JP2018082357A

JP2018082357A - バンドパスフィルタアレイ、撮像装置及び信号処理方法

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Publication number: JP2018082357A
Application number: JP2016224520A
Authority: JP
Inventors: 康平是澤; Kohei Koresawa
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2018-05-24

Abstract

【課題】高精度で色分離が可能なバンドパスフィルタアレイなどを提供する。【解決手段】所定面に入射する光を選択的に透過させるバンドパスフィルタアレイ１は、それぞれが、互いに重複しない２以上の透過帯域を有する複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０及び３０を備え、所定面を平面視した場合において、所定面には、複数のＢＰＦ２０及び３０のうちの１つのみのＢＰＦ２０又は３０が設けられた非重複領域１１と、複数のＢＰＦ２０及び３０のうちの２以上のＢＰＦ２０及び３０が重なるように設けられた重複領域１２とが含まれており、複数のＢＰＦ２０及び３０の各々は、自身に重なるように設けられた他のバンドパスフィルタが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、バンドパスフィルタアレイ、当該バンドパスフィルタアレイを備える撮像装置及び信号処理方法に関する。

従来、２次元イメージングにおいて、入射光を色（波長）毎に分離するための色分離（色分解）フィルタが知られている。例えば、特許文献１には、シアン、イエロー及びグリーンの各々に対応した染料系カラーフィルタを備える色分解ストライプフィルタが開示されている。シアンフィルタとイエローフィルタとは互いに交差するようにストライプ状に形成されており、交差部にグリーンフィルタが配置されている。

特開昭５８−１９５８０７号公報

しかしながら、上記従来の色分解ストライプフィルタでは、染料系カラーフィルタが用いられているため、透過波長帯域が広く、各色の分離精度が低い。

そこで、本発明は、高精度で色分離が可能なバンドパスフィルタアレイ、当該バンドパスフィルタアレイを備える撮像装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタアレイは、所定面に入射する光を選択的に透過させるバンドパスフィルタアレイであって、それぞれが、互いに重複しない２以上の透過帯域を有する複数のバンドパスフィルタを備え、前記所定面を平面視した場合において、前記所定面には、前記複数のバンドパスフィルタのうちの１つのみのバンドパスフィルタが設けられた非重複領域と、前記複数のバンドパスフィルタのうちの２以上のバンドパスフィルタが重なるように設けられた重複領域とが含まれており、前記複数のバンドパスフィルタの各々は、自身に重なるように設けられた他のバンドパスフィルタが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。

また、本発明の一態様に係る撮像装置は、イメージセンサと、前記イメージセンサの光入射側に設けられた、前記バンドパスフィルタアレイとを備える。

また、本発明の一態様に係る信号処理方法は、前記バンドパスフィルタアレイを透過した光が入射するイメージセンサが生成した電気信号である受光信号を処理する信号処理方法であって、前記イメージセンサから、前記非重複領域と前記重複領域とで構成され、互いに透過特性の異なる複数の領域の各々を透過した光の受光信号を取得する取得ステップと、前記複数の領域の１つである対象領域とは異なる領域で、かつ、前記対象領域に含まれる１以上のバンドパスフィルタの全てが含まれる領域であるフィルタ共通領域が、前記複数の領域に含まれる場合に、前記対象領域に対応する受光信号から、前記フィルタ共通領域に対応する受光信号を減算する減算ステップとを含む。

本発明に係るバンドパスフィルタアレイなどによれば、高精度で色分離を行うことができる。

実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイの平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線における実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイの断面図である。実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイの領域毎の透過特性を示す図である。実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイを備える撮像装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイを介した光信号からＲＧＢの各々の色信号を生成するための信号処理を説明するための図である。実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイの製造方法を示す断面図である。実施の形態１の変形例１に係るバンドパスフィルタアレイの断面図である。実施の形態１の変形例２に係るバンドパスフィルタアレイの断面図である。実施の形態１の変形例３に係るバンドパスフィルタアレイの平面図である。実施の形態１の変形例３に係るバンドパスフィルタアレイの領域毎の透過特性を示す図である。実施の形態１の変形例３に係る信号処理方法を示すフローチャートである。実施の形態２に係るバンドパスフィルタアレイの平面図である。アライメントずれの発生の有無毎の実施の形態２に係るバンドパスフィルタアレイを示す平面図である。実施の形態２の変形例１に係るバンドパスフィルタアレイの平面図である。実施の形態２の変形例１に係るバンドパスフィルタアレイの領域毎の透過特性を示す図である。実施の形態２の変形例２に係るバンドパスフィルタアレイの平面図である。実施の形態２の変形例２に係るバンドパスフィルタアレイの領域毎の透過特性を示す図である。実施の形態２の変形例３に係るバンドパスフィルタアレイの平面図である。実施の形態２の変形例３に係るバンドパスフィルタアレイの領域毎の透過特性を示す図である。実施の形態２の変形例３に係る信号処理方法を示すフローチャートである。実施の形態２の変形例３に係る信号処理方法におけるサブ減算処理を示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ、撮像装置及び信号処理方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［概要］
まず、実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイの概要について説明する。

バンドパスフィルタアレイは、所定面に入射する光を選択的に透過させる二次元状のフィルタアレイである。具体的には、バンドパスフィルタアレイは、所定面における領域毎に異なる波長帯域の光を透過させる。領域は、バンドパスフィルタアレイが備える複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の有無によって区分される。

所定面を平面視した場合において、所定面には、非重複領域と重複領域とが含まれている。非重複領域は、バンドパスフィルタアレイが備える複数のＢＰＦのうちの１つのみのＢＰＦが設けられた領域である。重複領域は、バンドパスフィルタアレイが備える複数のＢＰＦのうちの２以上のＢＰＦが重なるように設けられた領域である。

具体的には、バンドパスフィルタアレイは、ｎ個（ｎは、２以上の自然数）のＢＰＦを備える。非重複領域には、ｎ個のＢＰＦのうちのｐ個（ｐは、ｎ以下の自然数）のＢＰＦの各々が１つのみ設けられたｐ個の非重複領域が含まれている。重複領域には、ｎ個のＢＰＦから２以上のＢＰＦを選択するｑ通り（ｑは自然数）の組み合わせに対応し、対応する組み合わせとして選択された２以上のＢＰＦが重なるように設けられたｑ個の重複領域が含まれている。

複数のＢＰＦはそれぞれが、互いに重複しない２以上の透過帯域を有する。複数のＢＰＦの各々は、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。透過帯域の詳細については、後で例を挙げながら詳細に説明する。

［構成］
まず、実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイの構成について、図１及び図２を用いて説明する。以下では、一例として、フィルタ数が２（ｎ＝２）、非重複領域の個数が２（ｐ＝２）、重複領域の個数が１（ｑ＝１）の場合のバンドパスフィルタアレイについて説明する。

図１は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１の断面図である。なお、図１では、各領域の範囲が明確になるように領域毎にドットの網掛けを付している。

図１及び図２に示すように、バンドパスフィルタアレイ１は、ＢＰＦ２０と、ＢＰＦ３０と、基板４０と、基板５０とを備える。バンドパスフィルタアレイ１では、所定面を平面視した場合において、ＢＰＦ２０と、ＢＰＦ３０とが一部が重なるように設けられている。

所定面は、例えば、バンドパスフィルタアレイ１に対する光の入射面である。具体的には、所定面は、図２に示す基板５０の上面（ＢＰＦ３０の反対側の主面）である。なお、所定面は、ＢＰＦ３０の上面、又は、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０との界面とみなしてもよい。

図１に示すように、バンドパスフィルタアレイ１では、非重複領域１１と重複領域１２とを含む単位領域１０が所定面内で繰り返し設けられている。非重複領域１１には、第１非重複領域１１ａと、第２非重複領域１１ｂとが含まれている。

第１非重複領域１１ａは、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０のうちＢＰＦ２０のみが設けられた領域である。第２非重複領域１１ｂは、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０のうちＢＰＦ３０のみが設けられた領域である。重複領域１２は、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０が重なるように設けられた領域である。各領域に設けられたＢＰＦが互いに異なるので、各領域の透過特性も互いに異なる。

ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０はそれぞれが、互いに重複しない２以上の波長領域に光の透過帯域を有するマルチバンドパスフィルタの一例である。ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の各々の透過特性については、図３を用いて後で説明する。

ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０はそれぞれ、３層以上の薄膜が積層された多層構造を有する薄膜干渉フィルタである。例えば、多層構造を構成する３層以上の薄膜の膜厚、屈折率及び積層数を適切に設計することで、所望の波長帯域に光の透過帯域を有するＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０をそれぞれ実現することができる。薄膜は、例えば、誘電体材料を用いた無機膜である。例えば、薄膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）膜、及び、酸化チタン（ＴｉＯ_ｘ）膜などである。各薄膜は、基板４０又は基板５０上に、蒸着、スパッタリングなどによって形成される。ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の膜厚は、例えば１μｍ〜５μｍであるが、これに限らない。

図１に示すように、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０はそれぞれ、平面視において、ラインアンドスペース状（ストライプ状）に形成されている。ＢＰＦ２０のラインとスペースとは、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。また、複数のラインの各々の幅、及び、複数のスペースの各々の幅は、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。ＢＰＦ３０についても同様である。

本実施の形態では、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０は、それぞれのラインが平行になるように設けられている。また、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０は、平面視において一部が重なっている。平面視において重なる部分が、重複領域１２である。具体的には、ＢＰＦ２０の半分がＢＰＦ３０の半分と重なっている。すなわち、重複領域１２と、第１非重複領域１１ａと、第２非重複領域１１ｂとは、互いに同じ大きさ及び同じ形状を有する。したがって、重複領域１２、第１非重複領域１１ａ及び第２非重複領域１１ｂの各々に入射する光の量を同じにすることができる。

基板４０は、ＢＰＦ２０を支持する。基板４０は、例えば、平面視形状が矩形の板材であり、主面（表面）上にＢＰＦ２０が設けられている。

基板５０は、ＢＰＦ３０を支持する。基板５０は、例えば、平面視形状が矩形の板材であり、主面（表面）上にＢＰＦ３０が設けられている。本実施の形態では、基板５０は、基板４０との間にＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０を挟んでいる。具体的には、基板５０は、ＢＰＦ３０が形成された主面が、基板４０に対向するように配置されている。

なお、基板４０及び基板５０の平面視形状は、矩形に限らず、多角形、又は、円形若しくは楕円形などの曲線を含む形状でもよい。基板４０及び基板５０はそれぞれ、透光性を有する材料を用いて形成されている。例えば、基板４０及び基板５０の材料としては、透明なガラス材料又は樹脂材料を用いることができる。基板４０及び基板５０は、互いに同一の構成を有するが、これに限らない。

