段において、４種類の色フィルタのうち、３
つは可視領域の透過光が３原色の各々の補色である補色
系の色フィルタであることを特徴とする。
ずれかの手段において、４種類の色フィルタのうち、３
つは可視領域の透過光が３原色の各々の補色である補色
系の色フィルタであることを特徴とする。
【００１５】本発明の第７の手段は、可視光及び近赤外
光に感度を有する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ
特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配設した撮
像装置であって、４種類の色フィルタは、シアン、黄、
マゼンダ並びに可視光及び近赤外光領域で波長に関わら
ず透過率がほぼ一定のフィルタであることを特徴とす
る。
光に感度を有する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ
特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配設した撮
像装置であって、４種類の色フィルタは、シアン、黄、
マゼンダ並びに可視光及び近赤外光領域で波長に関わら
ず透過率がほぼ一定のフィルタであることを特徴とす
る。
【００１６】本発明の第８の手段は、第７の手段におい
て、４種類の色フィルタの画素の出力をマトリクス演算
することにより、青、緑、赤及び近赤外の強度を求め、
可視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求
めることを特徴とする。
て、４種類の色フィルタの画素の出力をマトリクス演算
することにより、青、緑、赤及び近赤外の強度を求め、
可視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求
めることを特徴とする。
【００１７】本発明の第９の手段は、上記第１乃至第８
のいずれかの手段において、可視光カラー画像の強度に
より、可視光カラー画像及び近赤外光画像を自動的に切
り換えて出力することを特徴とする。
のいずれかの手段において、可視光カラー画像の強度に
より、可視光カラー画像及び近赤外光画像を自動的に切
り換えて出力することを特徴とする。
【００１８】本発明の第１０の手段は、上記第１乃至第
９のいずれかの手段において、可視光カラー画像から色
バランスを決定することを特徴とする。
９のいずれかの手段において、可視光カラー画像から色
バランスを決定することを特徴とする。
【００１９】
【作用及び発明の効果】可視光及び近赤外光に感度を有
する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ特性を有する
４種類の色フィルタを配設し、４種類の色フィルタを配
設した各画素の出力をマトリクス演算する撮像装置は、
４種類の色フィルタのフィルタ特性を調節することによ
り近赤外光の影響をほぼ全く受けない可視光カラー画像
を形成するための３出力と、可視光の影響をほぼ全く受
けない近赤外光像を形成するための出力を得ることがで
きる（請求項１）。
する撮像素子の各画素に、別個のフィルタ特性を有する
４種類の色フィルタを配設し、４種類の色フィルタを配
設した各画素の出力をマトリクス演算する撮像装置は、
４種類の色フィルタのフィルタ特性を調節することによ
り近赤外光の影響をほぼ全く受けない可視光カラー画像
を形成するための３出力と、可視光の影響をほぼ全く受
けない近赤外光像を形成するための出力を得ることがで
きる（請求項１）。
【００２０】これは、可視光の３原色の透過フィルタの
フィルタ特性をｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、近赤外光
透過フィルタのフィルタ特性をｆIR(λ)がフィルタ特性
ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成
されるよう、４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ
1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)が調整されているこ
とで可能となる（請求項２）。
フィルタ特性をｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、近赤外光
透過フィルタのフィルタ特性をｆIR(λ)がフィルタ特性
ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成
されるよう、４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ
1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)が調整されているこ
とで可能となる（請求項２）。
【００２１】フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆ
R(λ)、ｆIR(λ)の組は、フィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ
2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の組とは一致しないならば、
各画素の単なる出力ではなく、可視光の３原色と近赤外
光の少なくとも１の出力は線型結合により求められる
（請求項３）。
R(λ)、ｆIR(λ)の組は、フィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ
2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の組とは一致しないならば、
各画素の単なる出力ではなく、可視光の３原色と近赤外
光の少なくとも１の出力は線型結合により求められる
（請求項３）。
【００２２】すると、４種類の色フィルタを配設した各
画素の出力をマトリクス演算することにより、可視光カ
ラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めること
が常時可能となる（請求項４）。
画素の出力をマトリクス演算することにより、可視光カ
ラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めること
が常時可能となる（請求項４）。
【００２３】可視光の３原色である、青色を中心とする
領域λb≦λ≦λB、緑色を中心とする領域λg≦λ≦
λG、赤色を中心とする領域λr≦λ≦λRにおいてのみ
