JP7335969B2 - 光学素子、光学装置、撮像装置、及び光学素子の製造方法 - Google Patents

光学素子、光学装置、撮像装置、及び光学素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、マルチスペクトル画像を撮像するための光学素子、光学装置、撮像装置、及び光学素子の製造方法に関する。
特許文献１には、偏光センサと瞳分割を用いることでマルチスペクトル撮像を可能とした偏光カラー撮像装置が記載されている。また、特許文献２には、フィルタモジュールが撮像システムに対して動かされるマルチモード撮像システムが記載されている。
国際公開２０１４／０２０７９１号公報 特開２０１４－１３２２６６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光学素子、光学装置、撮像装置、及び光学素子の製造方法を提供する。
本発明の第１の態様に係る光学素子は、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、光軸中心を頂点とした斜面部を有する枠体であって、複数の光学フィルタが斜面部に設置される枠体と、を備える。
第２の態様に係る光学素子は第１の態様において、枠体は斜面部を複数有する。
第３の態様に係る光学素子は第１または第２の態様において、光学フィルタと枠体とを固定する固定部材をさらに備える。
第４の態様に係る光学素子は第３の態様において、固定部材は接着剤であり、接着剤は複数の光学フィルタを枠体に固定し、複数の光学フィルタの受光領域のうち接着剤に覆われていない部分が光透過領域を形成する。
第５の態様に係る光学素子は第４の態様において、複数の光学フィルタの波長帯域に基づいて決定された光透過領域の面積に応じた量の接着剤が、斜面部に設けられた複数の窓部に充填されている。
第６の態様に係る光学素子は第１から第５の態様のいずれか１つにおいて、複数の光学フィルタの斜面部に対する傾斜を調整する傾斜調整部材をさらに備える。
第７の態様に係る光学素子は第６の態様において、傾斜調整部材の複数の光学フィルタとの接触面が斜面である。
第８の態様に係る光学素子は第６または第７の態様において、傾斜調整部材は枠体に固定される。
第９の態様に係る光学素子は第１から第８の態様のいずれか１つにおいて、複数の窓部が斜面部に設けられ、複数の窓部は、複数の窓部を透過する光を偏光させる偏光部をそれぞれ有する。
第１０の態様に係る光学素子は第９の態様において、偏光の方向は複数種類である。
第１１の態様に係る光学素子は第９または第１０の態様において、偏光部は偏光の方向に応じて複数の窓部に形成されたワイヤーグリッドまたはスリットである。
第１２の態様に係る光学素子は第１から第１１の態様のいずれか１つにおいて、枠体は光透過性である。
第１３の態様に係る光学素子は第１から第１２の態様のいずれか１つにおいて、枠体は複数の光学フィルタが設置される部分が開口であり、光学素子は開口の面積を調整する開口面積調整部材を備える。
第１４の態様に係る光学素子は第１から第１３の態様のいずれか１つにおいて、複数の光学フィルタが、それぞれの光学フィルタが透過させる光の波長帯域に応じた傾斜角度で斜面部に設置されている。
第１５の態様に係る光学装置は、第１から第１４の態様のいずれか１つに係る光学素子と、被写体の光学像を結像させるレンズと、を備え、光学素子は、光学素子の光軸とレンズの光軸とが一致した状態で、レンズを透過する光の光路に配置される。
第１６の態様に係る撮像装置は、第１５の態様に係る光学装置と、複数の光学フィルタ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信号処理部と、を備える。
第１７の態様に係る撮像装置は第１６の態様において、撮像素子は、透過波長帯域の異なる複数種類の光学フィルタと、偏光方向の異なる複数種類の偏光部と、を画素上に備える。
第１８の態様に係る光学素子の製造方法は、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、光軸中心を頂点とした斜面部を有する枠体であって、複数の光学フィルタが斜面部に設置される枠体と、を備える光学素子の製造方法であって、複数の光学フィルタを複数の窓部に設置する設置工程と、光学フィルタの斜面部に対する傾斜を調整する傾斜調整工程と、光学フィルタを固定部材により枠体に固定する固定工程と、を有する。
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、枠体の構造を示す斜視図である。 図３は、偏光部の構成を示す図である。 図４は、バンドパスフィルタ及び傾斜調整部材の配置を示す図である。 図５は、瞳領域の配置を示す図である。 図６は、傾斜の調整の様子を示す図である。 図７は、接着剤の充填の様子を示す図である。 図８は、接着剤の充填の様子を示す他の図である。 図９は、フィルタユニットの他の構成を示す図である。 図１０は、撮像素子の画素の配列を示す図である。 図１１は、撮像素子の構成を示す図である。 図１２は、撮像素子の構成を示す断面図である。 図１３は、偏光フィルタ素子の配列パターンを示す図である。 図１４は、分光フィルタ素子の配列パターンを示す図である。 図１５は、分光フィルタ素子の透過波長特性を示す図である。 図１６は、信号処理部の概略構成を示すブロック図である。 図１７は、画像生成の概念図である。 図１８は、撮像装置による画像生成の概念図である。 図１９は、傾斜調整部材の他の態様を示す図である。 図２０は、フィルタユニットの他の態様を示す図である。 図２１は、棒状部材の押し引きによる傾斜の調整を示す図である。 図２２は、偏光部の他の態様を示す図である。
本発明に係る光学素子、光学装置、撮像装置、及び光学素子の製造方法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１（撮像装置）は、４バンドのマルチスペクトル画像を撮像する撮像装置であり、主として撮像光学系１０（光学装置）と、撮像素子１００（撮像素子）と、信号処理部２００（信号処理部）と、を備える。
＜撮像光学系＞
撮像光学系１０は、被写体の光学像を結像させるレンズ１２（レンズ）を複数組み合わせて構成され、その光路中にフィルタユニット１６（光学素子）を有する。フィルタユニット１６は、レンズ１２の光軸Ｌとフィルタユニット１６の光軸Ｌ２（図２参照）とが一致した状態で、レンズ１２を透過する光の光路に配置（例えば、瞳位置またはその近傍）される。また、撮像光学系１０は、図示せぬ焦点調節機構を有する。焦点調節機構は、撮像光学系１０に含まれるフォーカスレンズを光軸Ｌに沿って前後移動させることにより、焦点を調節する。