なお、図２に示すように、バンドパスフィルタアレイ１では、基板４０と基板５０との間にＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０が設けられており、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の各々のスペースは空洞（空気層）であるが、これに限らない。当該空洞には、透光性を有する樹脂層が充填されていてもよい。例えば、ＢＰＦ２０が設けられた基板４０とＢＰＦ３０が設けられた基板５０との貼り合わせに用いる接着材料（図示せず）が、当該空洞に充填されていてもよい。

［透過特性］
続いて、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１の透過特性について説明する。

図３は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１の領域毎の透過特性を示す図である。図３の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、第１非重複領域１１ａ、第２非重複領域１１ｂ及び重複領域１２の透過特性を示している。

第１非重複領域１１ａには、図１及び図２に示すように、平面視においてＢＰＦ２０のみが設けられている。したがって、図３の（ａ）に示す第１非重複領域１１ａの透過特性は、ＢＰＦ２０の透過特性（フィルタ特性）に実質的に一致する。なお、ここでは、基板４０及び基板５０などでの光の減衰を考慮しないものとする。

ＢＰＦ２０は、自身が設けられている重複領域の個数と同数の、又は、当該個数より１大きい数の透過帯域を有する。具体的には、ＢＰＦ２０は、重複領域１２に設けられているので、１つ又は２つの透過帯域を有する。

具体的には、ＢＰＦ２０は、第１バンドパスフィルタの一例であり、図３の（ａ）に示すように、互いに重複しない透過帯域６１と透過帯域６２とを有する。また、ＢＰＦ２０は、透過帯域６１と透過帯域６２との間に遮断帯域７１を有する。

透過帯域６１は、第１透過帯域の一例であり、例えば、中心波長が約４５０ｎｍで帯域幅が約５０ｎｍの波長帯域である。透過帯域６１は、主として青色光（Ｂ）を透過させるための波長帯域である。ここで、中心波長は、帯域幅の中央値における波長である。帯域幅は、絶対的な光の透過率が５０％となる部分での透過帯域の幅である。

透過帯域６２は、第２透過帯域の一例であり、例えば、透過帯域６１より中心波長が大きい波長帯域である。透過帯域６２は、例えば、中心波長が約５５０ｎｍで帯域幅が約５０ｎｍの波長帯域である。透過帯域６２は、主として緑色光（Ｇ）を透過させるための波長帯域である。

遮断帯域７１は、第１遮断帯域の一例であり、光の透過率が１０％以下である。なお、ＢＰＦ２０は、透過帯域６１及び透過帯域６２以外に光の透過帯域を有さない。具体的には、ＢＰＦ２０では、透過帯域６１及び透過帯域６２を除いた他の波長帯域における光の透過率が１０％以下である。

ＢＰＦ２０は、透過帯域６１と透過帯域６２とを有するので、青色成分及び緑色成分を含む光（シアン光）を透過させる。したがって、ＢＰＦ２０のみが設けられた第１非重複領域１１ａは、シアン光（Ｃ）を透過させ、かつ、他の色成分（波長成分）の光を実質的に透過させない領域である。

第２非重複領域１１ｂには、図１及び図２に示すように、平面視においてＢＰＦ３０のみが設けられている。したがって、図３の（ｂ）に示す第２非重複領域１１ｂの透過特性は、ＢＰＦ３０の透過特性（フィルタ特性）に実質的に一致する。

ＢＰＦ３０は、自身が設けられている重複領域の個数と同数の、又は、当該個数より１大きい数の透過帯域を有する。具体的には、ＢＰＦ３０は、重複領域１２に設けられているので、１つ又は２つの透過帯域を有する。

具体的には、ＢＰＦ３０は、第２バンドパスフィルタの一例であり、図３の（ｂ）に示すように、互いに重複しない透過帯域６３と透過帯域６４とを有する。また、ＢＰＦ３０は、透過帯域６３と透過帯域６４との間に遮断帯域７２を有する。

透過帯域６３は、第３透過帯域の一例であり、例えば、中心波長が約５５０ｎｍで帯域幅が約５０ｎｍの波長帯域である。透過帯域６３は、主として緑色光を透過させるための波長帯域である。

透過帯域６４は、第４透過帯域の一例であり、例えば、透過帯域６３より中心波長が大きい波長帯域である。透過帯域６４は、例えば、中心波長が約６５０ｎｍで帯域幅が約５０ｎｍの波長帯域である。透過帯域６４は、主として赤色光を透過させるための波長帯域である。

遮断帯域７２は、第２遮断帯域の一例であり、光の透過率が１０％以下である。なお、ＢＰＦ３０は、透過帯域６３及び透過帯域６４以外に光の透過帯域を有さない。具体的には、ＢＰＦ３０では、透過帯域６３及び透過帯域６４を除いた他の波長帯域における光の透過率が１０％以下である。

ＢＰＦ３０は、透過帯域６３と透過帯域６４とを有するので、緑色成分及び赤色成分を含む光（イエロー光）を透過させる。したがって、ＢＰＦ３０のみが設けられた第２非重複領域１１ｂは、イエロー光（Ｙ）を透過させ、かつ、他の色成分（波長成分）の光を実質的に透過させない領域である。

本実施の形態では、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０はそれぞれ、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０は互いに、重複領域１２で重なっている。したがって、ＢＰＦ２０は、自身に重なるように設けられたＢＰＦ３０が有する透過帯域６３及び透過帯域６４の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。同様に、ＢＰＦ３０は、自身に重なるように設けられたＢＰＦ２０が有する透過帯域６１及び透過帯域６２の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。

具体的には、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＢＰＦ２０の透過帯域６２とＢＰＦ３０の透過帯域６３とは、重複している。具体的には、透過帯域６２と透過帯域６３とは、一致している。

なお、透過帯域６２と透過帯域６３とは、完全に一致していなくてもよい。具体的には、透過帯域６２と透過帯域６３とで、帯域幅、立ち上がり時及び立ち下がり時の波長、並びに、透過率の平均値及び最大値などが互いに異なっていてもよい。例えば、透過帯域６２が透過帯域６３に含まれていてもよく、透過帯域６３が透過帯域６２に含まれていてもよい。例えば、透過帯域６２の大部分（例えば帯域幅の９０％以上）と、透過帯域６３の大部分とが一致していてもよい。

また、本実施の形態では、非重複領域１１に設けられているＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の各々は、自身を除いた残りのＢＰＦが有する全ての透過帯域とは重複しない透過帯域を有する。具体的には、ＢＰＦ２０の透過帯域６１は、ＢＰＦ３０の透過帯域６３及び透過帯域６４と重複していない。同様に、ＢＰＦ３０の透過帯域６４は、ＢＰＦ２０の透過帯域６１及び透過帯域６２と重複していない。すなわち、透過帯域６１と透過帯域６４とは、重複していない。

本実施の形態では、透過帯域６１〜６４の各々における光の透過率は、９０％以上である。当該光の透過率は、９５％以上でもよい。なお、透過帯域における光の透過率は、例えば、透過帯域の中心波長における透過率である。また、透過帯域６１〜６４の各々の中心波長及び帯域幅は、上記例に限らない。帯域幅は、例えば、２０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内で定められた値であってもよい。

重複領域１２では、図１及び図２に示すように、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０とが重複するように設けられている。このため、重複領域１２の透過特性は、ＢＰＦ２０の透過特性とＢＰＦ３０の透過特性とを掛け合わせた特性となる。つまり、重複領域１２では、ＢＰＦ２０の透過特性とＢＰＦ３０の透過特性との重複部分の波長帯域に光の透過帯域が形成される。

具体的には、図３の（ｃ）に示すように、重複領域１２は、透過帯域６２（透過帯域６３）のみを有する。本実施の形態では、透過帯域６２は、緑色成分を透過させるので、重複領域１２は、グリーン光（Ｇ）を透過させ、かつ、他の色成分（波長成分）の光を実質的に透過させない領域である。

なお、本実施の形態では、透過帯域６２と透過帯域６３とが重複（具体的には一致）している例について示したが、これに限らない。例えば、ＢＰＦ３０は、透過帯域６３の代わりに透過帯域６１を有してもよい。あるいは、ＢＰＦ２０は、透過帯域６２の代わりに透過帯域６４を有してもよい。

［信号処理］
続いて、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１を利用した信号処理方法について説明する。信号処理方法は、例えば、図４に示す撮像装置１００の信号処理回路９０が行う。以下では、まず、図４を用いて撮像装置１００の構成について説明する。

図４は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１を備える撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図４に示すように、撮像装置１００は、バンドパスフィルタアレイ１と、イメージセンサ８０と、信号処理回路９０とを備える。

図４では、バンドパスフィルタアレイ１のＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０のみを示している。入射光のうち光Ｌ１は、ＢＰＦ２０のみが設けられた第１非重複領域１１ａに入射する。入射光のうち光Ｌ２は、ＢＰＦ３０のみが設けられた第２非重複領域１１ｂに入射する。入射光のうち光Ｌ３は、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０が重なるように設けられた重複領域１２に入射する。

イメージセンサ８０は、入射した光を光電変換することで、電気信号を生成する。イメージセンサ８０は、例えば、二次元状（マトリクス状）に配置されたフォトダイオード又はフォトトランジスタなどを有する。イメージセンサ８０は、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどである。例えば、イメージセンサ８０では、各画素が第１非重複領域１１ａ、第２非重複領域１１ｂ及び重複領域１２にそれぞれ対応するように配置されている。

信号処理回路９０は、イメージセンサ８０が生成した電気信号を処理する。具体的には、信号処理回路９０は、電気信号を処理することで、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０が有する透過帯域毎の色信号を生成する。本実施の形態では、信号処理回路９０は、ＲＧＢの各色信号を生成する。

信号処理回路９０は、例えば、マイコンなどで実現される。具体的には、信号処理回路９０は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。信号処理回路９０は、ソフトウェアで実現されてもよく、ハードウェアで実現されてもよい。

続いて、図５を用いて、具体的な信号処理の一例について説明する。図５は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１を介した光信号からＲＧＢの各々の色信号を生成するための信号処理を説明するための図である。

信号処理回路９０は、第１非重複領域１１ａを透過した光の受光信号である第１信号Ｓ１と、第２非重複領域１１ｂを透過した光の受光信号である第２信号Ｓ２と、重複領域１２を透過した光の受光信号である第３信号Ｓ３とを取得する。第１信号Ｓ１は、青色成分と緑色成分とを含むシアン光（Ｃ）の強度に応じた電気信号である。第２信号Ｓ２は、緑色成分と赤色成分とを含むイエロー光（Ｙ）の強度に応じた電気信号である。第３信号Ｓ３は、グリーン光（Ｇ）の強度に応じた電気信号である。

信号処理回路９０は、図５の（ａ）に示すように、第１信号Ｓ１から第３信号Ｓ３を減算することで、透過帯域６１の光に相当する信号を生成する。具体的には、透過帯域６２及び透過帯域６３に相当する緑色成分が打ち消されて、透過帯域６１に相当する青色成分のみが残るので、青色光（Ｂ）の強度に応じた色信号を生成することができる。