略０でない透過率を有するフィルタ特性ｆB(λ)、ｆ
G(λ)、ｆR(λ)が、４種類の色フィルタのフィルタ特性
ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成
されるならば、その４種類の色フィルタを規則的に配設
した撮像装置は、任意の点について４種類の色フィルタ
を設けた各画素の出力を線型結合させることにより、近
赤外光の影響をほぼ全く受けない可視光カラー画像を出
力することが可能となる。また、近赤外領域λ≧λIRに
ついてのみ略０でない透過率を有するフィルタ特性ｆIR
(λ)が、４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ1(λ)、
ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成されるな
らば、その４種類の色フィルタを規則的に配設した撮像
装置は、任意の点について４種類の色フィルタを設けた
各画素の出力を線型結合させることにより、可視光の影
響をほぼ全く受けない近赤外光像を出力することが可能
となる。即ち、本願の請求項５に記載の撮像装置は、可
視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求め
ることができる。
領域λb≦λ≦λB、緑色を中心とする領域λg≦λ≦
λG、赤色を中心とする領域λr≦λ≦λRにおいてのみ
略０でない透過率を有するフィルタ特性ｆB(λ)、ｆ
G(λ)、ｆR(λ)が、４種類の色フィルタのフィルタ特性
ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成
されるならば、その４種類の色フィルタを規則的に配設
した撮像装置は、任意の点について４種類の色フィルタ
を設けた各画素の出力を線型結合させることにより、近
赤外光の影響をほぼ全く受けない可視光カラー画像を出
力することが可能となる。また、近赤外領域λ≧λIRに
ついてのみ略０でない透過率を有するフィルタ特性ｆIR
(λ)が、４種類の色フィルタのフィルタ特性ｆ1(λ)、
ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成されるな
らば、その４種類の色フィルタを規則的に配設した撮像
装置は、任意の点について４種類の色フィルタを設けた
各画素の出力を線型結合させることにより、可視光の影
響をほぼ全く受けない近赤外光像を出力することが可能
となる。即ち、本願の請求項５に記載の撮像装置は、可
視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求め
ることができる。
【００２４】尚、「略０でない透過率」或いは「影響を
ほぼ全く受けない」は、最終的に人間の視覚によること
を考慮し、「一部０でない透過率」があっても良く、ま
た、「影響を若干受ける」ことがあっても良いものであ
る。即ち、一般的に人間の視覚によって明確な差が関知
できない程度であれば、「一部０でない透過率」があて
も、「影響を若干受ける」ことがあっても良い。
ほぼ全く受けない」は、最終的に人間の視覚によること
を考慮し、「一部０でない透過率」があっても良く、ま
た、「影響を若干受ける」ことがあっても良いものであ
る。即ち、一般的に人間の視覚によって明確な差が関知
できない程度であれば、「一部０でない透過率」があて
も、「影響を若干受ける」ことがあっても良い。
【００２５】補色系の色フィルタは原色系の色フィルタ
よりも感度が高いので、４種類の色フィルタのうち、３
つは可視領域の透過光が３原色の各々の補色である補色
系の色フィルタを使用することで撮像装置の感度を高め
ることができる（請求項６）。
よりも感度が高いので、４種類の色フィルタのうち、３
つは可視領域の透過光が３原色の各々の補色である補色
系の色フィルタを使用することで撮像装置の感度を高め
ることができる（請求項６）。
【００２６】４種類の色フィルタとして、シアン、黄、
マゼンダ並びに可視光及び近赤外光領域で波長に関わら
ず透過率がほぼ一定のフィルタを用いるならば、囲まれ
た点の青の強度は、透過率がほぼ一定のフィルタを設け
た画素と黄フィルタを設けた画素の出力差として求める
ことができる。同様に、囲まれた点の緑の強度は、透過
率がほぼ一定のフィルタを設けた画素とマゼンダフィル
タを設けた画素の出力差として、囲まれた点の赤の強度
は、透過率がほぼ一定のフィルタを設けた画素とシアン
フィルタを設けた画素の出力差として求めることができ
る。また、近赤外の強度は、透過率がほぼ一定のフィル
タを設けた画素の出力から、青、赤、緑の強度を減じる
ことで求めることができる（請求項７、８）。
マゼンダ並びに可視光及び近赤外光領域で波長に関わら
ず透過率がほぼ一定のフィルタを用いるならば、囲まれ
た点の青の強度は、透過率がほぼ一定のフィルタを設け
た画素と黄フィルタを設けた画素の出力差として求める
ことができる。同様に、囲まれた点の緑の強度は、透過
率がほぼ一定のフィルタを設けた画素とマゼンダフィル
タを設けた画素の出力差として、囲まれた点の赤の強度
は、透過率がほぼ一定のフィルタを設けた画素とシアン
フィルタを設けた画素の出力差として求めることができ
る。また、近赤外の強度は、透過率がほぼ一定のフィル
タを設けた画素の出力から、青、赤、緑の強度を減じる
ことで求めることができる（請求項７、８）。
【００２７】本願の上記のいずれの発明も、近赤外光の
影響をほぼ全く受けない可視光カラー画像を出力するこ
とができるので、その近赤外光の影響をほぼ全く受けな
い可視光輝度により、出力を可視光カラー画像と近赤外
光画像のいずれにするかの切替を、人間による操作を必
要とせず、自動的に行うことができる（請求項９）。
影響をほぼ全く受けない可視光カラー画像を出力するこ
とができるので、その近赤外光の影響をほぼ全く受けな
い可視光輝度により、出力を可視光カラー画像と近赤外
光画像のいずれにするかの切替を、人間による操作を必
要とせず、自動的に行うことができる（請求項９）。
【００２８】また、本願の上記請求項１乃至請求項９の
いずれの発明も、可視光カラー画像から色バランスを決
定することで、違和感の無いカラー画像を得ることがで
きる。
いずれの発明も、可視光カラー画像から色バランスを決
定することで、違和感の無いカラー画像を得ることがで
きる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例に
ついて、図を参照しながら説明する。尚、本願発明は以
下の実施例に限定されるものではない。
ついて、図を参照しながら説明する。尚、本願発明は以
