WO2023007966A1 - レンズ装置、撮像装置及びフィルタユニット - Google Patents

レンズ装置、撮像装置及びフィルタユニット Download PDF

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WO2023007966A1
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filter
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light
optical
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和佳 岡田
慶延 岸根
友也 平川
康一 田中
高志 椚瀬
達郎 岩▲崎▼
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/201Filters in the form of arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/006Filter holders
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B11/00Filters or other obturators specially adapted for photographic purposes

Definitions

  • the present invention relates to a lens device, an imaging device and a filter unit.
  • Patent Document 1 describes an imaging device that includes a polarizing color filter plate having a plurality of light-transmitting regions with different polarization characteristics and color characteristics, and a polarization image sensor.
  • An embodiment according to the technology of the present disclosure provides a lens device, imaging device, and filter unit that can suppress the occurrence of ghosts and flares.
  • a frame having a plurality of openings is provided in the optical path, and the first optical filter is arranged in at least two openings, and the second optical filter is arranged in the opening in which the first optical filters are arranged. and the lens device of (1) or (2).
  • the second optical filter placed in the aperture has a light absorption band that includes the light transmission band of the first optical filter placed in at least one of the other apertures; lens device.
  • the frame has at least three openings, and first optical filters are arranged in the at least three openings; and second optical filters are arranged in the openings in which the first optical filters are arranged; and wherein the second optical filter positioned in at least one aperture has a light absorption band that includes the light transmission band of the first optical filter positioned in the other aperture.
  • the frame has at least three openings, the first optical filters arranged in the at least three openings; the second optical filter arranged in the openings in which the first optical filters are arranged; and the second optical filter placed in at least one aperture is configured by combining a plurality of optical filters having different light absorption bands, and the light transmission of the first optical filter placed in the other aperture
  • the lens apparatus of (4) having a light absorption zone comprising the zone.
  • the second optical filter placed in the aperture has an absorptance at a wavelength corresponding to the wavelength at which the transmittance peaks in the first optical filter placed in at least one of the other apertures. is 0.8 or more, the lens device according to any one of (3) to (7).
  • An imaging device comprising the lens device of (17) and a polarization image sensor that receives light that has passed through the lens device.
  • a filter unit arranged in an optical path of a lens device comprising: a frame having a plurality of openings; and first optics arranged in at least two openings and having a light transmission band in a specific wavelength range
  • a filter unit comprising: a filter; and a second optical filter arranged in an aperture where the first optical filter is arranged and having a light absorption band in a wavelength band different from the light transmission band of the first optical filter.
  • the second optical filter positioned in the aperture has an optical absorption band that includes the optical transmission band of the first optical filter positioned in at least one of the other apertures; or (20) filter unit.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the filter unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the arrangement of pixels and polarizers in a polarization image sensor;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a signal processing device; Block diagram of the main functions of the signal processing device
  • a split-pupil imaging lens is a lens in which a pupil region is divided into a plurality of regions. Pupil-splitting imaging lenses are used, for example, in multispectral camera systems. Multispectral camera systems are described below.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an imaging lens.
  • the imaging lens 100 of the present embodiment is a pupil division imaging lens in which the pupil region is divided into two.
  • the imaging lens 100 is an example of a lens device.
  • the imaging lens 100 includes a lens barrel 110, a plurality of lens groups 120A and 120B, and a filter unit .
  • the lens barrel 110 has a cylindrical shape.
  • the lens groups 120A and 120B and the filter unit 130 are arranged at predetermined positions inside the lens barrel 110 .
  • the lens groups 120A and 120B are composed of at least one lens. In FIG. 1, only two lens groups 120A and 120B are shown for convenience.
  • the lens group 120A arranged on the front side of the filter unit 130 is defined as the first lens group
  • the lens group 120B arranged on the rear side of the filter unit 130 is defined as the second lens group. , 120B.
  • the "front side” means the "object side”
  • the "back side” means the "image side”.
  • a filter unit 130 is arranged in the optical path. More specifically, the filter unit 130 is arranged at or near the pupil position in the imaging lens 100 .
  • the neighborhood of the pupil position refers to an area that satisfies the following equation.
  • FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of the filter unit.
  • the filter unit 130 is composed of a filter frame 132 and an optical filter held by the filter frame 132 .
  • the filter frame 132 has a plate-like shape corresponding to the inner peripheral shape of the lens barrel 110, and has a plurality of windows. As shown in FIG. 2, the filter frame 132 of this embodiment has a disk-like shape and has two windows 132A and 132B.
  • the filter frame 132 is an example of a frame.
  • the two windows 132A and 132B are circular openings and arranged symmetrically with the optical axis Z interposed therebetween.
  • the windows 132A and 132B are examples of openings.
  • the two windows 132A and 132B are distinguished by defining the window 132A as the first window 132A and the window 132B as the second window 132B, as required.
  • the imaging lens 100 has a pupil region divided into a plurality of regions by arranging the filter frame 132 at or near the pupil position. That is, the optical path is divided into multiple parts. In this embodiment, the pupil area is divided into two areas. That is, the optical path is split into two.
  • band-pass filters (BPF) 134A and 134B and a band-stop filter (BSF) 136A are arranged in order from the object side (front side) in the window portions 132A and 132B.
  • BPF band-pass filters
  • BSF band-stop filter
  • the bandpass filter 134A arranged in the first window portion 132A is assumed to be the first bandpass filter 134A
  • the bandpass filter 134B arranged in the second window portion 132B is assumed to be the second bandpass filter 134B.
  • a bandpass filter 134A, 134B placed in each window 132A, 132B is distinguished.
  • the band-stop filter 136A arranged in the first window portion 132A is the first band-stop filter 136A
  • the band-stop filter 136B arranged in the second window portion 132B is the second band-stop filter 136B.
  • a bandstop filter 136A, 136B located at 132B is distinguished.
  • a bandpass filter is an optical filter that transmits only light in a specific wavelength range by efficiently transmitting light in a specific wavelength range and efficiently blocking light in other wavelength ranges.
  • the bandpass filters 134A, 134B arranged in the windows 132A, 132B have light transmission bands different from each other. Let the light transmission band of the first band-pass filter 134A be a first light transmission band ⁇ 1. Also, let the light transmission band of the second band-pass filter 134B be the second light transmission band ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2). In this embodiment, the second light transmission band ⁇ 2 is set on the longer wavelength side than the first light transmission band ⁇ 1.
  • the bandpass filters 134A and 134B are examples of first optical filters.
  • the reflective type has a function of reflecting a certain band and transmitting other bands.
  • the absorptive type has a function of absorbing a certain band and transmitting other bands.
  • a reflective band-pass filter has the advantage of realizing a narrow light transmission band and making a sharp transition from the transmission band to the transmission cut-off band. Therefore, when the imaging lens 100 is used in a multispectral camera, it is preferable to use a reflective bandpass filter.
  • a reflective bandpass filter is used in the imaging lens 100 of the present embodiment.
  • a band-stop filter is an optical filter that attenuates light in a specific wavelength range (stop band) to a very low level and transmits light in most other wavelengths with little intensity loss. Therefore, the bandstop filter has the opposite property of the bandpass filter.
  • a band-stop filter is also called a band-rejection filter (BRF), a band-elimination filter (BEF), a band-elimination filter, a notch filter, and the like.
  • Bandstop filters 136A and 136B are examples of second optical filters.
  • an absorption bandstop filter is used as the bandstop filter.
  • An absorptive bandstop filter has a light absorption band in a specific wavelength band, and blocks transmission of light in the light absorption band by absorption.
  • a bandstop filter for example, consists of an optical filter with a layer containing a dye material that absorbs light in a specific wavelength range on a transparent substrate.
  • a dye material By using a dye material, the required transmittance, absorptivity, and reflectance properties can be obtained.
  • a bandstop filter made of a dye material can be easily laminated by thinning, and by combining a plurality of dye materials, desired transmittance characteristics, absorptance characteristics, and reflectance characteristics can be obtained.
  • the first bandstop filter 136A and the second bandstop filter 136B have the following absorption characteristics.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of absorptance characteristics of the first bandstop filter.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF1 indicates the absorption rate characteristic of the first bandstop filter 136A.
  • the broken line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 134A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 134B.
  • the first band-stop filter 136A has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 134A. On the other hand, it has the characteristic of absorbing at least the light in the wavelength band (second light transmission band ⁇ 2) that is transmitted by the second bandpass filter 134B.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of absorptance characteristics of the second bandstop filter.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF2 indicates the absorption rate characteristic of the second bandstop filter 136B.
  • the broken line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 134A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 134B.
  • the second band-stop filter 136B has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (second light transmission band ⁇ 2) transmitted by the second band-pass filter 134B. On the other hand, it has a characteristic of absorbing at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) that is transmitted by the first bandpass filter 134A.
  • the band-stop filter arranged in each window has a characteristic of transmitting at least the light in the wavelength range that is transmitted by the band-pass filter arranged in the same window.
  • it has a characteristic of absorbing the light in the wavelength band transmitted by the band-pass filter arranged in at least one of the other windows.
  • the band-stop filter placed in each window has a light absorption band in a wavelength region different from the light transmission band of the band-pass filter placed in the same window.
  • the first bandstop filter 136A has a light absorption band in a wavelength band different from the first light transmission band ⁇ 1, as shown in FIG.
  • the second bandstop filter 136B has a light absorption band in a wavelength region different from the second light transmission band ⁇ 2.
  • the band-stop filter placed in each window has a light absorption band including the light transmission band of the band-pass filter placed in at least one of the other windows.
  • the first bandstop filter 136A has optical absorption bands that include the second optical transmission band ⁇ 2, as shown in FIG. 4, the second bandstop filter 136B has a light absorption band including the first light transmission band .LAMBDA.1.
  • a pupil-division imaging lens such as the imaging lens 100 of the present embodiment has the property that the optical paths split in the pupil region merge again on the image sensor.
  • the light that has passed through the first window portion 132A reaches the image sensor while being restricted to the wavelength band ⁇ 1 by the first bandpass filter 134A.
  • part of the light is reflected by the lens (second lens group 120B) behind the first bandpass filter 134A, the image sensor, and the like.
  • Part of the reflected light enters the second window portion 132B.
  • the light incident on the second window portion 132B reaches the image sensor after being reflected again by the second bandpass filter 134B arranged on the second window portion 132B.
  • the wavelength band ⁇ 1 of the light reflected by the second bandpass filter 134B is different from the light transmission band (second light transmission band ⁇ 2) of the second bandpass filter 134B. Therefore, it is almost 100% reflected. This results in strong ghosts and flares.
  • the light passing through the second window portion 132B reaches the image sensor while being restricted to the wavelength region ⁇ 2 by the second bandpass filter 134B.
  • part of the light is reflected by the lens (second lens group 120B) behind the second bandpass filter 134B, the image sensor, and the like.
  • Part of the reflected light enters the first window portion 132A.
  • the light incident on the first window portion 132A reaches the image sensor after being reflected again by the first bandpass filter 134A arranged on the first window portion 132A.
  • the wavelength band ⁇ 2 of the light reflected by the first bandpass filter 134A is different from the light transmission band (first light transmission band ⁇ 1) of the first bandpass filter 134A. Therefore, it is almost 100% reflected. This results in strong ghosts and flares.
  • Antireflection coatings are generally used as a means of reducing ghosts and flares. However, antireflection coatings reduce reflectance by increasing transmittance. Therefore, for example, if an anti-reflection film for the wavelength band ⁇ 1 is applied to the second band-pass filter 134B, the light in the wavelength band ⁇ 1 is transmitted. As a result, the light transmission band of the second band-pass filter 134B transmits both the wavelength region ⁇ 1 and the wavelength region ⁇ 2, and achieves the desired transmittance characteristic (the transmittance characteristic that transmits only the wavelength region ⁇ 1). become unable.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the action of the imaging lens.
  • the optical path of the light incident on the imaging lens 100 is divided into three by the filter unit 130, passes through the first window portion 132A and the second window portion 132B, and reaches the image sensor (not shown).
  • the light incident on the first window portion 132A first passes through the first bandpass filter 134A. By passing through the first bandpass filter 134A, it is restricted to the wavelength region ⁇ 1. It then passes through a first bandstop filter 136A.
  • the first bandstop filter 136A absorbs light in the wavelength band ⁇ 2, but transmits light in the wavelength band ⁇ 1. Therefore, the light in the wavelength region ⁇ 1 that has passed through the first band-pass filter 134A passes through the first band-stop filter 136A as it is.
  • the light incident on the second window portion 132B first passes through the second bandpass filter 134B.
  • the second bandpass filter 134B By passing through the second bandpass filter 134B, it is restricted to the wavelength region ⁇ 2. It then passes through a second bandstop filter 136B.
  • the second bandstop filter 136B absorbs light in the wavelength band ⁇ 1, but transmits light in the wavelength band ⁇ 2. Therefore, the light in the wavelength region ⁇ 2 that has passed through the second bandpass filter 134B passes through the second bandstop filter 136B as it is.
  • Part of the light that has passed through the first window portion 132A and the second window portion 132B is reflected by the lens (the second lens group 120B) or the like in the process of reaching the image sensor. Further, part of the light reaching the image sensor is reflected by the image sensor.
  • the light in the wavelength region ⁇ 1 that passes through the first window portion 132A and is reflected by the lens, the image sensor, etc. also enters the second window portion 132B.
  • a second bandstop filter 136B is arranged in the second window portion 132B.
  • the second bandstop filter 136B transmits light in the wavelength band ⁇ 2, but absorbs light in the wavelength band ⁇ 1. Therefore, even if the light in the wavelength region ⁇ 1 reflected by the lens, the image sensor, etc. is incident on the second window portion 132B, it is absorbed before reaching the second bandpass filter 134B. Therefore, it is possible to suppress re-reflection of the light in the wavelength region ⁇ 1 reflected by the lens, the image sensor, or the like by the second bandpass filter 134B.
  • the imaging lens 100 of the present embodiment even if the light that has passed through one window is reflected by the lens, the image sensor, or the like and enters the other window, It can be absorbed by band stop filters 136A and 136B provided in the part. As a result, re-reflection at the bandpass filters 134A and 134B can be suppressed, and the occurrence of ghost and flare can be suppressed.
  • the configuration of the filter unit is different in the imaging lens in which the pupil region is divided into three. Therefore, only the configuration of the filter unit will be described here.
  • FIG. 6 is a front view of a filter unit provided in an imaging lens with a pupil region divided into three. 7 is an exploded perspective view of the filter unit shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 is a front view of a filter unit provided in an imaging lens with a pupil region divided into three. 7 is an exploded perspective view of the filter unit shown in FIG. 6.
  • the filter unit 140 of this example has a filter frame 142 with three windows 142A, 142B, and 142C.
  • the windows 142A, 142B, and 142C are arranged at regular intervals on concentric circles about the optical axis.
  • the three windows 142A, 142B, and 142C are distinguished by defining the window 142A as the first window 142A, the window 142B as the second window 142B, and the window 142C as the third window 142C.
  • the imaging lens 100 has a pupil region divided into three regions by arranging the filter frame 142 at or near the pupil position. That is, the optical path is divided into three.
  • Band-pass filters 144A, 144B, 144C and band-stop filters 146A, 146B, 146C are arranged in the respective window portions 142A, 142B, 142C.
  • bandpass filters 144A, 144B, 144C and bandstop filters 146A, 146B, 146C are arranged in this order from the object side (front side) along the optical axis Z.
  • the bandpass filter 144A arranged in the first window portion 142A is the first bandpass filter 144A
  • the bandpass filter 144B arranged in the second window portion 142B is the second bandpass filter 144B
  • the second bandpass filter 144B is arranged.
  • the bandpass filters 144A, 144B, and 144C arranged in the respective windows 142A, 142B, and 142C are distinguished by setting the bandpass filter 144C arranged in the three window portions 142C as a third bandpass filter 144C.
  • band-stop filter 146A arranged in the first window portion 142A is replaced with the first band-stop filter 146A
  • the band-stop filter 146B arranged in the second window portion 142B is replaced with the second band-stop filter 146B and the third window portion 142C.
  • the band-stop filter 146C to be placed is referred to as a third band-stop filter 146C
  • the band-stop filters 146A, 146B, 146C placed in the windows 142A, 142B, 142C are distinguished.
  • the bandpass filters 144A, 144B, 144C arranged in the windows 142A, 142B, 142C have light transmission bands different from each other.
  • the light transmission band of the second band-pass filter 144B be the second light transmission band ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2).
  • the light transmission band of the third band-pass filter 144C is assumed to be the third light transmission band ⁇ 3 ( ⁇ 1 ⁇ 3, ⁇ 2 ⁇ 3).
  • the third light transmission band ⁇ 3 is set on the longer wavelength side than the second light transmission band ⁇ 2.
  • the second light transmission band ⁇ 2 is set on the longer wavelength side than the first light transmission band ⁇ 1.
  • a reflective bandpass filter is used for the bandpass filters 144A, 144B, and 144C.
  • Absorptive band-stop filters are used for the band-stop filters 146A, 146B, and 146C.
  • the bandstop filters 146A, 146B, 146C placed in the windows 142A, 142B, 142C have the following absorption characteristics, respectively.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of absorptance characteristics of the first bandstop filter.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF1 indicates the absorption rate characteristic of the first bandstop filter 146A.
  • the dashed line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 144A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 144B.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF3 indicates the transmittance characteristic of the third bandpass filter 144C.
  • the first band-stop filter 146A has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A.
  • first light transmission band ⁇ 1 transmitted by the first band-pass filter 144A.
  • second light transmission band ⁇ 2 transmitted by the second band-pass filter 144B
  • third light transmission band ⁇ 3 transmitted by the third band-pass filter 144C It has the property of absorbing
  • the first bandstop filter 146A can be realized with, for example, one dye material. That is, the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-stop filter 136A is divided into two wavelength bands (second light transmission band ⁇ 2 and third light transmission band ⁇ 3) absorbed by the first band-stop filter 136A. ), it can be composed of one dye material. Specifically, it is configured using a pigment material that absorbs light in the second light transmission band ⁇ 2 and the light in the third light transmission band ⁇ 3.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of absorptance characteristics of the second bandstop filter.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF2 indicates the absorption rate characteristic of the second bandstop filter 146B.