信号処理回路９０は、図５の（ｂ）に示すように、第２信号Ｓ２から第３信号Ｓ３を減算することで、透過帯域６４の光に相当する信号を生成する。具体的には、透過帯域６２及び透過帯域６３に相当する緑色成分が打ち消されて、透過帯域６４に相当する赤色成分のみが残るので、赤色光（Ｒ）の強度に応じた色信号を生成することができる。

信号処理回路９０は、図５の（ｃ）に示すように、第３信号Ｓ３をそのまま、緑色光（Ｇ）の強度に応じた色信号として利用することができる。

以上のようにして、信号処理回路９０は、ＲＧＢの各々の色信号を生成することができる。このように、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１を利用することで、２つのフィルタ（ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０）から３つの波長成分の信号を生成することができる。つまり、少ないフィルタ数で多くの波長成分を取り出すことができる。本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１による利得（＝取り出せる波長帯域の数／ＢＰＦの数×１００）は、１５０％となる。

なお、本実施の形態では、ＲＧＢの各々の色信号を生成する例について示したが、これに限らない。生成できる色信号は、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の透過帯域に依存する。具体的には、透過帯域６１と、透過帯域６２（＝透過帯域６３）と、透過帯域６４との各々の波長成分に応じた色信号を生成することができる。

例えば、ＢＰＦ２０又はＢＰＦ３０の透過帯域は、可視光でなくてもよい。例えば、透過帯域６１〜６４のいずれかが赤外領域又は紫外領域に含まれる場合、赤外光又は紫外光に応じた信号を生成することができる。つまり、所望の波長成分に合わせてＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の透過帯域を適切に設計することで、所望の波長成分を取り出すことができる。

［製造方法］
続いて、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１の製造方法について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１の製造方法を説明するための断面図である。

図６の（ａ）に示すように、まず、フィルタ素子２及びフィルタ素子３を準備する。具体的には、基板４０及び基板５０を準備し、基板４０上にＢＰＦ２０を積層することでフィルタ素子２を形成し、基板５０上にＢＰＦ３０を積層することでフィルタ素子３を形成する。なお、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０はそれぞれ、所望の透過特性を実現するように、ＳｉＯ_ｘ及びＴｉＯ_ｘなどの誘電体材料を適切な膜厚、屈折率及び積層数で、基板４０又は基板５０上に積層することで形成される。

次に、図６の（ｂ）に示すように、フィルタ素子２とフィルタ素子３とを貼り合わせる。例えば、透光性の接着材料（図示せず）を介してフィルタ素子２とフィルタ素子３とを貼り合わせる。本実施の形態では、フィルタ素子２のＢＰＦ２０上に、フィルタ素子３のＢＰＦ３０を載置する。

このとき、第１非重複領域１１ａ、第２非重複領域１１ｂ及び重複領域１２が互いに同じ形状、かつ、同じ大きさ（面積）になるように、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０との位置合わせ（アライメント）を行う。アライメントの精度を高めることで、各領域を精度良く形成することができ、色分離（波長分離）の精度を高めることができる。

以上のようにして、バンドパスフィルタアレイ１を製造することができる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１は、所定面に入射する光を選択的に透過させるバンドパスフィルタアレイであって、それぞれが、互いに重複しない２以上の透過帯域を有する複数のＢＰＦ２０及び３０を備え、所定面を平面視した場合において、所定面には、複数のＢＰＦ２０及び３０のうちの１つのみのＢＰＦが設けられた非重複領域１１と、複数のＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０のうちの２以上のＢＰＦが重なるように設けられた重複領域１２とが含まれており、複数のＢＰＦ２０及び３０の各々は、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する。

このように、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の各々が、互いに重複しない２つの透過帯域を有するマルチバンドパスフィルタである。マルチバンドパスフィルタは、透過帯域以外の波長帯域の光を十分に減衰させることができる。したがって、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の少なくとも一方が設けられた各領域を通過した光に含まれるノイズ成分を十分に小さくすることができる。すなわち、ＳＮ比を高めることができ、色分離の精度を高めることができる。

また、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ１によれば、図５で示したように、２つのバンドパスフィルタによって３つの波長帯域に相当する色信号を生成することができる。つまり、少ない数のフィルタによって、フィルタ数より多い波長帯域の色信号を生成することができる。フィルタ数の削減により、バンドパスフィルタアレイ１の軽量化、製造工程の簡略化及び低コスト化などを実現することができる。

具体的には、製造工程におけるアライメント（位置合わせ）工程の数を減らすことができる。例えば、ＲＧＢの３つのバンドパスフィルタを備えるフィルタアレイを製造する場合は、少なくとも２回のアライメントが必要になる。これに対して、本実施の形態では、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０との位置合わせを１回行うだけでよい。

また、例えば、複数のＢＰＦ２０及び３０の各々は、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと一致する透過帯域を有する。

これにより、ＢＰＦ２０の透過帯域６２とＢＰＦ３０の透過帯域６３とが一致しているので、重複領域１２を透過した光に含まれるノイズ成分を十分に小さくすることができ、色分離の精度を一層高めることができる。

また、例えば、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０はそれぞれ、３層以上の薄膜が積層された多層構造を有する薄膜干渉フィルタであり、透過帯域６１、透過帯域６２、透過帯域６３及び透過帯域６４の各々における光の透過率は、９０％以上であり、ＢＰＦ２０は、透過帯域６１と透過帯域６２との間に、光の透過率が１０％以下である遮断帯域７１を有し、ＢＰＦ３０は、透過帯域６３と透過帯域６４との間に、光の透過率が１０％以下である遮断帯域７２を有する。

これにより、透過帯域と遮断帯域とで光の透過率が大きく異なっているので、各領域を透過した光に含まれるノイズ成分を十分に小さくすることができる。また、例えば、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の各々を構成する薄膜の膜厚、屈折率（材料）及び積層数などを適切に調整することで、所望の波長帯域に光の透過帯域を容易に形成することができる。つまり、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０として薄膜干渉フィルタを利用することで、バンドパスフィルタアレイ１の透過帯域の設計の自由度を高めることができる。

また、例えば、非重複領域１１と重複領域１２とを含む単位領域１０は、所定面内において所定ピッチで繰り返し設けられている。

これにより、所定面内で単位領域１０が繰り返し設けられているので、単位領域１０毎に、複数の波長帯域の光を分離することができる。したがって、二次元イメージセンシングを実現することができる。

また、例えば、本実施の形態に係る撮像装置１００は、イメージセンサ８０と、イメージセンサ８０の光入射側に設けられた、バンドパスフィルタアレイ１とを備える。

これにより、高精度で色分離が可能なバンドパスフィルタアレイ１を備えるので、高精度イメージングを行うことができる。

また、例えば、バンドパスフィルタアレイ１は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のＢＰＦを備え、非重複領域には、ｎ個のバンドパスフィルタのうちのｐ個（ｐはｎ以下の自然数）のＢＰＦの各々が１つのみ設けられたｐ個の非重複領域が含まれ、重複領域には、ｎ個のＢＰＦから２以上のＢＰＦを選択するｑ通り（ｑは自然数）の組み合わせに対応し、対応する組み合わせとして選択された２以上のＢＰＦが重なるように設けられたｑ個の重複領域が含まれている。

これにより、ｎ個のＢＰＦを用いて、透過特性が互いに異なるｐ＋ｑ個の領域が所定面に形成される。ｐ＋ｑ個の領域の各々を透過した光の受光信号を処理することで、ｐ＋ｑ個の波長帯域の信号を生成することができる。つまり、入射光からｐ＋ｑ個の波長帯域の光を分離することができる。ｐの最大値ｐ_ｍａｘは、ｎである。ｑは、ｎ個のＢＰＦから２以上のＢＰＦを選択する組み合わせであるので、ｑの最大値ｑ_ｍａｘは、以下の式を満たす。

ｎ個のＢＰＦを用いて分離できる波長帯域の個数の最大値λ_ｍａｘは、ｐ_ｍａｘとｑ_ｍａｘとの合計である。例えば、ｎ＝２の場合、ｐ_ｍａｘ＝２、ｑ_ｍａｘ＝_２Ｃ_２＝１であるので、λ_ｍａｘ＝３となる。ｎ＝３の場合、ｐ_ｍａｘ＝３、ｑ_ｍａｘ＝_３Ｃ_２＋_３Ｃ_３＝４であるので、λ_ｍａｘ＝７となる。このように、バンドパスフィルタアレイ１が備えるフィルタ数以上の波長帯域の光を分離することができる。

また、例えば、ｐ個のＢＰＦの各々は、自身を除いた残りのｎ−１個のＢＰＦが有する全ての透過帯域とは重複しない透過帯域を有する。つまり、ｐ個のＢＰＦはそれぞれ、自身に固有の透過帯域を有する。

これにより、ｐ個の非重複領域を透過した光の受光信号を処理することで、ｐ個のＢＰＦの各々が有する固有の透過帯域の光を分離することができる。したがって、例えば、ＢＰＦの固有の透過帯域として、分離したい光の波長帯域を予め設計しておくことで、容易に所望の光を分離することができる。

また、例えば、ｎ個のＢＰＦの各々は、自身が設けられている重複領域の個数と同数の、又は、当該個数より１大きい数の透過帯域を有する。

これにより、ｎ個のＢＰＦの各々が形成する重複領域の透過特性を互いに異ならせることができる。したがって、例えば、所定面の単位面積当たりに、透過特性が異なる複数の重複領域をより多く形成することができるので、入射光をより多くの波長帯域に分離することができる。

［変形例１］
ここで、本実施の形態の変形例１について説明する。以下に示す変形例１は、実施の形態１と比較して、バンドパスフィルタアレイ１の断面構造が相違する。平面視形状及び各領域の透過特性などについては、実施の形態１と同じである。

図７は、変形例１に係るバンドパスフィルタアレイ１ａの断面図である。図７に示すように、バンドパスフィルタアレイ１ａでは、基板５０がＢＰＦ２０上に載置されている。つまり、基板５０は、基板４０との間にＢＰＦ２０を挟んでいる。

実施の形態１では、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０とが接触して設けられていたのに対して、本変形例では、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０との間に基板５０が介在している。このように、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０とは接触していなくてもよい。

［変形例２］
次に、本実施の形態の変形例２について説明する。以下に示す変形例２は、実施の形態１と比較して、バンドパスフィルタアレイ１の断面構造が相違する。平面視形状及び各領域の透過特性などについては、実施の形態１と同じである。

図８は、変形例２に係るバンドパスフィルタアレイ１ｂの断面図である。図８に示すように、バンドパスフィルタアレイ１ｂは、基板５０を備えていない。具体的には、基板４０上に、ＢＰＦ２０とＢＰＦ３０とが順に積層されている。

