JP4492343B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、画素ずらしにより、カラー撮像装置の解像度を擬似的に向上させる技術に関するものである。

現在、撮像素子の解像度を向上させる手法として、「画素ずらし」と呼ばれる技術が知られている。

図８は、画素ずらしを用いた高解像度化の概念説明図である。図８（ａ）に示すように、撮像素子には光を電気信号に変換する光電変換部８０１ａ（以下、光電変換部）と、転送電極などの、光を電気信号に変換することができない無効部分８０１ｂ（以下、無効部分）が存在し、この光電変換部と無効部分を一体として１画素としている。また一般的に、撮像素子の画素はある一定のピッチで規則正しく形成されている。

ここでまず、図８（ａ）に示す撮像素子の位置で撮影を行なう。次に、各画素に対して、光電変換部を無効部分に移動させるように、例えば水平方向に１／２ピッチ撮像素子を移動させ撮影を行なう（図８（ｂ））。その後、撮像素子の移動量を考慮の上、これら２枚の撮影画像を電気的に画像合成処理する（図８（ｃ））。

この方法により、本来信号としてとり得ることのできなかった無効部分を含め、図８（ｃ）に示すように、実際のセル数と比較して２倍の光電変換部を有する、すなわち２倍の画素数の撮像素子を用いて撮影した事と等価な解像度を有する画像を得ることができる。

以上に述べたように、撮像素子に入射する光線と撮像素子との相対的な位置関係を、例えば１／２画素ずらし、それぞれの位置で撮影した画像を合成することで相対的に高解像度化された画像を得ることができる。この高解像度化の方法は一般的に「画素ずらし」と呼ばれる。なお、例示したように水平方向にずらした場合に限らず、垂直方向、斜め方向にずらした場合にも同様な効果が得られる。また、１／２画素ずらす場合に限らず、無効部分を補完するようにずらすことにより効果が得られる。また、画素ずらしの回数を増やすことにより、さらなる高解像度化が可能となる。

上述した例では、撮像素子と入射光線の相対的な位置関係を、撮像素子を直接ずらすことにより変化させたが、別の方法として、平行平板を用いた方法が考案されている。平行平板を用いて画素ずらしを行なう原理について図９を用いて簡単に説明する。

図９において平行平板９０１が破線で示す第１の位置９０１ａにあるとする。光路ＡＢの光が点Ｂで平行平板９０１ａに垂直に入射した場合、光は平行平板内では光路ＢＣ、さらに平行平板外では光路ＣＤに沿って直進する。

次に、平行平板が角度θだけ傾斜して実線で示す第２の位置９０１ｂとなるとき、平行平板内では角度θ１の屈折が発生して、光は光路ＥＦに沿って進み、さらに平行平板外では、光路ＣＤと平行な光路ＦＧに沿って進む。

ここで、空気中の屈折率を等価的に１とし、平行平板の屈折率をｎ、平行平板の厚さをｔとすると、光路ずれ量ｄは（数１）で表すことができる。

なお、上述の説明では平行平板に垂直に入射する光について説明したが、（数１）は、平行平板に対する光の入射角度に係わらず成立し、同一方向に同じずれ量ｄだけずれる。

以上に説明したように、平行平板を傾斜させることにより、光線を平行に移動させることができ、もって撮像素子と光線との相対的な位置関係を所定量ずらすことができる。この方法を用いれば、平行平板の厚さｔ、屈折率ｎ、傾斜角度θを制御することで画素ずらしを行なうことができる。

このような平行平板を用いた画素ずらしを行なう撮像装置の従来例としては、例えば、特許文献１に示されているものがある。

特許文献１における発明では、３板式の撮像素子において平板状の透光板を用いた画素ずらしを行なっている。特許文献１における実施の形態の概略図を図１０に示す。

レンズ１００１を通った光が、ガラス板１００２を通ってダイクロイックプリズム１００３で分光された後、撮像素子１００４、１００５、１００６に入射する。その際、ガラス板を所定の角度で傾斜させると、光軸がｄだけずれる。このずれ量ｄはダイクロイックプリズムを通った後も保たれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの撮像素子１００６、１００５、１００４に元の光線よりｄだけずれた光線が入射することになる。これをもって画素ずらしを行なっている。
特開平６−２６１２３６号公報