  • the dashed line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 144A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 144B.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF3 indicates the transmittance characteristic of the third bandpass filter 144C.
  • the second band-stop filter 146B has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (second light transmission band ⁇ 2) transmitted by the second band-pass filter 144B.
  • at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A and light in the wavelength band (third light transmission band ⁇ 3) transmitted by the third band-pass filter 144C It has the property of absorbing
  • the second bandstop filter 146B is configured, for example, by combining two bandstop filters. Specifically, a band-stop filter (first and second band-stop filter) that absorbs light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A, and a third band-pass filter 144C A band-stop filter (second band-stop filter) that absorbs light in the wavelength band (third light transmission band ⁇ 3) that is transmitted by the come true.
  • the first second bandstop filter is configured using a dye material that absorbs light in the first light transmission band ⁇ 1.
  • the second second bandstop filter is configured using a dye material that absorbs light in the third light transmission band ⁇ 3.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF21 indicates the absorptance characteristics of the first and second band-stop filters.
  • a solid line graph indicated by symbol BSF22 indicates the absorptivity characteristic of the second second band-stop filter.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of absorptance characteristics of the third bandstop filter.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF3 indicates the absorption rate characteristic of the third bandstop filter 146C.
  • the dashed line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 144A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 144B.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF3 indicates the transmittance characteristic of the third bandpass filter 144C.
  • the third band-stop filter 146C has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (third light transmission band ⁇ 3) transmitted by the third band-pass filter 144C.
  • at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A and light in the wavelength band (second light transmission band ⁇ 2) transmitted by the second band-pass filter 144B It has the property of absorbing
  • the third bandstop filter 146C can also be realized with one dye material. That is, by using a dye material that absorbs the light in the first light transmission band ⁇ 1 and the light in the second light transmission band ⁇ 2, one dye material can be used.
  • the band-stop filter arranged in each window has the characteristic of transmitting at least the light in the wavelength range that is transmitted by the band-pass filter arranged in the same window.
  • it has a characteristic of absorbing the light in the wavelength band transmitted by the band-pass filter arranged in at least one of the other windows. Therefore, as shown in FIG. 8, the first bandstop filter 146A has a light absorption band in a wavelength band different from the first light transmission band ⁇ 1, and has a second light transmission band ⁇ 2 and a third light transmission band ⁇ 3. It has a light absorption band in the wavelength range including Further, as shown in FIG.
  • the second bandstop filter 146B has a light absorption band in a wavelength band different from the second light transmission band ⁇ 2, and has a first light transmission band ⁇ 1 and a third light transmission band ⁇ 3. It has a light absorption band in the wavelength range including Further, as shown in FIG. 10, the third bandstop filter 146C has a light absorption band in a wavelength band different from the third light transmission band ⁇ 3, and has a first light transmission band ⁇ 1 and a second light transmission band ⁇ 2. It has a light absorption band in the wavelength range including
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the action of the imaging lens.
  • the light incident on the imaging lens 100 passes through the first window portion 142A, the second window portion 142B, and the third window portion 142C by the filter unit 140, and reaches the image sensor (not shown).
  • the light incident on the first window portion 142A first passes through the first bandpass filter 144A. By passing through the first bandpass filter 144A, it is restricted to the wavelength region ⁇ 1. It then passes through the first bandstop filter 146A.
  • the first bandstop filter 146A absorbs light in the wavelength ranges ⁇ 2 and ⁇ 3, but transmits light in the wavelength range ⁇ 1. Therefore, the light in the wavelength band ⁇ 1 that has passed through the first band-pass filter 144A passes through the first band-stop filter 146A as it is.
  • the light incident on the second window portion 142B also first passes through the second bandpass filter 144B. By passing through the second bandpass filter 144B, it is restricted to the wavelength region ⁇ 2. It then passes through a second bandstop filter 146B.
  • the second band-stop filter 146B absorbs light in the wavelength bands ⁇ 1 and ⁇ 3, but transmits light in the wavelength band ⁇ 2. Therefore, the light in the wavelength band ⁇ 2 that has passed through the second band-pass filter 144B passes through the second band-stop filter 146B as it is.
  • the light incident on the third window portion 142C also first passes through the third bandpass filter 144C.
  • the third bandpass filter 144C By passing through the third bandpass filter 144C, it is restricted to the wavelength region ⁇ 3. It then passes through a third bandstop filter 146C.
  • the third bandstop filter 146C absorbs light in the wavelength bands ⁇ 1 and ⁇ 2, but transmits light in the wavelength band ⁇ 3. Therefore, the light in the wavelength region ⁇ 3 that has passed through the third band-pass filter 144C passes through the third band-stop filter 146C as it is.
  • Part of the light that has passed through the first window portion 142A, the second window portion 142B, and the third window portion 142C is reflected by the lens (the second lens group 120B) or the like in the process of reaching the image sensor. Further, part of the light reaching the image sensor is reflected by the image sensor.
  • the light in the wavelength region ⁇ 1 that passes through the first window portion 142A and is reflected by the lens, the image sensor, etc. also enters the second window portion 142B and the third window portion 142C.
  • a second bandstop filter 146B and a third bandstop filter 146C are arranged in the second window portion 142B and the third window portion 142C, respectively.
  • the second bandstop filter 146B placed in the second window portion 142B transmits light in the wavelength range ⁇ 2, but absorbs light in the wavelength ranges ⁇ 1 and ⁇ 3. Therefore, even if the light in the wavelength region ⁇ 1 reflected by the lens, the image sensor, etc.
  • a third band-stop filter 146C arranged in the third window portion 142C transmits light in the wavelength range ⁇ 3, but absorbs light in the wavelength ranges ⁇ 1 and ⁇ 2. Therefore, even if the light in the wavelength region ⁇ 1, which is the reflected light, is incident on the third window portion 142C, it is absorbed before reaching the third bandpass filter 144C. Therefore, it is possible to suppress the light in the wavelength region ⁇ 1, which is the light returned by the reflection, from being reflected again by the third bandpass filter 144C.
  • the light in the wavelength region ⁇ 2 that has passed through the second window portion 142B is reflected by a lens, an image sensor, or the like and enters the first window portion 142A and the third window portion 142C.
  • the first window portion 142A When light in the wavelength region ⁇ 2, which is light returned by reflection, enters the first window portion 142A, it is absorbed by the first band-stop filter 146A before reaching the first band-pass filter 144A. Therefore, it is possible to suppress re-reflection of the light in the wavelength band ⁇ 2 by the first bandpass filter 144A.
  • the light in the wavelength region ⁇ 2 enters the third window portion 142C, it is absorbed by the third band-stop filter 146C before reaching the third band-pass filter 144C. Therefore, it is possible to suppress re-reflection of the light in the wavelength band ⁇ 2 by the third bandpass filter 144C.
  • the light in the wavelength region ⁇ 3 that has passed through the third window portion 142C is reflected by the lens, the image sensor, etc., and enters the first window portion 142A and the second window portion 142B.
  • the first window portion 142A When light in the wavelength region ⁇ 3, which is light returned by reflection, enters the first window portion 142A, it is absorbed by the first band-stop filter 146A before reaching the first band-pass filter 144A. Therefore, it is possible to suppress re-reflection of the light in the wavelength band ⁇ 3 by the first bandpass filter 144A.
  • the light in the wavelength region ⁇ 3 enters the second window portion 142B, it is absorbed by the second band-stop filter 146B before reaching the second band-pass filter 144B. Therefore, it is possible to suppress the re-reflection of the light in the wavelength region ⁇ 3 by the second bandpass filter 144B.
  • the imaging lens 100 of the present embodiment even if the light that has passed through one window is reflected by the lens, the image sensor, or the like and enters the other window, It can be absorbed by band stop filters 146A and 146B provided in the part. As a result, the re-reflection at the bandpass filters 144A and 144B can be suppressed, and the occurrence of ghost and flare can be suppressed.
  • the shape (opening shape) of the window provided in the filter unit is circular, but the shape of the window is not limited to this.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the shape of the window provided in the filter unit.
  • a disk-shaped filter frame 142 is equally divided into three in the circumferential direction to provide window portions 142A, 142B, and 142C having fan-shaped openings.
  • Fan-shaped band-pass filters and band-stop filters are arranged in the windows 142A, 142B, and 142C, respectively.
  • the functions of the bandpass filter and the bandstop filter can also be realized by a single optical filter.
  • a layer or film having a bandpass filter function is provided on one side of the transparent substrate, and a layer or film having a bandstop filter function is provided on the other side of the transparent substrate.
  • an optical filter having the functions of a band-pass filter and a band-stop filter can be realized with a single sheet.
  • each optical filter can be joined by optical contact or the like and arranged in an integrated manner.
  • the filter unit may be detachable from the lens barrel. This allows replacement of the filter unit.
  • the optical filters attached to the respective windows can be replaced individually.
  • the number and combination of wavelengths to be dispersed can be freely selected.
  • one window is light-shielded and used when capturing an image spectrally divided into three wavelengths.
  • the band-stop filter having a finite width in the light absorption band is used as the second optical filter.
  • a filter is not limited to this.
  • an optical filter having a property of absorbing light above or below a certain wavelength and transmitting light in other wavelength ranges can also be used.
  • a sharp cut filter (SCF) can be exemplified as this type of optical filter.
  • a sharp cut filter is also called a long pass filter.
  • FIG. 13 is a graph showing an example of absorptance characteristics of a sharp cut filter.
  • the figure shows an example of the absorptance characteristics of the sharp cut filter arranged in the first window in the filter unit (filter unit having three windows) shown in FIG. That is, it shows an example of absorptance characteristics of a sharp cut filter used in combination with the first bandpass filter 144A.
  • the solid line graph indicated by symbol SCF1 indicates the absorptance characteristics of the sharp cut filter.
  • the dashed line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 144A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 144B.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF3 indicates the transmittance characteristic of the third bandpass filter 144C.
  • the sharp cut filter of this example has a wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A and a wavelength band (second light It has the characteristic of absorbing light on the longer wavelength side with the wavelength between the transmission band ⁇ 2) as the boundary.
  • first light transmission band ⁇ 1 transmitted by the first band-pass filter 144A can be transmitted
  • second light transmission band ⁇ 2 transmitted by the second band-pass filter 144B can be transmitted. It can absorb light and light in the wavelength band (third light transmission band ⁇ 3) transmitted by the third band-pass filter 144C.
  • FIG. 14 is a graph showing an example of absorptivity characteristics of a second optical filter when a bandstop filter and a sharp cut filter are combined to form one second optical filter.
  • This figure shows an example of absorptance characteristics of the second optical filter arranged in the first window part in the filter unit shown in FIG.
  • the dashed line graph indicated by symbol BPF1 indicates the transmittance characteristic of the first bandpass filter 144A.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF2 indicates the transmittance characteristic of the second bandpass filter 144B.
  • a broken line graph indicated by symbol BPF3 indicates the transmittance characteristic of the third bandpass filter 144C.
  • the third light having desired absorptance characteristics as a whole can be obtained. 2 optical filters are realized.
  • the solid line graph indicated by symbol BSF11 indicates the absorptance characteristics of the bandstop filter.
  • the bandstop filter has a light absorption band with a finite width in the wavelength band including the second light transmission band ⁇ 2.
  • the solid line graph indicated by symbol SCF12 indicates the absorptance characteristics of the sharp cut filter.
  • the sharp cut filter has a characteristic of absorbing light on the longer wavelength side with respect to the wavelength set on the shorter wavelength side than the third light transmission band ⁇ 3.
  • a bandstop filter and a sharp cut filter are combined to realize a second optical filter having a desired absorptance characteristic. It is also possible to realize a second optical filter with an absorption characteristic of .
  • FIG. 15 is a graph showing an example of absorptance characteristics of the second optical filter.
  • the figure shows an example of preferable absorptance characteristics when a band-stop filter having a finite light absorption band is used as the second optical filter.
  • the wavelength at which the absorptivity peaks is ⁇ abs
  • the absorptance at the absorptance peak wavelength ⁇ abs is ⁇ max.
  • the second optical filter preferably has an absorptance ⁇ max of 0.8 or more at the absorptance peak wavelength ⁇ abs ( ⁇ max ⁇ 0.8).
  • is the absorptance
  • is the transmittance
  • is the reflectance
  • there is a relationship of ⁇ + ⁇ + ⁇ 1.
  • FIG. 15 shows an example of a bandstop filter, but in the case of using a sharp cut filter as the second optical filter, it is also preferable that the absorptance ⁇ max at the absorptance peak wavelength ⁇ abs is 0.8 or more. .
  • the width of the wavelength at which the absorptance ⁇ max at the absorptance peak wavelength ⁇ abs is 50% ( ⁇ max/2) is ⁇ abs
  • the width ⁇ abs is preferably 20 nm or more and 200 nm or less (20 [nm] ⁇ ⁇ abs ⁇ 200 [nm]).
  • the width of the wavelength at which the absorptance is 50% (half value) at the absorptance peak wavelength refers to the bandwidth between the long wavelength side and the short wavelength side where the absorptance is 50% of the peak value (so-called full width at half maximum).
  • the full width at half maximum ( ⁇ abs) is preferably 20 nm or more and 200 nm or less.
  • FIG. 16 is a graph showing an example of transmittance characteristics of the second optical filter.
  • the figure shows an example of preferable transmittance characteristics when a band-stop filter having a finite light absorption band is used as the second optical filter.
  • the wavelength at which the transmittance peaks (transmittance peak wavelength) is ⁇ tra
  • the transmittance at the transmittance peak wavelength ⁇ tra is ⁇ max.
  • the second optical filter preferably has a transmittance ⁇ max of 0.8 or more at the transmittance peak wavelength ⁇ tra ( ⁇ max ⁇ 0.8).
  • the second optical filter gives ⁇ abs an absorption characteristic for the purpose of preventing reflected light, but by giving it a high transmittance near the wavelength actually used (the wavelength to be transmitted), it is possible to suppress the luminance reduction.
  • FIG. 17 is a graph showing another example of transmittance characteristics of the second optical filter.
  • the figure shows an example of preferable transmittance characteristics when a sharp cut filter is used as the second optical filter.
  • the transmittance ⁇ max at the transmittance peak wavelength ⁇ tra is preferably 0.8 or more.
  • FIG. 18 is a graph showing an example of reflectance characteristics of the second optical filter.
  • the wavelength at which the reflectance peaks is defined as ⁇ ref
  • the transmittance at the reflectance peak wavelength ⁇ ref is defined as ⁇ max.
  • the second optical filter preferably has a reflectance ⁇ max of less than 0.1 at the reflectance peak wavelength ⁇ ref ( ⁇ max ⁇ 0.1).
  • FIG. 19 is a graph showing an example of transmittance characteristics of a second optical filter used in combination with the first optical filter.
  • the figure shows an example in which a bandpass filter is used as the first optical filter and a bandstop filter is used as the second optical filter.
  • ⁇ BPF be the wavelength at which the transmittance of the bandpass filter peaks (transmittance peak wavelength) in the so-called visible range to the near-infrared range (400 to 1000 [nm]).
  • ⁇ BSF( ⁇ BPF) be the transmittance at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF.
  • the bandstop filter as the second optical filter preferably has a transmittance ⁇ BSF( ⁇ BPF) at a wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF of 0.8 or more ( ⁇ BSF( ⁇ BPF) ⁇ 0.8).
  • FIG. 20 is a graph showing another example of transmittance characteristics of the second optical filter used in combination with the first optical filter.
  • the figure shows an example in which a bandpass filter is used as the first optical filter and a sharp cut filter is used as the second optical filter.
  • ⁇ SCF( ⁇ BPF) the transmittance at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF.
  • the transmittance ⁇ SCF ( ⁇ BPF) at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF is preferably 0.8 or more ( ⁇ SCF ( ⁇ BPF) ⁇ 0.8 ).
  • Transmittance characteristics of the second optical filter arranged in each region in an imaging lens having a pupil region divided into a plurality of regions In an imaging lens having a pupil region divided into a plurality of regions, The transmittance characteristic of the second optical filter is set as follows.
  • the pupil region is divided into three. That is, it is assumed that the optical path is divided into three.
  • the filter unit is provided with three windows.
  • ⁇ BPFj be the transmittance peak wavelength of the band-pass filter placed in the j-th window.
  • the band-stop filter placed in each window preferably has an absorption characteristic that satisfies the following conditions. ⁇ BSFi( ⁇ BPFj) ⁇ 0.8 However, i ⁇ j
  • the band-stop filter placed in each window should have an absorptance of 0.8 or more at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength of the band-pass filter placed in the other window (optical path). preferable.
  • FIG. 21 is a graph showing an example of transmittance characteristics of a band-stop filter used in combination with a band-pass filter in the third window.
  • the band-stop filter placed in the third window has absorptivity ⁇ BSF3 ( ⁇ BPF1) at a wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF1 of the band-pass filter placed in the first window,
  • the absorptance ⁇ BSF3 ( ⁇ BPF2) at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF2 of the band-pass filter arranged in the second window portion is a value close to the peak. That is, near the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF1 of the bandpass filter placed in the first window and near the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF2 of the bandpass filter placed in the second window It has peak characteristics.
  • FIG. 22 is a graph showing an example of transmittance characteristics when using a sharp cut filter as the second optical filter.
  • ⁇ BPF1 be the transmittance peak wavelength of the band-pass filter placed in the first window
  • ⁇ BPF2 be the transmittance peak wavelength of the band-pass filter placed in the second window.
  • the absorptance at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF1 of the band-pass filter placed in the first window is assumed to be ⁇ SCF3 ( ⁇ BPF1)
  • ⁇ SCF3 ( ⁇ BPF2) be the absorptance at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF2 of the arranged band-pass filter.
