JP2008268868A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の被写体にピントが合った可視光画像と赤外光画像とを同時に撮像する。
【解決手段】本発明に係る撮像装置は、被写体からの光を受光する受光部と、第１波長領域の光および第２波長領域の光の双方を通過させる光通過部、および光通過部の周辺に設けられ、第１波長領域の光を透過させるが第２波長領域の光を透過させないフィルタ部を有し、被写体と受光部との間に設けられる部分波長領域絞り部と、光通過部およびフィルタ部を介して受光部が受光した第１波長領域の光から第１画像を生成し、光通過部を介して受光部が受光した第２波長領域の光から第２画像を生成する画像生成部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。特に、本発明は、被写体の画像を撮像する撮像装置に関する。

特許文献１には、近赤外光での撮像と可視光での撮像とに同一の撮像レンズを使用する撮像装置が提案されている。また、特許文献２には、赤外光の波長領域を波長のより長い赤外光領域から順に、赤色領域、緑色領域、および青色領域とみなして、原色信号を取得することにより、赤外光領域における波長の相違を色の相違として表示する赤外線撮像装置について提案されている。
特開２００１−２７５０２１号公報 特開２０００−２７８７０１号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２のいずれの発明においても、可視光および赤外光（近赤外光）の色収差を考慮していないので、撮像領域内に含まれる被写体を可視光で撮像した撮像画像と赤外光で撮像した撮像画像とで、ピントが合わない場合がある。

そこで本発明は、上記課題を解決することができる撮像装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、撮像装置であって、被写体からの光を受光する受光部と、第１波長領域の光および第２波長領域の光の双方を通過させる光通過部、および光通過部の周辺に設けられ、第１波長領域の光を透過させるが第２波長領域の光を透過させないフィルタ部を有し、被写体と受光部との間に設けられる部分波長領域絞り部と、光通過部およびフィルタ部を介して受光部が受光した第１波長領域の光から第１画像を生成し、光通過部を介して受光部が受光した第２波長領域の光から第２画像を生成する画像生成部とを備える。

また、受光部は、第１波長領域の光を受光する第１受光部と、被写体からの光の光軸方向に関して第１受光部と略同一の位置に設けられ、第２波長領域の光を受光する第２受光部とを有し、画像生成部は、光通過部およびフィルタ部を介して第１受光部が受光した第１波長領域の光から第１画像を生成し、光通過部を介して第２受光部が受光した第２波長領域の光から第２画像を生成してもよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、同一の被写体にピントが合った可視光画像と赤外光画像とを同時に撮像することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１０の機能構成の一例を示す。撮像装置１０は、撮像部１００、画像取得部１１０、画像生成部１２０、出力部１３０、画像格納部１４０、位置特定部１６０、画像処理部１８０、および撮像制御部１７０を備える。そして、撮像部１００は、全波長領域絞り部１０１、部分波長領域絞り部１０２、レンズ部１０３、受光部１０４、および色フィルタ部１０５を有する。また、部分波長領域絞り部１０２は、光通過部１０６およびフィルタ部１０７を含む。更に、受光部１０４は、複数の受光素子を含む。撮像制御部１７０は、露光量制御部１５０を有する。本実施形態に係る撮像装置１０は、同一の被写体にピントが合った可視光画像と赤外光画像とを同時に撮像することを目的とする。

全波長領域絞り部１０１は、レンズ部１０３を透過する被写体からの光の光量を調節する。全波長領域絞り部１０１は、レンズ部１０３の開口部の大小を調節することにより、レンズ部１０３を透過する光量を調節する。全波長領域絞り部１０１は、撮像部１００の光学系においてレンズ部１０３を透過する光量を調節する絞りであってよい。全波長領域絞り部１０１は、例えば、可視光および赤外光を吸収および／または反射する一方で、可視光および赤外光を通過させる通過部を有する。なお、通過部の形状は、円形または多角形であってよい。