また、バンドパスフィルタアレイ１ｂは、ＢＰＦ２０のスペースに設けられた樹脂層２５を有する。樹脂層２５は、透光性を有する樹脂材料から形成されている。樹脂層２５は、ＢＰＦ２０の上面を平坦にするために設けられている。図８に示す例では、樹脂層２５は、ＢＰＦ２０のスペースを充填しているが、これに限らず、ＢＰＦ２０の上面を覆っていてもよい。ＢＰＦ２０の上面を平坦化することで段差がなくなるので、ＢＰＦ３０の膜切れなどを抑制することができる。

［変形例３］
次に、本実施の形態の変形例３について説明する。

以下に示す変形例３は、実施の形態１と比較して、バンドパスフィルタアレイ１の平面視形状が相違している。具体的には、本変形例では、フィルタ数が３（ｎ＝３）、非重複領域の個数が３（ｐ＝３）、重複領域の個数が２（ｑ＝２）の場合のバンドパスフィルタアレイについて説明する。

図９は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ１０１の平面図である。

図９に示すように、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ１０１は、３つのＢＰＦ１２１〜１２３を備える。ＢＰＦ１２１〜１２３はそれぞれ、薄膜干渉フィルタである。

なお、詳細な説明を省略するが、ＢＰＦ１２１〜１２３は、各々に対応する基板上に設けられている。バンドパスフィルタアレイ１０１は、図２又は図７で示したバンドパスフィルタアレイ１又は１ａと同様に、３つの基板が順に貼り合わされて形成されている。あるいは、バンドパスフィルタアレイ１０１は、図８で示したバンドパスフィルタアレイ１ｂと同様に、１つの基板上にＢＰＦ１２１〜１２３が順に積層されることで形成されていてもよい。

本変形例では、ＢＰＦ１２１〜１２３の各々の平面視形状は、ラインアンドスペース状（ストライプ状）である。ＢＰＦ１２１のラインとスペースとは、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。また、複数のラインの各々の幅、及び、複数のスペースの各々の幅は、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。ＢＰＦ１２２及び１２３についても同様である。

本実施の形態では、ＢＰＦ１２１〜１２３は、それぞれのラインが平行になるように設けられている。また、ＢＰＦ１２１〜１２３は、平面視において一部が重なっている。ＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２とが平面視において重なる部分が、重複領域１１２ａである。ＢＰＦ１２２とＢＰＦ１２３とが平面視において重なる部分が、重複領域１１２ｂである。

本変形例では、具体的には、ＢＰＦ１２１の半分がＢＰＦ１２２の３分の１と重なっている。ＢＰＦ１２３の半分がＢＰＦ１２２の３分の１と重なっている。すなわち、３つの非重複領域１１１ａ〜１１１ｃ、並びに、２つの重複領域１１２ａ及び１１２ｂは、互いに同じ形状、かつ、同じ大きさである。したがって、３つの非重複領域１１１ａ〜１１１ｃ、並びに、２つの重複領域１１２ａ及び１１２ｂの各々に入射する光の量を同じにすることができる。

図９に示すように、バンドパスフィルタアレイ１０１では、非重複領域１１１と重複領域１１２とを含む単位領域１１０が所定面内で繰り返し設けられている。非重複領域１１１には、３つの非重複領域１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃが含まれている。重複領域１１２には、２つの重複領域１１２ａ及び１１２ｂが含まれている。

非重複領域１１１ａは、ＢＰＦ１２１のみが設けられた領域である。非重複領域１１１ｂは、ＢＰＦ１２２のみが設けられた領域である。非重複領域１１１ｃは、ＢＰＦ１２３のみが設けられた領域である。

重複領域１１２ａは、ＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２とが重なるように設けられた領域である。重複領域１１２ｂは、ＢＰＦ１２２とＢＰＦ１２３とが重なるように設けられた領域である。

本変形例では、非重複領域と重複領域とが交互に並んで配置されている。具体的には、非重複領域１１１ａ、重複領域１１２ａ、非重複領域１１１ｂ、重複領域１１２ｂ、非重複領域１１１ｃの順で並んでいる。

なお、単位領域１１０を構成する複数の領域には、説明の都合上、番号を付して示している。番号は、対応する領域内で重なるように設けられたフィルタの数（すなわち、フィルタ重複数）が小さい領域から昇順で付されている。フィルタ重複数が同じ領域に対しては、任意の順で番号を昇順に付している。

本変形例では、図９に示すように、単位領域１１０を構成する５つの領域（３つの非重複領域１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃ、並びに、２つの重複領域１１２ａ及び１１２ｂ）には、「１」〜「５」の番号を付している。具体的には、非重複領域１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃ、並びに、重複領域１１２ａ及び１１２ｂには、この順で「１」〜「５」の番号が付されている。本変形例における以降の説明において、領域１は、非重複領域１１１ａに対応する。領域２〜５についても同様である。領域１〜３のフィルタ重複数は１であり、領域４及び５のフィルタ重複数は２である。

本変形例では、領域１〜５の各々の透過特性が互いに異なっている。以下では、図１０を用いて、各領域の透過特性、及び、ＢＰＦ１２１〜１２３の透過特性について説明する。

図１０は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ１０１の領域毎の透過特性を示す図である。図１０の（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、領域１〜５の各々の透過特性を示している。

領域１（非重複領域１１１ａ）には、図９に示すように、平面視においてＢＰＦ１２１のみが設けられている。したがって、領域１の透過特性は、ＢＰＦ１２１の透過特性に実質的に一致する。同様に、領域２の透過特性は、ＢＰＦ１２２の透過特性に実質的に一致する。領域３の透過特性は、ＢＰＦ１２３の透過特性に実質的に一致する。

以下では、まず、図１０の（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、ＢＰＦ１２１〜１２３の透過特性について説明する。

ＢＰＦ１２１〜１２３はそれぞれ、自身が設けられている重複領域の個数より１大きい数の透過帯域を有する。ＢＰＦ１２１は、１つの重複領域１１２ａに設けられているので、図１０の（ａ）に示すように、２つの透過帯域λ１及びλ４を有している。ＢＰＦ１２２は、２つの重複領域１１２ａ及び１１２ｂに設けられているので、図１０の（ｂ）に示すように、３つの透過帯域λ２、λ４及びλ５を有している。ＢＰＦ１２３は、１つの重複領域１１２ｂに設けられているので、図１０の（ｃ）に示すように、２つの透過帯域λ３及びλ５を有している。

なお、透過帯域λ１〜λ５はそれぞれ、図３で示した透過帯域６１などと同様に、光の透過率が９０％以上となる波長帯域である。透過帯域λ１〜λ５は、互いに重複しない波長帯域である。透過帯域λ１〜λ５の各々の中心波長及び帯域幅は、特に限定されない。透過帯域λ１〜λ５の各々の間には、光の透過率が１０％以下となる遮断帯域が設けられている。

ＢＰＦ１２１〜１２３の各々は、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと一致する透過帯域を有する。

具体的には、ＢＰＦ１２１には、領域４（重複領域１１２ａ）でＢＰＦ１２２が重なるように設けられているので、ＢＰＦ１２１は、ＢＰＦ１２２が有する３つの透過帯域（透過帯域λ２、λ４及びλ５）の少なくとも１つである透過帯域λ４を有する。ＢＰＦ１２３には、領域５（重複領域１１２ｂ）でＢＰＦ１２２が重なるように設けられているので、ＢＰＦ１２３は、ＢＰＦ１２２が有する３つの透過帯域（透過帯域λ２、λ４及びλ５）の少なくとも１つである透過帯域λ５を有する。

ＢＰＦ１２２には、領域４（重複領域１１２ａ）でＢＰＦ１２１が重なるように、かつ、領域５（重複領域１１２ｂ）でＢＰＦ１２３が重なるように設けられている。したがって、ＢＰＦ１２２は、ＢＰＦ１２１が有する２つの透過帯域（透過帯域λ１及びλ４）の少なくとも１つである透過帯域λ４と、ＢＰＦ１２３が有する２つの透過帯域（透過帯域λ３及びλ５）の少なくとも１つである透過帯域λ５とを有する。

また、ＢＰＦ１２１〜１２３の各々は、自身を除いた残りの２個のＢＰＦが有する全ての透過帯域とは重複しない透過帯域を有する。すなわち、ＢＰＦ１２１〜１２３の各々は、１つの固有の透過帯域を有する。例えば、透過帯域λ１は、ＢＰＦ１２１のみが固有に有し、ＢＰＦ１２２及び１２３が有していない透過帯域である。同様に、透過帯域λ２は、ＢＰＦ１２２のみが固有に有し、ＢＰＦ１２１及び１２３が有していない透過帯域である。透過帯域λ３は、ＢＰＦ１２３のみが固有に有し、ＢＰＦ１２１及び１２２が有していない透過帯域である。

次に、領域１〜５の各々の透過特性について図１０の（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。なお、領域１〜３の透過特性はそれぞれ、ＢＰＦ１２１〜ＢＰＦ１２３の透過特性と実質的に一致するので、既に説明した通りである。

領域４（重複領域１１２ａ）には、図９に示すように、平面視においてＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２とが重なるように設けられている。したがって、領域４の透過特性は、ＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２との各々の透過特性をかけ合わせることで得られる。具体的には、領域４の透過特性は、図１０の（ｄ）に示すように、ＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２との各々に共通する透過帯域λ４を有する。

領域５（重複領域１１２ｂ）には、図９に示すように、平面視においてＢＰＦ１２２とＢＰＦ１２３とが重なるように設けられている。したがって、領域５の透過特性は、ＢＰＦ１２２とＢＰＦ１２３との各々の透過特性をかけ合わせることで得られる。具体的には、領域５の透過特性は、図１０の（ｅ）に示すように、ＢＰＦ１２２とＢＰＦ１２３との各々に共通する透過帯域λ５を有する。

続いて、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ１０１を透過した光の受光信号の信号処理方法について説明する。当該信号処理方法は、例えば、図４に示す撮像装置１００が、バンドパスフィルタアレイ１の代わりにバンドパスフィルタアレイ１０１を備える場合に、信号処理回路９０によって実行される。

図１１は、本変形例に係る信号処理方法を示すフローチャートである。なお、図１１に示す信号処理方法を具体的に適用したものが、図５を用いて説明した実施の形態１に係る信号処理方法である。

まず、信号処理回路９０は、複数の領域１〜５の各々を透過した光の受光信号を取得する（Ｓ１０）。ここで、受光信号は、対応する領域を透過した光がイメージセンサ８０によって光電変換された電気信号である。

次に、信号処理回路９０は、複数の領域１〜５の各々に対して、以下の処理（減算処理）を実行する（Ｓ２０）。以下の説明において、処理中の領域が対象領域である。すなわち、対象領域は、複数の領域１〜５のいずれか１つの領域である。