ところで、カラー用撮像素子では、図１１に示すようなベイヤー配列と呼ばれるものが主に使用されている。

ここで、先述の平行平板を用いた方法で、全体の画素をずらすことを考える。

図１１に示すように、撮像素子上では一定間隔のピッチで光電変換部が形成されており、正しく画素ずらしを行なうためには、そのずれ量をそれぞれの波長成分、すなわち色成分に対して揃える必要がある。

しかしながら、前記従来の構成では、平行平板の分散（屈折率の波長依存性）については何ら考慮されていなかった。

即ち、平行平板に用いる材料には分散が存在するため、同じ材料を用い、同じ傾斜角度で光線をずらした際、波長すなわちＲ、Ｇ、Ｂなどの色によって厳密には図１２に示すように光線のずれ量が異なる。このことは、（数１）において、光の波長によって屈折率ｎが変化した際、ずれ量ｄが異なることから明らかである。

このため、画素ずらしを行なう際、異なる色成分の間でずれ量ｄが異なり、この状態で画像合成を行なうと色むらなどが生じていた。

なお、このことはベイヤー配列の撮像素子に限らない。特許文献１に示したような３板式の撮像装置においても、単一の平行平板を用いていれば、平行平板の屈折率の波長依存性により、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの撮像素子においてずれ量ｄが厳密には異なり、色むらが存在してしまっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、平行平板を用いた画素ずらしにおいて、各波長域に応じてずらし量を独立して調整でき、精度良く画素ずらしによる高解像度化を行なえる撮像装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の撮像装置は、複数の光学系と、前記複数の光学系に１対１に対応する複数の撮像領域を有する撮像素子と、前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置され、互いに異なる波長域の光を透過する色フィルタと、前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置された平行平板状の透明部材と、前記透明部材の前記光軸に対する傾斜角度を変化させる傾斜手段とを有し、前記色フィルタと同じ光軸上に配置された前記透明部材または前記透明部材の傾斜角度変化量が、前記色フィルタの透過波長域に応じて互いに異なる。

本構成によって、各波長域に応じてずらし量を独立して調整でき、精度良く画素ずらしによる高解像度化を行なうことが可能となる。特に、波長域に係わらず同じ量だけ被写体像を画素ずらしされるように調整した場合には、簡単な構成で色にじみのない高精細画像を得ることが可能となる。

本発明の撮像装置において、前記透明部材は前記複数の光学系に１対１に対応する複数の透明部材からなり、前記複数の透明部材の傾斜角度変化量が異なることが好ましい。これにより、それぞれの透明部材を独立に傾斜させることができ、同じ透明部材を用いてもずれ量の制御を行なうことができる。

また、前記透明部材の厚みが異なることが好ましい。これにより、同じ材料の透明部材および同じ角度で傾斜する傾斜手段を用いても、あらかじめ厚みを所定の値に加工しておくことで、簡単にずれ量の制御を行なうことができる。

また、前記透明部材の屈折率が異なることが好ましい。これにより、同じ厚みの透明部材および同じ角度で傾斜する傾斜手段を用いても、あらかじめ透明部材の屈折率を所定の値に制御しておくことで、簡単にずれ量の制御を行なうことができる。

また、前記透明部材は一体物であることが好ましい。これにより、透明部材を傾斜させる際に一体的に傾斜させることができるため、傾斜手段が簡略化できる。

また、前記透明部材は無色透明であることが好ましい。これにより、透明部材を用いることで、光の量が減衰することなく撮像素子上で結像することができる。なお、透明部材としては、赤外線フィルタなどを兼ねることも可能である。

また、前記透明部材は前記色フィルタを兼ねることが好ましい。例えば、透明部材としては色ガラス等を用いることが可能である。これにより、色フィルタが別途必要ではなくなるため、装置構成が簡略化できる。

また、前記複数の光学系は４つの光学系からなり、その内２つの光学系の光軸上に配置された前記色フィルタは緑色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは赤色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは青色光を透過することが好ましい。これにより、フルカラーの撮像装置において効果的に画素ずらしによる高解像度化を行なうことが可能となる。

