JP6021462B2 - 撮像モジュールおよび撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、結像面において結像された被写体からの光を集光するマイクロレンズアレイと、該マイクロレンズアレイにより集光された光のうち特定の波長帯域の光を通過させるフィルタと、該フィルタを通過した光を撮影する撮像素子とを備え、該撮像素子が、互いに同一の大きさを有する複数の色波長取得領域および複数の狭帯域波長取得領域を備えるとともに、1以上の前記色波長取得領域と1以上の前記狭帯域波長取得領域とを含むn行n列(nは2以上の整数)の撮像領域ユニットを2次元的に複数配列してなり、前記フィルタが、前記複数の色波長取得領域の各々に対応してそれぞれ配置され、対応する前記色波長取得領域へRGB波長帯域の光を通過する複数のRGBフィルタ部と、前記複数の狭帯域波長取得領域の各々に対応してそれぞれ配置され、対応する前記狭帯域波長取得領域へRGB波長帯域より狭い狭帯域波長の光を通過する複数の狭帯域フィルタ部とを備え、前記複数のRGBフィルタ部と前記複数の狭帯域フィルタ部とを2次元的に配列してなり、前記マイクロレンズアレイが、各前記色波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第1のマイクロレンズと、各前記狭帯域波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第2のマイクロレンズとを備えるとともに、各前記第1のマイクロレンズが、前記結像面に結像された前記被写体からの光を1以上の前記色波長取得領域に到達させるように配置され、前記複数の撮像領域ユニットは、互いに同一の前記色波長取得領域および前記狭帯域波長取得領域の配列を有し、前記第1のマイクロレンズが、n以上の縮小倍率を有する撮像モジュールである。
本発明の他の態様は、結像面において結像された被写体からの光を集光するマイクロレンズアレイと、該マイクロレンズアレイにより集光された光のうち特定の波長帯域の光を通過させるフィルタと、該フィルタを通過した光を撮影する撮像素子とを備え、前記フィルタが、RGB波長帯域の光を通過する複数のRGBフィルタ部と、RGB波長帯域より狭い狭帯域波長の光を通過する複数の狭帯域フィルタ部とを配列してなり、前記撮像素子が、前記RGBフィルタ部を通過した光を撮影する複数の色波長取得領域と、前記狭帯域フィルタ部を通過した光を撮影する複数の狭帯域波長取得領域とを備え、前記マイクロレンズアレイが、各前記色波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第1のマイクロレンズと、各前記狭帯域波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第2のマイクロレンズとを備えるとともに、各前記第1のマイクロレンズが、前記結像面に結像された前記被写体からの光を1以上の前記色波長取得領域に到達させるように配置され、各前記色波長取得領域が、各前記狭帯域波長取得領域より大きく形成され、各前記第1のマイクロレンズが、各前記第2のマイクロレンズより小さな縮小倍率を有する撮像モジュールである。
本実施形態に係る撮像モジュール1は、図1に示されるように、マイクロレンズアレイ2と、フィルタ3と、撮像素子4とを備えている。
RGBフィルタ部3aは、図5に示されるように、隣接する2×2個の画素に対して、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の色フィルタを配置した、いわゆるRGBベイヤ配列のフィルタである。各色フィルタは、図4に示されるように、比較的広波長帯域にわたる光を透過させるように構成されている。
本実施形態に係る撮像モジュール1によれば、3×3個の部分領域4a,4bからなる撮像領域ユニットPiQjが行方向および列方向に繰り返して配列されているので、同一の波長帯域の光を透過させる同種のフィルタ部3a,3b1〜3b8は、いずれも、行方向および列方向のいずれに対しても3個毎の周期で配置されている。そして、マイクロレンズ2a,2bの縮小倍率が3倍に設定されているので、図1に示されるように、撮像レンズの結像面Aに結像された被写体からの光は、全ての種類のフィルタ部3a,3b1〜3b8に対して、いずれかの波長取得領域4a,4bに到達する(図1では、波長帯域λ3,λ6およびRGBについて表示し、他を省略している。)。