部分波長領域絞り部１０２は、被写体と受光部１０４との間に設けられる。そして、光通過部１０６は、第１波長領域の光および第２波長領域の光の双方を通過させる。例えば、光通過部１０６は、予め定められた半径を有する、部分波長領域絞り部１０２の中心から外縁に向かって設けられた開口部であってよい。また、フィルタ部１０７は、光通過部１０６の周辺に設けられ、第１波長領域の光を透過させるが第２波長領域の光を透過させない。ここで、第２波長領域は、第１波長領域より長波長領域にある。具体的には、第２波長領域は赤外光（Ｉｒ）領域（例えば、波長７５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲）であり、第１波長領域は可視光領域（例えば、波長４００ｎｍから７５０ｎｍの範囲）であってよい。

例えば、フィルタ部１０７は、第２波長領域の光を吸収する一方で、第１波長領域の光を透過する光吸収フィルタであってよい。すなわち、フィルタ部１０７は、赤外線吸収フィルタであってよい。また、フィルタ部１０７は、第２波長領域の光を反射する一方で、第１波長領域の光を透過する光反射フィルタであってよい。すなわち、フィルタ部１０７は、赤外線反射フィルタであってよい。また、フィルタ部１０７は、第１波長領域の光を透過させるが第２波長領域の光を透過させない赤外線吸収材料（例えば、アゾ系、アミニウム系、アンスラキノン系、シアニン系、ジイモニウム系、ジチオール金属錯体系、スクアリリウム系、ナフタロシアニン系、またはフタロシアニン系色素等）を含んでいてよい。そして、フィルタ部１０７は、レンズ部１０３の周縁部分に赤外線吸収材料を含む材料がコーティングされることにより形成されてもよい。

なお、本実施形態においては、第２波長領域が第１波長領域よりも長波長領域である例を説明するが、他の実施形態においては、第１波長領域が第２波長領域よりも長波長領域であってもよい。すなわち、フィルタ部１０７は、光通過部１０６の周辺に設けられ、第２波長領域の光を透過させるが第１波長領域の光を透過させなくてもよい。更に他の実施形態においては、フィルタ部１０７は、可視光に含まれるＲ成分（例えば、波長６１０ｎｍから波長７５０ｎｍの範囲における光）、Ｂ成分（例えば、波長４３５ｎｍから波長４８０ｎｍの範囲における光）、およびＧ成分（例えば、波長４９０ｎｍから波長６００ｎｍの範囲における光）、並びに赤外光成分の少なくとも１つの成分を透過させ、その他の成分を透過させなくてもよい。

また、撮像装置１０は、撮像範囲における光量を測定する測光センサを更に備え、フィルタ部１０７は、測光センサが検出した光量に応じて透過させる光の波長を変更すべく、光通過部１０６の周辺に、第１波長領域の光を透過させない第１フィルタと第２波長領域の光を透過させない第２フィルタとを入れ替え可能に有していてよい。そして、フィルタ部１０７は、測光センサが検出した光量に応じて第１フィルタと第２フィルタとを入れ替える。例えば、測光センサが検出した光量が予め定められた光量以上である場合、フィルタ部１０７は可視光領域の光を透過させずに、赤外光領域の光を透過させるべく第１フィルタを用いる。一方、測光センサが検出した光量が予め定められた光量未満である場合、フィルタ部１０７は、可視光領域の光を透過させ、赤外光領域の光を透過させるべく第２フィルタを用いる。

撮像装置１０が部分波長領域絞り部１０２を備えることにより、第１波長領域の光の被写界深度と、第２波長領域の光の被写界深度とを重ねることができる。すなわち、部分波長領域絞り部１０２のフィルタ部１０７がない場合において、第１波長領域の光の被写界深度と、第２波長領域の光の被写界深度とが重ならない場合であっても、本実施形態においてはフィルタ部１０７を設けることにより、フィルタ部１０７を透過できない波長領域の光は絞りをかけられた状態となる。従って、フィルタ部１０７を透過できない波長範囲の光の被写界深度は深くなる。係る場合において、フィルタ部１０７を透過した光の被写界深度とフィルタ部１０７を透過しない光の被写界深度とが重なるべく、フィルタ部１０７の配置を設計することにより、第１波長範囲の光と第２波長範囲の光とのピントがあった領域を生成できる。

