JP4533261B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置に係り、特にカラー対応の撮像装置に関する。

従来のカラー撮像装置は３原色として、ＲＧＢ、またはその補色であるＣｙ、Ｍｇ、Ｙｅを用いたものが殆どであった。例えば、放送用カメラで用いられている３板式カメラでは、入射光学像を色分解プリズムを用いてＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光学像にわけて、それぞれの光学像に対応する撮像素子（光電変換素子）を割り当てて撮像する構造を有している。

また、民生用ビデオカメラや電子スチルカメラは１つの撮像素子の上に、Ｒ、Ｇ、ＢやＣｙ、Ｍｇ、Ｙｅ、Ｇの色の組み合わせを持つカラーフィルターアレイを乗せ、カラー撮像する単板式が主流となっている。

このようなカラー撮像装置は、カラー表示装置側の色再現方法に合わせた設計が行われてきた。例えば、現在、カラーテレビの色再現は３原色の加法原理に沿って実現されている。この場合、被写体の色情報Ｒ、Ｇ、Ｂを正しく表現しようとすると、カメラの分光感度は受像機の３原色から定められる等色分光感度を持つ必要がある。

例えば、ＨＤＴＶディスプレイの３原色の色度座標は、（０．６４，０．３３）、（０．３０，０．６０）、（０．１５，０．０６）となっており、これら３つの色度点で囲まれる範囲で、色再現が可能になっている。
特開２００３−１４９４１５号広報

しかし、近年は従来の範囲を超える色再現能力を有する表示装置が開発され始めている。例えば、従来に比べて広範囲な色再現能力を有する表示装置としては、ＬＥＤをバックライトに持つ液晶ディスプレイや、レーザ光を用いた投射型プロジェクタなどがある。これらの色再現能力に優れた表示装置の能力を十分に発揮させるためには、撮像装置側でも従来の色再現範囲を超える色情報を取得できるように、色情報の取得特性を広範囲にする必要がある。

しかし、撮像装置の色情報取得特性を、表示装置に個別に対応させることは、装置の互換性や、コストの観点から見て現実的ではない。そこで、人間の視覚特性を踏まえ、略単色光軌跡内をカバーする色取得特性を有するような３原色で撮像し、それぞれの表示装置やシステムにあわせて変換するようにすると、それぞれの表示装置において色再現範囲を広範囲とすることが可能となり、好ましい。

このように、撮像装置側で、略単色光軌跡内をカバーする色情報を取得しようとした場合、従来のカラー撮像装置の３原色として用いられてきたＲＧＢ方式では、等色関数が負の成分を有してしまう問題があった。そのため、従来のＲＧＢ方式では、色情報を取得できる範囲に実質的に制限が生じていた。

このような問題を回避するため、例えば、負の分光感度を近似して擬似的に求める方法があるが、特定の色に関しては近似することが困難であり、実際の色と大きく異なってしまう場合があった。

また、一方で、単色光軌跡内を正の等色関数で記述できる関数としては、ＸＹＺ表色系が知られている。

図１は、上記のＸＹＺ等色系の等色関数の、関数ｘ（ｘ（λ））、関数ｙ（ｙ（λ））、関数ｚ（ｚ（λ））をそれぞれ示したものである。撮像装置側で、図１に示すＸＹＺ等色系に対応した色情報を取得するためには、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚのそれぞれに対応した分光特性を有するように撮像装置を構成することが必要となる。

図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、図１に示した関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚを個別に表示したものである。撮像装置側でこれらの分光特性に対応しようとすると、関数ｘ、関数ｙ、関数ｚに対応して入射光を分光する必要がある上に、例えば、図２Ｃに示す関数Ｘの場合、波長に対して２つのピークを有するため、これに対応した分光感度が求められる。このため、放送用カメラで用いられている既存の３板方式色分解プリズムでＸＹＺ等色関数に対応した撮像を行うことは困難となっていた。

そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な撮像装置を提供することを統括的課題としている。

本発明の具体的な課題は、ＸＹＺ表色系を用いることで、広範囲な色情報を取得できる撮像装置を提供することである。

請求項１に記載された発明は、入射光から、ＸＹＺ等色系の等色関数である、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚにそれぞれ対応する変換信号を形成する撮像装置であって、前記入射光を、波長に対して単一のピークを有するように、前記関数ｙに対応する入射光、前記関数ｚに対応する入射光、および前記関数ｘに対応する２つの入射光に分光する分光手段と、分光されたそれぞれの入射光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記関数ｘに対応する２つの入射光に対応する２つの前記電気信号を合成して、前記関数ｘに対応する前記変換信号を形成する合成手段と、を有することを特徴とする撮像装置である。

請求項１記載の発明によれば、ＸＹＺ表色系に対応した、広範囲な色情報を取得できる撮像装置を提供することが可能となる。

請求項２に記載された発明は、前記分光手段が、入射光を前記関数ｚのピークと前記関数ｘの短波長側のピークをカバーする波長特性を有する第１の波長領域と、前記関数ｙのピークと前記関数ｘの長波長側のピークをカバーする波長特性を有する第２の波長領域とに分光するプリズムと、前記第１の波長領域の入射光をさらに前記関数ｚのピークと前記関数ｘの短波長側のピークとに分光するオンチップフィルタと、前記第２の波長領域の入射光をさらに前記関数ｙのピークと前記関数ｘの長波長側のピークとに分光するトリミングフィルタと、を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置である。

請求項２の発明によれば、入射光を２つに分光するプリズムと、２つの入射光をさらに分光するオンチップフィルタおよびトリミングフィルタを用いることにより、効率的に入射光を４つに分光することが可能となる効果を奏する。

請求項３に記載された発明は、前記分光手段が、前記入射光を４つに分光するプリズムを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置である。

請求項３の発明によれば、単純な構造で入射光を４つに分光することが可能となる効果を奏する。

請求項４に記載された発明は、前記分光手段が、トリミングフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の撮像装置である。

請求項４の発明によれば、トリミングフィルタを用いたことで、プリズムのみで分光をする場合に比べて分光特性がさらに良好になる効果を奏する。

請求項５の発明は、前記分光手段が、前記光電変換手段に設置された、前記入射光を４つに分光するオンチップフィルタを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置である。

請求項５の発明によれば、プリズムを用いた場合に比べて分光手段を小型・軽量化することが可能となり、撮像装置を小型・軽量化することが可能となる効果を奏する。

本発明によれば、ＸＹＺ表色系を用いることで、広範囲な色情報を取得できる撮像装置を提供することが可能となる。

本発明による撮像装置は、入射光から、ＸＹＺ等色系の等色関数である、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚにそれぞれ対応する変換信号を形成する撮像装置である。このため、当該撮像装置は、前記入射光を、波長に対して単一のピークを有するように、前記関数ｙに対応する入射光、前記関数ｚに対応する入射光、および前記関数ｘに対応する２つの入射光に分光する分光手段と、分光されたそれぞれの入射光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記関数ｘに対応する２つの入射光に対応する２つの前記電気信号を合成して、前記関数ｘに対応する前記変換信号を形成する合成手段と、を有することを特徴としている。

本発明による撮像装置では、従来困難であった、ＸＹＺ等色系の等色関数のうち、波長に対して２つのピークを有する関数ｘに対応した信号を形成することが可能になっている。したがって、ＸＹＺ等色系の等色関数Ｘ，関数Ｙ，および関数Ｚの全てに対応することが可能となり、単色光軌跡内の略全域をカバーした色情報を取得することが可能となっている。

本発明による撮像装置では、入射光を分光（分解）して、それぞれの分光された入射光が、図３Ａ〜図３Ｄに示す分光特性を有するようにしている。図３Ｃおよび図３Ｄは、図２Ｂおよび図２Ｃにそれぞれ対応し、ＸＹＺ等色系の等色関数の、関数ｙ、関数ｚをそれぞれ表している。