＜フィルタユニットの構成＞
フィルタユニット１６は、枠体、バンドパスフィルタ（バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄ、図４参照：光学フィルタ）、及び固定部材（接着剤５２；図７～８参照）で構成され、傾斜調整部材（傾斜調整部材３０：図４～７参照）によりバンドパスフィルタの傾きを調整する。以下、これらの部材の具体的構成を説明する。
図２は枠体２０の外観斜視図である。枠体２０は光透過性で、矩形の斜面部２２（斜面部）を複数有する（図２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（光軸中心）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。斜面部２２には、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄ（図４参照）がそれぞれ設置される４つの窓部２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ（複数の窓部）が設けられる。窓部２４Ａ～２４Ｄは、本実施形態においては光軸中心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４，６～８参照）が挿入される（後述）。なお、図２では枠体２０が斜面部２２を複数有する例を示しているが、本発明に係る光学素子において斜面部は一つでもよい。
＜偏光部＞
窓部２４Ａ～２４Ｄにはワイヤーグリッドが形成された偏光フィルム４０が貼り付けられており、これにより窓部２４Ａ～２４Ｄが偏光部として機能する。図３は偏光フィルム４０の概念図である。ワイヤーグリッドは、透明な樹脂フィルム上にワイヤ４２のパターン（例えば、１００ｎｍ～１５０ｎｍ程度のピッチ）がインプリント等により形成されたものである。グリッドと直交する方向（図３のＷ Ｐ 方向）に振動する光は透過し、グリッドと平行（図３のＷ Ｓ 方向）に振動する光は反射する。このような偏光フィルム４０の方向を変えて窓部２４Ａ～２４Ｄに貼り付けることにより、複数の窓部（窓部２４Ａ～２４Ｄ）でそれぞれ異なる偏光方向を実現することができる。具体的には、窓部２４Ａ～２４Ｄにおける偏光方向（偏光角度）をそれぞれθ１～θ４とすると、θ１＝０ｄｅｇ、θ２＝４５ｄｅｇ、θ３＝９０ｄｅｇ、θ４＝１３５ｄｅｇとすることができる。
なお、ワイヤではなく、複数のスリット（スリット）により形成されるパターンにより偏光部を形成してもよい。スリットを設ける場合、窓部２４Ａ～２４Ｄでスリットの方向を変えることにより、偏光方向を変えることができる。
＜フィルタユニットの製造＞
＜バンドパスフィルタの配置＞
図４は窓部２４Ａにバンドパスフィルタ５０Ａ及び傾斜調整部材３０（傾斜調整部材）を配置した様子を示す図である。バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄは、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であり、窓部２４Ａ～２４Ｄにそれぞれ配置される（設置工程）。バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの透過波長帯域をそれぞれλ１～λ４とすると、例えばλ１は青色波長帯域、λ２は緑色波長帯域、λ３は赤色波長帯域、λ４は近赤外波長帯域とすることができる。透過波長帯域の一部が重なっていてもよい。しかしながら透過波長帯域はこの組み合わせに限らず、撮像したいスペクトルに応じて異なる波長帯域（あるいはその組み合わせ）とすることができる。
＜瞳領域＞
上述した窓部とバンドパスフィルタとの組み合わせは、図５に示すように、それぞれ特性が異なる複数の瞳領域Ｚ１～Ｚ４を形成する。瞳領域Ｚ１はバンドパスフィルタ５０Ａ及び窓部２４Ａにより形成され、偏光方向＝θ１、波長帯域＝λ１である。瞳領域Ｚ２はバンドパスフィルタ５０Ｂ及び窓部２４Ｂにより形成され、偏光方向＝θ２、波長帯域＝λ２である。瞳領域Ｚ３はバンドパスフィルタ５０Ｃ及び窓部２４Ｃにより形成され、偏光方向＝θ３、波長帯域＝λ３である。瞳領域Ｚ４はバンドパスフィルタ５０Ｄ及び窓部２４Ｄにより形成され、偏光方向＝θ４、波長帯域＝λ４である。
＜傾斜調整部材による傾斜の調整＞
図６は傾斜調整の様子を示す図である。傾斜調整部材３０はバンドパスフィルタ５０Ａとの接触面が斜面３０Ａ（斜面）であり、この傾斜調整部材３０を挿入口２８に挿入し矢印の方向（図中の左右方向）に押し引きすることで、バンドパスフィルタ５０Ａの斜面部２２に対する傾斜を容易に調整することができる（傾斜調整工程）。図６の（ａ）部分は傾斜角度がマイナスの状態（押し込み量が少ない）を示し、同図の（ｂ）部分は傾斜角度がほぼ０ｄｅｇの状態（押し込み量が多い）を示す（角度の正負は図６の右側を参照）。また、傾斜調整部材３０を図６の（ｂ）部分よりさらに押し込むことにより、図６の（ｃ）部分のように傾斜角度をプラスにすることもできる。このように、フィルタユニット１６では、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの傾斜角度を正、負、ゼロのいずれに調整することもできる。バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄは、各フィルタの透過波長帯域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。第１の実施形態に係るフィルタユニット１６（光学素子）及び撮像光学系１０（光学装置）では、この光路長の変化を利用して撮像光学系１０の収差を補正し（後述）、良好な画質のマルチスペクトル画像を取得することができる。
なお、図６以降において、バンドパスフィルタの設置や傾斜の調整、及び固定についてバンドパスフィルタ５０Ａを例として説明するが、他のバンドパスフィルタ５０Ｂ～５０Ｄについても同様に対応することができる。
＜固定部材によるバンドパスフィルタの固定＞