下の実施例に限定されるものではない。
【００３０】図１は、本発明の具体的な一実施例に係る
撮像装置１００の構成を示すブロック図である。撮像装
置１００は、集光レンズ１、光学ローパスフィルタ２、
色フィルタ群３、固体撮像素子駆動回路４、固体撮像素
子５、画像切替回路６、信号処理回路７から成る。固体
撮像素子５はマトリックス様に形成された光電変換画素
群から成るＣＭＯＳ撮像素子で、可視光及び近赤外光に
感度を有するものである。光学ローパスフィルタ２は、
折り返し歪みを防ぐためにナイキスト周波数以上の高周
波成分を遮断するためのものである。画像切替回路６
は、信号処理回路７の出力を可視光カラー画像と近赤外
光画像のいずれにするかの切替を指令する。この指令は
撮像装置１００を操作する外部入力によっても良く、ま
た、信号処理回路７の近赤外光のない可視光輝度により
画像切替回路６が自動処理により切替を指令しても良
い。また、信号処理回路７の出力は、近赤外光の影響を
ほぼ全く受けない可視光輝度により、出力をモノクロと
しても良く、近赤外光の輝度を加算した擬似カラー画像
としても良い。以下、色フィルタ群３における、個々の
色フィルタのフィルタ特性とそれによる出力について説
明する。「第ｎ実施例」とは、図１の撮像装置１００の
色フィルタ群３についてのｎ番目の実施例という意味で
ある。
撮像装置１００の構成を示すブロック図である。撮像装
置１００は、集光レンズ１、光学ローパスフィルタ２、
色フィルタ群３、固体撮像素子駆動回路４、固体撮像素
子５、画像切替回路６、信号処理回路７から成る。固体
撮像素子５はマトリックス様に形成された光電変換画素
群から成るＣＭＯＳ撮像素子で、可視光及び近赤外光に
感度を有するものである。光学ローパスフィルタ２は、
折り返し歪みを防ぐためにナイキスト周波数以上の高周
波成分を遮断するためのものである。画像切替回路６
は、信号処理回路７の出力を可視光カラー画像と近赤外
光画像のいずれにするかの切替を指令する。この指令は
撮像装置１００を操作する外部入力によっても良く、ま
た、信号処理回路７の近赤外光のない可視光輝度により
画像切替回路６が自動処理により切替を指令しても良
い。また、信号処理回路７の出力は、近赤外光の影響を
ほぼ全く受けない可視光輝度により、出力をモノクロと
しても良く、近赤外光の輝度を加算した擬似カラー画像
としても良い。以下、色フィルタ群３における、個々の
色フィルタのフィルタ特性とそれによる出力について説
明する。「第ｎ実施例」とは、図１の撮像装置１００の
色フィルタ群３についてのｎ番目の実施例という意味で
ある。
【００３１】〔第１実施例〕図１は、具体的な第１の実
施例に係る色フィルタの配置を示す平面図である。４つ
の色フィルタとして、黄(Ye)、マゼンダ(Mg)、シアン(C
y)、及びフィルタ無し(X)をマトリクス状に規則的に配
置する。正方形で囲んだ部分は個々の色フィルタを示す
とともに各画素を示している。また、４画素に囲まれた
格子点(a,b)は、出力画素の座標を示す。いずれの格子
点(a,b)を囲む４画素も、色フィルタ黄(Ye)、マゼンダ
(Mg)、シアン(Cy)、及びフィルタ無し(X)１個ずつから
成る。
施例に係る色フィルタの配置を示す平面図である。４つ
の色フィルタとして、黄(Ye)、マゼンダ(Mg)、シアン(C
y)、及びフィルタ無し(X)をマトリクス状に規則的に配
置する。正方形で囲んだ部分は個々の色フィルタを示す
とともに各画素を示している。また、４画素に囲まれた
格子点(a,b)は、出力画素の座標を示す。いずれの格子
点(a,b)を囲む４画素も、色フィルタ黄(Ye)、マゼンダ
(Mg)、シアン(Cy)、及びフィルタ無し(X)１個ずつから
成る。
【００３２】色フィルタ黄(Ye)、マゼンダ(Mg)、シアン
(Cy)の透過率は図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のようで
ある。即ち、色フィルタ黄(Ye)の透過率は波長λが400
〜500nmで略0、その他で略1、色フィルタマゼンダ(Mg)
の透過率は波長λが500〜600nmで略0、その他で略1、色
フィルタシアン(Cy)の透過率は波長λが600〜700nmで略
0、その他で略1である。フィルタ無し(X)は全ての波長
λで透過率が略1である。
(Cy)の透過率は図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のようで
ある。即ち、色フィルタ黄(Ye)の透過率は波長λが400
〜500nmで略0、その他で略1、色フィルタマゼンダ(Mg)
の透過率は波長λが500〜600nmで略0、その他で略1、色
フィルタシアン(Cy)の透過率は波長λが600〜700nmで略
0、その他で略1である。フィルタ無し(X)は全ての波長
λで透過率が略1である。
【００３３】以下、第７実施例まで、次のように表記を
簡略化する。即ち、格子点(a,b)において、波長400〜50
0nmでの光強度をＢ、波長500〜600nmでの光強度をＧ、
波長600〜700nmでの光強度をＲ、波長700nm以上での光
強度をＩとする。即ち、可視光の３原色青、緑、赤の強
度がＢ、Ｇ、Ｒであり、近赤外光強度がＩである。する
と、格子点(a,b)を囲む４つの色フィルタを透過する光
強度は、黄(Ye)透過光がＧ＋Ｒ＋Ｉ、マゼンダ(Mg)透過
光がＢ＋Ｒ＋Ｉ、シアン(Cy)透過光がＢ＋Ｇ＋Ｉであ
る。フィルタ無し(X)透過光はＢ＋Ｇ＋Ｒ＋Ｉとなる。
これらを、次のように記す。
簡略化する。即ち、格子点(a,b)において、波長400〜50
0nmでの光強度をＢ、波長500〜600nmでの光強度をＧ、
波長600〜700nmでの光強度をＲ、波長700nm以上での光
強度をＩとする。即ち、可視光の３原色青、緑、赤の強
度がＢ、Ｇ、Ｒであり、近赤外光強度がＩである。する
と、格子点(a,b)を囲む４つの色フィルタを透過する光
強度は、黄(Ye)透過光がＧ＋Ｒ＋Ｉ、マゼンダ(Mg)透過
光がＢ＋Ｒ＋Ｉ、シアン(Cy)透過光がＢ＋Ｇ＋Ｉであ
る。フィルタ無し(X)透過光はＢ＋Ｇ＋Ｒ＋Ｉとなる。
これらを、次のように記す。
【数１】 Ye＝Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(1-1) Mg＝Ｂ＋Ｒ＋Ｉ …(1-2) Cy＝Ｂ＋Ｇ＋Ｉ …(1-3) X ＝Ｂ＋Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(1-4)
【００３４】式(1-1)、(1-2)、(1-3)及び(1-4)から、次