信号処理回路９０は、対象領域のフィルタ共通領域が存在する（すなわち、複数の領域１〜５に含まれる）か否かを判定する（Ｓ３０）。フィルタ共通領域は、対象領域とは異なる領域で、かつ、対象領域に含まれる１以上のＢＰＦの全てが含まれる領域である。具体的には、フィルタ共通領域は、対象領域に含まれる１以上のＢＰＦと、他のＢＰＦとの少なくとも２つのＢＰＦを含む重複領域である。なお、１つの対象領域に対して、複数のフィルタ共通領域が存在する場合がある。

例えば、領域１が対象領域である場合、領域１には、ＢＰＦ１２１が含まれている。したがって、フィルタ共通領域は、ＢＰＦ１２１を含む領域４（重複領域１１２ａ）である。同様に、領域２が対象領域である場合、領域２には、ＢＰＦ１２２が含まれている。したがって、フィルタ共通領域は、ＢＰＦ１２２を含む領域４及び領域５（重複領域１１２ａ及び１１２ｂ）である。

また、領域４が対象領域である場合、領域４には、ＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２とが含まれている。ここで、領域１〜５には、領域４以外に、ＢＰＦ１２１とＢＰＦ１２２とが含まれる領域は含まれていない。したがって、領域４が対象領域である場合、フィルタ共通領域は存在しない。同様に、領域５が対象領域である場合、フィルタ共通領域は存在しない。

フィルタ共通領域が存在する場合（Ｓ３０でＹｅｓ）、信号処理回路９０は、対象領域に対応する受光信号から、フィルタ共通領域の受光信号を減算する（Ｓ４０）。信号処理回路９０は、減算後の信号を出力する（Ｓ５０）。

例えば、領域１が対象領域である場合には、領域１に対応する信号Ｓ１から、領域４に対応する信号Ｓ４を減算する。図１０の（ａ）に示すように、信号Ｓ１には、透過帯域λ１及びλ４の波長成分が含まれ、信号Ｓ４には、透過帯域λ４の波長成分が含まれているので、減算後の信号は、透過帯域λ１に相当する信号となる。

このとき、複数のフィルタ共通領域が存在する場合、信号処理回路９０は、対象領域に対応する受光信号から、存在する全てのフィルタ共通領域の受光信号を減算する。例えば、領域２が対象領域である場合には、領域２に対応する信号Ｓ１から、領域４及び領域５に対応する信号Ｓ４及びＳ５を減算する。これにより、図１０の（ｂ）に示すように、透過帯域λ２に相当する信号が生成される。

フィルタ共通領域が存在しない場合（Ｓ３０でＮｏ）、信号処理回路９０は、対象領域に対応する信号をそのまま出力する（Ｓ５０）。例えば、対象領域が領域４である場合には、領域４に対応する信号Ｓ４をそのまま出力する。信号Ｓ４は、図１０の（ｄ）に示すように、透過帯域λ４に相当する信号である。対象領域が領域５である場合についても同様である。

以上のように、本変形例に係る信号処理方法は、バンドパスフィルタアレイ１を透過した光が入射するイメージセンサ８０が生成した電気信号である受光信号を処理する信号処理方法であって、イメージセンサ８０から、非重複領域１１１と重複領域１１２とで構成され、互いに透過特性の異なる複数の領域１〜５の各々を透過した光の受光信号を取得する取得ステップと、複数の領域１〜５の１つである対象領域とは異なる領域で、かつ、対象領域に含まれる１以上のＢＰＦの全てが含まれる領域であるフィルタ共通領域が、複数の領域１〜５に含まれる場合に、対象領域に対応する受光信号から、フィルタ共通領域に対応する受光信号を減算する減算ステップとを含む。

これにより、３つのＢＰＦ１２１〜１２３を用いて、領域１〜５の各々に対応する信号Ｓ１〜Ｓ５から、透過帯域λ１〜λ５の各々に相当する信号を生成することができる。少ない数のフィルタによって、フィルタ数より多い波長帯域の色信号を生成することができる。本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ１０１による利得（＝取り出せる波長帯域の数／ＢＰＦの数×１００）は、１６７％となる。フィルタ数の削減により、バンドパスフィルタアレイ１の軽量化、製造工程の簡略化及び低コスト化などを実現することができる。

ここで、信号処理回路９０は、バンドパスフィルタアレイ１０１が備える領域１〜５の全ての領域に対して信号処理を行ったが、一部の領域のみに行ってもよい。例えば、信号処理回路９０は、透過帯域λ３の受光信号を得たい場合には、領域３に対応する受光信号の処理を行えばよい。これにより、全ての領域に対応する受光信号の処理を行わなくてもよいので、処理量を削減することができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点については説明を省略又は簡略化する。

［構成］
図１２は、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ２０１の平面図である。図１２に示すように、バンドパスフィルタアレイ２０１は、実施の形態１に係るバンドパスフィルタアレイ１と比較して、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０の代わりに、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０を備える点が相違する。

ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０はそれぞれ、実施の形態１に係るＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０に対応し、フィルタ特性（透過特性）が同じである。ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０はそれぞれ、ＢＰＦ２０及びＢＰＦ３０と比較して、互いの重なり方が相違している。これに伴い、本実施の形態では、単位領域２１０の平面視形状が、実施の形態１に係る単位領域１０の平面視形状と相違する。

本実施の形態では、図１２に示すように、単位領域２１０の平面視形状は、矩形、具体的には正方形である。単位領域２１０は、所定面内で行列状に配置されている。つまり、単位領域２１０は、縦方向及び横方向の各々に所定のピッチで繰り返し設けられている。具体的には、行列状に配置された単位領域２１０は、隣り合う単位領域同士が連続する（一辺を共有する）ように配置されている。

単位領域２１０には、図１２に示すように、非重複領域２１１と、重複領域２１２と、無フィルタ領域２１３とが含まれる。非重複領域２１１には、第１非重複領域２１１ａと、第２非重複領域２１１ｂとが含まれる。

第１非重複領域２１１ａは、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０のうちＢＰＦ２２０のみが設けられた領域である。第２非重複領域２１１ｂは、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０のうちＢＰＦ２３０のみが設けられた領域である。重複領域２１２は、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０が重なるように設けられた領域である。無フィルタ領域２１３は、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０のいずれも設けられていない領域である。

第１非重複領域２１１ａ、第２非重複領域２１１ｂ、重複領域２１２及び無フィルタ領域２１３は、互いに同じ大きさ及び形状を有する。具体的には、第１非重複領域２１１ａ、第２非重複領域２１１ｂ、重複領域２１２及び無フィルタ領域２１３の各々の平面視形状は、同じ大きさの正方形である。したがって、第１非重複領域２１１ａ、第２非重複領域２１１ｂ、重複領域２１２及び無フィルタ領域２１３の各々に入射する光の量を同じにすることができる。

無フィルタ領域２１３には、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０のいずれも設けられていないので、無フィルタ領域２１３を通過する光は、バンドパスフィルタアレイ２０１に対する入射光そのものである。すなわち、無フィルタ領域２１３は、白色光を透過する白色領域に相当する。無フィルタ領域２１３を透過した信号（白色信号）から、ＲＧＢの信号を減算することで、入射光に含まれるＲＧＢ以外の波長成分に相当する信号（すなわち、外光ノイズ成分に相当する）を生成することができる。

ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０はそれぞれ、平面視において、ラインアンドスペース状（ストライプ状）に形成されている。ＢＰＦ２２０のラインとスペースとは、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。また、複数のラインの各々の幅、及び、複数のスペースの各々の幅は、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。ＢＰＦ２３０についても同様である。

本実施の形態では、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０は、それぞれのラインが所定角度で交差するように設けられている。具体的には、ＢＰＦ２２０のラインとＢＰＦ２３０のラインとが直交している。つまり、所定角度は９０°である。ＢＰＦ２２０とＢＰＦ２３０とは、平面視において、それぞれのラインの直交部分で重なっている。当該直交部分が、重複領域２１２である。

なお、ＢＰＦ２２０のラインとＢＰＦ２３０のラインとが交差する角度は、９０°に限らない。例えば、ＢＰＦ２２０のラインとＢＰＦ２３０のラインとが交差する角度は、６０°でもよい。この場合、第１非重複領域２１１ａ、第２非重複領域２１１ｂ、重複領域２１２及び無フィルタ領域２１３の各々の平面視形状は、同じ大きさの菱形になる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ２０１では、所定面を平面視した場合において、所定面には、さらに、複数のＢＰＦ２２０及び２３０のいずれも設けられていない無フィルタ領域２１３が含まれている。

これにより、無フィルタ領域２１３を透過した光に基づく電気信号を、外光ノイズの補正に利用することができる。したがって、ノイズ成分を抑制することができるので、色分離の精度を一層高めることができる。

また、例えば、所定面を平面視した場合において、複数のＢＰＦ２２０及び２３０はそれぞれ、ラインアンドスペース状に形成され、複数のＢＰＦ２２０及び２３０の各々のラインは、平行、又は、互いに所定角度で交差している。

これにより、ＢＰＦ２２０とＢＰＦ２３０とのアライメントずれが発生したとしてもバンドパスフィルタアレイ２０１の光学特性がほとんど変わらない。つまり、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ２０１は、アライメントのロバスト性を有するので、歩留まりを向上させることができる。

図１３は、アライメントずれの発生の有無毎の本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ２０１及び２０１ｘを示す平面図である。具体的には、図１３の（ａ）は、アライメントずれが発生していないバンドパスフィルタアレイ２０１を示している。図１３の（ｂ）は、アライメントずれが発生したバンドパスフィルタアレイ２０１ｘを示している。

本来であれば、図１３の（ａ）に示すように、ＢＰＦ２２０とＢＰＦ２３０とが適切に配置されることが好ましい。しかしながら、製造工程において、ＢＰＦ２２０とＢＰＦ２３０とのアライメントずれは一定確率で発生する恐れがある。例えば、平面内において、ＢＰＦ２２０及びＢＰＦ２３０の一方が平面に沿った方向に並進してずれる恐れがある。

図１３の（ｂ）には、ＢＰＦ２２０がＢＰＦ２３０に対して、紙面斜め上方にずれた例を示している。このとき、ＢＰＦ２２０の回転ずれが起きていなければ、ＢＰＦ２２０とＢＰＦ２３０とがなす角度は一致している。

したがって、アライメントずれが発生したバンドパスフィルタアレイ２０１ｘと、アライメントずれが発生していないバンドパスフィルタアレイ２０１とで、第１非重複領域２１１ａ、第２非重複領域２１１ｂ、重複領域２１２及び無フィルタ領域２１３の大きさ及び形状は変化しない（同じである）。つまり、バンドパスフィルタアレイ２０１ｘの大部分（図１３の一点鎖線で囲む領域）は、バンドパスフィルタアレイ２０１と同じである。

