JP7261192B2 - レンズ装置、撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラム - Google Patents

Description

本発明は、マルチスペクトル画像を撮像するためのレンズ装置、撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムに関する。

マルチスペクトル画像を撮像するための技術に関し、例えば特許文献１には、偏光カラーフィルタ板を用いて被写体の偏光情報を取得する撮像装置が記載されている。

特開２０１９－７５７０３号公報

本開示の技術に係る一つの実施形態は、良好な画質のマルチスペクトル画像を容易に取得できるレンズ装置、撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムを提供する。

本発明の第１の態様に係るレンズ装置は、被写体の光学像を結像させるレンズを含む光学系と、光学系の瞳位置または瞳位置の近傍に配置された光学部材であって、複数の開口領域を備える枠体と、複数の開口領域に配置される複数の光学フィルタであって、少なくとも一部の波長帯域が異なる光を透過させる２つ以上の光学フィルタを含む複数の光学フィルタと、複数の開口領域に配置される複数の偏光フィルタであって、偏光方向が異なる複数の偏光フィルタと、を有する光学部材と、照明光を被写体に照射する照射装置と、光学系と、光学部材と、照射装置と、のうち少なくとも１つを制御する制御部と、を備え、制御部は、光学系から出射される光の分光特性を複数の開口領域について変更する。

第２の態様に係るレンズ装置は第１の態様において、照射装置は、複数の光学フィルタの波長帯域を含む分光特性を有する。

第３の態様に係るレンズ装置は第１または第２の態様において、分光特性は、分光強度のピーク波長、分光強度の比、及び分光強度の波長幅のうち少なくとも１つを含む。

第４の態様に係るレンズ装置は第３の態様において、複数の開口領域の開口面積のうち少なくとも１つを調整する調整機構を備え、開口面積の調整により分光強度の比を変更する。

第５の態様に係るレンズ装置は第３の態様において、複数の開口領域の開口面積のうち少なくとも１つは調整可能であり、開口面積の調整により分光強度の比が調整されている。

第６の態様に係るレンズ装置は第３から第５の態様のいずれか１つにおいて、複数の開口領域のうち少なくとも１つの開口領域に配置され、少なくとも１つの開口領域を透過する光を減光する減光フィルタを備え、減光フィルタにより、分光強度の比を変更する。

第７の態様に係るレンズ装置は第３から第６の態様のいずれか１つにおいて、複数の光学フィルタのうち少なくとも１つの光学フィルタについて、光学系の光軸とのなす角度を調整する調整機構を備え、角度の調整により分光強度のピーク波長を変更する。

第８の態様に係るレンズ装置は第３から第７の態様のいずれか１つにおいて、光学系は、入射する光を分光する第１プリズムと、分光された光のうち一部の波長帯域の光を透過させるスリットであって、開口の位置及び／または幅が変更する第１スリットと、を備え、開口の位置及び／または幅の調整により、分光強度のピーク波長及び／または分光強度の波長幅を変更する。

第９の態様に係るレンズ装置は第３から第８の態様のいずれか１つにおいて、照射装置は、入射する光を分光する第２プリズムと、分光された光のうち一部の波長帯域の光を透過させるスリットであって、開口の位置及び／または幅が変更する第２スリットと、を備え、第２プリズム及び第２スリットを通過した光を照明光として被写体に照射し、開口の位置及び／または幅の調整により、分光強度のピーク波長及び／または分光強度の波長幅を変更する。

第１０の態様に係るレンズ装置は第３から第９の態様のいずれか１つにおいて、照射装置よりも被写体に近い側に配置された可動の第３スリットと、照射装置よりも被写体に近い側に配置され、透過波長帯域が連続的に変化する可動のフィルタと、を備え、制御部は、第３スリットの開口幅と、第３スリットの開口位置と、第３スリットの開口位置とフィルタとの相対的な位置関係と、のうち少なくとも１つを変化させることで分光強度のピーク波長及び／または分光強度の波長幅を変更する。

第１１の態様に係るレンズ装置は第３から第１０の態様のいずれか１つにおいて、照射装置は、少なくとも一部の波長帯域が異なる複数の光を照明光として被写体に照射し、照射装置が複数の光のうち少なくとも１つについて照射強度を変更することにより、分光強度の比を変更する。

第１２の態様に係るレンズ装置は第３から第１１の態様のいずれか１つにおいて、光学系に入射する光を長軸と短軸の長さを変えた楕円偏光にする楕円偏光機構であって、長軸の方向を変更する楕円偏光機構を備え、楕円偏光機構で長軸の方向を変更することにより、分光強度の比を変更する。

本発明の第１３の態様に係る撮像装置は、第１から第１２の態様のいずれか１つに係るレンズ装置と、異なる偏光方向を有する複数の偏光素子を備え、複数の開口領域のいずれかを透過した光を選択的に受光する複数の画素群を含む撮像素子と、撮像素子から出力される複数の画像信号に基づいて、複数の光学フィルタの波長帯域にそれぞれ対応する複数の画像を生成するプロセッサと、を備える。プロセッサは、生成した複数の画像のうち一または複数を合成して１つの画像を生成してもよい。また、プロセッサは複数の画像を合成してカラー画像を生成してもよい。

第１４の態様に係る撮像装置は第１３の態様において、レンズ装置において、枠体は３つの開口領域を備え、それぞれが３つの波長帯域の光を透過させる３種類の光学フィルタが３つの開口領域に１つずつ配置されて、合計で９つの波長帯域の光を透過させ、３つの開口領域のうち少なくとも２つに、偏光方向が異なる偏光フィルタが配置され、撮像素子において、偏光方向が異なる３種類の偏光素子のいずれかが各画素に配置され、それぞれが９つの波長帯域のうちの３つと重複する波長帯域を有する３つの光学フィルタのいずれかが各画素に配置されて、撮像素子は９つの波長帯域の光を受光し、プロセッサは９つの波長帯域にそれぞれ対応する９つの画像を生成する。

第１５の態様に係る撮像装置は第１３または第１４の態様において、プロセッサは、複数の画像信号の感度を出力する。

第１６の態様に係る撮像装置は第１５の態様において、プロセッサは、感度に基づいて、撮像装置のユーザに分光特性の調整を促す情報を出力する。

第１７の態様に係る撮像装置は第１５または第１６の態様において、プロセッサは、感度に基づいて光学系及び／または照射装置を制御する。

第１８の態様に係る撮像装置は第１５から第１７の態様のいずれか１つにおいて、感度は、複数の画像信号の出力強度と、撮像素子から出力されるノイズと出力強度との比であるノイズ比と、のうち少なくとも１つを含み、プロセッサは、複数の光学フィルタの分光特性と、光学系の分光特性と、撮像素子の分光特性と、照射装置の分光特性と、に基づいて感度を算出する。

本発明の第１９の態様に係る撮像方法は、第１から第１２の態様のいずれか１つに係るレンズ装置と、異なる偏光方向を有する複数の偏光素子を備え、複数の開口領域のいずれかを透過した光を選択的に受光する複数の画素群を含む撮像素子と、を備える撮像装置の撮像方法であって、撮像素子から出力される複数の画像信号に基づいて、複数の光学フィルタの波長帯域にそれぞれ対応する複数の画像を生成する画像生成工程を有する。

第２０の態様に係る撮像方法は第１９の態様において、複数の画像信号の感度を出力する感度出力工程を有する。

第２１の態様に係る撮像方法は第２０の態様において、感度に基づいて、撮像装置のユーザに分光特性の調整を促す情報を出力する調整要求工程を有する。

第２２の態様に係る撮像方法は第２０または第２１の態様において、感度に基づいて光学系及び／または照射装置を制御する制御工程を有する。

本発明の第２３の態様に係る撮像プログラムは、第１９から第２２の態様のいずれか１つに係る撮像方法をコンピュータに実行させる。斯かるプログラムのコンピュータ読み取り可能なコードを記録した非一時的記録媒体も、本発明の態様として挙げることができる。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。 図２は、信号処理部及び照射装置の構成を示す図である。 図３は、撮像素子の概略構成を示す図である。 図４は、レンズ装置の構成を示す図である。 図５は、光学部材の構成例を示す図である。 図６は、３波長の場合の開口領域の配置例を示す図である。 図７は、分光特性の調整の様子を示す図である。 図８は、開口面積の変更による分光強度の調整の様子を示す図である。 図９は、可変開口部材による分光強度の調整の様子を示す図である。 図１０は、可変減光フィルタによる分光強度の調整の様子を示す図である。 図１１は、光学フィルタの傾きを変更して分光特性を調整する様子を示す図である。 図１２は、光学フィルタの傾きを変更するための構成を示す図である。 図１３は、光学フィルタの傾きを変更するための構成を示す他の図である。 図１４は、レンズ側のプリズム及びスリットによる分光特性の調整の様子を示す図である。 図１５は、楕円偏光機構を用いた分光特性の調整の様子を示す図である。 図１６は、被写体の反射率と出力光の強度との関係を示す図である。 図１７は、光源の分光強度比の変更による分光特性の調整を示す図である。 図１８は、光源の分光強度比の変更による分光特性の調整を示す他の図である。 図１９は、光源のピーク波長、波長幅を変更することによる分光特性の調整を示す図である。 図２０は、照射装置側のプリズム及びスリットによる分光特性の調整の様子を示す図である。 図２１は、照射装置側のスリット及びフィルタによる分光特性の調整の様子を示す図である。 図２２は、枠体に遮蔽部材を装着する様子を示す図である。 図２３は、分光特性の調整及び撮像の処理を示すフローチャートである。 図２４は、分光特性の調整及び撮像の処理を示す他のフローチャートである。 図２５は、第２の実施形態に係る光学系に備えられるバンドパスフィルタユニットの正面図である。 図２６は、第１バンドパスフィルタの透過波長特性を示すグラフである。 図２７は、第２バンドパスフィルタの透過波長特性を示すグラフである。 図２８は、第３バンドパスフィルタの透過波長特性を示すグラフである。 図２９は、第２の実施形態に係る光学系に備えられる偏光フィルタユニットの正面図である。 図３０は、イメージセンサの画素の配列の概略構成を示す図である。 図３１は、各画素ブロックに備えられる偏光フィルタ素子の配列パターンの一例を示す図である。 図３２は、第１分光フィルタ素子の透過波長特性の一例を示すグラフである。 図３３は、第２分光フィルタ素子の透過波長特性の一例を示すグラフである。 図３４は、第３分光フィルタ素子の透過波長特性の一例を示すグラフである。 図３５は、各画素ブロックに備えられる分光フィルタ素子の配列パターンの一例を示す図である。 図３６は、第２の実施形態に係る撮像装置の動作の概念図である。