本実施形態に係る撮像装置10は、図6に示されるように、被写体からの光を集光して結像面Aに結像させる撮像レンズ11と、上記撮像モジュール1と、画像処理部12と、ファインダ13と、モニタ14と、観察条件設定部15とを備えている。
観察条件設定部15は、撮像素子4による画角や露出等の撮影条件や、8個の狭帯域画像情報のうちのいずれの波長帯域λ1〜λ8の狭帯域画像情報を合成するか等の観察条件を観察者によって指定させるようになっている。
画像合成部28において生成された合成画像は、モニタ14に出力されるようになっている。
本実施形態に係る撮像装置10によれば、撮像レンズ11によって集光された被写体からの光は、結像面Aにおいて結像された後、撮像モジュール1のマイクロレンズアレイ2によって集光され、撮像素子4の複数の波長取得領域4a,4bによって、相互に重複した被写体の部分画像信号として取得される。
ファインダ13に送られたRGB画像情報がファインダ13に表示されることにより、観察者が画角や露出等の撮影条件を調節することができる。また、観察者は、観察条件設定部15を介して、RGB画像に重畳して観察したい波長帯域λ1〜λ8のいずれかを選択する。
また、本実施形態においては、撮像モジュール1が8個の狭帯域画像を取得することとしたが、図10に示されるように、狭帯域画像処理部21が、取得された8個の波長帯域の狭帯域画像から各画素における他の波長帯域における画素値を推定するスペクトル推定部30を有していてもよい。
そして、この場合に、第1のマイクロレンズ2aとしては、図12に示されるように、2倍の縮小倍率を有するものを採用することで、欠落のないRGB画像を取得することができる。
1 撮像モジュール
2 マイクロレンズアレイ
2a 第1のマイクロレンズ
2b 第2のマイクロレンズ
3 フィルタ
3a RGBフィルタ部
3b1〜3b12 狭帯域フィルタ部
4 撮像素子
4a 色波長取得領域
4b 狭帯域波長取得領域
10 撮像装置
15 観察条件設定部
17 画像結合処理部(RGB画像情報生成部、狭帯域画像情報生成部)
28 画像合成部
30 スペクトル推定部
31 絞り
Claims (12)
- 結像面において結像された被写体からの光を集光するマイクロレンズアレイと、
該マイクロレンズアレイにより集光された光のうち特定の波長帯域の光を通過させるフィルタと、
該フィルタを通過した光を撮影する撮像素子とを備え、
該撮像素子が、互いに同一の大きさを有する複数の色波長取得領域および複数の狭帯域波長取得領域を備えるとともに、1以上の前記色波長取得領域と1以上の前記狭帯域波長取得領域とを含むn行n列(nは2以上の整数)の撮像領域ユニットを2次元的に複数配列してなり、
前記フィルタが、前記複数の色波長取得領域の各々に対応してそれぞれ配置され、対応する前記色波長取得領域へRGB波長帯域の光を通過する複数のRGBフィルタ部と、前記複数の狭帯域波長取得領域の各々に対応してそれぞれ配置され、対応する前記狭帯域波長取得領域へRGB波長帯域より狭い狭帯域波長の光を通過する複数の狭帯域フィルタ部とを備え、前記複数のRGBフィルタ部と前記複数の狭帯域フィルタ部とを2次元的に配列してなり、
前記マイクロレンズアレイが、各前記色波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第1のマイクロレンズと、各前記狭帯域波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第2のマイクロレンズとを備えるとともに、各前記第1のマイクロレンズが、前記結像面に結像された前記被写体からの光を1以上の前記色波長取得領域に到達させるように配置され、
前記複数の撮像領域ユニットは、互いに同一の前記色波長取得領域および前記狭帯域波長取得領域の配列を有し、
前記第1のマイクロレンズが、n以上の縮小倍率を有する撮像モジュール。 - 前記第1のマイクロレンズと前記第2のマイクロレンズとが同一の光学特性を有する請求項1に記載の撮像モジュール。
- 各前記撮像領域ユニットが、1個の前記色波長取得領域と、(n2−1)個の前記狭帯域波長取得領域とをn行n列に正方配列してなり、