本発明では、図３Ａに示す関数ｘ’（ｘ’（λ））と図３Ｂに示す関数ｘ’’（ｘ’’（λ））を合成すると、関数ｘとなるように、関数ｘ’と関数ｘ’’に対応する分光特性が調整される。すなわち、入射光を分光して、分光された入射光が、関数ｘ’、関数ｘ’’、関数ｙ、および関数ｚにそれぞれ対応するような特性となるようにしている。さらに関数ｘ’と関数ｘ’’に対応する電気信号を合成することで、ＸＹＺ等色系の等色関数である、関数ｘに対応する信号を構成することが可能となり、これらを出力信号（変換信号）として表示装置や信号変換器などに出力することが可能に構成されている。

このため、本発明による撮像装置では、従来の撮像装置では対応が困難であったＸＹＺ等色系に対応した色情報を取得することが可能となり、略単色光軌跡内をカバーする、広範囲な色情報を取得することが可能となる。

次に、本発明の具体的な実施の形態に関して、図面に基づき、以下に説明する。

図４は、本発明の実施例１による撮像装置を模式的に示した図である。図４を参照するに、本実施例による撮像装置１００は、入射光を集光するレンズＬと、ダイクロックミラー１０１Ａとハーフミラー１０１Ｂを含む、入射光を分解（分光）する光分解プリズム１０１と、分光された入射光に対応する、光電変換素子１０２、１０４、および１０６と、を有している。また、前記レンズＬと前記プリズム１０１の間には、必要に応じて赤外カットフィルタＩＲが設置される。

前記レンズＬを介して前記プリズム１０１に入射する入射光は、前記ダイクロックミラー１０１Ａにより反射される入射光Ａと、前記ダイクロックミラー１０１Ａを透過する入射光Ｂとに分光される。さらに前記入射光Ｂは、前記ハーフミラー１０１Ｂにより入射光Ｂ１と入射光Ｂ２に分割される。

前記入射光Ｂ１に対応するように、トリミングフィルタ１０３と光電変換素子１０２が設置され、入射光Ｂ１はトリミングフィルタ１０３により所定の波長をカットされた後、前記光電変換素子１０２に入射して、入射光Ｂ１に対応する電気信号に変換される。

また、前記入射光Ｂ２に対応するように、トリミングフィルタ１０５と光電変換素子１０４が設置され、入射光Ｂ２はトリミングフィルタ１０５により所定の波長をカットされた後、前記光電変換素子１０４に入射して、入射光Ｂ２に対応する電気信号に変換される。

一方、前記入射光Ａに対応するように、オンチップフィルタ１０７が設置された光電変換素子１０６が設置されている。前記オンチップフィルタ１０７は、分光特性が２種類のカラーフィルタが組み合わせられた構造を有しており、実質的に前記入射光Ａを、２種類の分光特性を有する入射光にさらに分光している。前記オンチップフィルタ１０７の構成の例については後述する。

また、それぞれの光電変換素子１０２、１０４および１０６は、例えば演算回路などを含む半導体チップ（コンピュータ）などを有する演算手段１０８に接続され、入射光が変換された電気信号は、当該演算手段１０８により合成などの演算処理がなされて出力ライン１０９より出力される。

本実施例による撮像装置１００では、まず前記プリズム１０１により、入射光が、短波長領域の入射光Ａと、長波長領域の入射光Ｂに分光される。図５には、前記関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚとともに、前記プリズム１０１により分光される入射光Ａと入射光Ｂの波長特性を示す。図５に示すように、入射光は、関数ｚのピークと関数ｘの短波長側のピークをカバーする波長特性を有する入射光Ａと、関数ｙのピークと関数ｘの長波長側のピークをカバーする波長特性を有する入射光Ｂに分光されている。

さらに、長波長側の入射光Ｂは、入射光Ｂ１とＢ２に分解され、入射光Ｂ２は前記トリミングフィルタ１０５により所定の波長をカットされ、前記光電変換素子１０４に入射し、電気信号に変換される。この場合、前記光電変換素子１０４により撮像される画像（光電変換された電気信号）の分光特性は、図３Ｃに示す等色関数である、関数ｙ（ｙ（λ））の特性に一致するようになっている。すなわち、以下の式（１）が成立する。