の通り青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの各強度が黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、フ
ィルタ無し透過光強度Xの線型結合で求められる。
の通り青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの各強度が黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、フ
ィルタ無し透過光強度Xの線型結合で求められる。
【数２】 Ｂ＝X−Ye …(2-1) Ｇ＝X−Mg …(2-2) Ｒ＝X−Cy …(2-3) Ｉ＝Ye＋Mg＋Cy−2X …(2-4)
【００３５】良く知られているように、Ｂ、Ｇ、Ｒか
ら、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを求めること
で通常のテレビジョンの画像信号とすることができる。
輝度信号Ｙは、一般的に次の式が用いられる。
ら、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを求めること
で通常のテレビジョンの画像信号とすることができる。
輝度信号Ｙは、一般的に次の式が用いられる。
【数３】Ｙ＝0.3Ｒ＋0.59Ｇ＋0.11Ｂ …(3)
【００３６】よって、式(2-1)、(2-2)、(2-3)及び(3)か
ら、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cyで表
せば、次のとおりとなる。
ら、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cyで表
せば、次のとおりとなる。
【数４】 Ｙ＝X−0.3Cy−0.59Mg−0.11Ye …(4-1) Ｒ−Ｙ＝−0.7Cy＋0.59Mg＋0.11Ye …(4-2) Ｂ−Ｙ＝0.3Cy＋0.59Mg−0.89Ye …(4-3)
【００３７】式(4-1)、(4-2)、(4-3)をＮＴＳＣ映像信
号にエンコードすれば良い。また、可視光におけるモノ
クロ画像を表示するには、式(4-1)の輝度信号Ｙと、色
差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙをどちらも０として出力すれば
良い。
号にエンコードすれば良い。また、可視光におけるモノ
クロ画像を表示するには、式(4-1)の輝度信号Ｙと、色
差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙをどちらも０として出力すれば
良い。
【００３８】輝度信号Ｙに代えて、以下の擬似輝度信号
Ｙ1を、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに代えて擬似色差信号
Ｒ−Ｙ1、Ｂ−Ｙ1を用いることで、近赤外光強度を輝度
信号強度に含む擬似カラー画像とすることも可能であ
る。即ち、次のとおりである。
Ｙ1を、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに代えて擬似色差信号
Ｒ−Ｙ1、Ｂ−Ｙ1を用いることで、近赤外光強度を輝度
信号強度に含む擬似カラー画像とすることも可能であ
る。即ち、次のとおりである。
【数５】 Ｙ1＝X＋Cy＋Mg＋Ye …(5-1) Ｒ−Ｙ1＝−2Cy−Mg−Ye …(5-2) Ｂ−Ｙ1＝−Cy＋Mg−2Ye …(5-3)
【００３９】可視光から近赤外光までのモノクロ画像を
表示するには、式(5-1)の擬似輝度信号Ｙ1と、擬似色差
信号Ｒ−Ｙ1及びＢ−Ｙ1をどちらも０として出力すれば
良い。更に、近赤外光のみのモノクロ画像を表示するに
は、式(2-4)を輝度信号とし、２つの色差信号をどちら
も０とすれば良い。
表示するには、式(5-1)の擬似輝度信号Ｙ1と、擬似色差
信号Ｒ−Ｙ1及びＢ−Ｙ1をどちらも０として出力すれば
良い。更に、近赤外光のみのモノクロ画像を表示するに
は、式(2-4)を輝度信号とし、２つの色差信号をどちら
も０とすれば良い。
【００４０】図２において、格子点(1,1)を囲む４個の
色フィルタは、左上がMg、左下がYe、右下がCy、右上が
Xである。格子点(1,1)の右隣の格子点(1,2)を囲む４個
の色フィルタは、左上がX、左下がCy、右下がYe、右上
がMgである。格子点(1,1)の下隣の格子点(2,1)を囲む４
個の色フィルタは、左上がYe、左下がMg、右下がX、右
上がCyである。格子点(1,2)の下隣の格子点(2,2)を囲む
４個の色フィルタは、左上がCy、左下がX、右下がMg、
右上がYeである。このように、４種類の色フィルタは規
則的に配置されている。よって各格子点について、上記
の式(1-1)乃至(5-3)を適用する際は、その格子点を囲む
４個のフィルタに覆われた画素の出力を用いる。
色フィルタは、左上がMg、左下がYe、右下がCy、右上が
Xである。格子点(1,1)の右隣の格子点(1,2)を囲む４個
の色フィルタは、左上がX、左下がCy、右下がYe、右上
がMgである。格子点(1,1)の下隣の格子点(2,1)を囲む４
個の色フィルタは、左上がYe、左下がMg、右下がX、右
上がCyである。格子点(1,2)の下隣の格子点(2,2)を囲む
４個の色フィルタは、左上がCy、左下がX、右下がMg、
右上がYeである。このように、４種類の色フィルタは規
則的に配置されている。よって各格子点について、上記
の式(1-1)乃至(5-3)を適用する際は、その格子点を囲む
４個のフィルタに覆われた画素の出力を用いる。
【００４１】〔第２実施例〕図３における黄(Ye)、マゼ
ンダ(Mg)、シアン(Cy)の３つの色フィルタを重ねること
で、波長700nm以上の近赤外光のみを透過するフィルタI
Rを形成することができる。この近赤外光のみを透過す
るフィルタIRを、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わ
りに配置させた色フィルタ群３の構成を図４に示す。任
意の格子点について、それを囲む４つの色フィルタを透
過する光強度は、黄(Ye)透過光がＧ＋Ｒ＋Ｉ、マゼンダ
(Mg)透過光がＢ＋Ｒ＋Ｉ、シアン(Cy)透過光がＢ＋Ｇ＋
Ｉであり、近赤外光フィルタ(IR)透過光はＩとなる。即
ち、次のようである。
ンダ(Mg)、シアン(Cy)の３つの色フィルタを重ねること
で、波長700nm以上の近赤外光のみを透過するフィルタI
Rを形成することができる。この近赤外光のみを透過す
るフィルタIRを、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わ
りに配置させた色フィルタ群３の構成を図４に示す。任