本発明に係るレンズ装置、撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムの一つの実施形態は以下の通りである。説明においては、必要に応じて添付図面が参照される。

＜第１の実施形態＞
＜撮像装置の構成＞
図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。第１の実施形態に係る撮像装置１０（撮像装置）はマルチスペクトル画像を撮像する撮像装置であり、レンズ装置１００（レンズ装置、光学系）と、撮像装置本体２００（撮像装置、撮像素子、プロセッサ）と、を備える。レンズ装置１００は、レンズ１００Ａと、照射装置１００Ｂ（照射装置）と、を備える。撮像装置本体２００は、撮像素子２１０（撮像素子）と、信号処理部２３０（信号処理部、制御部、プロセッサ）と、を備える。

＜画像生成部の構成＞
図２は信号処理部２３０及び照射装置１００Ｂの構成を示す図である。信号処理部２３０は、撮像素子から出力される信号にアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部２３２と、画像生成部２３４と、係数記憶部２３６と、を備える。画像生成部２３４（プロセッサ）は、本発明に係る撮像方法をコンピュータに実行させる撮像プログラムのコンピュータ読み取り可能なコードを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）等の非一時的記録媒体（不図示）及び作業用の一時的記憶領域（不図示）を備え、撮像素子２１０から出力される複数の画像信号（異なる偏光方向に対応する画像信号）に基づいて、レンズ１００Ａに配置された複数の光学フィルタの波長帯域にそれぞれ対応する複数の画像を生成する。画像生成部２３４は、波長帯域λ１，λ２，λ３の画像（３バンドのマルチスペクトル画像）を生成することができる。また、画像生成部２３４は、感度の算出、分光特性の調整を促すメッセージの出力、分光特性の調整等を行う（後述）。

上述した画像生成部２３４の機能は、各種のプロセッサ（processor）及び記録媒体を用いて実現できる。各種のプロセッサには、例えばソフトウェア（プログラム）を実行して各種の機能を実現する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、画像処理に特化したプロセッサであるＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）も含まれる。各機能は１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサ（例えば、複数のＦＰＧＡ、あるいはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、またはＣＰＵとＧＰＵの組み合わせ）で実現されてもよい。また、複数の機能を１つのプロセッサで実現してもよい。これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。

上述したプロセッサあるいは電気回路がソフトウェア（プログラム）を実行する際は、実行するソフトウェアのコンピュータ（例えば、画像生成部２３４を構成する各種のプロセッサや電気回路、及び／またはそれらの組み合わせ）で読み取り可能なコードをＲＯＭ等の非一時的記録媒体に記憶しておき、コンピュータがそのソフトウェアを参照する。

撮像装置１０は、不図示のシャッタレリーズスイッチ等から撮影指示入力を受け付けると、撮像素子２１０における露光制御を行う。この露光制御により撮像素子２１０の受光面に結像された被写体の光学像は、撮像素子２１０により電気信号に変換される。撮像素子２１０の各画素には、フォトダイオード２１２に入射する光の光量に応じた電荷が蓄積され、撮像素子２１０からは各画素に蓄積された電荷量に応じた電気信号が画像信号として読み出され、出力される。

＜照射装置の構成＞
照射装置１００Ｂ（照射装置）は、上述したレンズ１００Ａに配置された複数の光学フィルタの波長帯域（上述した波長帯域λ１，λ２，λ３）を含む分光特性（波長帯域等）を有する照明光を被写体に照射する光源３２０，３２２，３２４と、これら光源による照明光の照射を制御する光源制御部３１０（制御部）と、を備える。光源３２０，３２２，３２４は画像生成部２３４（制御部、プロセッサ）の制御により分光特性（照明光の強度、ピーク波長、波長幅等）を変更できるものであることが好ましい。また、光源の数は４つ以上でもよい。

＜撮像素子の構成＞
図３は、撮像素子２１０の概略構成を示す図である。撮像素子２１０は、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型の撮像素子（イメージセンサ）であり、ピクセルアレイ層２１１、偏光フィルタ素子アレイ層２１３、及びマイクロレンズアレイ層２１５を有するモノクローム型の撮像素子である。各層は、像面側から物体側に向かって、ピクセルアレイ層２１１、偏光フィルタ素子アレイ層２１３（複数の偏光素子）、マイクロレンズアレイ層２１５の順で配置される。なお、撮像素子２１０は、ＣＭＯＳ型に限らず、ＸＹアドレス型、またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）型のイメージセンサでもよい。

ピクセルアレイ層２１１は、多数のフォトダイオード２１２（複数の画素群）を二次元的に配列して構成される。１つのフォトダイオード２１２は、１つの画素を構成する。各フォトダイオード２１２は、水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）に沿って規則的に配置される。

偏光フィルタ素子アレイ層２１３は、偏光方向（透過させる光の偏光方向）が異なる４種類の偏光フィルタ素子２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ（複数の偏光素子）を二次元的に配列して構成される。偏光フィルタ素子２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄの偏光方向は、例えば０°，４５°，９０°，１３５°とすることができる。また、これらの偏光方向は、光学部材における偏光フィルタの偏光方向に対応させることができる。撮像素子２１０は、これら偏光フィルタ素子２１４Ａ～２１４Ｄにより、複数の開口領域を透過した光のいずれかを選択的に受光する複数の画像群を含む。これらの偏光フィルタ素子２１４Ａ～２１４Ｂはフォトダイオード２１２と同じ間隔で配置され、画素ごとに備えられる。

マイクロレンズアレイ層２１５は、各画素に配列されたマイクロレンズ２１６を備える。

＜レンズ装置の構成＞
図４はレンズ装置１００の構成を示す図である。同図に示すように、レンズ装置１００は、レンズ１００Ａと、照射装置１００Ｂと、を備える。レンズ１００Ａには、レンズ鏡筒１０２に第１のレンズ１１０（レンズ、光学系）及び第２のレンズ１２０（レンズ、光学系）とから構成される単一の光学系が配置され、これら第１のレンズ１１０及び第２のレンズ１２０は、それぞれ第１レバー１０４，第２レバー１０６を回動させることにより光軸Ｌの方向に進退して、ズーム及び／またはフォーカスが調整される。また、これらレンズにより、被写体の光学像が撮像素子の受光面上に結像する。したがって、第１のレンズ１１０及び第２のレンズ１２０は撮像光学系を構成する。第１のレンズ１１０及び第２のレンズ１２０は、複数のレンズから構成されるレンズ群でもよい。また、レンズ鏡筒１０２には、レンズ１００Ａの瞳位置または瞳位置の近傍にスリット１０８が形成されており、このスリット１０８に光学部材１３０（光学部材）が挿入される。光学部材１３０は、その光軸が光学系の光軸Ｌと一致した状態で配置される。

＜光学部材の構成＞
後述するように、光学部材１３０は、枠体（枠体）と、光学フィルタ（カラーフィルタ、複数の光学フィルタ）と、偏光フィルタ（複数の偏光フィルタ）と、減光フィルタ（減光フィルタ）と、を備える。光学部材１３０はレンズ鏡筒１０２に挿入及び抜去が可能であり、光源（被写体）の特性に合わせて、特性が異なる光学部材を用いることができる。これにより、光学系から出射される光の分光特性が複数の開口領域のそれぞれについて可変となる（変更することができる）。なお、レンズ装置１００が撮像装置本体２００に装着された場合に、開口領域１３２Ａ～１３２Ｄに対応して撮像素子２１０から出力される画像信号の感度を複数の波長帯域間で一定または指定された範囲の比率にすることを「調整」ということができる。

また、被写体（光源）のスペクトル、レンズ（第１のレンズ１１０、第２のレンズ１２０）の分光透過率、フィルタ（光学フィルタ、偏光フィルタ）の透過波長特性、及び波長帯域とイメージセンサ（撮像素子２１０）の出力との関係により定まる特性を「感度」ということができる。

一般に、偏光マルチスペクトルカメラでは、得られた偏光ごとの入力に対して混信除去を行うことにより、波長ごとの出力（画像信号）を得ている。このとき、波長ごとの出力強度に偏りがあると、強度が小さい波長の画像においてノイズが増大するという問題が生じる。この場合、強度の弱い信号にゲインを掛ける方法だとノイズまで増幅してしまい、ＳＮ比は改善しない。また、露光時間を長くするなど弱い信号強度を上げようとすると、元々強度が強い信号まで強度が上がってしまい、白飛びするという問題が生じる。さらに、一般に、イメージセンサ単体での感度は製造過程にて決定され、被写体のスペクトルもその物性に依存するから、これらを撮影時に変更することは困難である。

このような観点から、本発明ではレンズの瞳を波長帯域ごとに分割し、各波長帯域に紐付けられた偏光情報を元に分光画像（光学フィルタの波長帯域に対応する画像）を生成している。また、本発明では、光学系から出射される光の分光特性が、光学系及び／または照射装置を制御することにより、複数の開口領域について可変である（変更することができる）。このため、良好な画質のマルチスペクトル画像を容易に取得することができる（後述する態様の場合も同様である）。また、光軸（撮像方向）のズレがない分光画像を同時に取得することができ、複数回の撮影を行う必要がない。

図５は光学部材の構成例を示す図である。図５に示す光学部材１３０は枠体１３２を備え、枠体１３２は４つの開口領域１３２Ａ～１３２Ｄ（複数の開口領域）を備える。開口領域１３２Ａ～１３２Ｄの形状は扇型に限らず、円形や矩形、多角形等他の形状でもよい（後述する他の態様でも同様である）。これら開口領域（枠体１３２の裏面側）には、フィルタセット１４０Ａ～１４０Ｄがそれぞれ配置される。フィルタセット１４０Ａ～１４０Ｄは接着剤で固定してもよい。

例えば、フィルタセット１４０Ａは、光学フィルタと、偏光フィルタと、減光フィルタと、を重ねて構成することができ、フィルタセット１４０Ｂ～１４０Ｄについても同様である。ただし、フィルタセット１４０Ａ～１４０Ｄの構成はそれぞれ異なっていてもよい。例えば、一部の開口領域について光学フィルタ、偏光フィルタ、減光フィルタのうち１つ以上が配置されていなくてもよい。また、各フィルタの特性（波長帯域、偏光方向、減光度）は開口領域ごとに異なっていてもよい。