ｙ（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_１（λ）・Ｓ_１（λ） （１）
この場合、Ｌ_ｗ（λ）は等エネルギースペクトルの白色刺激のスペクトル分布、Ｉ_ｒ（λ）は前記赤外カットフィルタＩＲの透過特性、ｐ_１（λ）は前記プリズム１０１、および前記トリミングフィルタ１０５を通過して前記光電変換素子１０４に導かれる入射光の分光特性、Ｓ_１（λ）は前記光電変換素子１０４の分光感度特性を示す。

すなわち、上記の式（１）が成立するように、例えば、前記赤外カットフィルタＩＲの透過特性、前記プリズム１０１の分光特性、前記トリミングフィルタ１０５の特性、前記光電変換素子１０４の分光感度特性、などの組み合わせが選択されるようにすればよい。

また、同様に、入射光Ｂ１は前記トリミングフィルタ１０３により所定の波長をカットされ、前記光電変換素子１０２に入射し、電気信号に変換される。この場合、前記光電変換素子１０２により撮像される画像（光電変換された電気信号）の分光特性は、図３Ａに示す等色関数である、関数ｘ’（ｘ’（λ））の特性に一致するようになっている。すなわち、以下の式（２）が成立する。ただし、以下の文中で、先に説明した場合と同一の記号は、先に説明した場合と同一の内容を示しており、説明を省略する。

ｘ’（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_２（λ）・Ｓ_２（λ） （２）
この場合、ｐ_２（λ）は前記プリズム１０１、および前記トリミングフィルタ１０３を通過して前記光電変換素子１０２に導かれる入射光の分光特性、Ｓ_２（λ）は前記光電変換素子１０２の分光感度特性を示す。

すなわち、上記の式（２）が成立するように、例えば、前記赤外カットフィルタＩＲの透過特性、前記プリズム１０１の分光特性、前記トリミングフィルタ１０３の特性、前記光電変換素子１０２の分光感度特性、などの組み合わせが適宜選択されるようにすればよい。

一方、短波長側の入射光Ａは、オンチップフィルタ１０７を介して前記光電変換素子１０６に入射し、電気信号に変換される。この場合、前記光電変換素子１０６により撮像される画像（光電変換される電気信号）の分光特性は、図３Ｄに示す関数ｚ（λ）と、図３Ｂに示す関数ｘ’’（λ）に一致するようになっている。この場合、オンチップフィルタにより、入射光は２系統に実質的に分光され、変換される電気信号も２系統となる。

すなわち、以下の式（３）、（４）が成立する。

ｚ（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_３（λ）・ｆ_１（λ）・Ｓ_３（λ） （３）
ｘ’’（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_３（λ）・ｆ_２（λ）・Ｓ_３（λ）（４）
この場合、ｐ_３（λ）は前記プリズム１０１を通過して前記光電変換素子１０６に導かれる入射光の分光特性、Ｓ_３（λ）は前記光電変換素子１０６の分光感度特性を示す。また、ｆ_１（λ）、は、ｆ_２（λ）は、前記光電変換素子１０６上に設置されたオンチップフィルタの分光特性を示している。

すなわち、上記の式（３）、（４）が成立するように、例えば、前記赤外カットフィルタＩＲの透過特性、前記プリズム１０１の分光特性、前記オンチップフィルタ１０７の分光特性が適宜選択されるようにすればよい。

図６には、前記オンチップフィルタ１０７のパターンの一例を模式的に示した平面図を示す。図６を参照するに、本図に示すオンチップフィルタは、それぞれ異なる光の透過特性（分光特性）を有するカラーフィルタＦ１、Ｆ２が、例えばフォトダイオードやＣＭＯＳなどのアレイ状に配列された光電変換デバイスに対して、交互のストライプ状にカバーするように設置されている。また、カラーフィルタの配列はこれに限定されず、例えば光電変換デバイスに対してモザイク状に設置することも可能である。

また、それぞれの光電変換素子１０２、１０４、および１０６で光電変換された電気信号は、それぞれの光電変換素子に接続された演算手段１０８に送られ、該演算手段１０８によって合成されて変換信号（出力信号）とされ、例えば表示装置や、表示装置に接続された信号変換手段などに送られ、カラー画像の出力信号として利用される構造になっている。