  • the sharp cut filter placed in the third window has absorptivity ⁇ SCF3 ( ⁇ BPF1) at a wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF1 of the bandpass filter placed in the first window,
  • the absorptance ⁇ SCF3 ( ⁇ BPF2) at the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF2 of the band-pass filter arranged in the second window portion is a value close to the peak. That is, near the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF1 of the bandpass filter placed in the first window and near the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength ⁇ BPF2 of the bandpass filter placed in the second window It has peak characteristics.
  • the second optical filter having a predetermined absorptance characteristic in each window (the first optical filter arranged in another window has a constant absorptivity at or near the wavelength corresponding to the transmittance peak wavelength of the first optical filter).
  • the light passing through the first window is limited to light near the wavelength ⁇ BPF1 by the second optical filter arranged in the first window.
  • the second optical filter placed in the third window has a peak absorptivity at or near the wavelength corresponding to the wavelength ⁇ BPF1.
  • the light passing through the first window is limited to light near the wavelength ⁇ BPF1 by the second optical filter arranged in the first window.
  • the first optical filter and the second optical filter arranged in the first window section substantially transmit light in the vicinity of the wavelength ⁇ BPF1. Therefore, the light is not reflected again by the first optical filter and the second optical filter arranged in the first window. Therefore, it does not contribute to an increase in the occurrence of ghosts and flares.
  • incident light Light that passes through the second window, is reflected by the lens, the image sensor, etc., and enters the second window, and passes through the third window, is reflected by the lens, the image sensor, etc., and enters the third window. The same applies to incident light.
  • the second optical filter having a predetermined absorptivity characteristic By arranging the second optical filter having a predetermined absorptivity characteristic in the window portion where the first optical filter is arranged in this way, the reflection at the first optical filter is reduced. Thereby, reduction of ghost and flare is achieved in the optical system as a whole.
  • a multispectral camera system is a system that simultaneously captures an image (multispectral image) separated into a plurality of wavelengths.
  • a polarized light system is a multispectral camera system that uses polarized light.
  • the imaging lens used in the polarized multispectral camera system has a polarizing filter arranged in each window of the filter unit.
  • a polarizing filter arranged in each window of the filter unit.
  • the configuration of the imaging lens is the same as that of the imaging lens of the above embodiment except that a polarizing filter is arranged in each window of the filter unit. Therefore, only the configuration of the filter unit will be described here.
  • FIG. 23 is an exploded perspective view of a filter unit provided in an imaging lens for a polarized multispectral camera system.
  • the filter unit 150 of this example has a filter frame 152 with three windows 152A, 152B, and 152C.
  • the windows 152A, 152B, and 153C are arranged at regular intervals on concentric circles centered on the optical axis.
  • the three windows 152A, 152B, and 152C are distinguished by defining the window 152A as the first window 152A, the window 152B as the second window 152B, and the window 152C as the third window 152C.
  • the imaging lens 100 has a pupil region divided into three regions by arranging the filter frame 152 at or near the pupil position. That is, the optical path is divided into three.
  • Band-pass filters 154A, 154B, 154C, band-stop filters 156A, 156B, 156C, and polarizing filters 158A, 158B, 158C are arranged in the respective window portions 152A, 152B, 152C.
  • polarizing filters 158A, 158B, 158C, bandpass filters 154A, 154B, 154C, and bandstop filters 156A, 156B, 156C are arranged in this order from the object side (front side) along the optical axis Z. be.
  • the bandpass filter 154A arranged in the first window portion 152A is the first bandpass filter 154A
  • the bandpass filter 154B arranged in the second window portion 152B is the second bandpass filter 154B
  • the second bandpass filter 154B is arranged.
  • the bandpass filters 154A, 154B, and 154C arranged in the windows 152A, 152B, and 152C are distinguished by using the bandpass filter 154C arranged in the three window portions 152C as a third bandpass filter 154C.
  • band-stop filter 156A arranged in the first window portion 152A is replaced with the first band-stop filter 156A
  • the band-stop filter 156B arranged in the second window portion 152B is replaced with the second band-stop filter 156B
  • the third window portion 152C is replaced with the band-stop filter 156C to be placed.
  • the band-stop filter 156C to be placed is referred to as a third band-stop filter 156C
  • the band-stop filters 156A, 156B, 156C placed in the windows 152A, 152B, 152C are distinguished.
  • the polarizing filter 158A arranged in the first window portion 152A is the first polarizing filter 158A
  • the polarizing filter 158B arranged in the second window portion 152B is the second polarizing filter 158B
  • the polarizing filter 158B is arranged in the third window portion 152C.
  • the filter 158C is a third polarizing filter 158C to distinguish the polarizing filters 158A, 158B, 158C arranged in the windows 152A, 152B, 152C.
  • the bandpass filters 154A, 154B, 154C arranged in the windows 152A, 152B, 152C have light transmission bands different from each other.
  • the light transmission band of the first band-pass filter 154A be a first light transmission band ⁇ 1.
  • the light transmission band of the second bandpass filter 154B is assumed to be a second light transmission band ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2).
  • the light transmission band of the third band-pass filter 154C is assumed to be the third light transmission band ⁇ 3 ( ⁇ 1 ⁇ 3, ⁇ 2 ⁇ 3).
  • the third light transmission band ⁇ 3 is set on the longer wavelength side than the second light transmission band ⁇ 2.
  • the second light transmission band ⁇ 2 is set on the longer wavelength side than the first light transmission band ⁇ 1.
  • a reflective bandpass filter is used for the bandpass filters 154A, 154B, and 154C.
  • the band-stop filters 156A, 156B, 156C arranged in the respective windows 152A, 152B, 152C have the characteristic of transmitting at least the light in the wavelength range that is transmitted by the band-pass filters arranged in the same window. On the other hand, it has a characteristic of absorbing the light in the wavelength band transmitted by the band-pass filter arranged in at least one of the other windows. Specifically, it is composed of an absorptive band-stop filter having the following optical characteristics.
  • the first band-stop filter 146A has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A.
  • first light transmission band ⁇ 1 transmitted by the first band-pass filter 144A.
  • second light transmission band ⁇ 2 transmitted by the second band-pass filter 144B
  • third light transmission band ⁇ 3 transmitted by the third band-pass filter 144C (See FIG. 8).
  • the second band-stop filter 146B has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (second light transmission band ⁇ 2) transmitted by the second band-pass filter 144B.
  • second light transmission band ⁇ 2 transmitted by the second band-pass filter 144B.
  • at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A and light in the wavelength band (third light transmission band ⁇ 3) transmitted by the third band-pass filter 144C See FIG. 9).
  • the third band-stop filter 146C has a characteristic of transmitting at least light in the wavelength band (third light transmission band ⁇ 3) transmitted by the third band-pass filter 144C.
  • at least light in the wavelength band (first light transmission band ⁇ 1) transmitted by the first band-pass filter 144A and light in the wavelength band (second light transmission band ⁇ 2) transmitted by the second band-pass filter 144B See FIG. 10).
  • Polarizing filters 158A, 158B, and 158C having different transmission axis angles are provided in the windows 152A, 152B, and 152C, respectively.
  • a polarizing filter 158A provided in the first window portion 152A has a transmission axis set at a first angle ⁇ 1.
  • a polarizing filter 158B provided in the second window portion 152B has a transmission axis set at a second angle ⁇ 2 ( ⁇ 2 ⁇ 1).
  • a polarizing filter 158C provided in the third window portion 152C has a transmission axis set at a third angle ⁇ 3 ( ⁇ 3 ⁇ 1, ⁇ 3 ⁇ 1).
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of a polarizing filter provided in each window of the filter unit. This figure shows the settings of the transmission axes of the polarizing filters 158A, 158B, and 158C when the filter unit 150 is viewed from the object side.
  • the transmission axis of the polarizing filter 158B provided in the second window portion 152B is 0°.
  • the angle is 0° when parallel to the X axis, and the counterclockwise direction as viewed from the object side (front side) is the plus (+) direction. Therefore, when the transmission axis is 60°, it means that the transmission axis is inclined 60° counterclockwise with respect to the X axis. Also, the transmission axis of 120° means that the transmission axis is tilted counterclockwise by 120° with respect to the X-axis. 120° is synonymous with -60°. That is, when the transmission axis is 120 degrees, it means that the transmission axis is tilted clockwise by 60 degrees with respect to the X axis.
  • the X-axis is an axis set on a plane orthogonal to the optical axis Z.
  • the axis perpendicular to the X axis is the Y axis.
  • the image sensor provided in the camera body of the multispectral camera system is arranged such that the upper and lower sides of its light receiving surface are parallel to the X-axis. Also, the left and right sides are arranged parallel to the Y-axis.
  • Both reflective and absorptive polarizing filters 158A, 158B, and 158C can be used, but it is preferable to use absorptive filters from the viewpoint of ghost suppression.
  • the action of the imaging lens of this example configured as described above is as follows.
  • the optical path of the light incident on the imaging lens is divided into three by the filter unit 150, passes through the first window 152A, the second window 152B and the third window 152C, and reaches the image sensor (not shown).
  • the light incident on the first window portion 152A passes through the first polarizing filter 158A, the first bandpass filter 154A, and the first bandstop filter 156A arranged in the first window portion 152A, and passes through the first window portion 152A. emitted.
  • the light incident on the first window portion 152A passes through the first polarizing filter 158A, the first bandpass filter 154A, and the first bandstop filter 156A in this order.
  • the first polarizing filter 158A the light becomes linearly polarized light with an azimuth angle of 0°. Then, it is restricted to the wavelength band ⁇ 1 by passing through the first bandpass filter 154A.
  • the first bandstop filter 156A absorbs light in the wavelength bands ⁇ 2 and ⁇ 3, but transmits light in the wavelength band ⁇ 1. Therefore, the light in the wavelength band ⁇ 1 that has passed through the first band-pass filter 154A passes through the first band-stop filter 156A as it is. Therefore, linearly polarized light having a wavelength range ⁇ 1 and an azimuth angle of 0° is emitted from the first window portion 152A.
  • the light incident on the second window portion 152B passes through the second polarizing filter 158B, the second bandpass filter 154B, and the second bandstop filter 156B, which are arranged in the second window portion 152B, and exits the second window portion 152B. emitted.
  • the light incident on the second window portion 152B passes through the second polarizing filter 158B, the second bandpass filter 154B, and the second bandstop filter 156B in this order.
  • the second polarizing filter 158B the light becomes linearly polarized light with an azimuth angle of 60°.
  • the second bandpass filter 154B it is restricted to the wavelength region ⁇ 2.
  • the second band-stop filter 156B absorbs light in the wavelength bands ⁇ 1 and ⁇ 3, but transmits light in the wavelength band ⁇ 2. Therefore, the light in the wavelength region ⁇ 2 that has passed through the second bandpass filter 154B passes through the second bandstop filter 156B as it is. Therefore, linearly polarized light having a wavelength region ⁇ 2 and an azimuth angle of 60° is emitted from the second window portion 152B.
  • the light incident on the third window portion 152C passes through the third polarizing filter 158C, the third bandpass filter 154C, and the third bandstop filter 156C, which are arranged in the third window portion 152C, and exits the third window portion 152C. emitted.
  • the light incident on the third window portion 152C passes through the third polarizing filter 158C, the third bandpass filter 154C, and the third bandstop filter 156C in this order.
  • the third polarizing filter 158C the light becomes linearly polarized light with an azimuth angle of 120°.
  • the third bandpass filter 154C it is restricted to the wavelength region ⁇ 2.
  • the third bandstop filter 156C absorbs light in the wavelength bands ⁇ 1 and ⁇ 2, but transmits light in the wavelength band ⁇ 3. Therefore, the light in the wavelength region ⁇ 3 that has passed through the third band-pass filter 154C passes through the third band-stop filter 156C as it is. Therefore, linearly polarized light having a wavelength region ⁇ 3 and an azimuth angle of 120° is emitted from the third window portion 152C.
  • the imaging lens of this example by arranging the polarizing filters 158A, 158B, and 158C in the window portions 152A, 152B, and 152C of the filter unit 150, predetermined light is emitted from the window portions 152A, 152B, and 152C. is obtained. Note that the effect of suppressing ghost and flare by arranging the bandstop filters 156A, 156B, and 156C is the same as that of the imaging lens 100 of the above embodiment.
  • the band-pass filter, the band-stop filter, and the polarizing filter are arranged along the optical axis in the order of the polarizing filter, the band-pass filter, and the band-stop filter from the object side in each window.
  • the order of arranging the optical filters is not limited to this.
  • a bandpass filter, a bandstop filter, and a polarizing filter may be arranged in this order from the object side along the optical axis.
  • a bandpass filter, a polarizing filter, and a bandstop filter may be arranged in this order from the object side along the optical axis.
  • the band-pass filter, band-stop filter, and polarizing filter arranged in each window be arranged without interposing an air layer.
  • a sharp cut filter can be used instead of the band stop filter.
  • the number of windows (the number of divisions of the pupil region) provided in the filter unit is set according to the number of wavelengths to be dispersed. For example, at least two windows are provided when splitting into two wavelengths and imaging. Moreover, at least four windows are provided in the case of splitting into four wavelengths and imaging.
  • Multispectral camera system Next, a multispectral camera system using an imaging lens to which the present invention is applied will be described.
  • the multispectral camera system is a system that simultaneously captures images that are separated into multiple wavelengths.
  • FIG. 25 is a diagram showing a schematic configuration of a multispectral camera system.
  • the multispectral camera system 1 of the present embodiment is mainly composed of a multispectral camera 10 and a signal processing device 300.
  • the multispectral camera 10 is composed of an imaging lens 100 and a camera body 200 .
  • Multispectral camera 10 is an example of an imaging device.
  • An imaging lens including a filter unit 150 shown in FIG. 23 is used for the imaging lens 100 . That is, the filter frame 152 has three windows 152A, 152B, and 152C, and band-pass filters 154A, 154B, and 154C, band-stop filters 156A, 156B, and 156C, and polarizing filters 158A, An imaging lens with a filter unit 150 in which 158B, 158C are arranged is used.
  • camera body 200 has image sensor 210 .
  • the image sensor 210 is arranged on the optical axis of the imaging lens 100 and receives light that has passed through the imaging lens 100 .
  • This image sensor 210 is composed of a polarization image sensor.
  • a polarization image sensor is an image sensor equipped with a polarizer, and a polarizer is provided for each pixel.
  • a polarizer is provided, for example, between the microlens and the photodiode. Note that this type of polarization image sensor is publicly known (see, for example, International Publication No. 2020/071253), so detailed description thereof will be omitted.
  • the direction (angle of the transmission axis) of the polarizer mounted on the polarization image sensor is selected according to the number of wavelengths to be imaged.
  • images are picked up by spectroscopy into three wavelengths.
  • a polarization image sensor with at least three polarizers is used.
  • a polarization image sensor with polarizers in four directions is used.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of arrangement of pixels and polarizers in a polarization image sensor.
  • a polarizer with a transmission axis angle of ⁇ 1 is a first polarizer
  • a polarizer with a transmission axis angle of ⁇ 2 is a second polarizer
  • a polarizer with a transmission axis angle of ⁇ 3 is a third polarizer
  • a transmission axis is A polarizer having an angle of ⁇ 4 is defined as a fourth polarizer.
  • the angle ⁇ 1 of the transmission axis of the first polarizer is 0°
  • the angle ⁇ 2 of the transmission axis of the second polarizer is 45°
  • the angle ⁇ 3 of the transmission axis of the third polarizer is is set to 90°
  • the angle ⁇ 4 of the transmission axis of the fourth polarizer is set to 135°.
  • the pixel P1 with the first polarizer is the first pixel
  • the pixel P2 with the second polarizer is the second pixel
  • the pixel P3 with the third polarizer is the third pixel
  • the fourth polarizer. is the fourth pixel.
  • a 2 ⁇ 2 pixel group consisting of a first pixel P1, a second pixel P2, a third pixel P3 and a fourth pixel P4 is defined as one unit (pixel unit) PU, and this pixel unit PU is arranged along the X axis and the Y axis. are repeatedly arranged along the
  • a polarization image sensor equipped with polarizers in four directions can capture polarized images in four directions in one shot.
  • the image sensor 210 is composed of, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type that includes a drive section, an ADC (Analog to Digital Converter), and a signal processing section.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • ADC Analog to Digital Converter
  • the image sensor 210 operates by being driven by a built-in driver.
  • the signal of each pixel is converted into a digital signal by the built-in ADC and output.
  • the signal of each pixel is output after undergoing correlated double sampling processing, gain processing, correction processing, etc. by the built-in signal processing unit.
  • the signal processing may be performed after conversion into a digital signal, or may be performed before conversion into a digital signal.
  • the camera body 200 includes an output unit (not shown) that outputs image data captured by the image sensor 210, a camera control unit (not shown) that controls the overall operation of the camera body 200, and the like.
  • the camera control section is composed of, for example, a processor.
  • the processor functions as a camera control section by executing a predetermined control program.
  • the image data output from the camera body 200 is so-called RAW image data. That is, unprocessed image data.
  • This RAW image data is processed by the signal processing device 300 to generate an image spectrally divided into a plurality of wavelengths.
  • the signal processing device 300 processes image data (RAW image data) output from the camera body 200 to generate an image spectrally divided into a plurality of wavelengths. More specifically, an image of a wavelength band corresponding to the light transmission band of the bandpass filter provided in each window of the imaging lens 100 is generated. In the present embodiment, an image (first image) of a wavelength band (first wavelength band ⁇ 1) corresponding to the first light transmission band ⁇ 1 and a wavelength band (second wavelength 2) image (second image) and an image (third image) of the wavelength band (third wavelength band ⁇ 3) corresponding to the third light transmission band ⁇ 3 are generated. .
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the signal processing device.
  • the signal processing device 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 311, a ROM (Read Only Memory) 312, a RAM (Random Access Memory) 313, an auxiliary storage device 314, an input device 315, an output device 316 and An input/output interface 317 and the like are provided.
  • a signal processing device 300 is configured by, for example, a general-purpose computer such as a personal computer.