レンズ部１０３は、被写体からの光を受光部１０４に結像させる。レンズ部１０３は、複数のレンズを含むレンズ系であってもよい。受光部１０４は、被写体からの光を受光する。受光部１０４は、第１波長領域の光と第２波長領域の光とのピントがあった領域に配置される。なお、（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）ＣＣＤまたは複数の（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＣＭＯＳセンサは、受光部１０４の一例である。

受光部１０４は、第１波長領域の光を受光する第１受光部と、被写体からの光の光軸方向に関して第１受光部と略同一の位置に設けられ、第２波長領域の光を受光する第２受光部とを有していてよい。係る場合において、ＣＣＤの１画素は、第１受光部または第２受光部の一例である。そして、第１受光部は、被写体からの光、すなわち第１波長領域の光を受光する複数の受光素子を含んでいてよい。同様にして、第２受光部は、被写体からの第２波長領域の光を受光する複数の受光素子を含んでいてよい。なお、受光部１０４は、第１受光部および第２受光部のみならず、他に複数の受光部を更に有していてもよい。

第１受光部は、可視光領域の光に含まれる複数の色成分の光を複数の受光素子にそれぞれ受光させる色フィルタ部１０５を有する。すなわち、第１受光部は、例えば、４つの受光素子を有していてよく、４つの受光素子のそれぞれは、４つの受光素子に対応させてそれぞれ設けられた色フィルタ部１０５を透過した光を受光する。例えば、第１受光部は、第１受光素子、第２受光素子、第３受光素子、および第４受光素子を有する。そして、第１受光素子の光を受光する領域の略上にはＲ成分、第２受光素子および第４受光素子の光を受光する領域の略上にはＧ成分、第３受光素子の光を受光する領域の略上にはＢ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が設けられる。なお、第１受光部が有する色フィルタ部１０５は赤外光領域の光を透過させない赤外カットフィルタを更に有する。一方、第２受光部は、可視光領域の光を透過させない可視光カットフィルタを有する。

撮像部１００は、撮像範囲から入射する光を、全波長領域絞り部１０１、部分波長領域絞り部１０２、およびレンズ部１０３を通して受光部１０４に受光させる。そして、受光部１０４は、複数の受光素子において光を受光して、撮像範囲に含まれる被写体の撮像画像を撮像する。そして、受光部１０４は、色フィルタ部１０５を通過した光を複数の受光素子において受光して、撮像領域に含まれる被写体の撮像画像を撮像する。露光量制御部１５０は、第１受光部および第２受光部に、被写体からの光を所定の期間（露光期間）受光させる。

なお、露光量制御部１５０は、自動露出（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能を有していてもよく、係る場合において、露光期間の長さは自動露出機能が決定した露光期間であってもよい。例えば、自動露出部は、撮像範囲の明るさに応じて露光期間および／または全波長領域絞り部１０１の絞り量の大きさを変化させる。そして、露光量制御部１５０は、撮像部１００の露光量を、撮像範囲に含まれる被写体を明瞭に把握できる画像を撮像可能な露光量に自動調整する。

ここで、本実施形態における撮像画像は、静止画および／または複数の動画構成画像を含む動画を意味する。ここで、動画構成画像とは、フレーム画像、フィールド画像、およびその他の動画を構成する様々な形式の撮像画像のいずれを含んでもよい。撮像部１００が有する受光部１０４は、複数の受光素子が受光した光によって発生した電荷からなるアナログ電気信号を、画像取得部１１０に供給する。

画像取得部１１０は、受光部１０４が含む複数の受光素子からアナログ電気信号を読み出す。そして、画像取得部１１０は、読み出したアナログ電気信号をデジタル信号に変換して、撮像領域の撮像画像を撮像画像データとして取得する。具体的には、画像取得部１１０は、受光部１０４において発生するノイズを軽減する処理を受光部１０４から読み出したアナログ電気信号に施すことにより、撮像部１００が撮像した撮像範囲の撮像画像を示すアナログ電気信号を抽出する。そして、画像取得部１１０は、抽出した電気信号の高低部分を予め定められたレベルまでに補正する。続いて、画像取得部１１０は、補正後のアナログ電気信号をデジタル信号に変換することにより撮像画像データを取得する。画像取得部１１０は、取得した撮像画像データを、画像生成部１２０に供給する。