フィルタセット１４０Ａ～１４０Ｄにおいて、光学フィルタは、少なくとも一部の波長帯域が異なる光を透過させる光学フィルタ（バンドパスフィルタ）を２つ以上含む複数の光学フィルタである。また、偏光フィルタは偏光方向が異なる複数の偏光フィルタであり、偏光方向は最大で４方向（開口領域の数と同じ；例えば０°，４５°，９０°，１３５°）とすることができる。なお、偏光フィルタは偏光フィルムにより偏光するフィルタでもよいし、ワイヤーグリッドあるいは複数のスリットにより偏光するフィルタでもよい。

また、減光フィルタは、開口領域１３２Ａ～１３２Ｄを通過する光を減光する複数の減光フィルタであり、例えばＮＤフィルタ（ＮＤ：Neutral Density）を用いることができる。減光フィルタの減光度合いは一部、または全てのフィルタで違っていてもよく、ユーザは選択した減光度の減光フィルタを用いることにより、開口領域１３２Ａ～１３２Ｄについての分光強度を調整することができる。

図５では、開口領域（波長帯域）及び偏光方向が４種類である場合について説明しているが、開口領域及び偏光方向は３種類以下でもよい。なぜなら、撮像素子２１０のようにモノクローム型（カラーフィルタなし）で偏光フィルタ素子の偏光方向が４方向の撮像素子を用いた場合、最大でも３つの偏光方向に対応した３つの波長帯域の画像しか分離できないからである。開口領域が３つの場合、４つの開口領域のうち２つに同じ波長帯域の光学フィルタ及び同じ偏光方向の偏光フィルタを配置してもよいし、１つの開口を遮蔽部材で遮蔽してもよい。また、３つの開口領域を備える枠体を用いてもよい。

図６は３波長の場合の開口領域の配置例を示す図である。図６の（ａ）部分は４つの開口領域１３１Ａ～１３１Ｄのうち１つ（開口領域１３１Ｄ）を遮蔽部材１３１Ｅで遮蔽した状態の枠体１３１を示しており、同図の（ｂ）部分は３つの開口領域１３３Ａ～１３３Ｃを形成した枠体１３３を示している。なお、開口領域の間で開口面積が異なっていてもよい。これらの態様においても、上述した態様と同様に、光学フィルタ（カラーフィルタ）、偏光フィルタ、及び減光フィルタを開口領域に配置することができる。なお、使用する開口領域が４つである場合も３つ以下である場合も、光学フィルタは複数の開口領域の少なくとも１つに配置されていればよく、一部の開口領域が素通し（光学フィルタなし）でもよい。

＜分光特性の調整＞
図７は分光特性の調整の様子を示す図である。図７の（ａ）部分は、ある波長帯域において照射装置１００Ｂ側の分光強度（スペクトル強度）を上げて分光特性１６０Ａ（点線で示す状態）から分光特性１６０Ｂ（実線で示す状態）にし、光学系側の分光特性１６２との関係を変化させた状態を示す。分光特性１６０Ａ，１６０Ｂと分光特性１６２との重なりの大きさが、この波長帯域における「感度」に対応する。所望の状態により、分光強度を上げてもよいし、下げてもよい。分光強度の調整は複数の波長帯域のうち１つ以上について行うことができ、これにより波長帯域間での分光強度の比を調整することができる。

また、図７の（ｂ）部分は、照射装置１００Ｂ側の分光強度（スペクトル強度）のピーク波長をシフトさせて分光特性１６０Ｃ（実線で示す状態）にし、光学系側の分光特性１６２との関係を変化させた状態を示す。同図ではピーク波長を長波長側にシフトさせているが、所望の分光特性によっては短波長側にシフトさせてもよい。

図７の（ｃ）部分は、照射装置１００Ｂ側の分光強度（スペクトル強度）の波長幅を変化させて分光特性１６０Ｄ（実線で示す状態）にした状態を示す。同図では波長幅を広げているが、所望の分光特性によっては狭めてもよい。

上述した分光特性の調整は、ピーク波長、分光強度、及び波長幅のうち１つ以上について行うことができる。また、分光特性の調整は、レンズ１００Ａの光学系と、光学部材１３０と、照射装置１００Ｂと、のうち少なくとも１つを制御することにより行うことができる。分光特性の調整は、光学系と照射装置１００Ｂとのうち一方について行ってもよいし、双方について行ってもよい。調整はユーザが行ってもよいし、撮像装置１０が調整用の機構を有している場合は、撮像装置１０自身（制御部、プロセッサ）が行ってもよい。また、以下で説明する開口面積の変更、減光フィルタの使用、光学フィルタの傾き角度の調整、プリズム及びスリットの使用、スリット及びフィルタの使用、光源の照射強度の変更、楕円偏光機構の使用等のうちいずれか１つを行ってもよいし、複数の手法を組み合わせて分光特性を調整してもよい。

＜レンズ装置の制御による分光特性の調整＞
＜開口面積の調整＞
図８は、開口面積の調整による分光強度の調整の様子を示す図である。図８の（ａ）部分は、波長帯域λ１～λ４にそれぞれ対応する開口領域１８０Ａ～１８０Ｄと、これら開口領域を遮蔽する、光軸Ｌと直交する面内で独立して移動可能な遮蔽部材１５０Ａ～１５０Ｄ（調整機構）を示している。

図８の（ｂ）部分は、同図の（ａ）部分に示す状態（開口領域１８０Ａ～１８０Ｄを遮蔽する前）における、照明側（照射装置１００Ｂ；実線で図示）及びレンズ側（光学系、レンズ１００Ａ；点線で図示）の分光特性を示す図であり、同図の（ｃ）部分は、同図の（ａ）部分及び（ｂ）部分の状態において、光学系（レンズ１００Ａ）から出射される光の強度（分光強度）を示す図である。これらの図に示す例では、波長帯域λ１～λ４の出力強度に大きさ違いがある。このため、撮像装置１０は、図示せぬ駆動機構により遮蔽部材１５０Ａ～１５０Ｄを移動させて、出力強度に応じて開口領域１８０Ａ～１８０Ｄを遮蔽する。この際、開口領域１８０Ａ～１８０Ｄの開口面積を、例えば図８の（ｃ）部分に示す出力強度の逆比となるように遮蔽する。図８の（ｄ）部分はそのように遮蔽された状態の開口領域１８０Ａ～１８０Ｄを示す図であり、同図の（ｅ）部分は、遮蔽（開口面積の調整）によりレンズ側の分光特性が変化した状態を示す。これにより、図８の（ｆ）部分に示すように、波長帯域λ１～λ４の間で出力強度を揃えることができる。

図９は、可変開口部材による分光強度の調整の様子を示す図である。開口面積の調整は、液晶表示素子を用いて行うこともでき、例えば図９に示すように、液晶表示素子の遮光領域の広さを変化させて開口領域１３８Ａ～１３８Ｄの開口面積を変更することができる（調整可能である）光学部材１３８を用いてもよい。また、開口面積の調整は、瞳位置または瞳位置の近傍に絞り部材を挿入することにより行ってもよいし、分光特性に合わせて大きさが調整された開口領域を有する光学部材を使用することにより行ってもよい。

＜減光フィルタの使用＞
撮像装置１０では、減光フィルタを用いて分光特性の調整を行うこともできる。この場合、複数の開口領域のうち少なくとも１つの開口領域にＮＤフィルタ（ＮＤ：Neutral Density）等の減光フィルタを配置し、開口領域を透過する光を減光する（分光強度を下げる）ことにより各波長帯域の分光強度及びその比を調整することができる。図１０は減光フィルタによる分光強度の調整の様子を示す図であり、光学フィルタ１４２Ａ及び偏光フィルタ１４４Ａに加えて減光フィルタ１４７Ａにより構成されるフィルタセット１４１Ａを示している。このような減光フィルタは、一部の開口領域（例えば、図５に示す枠体１３２の開口領域１３２Ａ）に配置してもよいし、全ての開口領域に配置してもよい。

減光フィルタを用いる場合、減光度合いが可変のフィルタを用いてもよい。例えば、複数の減光フィルタを重ねて可変減光フィルタを構成し、それら複数の減光フィルタを相対的に回転させることで減光度合いを調整することができる。また、液晶表示素子を用いて減光フィルタを構成し、液晶の透過率を変更することにより減光度合いを調整することもできる。

なお、上述した開口面積の調整はユーザが行ってもよいし、撮像装置１０（具体的には、プロセッサとしての信号処理部２３０）が行ってもよい。

＜光学フィルタの傾き角度の調整＞
図１１は、光学フィルタの傾きを変更して分光特性を調整する様子を示す図である。図１１の（ａ）部分は、光学フィルタが、光軸Ｌと垂直な面内に配置された状態を示しており、同図の（ｂ）部分は光学フィルタと光軸Ｌとの成す角度を調整した状態を示す。図１１の（ｂ）部分に示すように、少なくとも１つの光学フィルタ（バンドパスフィルタ）について光軸Ｌとのなす角度を調整することにより、光学フィルタの見かけの厚みが変化して光路長が変化する。この結果、図１１の（ｃ）部分に示すように、分光強度のピーク波長を点線で示す状態から実線で示す状態にシフトさせることができる。

図１２は光学フィルタの傾きを変更するための構成（調整機構）を示す図である。これらの図に示す態様では、枠体２０（調整機構）は光透過性で、矩形の斜面部２２を複数有する（図１２の例では４つ）。４つの斜面部２２は、光軸Ｌ２と交わる点である光軸中心２１を頂点とした多角錐状である。なお「光透過性」とは、所望の波長帯域（例えば、可視から近赤外の範囲内で決められた波長帯域）の光を透過させることを意味する。枠体２０は、光軸Ｌ２をレンズ１００Ａの光軸Ｌと一致させた状態で、例えば上述した光学部材１３０に代えて光学系の瞳位置または瞳位置の近傍に配置される。

斜面部２２には、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄ（光学フィルタ；図１３参照）がそれぞれ設置される４つの窓部２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ（開口領域）が設けられる。窓部２４Ａ～２４Ｄは光軸中心２１の近傍に一つの角（頂点）が形成された矩形であり、窓部２４Ａ～２４Ｄの側面に形成された壁部２６が、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの位置ズレを規制する。また、窓部２４Ａ～２４Ｄの端部（光軸中心２１と反対側の角）には挿入口２８が設けられ、傾斜調整部材３０（図１３参照：調整機構）が挿入される。

