JP7398284B2 - カラー画像撮像装置 - Google Patents
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一方、上記電子式においては、全ての光を撮像素子で受光するため、像は明るいが、撮像素子で信号処理を経てディスプレイ上に表示されるため、ファインダ像が表示されるタイミングが撮影のタイミングより遅れるという問題があった。さらに、電子式では撮影像を確認するためには映像信号をディスプレイに送出し、表示させるための電力が必要となり、特に高精細な画像においてはファインダ部の消費電力が大きくなり、バッテリーの大型化等の携帯性の面での問題が生じていた。
すなわち、本発明のカラー画像撮像装置は、
被写体からの可視光および所定の非可視光を含む光を結像する前段レンズと、
該光が結像され、該光のうちの前記所定の非可視光が担持した被写体情報を読み出すとともに前記可視光を透過する撮像素子と、
該撮像素子を透過した可視光が担持した被写体情報を視認可能に投影する後段レンズと、
該後段レンズにより投影された前記被写体の可視光像を視認可能とするファインダ部と、
前記撮像素子により読み出された前記所定の非可視光が担持する被写体情報に所定の演算を施して、前記被写体のカラー画像を取得する被撮像体カラー画像演算部と、を備え、
前記撮像素子は、R、G、Bの3原色光に各々対応する特性を有する3つの非可視光を各々光電変換するとともにその余の光は透過する感光層を各々積層してなる、ことを特徴とするものである。
ここで、「R、G、Bの3原色光に各々対応する特性を有する」とは、「R、G、Bの3原色光と各々相関を持つ光吸収率特性、光反射率特性または光透過率特性を有する」ことを意味する。
また、前記撮像素子と前記ファインダ部の間に調光素子を配設してなることが好ましい。
この場合において、前記被撮像体カラー画像演算部が、スマートグラスの前記レンズ配設部分以外の部分に配されていることが好ましく、特に、スマートグラスの蔓部分に配されていることが好ましい。
そして、この撮像素子により光電変換された、所定の非可視光が担持した被写体情報は、被撮像体カラー画像演算部において所定の演算を施されて被写体のカラー画像が形成される。得られた被写体のカラー画像は、例えばメモリに記憶され、所定のタイミングで再生に供される。
一方、この撮像素子を透過した可視光は、後段レンズによりファインダ部に投影され、被写体の可視光像がファインダ部において視認可能とされる。
以下、本発明の実施形態に係る撮像装置について図面を用いて説明する。
図1aは、本発明の実施形態1に係るカラー画像撮像装置(撮像装置)100を概念的に示す図である。
この実施形態1に係る撮像装置100は、物体(以下、被写体とも称する)10から反射された(または放射された)光(可視光および所定の近赤外光を含む)を結像する第1レンズ(前段レンズ)20と、この第1レンズ20により上記光を結像され、この光のうち所定の近赤外光を吸収し光電変換するとともに、この光のうち可視光を透過する撮像素子30と、撮像素子30を透過した可視光を投影する第2レンズ(後段レンズ)50と、第2レンズ(後段レンズ)50により投影された可視光像60が視認可能となるように構成されたファインダ部65と、撮像素子30で光電変換された近赤外光に担持された被写体情報を、信号処理し、演算し、記録し、得られたカラー画像信号を、所定のタイミングで出力する信号処理・演算・記録部35と、を備えている。
照射部分は、異なる波長強度分布を有する赤外線を物体10に照射する。ここで、「異なる波長強度分布を有する赤外線」とは、互いに異なる波長範囲ないしは中心波長を有する赤外線を意味する。
R=αI1(x,y) (1)
G=βI2(x,y) (2)
B=γI3(x,y) (3)
と表現することができる。
このように、画像情報I1(x,y)、I2(x,y)およびI3(x,y)に対して、表示画面内のある区画の色を式(1)~(3)を用いて表現することを、式(1)から(3)の表す情報に従って適切な係数で表色することにより、赤外線の3成分の画像からRGBのカラー画像を構成することが可能となる。
図3は、上記図2(B)の撮像素子230の各感光層221、222、223が積層されている様子を詳しく説明するものである。
各感光層221、222、223は、読出し回路層211a、211b、211cに接続される画素電極321A、322A、323Aと対向電極321C、322C、323Cとに挟まれて両電極間の電圧を印加され、所定の近赤外光(IR-R光、IR-G光、IR-B光)を吸収して各近赤外光の強度に応じた電荷を発生する。