なお、画像取得部１１０は、アナログ電気信号のデジタル信号への変換処理をガンマ変換後に実行してもよい。そして、画像取得部１１０は、アナログ電気信号からＲＧＢ各色のアナログ電気信号だけを取り出してデジタル信号へ変換してもよい。また、画像取得部１１０は、デジタル信号のデータ量を低減すべくデータ圧縮処理を実行する場合、撮像画像における白の基準値を決定すべくホワイトバランス処理を実行してもよい。

続いて、画像取得部１１０は、ＲＧＢ信号から輝度成分および色差信号の画像を生成する。そして、画像取得部１１０は、信号変化が予め定められた基準値よりも大きい部分を生成した撮像画像から抽出して、シャープネス処理（アパチャー補正）を実行する。そして、画像取得部１１０は、シャープネス処理を施した後の撮像画像に対してデータ圧縮処理を実行してもよい。

画像生成部１２０は、光通過部１０６およびフィルタ部１０７を介して受光部１０４が受光した第１波長領域の光から第１画像を生成する。また、画像生成部１２０は、光通過部１０６を介して受光部１０４が受光した第２波長領域の光から第２画像を生成する。具体的には、画像生成部１２０は、光通過部１０６およびフィルタ部１０７を介して第１受光部が受光した第１波長領域の光から第１画像を生成する。そして、画像生成部１２０は、光通過部１０６を介して第２受光部が受光した第２波長領域の光から第２画像を生成する。

より具体的には、画像生成部１２０は、光通過部１０６およびフィルタ部１０７を介して、露光量制御部１５０が決定した所定の期間に第１受光部が第１波長領域の光を受光した受光量に基づいて第１画像を生成する。そして、画像生成部１２０は、光通過部１０６を介して、露光量制御部１５０が決定した所定の期間に第２受光部が第２波長領域の光を受光した受光量に基づいて第２画像を生成する。画像生成部１２０は、生成した第１画像および第２画像を、画像処理部１８０に供給する。画像処理部１８０は、第１画像および第２画像に画像処理を施して、出力部１３０に供給する。

出力部１３０は、画像処理部１８０により画像処理が施された第１画像および第２画像を、外部の画像表示装置（例えば、モニタ、および液晶ディスプレイ等）、およびプリンタ等に出力する。なお、撮像装置１０が画像を表示する表示部を更に有している場合には、当該表示部は出力部１３０に一例である。出力部１３０は、外部の画像表示装置に、インターネット等のネットワークを介して第１画像および第２画像を送信して出力してもよい。また、出力部１３０は、第１画像および第２画像を画像格納部１４０に供給する。画像格納部１４０は、画像生成部１２０が生成した第１画像および第２画像を格納する。

位置特定部１６０は、第１画像のボケ量と第２画像のボケ量との比較結果に基づいて、被写体の位置を特定する。具体的には、位置特定部１６０は、第１画像のボケ量と第２画像のボケ量との間の差がより小さい場合に、受光部１０４の位置に結像する光を発する物体の位置のより近くに、被写体の位置を特定する。なお、被写体の位置としては、被写体までの光軸方向の距離を例示することができる。

なお、撮像制御部１７０は、位置特定部１６０が特定した被写体の位置に応じて、撮像部１００による撮像を制御してよい。例えば、撮像制御部１７０は、位置特定部１６０が特定した被写体の位置に応じたフォーカシング制御、露光制御等を行ってよい。また、画像処理部１８０は、位置特定部１６０が特定した被写体の位置に応じて、エッジ強調等の強調処理、ぼけ補正等の像復元処理等を含む画像処理を、第１画像および第２画像に施してもよい。例えば、画像処理部１８０は、被写体の位置に応じて予め定められた画像処理を、第１画像および第２画像に施してよい。また、画像処理部１８０は、位置特定部１６０が特定した被写体の位置に基づいて、オブジェクト抽出および動き解析等の画像解析処理をしてもよい。例えば、画像処理部１８０は、予め定められた距離に位置する被写体が撮像されている画像領域において、オブジェクト抽出および動き解析をしてよい。また、出力部１３０は、位置特定部１６０が特定した被写体の位置を第１画像および第２画像の少なくとも一方に付帯してよい。また、出力部１３０は、画像処理部１８０による画像解析結果を第１画像および第２画像の少なくとも一方に付帯してもよい。