第１の実施形態では、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄ（光学フィルタ）を枠体２０に固定する固定部材として接着剤を用いる。この接着剤はバンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄ及び傾斜調整部材３０を枠体２０に固定し、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの受光領域のうち接着剤に覆われていない部分が開口（光透過領域）を形成する。接着剤は非光透過性であることが好ましいが、完全な非光透過性でなくてもよい。なお、接着剤は、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの透過波長帯域に基づいて決定された光透過領域の面積に応じた量が窓部に充填される。なお、光透過領域の面積は被写体、光源、バンドパスフィルタの各波長帯域での透過率、撮像素子の分光感度特性等の条件に基づいて決めることができる（例えば、これらの条件で定まる「感度」が低い波長帯域については、透過領域の面積を広くする）。したがって、接着剤の充填量はバンドパスフィルタごとに（窓部ごとに）異なっていてよい。
図７は接着剤の充填の様子を示す図である。傾斜調整部材３０が挿入口２８に押し込まれてバンドパスフィルタ５０Ａの傾斜が調整された状態で、挿入口２８とバンドパスフィルタ５０Ａとの隙間から、注射器やスポイト等により接着剤を充填する（固定工程）。接着剤は、充填量が少ない状態では例えば充填ライン５２Ａまで到達し、充填量が多くなるにつれて充填ライン５２Ｂ，５２Ｃに到達する。図８は接着剤の充填の様子を示す他の図であり、枠体２０の断面方向から見たときの接着剤５２を示している。図８の（ａ）部分～（ｃ）部分における接着剤５２の先端（枠体２０の中心に近い側；図の左側）が図７における充填ライン５２Ａ～５２Ｃにそれぞれ対応する。
以上説明したように、第１の実施形態に係るフィルタユニット１６（光学素子）では、接着剤の充填量を変化させることにより開口面積を組立の際に容易に調整することができ、組立が容易である。
なお、注入した接着剤が硬化した後、図８に示すように傾斜調整部材３０が枠体２０に固定された状態にしておいてもよいし、図９に示すように傾斜調整部材３０を除去してもよい。
なお、上述したバンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの設置（窓部２４Ａ～２４Ｄへの設置；設置工程）や傾斜の調整（傾斜調整部材３０の押し引き；傾斜調整工程）、及び固定（接着剤５２の注入；固定工程）は、各種の機械や装置を用いて行うことができる。
＜撮像素子の構成＞
図１０は、撮像素子の画素配列の概略構成を示す図である。同図に示すように、撮像素子１００は、その受光面に複数種類の画素（画素Ｐ１～画素Ｐ１６）を有する。これらの画素Ｐ１～画素Ｐ１６は、水平方向（ｘ軸方向）及び垂直方向（ｙ軸方向）に沿って、一定ピッチで規則的に配列される。第１の実施形態に係る撮像装置１において、撮像素子１００は、隣接する１６個（４×４個）の画素Ｐ１～画素Ｐ１６で１つの画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）が構成され、この画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）が、水平方向（ｘ軸方向）及び垂直方向（ｙ軸方向）に沿って規則的に配列される。（Ｘ，Ｙ）はそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向の位置を示す。
図１１は、撮像素子１００の概略構成を示す図である。また、図１２は、１つの画素（図１１の破線部）の概略構成を示す断面図である。撮像素子１００は、ピクセルアレイ層１１０、偏光フィルタ素子アレイ層１２０（偏光部）、分光フィルタ素子アレイ層１３０（光学フィルタ）、及びマイクロレンズアレイ層１４０を有する。すなわち、撮像素子１００は、透過波長帯域の異なる複数種類の光学フィルタと、偏光方向の異なる複数種類の偏光部と、を画素上に備える。各層は、像面側から物体側に向かって、ピクセルアレイ層１１０、偏光フィルタ素子アレイ層１２０、分光フィルタ素子アレイ層１３０、マイクロレンズアレイ層１４０の順で配置される。
ピクセルアレイ層１１０は、多数のフォトダイオード１１２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１１２は、１つの画素を構成する。各フォトダイオード１１２は、水平方向（ｘ軸方向）及び垂直方向（ｙ軸方向）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１２０は、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１２２Ａ～１２２Ｄを二次元的に配列して構成される。各偏光フィルタ素子１２２Ａ～１２２Ｄは、フォトダイオード１１２と同じ間隔で配置され、画素ごとに備えられる。各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）において、各偏光フィルタ素子１２２Ａ～１２２Ｄは、規則的に配列される。
図１３は、１つの画素ブロックにおけ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の実施形態に係る撮像装置１では、画素Ｐ１、画素Ｐ３、画素Ｐ９、画素Ｐ１１に偏光フィルタ素子１２２Ａが備えられる。また、画素Ｐ２、画素Ｐ４、画素Ｐ１０、画素Ｐ１２に偏光フィルタ素子１２２Ｂが備えられる。また、画素Ｐ３、画素Ｐ７、画素Ｐ１３、画素Ｐ１５に偏光フィルタ素子１２２Ｃが備えられる。また、画素Ｐ４、画素Ｐ８、画素Ｐ１４、画素Ｐ１６に偏光フィルタ素子１２２Ｄが備えられる。
各偏光フィルタ素子１２２Ａ～１２２Ｄは、互いに異なる偏光方向の光を透過させる。具体的には、偏光フィルタ素子１２２Ａは、偏光方向θＡ（たとえば、θＡ＝４５°）の光を透過させる。偏光フィルタ素子１２２Ｂは、偏光方向θＢ（たとえば、θＢ＝９０°）の光を透過させる。偏光フィルタ素子１２２Ｃは、偏光方向θＣ（たとえば、θＣ＝１３５°）の光を透過させる。偏光フィルタ素子１２２Ｄは、偏光方向θＤ（たとえば、θＤ＝０°）の光を透過させる。
分光フィルタ素子アレイ層１３０は、透過波長特性の異なる４種類の分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄを二次元的に配列して構成される。各分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄは、フォトダイオード１１２と同じ間隔で配置され、画素ごとに備えられる。各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）において、各分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄは、規則的に配列される。