なお、色フィルタの位置としては、光学系よりも被写体側、光学系と透明部材との間、透明部材と撮像素子との間のいずれに配置しても同様の効果が得られる。また、光学系や撮像素子と一体化して形成されていても同様な効果が得られる。

本発明の撮像装置によれば、透明部材または傾斜角度変化量が波長域に応じて互いに異なることにより、各波長域に応じてずらし量を調整でき、高精度に画素ずらしによる高解像度化を行なうことが可能となる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、透明部材の厚さを変化させた場合について図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における撮像装置の構成斜視図である。図２はＹ軸方向に画素ずらしを行なった際の構成断面図である。図３は傾斜手段の構成概略図である。なお、図２では傾斜手段を省略している。

図１において、１０１は撮像素子であり、それぞれの画素は光電変換部および無効部分からなる。本実施の形態において撮像素子の画素ピッチは３μｍで形成されている。撮像素子は、波長λａに対応する領域１０１ａ、波長λｂに対応する領域１０１ｂ、波長λｃに対応する領域１０１ｃ、波長λｄに対応する領域１０１ｄに分割され、それぞれの領域で結像した画像を合成することにより複数の色を合成した画像を得ることができる。１０２は平行平板状の透明部材（以下、平行平板と記す）であり、１個の平行平板上に、波長λａに対応する厚さｔａの領域１０２ａ、波長λｂに対応する厚さｔｂの領域１０２ｂ、波長λｃに対応する厚さｔｃの領域１０２ｃ、波長λｄに対応する厚さｔｄの領域１０２ｄが一体となって形成されている。なお、平行平板１０２は、幅（図１中、Ｘ軸方向）１ｃｍ、高さ１ｃｍ（同Ｙ軸方向）、厚さ（同Ｚ軸方向）５００μｍの光学ガラスであるＢＫ７を用い、エッチングにより上記各領域を形成した。１０３は光学系としてのレンズである。本実施の形態では、色フィルタを兼ねたレンズを用い、波長λａ近傍の光を透過するレンズ１０３ａ、波長λｂ近傍の光を透過するレンズ１０３ｂ、波長λｃ近傍の光を透過するレンズ１０３ｃ、波長λｄ近傍の光を透過するレンズ１０３ｄからなる。また、それぞれのレンズの光軸は図１におけるＺ軸と一致しており、撮像素子１０１、平行平板１０２、レンズ１０３はそれぞれ図１においてＸＹ平面と平行に設置されている。

本実施の形態では、それぞれのレンズが透過する波長域の中心値は、λａ＝６５６．３ｎｍ、λｂ＝λｃ＝５４６．１ｎｍ、λｄ＝４０４．７ｎｍである。すなわちレンズ１０３ａは赤色光、レンズ１０３ｂ、１０３ｃは緑色光、レンズ１０３ｄは青色光を透過する。

それぞれのレンズ１０３を透過した光は、平行平板１０２を通じて、撮像素子１０１上にそれぞれ結像される。そして、結像したそれぞれの波長域の画像を合成することによってフルカラーの画像を得ることができる。

さて、画素ずらしにおいては、平行平板１０２を傾斜させることにより、撮像素子に入射する光線を所定量平行移動させることができる。概念図については、図２を参照されたい。

本実施例では平行平板の傾斜手段として圧電装置を用いた。図３において、１０４は傾斜部材である。１０４ａは圧電素子、１０４ｂは平行平板を傾斜させる際の回転機構である。１０５は圧電素子の移動量を測定するセンサ、１０６は圧電素子の駆動回路である。センサ１０５を用いて圧電素子の移動量を測定し、駆動回路１０６を用いて適当な電圧をフィードバック印加することにより所定量だけ圧電素子１０４ａを変位させ、もって所定の角度だけ平行平板を傾斜させることができる。

従来例として、平行平板の厚さおよび傾斜角度変化量を一定とした場合の、それぞれの波長における光線のずれ量を（数１）を用いて計算した。結果を（表１）に示す。なお、ＢＫ７を用いた平行平板１０２の屈折率は、一般に波長によって（表１）に示す値となることが知られている。