  • the signal processing device 300 functions as a signal processing device when the CPU 311, which is a processor, executes a predetermined program (signal processing program). Programs executed by the CPU 311 are stored in the ROM 312 or the auxiliary storage device 314 .
  • the auxiliary storage device 314 constitutes a storage unit of the signal processing device 300 .
  • the auxiliary storage device 314 is composed of, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • the input device 315 constitutes an operation unit of the signal processing device 300 .
  • the input device 315 is composed of, for example, a keyboard, mouse, touch panel, and the like.
  • the output device 316 constitutes the display section of the signal processing device 300 .
  • the output device 316 is configured by, for example, a display such as a liquid crystal display (Liquid Crystal Display) or an organic EL display (Organic Light Emitting Diode display).
  • a display such as a liquid crystal display (Liquid Crystal Display) or an organic EL display (Organic Light Emitting Diode display).
  • the input/output interface 317 constitutes a connection section of the signal processing device 300 .
  • the signal processing device 300 is connected to the camera body 200 via the input/output interface 317 .
  • FIG. 28 is a block diagram of the main functions of the signal processing device.
  • the signal processing device 300 has functions such as an image data acquisition section 320, an image generation section 330, an output control section 340, a recording control section 350, and the like. These functions are realized by the CPU 311 executing a predetermined program.
  • the image data acquisition unit 320 acquires image data obtained by imaging from the camera body 200 .
  • the image data obtained from the camera body 200 is RAW image data.
  • the image generation unit 330 performs predetermined signal processing on the image data acquired by the image data acquisition unit 320 to obtain wavelengths corresponding to the light transmission bands of the band-pass filters provided in the respective windows of the imaging lens 100. generate an image of the area.
  • an image of the first wavelength band ⁇ 1 (first image), an image of the second wavelength band ⁇ 2 (second image), and an image of the third wavelength band ⁇ 3 (third image) to generate
  • the image generation unit 330 performs processing for removing interference in units of pixel units from the image data acquired by the image data acquisition unit 320, and generates images in the respective wavelength ranges ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3. This process will be outlined below.
  • a polarization image sensor equipped with polarizers in four directions can capture polarized images in four directions in one shot.
  • the polarization images in the four directions contain image components of respective wavelength regions ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 at a predetermined ratio (interference rate).
  • the interference rate is determined by the angle of the transmission axis of the polarizing filter provided in each window of the filter unit 120 and the angle of the transmission axis of the polarizer provided in each pixel, and is known. By using the information on the interference rate, an image of each wavelength band can be generated.
  • x1 be the pixel value of the first pixel P1
  • x2 be the pixel value of the second pixel P2
  • x3 be the pixel value of the third pixel P3
  • x4 be the pixel value of the fourth pixel P4 in the image captured by the image sensor 210.
  • X1 be the pixel value of the corresponding pixel of the generated first image
  • X2 be the pixel value of the corresponding pixel of the second image
  • X3 be the pixel value of the corresponding pixel of the third image.
  • b11 is the rate at which light in the first wavelength range ⁇ 1 is received by the first pixel P1
  • b12 is the rate at which light in the second wavelength range ⁇ 2 is received by the first pixel P1
  • light in the third wavelength range ⁇ 3 is received by the first pixel P1 is b13
  • the following relationship holds between X1, X2, X3 and x1.
  • b11*X1+b12*X2+b13*X3 x1 (Formula 1)
  • b21 is the rate at which light in the first wavelength range ⁇ 1 is received by the second pixel P2
  • b22 is the rate at which light in the second wavelength range ⁇ 2 is received by the second pixel P
  • b22 is the rate at which the light in the second wavelength range ⁇ 2 is received by the second pixel P2
  • light received by the second pixel P2 is b23, the following relationship holds between X1, X2, X3 and x2.
  • b21*X1+b22*X2+b23*X3 x2 (Formula 2)
  • b31 is the rate at which light in the first wavelength range ⁇ 1 is received by the third pixel P3
  • b32 is the rate at which light in the second wavelength range ⁇ 2 is received by the third pixel P3
  • b32 is the rate at which the light in the second wavelength range ⁇ 2 is received by the third pixel P3.
  • light received by the third pixel P3 is b33, the following relationship holds between X1, X2, X3 and x3.
  • b31*X1+b32*X2+b33*X3 x3 (Formula 3)
  • b41 is the rate at which the light in the first wavelength range ⁇ 1 is received by the fourth pixel P
  • b42 is the rate at which the light in the second wavelength range ⁇ 2 is received by the fourth pixel P4
  • light received by the fourth pixel P4 is b43, the following relationship holds between X1, X2, X3 and x4.
  • b41*X1+b42*X2+b43*X3 x4 (Formula 4)
  • the pixel values X1, X2, and X3 of the corresponding pixels of the first, second, and third images can be obtained.
  • the above simultaneous equations can be represented by a formula using a matrix.
  • X1, X2, and X3 can be calculated by multiplying both sides by the inverse matrix of the matrix.
  • the signal processing device 300 holds each element of this inverse matrix as a coefficient group.
  • the coefficient group information is stored, for example, in the auxiliary storage device 314 .
  • the image generator 330 acquires information on the coefficient group from the auxiliary storage device 314 and generates an image of each wavelength band.
  • the output control unit 340 controls the output of the images (first image, second image and third image) of each wavelength region generated by the image generation unit 330 .
  • output (display) to the display which is the output device 316, is controlled.
  • the recording control unit 350 controls recording of images in each wavelength band generated by the image generating unit 330 in accordance with instructions from the user.
  • the generated image of each wavelength band is recorded in the auxiliary storage device 314 .
  • the multispectral camera system 1 of the present embodiment configured as described above, it is possible to simultaneously capture an image spectrally divided into three wavelengths.
  • the three wavelengths are the light transmission bands (first light transmission band ⁇ 1, second light transmission band ⁇ 2 and third corresponds to the light transmission band .LAMBDA.3). Therefore, by changing the band-pass filters arranged in the windows 152A, 152B, and 152C, it is possible to capture images of different combinations of wavelength bands.
  • the imaging lens to which the present invention is applied can also be used for multispectral camera systems other than the polarization method.
  • it can also be used in a multispectral camera system using a directional sensor for the image sensor.
  • a directional sensor is an image sensor that has a function of selectively receiving light beams incident through an imaging lens by pupil division by using a microlens and a light shielding film (for example, International Publication No. 2019/073881 No. etc.).
  • a directional sensor is also called a pupil-selective sensor or the like.
  • polarizing filters are not required for imaging lenses used in non-polarizing multispectral camera systems.
  • Imaging lens and camera body The imaging lens and the camera body may have an integrated structure, or, for example, by providing a mount, the imaging lens may be replaced with respect to the camera body.
  • a color polarization image sensor can also be used for the image sensor.
  • a color polarization image sensor is used to capture an image divided into four wavelengths.
  • a color polarization image sensor is a polarization image sensor with a color filter for each pixel.
  • a color filter is arranged at a predetermined position in each pixel unit. For example, as in the image sensor shown in FIG. 26, when one pixel unit PU is composed of four pixels P1 to P4, the first pixel P1 has a first color filter (for example, light in the green wavelength range).
  • the second pixel P2 has a second color filter (for example, a color filter that transmits light in the red wavelength range), and the third pixel P3 has a third color filter (for example, a blue color filter).
  • a fourth color filter for example, a color filter that transmits light in the infrared range
  • a color filter is arranged, for example, between a microlens and a polarizer in each pixel.
  • the interference rate can be obtained by further taking into account the spectral transmittance information of the color filter provided in each pixel.
  • the camera body and the signal processing device are configured separately, but the functions of the signal processing device may be provided in the camera body. In this case, the camera body may be provided with only the signal processing function.
  • processors are general-purpose processors that run programs and function as various processing units, such as CPUs and/or GPUs (Graphic Processing Units) and FPGAs (Field Programmable Gate Arrays).
  • Programmable Logic Device which is a programmable processor, ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc.
  • a dedicated electric circuit which is a processor with a circuit configuration specially designed to execute specific processing, etc. included.
  • a program is synonymous with software.
  • a single processing unit may be composed of one of these various processors, or may be composed of two or more processors of the same type or different types.
  • one processing unit may be composed of a plurality of FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA.
  • a plurality of processing units may be configured by one processor.