意の格子点について、それを囲む４つの色フィルタを透
過する光強度は、黄(Ye)透過光がＧ＋Ｒ＋Ｉ、マゼンダ
(Mg)透過光がＢ＋Ｒ＋Ｉ、シアン(Cy)透過光がＢ＋Ｇ＋
Ｉであり、近赤外光フィルタ(IR)透過光はＩとなる。即
ち、次のようである。
【数６】 Ye＝Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(6-1) Mg＝Ｂ＋Ｒ＋Ｉ …(6-2) Cy＝Ｂ＋Ｇ＋Ｉ …(6-3) IR＝Ｉ …(6-4)
【００４２】式(6-1)、(6-2)、(6-3)及び(6-4)から、次
の通り青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの各強度が黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、近
赤外光フィルタ透過光強度IRの線型結合で求められる。
の通り青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの各強度が黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、近
赤外光フィルタ透過光強度IRの線型結合で求められる。
【数７】 Ｂ＝(-Ye+Mg+Cy-IR)/2 …(7-1) Ｇ＝(Ye-Mg+Cy-IR)/2 …(7-2) Ｒ＝(Ye+Mg-Cy-IR)/2 …(7-3) Ｉ＝IR …(7-4)
【００４３】式(7-1)乃至(7-4)を基に、第１実施例と全
く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
【００４４】〔第３実施例〕図３における黄(Ye)、マゼ
ンダ(Mg)の２つの色フィルタを重ねることで、波長600n
m乃至700nmの赤と、波長700nm以上の近赤外光を透過す
るフィルタRIRを形成することができる。このフィルタR
IRを、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わりに配置さ
せた色フィルタ群３の構成を図５に示す。透過光強度は
式(8-1)乃至(8-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの
各強度は式(9-1)乃至(9-4)の通り黄透過光強度Ye、マゼ
ンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、赤色光及び近
赤外光フィルタ透過光強度RIRの線型結合で求められ
る。
ンダ(Mg)の２つの色フィルタを重ねることで、波長600n
m乃至700nmの赤と、波長700nm以上の近赤外光を透過す
るフィルタRIRを形成することができる。このフィルタR
IRを、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わりに配置さ
せた色フィルタ群３の構成を図５に示す。透過光強度は
式(8-1)乃至(8-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの
各強度は式(9-1)乃至(9-4)の通り黄透過光強度Ye、マゼ
ンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、赤色光及び近
赤外光フィルタ透過光強度RIRの線型結合で求められ
る。
【数８】 Ye＝Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(8-1) Mg＝Ｂ＋Ｒ＋Ｉ …(8-2) Cy＝Ｂ＋Ｇ＋Ｉ …(8-3) RIR＝Ｒ＋Ｉ …(8-4)
【数９】 Ｂ＝Mg-RIR …(9-1) Ｇ＝Ye-RIR …(9-2) Ｒ＝Ye+Mg-Cy-RIR …(9-3) Ｉ＝-Ye-Mg+Cy+2RIR …(9-4)
【００４５】式(9-1)乃至(9-4)を基に、第１実施例と全
く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
【００４６】〔第４実施例〕図３における黄(Ye)、シア
ン(Cy)の２つの色フィルタを重ねることで、波長500nm
乃至600nmの緑と、波長700nm以上の近赤外光を透過する
フィルタGIRを形成することができる。このフィルタGIR
を、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わりに配置させ
た色フィルタ群３の構成を図６に示す。透過光強度は式
(10-1)乃至(10-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの
各強度は式(11-1)乃至(11-4)の通り黄透過光強度Ye、マ
ゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、緑色光及び
近赤外光フィルタ透過光強度GIRの線型結合で求められ
る。
ン(Cy)の２つの色フィルタを重ねることで、波長500nm
乃至600nmの緑と、波長700nm以上の近赤外光を透過する
フィルタGIRを形成することができる。このフィルタGIR
を、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わりに配置させ
た色フィルタ群３の構成を図６に示す。透過光強度は式
(10-1)乃至(10-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの
各強度は式(11-1)乃至(11-4)の通り黄透過光強度Ye、マ
ゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、緑色光及び
近赤外光フィルタ透過光強度GIRの線型結合で求められ
る。
【数１０】 Ye＝Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(10-1) Mg＝Ｂ＋Ｒ＋Ｉ …(10-2) Cy＝Ｂ＋Ｇ＋Ｉ …(10-3) GIR＝Ｇ＋Ｉ …(10-4)
【数１１】 Ｂ＝Cy-GIR …(11-1) Ｇ＝Ye-Mg+Cy-GIR …(11-2) Ｒ＝Ye-GIR …(11-3) Ｉ＝-Ye+Mg-Cy+2GIR …(11-4)
【００４７】式(11-1)乃至(11-4)を基に、第１実施例と
全く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
全く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
【００４８】〔第５実施例〕図３におけるマゼンダ(M
g)、シアン(Cy)の２つの色フィルタを重ねることで、波