なお、各感光層221、222、223の間には層間絶縁膜250a、250b配されている。
図2(B)に示すような層構成の撮像素子230において、IR-B光用の光電変換膜321B、IR-G光用の光電変換膜322B、およびIR-R光用の光電変換膜323Bは、図4のグラフに示すように、近赤外光の波長領域において、感度(検出率)の高い波長領域が、互いに波長シフト方向にずれるように設定されている。
このように規定された各近赤外光は、対応する可視光と、検出率波長分布において相関を有する光とされている。
図5は、本発明の実施形態2に係るカラー画像撮像装置(撮像装置)100dを示すものであり、いわゆる、視線一致スマートグラスとして機能するものである。
撮像部510は、実施形態1の撮像装置と同様に、被写体像を担持した光(可視光および所定の近赤外光を含む)を結像する第1レンズ420、この第1レンズ420により被写体像が結像される撮像素子430、この撮像素子430を透過した可視光を視認させるための第2レンズ450を備えている。
例えば、光電変換膜を構成する各層については、上記実施形態のものに限られるものではなく、他の層を上述した層間に挟むようにすることも可能である。また、上記実施形態のものでは、基板側から順に、青色光に対応するIR-B光用の第1の感光層、緑色光に対応するIR-G光用の第2の感光層、および赤色光に対応するIR-R光用の第3の感光層を積層しているが、積層する順番はこれに限られものではなく、他の順番で積層することも可能である。また、光を透明な基板側から入射するように設定することも可能である。
さらに、被写体の内部状態の検出結果を表すカラー画像を得る場合に、被写体の反射光ではなく、透過光を使用するようにすることも可能である。
20、20b、20c、420 第1レンズ(前段レンズ)
30、30b、30c、130、230、430 撮像素子
35、35b、35c、520 信号処理・演算・記録部
40、40b、40c 結像した赤外線像
50、50b、50c、450 第2レンズ(後段レンズ)
60、60b、60c 観察する可視光像
65、65b、65c ファインダ部
70、70b、70c、470 眼
80 アクティブ調光フィルタ
100、100b、100c、100d 撮像装置
111、221a、221b、221c 信号読出し回路層
121、221 第1の感光層(NIR-B)
122、222 第2の感光層(NIR-G)
123、223 第3の感光層(NIR-R)
124、335a、335b、335c 絶縁膜
215 透明基板
240 周辺回路
250a、250b 層間絶縁膜
314 入射光
321A、322A、323A 画素電極
321B、322B、323B 光電変換膜
321C、322C、323C 対向電極
400 スマートグラス
404 観者(観察者)
490 人の視界
510 撮像部
Claims (5)
- 被写体からの可視光および所定の非可視光を含む光を結像する前段レンズと、
該光が結像され、該光のうちの前記所定の非可視光が担持した被写体情報を読み出すとともに前記可視光を透過する撮像素子と、
該撮像素子を透過した可視光が担持した被写体情報を視認可能に投影する後段レンズと、
該後段レンズにより投影された前記被写体の可視光像を視認可能とするファインダ部と、
前記撮像素子により読み出された前記所定の非可視光が担持する被写体情報に所定の演算を施して、前記被写体のカラー画像を取得する被撮像体カラー画像演算部と、を備え、
前記撮像素子は、R、G、Bの3原色光に各々対応する特性を有する3つの非可視光を各々光電変換するとともにその余の光は透過する感光層を各々積層してなる、ことを特徴とするカラー画像撮像装置。 - 前記R、G、Bの3原色光に各々対応する特性を有する3つの非可視光が、近赤外光の3つの波長域に対応する光であることを特徴とする請求項1に記載のカラー画像撮像装置。
- 前記撮像素子と前記ファインダ部の間に調光素子を配設してなることを特徴とする請求項1または2に記載のカラー画像撮像装置。
- 前記前段レンズ、前記撮像素子および前記後段レンズが、前記被写体側からこの順に、スマートグラスのレンズ配設部分に配されていることを特徴とする請求項1~3のうちいずれか1項記載のカラー画像撮像装置。
- 前記被撮像体カラー画像演算部が、前記スマートグラスの蔓部分に配されていることを特徴とする請求項4に記載のカラー画像撮像装置。
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