（表１）に示したように、平行平板の分散を考慮せず、それぞれの波長域に対して同じ厚さで平行平板を形成して、同じ角度０．５°で傾斜させた場合、光線のずれ量の誤差は約３０ｎｍとなる。撮像素子の画素ピッチの１／２である１．５μｍずらす場合において、この３０ｎｍの誤差は約２％に相当する。このため、この誤差を補正しないで画素ずらし処理を行なうと、色むらなどが発生してしまう。

本実施の形態では、このずれ量の誤差を低減するために、（表２）に示すようにそれぞれの平行平板の厚さを変更した。平行平板の厚さを波長域に応じて変更することによって、分散により平行平板の屈折率ｎが変化しても、（表２）に示すようにそれぞれの平行平板でずらした光線のずれ量を補正することができた。傾斜角度変化後のずれ量の誤差は、上記従来例の約２％から約０．０７％にまで低減した。

このように平行平板の厚さを波長域に応じて変更することによって正しく画素ずらしを行なうことができ、それぞれの波長に相当する画像をさらに合成することによって、色むらなどのない、フルカラーの高解像度画像を得ることができた。

なお、本実施の形態において、光学系の数を４つとして説明したが、本発明においては、光学系の数が２つ以上であれば、平行平板における分散を考慮した厚さの最適化を行なうことができるため効果がある。

また本実施の形態では、波長分離手段として色フィルタを兼ねたレンズを用いたが、レンズの前またはレンズと撮像素子の間にそれぞれの波長を扱うレンズの波長に合う色フィルタを施す場合でも同様な効果が得られる。

また、本実施の形態においては、１枚の平行平板状のガラスを、エッチングにより４つの異なる厚さを有する領域として形成しているが、４枚の厚さの異なる平行平板状のガラスを張り合わせて一体として形成した場合でも同様の効果が得られる。また、異なる厚さを有する４つの平行平板状のガラスを用いた場合でも同様の効果が得られる。

また、本実施例では平行平板状の透明部材としてガラスを用いているが、ガラス以外にも、例えば透明なプラスチックなどを用いることで同様な効果が得られる。

また、本実施の形態においては撮像素子を１個用い、それぞれのレンズが結像する領域を撮像素子内で分割して結像を行なっているが、それぞれのレンズに対応する特定の色成分のみを扱う複数の撮像素子を用いてもよい。

また、平行平板の傾斜手段として圧電素子を用いているが、所定量の角度を精度よく傾斜させる機構であれば、どのような機構を用いても何ら問題はない。例えば、電磁石を用いたアクチュエータを用いることができる。また、形状記憶合金を用いることで、所定の移動量だけ平行平板を傾斜させることもできる。

また、本実施の形態においては、１軸方向に平行平板を傾斜させＹ方向における高解像度化を実現しているが、平行平板を本実施の形態と直交する方向に傾斜させることにより、Ｘ方向に高解像度化することが可能である。また、これらの平行平板を２枚組み合わせることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に画素ずらしを行なうことが可能となり、さらに高解像度化された画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、波長域に応じて撮像領域上におけるずらし量を一致させるように平行平板の厚みを調整したが、波長域ごとに画素ピッチや特性などの異なる撮像素子を用いた場合などにおいては、波長域ごとに各撮像素子に適合したずらし量になるように、各平行平板の厚みをそれぞれ個別に調整することも可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、透明部材の屈折率を変化させた場合について図４、図５を用いて説明する。なお、前述の実施の形態１と同様な構成については詳細な説明を省略する。

図４は、本発明の実施の形態２における撮像装置の構成斜視図である。図５は、Ｙ軸方向に画素ずらしを行なった際の構成断面図である。なお、図４、図５では傾斜手段を省略している。