本実施形態に係る撮像装置１０によれば、被写体からの光に含まれる複数の波長のうち少なくとも一つの波長の光をカットして、複数の受光素子に受光させることができる。これにより、複数の波長の光の被写界深度を相互に重ね合わせることができるので、複数の波長領域の光についてピントを容易に合わせた画像を同時に撮像することができる。

図２は、本実施形態に係る部分波長領域絞り部１０２の機能の一例を示す。図２における説明では、フィルタ部１０７は、被写体からの光のうち赤外光領域の光を透過させずに可視光領域の光を透過させる。すなわち、可視光は光路２００の実線で示すべく、フィルタ部１０７およびレンズ部１０３を通過して、焦点位置２２０で焦点を結ぶ。そして、可視光領域の光のピントの合う距離範囲は、撮像装置１０の製造者又は使用者によって許容された許容ボケ限界２１５に光学像のボケが収まるような被写界深度２４０で表される。

ここで、フィルタ部１０７が存在しない場合、赤外光領域の光は光路２０５の点線で示すべく、レンズ部１０３を通過して焦点位置２３０で焦点を結ぶ。係る場合における赤外光領域の光のピントの合う距離範囲は、許容ボケ限界２１５に光学像のボケが収まるような被写界深度２４２で表される。従って、フィルタ部１０７がない場合には、可視光領域の光のピントの合う被写界深度２４０と、赤外光領域の光のピントの合う被写界深度２４２とは重なり合わない。よって、被写界深度２４０の範囲と被写界深度２４２の範囲との双方に受光部１０４を移動させて、それぞれの配置において撮像領域の撮像画像を撮像しない限り、同一の被写体にピントが合った可視光画像と赤外光画像とを同時に撮像することができない。

一方、フィルタ部１０７を設けると、赤外光領域の光はフィルタ部１０７を透過しないので、光路２１０の一点鎖線に示す経路で進行して、焦点位置２３０で焦点を結ぶ。この場合、光路２１０で示す赤外光領域の光は、フィルタ部１０７において絞りがかけられた状態となり、赤外光領域の光のピントの合う距離範囲は、許容ボケ限界２１５に光学像のボケが収まるように定められても、被写界深度２４２から被写界深度２４４に拡大する。これにより、被写界深度２４０と被写界深度２４４とが重なり合う範囲２５０に受光部１０４を配置すれば、被写体からの可視光領域の光にピントが合った可視光画像と、同一の被写体からの赤外光領域の光にピントが合った赤外光画像とを同時に撮像できる。

なお、本実施形態においてフィルタ部１０７は、赤外光領域の光を透過させないが、他の実施形態においては、フィルタ部１０７は、可視光領域の所定の波長範囲の光を透過させずに、赤外光領域の光を透過させてもよい。係る場合においては、フィルタ部１０７を透過しない波長範囲の光についての被写界深度が、フィルタ部１０７を透過する場合における当該波長範囲の光についての被写界深度よりも深くなる。そして、当該被写界深度と赤外光領域の光の被写界深度とが重なる領域に受光部１０４を配置することにより、被写体からの可視光領域の光にピントが合った可視光画像と、同一の被写体からの赤外光領域の光にピントが合った赤外光画像とを同時に撮像できる。

例えば、フィルタ部１０７は、視感度が最大のＧ成分の光を透過させずに、Ｒ成分の光およびＢ成分の光、並びに赤外光成分の光を透過させてもよい。そして、Ｇ成分の光で決定される被写界深度と、赤外光成分の光で決定される被写界深度とが重なる範囲に受光部１０４を配置してもよい。

本実施形態に係る撮像装置１０は、可視光領域の光と赤外光領域の光の被写界深度を重ね合わせることができるので、複数のレンズを複雑に組み合わせたレンズ系を設計せずとも、容易に色収差の影響を打ち消した撮像画像、すなわち可視光画像と赤外光画像とを同時に撮像することができる。これにより、コストが低く、更に構造が簡単な撮像装置１０を製造できる。