このため、アライメントずれが発生したバンドパスフィルタアレイ２０１ｘであっても、適正品として利用することができる。このように、本実施の形態に係るバンドパスフィルタアレイ２０１は、アライメントのロバスト性を有するので、歩留まりを向上させることができる。

［変形例１］
ここで、本実施の形態の変形例１について説明する。以下に示す変形例１は、実施の形態２と比較して、バンドパスフィルタアレイ２０１の平面視形状が相違している。具体的には、本変形例では、フィルタ数が３（ｎ＝３）、非重複領域の個数が３（ｐ＝３）、重複領域の個数が２（ｑ＝２）の場合のバンドパスフィルタアレイについて説明する。

図１４は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ３０１の平面図である。

図１４に示すように、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ３０１は、３つのＢＰＦ３２１〜３２３を備える。ＢＰＦ３２１〜３２３はそれぞれ、薄膜干渉フィルタである。

本変形例では、ＢＰＦ３２１〜３２３の各々の平面視形状は、ラインアンドスペース状（ストライプ状）である。ＢＰＦ３２１及び３２２は、それぞれのラインが互いに平行に設けられている。ＢＰＦ３２１とＢＰＦ３２２との間隔は、例えば、一定であるが、間隔毎に異なっていてもよい。ＢＰＦ３２３のラインは、ＢＰＦ３２１及び３２２のラインと直交するように設けられている。

図１４に示すように、バンドパスフィルタアレイ３０１では、非重複領域３１１と重複領域３１２と無フィルタ領域３１３とを含む単位領域３１０が所定面内で繰り返し設けられている。非重複領域３１１には、３つの非重複領域３１１ａ、３１１ｂ及び３１１ｃが含まれている。重複領域３１２には、２つの重複領域３１２ａ及び３１２ｂが含まれている。

単位領域３１０に含まれる複数の領域と、各領域に設けられたＢＰＦとの関係を表したものが、以下に示す表１である。なお、表１には、各領域に付された番号（図１４を参照）と、各領域を通過した光の受光信号に基づく信号処理方法についても表している。

表１に示すように、例えば、非重複領域３１１ａには、ＢＰＦ３２１のみが設けられている。重複領域３１２ａには、ＢＰＦ３２１とＢＰＦ３２３とが重なるように設けられている。他の非重複領域３１１ｂ及び３１１ｃ並びに重複領域３１２ｂについても同様である。

続いて、図１５を用いて、各領域の透過特性、及び、ＢＰＦ３２１〜３２３の透過特性について説明する。

図１５は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ３０１の領域毎の透過特性を示す図である。図１５の（ａ）〜（ｅ）は、領域１〜５の各々の透過特性を示している。

領域１（非重複領域３１１ａ、以下同様）には、ＢＰＦ３２１のみが設けられているので、領域１の透過特性は、ＢＰＦ３２１の透過特性と実質的に一致する。同様に、領域２及び３の透過特性はそれぞれ、ＢＰＦ３２２及び３２３の透過特性と実質的に一致する。

本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ３０１では、フィルタ数（ｎ＝３）、非重複領域の個数（ｐ＝３）及び重複領域の個数（ｑ＝２）が、実施の形態１の変形例３にかかるバンドパスフィルタアレイ１０１と同じである。したがって、バンドパスフィルタアレイ１０１と同様に信号処理を行うことで、５つの透過帯域の光信号を分離することができる。具体的な信号処理方法は、表１に示す通りである。なお、表１において、Ｓ１〜Ｓ５はそれぞれ、領域１〜５の各々を透過した光の受光信号であり、λ１〜λ５はそれぞれ、透過帯域λ１〜λ５に対応する信号（すなわち、分離された光信号）である。

これにより、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ３０１による利得（＝取り出せる波長帯域の数／ＢＰＦの数×１００）は、１６７％となる。本変形例では、無フィルタ領域３１３が設けられている。このため、実施の形態２と同様に、無フィルタ領域３１３を透過した光の受光信号を、外光ノイズの補正に利用することができ、色分離の精度を一層高めることができる。

［変形例２］
続いて、本実施の形態の変形例２について説明する。以下に示す変形例２は、実施の形態２と比較して、バンドパスフィルタアレイ２０１の平面視形状が相違している。具体的には、本変形例では、フィルタ数が４（ｎ＝４）、非重複領域の個数が４（ｐ＝４）、重複領域の個数が４（ｑ＝４）の場合のバンドパスフィルタアレイについて説明する。

図１６は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ４０１の平面図である。図１６に示すように、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ４０１は、４つのＢＰＦ４２１〜４２４を備える。ＢＰＦ４２１〜４２４はそれぞれ、薄膜干渉フィルタである。

本変形例では、ＢＰＦ４２１〜４２４の各々の平面視形状は、ラインアンドスペース状（ストライプ状）である。ＢＰＦ４２１及び４２２は、それぞれのラインが互いに平行に設けられている。ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２２との間隔は、例えば一定であるが、間隔毎に異なっていてもよい。ＢＰＦ４２３及び４２４も同様である。ＢＰＦ４２３及び４２４の各々のラインは、ＢＰＦ４２１及び４２２の各々のラインと直交するように設けられている。

図１６に示すように、バンドパスフィルタアレイ４０１では、非重複領域４１１と重複領域４１２と無フィルタ領域４１３とを含む単位領域４１０が所定面内で繰り返し設けられている。非重複領域４１１には、４つの非重複領域４１１ａ〜４１１ｄが含まれている。重複領域４１２には、４つの重複領域４１２ａ〜４１２ｄが含まれている。

単位領域４１０に含まれる複数の領域と、各領域に設けられたＢＰＦとの関係を表したものが、以下に示す表２である。なお、表２には、各領域に付された番号（図１６を参照）と、各領域を通過した光の受光信号に基づく信号処理方法についても表している。

表２に示すように、例えば、非重複領域４１１ａには、ＢＰＦ４２１のみが設けられている。重複領域４１２ａには、ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２３とが重なるように設けられている。他の非重複領域４１１ｂ〜４１１ｄ及び重複領域４１２ｂ〜４１２ｄについても同様である。

続いて、図１７を用いて、各領域の透過特性、及び、ＢＰＦ４２１〜４２４の透過特性について説明する。

図１７は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ４０１の領域毎の透過特性を示す図である。図１７の（ａ）〜（ｈ）は、領域１〜８の各々の透過特性を示している。

領域１（非重複領域４１１ａ、以下同様）には、ＢＰＦ４２１のみが設けられているので、領域１の透過特性は、ＢＰＦ４２１の透過特性と実質的に一致する。同様に、領域２〜４の透過特性はそれぞれ、ＢＰＦ４２２〜４２４の透過特性と実質的に一致する。

以下では、まず、図１７の（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、ＢＰＦ４２１〜４２４の各々の透過特性について説明する。

ＢＰＦ４２１〜４２４はそれぞれ、自身が設けられた重複領域の個数より１大きい数の透過帯域を有する。ＢＰＦ４２１は、２つの重複領域４１２ａ及び４１２ｂに設けられているので、図１７の（ａ）に示すように、３つの透過帯域を有している。図１７の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ＢＰＦ４２２〜ＢＰＦ４２４についても同様に、それぞれ３つの透過帯域を有する。

ＢＰＦ４２１〜４２４の各々が有する３つの透過帯域は、以下のように定められる。

具体的には、ＢＰＦ４２１〜４２４の各々は、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと一致する透過帯域を有する。また、ＢＰＦ４２１〜４２４の各々は、自身を除いた残りの３つのＢＰＦが有する全ての透過帯域とは重複しない透過帯域を有する。すなわち、ＢＰＦ４２１〜４２４の各々は、１つの固有の透過帯域を有する。

例えば、ＢＰＦ４２１は、ＢＰＦ４２３と領域５で重複しているので、ＢＰＦ４２３が有する３つの透過帯域のうち、透過帯域λ５を有している。同様に、ＢＰＦ４２１は、ＢＰＦ４２４と領域６で重複しているので、ＢＰＦ４２４が有する３つの透過帯域のうち、透過帯域λ６を有している。

さらに、ＢＰＦ４２１は、固有の透過帯域として、透過帯域λ１を有する。透過帯域λ１は、図１７の（ａ）〜（ｄ）に示すように、他のＢＰＦ４２２〜４２４が有する透過帯域のいずれとも重複していない。

以上のことから、ＢＰＦ４２１は、図１７の（ａ）に示すように、３つの透過帯域λ１、λ５及びλ６を有する。同様に、ＢＰＦ４２２は、図１７の（ｂ）に示すように、３つの透過帯域λ２、λ７及びλ８を有する。ＢＰＦ４２３は、図１７の（ｃ）に示すように、３つの透過帯域λ３、λ５及びλ７を有する。ＢＰＦ４２４は、図１７の（ｄ）に示すように、３つの透過帯域λ４、λ６及びλ８を有する。

次に、領域１〜８の各々の透過特性について、図１７の（ａ）〜（ｈ）を用いて説明する。なお、領域１〜４の透過特性はそれぞれ、ＢＰＦ４２１〜４２４の透過特性と実質的に一致するので、既に説明した通りである。

領域５（重複領域４１２ａ）には、図１６に示すように、平面視において、ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２３とが重なるように設けられている。したがって、領域５の透過特性は、ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２３との各々の透過特性を掛け合わせることで得られる。具体的には、領域５の透過特性は、図１７の（ｅ）に示すように、ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２３との各々に共通する透過帯域λ５を有する。

領域６〜８についても、それぞれに、互いに組み合わせの異なる２つのＢＰＦが設けられている。このため、領域６〜８の各々の透過特性は互いに異なり、図１７の（ｆ）〜（ｈ）に示す通りになる。

続いて、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ４０１を透過した光の受光信号の信号処理方法について説明する。当該信号処理方法は、例えば、図４に示す撮像装置１００が、バンドパスフィルタアレイ１の代わりにバンドパスフィルタアレイ４０１を備える場合に、信号処理回路９０によって実行される。信号処理回路９０は、図１１のフローチャートで示される動作を行う。

まず、信号処理回路９０は、複数の領域１〜８の各々を透過した光の受光信号を取得する（Ｓ１０）。次に、信号処理回路９０は、複数の領域１〜８の各々に対して、以下の処理（減算処理）を実行する（Ｓ２０）。以下の説明において、処理中の領域が対象領域である。すなわち、対象領域は、複数の領域１〜８のいずれか１つの領域である。

信号処理回路９０は、対象領域のフィルタ共通領域が存在する（すなわち、複数の領域１〜８に含まれる）か否かを判定する（Ｓ３０）。

例えば、領域１が対象領域である場合、領域１には、ＢＰＦ４２１が含まれている。したがって、フィルタ共通領域は、ＢＰＦ４２１を含む領域５（重複領域４１２ａ）及び領域６（重複領域４１２ｂ）である。領域２〜４についても同様である。