図４において、４０１は撮像素子であり、画素ピッチが２μｍである以外は実施の形態１と同様のものを用いた。４０２は透明部材である着色された平行平板であり、波長λａに対応する屈折率ｎａの平行平板４０２ａ、波長λｂに対応する屈折率ｎｂの平行平板４０２ｂ、波長λｃに対応する屈折率ｎｃの平行平板４０２ｃ、波長λｄに対応する屈折率ｎｄの平行平板４０２ｄからなる４つの平行平板を用いた。また、各平行平板は、幅（図４、Ｘ軸方向）２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ（同Ｙ軸方向）であり、それぞれ上記した各波長を中心値とする波長域の光を透過するように着色した光学ガラスを用いた。４０３はレンズであり、レンズ４０３ａ、レンズ４０３ｂ、レンズ４０３ｃ、レンズ４０３ｄからなる。レンズ４０３は、色フィルタを具備していない点で実施の形態１とは異なるが、その他の点においては同様のものを用いた。なお、本実施の形態では、平行平板を４つ用いているため、傾斜手段はそれぞれの平行平板に対し１組、計４組用いたが、構成、原理などについては実施の形態１と同様のものを用いた。

ここで、平行平板４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄを透過する波長域の中心値は、それぞれλａ＝６５６．３ｎｍ、λｂ＝λｃ＝５４６．１ｎｍ、λｄ＝４０４．７ｎｍとした。

従来例として、平行平板４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄの材料として、同じ屈折率１．５１４３で厚さ（図４、Ｚ軸方向）３４０μｍの光学ガラスＢＫ７を用い、圧電素子を用いて平行平板を０．５°傾斜変化させた場合について、それぞれの波長における光のずれ量を（数１）を用いて計算した。結果を（表３）に示す。なお、平行平板を０．５°傾斜させるのに必要な圧電素子の移動量は、２５０ｍｍ×ｔａｎ０．５°＝２１．８μｍである。

（表３）に示したように、平行平板の分散を考慮せず、それぞれの波長域に対して同じ屈折率の材料ＢＫ７を用いて平行平板を形成した場合、光線のずれ量の誤差は約３０ｎｍ程度存在する。画素ずらしとして撮像素子の画素ピッチの１／２である１μｍずらす場合では、この３０ｎｍの誤差は約３％に相当する。このため、誤差を補正しないで画素ずらし処理を行なうと、色むらなどが発生してしまう。

本実施の形態では、このずれ量の誤差を低減するために、（表４）に示すように、それぞれの平行平板の屈折率を波長域に応じて異ならせた。即ち、透明部材である平行平板の材料として、光学ガラスであるＳＫ５、ＬＦ５、ＢａＫ４を波長域に応じて組み合わせて用いた。具体的には、平行平板４０２ａとして赤色に着色したＳＫ５を、平行平板４０２ｂ、４０２ｃとして緑色に着色したＬＦ５を、平行平板４０２ｄとして青色に着色したＢａＫ４を用いた。なお、それぞれの平行平板の厚さ（図２、Ｚ軸方向）は３１１μｍと一定に揃えた。

（表４）に示すように、それぞれの波長域に対して平行平板の材料を変更し、屈折率を異ならせることによって、平行平板でずらした光線のずれ量を補正することができた。即ち、平行平板の傾斜角度変化後のずれ量の誤差は、上記従来例の約３％から約０．２％にまで低減した。

このように平行平板の屈折率を波長域に応じて異ならせることによって正しく画素ずらしを行なうことができ、それぞれの波長域の画像をさらに合成することによって、色むらなどのない、フルカラーの高解像度画像を得ることができた。

なお、本実施の形態においては、屈折率を異ならせるために異なる屈折率を有するガラス材料を用いたが、この方法に限らない。例えば、同一の光学ガラスからなる平行平板の表面に、異なる屈折率を有する色フィルタを所定の厚さで形成したものでも同様の効果が得られる。

また、本実施の形態においては光学系を４つとしたが、光学系の数は２つ以上であれば、平行平板における分散を考慮した厚さの最適化を行なうことができるため効果がある。

また、本実施の形態においては、撮像素子を１個用い、それぞれの光学系が結像する領域を分割して撮像を行なっているが、それぞれの光学系に対応する複数の撮像素子を用いてもよい。

また、平行平板の傾斜手段として圧電素子を用いたが、所定量の角度を精度よく傾斜させる機構であれば、どのような機構を用いてもよい。例えば、電磁石を用いたアクチュエータを用いることができる。また、形状記憶合金を用いることで、所定の移動量だけ平行平板を傾斜させることもできる。