図３は、本実施形態に係る部分波長領域絞り部１０２の一例を示す。部分波長領域絞り部１０２は、第１波長領域の光を透過させるが第２波長領域の光を透過させないフィルタ部１０７を有する。そして、部分波長領域絞り部１０２は、中心から外周部に向かって予め定められた範囲まで、第１波長領域の光および第２波長領域の光の双方を通過させる光通過部１０６を有する。例えば、部分波長領域絞り部１０２は、略リング形状であってよい。また、部分波長領域絞り部１０２の外縁は多角形であってもよい。更に、光通過部１０６は、開孔であってよく、あるいは第１波長領域の光および第２波長領域の光の双方を通過させる材料が用いられていてもよい。

なお、本実施形態において光通過部１０６の形状は略円形であるが、光通過部１０６は多角形の形状であってもよい。また、フィルタ部１０７は、第２波長領域の光を透過させるとともに、第１波長領域に含まれる複数の波長範囲のうち少なくとも１つの波長範囲の光を透過させ、第１波長領域に含まれるその他の波長範囲の光を透過させなくてもよい。更に、フィルタ部１０７は、予め定められた波長範囲の光を透過させない複数のフィルタ部を有していてよく、測光センサの測定結果に応じてフィルタ部を入れ替えてもよい。

図４は、本実施形態に係る受光部１０４の一例を示す。受光部１０４は複数の受光素子を含む。具体的には、受光部１０４は、受光素子１０４１、受光素子１０４２、受光素子１０４３、および受光素子１０４４を一組の受光素子ユニットとして、複数の受光素子ユニットを含む。例えば、受光素子１０４１の受光面の上には、Ｒ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。また、受光素子１０４２の受光面の上には、Ｇ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。そして、受光素子１０４４の受光面の上には、Ｂ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。更に、受光素子１０４３の受光面の上には、Ｉｒ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。なお、受光素子１０４１、受光素子１０４２、および受光素子１０４４にはそれぞれ、Ｉｒ成分の光を吸収または反射する色フィルタ部１０５が更に配置される。

そして、受光素子１０４１、受光素子１０４２、受光素子１０４３、および受光素子１０４４のそれぞれは、それぞれが受光した光によって発生した電荷からなるアナログ電気信号を画像取得部１１０に供給する。これにより、例えば、受光素子１０４１、受光素子１０４２、および受光素子１０４４がそれぞれ受光した光によって発生した電荷からなるアナログ電気信号から可視光画像が生成され、受光素子１０４３が受光した光によって発生した電荷からなるアナログ電気信号から赤外光画像が、可視光画像の生成と同時に生成される。

図５は、本実施形態に係るフィルタ部１０７の一例を示す。本実施形態において、フィルタ部１０７は、レンズ部１０３の周縁部にコーティングされることによって形成される。係る場合において、レンズ部１０３の光入射面側上のフィルタ部１０７がコーティングされていない領域が、図１から図４の上記説明における光通過部１０６に該当する。フィルタ部１０７は、例えば、赤外光領域の光を吸収、または反射するコーティング部材であってよい。レンズ部１０３の周辺部に赤外光領域の光を吸収する赤外光吸収膜、または赤外光領域の光を反射する赤外反射膜がコーティングされているので、赤外光の被写界深度が深くなり、赤外光と可視光との双方のピントを合わせることができる。

図６は、物体位置の違いによるボケ量の違いを示す。図２に関連して説明したように、物点６５０からの可視光は、光路２００の線で示されるように焦点位置２２０で焦点を結ぶ。一方、物点６５０からの赤外光は、光路２１０の線で示される経路で進行して、焦点位置２３０で焦点を結ぶ。図示されるように、受光部１０４が符号６９０で示される光軸上の位置に設けられているとするとすれば、光軸上の物点６５０の近傍に位置する被写体の被写体像については、赤外光画像と可視光画像との間でボケ量の大きさは略等しくなることが期待される。

一方、物点６５０から離れた物点６６０からの可視光は、光路６００の線で示されるように焦点位置６２０で焦点を結ぶ。また、物点６６０からの赤外光は、光路６１０の線で示される経路で進行して、焦点位置６３０で焦点を結ぶ。図示された光線の軌跡から明らかなように、物点６６０付近に存在する被写体の被写体像のボケ量は、赤外光画像より可視光画像において、より大きい。したがって、位置特定部１６０は、可視光画像における被写体像に含まれるボケ量と赤外光画像における被写体像に含まれるボケ量との間の差が小さいほど、受光部１０４が設けられた位置に実質的に焦点を結ぶ光を発することができる光軸上の位置（例えば、物点６５０の位置）のより近くに、被写体の位置を特定することができる。