この場合、前記演算手段１０８においては、上記の式ｘ’（λ）と、ｘ’’（λ）に対応する電気信号が合成（加算）されて合成信号となり、図２Ａに示したｘ（λ）に対応した分光感度を有する変換信号が形成される。すなわち、前記演算手段では、ＸＹＺ等色系の等色関数の、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚに対応する変換信号が構成され、撮像装置に接続されるデバイスに出力される。

この場合、演算手段１０８により、ｘ’（λ）と、ｘ’’（λ）の加算の割合が調整される。すなわち、以下の式（５）が成立するような演算がなされる。

ｘ（λ）＝ｘ’（λ）＋ｋ・ｘ’’（λ） （５）
この場合、ｋは加算量を調整するパラメータである。

このように、本実施例による撮像装置では、入射光を一旦分光し、分光した入射光を電気的に再び合成するための構造を有している。例えば上記の装置の場合、入射光を一旦４系統に分光し、そのうちの２系統を再び電気的に合成して３系統としている。

そのため、例えばＸＹＺ等色系のように、３つの関数のうちの一つが波長に対して複数（２つ）のピークを有するような場合であっても、これらの３つの関数にそれぞれ対応するような分光特性を実現することが可能となっている。

そのため、本実施例の撮像装置によれば、従来の撮像装置では対応が困難であったＸＹＺ等色系に対応した色情報を取得することが可能となり、略単色光軌跡内をカバーする、広範囲な色情報を取得することが可能となる。このため、広範囲な色情報を表示することが可能な表示装置、例えば、ＬＥＤをバックライトに持つ液晶ディスプレイや、レーザ光を用いた投射型プロジェクタに対して、その性能を発揮するための広範囲な色情報を提供することが可能となっている。

今後は表示装置の表示能力が益々向上することが予想されるため、広範囲な色情報を提供することが可能な上記の撮像装置は特に有効である。

また、本発明による撮像装置は、上記の実施例１の場合に限定されず、以下に示すように、様々に変形・変更して用いることが可能である。以下に示す実施例においても、上記に記載した場合と同様の効果を奏するが、それぞれの実施例に場合の特有の効果をさらに奏する。

図７は、本発明の実施例２による撮像装置２００を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図７を参照するに、本実施例による撮像装置２００は、入射光を４つに分光（分解）する色分解プリズム２０１を有している。前記色分解プリズムは、ダイクロックミラー２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃを備えており、前記レンズＬを通過した入射光を、入射光Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦに分光（分解）する。また、それぞれの入射光に対応するように、トリミングフィルタと光電変換素子が設置されている。

例えば、前記入射光Ｃは、トリミングフィルタ２０９で所定の波長をカットされた後、光電変換素子２１０に入射して、入射光Ｃに対応する電気信号に変換される。同様に、前記入射光Ｄ、Ｅ、およびＦは、それぞれトリミングフィルタ２０３、２０５、および２０７で所定の波長をカットされた後、それぞれ光電変換素子２０２、２０４、および２０６に入射し、それぞれ入射光Ｄ、Ｅ、およびＦに対応する電気信号に変換される。

上記において、前記光電変換素子２１０、２０２、２０４、および２０６により撮像される画像（光電変換された電気信号）の分光特性は、先に説明した関数ｘ’（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）、およびｘ’’（λ）の特性にそれぞれ一致するようになっている。すなわち、以下の式（６）〜（９）が成立する。

ｘ’（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_４（λ）・Ｓ_４（λ） （６）
ｙ（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_５（λ）・Ｓ_５（λ） （７）
ｚ（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_６（λ）・Ｓ_６（λ） （８）
ｘ’’（λ）＝Ｌ_ｗ（λ）・Ｉ_ｒ（λ）・ｐ_７（λ）・Ｓ_７（λ） （９）
この場合、ｐ_４（λ）、ｐ_５（λ）、ｐ_６（λ）、およびｐ_７（λ）は、それぞれ、前記プリズム２０１と前記トリミングフィルタ２０９、２０３、２０５、および２０７による分光特性を示している。また、Ｓ_４（λ）、Ｓ_５（λ）、Ｓ_６（λ）、およびＳ_７（λ）は、前記光電変換素子２１０、２０２、２０４、および２０６の分光感度特性を示している。