また、領域５が対象領域である場合、領域５には、ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２３とが含まれている。ここで、領域１〜８には、領域５以外に、ＢＰＦ４２１とＢＰＦ４２３とが含まれる領域は含まれていない。したがって、領域５が対象領域である場合、フィルタ共通領域は存在しない。同様に、領域６〜８が対象領域である場合、フィルタ共通領域は存在しない。

例えば、領域１が対象領域である場合には、領域１に対応する信号Ｓ１から、領域５に対応する信号Ｓ５と領域６に対応する信号Ｓ６とを減算する。図１７の（ａ）に示すように、信号Ｓ１には、透過帯域λ１、λ５及びλ６の波長成分が含まれ、信号Ｓ５及びＳ６にはそれぞれ、透過帯域λ５及びλ６の波長成分が含まれているので、減算後の信号は、透過帯域λ１に相当する信号となる。

領域１〜８の各領域を透過した光の受光信号の信号処理方法をまとめたものを、表２に示している。なお、表２において、Ｓ１〜Ｓ８はそれぞれ、領域１〜８の各々を透過した光の受光信号であり、λ１〜λ８はそれぞれ、透過帯域λ１〜λ８に対応する信号（すなわち、分離された光信号）である。

以上のように、本変形例によれば、４つのＢＰＦ４２１〜４２４を用いて、８つの透過帯域の光信号を分離することができる。したがって、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ４０１による利得（＝取り出せる波長帯域の数／ＢＰＦの数×１００）は、２００％となる。

また、本変形例では、無フィルタ領域４１３が設けられている。このため、実施の形態２と同様に、無フィルタ領域４１３を透過した光の受光信号を、外光ノイズの補正に利用することができ、色分離の精度を一層高めることができる。

［変形例３］
続いて、本実施の形態の変形例３について説明する。本変形例では、フィルタ数が４（ｎ＝４）、非重複領域の個数が４（ｐ＝４）、重複領域の個数が１１（ｑ＝１１）の場合のバンドパスフィルタアレイについて説明する。

図１８は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ５０１の平面図である。

バンドパスフィルタアレイ５０１は、４つのＢＰＦ５２１〜５２４を備える。ＢＰＦ５２１〜５２４はそれぞれ、薄膜干渉フィルタである。ＢＰＦ５２１〜５２４の各々は、実施の形態１に係るＢＰＦ１２１などと比較して、透過特性が相違している。

ＢＰＦ５２１〜５２４はそれぞれ、平面視において、ラインアンドスペース状（ストライプ状）に形成されている。ＢＰＦ５２１のラインとスペースとは、同じ幅であるが、異なっていてもよい。また、複数のラインの各々の幅、及び、複数のスペースの各々の幅は、互いに同じ幅であるが、異なっていてもよい。ＢＰＦ５２２〜５２４についても同様である。本変形例では、ＢＰＦ５２１〜５２４の各々の平面視形状は、互いに同じであるが、互いに異なっていてもよい。

本変形例では、ＢＰＦ５２１及びＢＰＦ５２２の各々のラインが平行で、かつ、ＢＰＦ５２３及びＢＰＦ５２４の各々のラインが平行である。さらに、ＢＰＦ５２１及びＢＰＦ５２２の各々のラインと、ＢＰＦ５２３及びＢＰＦ５２４の各々のラインとは、直交している。

図１８に示すように、バンドパスフィルタアレイ５０１では、非重複領域５１１と重複領域５１２と無フィルタ領域５１３とを含む単位領域５１０が所定面内で繰り返し設けられている。非重複領域５１１には、４つの非重複領域５１１ａ〜５１１ｄが含まれている。重複領域５１２には、１１個の重複領域５１２ａ〜５１２ｋが含まれている。

単位領域５１０に含まれる複数の領域と、各領域に設けられたＢＰＦとの関係を表したものが、以下に示す表３である。なお、表３には、各領域に付された番号（図１８を参照）と、各領域を通過した光の受光信号に基づく信号処理方法についても表している。

表３に示すように、例えば、非重複領域５１１ａには、ＢＰＦ５２１のみが設けられている。重複領域５１２ａには、ＢＰＦ５２１とＢＰＦ５２３とが重なるように設けられている。他の非重複領域５１１ｂ〜５１１ｄ及び重複領域５１２ｂ〜５１２ｋについても同様である。

本変形例では、単位領域５１０には、３つ以上のＢＰＦが重なるように設けられた領域（例えば、重複領域５１２ｇなど）が含まれている。つまり、フィルタ重複数が３以上となる重複領域が存在している。

続いて、図１９を用いて、各領域の透過特性、及び、ＢＰＦ５２１〜５２４の透過特性について説明する。

図１９は、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ５０１の領域毎の透過特性を示す図である。図１９の（ａ）〜（ｏ）はそれぞれ、領域１〜１５の各々の透過特性を示している。

領域１（非重複領域５１１ａ）には、ＢＰＦ５２１のみが設けられているので、領域１の透過特性は、ＢＰＦ５２１の透過特性と実質的に一致する。同様に、領域２〜４の透過特性はそれぞれ、ＢＰＦ５２２〜５２４の透過特性と実質的に一致する。

以下では、まず、図１９の（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、ＢＰＦ５２１〜５２４の透過特性について説明する。

ＢＰＦ５２１〜５２４はそれぞれ、自身が設けられた重複領域の個数より１大きい数の透過帯域を有する。ＢＰＦ５２１は、７つの重複領域５１２ａ〜５１２ｃ、５１２ｇ〜５１２ｉ及び５１２ｋに設けられているので、図１９の（ａ）に示すように、８つの透過帯域を有している。図１９の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ＢＰＦ５２２〜ＢＰＦ５２４についても同様に、それぞれ８つの透過帯域を有する。

ＢＰＦ５２１〜５２４の各々が有する８つの透過帯域は、以下のように定められる。

具体的には、ＢＰＦ５２１〜５２４の各々は、自身に重なるように設けられた他のＢＰＦが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと一致する透過帯域を有する。また、ＢＰＦ５２１〜５２４の各々は、自身を除いた残りの３つのＢＰＦが有する全ての透過帯域とは重複しない透過帯域を有する。すなわち、ＢＰＦ５２１〜５２４の各々は、１つの固有の透過帯域を有する。

例えば、ＢＰＦ５２１は、ＢＰＦ５２２と領域７、１２、１３及び１５で重複しているので、ＢＰＦ５２２が有する８つの透過帯域のうち、透過帯域λ７、λ１２、λ１３及びλ１５を有している。同様に、ＢＰＦ５２１は、ＢＰＦ５２３と領域５、１１、１２及び１５で重複しているので、ＢＰＦ５２３が有する８つの透過帯域のうち、透過帯域λ５、λ１１、λ１２及びλ１５を有している。また、ＢＰＦ５２１は、ＢＰＦ５２４と領域６、１１、１３及び１５で重複しているので、ＢＰＦ５２４が有する８つの領域のうち、透過帯域λ６、λ１１、λ１３及びλ１５を有している。透過帯域の重複を考慮すると、ＢＰＦ５２１は、７つの透過帯域λ５〜λ７、λ１１〜λ１３及びλ１５を有する。

さらに、ＢＰＦ５２１は、固有の透過帯域として、透過帯域λ１を有する。透過帯域λ１は、図１９の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、他のＢＰＦ５２２〜５２４が有する透過帯域のいずれとも重複していない。

以上のことから、ＢＰＦ５２１は、図１９の（ａ）に示すように、８つの透過帯域λ１、λ５、λ６、λ７、λ１１、λ１２、λ１３及びλ１５を有する。同様に、ＢＰＦ５２２は、図１９の（ｂ）に示すように、８つの透過帯域λ２、λ７、λ８、λ９、λ１２、λ１３、λ１４及びλ１５を有する。ＢＰＦ５２３は、図１９の（ｃ）に示すように、８つの透過帯域λ３、λ５、λ８、λ１０、λ１１、λ１２、λ１４及びλ１５を有する。ＢＰＦ５２４は、図１９の（ｄ）に示すように、８つの透過帯域λ４、λ６、λ９、λ１０、λ１１、λ１３、λ１４及びλ１５を有する。

次に、領域１〜１５の各々の透過特性について、図１９の（ａ）〜（ｏ）を用いて説明する。なお、領域１〜４の透過特性はそれぞれ、ＢＰＦ５２１〜５２４の透過特性と実質的に一致するので、既に説明した通りである。

領域５（重複領域５１２ａ）には、図１８に示すように、平面視において、ＢＰＦ５２１とＢＰＦ５２３とが重なるように設けられている。したがって、領域５の透過特性は、ＢＰＦ５２１とＢＰＦ５２３との各々の透過特性を掛け合わせることで得られる。具体的には、領域５の透過特性は、図１９の（ｅ）に示すように、ＢＰＦ５２１とＢＰＦ５２３との各々に共通する透過帯域λ５、λ１１、λ１２及びλ１５を有する。

領域６〜１５についても、それぞれに、互いに組み合わせの異なる２つ以上のＢＰＦが設けられている。このため、領域６〜１５の各々の透過特性は互いに異なり、図１９の（ｆ）〜（ｏ）に示す通りになる。

続いて、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ５０１を透過した光の受光信号の信号処理方法について説明する。当該信号処理方法は、例えば、図４に示す撮像装置１００が、バンドパスフィルタアレイ１の代わりにバンドパスフィルタアレイ５０１を備える場合に、信号処理回路９０によって実行される。

なお、本変形例では、３つ以上のＢＰＦが重複した領域が単位領域５１０に含まれている。このため、信号処理回路９０は、図１１に示すフローチャートではなく、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すフローチャートで示される動作を行う。なお、図１１に示すフローチャートは、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すフローチャートを簡略化したものである。したがって、他の実施の形態及び変形例の場合も、信号処理回路９０は、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すフローチャートに従って動作してもよい。

図２０Ａは、本変形例に係る信号処理方法を示すフローチャートである。図２０Ｂは、本変形例に係る信号処理方法におけるサブ減算処理（Ｓ１００）を示すフローチャートである。

まず、信号処理回路９０は、複数の領域１〜１５の各々を透過した光の受光信号を取得する（Ｓ１０）。次に、信号処理回路９０は、複数の領域１〜１５の各々に対して、以下の処理（減算処理）を実行する（Ｓ２０）。以下の説明において、処理中の領域が対象領域である。すなわち、対象領域は、複数の領域１〜１５のいずれか１つの領域である。

信号処理回路９０は、対象領域のフィルタ共通領域が存在する（すなわち、複数の領域１〜１５に含まれる）か否かを判定する（Ｓ３０）。

例えば、領域１が対象領域である場合、領域１には、ＢＰＦ５２１が含まれている。したがって、フィルタ共通領域は、ＢＰＦ５２１を含む領域５〜７、１１〜１３及び１５である。領域２〜１４についても同様である。