また、本実施の形態においては、１軸方向に平行平板を傾斜させ、Ｙ方向における高解像度化を実現しているが、平行平板を直交する方向に傾斜させることにより、Ｘ方向に高解像度化することが可能である。また、これらの平行平板を２枚組み合わせることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に画素ずらしを行なうことが可能となり、さらに高解像度化された画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、各光学系に１対１に対応する４つの平行平板を用い、傾斜手段により、それぞれ個別に傾斜角度を変化させる構成としたが、これら４つの平行平板を一体化し、一体的に傾斜角度を変化させる構成としてもよい。

また、本実施の形態では、波長域に応じて撮像領域上におけるずらし量を一致させるように平行平板の屈折率を設定したが、波長域ごとに画素ピッチや特性などの異なる撮像素子を用いた場合などにおいては、波長域ごとに各撮像素子に適合したずらし量になるように、各平行平板の屈折率をそれぞれ個別に設定することも可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、透明部材の傾斜角度を変化させた場合について図６、図７を用いて説明する。なお、前述の実施の形態１、２と同様な構成については詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態３における撮像装置の構成斜視図である。図７はＹ軸方向に画素ずらしを行なった際の構成断面図である。なお、図６、図７では傾斜手段を省略している。

図６において、６０１は撮像素子であり、それぞれの光学系により被写体像が結像される領域に、色フィルタ６０４（６０４ａ〜６０４ｄ）が形成されている。また、画素ピッチは１．５μｍのものを用いた。６０２は平行平板であり、６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄの４つからなる。また、６０３は光学系としてのレンズであり、実施の形態２と同様なものを用いた。

本実施の形態では、平行平板を４つ用いているため、傾斜手段はそれぞれの平行平板に対し１組、計４組用いた。傾斜手段の構成、原理などについては実施の形態１と同様のものを用いた。

透明部材としての平行平板６０２ａ〜６０２ｄは、幅（Ｘ軸方向）２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ（Ｙ軸方向）、厚さ（Ｚ軸方向）１７９μｍの光学ガラスであるＳＦＳ１を用いた。

ここで、それぞれの色フィルタが透過する波長域の中心値は、λａ＝６５６．３ｎｍ、λｂ＝λｃ＝５４６．１ｎｍ、λｄ＝４０４．７ｎｍとした。

本実施の形態において、傾斜手段により、それぞれの透明部材を０．５°傾斜させる場合、傾斜手段である圧電素子を用いてＺ軸方向に移動させる移動量は、０．２５ｃｍ×ｔａｎ０．５°＝２１．８μｍとなる。

従来例として、平行平板６０２ａ〜６０２ｄを同じ角度で傾斜させた場合の、それぞれの波長における光線のずれ量を（数１）を用いて計算した。結果を（表５）に示す。

（表５）に示すように、分散を考慮していない場合、光線のずれ量の誤差は約４０ｎｍ程度存在する。画素ずらしとして、撮像素子の画素ピッチの１／２である０．７５μｍずらす場合において、４０ｎｍの誤差は約５．３％に相当する。このため、誤差を補正しないで画素ずらし処理を行なうと、色むらなどが発生してしまう。

本実施の形態では、このずれ量の誤差を低減するために、（表６）に示すように、それぞれの平行平板の傾斜角度を波長域に応じて異ならせた。なお、それぞれの傾斜角度とするための圧電素子による平行平板の移動量は、平行平板のサイズを考慮すると（表６）に示すようになる。

（表６）に示すように、平行平板６０２ａ〜６０２ｄの傾斜角度を、それぞれの波長域に応じて異ならせることにより、それぞれの波長域に対する光線のずれ量をそろえることができる。本実施の形態では、傾斜角度変更後のずれ量の誤差は、上記従来例の約５．３％から約０．１％にまで低減した。

このように平行平板の傾斜角度を波長に応じて変更することによって、正しく画素ずらしを行なうことができ、それぞれの波長域の画像をさらに合成することによって、色むらなどのない、フルカラーの高解像度画像を得ることができた。