すなわち、上記の式（６）〜（９）が成立するように、例えば、前記赤外カットフィルタＩＲの透過特性、前記プリズム２０１の分光特性、前記トリミングフィルタ２０９、２０３、２０５、および２０７や、光電変換素子２１０、２０２、２０４、および２０６の分光特性が適宜選択されるようにすればよい。

また、実施例１の場合と同様に、前記演算手段２０８においては、上記のｘ’（λ）と、ｘ’’（λ）に対応する電気信号が合成（加算）され、図２Ａに示したｘ（λ）に対応した分光感度を有する信号とされる。すなわち、前記演算手段２０８では、ＸＹＺ等色系の等色関数の、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚに対応する変換信号（出力信号）が構成され、撮像装置に接続されるデバイスに出力ライン２０９を介して出力される。

この場合、演算手段２０８により、ｘ’（λ）と、ｘ’’（λ）の加算の割合が調整される。すなわち、実施例１に示した式（５）が成立するような演算がなされる。

このように、本実施例においても、ＸＹＺ等色系の等色関数（関数ｘ（λ）、関数ｙ（λ）、関数ｚ（λ））に対応した色情報を取得することが可能になっている。

また、図８は、本発明の実施例３による撮像装置３００の構成を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図８を参照するに、本実施例による撮像装置３００は、前記レンズＬ、赤外カットフィルタＩＲと、オンチップフィルタ３０２が設置された光電変換素子、さらに演算手段３０８とを有しており、実施例１および実施例２に示した撮像装置と比べて単純な構造となっている。

前記オンチップフィルタ３０２は、４種類のカラーフィルタよりなり、それぞれのカラーフィルタと光電変換素子３０２の分光特性を合わせた分光特性が、先に説明した関数ｘ’（λ）、関数ｘ’’（λ）、関数（ｙ）、および関数（ｚ）の特性と一致するようにされている。

また、実施例１または実施例２の場合と同様に、前記演算手段３０８においては、上記のｘ’（λ）と、ｘ’’（λ）に対応する電気信号が合成（加算）されて合成信号となり、図２Ａに示したｘ（λ）に対応した分光感度を有する信号が形成される。すなわち、前記演算手段３０８では、ＸＹＺ等色系の等色関数の、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚに対応する変換信号が構成され、撮像装置に接続されるデバイスに出力ライン３０９を介して出力される。

このように、本実施例においても、ＸＹＺ等色系の等色関数（関数ｘ（λ）、関数ｙ（λ）、関数ｚ（λ））に対応した色情報を取得することが可能になっている。

また、本実施例においては、実施例１または実施例２に示したような光分解プリズムを用いておらず、いわゆる単板式となっているため、撮像装置の小型・軽量化を実現することが可能となっている。

また、図９Ａには、前記オンチップフィルタ３０２のパターンの一例を模式的に示した平面図を示す。図９Ａを参照するに、本図に示すオンチップフィルタは、それぞれ異なる光の透過特性（分光特性）を有する４種類のカラーフィルタが、例えばフォトダイオードやＣＭＯＳなどのアレイ状に配列された光電変換デバイスを覆うように設置されている。

それぞれのカラーフィルタの分光特性は、光電変換素子の分光特性と合わせた場合に、それぞれ関数ｘ’（λ）、ｘ’’（λ）、関数（ｙ）、および関数（ｚ）の特性と一致するようにされている。なお、以下の文中では関数ｘ’（λ）、ｘ’’（λ）、関数ｙ（λ）、および関数ｚ（λ）に対応するカラーフィルタを、それぞれフィルタｘ’、フィルタｘ’’、フィルタｙ、およびフィルタｚと記載している。