図１４は、１つの画素ブロックにおけ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の実施形態に係る撮像装置１では、画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ５、及び画素Ｐ６に分光フィルタ素子１３２Ａが備えられる。また、画素Ｐ３、画素Ｐ４、画素Ｐ７、及び画素Ｐ８に分光フィルタ素子１３２Ｂが備えられる。また、画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１３、及び画素Ｐ１４に分光フィルタ素子１３２Ｃが備えられる。また、画素Ｐ１１、画素Ｐ１２、画素Ｐ１５、及び画素Ｐ１６に分光フィルタ素子１３２Ｄが備えられる。
図１５は、各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。同図において、Ａは、分光フィルタ素子１３２Ａの透過波長特性を示している。Ｂは分光フィルタ素子１３２Ｂの透過波長特性を示している。Ｃは、分光フィルタ素子１３２Ｃの透過波長特性を示している。Ｄは分光フィルタ素子１３２Ｄの透過波長特性を示している。各分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄは、互いに異なる透過波長特性を有する。なお、図１５は、分光フィルタ素子１３２Ａが青色（Blue，Ｂ）の光を透過させる分光フィルタ素子で構成され、分光フィルタ素子１３２Ｂが緑色（Green，Ｇ）の光を透過させる分光フィルタ素子で構成され、分光フィルタ素子１３２Ｃが赤色（Red，Ｒ）の光を透過させる分光フィルタ素子で構成され、分光フィルタ素子１３２Ｄが赤外光（infrared，ＩＲ）を透過させる分光フィルタ素子で構成される場合の例を示している。
ここで、図１５に示すように、上述したバンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄが透過させる光の波長帯域λ１～λ４は、分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄが透過させる波長帯域の範囲内で設定される。すなわち、各バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄが透過させる光の波長帯域λ１～λ４は、各分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄが透過させる波長帯域が重なり合う領域で設定される。換言すると、各分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄは、各バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの透過波長帯域をカバーするように、その透過波長帯域が設定される。このため、各分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄは、広帯域の光を透過させるフィルタが使用される。
マイクロレンズアレイ層１４０は、多数のマイクロレンズ１４２を二次元的に配列して構成される。各マイクロレンズ１４２は、フォトダイオード１１２と同じ間隔で配置され、１画素ごとに備えられる。マイクロレンズ１４２は、撮像光学系１０からの光をフォトダイオード１１２に効率よく集光させる目的で備えられる。
以上のように構成される撮像素子１００は、各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）において、各画素Ｐ１～Ｐ１６が、次のように撮像光学系１０からの光を受光する。
すなわち、画素Ｐ１は、分光フィルタ素子１３２Ａ（透過波長特性Ａ）及び偏光フィルタ素子１２２Ａ（偏光方向θＡ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ２は、分光フィルタ素子１３２Ａ（透過波長特性Ａ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｂ（偏光方向θＢ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ３は、分光フィルタ素子１３２Ｂ（透過波長特性Ｂ）及び偏光フィルタ素子１２２Ａ（偏光方向θＡ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ４は、分光フィルタ素子１３２Ｂ（透過波長特性Ｂ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｂ（偏光方向θＢ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ５は、分光フィルタ素子１３２Ａ（透過波長特性Ａ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｃ（偏光方向θＣ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ６は１分光フィルタ素子１３２Ａ（透過波長特性Ａ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｄ（偏光方向θＤ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ７は、分光フィルタ素子１３２Ｂ（透過波長特性Ｂ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｃ（偏光方向θＣ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ８は、分光フィルタ素子１３２Ｂ（透過波長特性Ｂ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｄ（偏光方向θＤ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ９は、分光フィルタ素子１３２Ｃ（透過波長特性Ｃ）及び偏光フィルタ素子１２２Ａ（偏光方向θＡ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１０は、分光フィルタ素子１３２Ｃ（透過波長特性Ｃ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｂ（偏光方向θＢ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１１は、分光フィルタ素子１３２Ｄ（透過波長特性Ｄ）及び偏光フィルタ素子１２２Ａ（偏光方向θＡ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１２は、分光フィルタ素子１３２Ｄ（透過波長特性Ｄ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｂ（偏光方向θＢ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１３は、分光フィルタ素子１３２Ｃ（透過波長特性Ｃ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｃ（偏光方向θＣ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１４は、分光フィルタ素子１３２Ｃ（透過波長特性Ｃ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｄ（偏光方向θＤ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１５は、分光フィルタ素子１３２Ｄ（透過波長特性Ｄ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｃ（偏光方向θＣ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。また、画素Ｐ１６は、分光フィルタ素子１３２Ｄ（透過波長特性Ｄ）及び偏光フィルタ素子１２２Ｄ（偏光方向θＤ）を介して、撮像光学系１０からの光を受光する。
このように、画素Ｐ１～Ｐ１６は、互いに異なる光学特性を有することにより、それぞれ特性（波長帯域及び偏光方向）の異なる光を受光する。すなわち、画素Ｐ１～Ｐ１６は、分光フィルタ素子及び偏光フィルタ素子により、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄ（複数の光学フィルタ）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構成する。
＜信号処理部の構成＞
信号処理部２００（信号処理部）は、撮像素子１００から出力される信号を処理して、４バンドのマルチスペクトル画像の画像データを生成する。すなわち、上述したフィルタユニット１６を透過する４種類の波長帯域λ１～λ４の画像データ（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。
図１６は、信号処理部の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理部２００は、アナログ信号処理部２００Ａ、画像生成部２００Ｂ及び係数記憶部２００Ｃを含む。アナログ信号処理部２００Ａは、撮像素子１００の各画素から出力されるアナログの画素信号を取り込み、信号処理（たとえば、相関二重サンプリング処理、増幅処理等）を施した後、デジタル信号に変換して出力する。画像生成部２００Ｂは、デジタル信号に変換された後の画素信号に信号処理を施して、各波長帯域（λ１～λ４）の画像データを生成する。
図１７は、画像生成の概念図である。上述のように、各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）には１６個の画素Ｐ１～Ｐ１６が含まれる。したがって、各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）から各画素Ｐ１～Ｐ１６の画素信号を分離して抽出することにより、１６個の画像データＤ１～Ｄ１６が生成される。しかしながら、この１６個の画像データＤ１～Ｄ１６には、混信（クロストーク）が生じている。すなわち、各画素Ｐ１～Ｐ１６には、各波長帯域の光が入射するため、生成される画像は、各波長帯域の画像が混合した画像となる。このため、画像生成部２００Ｂは、混信除去処理を行って、各波長帯域（λ１～λ４）の画像データを生成する。
以下、信号処理部２００において行われる混信除去処理について説明する。
各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の画素Ｐ１で得られる画素信号（信号値）をα１とし、以下同様に画素Ｐ２～画素Ｐ１６で得られる画素信号をそれぞれα２～α１６とする。すると、各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）からは、１６個の画素信号α１～α１６が得られる。画像生成部２００Ｂは、この１６個の画素信号α１～α１６から各波長帯域λ１～λ４の光に対応した４つの画素信号β１～β４を算出し、混信を除去する。具体的には、下記の行列Ａを用いた式１によって、各波長帯域λ１～λ４の光に対応した４つの画素信号β１～β４を算出し、混信を除去する。
Figure 0007335969000001
Figure 0007335969000002
なお、画素信号β１は波長帯域λ１の光に対応した画素信号、画素信号β２は波長帯域λ２の光に対応した画素信号、画素信号β３は波長帯域λ３の光に対応した画素信号、画素信号β４は波長帯域λ４の光に対応した画素信号である。したがって、画素信号β１からは波長帯域λ１の画像データが生成され、画素信号β２からは波長帯域λ２の画像データが生成され、画素信号β３からは波長帯域λ３の画像データが生成され、画素信号β４からは波長帯域λ４の画像データが生成される。以下、上述の式１によって混信を除去できる理由について説明する。
混信は、各画素Ｐ１～Ｐ１６に各波長帯域λ１～λ４の光が混入することで発生する。撮像光学系１０から出射した各波長帯域λ１～λ４の光が、各画素Ｐ１～Ｐ１６で受光される割合（混信比率）をｂｉｊ（ｉ＝１～１６、ｊ＝１～４）とする。例えば、ｂ１１は波長帯域λ１の光が画素Ｐ１で受光される割合、ｂ１２は、波長帯域λ２の光が画素Ｐ１で受光される割合、ｂ１３は、波長帯域λ３の光が画素Ｐ１で受光される割合、ｂ１４は、波長帯域λ４の光が画素Ｐ１で受光される割合である。以下同様に、ｂ２１～ｂ１６４が規定される。この割合ｂｉｊ（ｂ１１～ｂ１６４）は、フィルタユニット１６のバンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄが透過させる光の波長帯域λ１～λ４の設定、窓部２４Ａ～２４Ｄが透過させる光の偏光方向θ１～θ４の設定、撮像素子１００の各画素Ｐ１～Ｐ１６の透過波長特性Ａ～Ｄ（図１５参照）の設定、及び撮像素子１００の各画素Ｐ１～Ｐ１６が受光する光の偏光方向θＡ～θＣ（図１３参照）の設定から一意に定まり、事前に求めることができる。
各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の各画素Ｐ１～Ｐ１６で得られる画素信号α１～α１６と、各波長帯域λ１～λ４の光に対応する画素信号β１～β４との間には、次の関係が成り立つ。