  • configuring a plurality of processing units with a single processor first, as represented by computers used for clients, servers, etc., one processor is configured by combining one or more CPUs and software. , in which the processor functions as a plurality of processing units.
  • SoC System on Chip
  • the various processing units are configured by using one or more of the above various processors as a hardware structure.
  • Imaging devices can also be applied to lens devices used in imaging devices other than multispectral cameras.
  • Imaging devices also include imaging devices incorporated in other equipment. For example, it also includes a digital camera built into a smart phone, personal computer, or the like. Moreover, it can also be applied to a lens device used in an optical device other than an imaging device.
  • multispectral camera system 10 multispectral camera 100 imaging lens 110 lens barrel 120 filter unit 120A lens group (first lens group) 120B lens group (second lens group) 130 filter unit 132 filter frame 132A window (first window) 132B window (second window) 134A bandpass filter (first bandpass filter) 134B bandpass filter (second bandpass filter) 136A band stop filter (first band stop filter) 136B band stop filter (second band stop filter) 140 filter unit 142 filter frame 142A window (first window) 142B window (second window) 142C window (third window) 144A bandpass filter (first bandpass filter) 144B bandpass filter (second bandpass filter) 144C bandpass filter (third bandpass filter) 146A band stop filter (first band stop filter) 146B band stop filter (second band stop filter) 146C band stop filter (third band stop filter) 150 filter unit 152 filter frame 152A window (first window) 152B window (second window) 152C window (third window) 154A bandpass filter (first bandpass filter)

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Abstract

ゴースト及びフレアの発生を抑制できるレンズ装置、撮像装置及びフィルタユニットを提供する。レンズ装置(100)は、光路中に、物体側から順に第1光学フィルタ(134A、134B)、第2光学フィルタ(136A、136B)を備える。第1光学フィルタ(134A、134B)は、特定の波長域に光透過帯域を有する光学フィルタ(たとえば、バンドパスフィルタ)で構成される。第2光学フィルタ(136A、136B)は、第1光学フィルタの光透過帯域とは異なる波長域に光吸収帯域を有する光学フィルタ(バンドストップフィルタ)で構成される。

Description

レンズ装置、撮像装置及びフィルタユニット
 本発明は、レンズ装置、撮像装置及びフィルタユニットに関する。
 特許文献1には、偏光特性及び色特性の異なる複数の透光領域を有する偏光カラーフィルタ板と、偏光イメージセンサと、を備えた撮像装置が記載されている。
国際公開第2014/020791号
 本開示の技術に係る一つの実施形態は、ゴースト及びフレアの発生を抑制できるレンズ装置、撮像装置及びフィルタユニットを提供する。
 (1)物体側から順に、特定の波長域に光透過帯域を有する第1光学フィルタと、第1光学フィルタの光透過帯域とは異なる波長域に光吸収帯域を有する第2光学フィルタと、を光路中に備えた、レンズ装置。
 (2)第1光学フィルタは、反射型のバンドパスフィルタである、(1)のレンズ装置。
 (3)複数の開口部を有する枠体を光路中に備え、少なくとも2つの開口部に配置される第1光学フィルタと、第1光学フィルタが配置された開口部に配置される第2光学フィルタと、を有する、(1)又は(2)のレンズ装置。
 (4)開口部に配置される第1光学フィルタは、他の開口部のうち少なくとも1つの開口部に配置される第1光学フィルタとは異なる光透過帯域を有する、(3)のレンズ装置。
 (5)開口部に配置される第2光学フィルタは、他の開口部のうち少なくとも1つの開口部に配置される第1光学フィルタの光透過帯域を含む光吸収帯域を有する、(4)のレンズ装置。
 (6)枠体は、少なくとも3つの開口部を備え、少なくとも3つの開口部に配置される第1光学フィルタと、第1光学フィルタが配置された開口部に配置される第2光学フィルタと、を有し、少なくとも1つの開口部に配置される第2光学フィルタは、他の開口部に配置される第1光学フィルタの光透過帯域を含む光吸収帯域を有する、(4)のレンズ装置。
 (7)枠体は、少なくとも3つの開口部を備え、少なくとも3つの開口部に配置される第1光学フィルタと、第1光学フィルタが配置された開口部に配置される第2光学フィルタと、を有し、少なくとも1つの開口部に配置される第2光学フィルタは、異なる光吸収帯域を有する複数の光学フィルタを組み合わせて構成され、他の開口部に配置される第1光学フィルタの光透過帯域を含む光吸収帯域を有する、(4)のレンズ装置。
 (8)第2光学フィルタは、吸収率がピークとなる波長での吸収率が0.8以上である、(1)から(7)のいずれか一のレンズ装置。
 (9)第2光学フィルタは、透過率がピークとなる波長での透過率が0.8以上である、(1)から(8)のいずれか一のレンズ装置。
 (10)第2光学フィルタは、反射率がピークとなる波長での反射率が0.1未満である、(1)から(9)のいずれか一のレンズ装置。
 (11)第2光学フィルタは、吸収率がピーク値の50%となる波長の幅が20nm以上である、(1)から(10)のいずれか一のレンズ装置。
 (12)第2光学フィルタは、吸収率がピーク値の50%となる波長の幅が20nm以上、200nm以下である、(11)のレンズ装置。
 (13)第2光学フィルタは、色素を含む層を有する、(1)から(12)のいずれか一のレンズ装置。
 (14)第2光学フィルタは、第1光学フィルタで透過率がピークとなる波長に対応する波長での透過率が0.8以上である、(1)から(13)のいずれか一のレンズ装置。
 (15)開口部に配置される第2光学フィルタは、他の開口部のうち少なくとも1つの開口部に配置される第1光学フィルタで透過率がピークとなる波長に対応する波長での吸収率が0.8以上である、(3)から(7)のいずれか一のレンズ装置。
 (16)枠体は、瞳位置又は瞳位置近傍に配置される、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)又は(15)のレンズ装置。
 (17)第1光学フィルタが配置された開口部に配置される偏光フィルタを更に有する、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(15)又は(16)のレンズ装置。
 (18)(17)のレンズ装置と、レンズ装置を通過した光を受光する偏光イメージセンサと、を備えた撮像装置。
 (19)レンズ装置の光路中に配置されるフィルタユニットであって、複数の開口部を有する枠体と、少なくとも2つの開口部に配置され、特定の波長域に光透過帯域を有する第1光学フィルタと、第1光学フィルタが配置された開口部に配置され、第1光学フィルタの光透過帯域とは異なる波長域に光吸収帯域を有する第2光学フィルタと、を備えたフィルタユニット。
 (20)開口部に配置される第1光学フィルタは、他の開口部のうち少なくとも1つの開口部に配置される第1光学フィルタとは異なる光透過帯域を有する、(19)のフィルタユニット。
 (21)開口部に配置される第2光学フィルタは、他の開口部のうち少なくとも1つの開口部に配置される第1光学フィルタの光透過帯域を含む光吸収帯域を有する、(19)又は(20)のフィルタユニット。
 (22)第1光学フィルタが配置された開口部に配置される偏光フィルタを更に有する、(19)から(21)のいずれか一のフィルタユニット。
撮像レンズの一例を示す図 フィルタユニットの概略構成を示す正面図 第1バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 第2バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 撮像レンズの作用の説明図 瞳領域が3分割された撮像レンズに備えられるフィルタユニットの正面図 図6に示すフィルタユニットの分解斜視図 第1バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 第2バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 第3バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 撮像レンズの作用の説明図 フィルタユニットに備えられる窓部の形状の他の一例を示す図 シャープカットフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ バンドストップフィルタとシャープカットフィルタとを組み合わせて1つの第2光学フィルタを構成する場合の第2光学フィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 第2光学フィルタの吸収率特性の一例を示すグラフ 第2光学フィルタの透過率特性の一例を示すグラフ 第2光学フィルタの透過率特性の他の一例を示すグラフ 第2光学フィルタの反射率特性の一例を示すグラフ 第1光学フィルタと組み合わせて使用する第2光学フィルタの透過率特性の一例を示すグラフ 第1光学フィルタと組み合わせて使用する第2光学フィルタの透過率特性の他の一例を示すグラフ 第3窓部においてバンドパスフィルタと組み合わせて使用するバンドストップフィルタの透過率特性の一例を示すグラフ 第2光学フィルタとしてシャープカットフィルタを使用する場合の透過率特性の一例を示すグラフ 偏光方式のマルチスペクトルカメラシステム用の撮像レンズに備えられるフィルタユニットの分解斜視図 フィルタユニットの各窓部に備えられる偏光フィルタの一例を示す図 マルチスペクトルカメラシステムの概略構成を示す図 偏光イメージセンサにおける画素及び偏光子の配置の一例を示す図 信号処理装置のハードウェア構成の一例を示す図 信号処理装置が有する主な機能のブロック図
 以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
 [撮像レンズ]
 ここでは、本発明を撮像レンズ、特に瞳分割撮像レンズに適用した場合を例に説明する。瞳分割撮像レンズは、瞳領域が複数の領域に分割されたレンズである。瞳分割撮像レンズは、たとえば、マルチスペクトルカメラシステムで使用される。マルチスペクトルカメラシステムについては、後述する。
 [構成]
 図1は、撮像レンズの一例を示す図である。
 本実施の形態の撮像レンズ100は、瞳領域が2分割された瞳分割撮像レンズである。撮像レンズ100は、レンズ装置の一例である。
 図1に示すように、撮像レンズ100は、鏡筒110と、複数のレンズ群120A、120Bと、フィルタユニット130と、を備える。
 鏡筒110は、円筒状の形状を有する。レンズ群120A、120B及びフィルタユニット130は、鏡筒110内の所定の位置に配置される。
 レンズ群120A、120Bは、少なくとも1枚のレンズで構成される。図1では、便宜上、2つのレンズ群120A、120Bのみを図示している。以下、必要に応じて、フィルタユニット130の前側に配置されるレンズ群120Aを第1レンズ群、フィルタユニット130の後側に配置されるレンズ群120Bを第2レンズ群として、2つのレンズ群120A、120Bを区別する。なお、「前側」とは「物体側」を意味し、「後側」とは「像側」を意味する。
 フィルタユニット130は、光路中に配置される。より具体的には、フィルタユニット130は、撮像レンズ100における瞳位置又は瞳位置近傍に配置される。なお、瞳位置近傍とは、次式を満たす領域をいう。
 |d| < φ/(2tanθ)
 θ:瞳位置での最大主光線角度(主光線角度は光軸となす角度)
 φ:瞳径
 |d|:瞳位置からの距離
 図2は、フィルタユニットの概略構成を示す正面図である。
 フィルタユニット130は、フィルタ枠132、及び、そのフィルタ枠132に保持される光学フィルタで構成される。
 フィルタ枠132は、鏡筒110の内周形状に対応した板状の形状を有し、複数の窓部を有する。図2に示すように、本実施の形態のフィルタ枠132は、円板状の形状を有し、2つの窓部132A、132Bを有する。フィルタ枠132は、枠体の一例である。
 2つの窓部132A、132Bは、円形状の開口で構成され、光軸Zを挟んで対称に配置される。窓部132A、132Bは、開口部の一例である。以下、必要に応じて、窓部132Aを第1窓部132A、窓部132Bを第2窓部132Bとして、2つの窓部132A、132Bを区別する。
 撮像レンズ100は、フィルタ枠132が瞳位置又は瞳位置近傍に配置されることにより、瞳領域が複数の領域に分割される。すなわち、光路が複数に分割される。本実施の形態では、瞳領域が2つの領域に分割される。すなわち、光路が2つに分割される。
 各窓部132A、132Bには、光軸Zに沿って物体側(前側)から順に、バンドパスフィルタ(Band-pass filter:BPF)134A、134B、バンドストップフィルタ(band-stop filter:BSF)136A、136Bが配置される。
 以下、必要に応じて、第1窓部132Aに配置されるバンドパスフィルタ134Aを第1バンドパスフィルタ134A、第2窓部132Bに配置されるバンドパスフィルタ134Bを第2バンドパスフィルタ134Bとして、各窓部132A、132Bに配置されるバンドパスフィルタ134A、134Bを区別する。また、第1窓部132Aに配置されるバンドストップフィルタ136Aを第1バンドストップフィルタ136A、第2窓部132Bに配置されるバンドストップフィルタ136Bを第2バンドストップフィルタ136Bとして、各窓部132A、132Bに配置されるバンドストップフィルタ136A、136Bを区別する。
 バンドパスフィルタは、特定の波長域の光を高効率で透過し、それ以外の光を効率よく阻止することで、特定の波長域の光だけを透過させる光学フィルタである。各窓部132A、132Bに配置されるバンドパスフィルタ134A、134Bは、互いに異なる光透過帯域を有する。第1バンドパスフィルタ134Aの光透過帯域を第1光透過帯域Λ1とする。また、第2バンドパスフィルタ134Bの光透過帯域を第2光透過帯域Λ2とする(Λ1≠Λ2)。本実施の形態では、第2光透過帯域Λ2が、第1光透過帯域Λ1よりも長波長側に設定される。バンドパスフィルタ134A、134Bは、第1光学フィルタの一例である。
 ところで、バンドパスフィルタには、反射型及び吸収型が存在する。反射型は、ある帯域を反射し、それ以外の帯域を透過させる機能を有する。一方、吸収型は、ある帯域を吸収し、それ以外の帯域を透過させる機能を有する。反射型のバンドパスフィルタは、狭い光透過帯域を実現でき、かつ、透過帯から透過遮断帯への移行を急峻にできるという利点がある。よって、撮像レンズ100をマルチスペクトルカメラに使用する場合は、反射型のバンドパスフィルタを使用することが好ましい。本実施の形態の撮像レンズ100では、反射型のバンドパスフィルタが使用される。
 バンドストップフィルタは、特定の波長域(ストップバンド)の光を非常に低いレベルまで減衰させ、それ以外のほとんどの波長の光を少ない強度損失で透過させる光学フィルタである。よって、バンドストップフィルタは、バンドパスフィルタとは、正反対の性質を有する。バンドストップフィルタは、帯域除去フィルタ(band-rejection filter:BRF)、バンドエリミネーションフィルタ(band elimination filter:BEF)、帯域阻止フィルタ、ノッチフィルタなどとも称される。バンドストップフィルタ136A、136Bは、第2光学フィルタの一例である。
 本実施の形態では、バンドストップフィルタとして、吸収型のバンドストップフィルタが使用される。吸収型のバンドストップフィルタは、特定の波長域に光吸収帯域を有し、吸収により光吸収帯域の光の透過を阻害する。
 バンドストップフィルタは、たとえば、透明基板上に特定の波長域の光を吸収する色素材料を含む層を備えた光学フィルタで構成される。色素材料を使うことで、必要な透過率特性、吸収率特性、反射率特性が得られる。また、色素材料によるバンドストップフィルタは、薄膜化による積層が容易であり、複数の色素材料を組み合わせることで、所望の透過率特性、吸収率特性、反射率特性が得られる。
 第1バンドストップフィルタ136A及び第2バンドストップフィルタ136Bは、次の吸収率特性を有する。
 図3は、第1バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図において、符号BSF1で示す実線のグラフが、第1バンドストップフィルタ136Aの吸収率特性を示している。
 なお、同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ134Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ134Bの透過率特性を示している。
 図3に示すように、第1バンドストップフィルタ136Aは、少なくとも第1バンドパスフィルタ134Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第2バンドパスフィルタ134Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を吸収する特性を有する。
 図4は、第2バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図において、符号BSF2で示す実線のグラフが、第2バンドストップフィルタ136Bの吸収率特性を示している。
 なお、同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ134Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ134Bの透過率特性を示している。
 図4に示すように、第2バンドストップフィルタ136Bは、少なくとも第2バンドパスフィルタ134Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第1バンドパスフィルタ134Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光を吸収する特性を有する。
 このように、各窓部に配置されるバンドストップフィルタは、少なくとも同じ窓部に配置されるバンドパスフィルタが透過させる波長域の光は透過させる特性を有する。その一方で、他の窓部のうち少なくとも1つの窓部に配置されるバンドパスフィルタが透過させる波長域の光は吸収する特性を有する。
 したがって、各窓部に配置されるバンドストップフィルタは、同じ窓部に配置されるバンドパスフィルタの光透過帯域とは異なる波長域に光吸収帯域を有する。たとえば、第1バンドストップフィルタ136Aは、図3に示すように、第1光透過帯域Λ1とは異なる波長域に光吸収帯域を有する。また、第2バンドストップフィルタ136Bは、図4に示すように、第2光透過帯域Λ2とは異なる波長域に光吸収帯域を有する。
 また、各窓部に配置されるバンドストップフィルタは、他の窓部のうち少なくとも1つの窓部に配置されるバンドパスフィルタの光透過帯域を含む光吸収帯域を有する。たとえば、第1バンドストップフィルタ136Aは、図3に示すように、第2光透過帯域Λ2を含む光吸収帯域を有する。また、第2バンドストップフィルタ136Bは、図4に示すように、第1光透過帯域Λ1を含む光吸収帯域を有する。
 [作用]
 次に、以上のように構成される本実施の形態の撮像レンズ100の作用について説明する。
 まず、比較のため、各窓部にバンドパスフィルタのみが配置されている場合の作用について説明する。すなわち、バンドストップフィルタがない場合の作用について説明する。
 本実施の形態の撮像レンズ100のような瞳分割撮像レンズでは、瞳領域で分割された光路が、イメージセンサ上で再度合流するという性質を有する。
 第1窓部132Aを通過した光は、第1バンドパスフィルタ134Aによって波長域Λ1に制限された状態でイメージセンサに到達する。しかし、一部の光は、第1バンドパスフィルタ134Aよりも後ろ側のレンズ(第2レンズ群120B)及びイメージセンサ等で反射される。そして、反射された光の一部は、第2窓部132Bに入射する。第2窓部132Bに入射した光は、第2窓部132Bに配置された第2バンドパスフィルタ134Bで再度反射された後、イメージセンサに至る。ここで、第2バンドパスフィルタ134Bで反射される光の波長域Λ1は、第2バンドパスフィルタ134Bの光透過帯域(第2光透過帯域Λ2)と異なる。このため、ほぼ100%反射される。この結果、強いゴースト及びフレアが発生する。
 第2窓部132Bを通過した光についても同様である。第2窓部132Bを通過した光は、第2バンドパスフィルタ134Bによって波長域Λ2に制限された状態でイメージセンサに到達する。しかし、一部の光は、第2バンドパスフィルタ134Bよりも後ろ側のレンズ(第2レンズ群120B)及びイメージセンサ等で反射される。そして、反射された光の一部は、第1窓部132Aに入射する。第1窓部132Aに入射した光は、第1窓部132Aに配置された第1バンドパスフィルタ134Aで再度反射された後、イメージセンサに至る。ここで、第1バンドパスフィルタ134Aで反射される光の波長域Λ2は、第1バンドパスフィルタ134Aの光透過帯域(第1光透過帯域Λ1)と異なる。このため、ほぼ100%反射される。この結果、強いゴースト及びフレアが発生する。
 このように、各窓部にバンドパスフィルタのみが配置された構成においては、一の窓部を通過した光が他の窓部に入射し、再反射することで、強いゴースト及びフレアが発生する。