また、領域１５が対象領域である場合、領域１５には、ＢＰＦ５２１〜５２４が含まれている。ここで、領域１〜１５には、領域１５以外に、ＢＰＦ５２１〜５２４の全てが含まれる領域は含まれていない。したがって、領域１５が対象領域である場合、フィルタ共通領域は存在しない。

フィルタ共通領域が存在する場合（Ｓ３０でＹｅｓ）、信号処理回路９０は、図２０Ｂに示すサブ減算処理を行う（Ｓ１００）。

図２０Ｂに示すように、信号処理回路９０は、複数のフィルタ共通領域の各々に対して、以下の処理（減算処理）を行う（Ｓ１１０）。ＢＰＦ５２１のフィルタ共通領域として、７つの領域５〜７、１１〜１３及び１５が存在するので、７つの領域５〜７、１１〜１３及び１５の各々に対して以降の処理を行う。

まず、信号処理回路９０は、フィルタ共通領域を対象領域に置き換える（Ｓ１２０）。例えば、フィルタ共通領域が領域５である場合に、領域５を新たな対象領域として処理を行う。

具体的には、信号処理回路９０は、領域５のフィルタ共通領域が存在するか否かを判定する（Ｓ３０）。領域５には、ＢＰＦ５２１とＢＰＦ５２３とが含まれている。したがって、領域５のフィルタ共通領域は、ＢＰＦ５２１とＢＰＦ５２３とが含まれている領域１１、１２及び１５である。

領域５のフィルタ共通領域が存在するので（Ｓ３０でＹｅｓ）、信号処理回路９０は、再びサブ減算処理を行う（Ｓ１００）。具体的には、信号処理回路９０は、新たなフィルタ共通領域である領域１１、１２及び１５の各々を新たな対象領域に置き換えて（Ｓ１２０）、フィルタ共通領域の有無を判定する（Ｓ３０）。

例えば、領域１５が対象領域である場合、フィルタ共通領域は存在しないので（Ｓ３０でＮｏ）、減算処理などを行わずにそのままの信号（すなわち、領域１５を透過した光の受光信号）を、置き換え前のフィルタ共通領域の受光信号とする（Ｓ１５０）。このため、領域１５の受光信号がそのまま、フィルタ共通領域である領域１５の受光信号となる。

同様に、領域１１が対象領域である場合、フィルタ共通領域として領域１５が存在するので、信号処理回路９０は、サブ減算処理を行う（Ｓ１００）。このサブ減算処理では、領域１５の受光信号がそのまま得られるので、信号処理回路９０は、対象領域である領域１１の受光信号から、フィルタ共通領域である領域１１の受光信号を減算する（Ｓ４０）。そして、減算後の信号を置き換え前のフィルタ共通領域の受光信号とする（Ｓ１５０）。すなわち、フィルタ共通領域である領域１１の受光信号は、領域１１の受光信号である信号Ｓ１１から、領域１５の受光信号である信号Ｓ１５を減算したものとなる。言い換えると、透過領域λ１１に対応する光信号（表３におけるλ１１）が算出されたことになる。

これを繰り返すことで、領域１〜１５の各々から透過帯域λ１〜λ１５に対応する信号が算出される。具体的に、領域１〜１５の各領域を透過した光の受光信号の信号処理方法をまとめたものを、表３に示している。なお、表３において、Ｓ１〜Ｓ１５はそれぞれ、領域１〜１５の各々を透過した光の受光信号であり、λ１〜λ１５はそれぞれ、透過帯域λ１〜λ１５に対応する信号（すなわち、分離された光信号）である。

なお、フィルタ重複数が小さい領域（例えば、非重複領域）に対応する受光信号を処理する場合、フィルタ重複数が大きい領域に対応する受光信号の処理結果（具体的には、減算後の信号）を用いる。したがって、信号処理回路９０は、フィルタ重複数が最大の領域から降順で受光信号を処理することで、減算処理の重複を減らすことができる。これにより、処理の高速化を実現することができる。例えば、領域１５から降順に信号処理を行うことで、減算処理の重複を減らすことができる。

以上のように、本変形例に係る信号処理方法において、減算ステップでは、フィルタ共通領域を対象領域に置き換えて行う減算ステップであるサブ減算ステップ（Ｓ１００）を行い、サブ減算ステップ（Ｓ１００）を行うことで得られた信号を、フィルタ共通領域に対応する受光信号として、対象領域に対応する受光信号から減算する。

これにより、単位領域５１０に、３つ以上のＢＰＦが重複している重複領域が含まれる場合であっても、当該重複領域に対応する受光信号を利用して、光の分離を行うことができる。したがって、所定面の単位面積当たりに、透過特性が異なる複数の重複領域をより多く形成することができるので、入射光をより多くの波長帯域に分離することができる。

また、例えば、減算ステップは、複数の領域の各々を対象領域として行われる。

これにより、４つのＢＰＦ５２１〜５２４を用いて、１５個の透過帯域の光信号を分離することができる。したがって、本変形例に係るバンドパスフィルタアレイ５０１による利得（＝取り出せる波長帯域の数／ＢＰＦの数×１００）は、３７５％となる。

（その他）
以上、本発明に係るバンドパスフィルタアレイについて、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、複数のＢＰＦの各々が固有の透過帯域を有する例について示したが、これに限らない。少なくとも１つのＢＰＦは、固有の透過帯域を有していなくてもよい。すなわち、当該少なくとも１つのＢＰＦが有する１以上の透過帯域の全ては、他のＢＰＦのいずれかが有する透過帯域と重複（又は一致）していてもよい。この場合、所定面内には、当該少なくとも１つのＢＰＦのみが設けられた非重複領域が形成されなくてもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、各ＢＰＦの透過帯域が理想的な透過特性（立ち上がり及び立ち下がりが急峻な矩形状）を有する例について示したが、これに限らない。例えば、各ＢＰＦの透過帯域は、ガウス関数の形状を有してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、ＢＰＦ２０を備えるフィルタ素子２と、ＢＰＦ３０を備えるフィルタ素子３とを貼り合わせて一体化させたが、これに限らない。フィルタ素子２とフィルタ素子３とは、別体のまま、互いの位置関係が支持部材などで固定されていてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、１ａ、１ｂ、１０１、２０１、２０１ｘ、３０１、４０１、５０１バンドパスフィルタアレイ
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０単位領域
１１、１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、２１１、３１１、３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、４１１、４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ、５１１、５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｄ非重複領域
１１ａ、２１１ａ第１非重複領域
１１ｂ、２１１ｂ第２非重複領域
１２、１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２、３１２、３１２ａ、３１２ｂ、４１２、４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、５１２、５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ、５１２ｅ、５１２ｆ、５１２ｇ、５１２ｈ、５１２ｉ、５１２ｊ、５１２ｋ重複領域
２０、３０、１２１、１２２、１２３、２２０、２３０、３２１、３２２、３２３、４２１、４２２、４２３、４２４、５２１、５２２、５２３、５２４バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
６１、６２、６３、６４透過帯域
８０イメージセンサ
１００撮像装置
２１３、３１３、４１３、５１３無フィルタ領域

Claims

所定面に入射する光を選択的に透過させるバンドパスフィルタアレイであって、
それぞれが、互いに重複しない２以上の透過帯域を有する複数のバンドパスフィルタを備え、
前記所定面を平面視した場合において、前記所定面には、
前記複数のバンドパスフィルタのうちの１つのみのバンドパスフィルタが設けられた非重複領域と、
前記複数のバンドパスフィルタのうちの２以上のバンドパスフィルタが重なるように設けられた重複領域とが含まれており、
前記複数のバンドパスフィルタの各々は、自身に重なるように設けられた他のバンドパスフィルタが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと重複する透過帯域を有する
バンドパスフィルタアレイ。
前記バンドパスフィルタアレイは、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の前記バンドパスフィルタを備え、
前記非重複領域には、前記ｎ個のバンドパスフィルタのうちのｐ個（ｐはｎ以下の自然数）のバンドパスフィルタの各々が１つのみ設けられたｐ個の非重複領域が含まれ、
前記重複領域には、前記ｎ個のバンドパスフィルタから２以上のバンドパスフィルタを選択するｑ通り（ｑは自然数）の組み合わせに対応し、対応する組み合わせとして選択された２以上のバンドパスフィルタが重なるように設けられたｑ個の重複領域が含まれている
請求項１に記載のバンドパスフィルタアレイ。
前記ｐ個のバンドパスフィルタの各々は、自身を除いた残りのｎ−１個のバンドパスフィルタが有する全ての透過帯域とは重複しない透過帯域を有する
請求項２に記載のバンドパスフィルタアレイ。
前記ｎ個のバンドパスフィルタの各々は、自身が設けられている重複領域の個数と同数の、又は、当該個数より１大きい数の透過帯域を有する
請求項２又は３に記載のバンドパスフィルタアレイ。
前記複数のバンドパスフィルタの各々は、自身に重なるように設けられた他のバンドパスフィルタが有する２以上の透過帯域の少なくとも１つと一致する透過帯域を有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタアレイ。
前記所定面を平面視した場合において、前記所定面には、さらに、
前記複数のバンドパスフィルタのいずれも設けられていない無フィルタ領域が含まれている
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタアレイ。
前記所定面を平面視した場合において、
前記複数のバンドパスフィルタはそれぞれ、ラインアンドスペース状に形成され、
前記複数のバンドパスフィルタの各々のラインは、平行、又は、互いに所定角度で交差している
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタアレイ。
前記非重複領域と前記重複領域とを含む単位領域は、前記所定面内において所定ピッチで繰り返し設けられている
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタアレイ。
イメージセンサと、
前記イメージセンサの光入射側に設けられた、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタアレイとを備える
撮像装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタアレイを透過した光が入射するイメージセンサが生成した電気信号である受光信号を処理する信号処理方法であって、
前記イメージセンサから、前記非重複領域と前記重複領域とで構成され、互いに透過特性の異なる複数の領域の各々を透過した光の受光信号を取得する取得ステップと、
前記複数の領域の１つである対象領域とは異なる領域で、かつ、前記対象領域に含まれる１以上のバンドパスフィルタの全てが含まれる領域であるフィルタ共通領域が、前記複数の領域に含まれる場合に、前記対象領域に対応する受光信号から、前記フィルタ共通領域に対応する受光信号を減算する減算ステップとを含む
信号処理方法。
前記減算ステップでは、
前記フィルタ共通領域を前記対象領域に置き換えて行う前記減算ステップであるサブ減算ステップを行い、
前記サブ減算ステップを行うことで得られた信号を、前記フィルタ共通領域に対応する受光信号として、前記対象領域に対応する受光信号から減算する
請求項１０に記載の信号処理方法。
前記減算ステップは、前記複数の領域の各々を前記対象領域として行われる
請求項１０又は１１に記載の信号処理方法。