前記第1のマイクロレンズと前記第2のマイクロレンズとが、1:(n2−1)の割合で配列されている請求項1または請求項2に記載の撮像モジュール。
ここで、nは2以上の整数である。 - 前記第1のマイクロレンズが、nより大きい縮小倍率を有する請求項3に記載の撮像モジュール。
- 結像面において結像された被写体からの光を集光するマイクロレンズアレイと、
該マイクロレンズアレイにより集光された光のうち特定の波長帯域の光を通過させるフィルタと、
該フィルタを通過した光を撮影する撮像素子とを備え、
前記フィルタが、RGB波長帯域の光を通過する複数のRGBフィルタ部と、RGB波長帯域より狭い狭帯域波長の光を通過する複数の狭帯域フィルタ部とを配列してなり、
前記撮像素子が、前記RGBフィルタ部を通過した光を撮影する複数の色波長取得領域と、前記狭帯域フィルタ部を通過した光を撮影する複数の狭帯域波長取得領域とを備え、
前記マイクロレンズアレイが、各前記色波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第1のマイクロレンズと、各前記狭帯域波長取得領域に対応してそれぞれ配置された複数の第2のマイクロレンズとを備えるとともに、各前記第1のマイクロレンズが、前記結像面に結像された前記被写体からの光を1以上の前記色波長取得領域に到達させるように配置され、
各前記色波長取得領域が、各前記狭帯域波長取得領域より大きく形成され、
各前記第1のマイクロレンズが、各前記第2のマイクロレンズより小さな縮小倍率を有する撮像モジュール。 - 各前記第1のマイクロレンズが、各前記第2のマイクロレンズより、前記撮像素子の撮像面から離間した位置に配置されている請求項5に記載の撮像モジュール。
- 各前記色波長取得領域に対応する前記撮像素子の撮像面と、各前記狭帯域波長取得領域に対応する前記撮像素子の撮像面との間に段差がある請求項6に記載の撮像モジュール。
- 前記狭帯域フィルタ部が、エタロンからなり、
各前記第2のマイクロレンズと各前記狭帯域フィルタ部との間に配置され、各前記狭帯域フィルタ部に入射する光の入射角度を略90°に制限する絞りを備える請求項1から請求項7のいずれかに記載の撮像モジュール。 - 前記狭帯域フィルタ部が、エタロンからなり、
各前記第2のマイクロレンズが、被写体からの光を集光して、略平行光として前記狭帯域フィルタ部に入射させる請求項1から請求項8のいずれかに記載の撮像モジュール。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の撮像モジュールと、
該撮像モジュールの複数の前記色波長取得領域によって取得された画像情報を合成してRGB画像情報を生成するRGB画像情報生成部と、
前記撮像モジュールの複数の前記狭帯域波長取得領域によって取得された画像情報を合成して狭帯域画像情報を生成する狭帯域画像情報生成部と、
該狭帯域画像情報生成部により生成された狭帯域画像情報と、前記RGB画像情報生成部により生成されたRGB画像情報とを合成する画像合成部とを備える撮像装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の撮像モジュールと、
該撮像モジュールの複数の前記色波長取得領域によって取得された画像情報を合成してRGB画像情報を生成するRGB画像情報生成部と、
前記撮像モジュールの複数の前記狭帯域波長取得領域によって取得された画像情報を合成して狭帯域画像情報を生成する狭帯域画像情報生成部と、
該狭帯域画像情報生成部により生成された狭帯域画像情報と、前記RGB画像情報生成部により生成されたRGB画像情報とを切り替えて出力する画像切替部とを備える撮像装置。 - 前記狭帯域画像情報生成部が、前記撮像モジュールの前記狭帯域波長取得領域によって同一の画素に対して取得された複数の波長帯域の画像情報に基づいて各画素における画素値のスペクトルを推定するスペクトル推定部と、観察したい波長帯域を設定する観察条件設定部とを備え、該観察条件設定部において設定された波長帯域の画素値を、前記スペクトル推定部において推定されたスペクトルから各画素について選択することにより狭帯域画像情報を生成する請求項10または請求項11に記載の撮像装置。
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