図７は、本実施形態に係る受光部１０４の他の一例を示す。ここでは、青色および赤色の光の波長領域を第１波長領域の一例として、緑色の光の波長領域を第２波長領域の一例として、撮像装置１０の機能および動作を説明する。なお、フィルタ部１０７は、赤色および青色の波長領域の光を通過させるが、緑色の波長領域の光を通過させない。このように、本構成におけるフィルタ部１０７の機能および動作は、通過することができる光の波長領域が異なる点を除いて、図３および図５に関連して説明したフィルタ部１０７の機能および動作と略同一であるので、その詳細な説明を省略する。

受光部１０４は、複数の受光素子６０１ａおよび受光素子６０１ｂ（以下、受光素子６０１と総称する。）、受光素子６０２、および受光素子６０３を一組の受光素子ユニットとして、複数の受光素子ユニットを含む。例えば、受光素子６０１の受光面の上には、Ｇ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。また、受光素子６０２の受光面の上には、Ｒ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。そして、受光素子６０３の受光面の上には、Ｂ成分の光を透過する色フィルタ部１０５が配置される。なお、色フィルタ部１０５は、Ｉｒ成分の光を通過させない透過特性を有してもよい。このように、受光部１０４が有する受光素子６０１の密度は、受光部１０４が有する受光素子６０２の密度より大きい。また、受光部１０４が有する受光素子６０１の密度は、受光部１０４が有する受光素子６０３の密度より大きい。

なお、受光素子６０１、受光素子６０２、および受光素子６０３のそれぞれは、それぞれが受光した光によって発生した電荷によるアナログ電気信号を画像取得部１１０に供給する。画像生成部１２０は、受光素子６０１、受光素子６０２、および受光素子６０３がそれぞれ受光した光によるアナログ電気信号から、一の可視光画像を生成する。このように、本図に関連して説明した撮像装置１０の構成によると、視感度が最大であるＧ成分光について焦点深度を拡大することができる。したがって、本構成の撮像装置１０によると、実質的に被写界深度を深くして撮像された可視光画像を提供することができる。

また、本構成の撮像装置１０によると、Ｒ成分の光を受光する受光素子６０２の密度およびＢ成分の光を受光する受光素子６０３の密度は、Ｇ成分の光を受光する受光素子６０１の密度に比べて低い。しかしながら、Ｒ成分の光およびＢ成分の光は、Ｇ成分の光に比べると、受光部１０４の位置における点拡がりは大きい。したがって、受光素子６０２および受光素子６０３の密度を受光素子６０１の密度より低くすることによる解像力の低下は実質的に小さくなる。一方で、点拡がりがより小さいＧ成分の光を受光する受光素子６０１を受光素子６０２および受光素子６０３の密度より高密度で配置することによって、解像力の高いＧ成分の光を効果的に受光することができる。このように、本構成の撮像装置１０によると、点拡がりに応じて受光面を有効に活用することができる。したがって、本構成の撮像装置１０によると、解像力および焦点深度を実質的に犠牲にすることのない小型の撮像装置を提供することができる。

なお、レンズ部１０３の周縁部の領域に、赤外光吸収ガラスを用いてもよい。すなわち、係る場合において撮像装置１０は、図１に示す部分波長領域絞り部１０２を備えずに、レンズ部１０３の周縁部の領域に設けられた赤外光吸収ガラスの存在により、赤外光領域の光の被写界深度を深くする。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