なお、例えばワイヤーグリッドが形成された偏光フィルムを窓部２４Ａ～２４Ｄに装着することにより、窓部２４Ａ～２４Ｄを偏光部として機能させることができる。あるいは、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄに偏光フィルタを重ねてもよい。また、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０ＤにＮＤフィルタ等の減光フィルタを重ねてもよい。

図１３は、光学フィルタの傾きを変更するための構成（調整機構）を示す他の図である。図１３に示すように、斜面３０Ａを有するくさび形の傾斜調整部材３０（調整機構）を挿入口２８に挿入することにより、バンドパスフィルタ５０Ａの斜面部２２に対する傾斜（バンドパスフィルタ５０Ａと光軸Ｌとの成す角度）を容易に調整することができる。バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄは、所望の分光特性（ピーク波長）に応じた傾斜角度に調整され、斜面部２２に設置される。

上述の調整により傾斜角度が変わると、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄに対する光の入射角が変わり、その結果光路長が変化する。これにより、図１１の（ｃ）部分に示すように、分光強度のピーク波長をシフトさせる（変更する）ことができる。

上述した枠体２０において、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄは接着剤により枠体２０に固定することができる。この際、不透明（光を透過しない）接着剤を用いて、接着剤の窓部２４Ａ～２４Ｄへの充填量を調整することで窓部２４Ａ～２４Ｄの開口面積を調整（変更）してもよい。

＜プリズム及びスリットの使用＞
撮像装置１０において、レンズ１００Ａにプリズム及びスリットを設けて分光特性を調整してもよい。図１４は、レンズ１００Ａ側のプリズム及びスリットによる分光特性の調整の様子を示す図である。図１４に示す構成は、同図の（ａ）部分に示すように、入射する光を分光するプリズム１７０（第１プリズム）と、分光された光のうち一部の波長帯域の光を透過させるスリットであって、開口の位置及び／または幅が変更可能（可変）なスリット１７２（第１スリット）と、を備え、レンズ１００Ａの光路（瞳位置または瞳位置の近傍）に配置される。このような構成は、光学フィルタ（バンドパスフィルタ）に代えて配置することができる。また、１つのプリズムに対して複数のスリットを設けて複数の波長帯域の光を分光させてもよいし、それぞれが１つのスリットを備える複数のプリズムを用いてもよい。

このような構成を用いる場合、スリット１７２の開口の位置及び／または幅をユーザが手動で、またはプロセッサとしての信号処理部２３０が調整することにより、図１４の（ｂ）部分及び（ｃ）部分に示すように、分光強度のピーク波長及び／または分光強度の波長幅を調整することができる。なお、図１４の（ｃ）部分は、光学系から出射される分光強度が波長帯域間で等しい（決められた範囲内である）状態を示す。

＜楕円偏光機構の使用＞
図１５は、楕円偏光機構を用いた分光特性の調整の様子を示す図である。図１５に示す構成では、レンズ１００Ａの前方（被写体側）に偏光フィルタ１５２（楕円偏光機構）及びλ／４波長板１５４（楕円偏光機構）を配置する。レンズ１００Ａの瞳位置または瞳位置の近傍には、上述した態様と同様に偏光方向が異なる複数の偏光フィルタを配置する。そして、図１５の（ｂ）部分～（ｄ）部分に示すように、偏光フィルタ１５２の偏光方向とλ／４波長板１５４の遅相軸方向との成す角度を変化させることにより、長軸と短軸の長さを変えた楕円偏光を作ることができる。そして、偏光フィルタ１５２とλ／４波長板１５４とを光軸Ｌの回りに相対的に回転させることにより、楕円偏光の長軸の方向を変更することができ、これにより瞳近傍に配置された偏光フィルタを通る光量（各波長帯域の分光強度及びその比）を変えることができる。

＜照射装置制御による分光特性の調整＞
＜照明光の分光強度の変更＞
次に、照射装置の制御による分光特性の調整について説明する。図１６は被写体の反射率と出力光の強度との関係を示す図であり、図１７は光源の分光強度比の変更による分光特性の調整を示す図である。

被写体の反射率（光源の特性）が図１６の（ａ）部分にフラット（波長によらずほぼ一定）であり、レンズ１００Ａの光学フィルタ（バンドパスフィルタ）の透過率（分光強度）がこのような被写体に対して波長帯域λ１～λ３で等しくなるように設定されていれば（同図の（ｂ）部分参照）、光学系（レンズ１００Ａ）から出射される光の分光強度も波長帯域λ１～λ３で等しくなる（同図の（ｃ）部分参照）。しかしながら、被写体が図１７の（ａ）部分に示す反射スペクトルを持つ青色の物体だった場合、出射光の分光強度は同図の（ｂ）部分に示すように長波長側が低くなってしまい、長波長側のマルチスペクトル画像でＳＮ比が悪化する。

このため、照射装置１００Ｂのスペクトル強度を、各波長の出力信号強度に反比例するように変化させる（図１７の（ｃ）部分参照）。このとき、複数の光源（光源３２０，３２２，３２４）のうち少なくとも１つについて照射強度を変更する（上げる、または下げる）ことにより、分光強度及びその比を調整することができる。これにより、図１７の（ｄ）部分に示すように、各波長の出力強度を揃えることができる。

このような分光特性の調整を行う状況としては、例えば光学フィルム等の工業製品や葉緑素の検査など、被写体があまり変化せず同じような物体の撮像を続ける場合が考えられる。この場合の検査のプロセスとしては、サンプルを一回撮影し、得られたマルチスペクトル画像の各波長の分光強度比から照射装置１００Ｂのスペクトルを調整し、調整された照明光の下で検査を行う、という手順が考えられる。

図１８は、光源の分光強度比の変更による分光特性の調整を示す他の図である。例えば葉緑素の検査のように、近赤外領域の分光強度を比較して物体の状態を調べる場合、図１８の（ａ）部分，（ｂ）部分のような２つの状態が検出される。このとき、図１８の（ａ）部分における近赤外光（図中の波長帯域λ３）の強度に他の波長領域（同図の（ａ）部分における波長帯域λ１，λ２、及び同図の（ｂ）部分における波長帯域λ１，λ２，λ３）の強度を合わせてしまうと、すなわち同図の（ａ）部分における波長帯域λ３の分光強度が大きくなるように照明光の強度を全体的に上げてしまうと、同図の（ｂ）部分における近赤外光の強度（イメージセンサの出力）が飽和して画像を得ることができなくなる可能性がある。そこで、同図の（ｂ）部分に対応するマルチスペクトル画像を取得して、強度が一番大きい波長（この場合、波長帯域λ３）の強度がイメージセンサの許容最大強度になるように、照射装置１００Ｂ（光源３２０，３２２，３２４）のスペクトル強度を変化させることができる。

＜照明光のピーク波長、波長幅の変更＞
図１９は光源のピーク波長、波長幅を変更することによる分光特性の調整を示す図である。このような調整は、照明光の波長及び／または強度が可変（変更可能）である複数の光源（例えば、光源３２０，３２２，３２４）を用いて行うことができる。同図において、実線は光源（照射装置１００Ｂ）側の分光特性を示し、点線はレンズ装置側の分光特性を示す。

調整前の分光特性が図１９の（ａ）部分に示す状態（光源側の分光特性がレンズ装置側に対し低波長側である）であったとすると、照明光のピーク波長をシフトさせる（この場合、波長帯域λ２，λ３のピークを長波長側にシフトさせる）ことにより、分光特性を同図の（ｂ）部分に示す状態に調整することができる。また、照明光（この場合、波長帯域λ２，λ３）の波長幅を広げることにより、分光特性を同図の（ｃ）部分に示す状態に調整することができる。

同様に、調整前の分光特性が図１９の（ｄ）部分に示す状態（波長帯域λ１，λ２については光源側の分光特性がレンズ装置側に対し低波長側であり、波長帯域λ３については光源側の分光特性がレンズ装置側に対し長波長側である）であったとすると、照明光のピーク波長をシフトさせる（この場合、波長帯域λ２のピークを長波長側にシフトさせ、波長帯域λ３のピークを短波長側にシフトさせる）ことにより、分光特性を同図の（ｅ）部分に示す状態に調整することができる。また、照明光（この場合、波長帯域λ２，λ３）の波長幅を広げることにより、分光特性を同図の（ｆ）部分に示す状態に調整することができる。

＜プリズム及びスリットの使用＞
上述した光源のピーク波長、波長幅の変更は、プリズム及びスリットを用いて行うこともできる。図２０は、照射装置側のプリズム及びスリットによる分光特性の調整の様子を示す図である（光源制御部３１０の図示は省略）。同図に示す構成は、光源３２０（３２２，３２４）の前方に設けられ、入射する光を分光するプリズム３３０（第２プリズム）と、分光された光のうち一部の波長帯域の光を透過させるスリットであって、開口の位置及び／または幅が変更可能（可変）なスリット３３２（第２スリット）と、を備える。このような構成により、図１４について上述したのと同様に、図２０の（ｂ）部分及び（ｃ）部分に示すように、分光強度のピーク波長及び／または分光強度の波長幅を調整して各波長帯域の分光強度及びその比を調整することができる。１つのプリズムに対して複数のスリットを設けて複数の波長帯域の光を分光させてもよいし、それぞれが１つのスリットを備える複数のプリズムを用いてもよい。

光源のピーク波長、波長幅の変更は、プリズムなしで行うこともできる。図２１は、照射装置側のスリット及びフィルタによる分光特性の調整の様子を示す図である（光源制御部３１０の図示は省略）。同図に示す構成は、スリット３４０（第３スリット）と、フィルタ３４２（フィルタ）と、を備える。スリット３４０は、光源３２０（３２２，３２４）の前方（被写体に近い側）に配置される可動のスリットである。また、フィルタ３４２は、光源３２０（３２２，３２４）の前方（被写体に近い側）に配置された可動のフィルタであり、フィルタ上の位置によって、透過波長帯域が例えば青色から赤色までの範囲で連続的に（または段階的に）変化する。信号処理部２３０及び光源制御部３１０は、スリット３４０の開口幅と、スリット３４０の開口位置と、スリット３４０の開口位置とフィルタ３４２との相対的な位置関係と、少なくとも１つを変化させることで、照射装置１００Ｂ側の分光強度のピーク波長及び／または分光強度の波長幅を変更とする（図２０の（ｂ）部分及び（ｃ）部分を参照）。なお、スリット３４０及びフィルタ３４２は、光源３２０，３２２，３２４のうちいずれか１つに対し配置してもよいし、複数に対し配置してもよい。