 ゴースト及びフレアを低減させる手段としては、一般に、反射防止膜が使用される。しかし、反射防止膜は、透過率を向上することで反射率を低減する。このため、たとえば、第2バンドパスフィルタ134Bに波長域Λ1の反射防止膜を付与すると、波長域Λ1の光を透過させることになる。この結果、第2バンドパスフィルタ134Bの光透過帯域が、波長域Λ1及び波長域Λ2の両方を透過させることになり、所望の透過率特性(波長域Λ1のみを透過させる透過率特性)を実現できなくなる。
 次に、本実施の形態の撮像レンズ100の作用について説明する。
 図5は、撮像レンズの作用の説明図である。
 撮像レンズ100に入射した光は、フィルタユニット130によって光路が3分割され、第1窓部132A及び第2窓部132Bを通過して、イメージセンサ(不図示)に至る。
 第1窓部132Aに入射した光は、まず、第1バンドパスフィルタ134Aを通過する。第1バンドパスフィルタ134Aを通過することで、波長域Λ1に制限される。次いで、第1バンドストップフィルタ136Aを通過する。第1バンドストップフィルタ136Aは、波長域Λ2の光は吸収するが、波長域Λ1の光は透過させる。よって、第1バンドパスフィルタ134Aを通過した波長域Λ1の光は、そのまま第1バンドストップフィルタ136Aを通過する。
 同様に、第2窓部132Bに入射した光は、まず、第2バンドパスフィルタ134Bを通過する。第2バンドパスフィルタ134Bを通過することで、波長域Λ2に制限される。次いで、第2バンドストップフィルタ136Bを通過する。第2バンドストップフィルタ136Bは、波長域Λ1の光は吸収するが、波長域Λ2の光は透過させる。よって、第2バンドパスフィルタ134Bを通過した波長域Λ2の光は、そのまま第2バンドストップフィルタ136Bを通過する。
 第1窓部132A及び第2窓部132Bを通過した光は、イメージセンサに至る過程で一部がレンズ(第2レンズ群120B)等で反射される。また、イメージセンサに到達した光は、その一部がイメージセンサで反射される。
 第1窓部132Aを通過して、レンズ及びイメージセンサ等で反射した波長域Λ1の光は、第2窓部132Bにも入射する。しかしながら、第2窓部132Bには、第2バンドストップフィルタ136Bが配置されている。上記のように、第2バンドストップフィルタ136Bは、波長域Λ2の光は透過させるが、波長域Λ1の光は吸収する。よって、レンズ及びイメージセンサ等で反射した波長域Λ1の光が、第2窓部132Bに入射しても、第2バンドパスフィルタ134Bに至る前に吸収される。したがって、レンズ及びイメージセンサ等で反射した波長域Λ1の光が、第2バンドパスフィルタ134Bで再反射するのを抑制できる。
 第2窓部132Bを通過した波長域Λ2の光が、レンズ及びイメージセンサ等で反射して、第1窓部132Aに入射した場合も同様である。第1窓部132Aに配置された第1バンドストップフィルタ136Aによって、第1バンドパスフィルタ134Aに至る前に吸収されるので、第1バンドパスフィルタ134Aでの再反射を抑制できる。
 このように、本実施の形態の撮像レンズ100によれば、一方の窓部を通過した光が、レンズ及びイメージセンサ等で反射して他方の窓部に入射した場合であっても、各窓部に備えられたバンドストップフィルタ136A、136Bで吸収できる。これにより、バンドパスフィルタ134A、134Bでの再反射を抑制でき、ゴースト及びフレアの発生を抑制できる。
 [撮像レンズの変形例]
 (1)瞳領域の分割数
 上記実施の形態では、瞳領域を2つの領域に分割する場合を例に説明したが、瞳領域の分割数は、これに限定されるものではない。用途等に応じて適宜設定することが好ましい。以下、一例として、瞳領域が3分割された撮像レンズについて説明する。
 瞳領域が2分割された上記実施の形態の撮像レンズ100に対し、瞳領域が3分割された撮像レンズでは、フィルタユニットの構成が異なる。したがって、ここでは、フィルタユニットの構成についてのみ説明する。
 図6は、瞳領域が3分割された撮像レンズに備えられるフィルタユニットの正面図である。また、図7は、図6に示すフィルタユニットの分解斜視図である。
 図6及び図7に示すように、本例のフィルタユニット140には、フィルタ枠142に3つの窓部142A、142B、142Cが備えられる。各窓部142A、142B、142Cは、光軸を中心とした同心円上に一定の間隔をもって配置される。以下、必要に応じて、窓部142Aを第1窓部142A、窓部142Bを第2窓部142B、窓部142Cを第3窓部142Cとして、3つの窓部142A、142B、142Cを区別する。撮像レンズ100は、フィルタ枠142が瞳位置又は瞳位置近傍に配置されることにより、瞳領域が3つの領域に分割される。すなわち、光路が3つに分割される。
 各窓部142A、142B、142Cには、バンドパスフィルタ144A、144B、144C及びバンドストップフィルタ146A、146B、146Cが配置される。本例のフィルタユニット140では、光軸Zに沿って物体側(前側)からバンドパスフィルタ144A、144B、144C、バンドストップフィルタ146A、146B、146Cの順で配置される。
 以下、必要に応じて、第1窓部142Aに配置されるバンドパスフィルタ144Aを第1バンドパスフィルタ144A、第2窓部142Bに配置されるバンドパスフィルタ144Bを第2バンドパスフィルタ144B、第3窓部142Cに配置されるバンドパスフィルタ144Cを第3バンドパスフィルタ144Cとして、各窓部142A、142B、142Cに配置されるバンドパスフィルタ144A、144B、144Cを区別する。また、第1窓部142Aに配置されるバンドストップフィルタ146Aを第1バンドストップフィルタ146A、第2窓部142Bに配置されるバンドストップフィルタ146Bを第2バンドストップフィルタ146B、第3窓部142Cに配置されるバンドストップフィルタ146Cを第3バンドストップフィルタ146Cとして、各窓部142A、142B、142Cに配置されるバンドストップフィルタ146A、146B、146Cを区別する。
 各窓部142A、142B、142Cに配置されるバンドパスフィルタ144A、144B、144Cは、互いに異なる光透過帯域を有する。第1バンドパスフィルタ144Aの光透過帯域を第1光透過帯域Λ1とする。また、第2バンドパスフィルタ144Bの光透過帯域を第2光透過帯域Λ2とする(Λ1≠Λ2)。また、第3バンドパスフィルタ144Cの光透過帯域を第3光透過帯域Λ3とする(Λ1≠Λ3、Λ2≠Λ3)。本例では、第3光透過帯域Λ3が、第2光透過帯域Λ2よりも長波長側に設定される。また、第2光透過帯域Λ2が、第1光透過帯域Λ1よりも長波長側に設定される。また、バンドパスフィルタ144A、144B、144Cには、反射型のバンドパスフィルタが使用される。
 バンドストップフィルタ146A、146B、146Cには、吸収型のバンドストップフィルタが使用される。各窓部142A、142B、142Cに配置されるバンドストップフィルタ146A、146B、146Cは、それぞれ次の吸収率特性を有する。
 図8は、第1バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図において、符号BSF1で示す実線のグラフが、第1バンドストップフィルタ146Aの吸収率特性を示している。
 なお、同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ144Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ144Bの透過率特性を示している。また、符号BPF3で示す破線のグラフは、第3バンドパスフィルタ144Cの透過率特性を示している。
 図8に示すように、第1バンドストップフィルタ146Aは、少なくとも第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光、及び、第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収する特性を有する。
 第1バンドストップフィルタ146Aについては、たとえば、1つの色素材料で実現できる。すなわち、第1バンドストップフィルタ136Aで透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)が、第1バンドストップフィルタ136Aで吸収する2つの波長域(第2光透過帯域Λ2及び第3光透過帯域Λ3)の間にないことから、1つの色素材料で構成できる。具体的には、第2光透過帯域Λ2及び第3光透過帯域Λ3の光を吸収する色素材料を使用して構成される。
 図9は、第2バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図において、符号BSF2で示す実線のグラフが、第2バンドストップフィルタ146Bの吸収率特性を示している。
 なお、同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ144Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ144Bの透過率特性を示している。また、符号BPF3で示す破線のグラフは、第3バンドパスフィルタ144Cの透過率特性を示している。
 図9に示すように、第2バンドストップフィルタ146Bは、少なくとも第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光、及び、第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収する特性を有する。
 第2バンドストップフィルタ146Bは、たとえば、2つのバンドストップフィルタを組み合わせて構成される。具体的には、第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光を吸収するバンドストップフィルタ(第1の第2バンドストップフィルタ)と、第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収するバンドストップフィルタ(第2の第2バンドストップフィルタ)と、を組み合わせ、全体として、所望の吸収率特性を有するバンドストップフィルタを実現する。この場合、たとえば、第1の第2バンドストップフィルタは、第1光透過帯域Λ1の光を吸収する色素材料を使用して構成する。また、第2の第2バンドストップフィルタは、第3光透過帯域Λ3の光を吸収する色素材料を使用して構成する。図9において、符号BSF21で示す実線のグラフは、第1の第2バンドストップフィルタの吸収率特性を示している。また、符号BSF22で示す実線のグラフは、第2の第2バンドストップフィルタの吸収率特性を示している。
 図10は、第3バンドストップフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図において、符号BSF3で示す実線のグラフが、第3バンドストップフィルタ146Cの吸収率特性を示している。
 なお、同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ144Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ144Bの透過率特性を示している。また、符号BPF3で示す破線のグラフは、第3バンドパスフィルタ144Cの透過率特性を示している。
 図10に示すように、第3バンドストップフィルタ146Cは、少なくとも第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光、及び、第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を吸収する特性を有する。
 第3バンドストップフィルタ146Cについても、1つの色素材料で実現できる。すなわち、第1光透過帯域Λ1及び第2光透過帯域Λ2の光を吸収する色素材料を使用することで、1つの色素材料で構成できる。
 以上のように、各窓部に配置されるバンドストップフィルタは、少なくとも同じ窓部に配置されるバンドパスフィルタが透過させる波長域の光は透過させる特性を有する。その一方で、他の窓部のうち少なくとも1つの窓部に配置されるバンドパスフィルタが透過させる波長域の光は吸収する特性を有する。よって、第1バンドストップフィルタ146Aは、図8に示すように、第1光透過帯域Λ1とは異なる波長域に光吸収帯域を有する一方、第2光透過帯域Λ2及び第3光透過帯域Λ3を含む波長域に光吸収帯域を有する。また、第2バンドストップフィルタ146Bは、図9に示すように、第2光透過帯域Λ2とは異なる波長域に光吸収帯域を有する一方、第1光透過帯域Λ1及び第3光透過帯域Λ3を含む波長域に光吸収帯域を有する。また、第3バンドストップフィルタ146Cは、図10に示すように、第3光透過帯域Λ3とは異なる波長域に光吸収帯域を有する一方、第1光透過帯域Λ1及び第2光透過帯域Λ2を含む波長域に光吸収帯域を有する。
 図11は、撮像レンズの作用の説明図である。
 撮像レンズ100に入射した光は、フィルタユニット140によって、第1窓部142A、第2窓部142B及び第3窓部142Cを通過して、イメージセンサ(不図示)に至る。
 第1窓部142Aに入射した光は、まず、第1バンドパスフィルタ144Aを通過する。第1バンドパスフィルタ144Aを通過することで、波長域Λ1に制限される。次いで、第1バンドストップフィルタ146Aを通過する。第1バンドストップフィルタ146Aは、波長域Λ2及び波長域Λ3の光は吸収するが、波長域Λ1の光は透過させる。よって、第1バンドパスフィルタ144Aを通過した波長域Λ1の光は、そのまま第1バンドストップフィルタ146Aを通過する。
 第2窓部142Bに入射した光も、まず、第2バンドパスフィルタ144Bを通過する。第2バンドパスフィルタ144Bを通過することで、波長域Λ2に制限される。次いで、第2バンドストップフィルタ146Bを通過する。第2バンドストップフィルタ146Bは、波長域Λ1及び波長域Λ3の光は吸収するが、波長域Λ2の光は透過させる。よって、第2バンドパスフィルタ144Bを通過した波長域Λ2の光は、そのまま第2バンドストップフィルタ146Bを通過する。
 第3窓部142Cに入射した光も、まず、第3バンドパスフィルタ144Cを通過する。第3バンドパスフィルタ144Cを通過することで、波長域Λ3に制限される。次いで、第3バンドストップフィルタ146Cを通過する。第3バンドストップフィルタ146Cは、波長域Λ1及び波長域Λ2の光は吸収するが、波長域Λ3の光は透過させる。よって、第3バンドパスフィルタ144Cを通過した波長域Λ3の光は、そのまま第3バンドストップフィルタ146Cを通過する。
 第1窓部142A、第2窓部142B及び第3窓部142Cを通過した光は、イメージセンサに至る過程で一部がレンズ(第2レンズ群120B)等で反射される。また、イメージセンサに到達した光は、その一部がイメージセンサで反射される。
 第1窓部142Aを通過して、レンズ及びイメージセンサ等で反射した波長域Λ1の光は、第2窓部142B及び第3窓部142Cにも入射する。しかしながら、第2窓部142B及び第3窓部142Cには、それぞれ第2バンドストップフィルタ146B及び第3バンドストップフィルタ146Cが配置されている。上記のように、第2窓部142Bに配置される第2バンドストップフィルタ146Bは、波長域Λ2の光は透過させるが、波長域Λ1及び波長域Λ3の光は吸収する。よって、レンズ及びイメージセンサ等で反射した波長域Λ1の光が、第2窓部142Bに入射しても、第2バンドパスフィルタ144Bに至る前に吸収される。したがって、レンズ及びイメージセンサ等で反射した波長域Λ1の光が、第2バンドパスフィルタ144Bで再反射するのを抑制できる。また、第3窓部142Cに配置される第3バンドストップフィルタ146Cは、波長域Λ3の光は透過させるが、波長域Λ1及び波長域Λ2の光は吸収する。よって、反射による戻り光である波長域Λ1の光が、第3窓部142Cに入射しても、第3バンドパスフィルタ144Cに至る前に吸収される。したがって、反射による戻り光である波長域Λ1の光が、第3バンドパスフィルタ144Cで再反射するのを抑制できる。
 第2窓部142Bを通過した波長域Λ2の光が、レンズ及びイメージセンサ等で反射して、第1窓部142A及び第3窓部142Cに入射した場合も同様である。反射による戻り光である波長域Λ2の光が、第1窓部142Aに入射した場合、第1バンドストップフィルタ146Aによって第1バンドパスフィルタ144Aに至る前に吸収される。したがって、波長域Λ2の光が、第1バンドパスフィルタ144Aで再反射するのを抑制できる。また、波長域Λ2の光が、第3窓部142Cに入射した場合は、第3バンドストップフィルタ146Cによって、第3バンドパスフィルタ144Cに至る前に吸収される。したがって、波長域Λ2の光が、第3バンドパスフィルタ144Cで再反射するのを抑制できる。
 第3窓部142Cを通過した波長域Λ3の光が、レンズ及びイメージセンサ等で反射して、第1窓部142A及び第2窓部142Bに入射した場合も同様である。反射による戻り光である波長域Λ3の光が、第1窓部142Aに入射した場合、第1バンドストップフィルタ146Aによって、第1バンドパスフィルタ144Aに至る前に吸収される。よって、波長域Λ3の光が、第1バンドパスフィルタ144Aで再反射するのを抑制できる。また、波長域Λ3の光が、第2窓部142Bに入射した場合は、第2バンドストップフィルタ146Bによって、第2バンドパスフィルタ144Bに至る前に吸収される。したがって、波長域Λ3光が、第2バンドパスフィルタ144Bで再反射するのを抑制できる。
 このように、本実施の形態の撮像レンズ100によれば、一方の窓部を通過した光が、レンズ及びイメージセンサ等で反射して他方の窓部に入射した場合であっても、各窓部に備えられたバンドストップフィルタ146A、146Bで吸収できる。これにより、バンドパスフィルタ144A、144Bでの再反射を抑制でき、ゴースト及びフレアの発生を抑制できる。
 (2)窓部の形状
 上記実施の形態では、フィルタユニットに備えられる窓部の形状(開口形状)を円形状としているが、窓部の形状は、これに限定されるものではない。
 図12は、フィルタユニットに備えられる窓部の形状の他の一例を示す図である。
 同図は、円板状のフィルタ枠142を周方向に3等分割して、扇状の開口形状を有する窓部142A、142B、142Cを設けている。各窓部142A、142B、142Cには、それぞれ扇状のバンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタが配置される。
 (3)バンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタの構成
 バンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタの機能は、1枚の光学フィルタで実現することもできる。たとえば、透明基板の一方側の面にバンドパスフィルタの機能を有する層ないし膜を設け、他方側の面にバンドストップフィルタの機能を有する層ないし膜を設ける。これにより、1枚でバンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタの機能を有する光学フィルタを実現できる。
 また、バンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタを別々の光学フィルタで構成する場合、2つの光学フィルタは、空気層を介在させずに配置することが好ましい。この場合、たとえば、各光学フィルタをオプティカルコンタクト等により接合し、一体化して配置することができる。
 (4)フィルタユニット
 フィルタユニットは、鏡筒に対し着脱できる構成としてもよい。これにより、フィルタユニットの交換が可能になる。
 更に、各窓部に装着する光学フィルタを個別に交換できる構成としてもよい。これにより、分光させる波長の数及び組み合わせを自由に選択できる。なお、この場合、必ずしもすべての窓部を使用する必要はない。たとえば、フィルタ枠に4つの窓部を備えたフィルタユニットにおいて、3つの波長に分光した画像を撮像する場合は、1つの窓部を遮光して使用する。
 (5)第2光学フィルタ
 上記実施の形態では、第2光学フィルタとして、光吸収帯域に有限の幅を有するバンドストップフィルタを使用する場合を例に説明したが、第2光学フィルタとして使用する光学フィルタは、これに限定されるものではない。この他、たとえば、ある特定の波長以上の光又は以下の光を吸収し、その他の波長域の光を透過させる特性を有する光学フィルタを使用することもできる。この種の光学フィルタとして、シャープカットフィルタ(Sharp Cut Filter:SCF)を例示できる。シャープカットフィルタは、ロングパスフィルタなどとも称される。
 図13は、シャープカットフィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図は、図6に示すフィルタユニット(3つの窓部を有するフィルタユニット)において、第1窓部に配置されるシャープカットフィルタの吸収率特性の一例を示している。すなわち、第1バンドパスフィルタ144Aと組み合わせて使用されるシャープカットフィルタの吸収率特性の一例を示している。
 同図において、符号SCF1で示す実線のグラフが、シャープカットフィルタの吸収率特性を示している。
 なお、同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ144Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ144Bの透過率特性を示している。また、符号BPF3で示す破線のグラフは、第3バンドパスフィルタ144Cの透過率特性を示している。
 図13に示すように、本例のシャープカットフィルタは、第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)と第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)との間の波長を境にして、長波長側の光を吸収する特性を有する。これにより、第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光を透過でき、かつ、第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光、及び、第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収できる。
 図14は、バンドストップフィルタとシャープカットフィルタとを組み合わせて1つの第2光学フィルタを構成する場合の第2光学フィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図は、図6に示すフィルタユニットにおいて、第1窓部に配置される第2光学フィルタの吸収率特性の一例を示している。
 同図において、符号BPF1で示す破線のグラフは、第1バンドパスフィルタ144Aの透過率特性を示している。また、符号BPF2で示す破線のグラフは、第2バンドパスフィルタ144Bの透過率特性を示している。また、符号BPF3で示す破線のグラフは、第3バンドパスフィルタ144Cの透過率特性を示している。
 本例では、少なくとも第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を吸収し、他の波長域の光を透過させるバンドストップフィルタと、少なくとも第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収し、他の波長域の光を透過させるシャープカットフィルタと、を組み合わせることにより、全体として、所望の吸収率特性を有する第2光学フィルタを実現している。