画素Ｐ１で得られる画素信号α１に関して、「ｂ１１＊β１＋ｂ１２＊β２＋ｂ１３＊β３＋ｂ１４＊β４＝α１…式２」が成り立つ（「＊」は、積算の記号）。
画素Ｐ２で得られる画素信号α２に関して、「ｂ２１＊β１＋ｂ２２＊β２＋ｂ２３＊β３＋ｂ２４＊β４＝α２…式３」が成り立つ。
画素Ｐ３で得られる画素信号α３に関して、「ｂ３１＊β１＋ｂ３２＊β２＋ｂ３３＊β３＋ｂ３４＊β４＝α３…式４」が成り立つ。
画素Ｐ４で得られる画素信号α４に関して、「ｂ４１＊β１＋ｂ４２＊β２＋ｂ４３＊β３＋ｂ４４＊β４＝α４…式５」が成り立つ。
画素Ｐ５で得られる画素信号α５に関して、「ｂ５１＊β１＋ｂ５２＊β２＋ｂ５３＊β３＋ｂ５４＊β４＝α５…式６」が成り立つ。
画素Ｐ６で得られる画素信号α６に関して、「ｂ６１＊β１＋ｂ６２＊β２＋ｂ６３＊β３＋ｂ６４＊β４＝α６…式７」が成り立つ。
画素Ｐ７で得られる画素信号α７に関して、「ｂ７１＊β１＋ｂ７２＊β２＋ｂ７３＊β３＋ｂ７４＊β４＝α７…式８」が成り立つ。
画素Ｐ８で得られる画素信号α８に関して、「ｂ８１＊β１＋ｂ８２＊β２＋ｂ８３＊β３＋ｂ８４＊β４＝α８…式９」が成り立つ。
画素Ｐ９で得られる画素信号α９に関して、「ｂ９１＊β１＋ｂ９２＊β２＋ｂ９３＊β３＋ｂ９４＊β４＝α９…式１０」が成り立つ。
画素Ｐ１０で得られる画素信号α１０に関して、「ｂ１０１＊β１＋ｂ１０２＊β２＋ｂ１０３＊β３＋ｂ１０４＊β４＝α１０…式１１」が成り立つ。
画素Ｐ１１で得られる画素信号α１１に関して、「ｂ１１１＊β１＋ｂ１１２＊β２＋ｂ１１３＊β３＋ｂ１１４＊β４＝α１１…式１２」が成り立つ。
画素Ｐ１２で得られる画素信号α１２に関して、「ｂ１２１＊β１＋ｂ１２２＊β２＋ｂ１２３＊β３＋ｂ１２４＊β４＝α１２…式１３」が成り立つ。
画素Ｐ１３で得られる画素信号α１３に関して、「ｂ１３１＊β１＋ｂ１３２＊β２＋ｂ１３３＊β３＋ｂ１３４＊β４＝α１３…式１４」が成り立つ。
画素Ｐ１４で得られる画素信号α１４に関して、「ｂ１４１＊β１＋ｂ１４２＊β２＋ｂ１４３＊β３＋ｂ１４４＊β４＝α１４…式１５」が成り立つ。
画素Ｐ１５で得られる画素信号α１５に関して、「ｂ１５１＊β１＋ｂ１５２＊β２＋ｂ１５３＊β３＋ｂ１５４＊β４＝α１５…式１６」が成り立つ。
画素Ｐ１６で得られる画素信号α１６に関して、「ｂ１６１＊β１＋ｂ１６２＊β２＋ｂ１６３＊β３＋ｂ１６４＊β４＝α１６…式１７」が成り立つ。
ここで、上述した式２～１７の連立方程式は、行列Ｂを用いた下記の式１８で表わすことができる。
Figure 0007335969000003
Figure 0007335969000004
式２～１７の連立方程式の解であるβ１～β４は、式１８の両辺に行列Ｂの逆行列Ｂ－１をかけることで算出される。
Figure 0007335969000005
このように、各波長帯域λ１～λ４に対応した画素信号β１～β４は、撮像光学系１０から出射される各波長帯域λ１～λ４の光が、画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の各画素Ｐ１～Ｐ１６で受光される割合に基づいて、各画素Ｐ１～Ｐ１６の信号値（画素信号α１～α１６）から算出できる。
上述の式１は、式１９の逆行列Ｂ－１をＡとしたものである（Ｂ－１＝Ａ）。したがって、式１における行列Ａの各要素ａｉｊは、行列Ｂの逆行列Ｂ－１を求めることで取得できる。
係数記憶部２００Ｃは、混信除去処理を行うための行列Ａの各要素ａｉｊを係数群として記憶する。
画像生成部２００Ｂは、係数記憶部２００Ｃから係数群を取得し、各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の各画素Ｐ１～Ｐ１６から得られる画素信号α１～α１６から、上述の式１によって、各波長帯域λ１～λ４に対応した画素信号β１～β４を算出し、各波長帯域λ１～λ４の画像データを生成する。
画像生成部２００Ｂで生成された各波長帯域λ１～λ４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。
＜画像生成＞
図１８は、撮像装置１による画像生成の概念図である。
撮像光学系１０に入射した光は、特性の異なる４種類の光となって、撮像素子１００に入射する。具体的には、偏光方向θ１かつ波長帯域λ１の光（第１の光）、偏光方向θ２かつ波長帯域λ２の光（第２の光）、偏光方向θ３かつ波長帯域λ３の光（第３の光）、及び、偏光方向θ４かつ波長帯域λ４の（第４の光）となって撮像素子１００に入射する。
撮像素子１００の各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）では、撮像光学系１０から出射した各波長帯域の光が、各画素Ｐ１～Ｐ１６において、上述した割合ｂｉｊで受光される。すなわち、各画素Ｐ１～Ｐ１６に備えられる偏光フィルタ素子１２２Ａ～１２２Ｄ及び分光フィルタ素子１３２Ａ～１３２Ｄの作用によって、各波長帯域λ１～λ４の光が割合ｂｉｊで受光される。
信号処理部２００は、撮像素子１００の各画素ブロックＰＢ（Ｘ，Ｙ）の各画素Ｐ１～Ｐ１６から得られる画素信号α１～α１６から各波長帯域λ１～λ４の光に対応した画素信号β１～β４を算出し、各波長帯域λ１～λ４の画像データを生成する。すなわち、行列Ａを用いた式１による演算処理（混信除去処理）を行って、撮像素子１００から得られる各画素Ｐ１～Ｐ１６の画素信号α１～α１６から各波長帯域λ１～λ４の光に対応した画素信号β１～β４を算出し、各波長帯域λ１～λ４の画像データを生成する。
このように、第１の実施形態に係る撮像装置１によれば、１つの撮像光学系１０と１つ（単板）の撮像素子１００で４種類の波長帯域の画像（４バンドのマルチスペクトル画像）を撮像することができる。
＜撮像光学系の収差補正＞
一般的な撮像光学系では、波長ごとに収差が異なる。したがって、一般的な撮像光学系を単純に瞳分割して、撮像に用いても、良好な画質のマルチスペクトル画像は得られない。なお、ここでの「一般的な撮像光学系」とは、波長ごとの収差の特に補正していない撮像光学系、すなわち、波長ごとの収差が残存した撮像光学系を意味する。
また、上述した特許文献１では、偏光センサと瞳分割とを用いることでマルチスペクトル撮像を可能にしているが、レンズの持つ収差については議論されておらず、理想的なレンズを想定している。したがって、収差を有する一般的なレンズを特許文献１のシステムに適用した場合、想定外の収差が発生し、解像性能を劣化させる場合がある。一方、特許文献１のシステムに専用のレンズを設計して収差を抑制するためには、レンズ枚数やサイズ、使用する硝種などに制約が生じる。