長400nm乃至500nmの青と、波長700nm以上の近赤外光を
透過するフィルタBIRを形成することができる。このフ
ィルタBIRを、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わりに
配置させた色フィルタ群３の構成を図７に示す。透過光
強度は式(12-1)乃至(12-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、
赤外Ｉの各強度は式(13-1)乃至(13-4)の通り黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、青
色光及び近赤外光フィルタ透過光強度BIRの線型結合で
求められる。
g)、シアン(Cy)の２つの色フィルタを重ねることで、波
長400nm乃至500nmの青と、波長700nm以上の近赤外光を
透過するフィルタBIRを形成することができる。このフ
ィルタBIRを、第１実施例のフィルタ無し(X)の替わりに
配置させた色フィルタ群３の構成を図７に示す。透過光
強度は式(12-1)乃至(12-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、
赤外Ｉの各強度は式(13-1)乃至(13-4)の通り黄透過光強
度Ye、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy、青
色光及び近赤外光フィルタ透過光強度BIRの線型結合で
求められる。
【数１２】 Ye＝Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(12-1) Mg＝Ｂ＋Ｒ＋Ｉ …(12-2) Cy＝Ｂ＋Ｇ＋Ｉ …(12-3) BIR＝Ｂ＋Ｉ …(12-4)
【数１３】 Ｂ＝-Ye+Mg+Cy-BIR …(13-1) Ｇ＝Cy-BIR …(13-2) Ｒ＝Mg-BIR …(13-3) Ｉ＝Ye-Mg-Cy+2BIR …(13-4)
【００４９】式(13-1)乃至(13-4)を基に、第１実施例と
全く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
全く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
【００５０】〔第６実施例〕波長透過特性が図８の
（ａ）のような波長400nm乃至600nmの可視光のみを透過
するシアンフィルタ(Cy')と、波長400nm乃至700nmの可
視光のみを透過する可視光フィルタ(V)とを用い、図９
のように色フィルタ群３を構成しても良い。透過光強度
は式(14-1)乃至(14-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外
Ｉの各強度は式(15-1)乃至(15-4)の通り黄透過光強度Y
e、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy'、可視
光透過光強度Vの線型結合で求められる。
（ａ）のような波長400nm乃至600nmの可視光のみを透過
するシアンフィルタ(Cy')と、波長400nm乃至700nmの可
視光のみを透過する可視光フィルタ(V)とを用い、図９
のように色フィルタ群３を構成しても良い。透過光強度
は式(14-1)乃至(14-4)となり、青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外
Ｉの各強度は式(15-1)乃至(15-4)の通り黄透過光強度Y
e、マゼンダ透過光強度Mg、シアン透過光強度Cy'、可視
光透過光強度Vの線型結合で求められる。
【数１４】 Ye＝Ｇ＋Ｒ＋Ｉ …(14-1) Mg＝Ｂ＋Ｒ＋Ｉ …(14-2) Cy＝Ｂ＋Ｇ …(14-3) V＝Ｂ＋Ｇ＋Ｒ …(14-4)
【数１５】 Ｂ＝(-Ye+Mg+Cy)/2 …(15-1) Ｇ＝(Ye-Mg+Cy)/2 …(15-2) Ｒ＝-Cy+V …(15-3) Ｉ＝(Ye+Mg+Cy-2V)/2 …(15-4)
【００５１】式(15-1)乃至(15-4)を基に、第１実施例と
全く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
全く同様にして、近赤外光の影響のない可視光カラー画
像、可視光モノクロ画像、擬似カラー画像、そのモノク
ロ画像、可視光の影響のない近赤外光モノクロ画像を得
ることができる。
【００５２】〔第７実施例〕第１乃至第６実施例におい
て、固体撮像素子全体において輝度信号Ｙにより可視光
の強度を判定するか、または、固体撮像素子全体におい
て例えばＩ−（Ｂ＋Ｇ＋Ｒ）をもとめることにより可視
光の強度と近赤外光の強度を比較した結果に基づいて、
画像を可視光と擬似（可視光と近赤外光の和）と近赤外
光とで切り換えても良い。尚、第１実施例においてはＩ
−（Ｂ＋Ｇ＋Ｒ）＝３X-(Cy+Mg+Cy)、ただし全画素で加
算する。その他の実施例においても同様に４種のフィル
タ透過光強度の全画素での加算により導くことができ
る。
て、固体撮像素子全体において輝度信号Ｙにより可視光
の強度を判定するか、または、固体撮像素子全体におい
て例えばＩ−（Ｂ＋Ｇ＋Ｒ）をもとめることにより可視
光の強度と近赤外光の強度を比較した結果に基づいて、
画像を可視光と擬似（可視光と近赤外光の和）と近赤外
光とで切り換えても良い。尚、第１実施例においてはＩ
−（Ｂ＋Ｇ＋Ｒ）＝３X-(Cy+Mg+Cy)、ただし全画素で加
算する。その他の実施例においても同様に４種のフィル
タ透過光強度の全画素での加算により導くことができ
る。
【００５３】〔第１の変形例〕図１０のように、フィル
タ無し(X)、黄色光透過補色フィルタ(Ye)、赤色光・近
赤外光透過フィルタ(RIR)、近赤外光透過・可視光非透
過フィルタ(IR)を用いても良い。青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤
外Ｉの各強度は式(16-1)乃至(16-4)の通り、フィルタ無
し光強度X、黄色光透過光強度Ye、赤色光・近赤外光透
過光強度RIR、近赤外光透過・可視光非透過光強度IRの
線型結合で求められる。
タ無し(X)、黄色光透過補色フィルタ(Ye)、赤色光・近
赤外光透過フィルタ(RIR)、近赤外光透過・可視光非透
過フィルタ(IR)を用いても良い。青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤
外Ｉの各強度は式(16-1)乃至(16-4)の通り、フィルタ無
し光強度X、黄色光透過光強度Ye、赤色光・近赤外光透