＜画像生成処理＞
次に、上述した構成の撮像装置１０を用いた画像生成処理（撮像方法）について説明する。画像生成処理（撮像方法）は、本発明に係る撮像プログラムを用いて行うことができる。なお、ここでは光学部材において光学フィルタの波長帯域が３種類（λ１～λ３）で偏光方向も３種類（例えば０°，４５°，９０°）、撮像素子２１０の偏光方向は４種類（０°，４５°，９０°，１３５°）であるものとする。この場合、例えば図６の（ａ）部分に示す枠体１３１（開口領域１３１Ｄを遮蔽）を使用することができる。

＜混信除去の係数群＞
波長帯域（λ１～λ３）に対応した画像を得るには、撮像素子２１０の各画素から各波長帯域に対応した画素信号を分離して抽出する必要があるが、これらの画像データには混信（クロストーク）が生じている。すなわち、各画素には各波長帯域の光が入射するため、生成される画像は波長帯域λ１～λ３の画像が混合した画像となる。このため、画像生成部２３４は、混信除去処理を行って各波長帯域（λ１～λ３）の画像データを生成する。

レンズ１００Ａから出射した波長帯域λ１～λ３の光が各画素で受光される割合（混信比率）は、光学フィルタ１４２Ａ～１４２Ｃが透過させる光の波長帯域λ１～λ３の設定、偏光フィルタ１４４Ａ～１４４Ｃが透過させる光の偏光方向の設定、撮像素子２１０の各画素が受光する光の偏光方向（４方向）の設定から一意に定まり、事前に求めることができる。画像生成部２３４は、この混信比率を、複数の開口領域のうち特定の開口領域以外の開口領域を遮蔽する複数の遮蔽部材を用いて、複数の遮蔽部材のうちいずれかがレンズ装置に装着された状態で取得した複数の画像から算出することができる。

図２２は、枠体１３２に遮蔽部材を装着する様子を示す図である。同図の（ａ）部分に示すように、遮蔽部材１３９は、枠体１３２の開口領域１３２Ａ～１３２Ｄのうちいずれかを開放して残りを遮蔽する複数の遮蔽部材を備える。具体的には、遮蔽部材１３９Ａ～１３９Ｄは、それぞれ開口領域１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄ（特定の開口領域）以外の開口領域を遮蔽する。図２２の（ｂ）部分は、遮蔽部材１３９Ａを装着した状態の枠体１３２を示す。なお、上述のように開口領域及び偏光方向が３種類以下である場合（例えば、４つの開口のうち１つ以上を遮蔽する場合、あるいは３つ以下の開口領域を有する光学部材を用いる場合）は、遮蔽部材も３種類以下でよい。以下、開口領域及び偏光方向が３種類である場合について説明する。

この場合、遮蔽部材１３９Ａ～１３９Ｃを１つずつ用いて撮像することにより、３つの波長帯域にそれぞれ対応した３つの画像が得られる。画像生成部２３４は、これらの画像から混信除去処理のための係数群（混信除去行列の各要素）を算出し、係数記憶部２３６がこれら係数群を記憶する。また、画像生成部２３４は、これらの画像から光量比及びその最適値を算出することができる。

画像生成部２３４は、係数記憶部２３６から係数群を取得し、各画素から得られる画素信号から、上述の式１によって各波長帯域λ１～λ３に対応した画素信号を算出し、各波長帯域λ１～λ３の画像データを生成する。画像生成部２３４で生成された各波長帯域λ１～λ３の画像データは、外部に出力され、必要に応じて記憶装置（不図示）に記憶される。また、必要に応じてディスプレイ（不図示）に表示される。

＜分光特性の調整及び撮像（手動制御の場合）＞
次に、分光特性を調整してマルチスペクトル画像を生成する処理（撮像方法の各処理）について説明する。図２３は分光特性の調整及び撮像の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、ユーザが自ら光量比を調整する場合の処理である。不図示のシャッターレリーズ等の操作により撮像（または分光特性や感度の算出）が指示されると、処理が開示される。なお、上述した遮蔽部材を使用して混信除去の係数群が取得されているものとする。

撮像が指示されると、画像生成部２３４（プロセッサ）は各波長帯域λ１～λ３の画像データ（複数の画像信号）から、波長帯域の間での感度（感度を示す情報）を算出し（ステップＳ１００：感度算出工程）、不図示のモニタ（表示装置）やスピーカ（音声出力装置）を介して感度を出力する（ステップＳ１０５：感度出力工程）。ここで「感度」は、以下の式（１），（２）に示すように、画像信号の出力強度と、撮像素子２１０から出力されるノイズと出力強度との比であるノイズ比と、のうち少なくとも１つを含む。また、画像生成部２３４は、光学フィルタの分光特性と、光学系の分光特性と、撮像素子２１０の分光特性と、照射装置１００Ｂの分光特性と、に基づいて感度を算出することができる。

ただし、ｔｌ(λ)は光源の分光特性であり、ｔｉｆ(λ)は光学フィルタｉ（例えばｉ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）の分光特性であり、ｔＯ(λ)は光学系の分光特性であり、ｔｓ(λ)は撮像素子の画素ｊ（例えばｊ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）の分光特性である。

ただし、ｅｊは撮像素子の画素ｊのノイズである。画素ｊのノイズは、図２２について上述したように、特定の開口領域のみを残して残りの開口領域を遮蔽した状態で取得した画像信号から算出することができ、撮像前にあらかじめ取得されているものとする。

画像生成部２３４（プロセッサ）は、分光特性が決められた範囲であるか否か判断する。例えば、画像生成部２３４は、撮像素子２１０からの出力強度の最小値と最大値の比が１：１．２以下、１：１．５以下、１：２．０以下等であるか否かを判断することができる（これらの数値は例示であり、異なる値を基準としてもよい）。また、画像生成部２３４は、出力強度の比だけでなく、最小値及び／または最大値の絶対値が決められた範囲であるか否か（白飛びや黒つぶれの有無）を判断してもよい。画像生成部２３４はユーザの操作に基づいて分光特性の範囲を設定してもよいし、ユーザの操作によらずに設定してもよい。分光特性が決められた範囲である場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、画像生成部２３４は光学フィルタの波長帯域（λ１～λ３）にそれぞれ対応する複数の画像（３波長のマルチスペクトル画像）を生成する（ステップＳ１４０：画像生成工程）。

一方、分光特性が決められた範囲でない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、画像生成部２３４は、撮像装置１０のユーザに分光特性の調整を促すメッセージを出力する（ステップＳ１２０：調整要求工程）。画像生成部２３４は、図示せぬモニタやスピーカを介して、光学系及び／または照射装置１００Ｂを制御する方法を出力することができる。具体的には、画像生成部２３４は、例えば「開口領域１番の光量を絞って下さい」、「赤色照明光の強度を下げて下さい」というメッセージを出力することができる。「開口領域２番の開口面積を１段階下げて下さい」、「開口領域３番の減光度を２段階弱めて下さい」等、具体的な調整方法を出力してもよい。あるいは、絞りすぎ、減光しすぎの場合等に「光源２番の光量を上げて下さい」というメッセージを出力してもよい。画像生成部２３４は、モニタやスピーカ等の装置を介して、文字、数字、図形、記号、色彩、音声、あるいはこれらの組合せ等により感度を示す情報を出力してもよい。

ユーザは、メッセージに応じて光学系及び／または照射装置１００Ｂを制御して分光特性を調整することにより、レンズ装置１００が撮像素子２１０を有する撮像装置本体２００に装着された場合に、撮像素子２１０からの出力を波長帯域の間で一定（あるいは所望の範囲）にすることができる。

ユーザによって分光特性の調整がなされたら（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、画像生成部２３４は、再度、ステップＳ１１０で調整後の分光特性がしきい値以上であるか否か（あるいは、撮像素子２１０からの出力が波長帯域間で一定または指定された範囲であるか否か）を判断する。分光特性がしきい値以上である場合は、ステップＳ１４０で撮像（画像生成工程）を行う。

撮像装置１０では、このような処理により、良好な画質のマルチスペクトル画像を容易に取得することができる。

＜分光特性の調整及び撮像（自動制御の場合）＞
図２４は光量比の調整及び撮像の処理を示す他のフローチャートである。このフローチャートは、画像生成部２３４がユーザの操作によらずに分光特性を調整する場合の処理である。したがって画像生成部２３４は、照射装置１００Ｂを制御して、及び／またはレンズ１００Ａ（具体的には、減光度可変の減光フィルタや開口面積が可変（変更可能、調整可能）の光学部材（図８等を参照）等）を制御して、図２４のフローチャートに示す処理を行うことができる。

分光特性を手動調整する場合と同様に、不図示のシャッターレリーズ等の操作により撮像（あるいは分光特性、感度の算出）が指示されると、処理が開示される。また、上述した遮蔽部材を使用して混信除去の係数群が取得されているものとする。

ステップＳ１００～Ｓ１１０の処理は図２３のフローチャートと同様である。分光特性が決められた範囲である場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、画像生成部２３４は、レンズ１００Ａ及び／または照射装置１００Ｂを制御して、分光特性を調整する（ステップＳ１１２：制御工程）。分光特性を手動調整する場合と同様に、画像生成部２３４は、撮像素子２１０からの出力強度の比を波長帯域の間で一定（あるいはユーザの操作に応じた範囲）にする調整や、出力強度の最小値及び／または最大値を所望の範囲にする調整を行うことができ、また感度を示す情報等を出力することができる。

以上説明したように、撮像装置１０では、このような処理により、良好な画質のマルチスペクトル画像を容易に取得することができる。

＜第２の実施形態＞
＜カラー撮像素子を備える撮像装置＞
第２の実施形態に係る撮像装置は、９バンドのマルチスペクトル画像を撮像する。撮像装置が、光学系を含むレンズ装置と、撮像装置本体と、照射装置と、を備える点は第１の実施形態と同じである（図１，２参照）。しかしながら、第２の実施形態に係る撮像装置は、光学部材の構成及び撮像素子の構成が第１の実施形態と相違する。