撮像装置１０の機能構成を示すブロック図である。 部分波長領域絞り部１０２の機能を示す図である。 部分波長領域絞り部１０２を示す図である。 受光部１０４を示す図である。 フィルタ部１０７を示す図である。 物体位置の違いによるボケ量の違いを示す図である。 受光部１０４の他の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 撮像装置
１００ 撮像部
１０１ 全波長領域絞り部
１０２ 部分波長領域絞り部
１０３ レンズ部
１０４ 受光部
１０５ 色フィルタ部
１０６ 光通過部
１０７ フィルタ部
１１０ 画像取得部
１２０ 画像生成部
１３０ 出力部
１４０ 画像格納部
１５０ 露光量制御部
１６０ 位置特定部
１７０ 撮像制御部
１８０ 画像処理部
２００、２０５、２１０、６００、６１０ 光路
２１５ 許容ボケ限界
２２０、２３０、６２０、６３０ 焦点位置
２４０、２４２、２４４ 被写界深度
２５０ 範囲
１０４１、１０４２、１０４３、１０４４ 受光素子
６０１、６０２、６０３ 受光素子

Claims (13)

1. 被写体からの光を受光する受光部と、
   第１波長領域の光および第２波長領域の光の双方を通過させる光通過部、および前記光通過部の周辺に設けられ、前記第１波長領域の光を透過させるが前記第２波長領域の光を透過させないフィルタ部を有し、前記被写体と前記受光部との間に設けられる部分波長領域絞り部と、
   前記光通過部および前記フィルタ部を介して前記受光部が受光した前記第１波長領域の光から第１画像を生成し、前記光通過部を介して前記受光部が受光した前記第２波長領域の光から第２画像を生成する画像生成部と
   を備える撮像装置。
2. 前記受光部は、
   前記第１波長領域の光を受光する第１受光部と、
   前記被写体からの光の光軸方向に関して前記第１受光部と略同一の位置に設けられ、前記第２波長領域の光を受光する第２受光部と
   を有し、
   前記画像生成部は、前記光通過部および前記フィルタ部を介して前記第１受光部が受光した前記第１波長領域の光から第１画像を生成し、前記光通過部を介して前記第２受光部が受光した前記第２波長領域の光から第２画像を生成する
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１受光部および前記第２受光部に前記被写体からの光を所定の期間受光させる露光制御部
   を更に備え、
   前記画像生成部は、前記光通過部および前記フィルタ部を介して前記第１受光部が前記所定の期間に前記第１波長領域の光を受光した受光量に基づいて第１画像を生成し、前記光通過部を介して前記第２受光部が前記所定の期間に前記第２波長領域の光を受光した受光量に基づいて第２画像を生成する
   請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第２波長領域は、前記第１波長領域より長波長領域にある
   請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記第２波長領域は赤外光領域であり、前記第１波長領域は可視光領域である
   請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記第１受光部は、
   前記被写体からの光を受光する複数の受光素子と、
   可視光領域の光に含まれる複数の色成分の光を前記複数の受光素子にそれぞれ受光させる色フィルタ部と
   を有する請求項２に記載の撮像装置。
7. 前記フィルタ部は、前記第２波長領域の光を吸収し、前記第１波長領域の光を透過する光吸収フィルタである
   請求項１に記載の撮像装置。
8. 前記フィルタ部は、前記第２波長領域の光を反射し、前記第１波長領域の光を透過する光反射フィルタである
   請求項１に記載の撮像装置。
9. 被写体からの光を前記受光部に結像させるレンズ部
   を更に備え、
   前記フィルタ部は、前記第１波長領域の光を透過させるが前記第２波長領域の光を透過させない材料であり、前記レンズ部にコーティングされる
   請求項１に記載の撮像装置。
10. 前記第１画像のボケ量と前記第２画像のボケ量との比較結果に基づいて、被写体の位置を特定する位置特定部
    をさらに備える請求項２に記載の撮像装置。
11. 前記位置特定部は、前記第１画像のボケ量と前記第２画像のボケ量との間の差がより小さい場合に、前記受光部の位置に結像する光を発する物体の位置のより近くに、被写体の位置を特定する
    請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記受光部は、
    前記第１波長領域の光を受光する複数の第１受光素子と、
    前記第２波長領域の光を受光する複数の第２受光素子と
    を有し、
    前記第２受光素子の密度は、前記第１受光素子の密度より大きい
    請求項１に記載の撮像装置。
13. 前記第１波長領域は緑色の波長領域であり、前記第２波長領域は青色の波長領域または赤色の波長領域である
    請求項１２に記載の撮像装置。

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