 図14において、符号BSF11で示す実線のグラフは、バンドストップフィルタの吸収率特性を示している。バンドストップフィルタは、第2光透過帯域Λ2を含む波長域に有限の幅の光吸収帯域を有する。
 また、図14において、符号SCF12で示す実線のグラフは、シャープカットフィルタの吸収率特性を示している。シャープカットフィルタは、第3光透過帯域Λ3よりも短波長側に設定された波長を境にして長波長側の光を吸収する特性を有する。
 このように、バンドストップフィルタとシャープカットフィルタとを組み合わせることによっても、所望の吸収率特性を有する第2光学フィルタを実現できる。
 なお、本例では、バンドストップフィルタとシャープカットフィルタとを組み合わせて、所望の吸収率特性を有する第2光学フィルタを実現する場合を例に説明したが、2つのシャープカットフィルタを組み合わせて、所望の吸収率特性を有する第2光学フィルタを実現することもできる。
 [第2光学フィルタの光学特性]
 ここでは、第2光学フィルタが有すべき好ましい光学特性について説明する。
 (1)第2光学フィルタの吸収率特性
 図15は、第2光学フィルタの吸収率特性の一例を示すグラフである。
 同図は、第2光学フィルタとして、光吸収帯域が有限の幅を有するバンドストップフィルタを使用する場合の好ましい吸収率特性の一例を示している。
 いわゆる可視域から近赤外域(400~1000[nm])において、吸収率がピークとなる波長(吸収率ピーク波長)をλabsとし、吸収率ピーク波長λabsにおける吸収率をαmaxとする。
 第2光学フィルタは、吸収率ピーク波長λabsでの吸収率αmaxが0.8以上であることが好ましい(αmax≧0.8)。
 光学フィルタにおいて、吸収率をα、透過率をτ、反射率をρとすると、α+τ+ρ=1の関係がある。吸収率ピーク波長λabs付近の波長が、第2光学フィルタ入射した場合、吸収されない光は、透過と反射に分けられる。しかし、光の進行方向の後ろ側に反射部材があると、透過成分も反射される。吸収率αを一定以上確保することにより、透過に伴う反射成分も含む光の反射成分を低減できる。
 図15は、バンドストップフィルタの例であるが、第2光学フィルタとしてシャープカットフィルタを使用する場合についても同様に、吸収率ピーク波長λabsでの吸収率αmaxが0.8以上であることが好ましい。
 なお、第2光学フィルタとして、光吸収帯域に有限の幅を有するバンドストップフィルタを使用する場合は、更に次の条件を満たすことが好ましい。すなわち、吸収率ピーク波長λabsでの吸収率αmaxの50%(αmax/2)となる波長の幅をδλabsとすると、その幅δλabsが、20nm以上、200nm以下であることが好ましい(20[nm]≦δλabs≦200[nm])。吸収率ピーク波長での吸収率の50%(半値)となる波長の幅とは、吸収率がピーク値の50%の値となる長波長側と短波長側の間のバンド幅をいう(いわゆる半値全幅)。
 吸収する波長範囲が狭すぎると、吸収したい波長を十分に吸収しきれず、十分なゴースト及びフレアの抑制効果が得られない。一方、吸収する波長範囲が広すぎると、本来使用したい波長まで吸収してしまい、輝度低下を引き起こす。よって、第2光学フィルタとしてバンドストップフィルタを使用する場合は、その半値全幅(δλabs)が、20nm以上、200nm以下であることが好ましい。
 (2)第2光学フィルタの透過率特性
 図16は、第2光学フィルタの透過率特性の一例を示すグラフである。
 同図は、第2光学フィルタとして、光吸収帯域が有限の幅を有するバンドストップフィルタを使用する場合の好ましい透過率特性の一例を示している。
 いわゆる可視域から近赤外域(400~1000[nm])において、透過率がピークとなる波長(透過率ピーク波長)をλtraとし、透過率ピーク波長λtraにおける透過率をτmaxとする。
 第2光学フィルタは、透過率ピーク波長λtraでの透過率τmaxが0.8以上であることが好ましい(τmax≧0.8)。
 第2光学フィルタは、反射光を防止する目的でλabsに吸収特性を持たせるが、実際に使用する波長(透過したい波長)近辺で高い透過率を持たせることで、輝度低減を抑制できる。
 図17は、第2光学フィルタの透過率特性の他の一例を示すグラフである。
 同図は、第2光学フィルタとしてシャープカットフィルタを使用する場合の好ましい透過率特性の一例を示している。
 第2光学フィルタとしてシャープカットフィルタを使用する場合についても同様に、透過率ピーク波長λtraでの透過率τmaxが0.8以上であることが好ましい。
 (3)第2光学フィルタの反射率特性
 図18は、第2光学フィルタの反射率特性の一例を示すグラフである。
 いわゆる可視域から近赤外域(400~1000[nm])において、反射率がピークとなる波長(反射率ピーク波長)をλrefとし、反射率ピーク波長λrefにおける透過率をρmaxとする。
 第2光学フィルタは、反射率ピーク波長λrefでの反射率ρmaxが0.1未満であることが好ましい(ρmax<0.1)。
 第2光学フィルタの反射率を抑えることで、第2光学フィルタでの反射によるゴースト及びフレアの発生を抑制できる。
 (4)第1光学フィルタと組み合わせて使用する第2光学フィルタの透過率特性
 図19は、第1光学フィルタと組み合わせて使用する第2光学フィルタの透過率特性の一例を示すグラフである。
 同図は、第1光学フィルタとしてバンドパスフィルタを使用し、第2光学フィルタとしてバンドストップフィルタを使用する場合の一例を示している。
 いわゆる可視域から近赤外域(400~1000[nm])において、バンドパスフィルタの透過率がピークとなる波長(透過率ピーク波長)をλBPFとする。バンドストップフィルタにおいて、透過率ピーク波長λBPFに対応する波長での透過率をτBSF(λBPF)とする。
 第2光学フィルタとしてのバンドストップフィルタは、透過率ピーク波長λBPFに対応する波長での透過率τBSF(λBPF)が0.8以上であることが好ましい(τBSF(λBPF)≧0.8)。
 第1光学フィルタと組み合わせて使用する場合において、第1光学フィルタの光透過帯域に対応する波長域の透過率を高くすることで、実際に使用する波長における輝度の低減を抑制できる。
 図20は、第1光学フィルタと組み合わせて使用する第2光学フィルタの透過率特性の他の一例を示すグラフである。
 同図は、第1光学フィルタとしてバンドパスフィルタを使用し、第2光学フィルタとしてシャープカットフィルタを使用する場合の一例を示している。
 シャープカットフィルタにおいて、透過率ピーク波長λBPFに対応する波長での透過率をτSCF(λBPF)とする。
 シャープカットフィルタを第2光学フィルタとして使用する場合も、透過率ピーク波長λBPFに対応する波長での透過率τSCF(λBPF)が0.8以上であることが好ましい(τSCF(λBPF)≧0.8)。第1光学フィルタの光透過帯域に対応する波長域の透過率を高くすることで、実際に使用する波長における輝度の低減を抑制できる。
 (5)瞳領域が複数の領域に分割された撮像レンズにおいて、各領域に配置される第2光学フィルタの透過率特性
 瞳領域が複数の領域に分割された撮像レンズにおいて、各領域に配置される第2光学フィルタの透過率特性は、次のように設定される。
 ここでは、瞳領域を3分割する場合を仮定する。すなわち、光路を3つに分割する場合を仮定する。この場合、フィルタユニットには、3つの窓部が備えられる。
 また、ここでは、第1光学フィルタにバンドパスフィルタを使用し、第2光学フィルタにバンドストップフィルタを使用する場合を例に説明する。
 j=1、2、3とし、第j窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長をλBPFjとする。
 i=1、2、3とし、第i窓部に配置されるバンドストップフィルタの波長λにおける吸収率をαBSFi(λ)とする。
 i、j∈{1、2、3}とすると、各窓部に配置されるバンドストップフィルタは、次の条件を満たす吸収率特性を有することが好ましい。
 αBSFi(λBPFj)≧0.8
 ただし、i≠j
 すなわち、各窓部に配置されるバンドストップフィルタは、他の窓部(光路)に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長に対応する波長での吸収率が0.8以上であることが好ましい。
 図21は、第3窓部においてバンドパスフィルタと組み合わせて使用するバンドストップフィルタの透過率特性の一例を示すグラフである。
 同図に示すように、第3窓部に配置されるバンドストップフィルタは、第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF1に対応する波長での吸収率αBSF3(λBPF1)、及び、第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF2に対応する波長での吸収率αBSF3(λBPF2)が、ほぼピークに近い値になっている。すなわち、第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF1に対応する波長付近、及び、第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF2に対応する波長付近でピークとなる特性を有する。
 図22は、第2光学フィルタとしてシャープカットフィルタを使用する場合の透過率特性の一例を示すグラフである。
 第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長をλBPF1、第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長をλBPF2とする。第3窓部に配置されるシャープカットフィルタにおいて、第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF1に対応する波長での吸収率をαSCF3(λBPF1)とし、第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF2に対応する波長での吸収率をαSCF3(λBPF2)とする。
 同図に示すように、第3窓部に配置されるシャープカットフィルタは、第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF1に対応する波長での吸収率αSCF3(λBPF1)、及び、第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF2に対応する波長での吸収率αSCF3(λBPF2)が、ほぼピークに近い値になっている。すなわち、第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF1に対応する波長付近、及び、第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長λBPF2に対応する波長付近でピークとなる特性を有する。
 このように、各窓部において所定の吸収率特性を有する第2光学フィルタ(他の窓部に配置される第1光学フィルタの透過率ピーク波長に対応する波長ないしその近辺での吸収率が一定以上の第2光学フィルタ)を使用することで、ゴースト及びフレアの発生を抑制できる。具体的には、次の作用効果を奏する。
 第1窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して第3窓部に入射する光について考える。
 第1窓部を通過した光は、第1窓部に配置された第2光学フィルタにより波長λBPF1近辺の光に限定される。
 一方、第3窓部に配置される第2光学フィルタは、波長λBPF1に対応する波長ないしその近辺において吸収率がピークとなる。
 よって、第1窓部を通過した光が反射して第3窓部に入射すると、その大部分が第3窓部に配置された第2光学フィルタに吸収される。
 第2窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して第3窓部に入射する光についても同様の作用効果を奏する。すなわち、その大部分が第3窓部に配置された第2光学フィルタで吸収される。
 このように、他の窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して第3窓部に入射する光については、大部分が第3窓部に配置された第2光学フィルタに吸収される。これにより、第3窓部に配置された第1光学フィルタによる反射、若しくは、第3窓部に配置された第2光学フィルタ自身による反射が低減され、ゴースト及びフレアの発生が抑制される。
 他の窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して、第1窓部及び第2窓部に入射する光についても同様である。すなわち、その大部分が第1窓部及び第2窓部に配置された第2光学フィルタで吸収される。
 次に、第1窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して第1窓部に入射する光について考える。すなわち、反射して同じ窓部に戻ってくる光について考える。
 上記のように、第1窓部を通過した光は、第1窓部に配置された第2光学フィルタにより波長λBPF1近辺の光に限定される。第1窓部に配置された第1光学フィルタ及び第2光学フィルタは、波長λBPF1近辺の光をほぼ透過する。よって、第1窓部に配置された第1光学フィルタ及び第2光学フィルタによって再度反射されることがない。したがって、ゴースト及びフレアの発生の増加に寄与しない。
 第2窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して第2窓部に入射する光、及び、第3窓部を通過し、レンズ及びイメージセンサ等で反射して第3窓部に入射する光についても同様である。
 このように、第1光学フィルタが配置された窓部に所定の吸収率特性を有する第2光学フィルタを配置することにより、第1光学フィルタでの反射が低減される。これにより、光学系全体として、ゴースト及びフレアの低減が達成される。
 [偏光方式のマルチスペクトルカメラシステムに使用される撮像レンズ]
 マルチスペクトルカメラシステムは、複数の波長に分光した画像(マルチスペクトル画像)を同時に撮像するシステムである。偏光方式のとは、偏光を利用した方式のマルチスペクトルカメラシステムのことである。
 偏光方式のマルチスペクトルカメラシステムで使用される撮像レンズは、フィルタユニットの各窓部に偏光フィルタが配置される。ここでは、3つの波長(3バンド)に分光した画像を撮像する場合を例に説明する。
 なお、フィルタユニットの各窓部に偏光フィルタが配置される点以外は、上記実施の形態の撮像レンズの構成と同じである。したがって、ここでは、フィルタユニットの構成についてのみ説明する。
 図23は、偏光方式のマルチスペクトルカメラシステム用の撮像レンズに備えられるフィルタユニットの分解斜視図である。
 同図に示すように、本例のフィルタユニット150には、フィルタ枠152に3つの窓部152A、152B、152Cが備えられる。各窓部152A、152B、153Cは、光軸を中心とした同心円上に一定の間隔をもって配置される。以下、必要に応じて、窓部152Aを第1窓部152A、窓部152Bを第2窓部152B、窓部152Cを第3窓部152Cとして、3つの窓部152A、152B、152Cを区別する。撮像レンズ100は、フィルタ枠152が瞳位置又は瞳位置近傍に配置されることにより、瞳領域が3つの領域に分割される。すなわち、光路が3つに分割される。
 各窓部152A、152B、152Cには、バンドパスフィルタ154A、154B、154C、バンドストップフィルタ156A、156B、156C及び偏光フィルタ158A、158B、158Cが配置される。本例のフィルタユニット150では、光軸Zに沿って物体側(前側)から偏光フィルタ158A、158B、158C、バンドパスフィルタ154A、154B、154C、バンドストップフィルタ156A、156B、156Cの順で配置される。
 以下、必要に応じて、第1窓部152Aに配置されるバンドパスフィルタ154Aを第1バンドパスフィルタ154A、第2窓部152Bに配置されるバンドパスフィルタ154Bを第2バンドパスフィルタ154B、第3窓部152Cに配置されるバンドパスフィルタ154Cを第3バンドパスフィルタ154Cとして、各窓部152A、152B、152Cに配置されるバンドパスフィルタ154A、154B、154Cを区別する。また、第1窓部152Aに配置されるバンドストップフィルタ156Aを第1バンドストップフィルタ156A、第2窓部152Bに配置されるバンドストップフィルタ156Bを第2バンドストップフィルタ156B、第3窓部152Cに配置されるバンドストップフィルタ156Cを第3バンドストップフィルタ156Cとして、各窓部152A、152B、152Cに配置されるバンドストップフィルタ156A、156B、156Cを区別する。また、第1窓部152Aに配置される偏光フィルタ158Aを第1偏光フィルタ158A、第2窓部152Bに配置される偏光フィルタ158Bを第2偏光フィルタ158B、第3窓部152Cに配置される偏光フィルタ158Cを第3偏光フィルタ158Cとして、各窓部152A、152B、152Cに配置される偏光フィルタ158A、158B、158Cを区別する。
 各窓部152A、152B、152Cに配置されるバンドパスフィルタ154A、154B、154Cは、互いに異なる光透過帯域を有する。第1バンドパスフィルタ154Aの光透過帯域を第1光透過帯域Λ1とする。また、第2バンドパスフィルタ154Bの光透過帯域を第2光透過帯域Λ2とする(Λ1≠Λ2)。また、第3バンドパスフィルタ154Cの光透過帯域を第3光透過帯域Λ3とする(Λ1≠Λ3、Λ2≠Λ3)。本例では、第3光透過帯域Λ3が、第2光透過帯域Λ2よりも長波長側に設定される。また、第2光透過帯域Λ2が、第1光透過帯域Λ1よりも長波長側に設定される。また、バンドパスフィルタ154A、154B、154Cには、反射型のバンドパスフィルタが使用される。
 各窓部152A、152B、152Cに配置されるバンドストップフィルタ156A、156B、156Cは、少なくとも同じ窓部に配置されるバンドパスフィルタが透過させる波長域の光は透過させる特性を有する。その一方で、他の窓部のうち少なくとも1つの窓部に配置されるバンドパスフィルタが透過させる波長域の光は吸収する特性を有する。具体的には、次の光学特性を有する吸収型のバンドストップフィルタで構成される。
 第1バンドストップフィルタ146Aは、少なくとも第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光、及び、第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収する特性を有する(図8参照)。
 第2バンドストップフィルタ146Bは、少なくとも第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光、及び、第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を吸収する特性を有する(図9参照)。
 第3バンドストップフィルタ146Cは、少なくとも第3バンドパスフィルタ144Cが透過させる波長域(第3光透過帯域Λ3)の光を透過させる特性を有する。その一方で、少なくとも第1バンドパスフィルタ144Aが透過させる波長域(第1光透過帯域Λ1)の光、及び、第2バンドパスフィルタ144Bが透過させる波長域(第2光透過帯域Λ2)の光を吸収する特性を有する(図10参照)。
 各窓部152A、152B、152Cには、それぞれ透過軸の角度が異なる偏光フィルタ158A、158B、158Cが備えられる。第1窓部152Aに備えられる偏光フィルタ158Aは、透過軸が第1の角度β1に設定される。第2窓部152Bに備えられる偏光フィルタ158Bは、透過軸が第2の角度β2(β2≠β1)に設定される。第3窓部152Cに備えられる偏光フィルタ158Cは、透過軸が第3の角度β3(β3≠β1、β3≠β1)に設定させる。
 図24は、フィルタユニットの各窓部に備えられる偏光フィルタの一例を示す図である。同図は、フィルタユニット150を物体側から見た場合の各偏光フィルタ158A、158B、158Cの透過軸の設定を表している。
 同図に示すように、本実施の形態のフィルタユニット150では、第1窓部152Aに備えられる偏光フィルタ158Aの透過軸がβ1=0°、第2窓部152Bに備えられる偏光フィルタ158Bの透過軸がβ2=60°、第3窓部152Cに備えられる偏光フィルタ158Cの透過軸がβ3=120°に設定される。
 なお、角度はX軸と平行になる状態を0°とし、物体側(正面側)から見て反時計回りの方向をプラス(+)の方向としている。したがって、透過軸が60°とは、X軸に対し反時計回りに60°傾いた状態である。また、透過軸が120°とは、X軸に対し反時計回りに120°傾いた状態である。なお、120°は-60°と同義である。すなわち、透過軸が120°とは、X軸に対し時計回りに60°傾いた状態である。
 X軸は、光軸Zと直交する平面に設定される軸である。光軸Zと直交する平面において、X軸と直交する軸をY軸とする。マルチスペクトルカメラシステムのカメラ本体に備えられるイメージセンサは、その受光面の上下の辺がX軸と平行に配置される。また、左右の辺がY軸と平行に配置される。
 偏光フィルタ158A、158B、158Cには、反射型及び吸収型のいずれも使用できるが、ゴースト抑制の観点から吸収型のものを使用することが好ましい。
 以上のように構成される本例の撮像レンズの作用は、次のとおりである。
 撮像レンズに入射した光は、フィルタユニット150によって光路が3分割され、第1窓部152A、第2窓部152B及び第3窓部152Cを通過して、イメージセンサ(不図示)に至る。
 第1窓部152Aに入射した光は、第1窓部152Aに配置された第1偏光フィルタ158A、第1バンドパスフィルタ154A、第1バンドストップフィルタ156Aを通過して、第1窓部152Aから出射される。この際、第1窓部152Aに入射した光は、第1偏光フィルタ158A、第1バンドパスフィルタ154A、第1バンドストップフィルタ156Aの順で通過する。まず、第1偏光フィルタ158Aを通過することで、方位角が0°の直線偏光の光とされる。次いで、第1バンドパスフィルタ154Aを通過することで、波長域Λ1に制限される。第1バンドストップフィルタ156Aは、波長域Λ2及び波長域Λ3の光は吸収するが、波長域Λ1の光は透過させる。したがって、第1バンドパスフィルタ154Aを通過した波長域Λ1の光は、そのまま第1バンドストップフィルタ156Aを通過する。よって、第1窓部152Aからは、波長域Λ1、方位角0°の直線偏光の光が出射される。
 第2窓部152Bに入射した光は、第2窓部152Bに配置された第2偏光フィルタ158B、第2バンドパスフィルタ154B、第2バンドストップフィルタ156Bを通過して、第2窓部152Bから出射される。この際、第2窓部152Bに入射した光は、第2偏光フィルタ158B、第2バンドパスフィルタ154B、第2バンドストップフィルタ156Bの順で通過する。まず、第2偏光フィルタ158Bを通過することで、方位角が60°の直線偏光の光とされる。次いで、第2バンドパスフィルタ154Bを通過することで、波長域Λ2に制限される。第2バンドストップフィルタ156Bは、波長域Λ1及び波長域Λ3の光は吸収するが、波長域Λ2の光は透過させる。したがって、第2バンドパスフィルタ154Bを通過した波長域Λ2の光は、そのまま第2バンドストップフィルタ156Bを通過する。よって、第2窓部152Bからは、波長域Λ2、方位角60°の直線偏光の光が出射される。