なお、本実施の形態において、光学系の数を４つとしたが、光学系の数は、２つ以上であれば平行平板における分散を考慮した傾斜角度の最適化を行なうことができるため効果がある。

また、本実施の形態においては、撮像素子を１個用い、それぞれの光学系が結像する領域を分割して撮像を行なっているが、それぞれの光学系に対応する複数の撮像素子を用いてもよい。

また、平行平板の傾斜手段として圧電素子を用いているが、所定量の角度を精度よく傾斜させる機構であれば、どのような機構を用いても何ら問題はない。例えば、電磁石を用いたアクチュエータを用いることができる。また、形状記憶合金を用いることで、所定の移動量だけ平行平板を傾斜させることもできる。

また、本実施の形態においては、１軸方向に平行平板を傾斜させＹ方向における高解像度化を実現しているが、平行平板を直交する方向に傾斜させることにより、Ｘ方向に高解像度化することが可能である。また、これらの平行平板を２枚組み合わせることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に画素ずらしを行なうことが可能となり、さらに高解像度化された画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、波長域に応じて撮像領域上におけるずらし量を一致させるように各平行平板の傾斜角度を調整したが、波長域ごとに画素ピッチや特性などの異なる撮像素子を用いた場合などにおいては、各波長域に応じて各撮像素子に適合したずらし量になるように、各平行平板の傾斜角度をそれぞれ個別に調整することも可能である。

本発明は、デジタルカメラやカメラ付携帯電話などに用いるカラー撮像装置として有用である。

本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成斜視図 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成断面図 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の傾斜手段の構成概略図 本発明の実施の形態２にかかる撮像装置の構成斜視図 本発明の実施の形態２にかかる撮像装置の構成断面図 本発明の実施の形態３にかかる撮像装置の構成斜視図 本発明の実施の形態３にかかる撮像装置の構成断面図 画素ずらしを用いた高解像度化の概念説明図 平行平板を用いた画素ずらしの原理を示す図 従来の撮像装置の構成を示す図 ベイヤー配列の撮像素子を示す図 平行平板を用いた画素ずらし量のずれを示す図

符号の説明

１０１ ４０１，６０１ 撮像素子
１０２，４０２，６０２ 平行平板
１０３，４０３，６０３ レンズ
１０４ 圧電装置
１０４ａ 圧電素子
１０４ｂ 回転機構
１０５ センサ
１０６ 駆動回路
８０１ａ 光電変換部
８０１ｂ 無効部分
９０１ａ 第１の傾斜位置における平行平板
９０１ｂ 第２の傾斜位置における平行平板
１００１ レンズ
１００２ ガラス板
１００３ ダイクロイックプリズム
１００４ 青色を処理する撮像素子
１００５ 緑色を処理する撮像素子
１００６ 赤色を処理する撮像素子
１１０１ 赤色の波長領域を処理する光電変換部
１１０２ 緑色の波長領域を処理する光電変換部
１１０３ 青色の波長領域を処理する光電変換部
１１０４ 無効部分

Claims (4)

1. 複数の光学系と、
   前記複数の光学系に１対１に対応する複数の撮像領域と、
   前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置され、互いに異なる波長域の光を透過する色フィルタと、
   前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置された平行平板状の透明部材と、
   前記透明部材の前記光軸に対する傾斜角度を変化させる傾斜手段と、を有し、
   前記透明部材は一体化されており、一体として傾斜角度が変化し、
   前記透明部材の傾斜角度の変化により前記撮像領域に入射する光線が同じ量だけ平行移動するように、同じ光軸上にある前記色フィルタの透過波長域に応じて、前記透明部材の厚みまたは屈折率が設定されている、撮像装置。
2. 前記透明部材は前記色フィルタを兼ねる請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記複数の光学系は４つの光学系からなり、その内２つの光学系の光軸上に配置された前記色フィルタは緑色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは赤色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは青色光を透過する請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記複数の撮像領域に結像された画像を合成する画像合成手段をさらに有し、
   前記画像合成手段は、前記透明部材の傾斜角度を変化させる前後で得られた画像を合成する請求項１に記載の撮像装置。

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