＜光学系＞
＜バンドパスフィルタユニット＞
図２５は、第２の実施形態に係る光学系に備えられるバンドパスフィルタユニットの正面図である。バンドパスフィルタユニット１６（光学部材）は、枠体１６Ａ（枠体）に第１開口領域１６Ａ１、第２開口領域１６Ａ２、第３開口領域１６Ａ３（開口領域）を有する。

第１開口領域１６Ａ１～第３開口領域１６Ａ３は、同じ開口形状（矩形状）を有し、光軸Ｌを中心にして対称に配置される。具体的には、第２開口領域１６Ａ２が光軸上に配置され、その第２開口領域１６Ａ２を挟んで第１開口領域１６Ａ１及び第３開口領域１６Ａ３が対称に配置される。

第１開口領域１６Ａ１～第３開口領域１６Ａ３には、それぞれ透過波長特性の異なるバンドパスフィルタ（光学フィルタ）が備えられる。具体的には、第１開口領域１６Ａ１に第１バンドパスフィルタ１６Ｂ１が備えられ、第２開口領域１６Ａ２に第２バンドパスフィルタ１６Ｂ２が備えられ、第３開口領域１６Ａ３に第３バンドパスフィルタ１６Ｂ３が備えられる。

図２６は、第１バンドパスフィルタの透過波長特性を示すグラフである。同図に示すように、第１バンドパスフィルタ１６Ｂ１はマルチバンドパスフィルタで構成され、３種類の波長帯域の光を透過させる。具体的には、波長帯域λ１１の光、波長帯域λ１２及び波長帯域λ１３の光を透過させる。

図２７は、第２バンドパスフィルタの透過波長特性を示すグラフである。同図に示すように、第２バンドパスフィルタ１６Ｂ２もマルチバンドパスフィルタで構成され、３種類の波長帯域の光を透過させる。具体的には、波長帯域λ２１の光、波長帯域λ２２及び波長帯域λ２３の光を透過させる。

図２８は、第３バンドパスフィルタの透過波長特性を示すグラフである。同図に示すように、第３バンドパスフィルタ１６Ｂ３も、マルチバンドパスフィルタで構成され、３種類の波長帯域の光を透過させる。具体的には、波長帯域λ３１の光、波長帯域λ３２及び波長帯域λ３３の光を透過させる。

上述した第１～第３バンドパスフィルタにより、合計で９つの波長帯域の光を透過させることができる。

＜偏光フィルタユニット＞
図２９は、第２の実施形態に係る光学系に備えられる偏光フィルタユニットの正面図である。同図に示すように、偏光フィルタユニット１８（枠体、偏光フィルタ）は、枠体１８Ａ（枠体）に第１開口領域１８Ａ１、第２開口領域１８Ａ２、第３開口領域１８Ａ３（開口領域）を有する。

第１開口領域１８Ａ１～第３開口領域１８Ａ３は、バンドパスフィルタユニット１６の第１開口領域１６Ａ１～第３開口領域１６Ａ３に対応し、同じ位置に重ねて配置される。すなわち、第１開口領域１８Ａ１は、バンドパスフィルタユニット１６の第１開口領域１６Ａ１と同じ開口形状を有し、かつ、同じ位置に重ねて配置される。また、第２開口領域１８Ａ２は、バンドパスフィルタユニット１６の第２開口領域１６Ａ２と同じ開口形状を有し、かつ、同じ位置に重ねて配置される。また、第３開口領域１８Ａ３は、バンドパスフィルタユニット１６の第３開口領域１６Ａ３と同じ開口形状を有し、かつ、同じ位置に重ねて配置される。したがって、バンドパスフィルタユニット１６の第１開口領域１６Ａ１を通過した光は第１開口領域１８Ａ１を通過し、バンドパスフィルタユニット１６の第２開口領域１６Ａ２を通過した光は第２開口領域１８Ａ２を通過し、バンドパスフィルタユニット１６の第３開口領域１６Ａ３を通過した光は第３開口領域１８Ａ３を通過する。

第２開口領域１８Ａ２及び第３開口領域１８Ａ３には、それぞれ透過偏光方向の異なる偏光フィルタ１８Ｂ２、１８Ｂ３が備えられる。具体的には、第２開口領域１８Ａ２には、偏光方向θ２（たとえば、方位角６０°）の光を通過させる偏光フィルタ１８Ｂ２が備えられる。第３開口領域１８Ａ３には、偏光方向θ３（たとえば、方位角１５０°）の通過させる偏光フィルタ１８Ｂ３が備えられる。

偏光フィルタは、第２開口領域１８Ａ２及び第３開口領域１８Ａ３にのみ備えられる。したがって、第１開口領域１８Ａ１は、非偏光の光を透過させる。

第２の実施形態における光学系は、バンドパスフィルタユニット１６及び偏光フィルタユニット１８の組み合わせにより、瞳領域が３つの領域に分割される。すなわち、バンドパスフィルタユニット１６の第１開口領域１６Ａ１と偏光フィルタユニット１８の第１開口領域１８Ａ１とによって画定される第１の瞳領域と、バンドパスフィルタユニット１６の第２開口領域１６Ａ２と偏光フィルタユニット１８の第２開口領域１８Ａ２とによって画定される第２の瞳領域と、バンドパスフィルタユニット１６の第３開口領域１６Ａ３と偏光フィルタユニット１８の第３開口領域１８Ａ３とによって画定される第３の瞳領域とに分割される。各瞳領域からは、特性の異なる光が出射される。すなわち、非偏光の光であって波長帯域λ１１の光（第１の光）、非偏光の光であって波長帯域λ１２の光（第２の光）、非偏光の光であって波長帯域λ１３の光（第３の光）、偏光方向θ２の光であって波長帯域λ２１の光（第４の光）、偏光方向θ２の光であって波長帯域λ２２の光（第５の光）、偏光方向θ２の光であって波長帯域λ２３の光（第６の光）、偏光方向θ３の光であって波長帯域λ３１の光（第７の光）、偏光方向θ３の光であって波長帯域λ３２の光（第８の光）、及び、偏光方向θ３の光であって波長帯域λ３３の光（第９の光）が出射する。

＜イメージセンサ＞
図３０は、イメージセンサの画素の配列の概略構成を示す図である。同図に示すように、第２の実施形態に係る撮像装置のイメージセンサ２２０（撮像素子）は、隣接する９個（３個×３個）の画素で１つの画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）が構成される。具体的には、画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）は、第１画素Ｐ１、第２画素Ｐ２、第３画素Ｐ３、第４画素Ｐ４、第５画素Ｐ５、第６画素Ｐ６、第７画素Ｐ７、第８画素Ｐ８、第９画素Ｐ９により構成される。

イメージセンサ２２０がピクセルアレイ層２１１、偏光フィルタ素子アレイ層２１３、及びマイクロレンズアレイ層２１５を有する点は、第１の実施形態と同じである（図３参照）。第２の実施形態におけるイメージセンサ２２０は、偏光フィルタ素子アレイ層２１３とマイクロレンズアレイ層２１５との間に分光フィルタ素子アレイ層を備え、偏光フィルタ素子アレイ層２１３の構成が第１の実施形態と異なる。

＜偏光フィルタ素子アレイ層＞
偏光フィルタ素子アレイ層２１３には、透過偏光方向が異なる３種類の偏光フィルタ素子（偏光素子）が備えられる（以下の図３１を参照）。具体的には、第１偏光フィルタ素子１２２Ａ、第２偏光フィルタ素子１２２Ｂ、第３偏光フィルタ素子１２２Ｃが備えられる。第１偏光フィルタ素子１２２Ａは、偏光方向Θ１（たとえば、方位角９０°）の光を透過させる。第２偏光フィルタ素子１２２Ｂは、偏光方向Θ２（たとえば、方位角４５°）の光を透過させる。第３偏光フィルタ素子１２２Ｃは、偏光方向Θ３（たとえば、方位角０°）の光を透過させる。

図３１は、各画素ブロックに備えられる偏光フィルタ素子の配列パターンの一例を示す図である。同図に示すように、第１画素Ｐ１、第４画素Ｐ４及び第７画素Ｐ７には、第１偏光フィルタ素子１２２Ａが備えられる。また、第２画素Ｐ２、第５画素Ｐ５及び第８画素Ｐ８には、第２偏光フィルタ素子１２２Ｂが備えられる。また、第３画素Ｐ３、第６画素Ｐ６及び第９画素Ｐ９に第３偏光フィルタ素子１２２Ｃが備えられる。

＜分光フィルタ素子アレイ層＞
分光フィルタ素子アレイ層には、互いに透過波長特性の異なる３種類の分光フィルタ素子、具体的には、第１分光フィルタ素子１９２Ａ、第２分光フィルタ素子１９２Ｂ、第３分光フィルタ素子１９２Ｃが備えられる（図３４参照）。

図３２は、第１分光フィルタ素子の透過波長特性の一例を示すグラフである。同図に示すように、第１分光フィルタ素子１９２Ａは、波長帯域λＡ（たとえば、赤色（Red，Ｒ）の波長帯域）の光を透過させる。光学系に備えられるバンドパスフィルタユニット１６は、第１バンドパスフィルタ１６Ｂ１が透過させる波長帯域λ１１、第２バンドパスフィルタ１６Ｂ２が透過させる波長帯域λ２１、及び第３バンドパスフィルタ１６Ｂ３が透過させる波長帯域λ３１が、第１分光フィルタ素子１９２Ａが透過させる波長帯域λＡの範囲内で設定される。

図３３は、第２分光フィルタ素子の透過波長特性の一例を示すグラフである。同図に示すように、第２分光フィルタ素子１９２Ｂは、波長帯域λＢ（たとえば、緑色（Green，Ｇ）の波長帯域）の光を透過させる。光学系に備えられるバンドパスフィルタユニット１６は、第１バンドパスフィルタ１６Ｂ１が透過させる波長帯域λ１２、第２バンドパスフィルタ１６Ｂ２が透過させる波長帯域λ２２、及び第３バンドパスフィルタ１６Ｂ３が透過させる波長帯域λ３２が、第２分光フィルタ素子１９２Ｂが透過させる波長帯域λＢの範囲内で設定される。