このような従来の技術に対し、第１の実施形態に係る撮像装置１は、撮像光学系１０の瞳領域を複数の領域（瞳領域Ｚ１～Ｚ４）に分割（瞳分割）し、各領域で波長帯域を制限する（特定の波長帯域の光を透過させる）ことにより、マルチスペクトル画像の撮像を可能としている。また、第１の実施形態に係る撮像装置１では、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄが、各瞳領域Ｚ１～Ｚ４に対応する領域の収差を個別に補正する機能を有する。具体的には、各バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄの傾斜が個別に調整されることにより、各瞳領域Ｚ１～Ｚ４を透過する光の光路長を個別に調整して、収差を補正する。例えば、光路長の調整により各瞳領域Ｚ１～Ｚ４を透過する光の結像位置を光軸Ｌ上で前後させ、これにより軸上色収差を補正する。この結果、撮像光学系１０は、各瞳領域Ｚ１～Ｚ４に対応する領域の収差特性が互いに異なるものとなる。
第１の実施形態に係る撮像装置１によれば、各瞳領域Ｚ１～Ｚ４に対応する領域の収差を個別に制御できるので、波長ごとに収差を制御できる。これにより、収差を有する一般的なレンズにおいても良好な解像力を取得でき、良好な画質のマルチスペクトル画像を撮像できる。
＜変形例＞
上述した第１の実施形態に係る撮像装置１の変形例について説明する。
＜傾斜調整部材の変形例＞
図１９は傾斜調整部材の変形例を示す図である。図４，６～８に示す例では単一の形状の傾斜調整部材３０の押し引きで角度を調整するのに対し、図１９に示す例では形状の異なる傾斜調整部材を複数準備して使い分けることで、調整する角度を限定している。また、図１９の（ａ）部分、（ｂ）部分に示す傾斜調整部材３２，３４には斜面３２Ａ，３４Ａがそれぞれ設けられており、これらの斜面３２Ａ，３４Ａがバンドパスフィルタ５０Ａと面接触することでバンドパスフィルタ５０Ａの姿勢が安定する。なお、このような面接触に代えて、傾斜調整部材に複数の突起（例えば、３点）を形成してバンドパスフィルタと接触させてもよい。
＜枠体及び固定部材の変形例＞
図２０は枠体及び固定部材の変形例を示す図である（枠体の片側のみ図示）。図２０に示す例では、枠体６０において、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄが設置される部分が開口３９（開口）となっている。この開口３９の開口面積は、形状の異なる開口面積調整部材（非光透過性）を複数準備して使い分けることにより調整することができる。具体的には、図２０の（ａ）部分、（ｂ）部分に示す例では、形状が異なる開口面積調整部材３６，３８がそれぞれ用いられており、これら開口面積調整部材３６，３８により開口３９の開口面積を変化させている。これら開口面積調整部材３６，３８は、光透過性の、あるいは非光透過性の接着剤を用いて他の部材に固定することができる。なお、図２０に示す例において、枠体６０は光透過性でも非光透過性でもよい。また、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄに偏光フィルタを積層して偏光部とすることができる（図２２を参照）。
＜傾斜調整部材の他の変形例＞
図２１は傾斜調整部材の他の変形例を示す図である（枠体の片側のみ図示）。図２１に示す例では、枠体６２に形成された貫通穴に挿入された棒状部材６４（傾斜調整部材）を光軸Ｌ２の方向に押し引きすることにより、同図の（ａ）部分，（ｂ）部分に示すように、バンドパスフィルタ５０Ａの窓部２４Ａ（斜面部２２）に対する傾斜を調整することができる。
＜偏光部の変形例＞
図２２は偏光部の変形例を示す図である（枠体の片側のみ図示）。第１の実施形態ではワイヤーグリッドまたはスリットを用いて偏光部（図３等を参照）を形成しているが、図２２に示す例では、バンドパスフィルタ５０Ａに偏光フィルタ５４Ａを積層して窓部２４Ａについての偏光部としている。なお、ワイヤーグリッドまたはスリットを用いる場合と同様に、偏光の方向はバンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄに対しそれぞれ異なる方向である。
＜波長帯域及び偏光方向の数の変形例＞
第１の実施形態ではフィルタユニット１６が４つの波長帯域及び４つの偏光方向に対応する場合について説明しているが、波長帯域及び偏光方向は異なる数でもよい。例えば、バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄのうちいずれか（例えば、バンドパスフィルタ５０Ｄ）を遮光または省略することにより、上述のフィルタユニット１６を３つの波長帯域に対応させることができる（バンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｃのいずれかを２つ設置してもよい）。また、２つの窓部で偏光フィルム４０の向きを同じにする（例えば、θ１＝０ｄｅｇ、θ２＝４５ｄｅｇ、θ３＝９０ｄｅｇ、θ４＝９０ｄｅｇ）ことにより、フィルタユニット１６を３つの偏光方向に対応させることができる。また、窓部２４Ａ～２４Ｄのいずれかを遮蔽することにより３つの波長帯域及び３つの偏光方向を実現してもよい。さらに、枠体に３つの窓部を形成してもよい。
＜撮像素子の構成の変形例＞
撮像素子は、第１の実施形態のように分光フィルタ素子アレイ層を有するカラー撮像素子でもよいし、分光フィルタ素子アレイ層を有しないモノクロの撮像素子でもよい。このような、光学フィルタの波長帯域数及び偏光方向数と、撮像素子の分光数及び偏光方向数との組み合わせは、「何波長の画像を取得したいか（取得する画像のスペクトル数）」に応じて決めることができる。
＜選択的受光のための他の構成＞
第１の実施形態のような、偏光フィルタを用いた選択的受光に代えて、他の手段により選択的受光を実現してもよい。例えば、各画素に対しマイクロレンズを設けると共に撮像素子の受光面上に一部が開口した遮光マスクを設け、このマスクによりいずれかの瞳領域を透過した光を受光し、他の瞳領域を透過した光を遮光する態様も可能である。
＜その他の変形例＞
第１の実施形態では、斜面部２２、窓部２４Ａ～２４Ｄ、及びバンドパスフィルタ５０Ａ～５０Ｄは矩形であるが、矩形以外の多角形、円形、扇形等、他の形状でもよい。また、第１の実施形態及び変形例では各波長帯域の光量調整を開口面積の調整により行っているが、ＮＤフィルタ（ＮＤ：Neutral Density）のような減光フィルタを用いて光量調整を行ってもよい。この場合、波長帯域によってＮＤフィルタの減光度を変えてもよい。
以上で本発明の実施形態及び他の例に関して説明してきたが、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。