過光強度RIR、近赤外光透過・可視光非透過光強度IRの
線型結合で求められる。
【数１６】 Ｂ＝X-Ye …(16-1) Ｇ＝Ye-RIR …(16-2) Ｒ＝RIR-IR …(16-3) Ｉ＝IR …(16-4)
【００５４】〔第２の変形例〕図１１のように、フィル
タ無し(X)、可視光透過・近赤外光非透過フィルタ(V)、
近赤外光非透過・シアン光透過補色フィルタ(Cy')、青
色光透過原色フィルタ(B)を用いても良い。青色光透過
原色フィルタ(B)のフィルタ特性は図１２のようであ
る。青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの各強度は式(17-1)乃至
(17-4)の通り、フィルタ無し光強度X、可視光透過・近
赤外光非透過光強度V、近赤外光非透過・シアン光透過
光強度Cy'、青色光透光強度Bの線型結合で求められる。
タ無し(X)、可視光透過・近赤外光非透過フィルタ(V)、
近赤外光非透過・シアン光透過補色フィルタ(Cy')、青
色光透過原色フィルタ(B)を用いても良い。青色光透過
原色フィルタ(B)のフィルタ特性は図１２のようであ
る。青Ｂ、緑Ｇ、赤Ｒ、赤外Ｉの各強度は式(17-1)乃至
(17-4)の通り、フィルタ無し光強度X、可視光透過・近
赤外光非透過光強度V、近赤外光非透過・シアン光透過
光強度Cy'、青色光透光強度Bの線型結合で求められる。
【数１７】 Ｂ＝B …(17-1) Ｇ＝Cy'-B …(17-2) Ｒ＝V-Cy' …(17-3) Ｉ＝X-V …(17-4)
【００５５】〔第３の変形例〕第１乃至第７実施例にお
いては、ほとんどの波長に対し、透過率が０又は１のフ
ィルタを用いたが、図１３のような透過特性を有する３
種のフィルタを用いて第１の実施例の補色系フィルタを
代替したものも当然本願発明に包含される。図１３にお
いて、λB＝λr、λG＝λIRとしたが、本願はこれに限
定されない。
いては、ほとんどの波長に対し、透過率が０又は１のフ
ィルタを用いたが、図１３のような透過特性を有する３
種のフィルタを用いて第１の実施例の補色系フィルタを
代替したものも当然本願発明に包含される。図１３にお
いて、λB＝λr、λG＝λIRとしたが、本願はこれに限
定されない。
【００５６】以上述べたように、本願発明により原色系
のフィルタ無しで可視光画像か得られる。よって、可視
光画像を基にホワイトバランスを決定すれば、適切な色
バランスが得られる。また、出力信号について、自動利
得調整を行うＡＧＣ回路、ガンマ補正回路を通して処理
するなど、公知のカメラ信号処理を加えても良い。ま
た、固体撮像素子は可視光から近赤外光に渡って感度を
有すれば良く、ＣＭＯＳ撮像素子に限定されない。色フ
ィルタ群を形成する色フィルタの配置は図２、図４乃至
図７、図９その他に限定されず、且つそれらを組み合わ
せても良い。映像出力信号はＮＴＳＣに限定されず、Ｐ
Ａｌ、ＲＧＢ信号でも良い。画像切替は１フレーム単位
でなく、画面分割によっても良く、画素毎に切り換えて
も良い。色再現のために電子回路による色補正を加えて
も良い。
のフィルタ無しで可視光画像か得られる。よって、可視
光画像を基にホワイトバランスを決定すれば、適切な色
バランスが得られる。また、出力信号について、自動利
得調整を行うＡＧＣ回路、ガンマ補正回路を通して処理
するなど、公知のカメラ信号処理を加えても良い。ま
た、固体撮像素子は可視光から近赤外光に渡って感度を
有すれば良く、ＣＭＯＳ撮像素子に限定されない。色フ
ィルタ群を形成する色フィルタの配置は図２、図４乃至
図７、図９その他に限定されず、且つそれらを組み合わ
せても良い。映像出力信号はＮＴＳＣに限定されず、Ｐ
Ａｌ、ＲＧＢ信号でも良い。画像切替は１フレーム単位
でなく、画面分割によっても良く、画素毎に切り換えて
も良い。色再現のために電子回路による色補正を加えて
も良い。
【図１】本発明の具体的な実施例に係る撮像装置の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明の具体的な第１実施例に係る色フィルタ
の配置を示す平面図。
の配置を示す平面図。
【図３】本発明の具体的な第１実施例に係る３つの色フ
ィルタの波長に対する透過率を示したグラフ図。
ィルタの波長に対する透過率を示したグラフ図。
【図４】本発明の具体的な第２実施例に係る色フィルタ
の配置を示す平面図。
の配置を示す平面図。
【図５】本発明の具体的な第３実施例に係る色フィルタ
の配置を示す平面図。
の配置を示す平面図。
【図６】本発明の具体的な第４実施例に係る色フィルタ
の配置を示す平面図。
の配置を示す平面図。
【図７】本発明の具体的な第５実施例に係る色フィルタ
の配置を示す平面図。
の配置を示す平面図。
【図８】本発明の具体的な第６実施例に係る２つの色フ
ィルタの波長に対する透過率を示したグラフ図。
ィルタの波長に対する透過率を示したグラフ図。
【図９】本発明の具体的な第６実施例に係る色フィルタ
の配置を示す平面図。
の配置を示す平面図。
【図１０】第１の変形例に係る色フィルタの配置を示す
平面図。
平面図。
【図１１】第２の変形例に係る色フィルタの配置を示す
平面図。
平面図。
【図１２】第２の変形例に係る色フィルタの波長に対す
る透過率を示したグラフ図。
る透過率を示したグラフ図。
【図１３】第３の変形例に係る３つの色フィルタの波長
に対する透過率を示したグラフ図。
に対する透過率を示したグラフ図。
１ レンズ ２ 光学ローパスフィルタ ３ 色フィルタ群 ４ 固体撮像素子駆動回路 ５ 固体撮像素子 ６ 画像切替制御装置 ７ 信号処理回路 B 青色光透過原色フィルタ Ye 黄色光透過補色フィルタ Mg マゼンダ光透過補色フィルタ Cy シアン光透過補色フィルタ Cy’近赤外光非透過・シアン光透過補色フィルタ IR 近赤外光透過・可視光非透過フィルタ RIR 赤色光・近赤外光透過フィルタ GIR 緑色光・近赤外光透過フィルタ BIR 青色光・近赤外光透過フィルタ V 可視光透過・近赤外光非透過フィルタ
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） Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ａ Ｈ０４Ｎ 9/04 Ｋ Ｄ
Claims (10)
- 【請求項１】 可視光及び近赤外光に感度を有する撮像
素子の各画素に、別個のフィルタ特性を有する４種類の
色フィルタを規則的に配設した撮像装置であって、 前記４種類の色フィルタを配設した各画素の出力をマト
リクス演算することにより、可視光カラー画像及び近赤
外光画像をそれぞれ独立に求めることを特徴とする撮像