それぞれのフィルタの配置は、例えば図に示すように、輝度信号である関数ｙ（λ）に対応するフィルタｙと、フィルタｙと特性が近いフィルタｘ’の画素数が、フィルタｘ’’、フィルタｚに比べて多く設置され、輝度信号の解像度が維持されている。また、フィルタｘ’’の周囲にフィルタｘ’が配置され、前記演算手段３０８にて処理して形成されるｘ（λ）の分光感度を実現しやすくなっている。

また、関数ｘ’（λ）、ｘ’’（λ）に対応するカラーフィルタを形成する変わりに、関数ｘ（λ）に対応するカラーフィルタ（以下文中フィルタｘ）を形成した場合には、前記演算手段３０８が不要となる。

この場合、フィルタｘ、ｙ、ｚは、例えば図９Ｂまたは図９Ｃに示すように配置すればよい。図９Ｂ、図９Ｃは、上記の撮像装置におけるオンチップフィルタのカラーフィルタの配置の例である。

まず、図９Ｂを参照するに、本図に示す例の場合、輝度信号に対応するフィルタｙが碁の目上に配置され、輝度信号における画像の帯域周波数を水平、垂直方向に広げるように配置されている。また、フィルタｘ、フィルタｙに関しては、図に示すようなパターンが、ラインごとに繰り返し設置されている。

また、図９Ｃを参照するに、本図に示す場合には、単純にフィルタｘ、フィルタｙ、フィルタｚが、ラインごとにストライプ状に、また該ストライプが繰り返すようにして設置される構造になっている。

また、フィルタの配列は上記に限定されず、様々に変形が可能であることは明らかである。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

ＸＹＺ等色系の等色関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｘ（λ）関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｙ（λ）関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｚ（λ）関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｘ’（λ）関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｘ’’（λ）関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｙ（λ）関数を示す図である。 ＸＹＺ等色系の等色関数のｚ（λ）関数を示す図である。 実施例１による撮像装置を示す図である。 図４の撮像装置のプリズムの分光特性を示す図である。 図４の撮像装置のオンチップフィルタの構成を示す図である。 実施例２による撮像装置を示す図である。 実施例３による撮像装置を示す図である。 図８のオンチップフィルタの構成を示す図（その１）である。 図８のオンチップフィルタの構成を示す図（その２）である。 図８のオンチップフィルタの構成を示す図（その３）である。

符号の説明

１００，２００，３００ 撮像装置
１０１，２０１ プリズム
１０１Ａ，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ ダイクロックミラー
１０２，１０４，１０６，２０２，２０４，２０６，２１０，３０１ 光電変換素子
１０３，１０５，２０３，２０５，２０７，２０９ トリミングフィルタ
１０７，３０２ オンチップフィルタ
１０８，２０８，３０８ 演算手段
１０９，２０９，３０９ 出力ライン

Claims (5)

1. 入射光から、ＸＹＺ等色系の等色関数である、関数ｘ、関数ｙ、および関数ｚにそれぞれ対応する変換信号を形成する撮像装置であって、
   前記入射光を、波長に対して単一のピークを有するように、前記関数ｙに対応する入射光、前記関数ｚに対応する入射光、および前記関数ｘに対応する２つの入射光に分光する分光手段と、
   分光されたそれぞれの入射光を電気信号に変換する光電変換手段と、
   前記関数ｘに対応する２つの入射光に対応する２つの前記電気信号を合成して、前記関数ｘに対応する前記変換信号を形成する合成手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記分光手段は、
   入射光を前記関数ｚのピークと前記関数ｘの短波長側のピークをカバーする波長特性を有する第１の波長領域と、前記関数ｙのピークと前記関数ｘの長波長側のピークをカバーする波長特性を有する第２の波長領域とに分光するプリズムと、
   前記第１の波長領域の入射光をさらに前記関数ｚのピークと前記関数ｘの短波長側のピークとに分光するオンチップフィルタと、
   前記第２の波長領域の入射光をさらに前記関数ｙのピークと前記関数ｘの長波長側のピークとに分光するトリミングフィルタと、を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記分光手段は、前記入射光を４つに分光するプリズムを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記分光手段は、トリミングフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 前記分光手段は、前記光電変換手段に設置された、前記入射光を４つに分光するオンチップフィルタを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

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