１ 撮像装置
１０ 撮像光学系
１２ レンズ
１６ フィルタユニット
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
３２ 傾斜調整部材
３２Ａ 斜面
３４ 傾斜調整部材
３４Ａ 斜面
３６ 開口面積調整部材
３８ 開口面積調整部材
３９ 開口
４０ 偏光フィルム
４２ ワイヤ
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
５２ 接着剤
５２Ａ 充填ライン
５２Ｂ 充填ライン
５２Ｃ 充填ライン
５４Ａ 偏光フィルタ
６２ 枠体
６４ 棒状部材
１００ 撮像素子
１１０ ピクセルアレイ層
１１２ フォトダイオード
１２０ 偏光フィルタ素子アレイ層
１２２Ａ 偏光フィルタ素子
１２２Ｂ 偏光フィルタ素子
１２２Ｃ 偏光フィルタ素子
１２２Ｄ 偏光フィルタ素子
１３０ 分光フィルタ素子アレイ層
１３２Ａ 分光フィルタ素子
１３２Ｂ 分光フィルタ素子
１３２Ｃ 分光フィルタ素子
１３２Ｄ 分光フィルタ素子
１４０ マイクロレンズアレイ層
１４２ マイクロレンズ
２００ 信号処理部
２００Ａ アナログ信号処理部
２００Ｂ 画像生成部
２００Ｃ 係数記憶部
Ａ 透過波長特性
Ｂ 透過波長特性
Ｃ 透過波長特性
Ｄ 透過波長特性
Ｄ１ 画像データ
Ｄ２ 画像データ
Ｄ３ 画像データ
Ｄ４ 画像データ
Ｄ５ 画像データ
Ｄ６ 画像データ
Ｄ７ 画像データ
Ｄ８ 画像データ
Ｄ９ 画像データ
Ｄ１０ 画像データ
Ｄ１１ 画像データ
Ｄ１２ 画像データ
Ｄ１３ 画像データ
Ｄ１４ 画像データ
Ｄ１５ 画像データ
Ｄ１６ 画像データ
Ｌ 光軸
Ｌ２ 光軸
Ｐ１ 画素
Ｐ２ 画素
Ｐ３ 画素
Ｐ４ 画素
Ｐ５ 画素
Ｐ６ 画素
Ｐ７ 画素
Ｐ８ 画素
Ｐ９ 画素
Ｐ１０ 画素
Ｐ１１ 画素
Ｐ１２ 画素
Ｐ１３ 画素
Ｐ１４ 画素
Ｐ１５ 画素
Ｐ１６ 画素
ＰＢ 画素ブロック
Ｚ１ 瞳領域
Ｚ２ 瞳領域
Ｚ３ 瞳領域
Ｚ４ 瞳領域
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
α１０ 画素信号
α１１ 画素信号
α１２ 画素信号
α１３ 画素信号
α１４ 画素信号
α１５ 画素信号
α１６ 画素信号
β１ 画素信号
β２ 画素信号
β３ 画素信号
β４ 画素信号
θ１ 偏光方向
θ２ 偏光方向
θ３ 偏光方向
θ４ 偏光方向
θＡ 偏光方向
θＢ 偏光方向
θＣ 偏光方向
θＤ 偏光方向
λ１ 波長帯域
λ２ 波長帯域
λ３ 波長帯域
λ４ 波長帯域

Claims (17)

  1. 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、
    光軸中心を頂点とした斜面部を有する枠体であって、前記複数の光学フィルタが前記斜面部に設置される枠体と、
    前記複数の光学フィルタの前記斜面部に対する傾斜を調整する傾斜調整部材と、
    を備える光学素子。
  2. 前記枠体は前記斜面部を複数有する請求項１に記載の光学素子。
  3. 前記光学フィルタと前記枠体とを固定する固定部材をさらに備える請求項１または２に記載の光学素子。
  4. 前記固定部材は接着剤であり、
    前記接着剤は前記複数の光学フィルタを前記枠体に固定し、
    前記複数の光学フィルタの受光領域のうち前記接着剤に覆われていない部分が光透過領域を形成する請求項３に記載の光学素子。
  5. 前記複数の光学フィルタの前記波長帯域に基づいて決定された前記光透過領域の面積に応じた量の前記接着剤が、前記斜面部に設けられた複数の窓部に充填されている請求項４に記載の光学素子。
  6. 前記傾斜調整部材の前記複数の光学フィルタとの接触面が斜面である請求項１に記載の光学素子。
  7. 前記傾斜調整部材は前記枠体に固定される請求項１または６に記載の光学素子。
  8. 複数の窓部が前記斜面部に設けられ、
    前記複数の窓部は、前記複数の窓部を透過する光を偏光させる偏光部をそれぞれ有する請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
  9. 前記偏光の方向は複数種類である請求項８に記載の光学素子。
  10. 前記偏光部は前記偏光の方向に応じて前記複数の窓部に形成されたワイヤーグリッドまたはスリットである請求項８または９に記載の光学素子。
  11. 前記枠体は光透過性である請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学素子。
  12. 前記枠体は前記複数の光学フィルタが設置される部分が開口であり、前記光学素子は前記開口の面積を調整する開口面積調整部材を備える請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学素子。
  13. 前記複数の光学フィルタが、それぞれの光学フィルタが透過させる光の波長帯域に応じた傾斜角度で前記斜面部に設置された請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学素子。
  14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学素子と、
    被写体の光学像を結像させるレンズと、
    を備え、
    前記光学素子は、前記光学素子の光軸と前記レンズの光軸とが一致した状態で、前記レンズを透過する光の光路に配置される光学装置。
  15. 請求項１４に記載の光学装置と、
    前記複数の光学フィルタ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信号処理部と、
    を備える撮像装置。
  16. 前記撮像素子は、透過波長帯域の異なる複数種類の光学フィルタと、偏光方向の異なる複数種類の偏光部と、を画素上に備える請求項１５に記載の撮像装置。
  17. 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、光軸中心を頂点とした斜面部を有する枠体であって、前記複数の光学フィルタが前記斜面部に設置される枠体と、を備える光学素子の製造方法であって、
    前記複数の光学フィルタを、前記斜面部に設けられた複数の窓部に設置する設置工程と、
    前記光学フィルタの前記斜面部に対する傾斜を調整する傾斜調整工程と、
    前記光学フィルタを固定部材により前記枠体に固定する固定工程と、
    を有する製造方法。
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