図３４は、第３分光フィルタ素子の透過波長特性の一例を示すグラフである。同図に示すように、第３分光フィルタ素子１９２Ｃは、波長帯域λＣ（たとえば、青色（Blue，Ｂ）の波長帯域）の光を透過させる。光学系に備えられるバンドパスフィルタユニット１６は、第１バンドパスフィルタ１６Ｂ１が透過させる波長帯域λ１３、第２バンドパスフィルタ１６Ｂ２が透過させる波長帯域λ２３、及び第３バンドパスフィルタ１６Ｂ３が透過させる波長帯域λ３３が、第３分光フィルタ素子１９２Ｃが透過させる波長帯域λＣの範囲内で設定される。

図３２～３４に示すように、イメージセンサ２２０には、それぞれが９つの波長帯域のうちの３つと重複する波長帯域を有する３つの光学フィルタのいずれかが各画素に配置される。

図３５は、各画素ブロックに備えられる分光フィルタ素子の配列パターンの一例を示す図である。同図に示すように、第１画素Ｐ１、第２画素Ｐ２及び第３画素Ｐ３には、第１分光フィルタ素子１９２Ａが備えられる。また、第４画素Ｐ４、第５画素Ｐ５及び第６画素Ｐ６には、第２分光フィルタ素子１９２Ｂが備えられる。また、第７画素Ｐ７、第８画素Ｐ８及び第９画素Ｐ９には、第３分光フィルタ素子１９２Ｃが備えられる。

以上のように構成されるイメージセンサ２２０は、各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）において、第１画素Ｐ１～第９画素Ｐ９が、次のように光学系（レンズ１００Ａ）からの光を受光する。すなわち、第１画素Ｐ１は、第１分光フィルタ素子１９２Ａ及び第１偏光フィルタ素子１２２Ａを介して、光学系からの光を受光する。第２画素Ｐ２は、第１分光フィルタ素子１９２Ａ及び第２偏光フィルタ素子１２２Ｂを介して、光学系からの光を受光する。第３画素Ｐ３は、第１分光フィルタ素子１９２Ａ及び第３偏光フィルタ素子１２２Ｃを介して、光学系からの光を受光する。第４画素Ｐ４は、第２分光フィルタ素子１９２Ｂ及び第１偏光フィルタ素子１２２Ａを介して、光学系からの光を受光する。第５画素Ｐ５は、第２分光フィルタ素子１９２Ｂ及び第２偏光フィルタ素子１２２Ｂを介して、光学系からの光を受光する。第６画素Ｐ６は、第２分光フィルタ素子１９２Ｂ及び第２偏光フィルタ素子１２２Ｂを介して、光学系からの光を受光する。第７画素Ｐ７は、第３分光フィルタ素子１９２Ｃ及び第１偏光フィルタ素子１２２Ａを介して、光学系からの光を受光する。第８画素Ｐ８は、第３分光フィルタ素子１９２Ｃ及び第２偏光フィルタ素子１２２Ｂを介して、光学系からの光を受光する。第９画素Ｐ９は、第３分光フィルタ素子１９２Ｃ及び第３偏光フィルタ素子１２２Ｃを介して、光学系からの光を受光する。このように、画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の第１画素Ｐ１～第９画素Ｐ９は、異なる組み合わせの第１分光フィルタ素子１９２Ａ～第３分光フィルタ素子１９２Ｃと第１偏光フィルタ素子１２２Ａ～第３偏光フィルタ素子１２２Ｃを有することにより、それぞれ異なる特性の光を受光する。

図３２～３５に示すように、それぞれが９つの波長帯域のうちの３つと重複する波長帯域を有する３つの光学フィルタのいずれかが、各画素に配置される。

＜信号処理部＞
信号処理部２３０は、イメージセンサ２２０から出力される信号を処理して、９バンドのマルチスペクトル画像の画像信号を生成する。すなわち、光学系のバンドパスフィルタユニット１６を透過する９つの波長帯域λ１１、λ１２、λ１３、λ２１、λ２２、λ２３、λ３１、λ３２、λ３３の画像信号を生成する。信号処理部２３０が混信除去処理を行って各波長帯域の画像信号を生成する点については、第１の実施形態における信号処理部２３０と同じである。

＜撮像装置の作用＞
図３６は、第２の実施形態に係る撮像装置の動作の概念図である。光学系（レンズ１００Ａ）に入射した光は、特性の異なる９種類の光となってイメージセンサ２２０に入射する。具体的には、非偏光の光であって波長帯域λ１１の光（第１の光）、非偏光の光であって波長帯域λ１２の光（第２の光）、非偏光の光であって波長帯域λ１３の光（第２の光）、偏光方向θ２の光であって波長帯域λ２１の光（第４の光）、偏光方向θ２の光であって波長帯域λ２２の光（第５の光）、偏光方向θ２の光であって波長帯域λ２３の光（第６の光）、偏光方向θ３の光であって波長帯域λ３１の光（第７の光）、偏光方向θ３の光であって波長帯域λ３２の光（第８の光）、偏光方向θ３の光であって波長帯域λ３３の光（第９の光）となって、イメージセンサ２２０に入射する。

イメージセンサ２２０の各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）では、第１画素Ｐ１～第９画素Ｐ９において、光学系から出射した光が所定の割合で受光される。すなわち、波長帯域λ１１の光、波長帯域λ１２の光、波長帯域λ１３の光、波長帯域λ２１の光、波長帯域λ２２の光、波長帯域λ２３の光、波長帯域λ３１の光、波長帯域λ３２の光、波長帯域λ３３の光が、所定の割合で受光される。

信号処理部２３０は、イメージセンサ２２０の各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の第１画素Ｐ１～第９画素Ｐ９から得られる画素信号α１～α９から各波長帯域λ１１、λ１２、λ１３、λ２１、λ２２、λ２３、λ３１、λ３２、λ３３の光に対応した画素信号β１～β９を算出し、各波長帯域λ１１、λ１２、λ１３、λ２１、λ２２、λ２３、λ３１、λ３２、λ３３の画像信号を生成する。

このように、第２の実施形態に係る撮像装置によれば、１つの光学系（レンズ１００Ａ）と１つのイメージセンサ２２０で９バンドのマルチスペクトル画像を撮像できる。なお、信号処理部２３０は、複数のマルチスペクトル画像を１つの画像に合成することができる。また、信号処理部２３０は、青色、緑色、赤色の波長帯域の画像を合成してカラー画像を生成してもよい。

＜分光特性の調整及び撮像＞
上述した第２の実施形態に係るレンズ装置及び撮像装置においても、第１の実施形態と同様に、光学系から出射される光の分光特性が、光学系及び／または照射装置を制御することにより、複数の開口領域について可変である（変更できる）。具体的には、図５～２１について上述したのと同様に、開口面積の変更、減光フィルタの使用、光学フィルタの傾き角度の調整、プリズム及びスリットの使用、スリット及びフィルタの使用、光源の照射強度の変更、楕円偏光機構の使用等により、光学系及び／または照射装置を制御して分光強度のピーク波長、分光強度の比、及び分光強度の波長幅のうち少なくとも１つを変更することができ、これにより良好な画質のマルチスペクトル画像を容易に取得することができる。

また、感度の算出や出力、撮像等の処理についても、図２２～２４について上述したのと同様に、本発明に係る撮像方法及び撮像プログラムを用いて行うことができる。

＜光学系等の他の構成＞
本発明において、レンズ装置、照射装置、撮像素子等の構成は上述した第１，第２の実施形態と異なっていてもよい。例えば、光学部材における開口領域の数やカラーフィルタの波長帯域、偏光方向、光源の数や周波数帯域、撮像素子における分光フィルタ素子の波長帯域の数や値、偏光方向の数や偏光方向は第１，第２の実施形態と異なっていてもよい。ただし、光学系を瞳分割し、分割された瞳に対応する特定の波長帯域の画像信号を取得できる構成であることが好ましい。