装置。 - 【請求項２】 可視光及び近赤外光に感度を有する撮像
素子の各画素に、別個のフィルタ特性を有する４種類の
色フィルタを規則的に配設した撮像装置であって、 前記４種類の色フィルタのフィルタ特性を波長λの関数
としてｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)、可視光の
３原色の透過フィルタのフィルタ特性をｆB(λ)、ｆ
G(λ)、ｆR(λ)、近赤外光透過フィルタのフィルタ特性
をｆIR(λ)とするとき、 フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆIR(λ)が
フィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の線
型結合で形成されるよう、前記４種類の色フィルタのフ
ィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)が調整
されていることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項３】 前記フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆ
R(λ)、ｆIR(λ)の組は、前記フィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ
2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)の組とは一致しないことを特
徴とする請求項２に記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記４種類の色フィルタを配設した各画
素の出力をマトリクス演算することにより、可視光カラ
ー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めることを
特徴とする請求項２又は請求項３に記載の撮像装置。 - 【請求項５】 可視光及び近赤外光に感度を有する撮像
素子の各画素に、別個のフィルタ特性を有する４種類の
色フィルタを規則的に配設した撮像装置であって、 前記４種類の色フィルタのフィルタ特性を波長λの関数
としてｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、ｆ4(λ)、可視光の
３原色の各々を中心とする領域及び近赤外領域をλb≦
λ≦λB、λg≦λ≦λG、λr≦λ≦λR、λ≧λIR、た
だしλb＜λg≦λB＜λG，λg＜λr≦λG＜λR、λG≦
λIRとして、 λb≦λ≦λBにのみ略０でない透過率を有するフィルタ
特性ｆB(λ)と、 λg≦λ≦λGにのみ略０でない透過率を有するフィルタ
特性ｆG(λ)と、 λr≦λ≦λRにのみ略０でない透過率を有するフィルタ
特性ｆR(λ)と、 λ≧λIRにのみ略０でない透過率を有するフィルタ特性
ｆIR(λ)とについて、 フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)のうち少なく
とも２つはフィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ3(λ)、
ｆ4(λ)のいずれとも一致せず、 且つ、フィルタ特性ｆB(λ)、ｆG(λ)、ｆR(λ)、ｆ
IR(λ)が全てフィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ
3(λ)、ｆ4(λ)の線型結合で形成されるよう、前記４種
類の色フィルタのフィルタ特性ｆ1(λ)、ｆ2(λ)、ｆ
3(λ)、ｆ4(λ)を調整し、前記４種類の色フィルタを配
設した各画素の出力をマトリクス演算することにより、
可視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求
めることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項６】 前記４種類の色フィルタのうち、３つは
可視領域の透過光が３原色の各々の補色である補色系の
色フィルタであることを特徴とする請求項２乃至請求項
５のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 【請求項７】 可視光及び近赤外光に感度を有する撮像
素子の各画素に、別個のフィルタ特性を有する４種類の
色フィルタを規則的に配設した撮像装置であって、 前記４種類の色フィルタは、シアン、黄、マゼンダ並び
に可視光及び近赤外光領域で波長に関わらず透過率がほ
ぼ一定のフィルタであることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項８】 前記４種類の色フィルタの画素の出力を
マトリクス演算することにより、青、緑、赤及び近赤外
の強度を求め、可視光カラー画像及び近赤外光画像をそ
れぞれ独立に求めることを特徴とする請求項７に記載の
撮像装置。 - 【請求項９】 前記可視光カラー画像の強度により、可
視光カラー画像及び近赤外光画像を自動的に切り換えて
出力することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいず
れか１項に記載の撮像装置。 - 【請求項１０】 前記可視光カラー画像から色バランス
を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のい
ずれか１項に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332943A JP4453189B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332943A JP4453189B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002142228A true JP2002142228A (ja) | 2002-05-17 |
| JP4453189B2 JP4453189B2 (ja) | 2010-04-21 |
Family
ID=18809086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332943A Expired - Fee Related JP4453189B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 撮像装置 |
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