以上で本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上述した態様に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０ 撮像装置
１６ バンドパスフィルタユニット
１６Ａ 枠体
１６Ａ１ 第１開口領域
１６Ａ２ 第２開口領域
１６Ａ３ 第３開口領域
１６Ｂ１ 第１バンドパスフィルタ
１６Ｂ２ 第２バンドパスフィルタ
１６Ｂ３ 第３バンドパスフィルタ
１８ 偏光フィルタユニット
１８Ａ 枠体
１８Ａ１ 第１開口領域
１８Ａ２ 第２開口領域
１８Ａ３ 第３開口領域
１８Ｂ２ 偏光フィルタ
１８Ｂ３ 偏光フィルタ
２０ 枠体
２１ 光軸中心
２２ 斜面部
２４Ａ 窓部
２４Ｂ 窓部
２４Ｃ 窓部
２４Ｄ 窓部
２６ 壁部
２８ 挿入口
３０ 傾斜調整部材
３０Ａ 斜面
５０Ａ バンドパスフィルタ
５０Ｂ バンドパスフィルタ
５０Ｃ バンドパスフィルタ
５０Ｄ バンドパスフィルタ
１００ レンズ装置
１００Ａ レンズ
１００Ｂ 照射装置
１０２ レンズ鏡筒
１０４ 第１レバー
１０６ 第２レバー
１０８ スリット
１１０ 第１のレンズ
１２０ 第２のレンズ
１２２Ａ 第１偏光フィルタ素子
１２２Ｂ 第２偏光フィルタ素子
１２２Ｃ 第３偏光フィルタ素子
１３０ 光学部材
１３１ 枠体
１３１Ａ 開口領域
１３１Ｂ 開口領域
１３１Ｃ 開口領域
１３１Ｄ 開口領域
１３１Ｅ 遮蔽部材
１３２ 枠体
１３２Ａ 開口領域
１３２Ｂ 開口領域
１３２Ｃ 開口領域
１３２Ｄ 開口領域
１３３ 枠体
１３３Ａ 開口領域
１３３Ｂ 開口領域
１３３Ｃ 開口領域
１３８ 光学部材
１３８Ａ 開口領域
１３８Ｂ 開口領域
１３８Ｃ 開口領域
１３８Ｄ 開口領域
１３９ 遮蔽部材
１３９Ａ 遮蔽部材
１３９Ｂ 遮蔽部材
１３９Ｃ 遮蔽部材
１３９Ｄ 遮蔽部材
１４０Ａ フィルタセット
１４０Ｂ フィルタセット
１４０Ｃ フィルタセット
１４０Ｄ フィルタセット
１４１Ａ フィルタセット
１４２Ａ 光学フィルタ
１４２Ｂ 光学フィルタ
１４２Ｃ 光学フィルタ
１４４Ａ 偏光フィルタ
１４４Ｂ 偏光フィルタ
１４４Ｃ 偏光フィルタ
１４７Ａ 減光フィルタ
１５０Ａ 遮蔽部材
１５０Ｂ 遮蔽部材
１５０Ｃ 遮蔽部材
１５０Ｄ 遮蔽部材
１５２ 偏光フィルタ
１６０Ａ 分光特性
１６０Ｂ 分光特性
１６０Ｃ 分光特性
１６０Ｄ 分光特性
１６２ 分光特性
１７０ プリズム
１７２ スリット
１８０Ａ 開口領域
１８０Ｂ 開口領域
１８０Ｃ 開口領域
１８０Ｄ 開口領域
１９２Ａ 第１分光フィルタ素子
１９２Ｂ 第２分光フィルタ素子
１９２Ｃ 第３分光フィルタ素子
２００ 撮像装置本体
２１０ 撮像素子
２１１ ピクセルアレイ層
２１２ フォトダイオード
２１３ 偏光フィルタ素子アレイ層
２１４Ａ 偏光フィルタ素子
２１４Ｂ 偏光フィルタ素子
２１４Ｃ 偏光フィルタ素子
２１４Ｄ 偏光フィルタ素子
２１５ マイクロレンズアレイ層
２１６ マイクロレンズ
２２０ イメージセンサ
２３０ 信号処理部
２３２ アナログ信号処理部
２３４ 画像生成部
２３６ 係数記憶部
３１０ 光源制御部
３２０ 光源
３２２ 光源
３２４ 光源
３３０ プリズム
３３２ スリット
Ｌ 光軸
Ｌ２ 光軸
Ｐ１ 第１画素
Ｐ２ 第２画素
Ｐ３ 第３画素
Ｐ４ 第４画素
Ｐ５ 第５画素
Ｐ６ 第６画素
Ｐ７ 第７画素
Ｐ８ 第８画素
Ｐ９ 第９画素
ＰＢ 画素ブロック
α１ 画素信号
α２ 画素信号
α３ 画素信号
α４ 画素信号
α５ 画素信号
α６ 画素信号
α７ 画素信号
α８ 画素信号
α９ 画素信号
β１ 画素信号
β２ 画素信号
β３ 画素信号
β４ 画素信号
β５ 画素信号
β６ 画素信号
β７ 画素信号
β８ 画素信号
β９ 画素信号
Θ１ 偏光方向
θ２ 偏光方向
Θ２ 偏光方向
θ３ 偏光方向
Θ３ 偏光方向
λ１ 波長帯域
λ１１ 波長帯域
λ１２ 波長帯域
λ１３ 波長帯域
λ２ 波長帯域
λ２１ 波長帯域
λ２２ 波長帯域
λ２３ 波長帯域
λ３ 波長帯域
λ３１ 波長帯域
λ３２ 波長帯域
λ３３ 波長帯域
λ４ 波長帯域
λＡ 波長帯域
λＢ 波長帯域
λＣ 波長帯域
Ｓ１００～Ｓ１４０ 撮像方法の各ステップ

Claims (20)

1. 被写体の光学像を結像させるレンズを含む光学系と、
   前記光学系の瞳位置または瞳位置の近傍に配置された光学部材であって、
   複数の開口領域を備える枠体と、
   前記複数の開口領域に配置される複数の光学フィルタであって、少なくとも一部の波長帯域が異なる光を透過させる２つ以上の光学フィルタを含む複数の光学フィルタと、
   前記複数の開口領域に配置される複数の偏光フィルタであって、偏光方向が異なる複数の偏光フィルタと、
   を有する光学部材と、
   照明光を前記被写体に照射する照射装置と、
   前記光学系と、前記光学部材と、前記照射装置と、のうち少なくとも１つを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記光学系から出射される光の分光特性を前記複数の開口領域について変更し、
   前記分光特性は、分光強度のピーク波長、分光強度の比、及び分光強度の波長幅のうち少なくとも１つを含み、
   前記照射装置よりも前記被写体に近い側に配置された可動の第３スリットと、前記照射装置よりも前記被写体に近い側に配置され、透過波長帯域が連続的に変化する可動のフィルタと、を備え、
   前記制御部は、前記第３スリットの開口幅と、前記第３スリットの開口位置と、前記第３スリットの開口位置と前記フィルタとの相対的な位置関係と、のうち少なくとも１つを変化させることで前記分光強度のピーク波長及び／または前記分光強度の波長幅を変更するレンズ装置。
2. 前記照射装置は、前記複数の光学フィルタの波長帯域を含む分光特性を有する請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記複数の開口領域の開口面積のうち少なくとも１つを調整する調整機構を備え、前記開口面積の調整により前記分光強度の比を変更する請求項１または２に記載のレンズ装置。
4. 前記複数の開口領域の開口面積のうち少なくとも１つは調整可能であり、前記開口面積の調整により前記分光強度の比が調整された請求項１または２に記載のレンズ装置。
5. 前記複数の開口領域のうち少なくとも１つの開口領域に配置された減光フィルタであって、前記減光フィルタが配置された開口領域を透過する光を減光する減光フィルタを備え、前記減光フィルタにより、前記分光強度の比を変更する請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記複数の光学フィルタのうち少なくとも１つの光学フィルタについて、前記光学系の光軸とのなす角度を調整する調整機構を備え、前記角度の調整により前記分光強度のピーク波長を変更する請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 前記光学系は、入射する光を分光する第１プリズムと、前記分光された光のうち一部の波長帯域の光を透過させるスリットであって、開口の位置及び／または幅が変更する第１スリットと、を備え、
   前記開口の位置及び／または幅の調整により、前記分光強度のピーク波長及び／または前記分光強度の波長幅を変更する請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
8. 前記照射装置は、
   入射する光を分光する第２プリズムと、前記分光された光のうち一部の波長帯域の光を透過させるスリットであって、開口の位置及び／または幅が変更する第２スリットと、を備え、
   前記第２プリズム及び前記第２スリットを通過した光を前記照明光として前記被写体に照射し、
   前記開口の位置及び／または幅の調整により、前記分光強度のピーク波長及び／または前記分光強度の波長幅を変更する請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
9. 前記照射装置は、少なくとも一部の波長帯域が異なる複数の光を前記照明光として前記被写体に照射し、
   前記照射装置が前記複数の光のうち少なくとも１つについて照射強度を変更することにより、前記分光強度の比を変更する請求項１から８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
10. 前記光学系に入射する光を長軸と短軸の長さを変えた楕円偏光にする楕円偏光機構であって、前記長軸の方向を変更する楕円偏光機構を備え、
    前記楕円偏光機構で前記長軸の方向を変更することにより、前記分光強度の比を変更する請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ装置。
11. 被写体の光学像を結像させるレンズを含む光学系と、
    前記光学系の瞳位置または瞳位置の近傍に配置された光学部材であって、
    複数の開口領域を備える枠体と、
    前記複数の開口領域に配置される複数の光学フィルタであって、少なくとも一部の波長帯域が異なる光を透過させる２つ以上の光学フィルタを含む複数の光学フィルタと、
    前記複数の開口領域に配置される複数の偏光フィルタであって、偏光方向が異なる複数の偏光フィルタと、
    を有する光学部材と、
    照明光を前記被写体に照射する照射装置と、
    前記光学系と、前記光学部材と、前記照射装置と、のうち少なくとも１つを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記光学系から出射される光の分光特性を前記複数の開口領域について変更するレンズ装置と、
    異なる偏光方向を有する複数の偏光素子を備え、前記複数の開口領域のいずれかを透過した光を選択的に受光する複数の画素群を含む撮像素子と、
    前記撮像素子から出力される複数の画像信号に基づいて、前記複数の光学フィルタの前記波長帯域にそれぞれ対応する複数の画像を生成するプロセッサと、
    を備える撮像装置であって、
    前記レンズ装置において、
    前記枠体は３つの開口領域を備え、
    それぞれが３つの波長帯域の光を透過させる３種類の光学フィルタが前記３つの開口領域に１つずつ配置されて、合計で９つの波長帯域の光を透過させ、
    前記３つの開口領域のうち少なくとも２つに、偏光方向が異なる偏光フィルタが配置され、
    前記撮像素子において、
    偏光方向が異なる３種類の偏光素子のいずれかが各画素に配置され、
    それぞれが前記９つの波長帯域のうちの３つと重複する波長帯域を有する３つの光学フィルタのいずれかが各画素に配置されて、
    前記撮像素子は前記９つの波長帯域の光を受光し、
    前記プロセッサは前記９つの波長帯域にそれぞれ対応する９つの画像を生成する、
    撮像装置。
12. 前記プロセッサは、前記複数の画像信号の感度を出力する請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記プロセッサは、前記感度に基づいて、前記撮像装置のユーザに前記分光特性の調整を促す情報を出力する請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記プロセッサは、前記感度に基づいて前記光学系及び／または前記照射装置を制御する請求項１２または１３に記載の撮像装置。
15. 前記感度は、前記複数の画像信号の出力強度と、前記撮像素子から出力されるノイズと前記出力強度との比であるノイズ比と、のうち少なくとも１つを含み、
    前記プロセッサは、前記複数の光学フィルタの分光特性と、前記光学系の分光特性と、前記撮像素子の分光特性と、前記照射装置の分光特性と、に基づいて前記感度を算出する請求項１２から１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のレンズ装置と、異なる偏光方向を有する複数の偏光素子を備え、前記複数の開口領域のいずれかを透過した光を選択的に受光する複数の画素群を含む撮像素子と、を備える撮像装置の撮像方法であって、
    前記撮像素子から出力される複数の画像信号に基づいて、前記複数の光学フィルタの前記波長帯域にそれぞれ対応する複数の画像を生成する画像生成工程を有する撮像方法。
17. 前記複数の画像信号の感度を出力する感度出力工程を有する請求項１６に記載の撮像方法。
18. 前記感度に基づいて、前記撮像装置のユーザに前記分光特性の調整を促す情報を出力する調整要求工程を有する請求項１７に記載の撮像方法。
19. 前記感度に基づいて前記光学系及び／または前記照射装置を制御する制御工程を有する請求項１７または１８に記載の撮像方法。
20. 請求項１６から１９のいずれか１項に記載の撮像方法をコンピュータに実行させる撮像プログラム。

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