 第3窓部152Cに入射した光は、第3窓部152Cに配置された第3偏光フィルタ158C、第3バンドパスフィルタ154C、第3バンドストップフィルタ156Cを通過して、第3窓部152Cから出射される。この際、第3窓部152Cに入射した光は、第3偏光フィルタ158C、第3バンドパスフィルタ154C、第3バンドストップフィルタ156Cの順で通過する。まず、第3偏光フィルタ158Cを通過することで、方位角が120°の直線偏光の光とされる。次いで、第3バンドパスフィルタ154Cを通過することで、波長域Λ2に制限される。第3バンドストップフィルタ156Cは、波長域Λ1及び波長域Λ2の光は吸収するが、波長域Λ3の光は透過させる。したがって、第3バンドパスフィルタ154Cを通過した波長域Λ3の光は、そのまま第3バンドストップフィルタ156Cを通過する。よって、第3窓部152Cからは、波長域Λ3、方位角120°の直線偏光の光が出射される。
 このように、本例の撮像レンズによれば、フィルタユニット150の各窓部152A、152B、152Cに偏光フィルタ158A、158B、158Cが配置されることにより、各窓部152A、152B、152Cから所定の偏光方向の光が得られる。なお、バンドストップフィルタ156A、156B、156Cが配置されることによるゴースト及びフレアの抑制効果は、上記実施の形態の撮像レンズ100と同じである。
 なお、本例では、各窓部において、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタ及び偏光フィルタを光軸に沿って物体側から偏光フィルタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタの順で配置しているが、各光学フィルタを配置する順番は、これに限定されるものではない。たとえば、光軸に沿って物体側からバンドパスフィルタ、バンドストップフィルタ、偏光フィルタの順で配置してもよい。また、たとえば、光軸に沿って物体側からバンドパスフィルタ、偏光フィルタ、バンドストップフィルタの順で配置してもよい。
 また、各窓部に配置するバンドパスフィルタ、バンドストップフィルタ及び偏光フィルタは、空気層を介在させずに配置することが好ましい。
 また、第2光学フィルタについては、バンドストップフィルタに代えてシャープカットフィルタを使用することもできる。
 更に、フィルタユニットに備える窓部の数(瞳領域の分割数)については、分光する波長の数に応じて設定される。たとえば、2波長に分光して撮像する場合は、少なくとも2つの窓部が備えられる。また、4波長に分光して撮像する場合は、少なくとも4つの窓部が備えられる。
 [マルチスペクトルカメラシステム]
 次に、本発明が適用された撮像レンズを用いたマルチスペクトルカメラシステムについて説明する。
 上記のように、マルチスペクトルカメラシステムは、複数の波長に分光した画像を同時に撮像するシステムである。
 ここでは、偏光方式のマルチスペクトルカメラシステムの例で説明する。また、3つの波長に分光した画像を撮像する場合を例に説明する。
 図25は、マルチスペクトルカメラシステムの概略構成を示す図である。
 同図に示すように、本実施の形態のマルチスペクトルカメラシステム1は、主として、マルチスペクトルカメラ10と、信号処理装置300と、で構成される。マルチスペクトルカメラ10は、撮像レンズ100と、カメラ本体200と、で構成される。マルチスペクトルカメラ10は、撮像装置の一例である。
 [撮像レンズ]
 撮像レンズ100には、図23に示すフィルタユニット150を備えた撮像レンズが使用される。すなわち、フィルタ枠152に3つの窓部152A、152B、152Cを有し、各窓部152A、152B、152Cにバンドパスフィルタ154A、154B、154C、バンドストップフィルタ156A、156B、156C及び偏光フィルタ158A、158B、158Cが配置されたフィルタユニット150を備えた撮像レンズが使用される。
 [カメラ本体]
 図25に示すように、カメラ本体200は、イメージセンサ210を有する。イメージセンサ210は、撮像レンズ100の光軸上に配置され、撮像レンズ100を通過した光を受光する。このイメージセンサ210は、偏光イメージセンサで構成される。偏光イメージセンサは、偏光子を搭載したイメージセンサであり、画素ごとに偏光子が備えられる。偏光子は、たとえば、マイクロレンズとフォトダイオードとの間に備えられる。なお、この種の偏光イメージセンサは、公知(たとえば、国際公開第2020/071253号等参照)であるので、その詳細についての説明は省略する。
 偏光イメージセンサに搭載される偏光子の方向(透過軸の角度)は、撮像する波長の数に応じて選択される。本実施の形態では、3つの波長に分光した画像を撮像する。この場合、少なくとも3方向の偏光子を備えた偏光イメージセンサが使用される。本実施の形態では、4方向の偏光子を備えた偏光イメージセンサを使用する。
 図26は、偏光イメージセンサにおける画素及び偏光子の配置の一例を示す図である。
 同図に示すように、マトリクス状に配置される画素に対し、透過軸の角度が異なる4つの偏光子が規則的に配置される。透過軸の角度がγ1の偏光子を第1の偏光子、透過軸の角度がγ2の偏光子を第2の偏光子、透過軸の角度がγ3の偏光子を第3の偏光子、透過軸の角度がγ4の偏光子を第4の偏光子とする。一例として、本実施の形態では、第1の偏光子の透過軸の角度γ1が0°、第2の偏光子の透過軸の角度γ2が45°、第3の偏光子の透過軸の角度γ3が90°、第4の偏光子の透過軸の角度γ4が135°に設定される。
 第1の偏光子を備えた画素P1を第1画素、第2の偏光子を備えた画素P2を第2画素、第3の偏光子を備えた画素P3を第3画素、第4の偏光子を備えた画素P4を第4画素とする。第1画素P1、第2画素P2、第3画素P3及び第4画素P4からなる2×2の画素群を1つのユニット(画素ユニット)PUとし、この画素ユニットPUが、X軸及びY軸に沿って繰り返し配置される。
 このように4方向の偏光子を搭載した偏光イメージセンサでは、ワンショットで4方向の偏光画像を撮像できる。
 イメージセンサ210は、たとえば、駆動部、ADC(Analog to Digital Converter)、及び、信号処理部等を備えたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型で構成される。この場合、イメージセンサ210は、内蔵する駆動部に駆動されて動作する。また、各画素の信号は、内蔵するADCによってデジタル信号に変換されて出力される。更に、各画素の信号は、内蔵する信号処理部によって、相関二重サンプリング処理、ゲイン処理、補正処理等が行われて出力される。信号処理は、デジタル信号に変換した後に行う構成としてもよいし、デジタル信号に変換する前に行う構成としてもよい。
 カメラ本体200には、イメージセンサ210の他、イメージセンサ210で撮像された画像のデータを出力する出力部(不図示)、カメラ本体200の全体の動作を制御するカメラ制御部(不図示)等が備えられる。カメラ制御部は、たとえば、プロセッサで構成される。プロセッサは、所定の制御プログラムを実行することで、カメラ制御部として機能する。
 なお、カメラ本体200から出力される画像のデータは、いわゆるRAW画像データである。すなわち、未処理の画像データである。このRAW画像データが、信号処理装置300で処理されて、複数の波長に分光した画像が生成される。
 [信号処理装置]
 上記のように、信号処理装置300は、カメラ本体200から出力される画像データ(RAW画像データ)を処理して、複数の波長に分光した画像を生成する。より具体的には、撮像レンズ100の各窓部に備えられたバンドパスフィルタの光透過帯域に対応した波長域の画像を生成する。本実施の形態では、第1光透過帯域Λ1に対応した波長域(第1の波長域Λ1)の画像(第1画像)と、第2光透過帯域Λ2に対応した波長域(第2の波長域Λ2)の画像(第2画像)と、第3光透過帯域Λ3に対応した波長域(第3の波長域Λ3)の画像(第3画像)と、からなる3つ波長の画像を生成する。
 図27は、信号処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
 同図に示すように、信号処理装置300は、CPU(Central Processing Unit)311、ROM(Read Only Memory)312、RAM(Random Access Memory)313、補助記憶装置314、入力装置315、出力装置316及び入出力インターフェース317等を備える。このような信号処理装置300は、たとえば、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータで構成される。
 信号処理装置300は、プロセッサであるCPU311が、所定のプログラム(信号処理プログラム)を実行することにより、信号処理装置として機能する。CPU311が実行するプログラムは、ROM312又は補助記憶装置314に記憶される。
 補助記憶装置314は、信号処理装置300の記憶部を構成する。補助記憶装置314は、たとえば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等で構成される。
 入力装置315は、信号処理装置300の操作部を構成する。入力装置315は、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル等で構成される。
 出力装置316は、信号処理装置300の表示部を構成する。出力装置316は、たとえば、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(Organic Light Emitting Diode display)等のディスプレイ等で構成される。
 入出力インターフェース317は、信号処理装置300の接続部を構成する。信号処理装置300は、入出力インターフェース317を介して、カメラ本体200と接続される。
 図28は、信号処理装置が有する主な機能のブロック図である。
 同図に示すように、信号処理装置300は、画像データ取得部320、画像生成部330、出力制御部340及び記録制御部350等の機能を有する。これらの機能は、CPU311が所定のプログラムを実行することで実現される。
 画像データ取得部320は、撮像により得られる画像データをカメラ本体200から取得する。上記のように、カメラ本体200から取得される画像データは、RAW画像データである。
 画像生成部330は、画像データ取得部320で取得された画像データに対し、所定の信号処理を施して、撮像レンズ100の各窓部に備えられたバンドパスフィルタの光透過帯域に対応した波長域の画像を生成する。本実施の形態では、第1の波長域Λ1の画像(第1画像)と、第2の波長域Λ2の画像(第2画像)と、第3の波長域Λ3の画像(第3画像)と、を生成する。画像生成部330は、画像データ取得部320で取得された画像データに対し、画素ユニット単位で混信を除去する処理を行って、各波長域Λ1、Λ2、Λ3の画像を生成する。以下、この処理について概説する。
 上記のように、4方向の偏光子を搭載した偏光イメージセンサでは、ワンショットで4方向の偏光画像を撮像できる。この4方向の偏光画像には、それぞれ各波長域Λ1、Λ2、Λ3の画像成分が所定の割合(混信率)で含まれている。混信率は、フィルタユニット120の各窓部に備えられる偏光フィルタの透過軸の角度と、各画素に備えられる偏光子の透過軸の角度とで定まり、既知である。そして、この混信率の情報を利用することで、各波長域の画像を生成できる。
 イメージセンサ210で撮像された画像における第1画素P1の画素値をx1、第2画素P2の画素値をx2、第3画素P3の画素値をx3、第4画素P4の画素値をx4とする。
 また、生成される第1画像の対応画素の画素値をX1、第2画像の対応画素の画素値をX2、第3画像の対応画素の画素値をX3とする。
 第1の波長域Λ1の光が第1画素P1で受光される割合をb11、第2の波長域Λ2の光が第1画素P1で受光される割合をb12、第3の波長域Λ3の光が第1画素P1で受光される割合をb13とすると、X1、X2、X3とx1との間には、次の関係が成り立つ。
 b11*X1+b12*X2+b13*X3=x1…(式1)
 また、第1の波長域Λ1の光が第2画素P2で受光される割合をb21、第2の波長域Λ2の光が第2画素P2で受光される割合をb22、第3の波長域Λ3の光が第2画素P2で受光される割合をb23とすると、X1、X2、X3とx2との間には、次の関係が成り立つ。
 b21*X1+b22*X2+b23*X3=x2…(式2)
 また、第1の波長域Λ1の光が第3画素P3で受光される割合をb31、第2の波長域Λ2の光が第3画素P3で受光される割合をb32、第3の波長域Λ3の光が第3画素P3で受光される割合をb33とすると、X1、X2、X3とx3との間には、次の関係が成り立つ。
 b31*X1+b32*X2+b33*X3=x3…(式3)
 また、第1の波長域Λ1の光が第4画素P4で受光される割合をb41、第2の波長域Λ2の光が第4画素P4で受光される割合をb42、第3の波長域Λ3の光が第4画素P4で受光される割合をb43とすると、X1、X2、X3とx4との間には、次の関係が成り立つ。
 b41*X1+b42*X2+b43*X3=x4…(式4)
 X1、X2、X3について、上記式1~4の連立方程式を解くことで、第1画像、第2画像及び第3画像の対応画素の画素値X1、X2、X3を取得できる。
 このように、混信率の情報を利用することで、イメージセンサで撮像された画像から各波長域の画像を生成できる。
 ここで、上記の連立方程式は、行列を用いた式で表わすことができる。また、X1、X2、X3は、その行列の逆行列を両辺に掛けることで算出できる。信号処理装置300は、この逆行列の各要素を係数群として保持する。係数群の情報は、たとえば、補助記憶装置314に記憶される。画像生成部330は、補助記憶装置314から係数群の情報を取得して、各波長域の画像を生成する。
 出力制御部340は、画像生成部330で生成された各波長域の画像(第1画像、第2画像及び第3画像)の出力を制御する。本実施の形態では、出力装置316であるディスプレイへの出力(表示)を制御する。
 記録制御部350は、ユーザからの指示に応じて、画像生成部330で生成された各波長域の画像の記録を制御する。生成された各波長域の画像は、補助記憶装置314に記録される。
 以上のように構成される本実施の形態のマルチスペクトルカメラシステム1によれば、3つの波長に分光した画像を同時に撮像できる。3つの波長は、撮像レンズ100の各窓部152A、152B、152Cに配置されるバンドパスフィルタ154A、154B、154Cの光透過帯域(第1光透過帯域Λ1、第2光透過帯域Λ2及び第3光透過帯域Λ3)に対応する。したがって、各窓部152A、152B、152Cに配置するバンドパスフィルタを変えることで、異なる波長域の組み合わせの画像を撮像できる。
 [マルチスペクトルカメラシステムの変形例]
 [偏光方式の以外のマルチスペクトルカメラシステムへの適用]
 本発明が適用された撮像レンズは、偏光方式以外のマルチスペクトルカメラシステムにも使用できる。たとえば、イメージセンサに指向性センサを使用したマルチスペクトルカメラシステムにも使用できる。指向性センサは、マイクロレンズ及び遮光膜を利用することで、撮像レンズを介して入射する光束を瞳分割して選択的に受光する機能を有するイメージセンサである(たとえば、国際公開第2019/073881号等参照)。指向性センサは、瞳選択性センサなどとも称される。偏光方式以外のマルチスペクトルカメラシステムに使用する撮像レンズでは、原則として、偏光フィルタは不要とされる。
 [撮像レンズ及びカメラ本体]
 撮像レンズ及びカメラ本体は一体化した構造であってもよいし、また、たとえば、マウントを備えることにより、カメラ本体に対し撮像レンズを交換できる構成としてもよい。
 [イメージセンサ]
 イメージセンサには、カラー偏光イメージセンサを使用することもできる。たとえば、4波長に分光した画像を撮像する場合には、カラー偏光イメージセンサが使用される。カラー偏光イメージセンサは、各画素にカラーフィルタを備えた偏光イメージセンサである。カラーフィルタは、各画素ユニットにおいて、所定の位置に配置される。たとえば、図26に示すイメージセンサのように、4つの画素P1~P4で1つの画素ユニットPUが構成される場合、第1画素P1には第1のカラーフィルタ(たとえば、緑の波長域の光を透過させるカラーフィルタ)、第2画素P2には第2のカラーフィルタ(たとえば、赤の波長域の光を透過させるカラーフィルタ)、第3画素P3には第3のカラーフィルタ(たとえば、青の波長域の光を透過させるカラーフィルタ)、第4画素P4には第4のカラーフィルタ(たとえば、赤外域の光を透過させるカラーフィルタ)が配置される。カラーフィルタは、各画素において、たとえば、マイクロレンズと偏光子との間に配置される。
 カラー偏光イメージセンサを使用する場合は、各画素に備えられるカラーフィルタの分光透過率の情報を更に加味して、混信率が求められる。
 [信号処理装置]
 上記実施の形態のマルチスペクトルカメラシステムでは、カメラ本体と信号処理装置とを別体で構成しているが、信号処理装置の機能をカメラ本体に備えてもよい。また、この場合、信号処理の機能のみをカメラ本体に備える構成としてもよい。
 また、信号処理装置が備える各種の機能は、各種のプロセッサ(Processor)で実現される。各種のプロセッサには、プログラムを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU及び/又はGPU(Graphic 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)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。プログラムは、ソフトウェアと同義である。
 1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されていてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサで構成されてもよい。たとえば、1つの処理部は、複数のFPGA、あるいは、CPUとFPGAの組み合わせによって構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントやサーバなどに用いられるコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組合せで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System on Chip:SoC)などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。
 [その他のレンズ装置及び撮像装置への適用]
 本発明は、マルチスペクトルカメラ以外の撮像装置に使用されるレンズ装置にも適用できる。撮像装置には、他の機器に組み込まれた撮像装置も含まれる。たとえば、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等に組み込まれたデジタルカメラも含まれる。また、撮像装置以外の光学機器に使用されるレンズ装置にも適用できる。
1 マルチスペクトルカメラシステム
10 マルチスペクトルカメラ
100 撮像レンズ
110 鏡筒
120 フィルタユニット
120A レンズ群(第1レンズ群)
120B レンズ群(第2レンズ群)
130 フィルタユニット
132 フィルタ枠
132A 窓部(第1窓部)
132B 窓部(第2窓部)
134A バンドパスフィルタ(第1バンドパスフィルタ)
134B バンドパスフィルタ(第2バンドパスフィルタ)
136A バンドストップフィルタ(第1バンドストップフィルタ)
136B バンドストップフィルタ(第2バンドストップフィルタ)
140 フィルタユニット
142 フィルタ枠
142A 窓部(第1窓部)
142B 窓部(第2窓部)
142C 窓部(第3窓部)
144A バンドパスフィルタ(第1バンドパスフィルタ)
144B バンドパスフィルタ(第2バンドパスフィルタ)
144C バンドパスフィルタ(第3バンドパスフィルタ)
146A バンドストップフィルタ(第1バンドストップフィルタ)
146B バンドストップフィルタ(第2バンドストップフィルタ)
146C バンドストップフィルタ(第3バンドストップフィルタ)
150 フィルタユニット
152 フィルタ枠
152A 窓部(第1窓部)
152B 窓部(第2窓部)
152C 窓部(第3窓部)
154A バンドパスフィルタ(第1バンドパスフィルタ)
154B バンドパスフィルタ(第2バンドパスフィルタ)
154C バンドパスフィルタ(第3バンドパスフィルタ)
156A バンドストップフィルタ(第1バンドストップフィルタ)
156B バンドストップフィルタ(第2バンドストップフィルタ)
156C バンドストップフィルタ(第3バンドストップフィルタ)
158A 偏光フィルタ(第1偏光フィルタ)
158B 偏光フィルタ(第2偏光フィルタ)
158C 偏光フィルタ(第3偏光フィルタ)
200 カメラ本体
210 イメージセンサ
300 信号処理装置
311 CPU
312 ROM
314 補助記憶装置
315 入力装置
316 出力装置
317 入出力インターフェース
320 画像データ取得部
330 画像生成部
340 出力制御部
350 記録制御部
P1 画素(第1画素)
P2 画素(第2画素)
P3 画素(第3画素)
P4 画素(第4画素)
PU 画素ユニット
Z 光軸
β1 第1窓部に備えられる偏光フィルタの透過軸の角度
β2 第2窓部に備えられる偏光フィルタの透過軸の角度
β3 第3窓部に備えられる偏光フィルタの透過軸の角度
Λ1 第1バンドパスフィルタの光透過帯域(第1光透過帯域)
Λ2 第2バンドパスフィルタの光透過帯域(第2光透過帯域)
Λ3 第3バンドパスフィルタの光透過帯域(第3光透過帯域)
γ1 第1の偏光子の透過軸の角度
γ2 第2の偏光子の透過軸の角度
γ3 第3の偏光子の透過軸の角度
γ4 第4の偏光子の透過軸の角度
λBPF バンドパスフィルタの透過率ピーク波長
λBPF1 第1窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長
λBPF2 第2窓部に配置されるバンドパスフィルタの透過率ピーク波長
λabs バンドストップフィルタの吸収率ピーク波長
λref バンドストップフィルタの反射率ピーク波長
λtra バンドストップフィルタの透過率ピーク波長
αmax 吸収率ピーク波長λabsにおける吸収率
ρmax 反射率ピーク波長λrefにおける透過率
τBSF(λBPF) 透過率ピーク波長λBPFに対応する波長での透過率
τSCF(λBPF) 透過率ピーク波長λBPFに対応する波長での透過率
τmax 透過率ピーク波長λtraにおける透過率
αBSF3(λBPF1) 透過率ピーク波長λBPF1に対応する波長での吸収率
αBSF3(λBPF2) 透過率ピーク波長λBPF2に対応する波長での吸収率
BPF1 第1バンドパスフィルタの透過率特性を示すグラフ
BPF2 第2バンドパスフィルタの透過率特性を示すグラフ
BPF3 第3バンドパスフィルタの透過率特性を示すグラフ
BSF1 第1バンドストップフィルタの吸収率特性を示すグラフ
BSF2 第2バンドストップフィルタの吸収率特性を示すグラフ
BSF21 第1の第2バンドストップフィルタの吸収率特性を示すグラフ
BSF22 第2の第2バンドストップフィルタの吸収率特性を示すグラフ
BSF3 第3バンドストップフィルタの吸収率特性を示すグラフ
SCF1 シャープカットフィルタの吸収率特性を示すグラフ
BSF11 バンドストップフィルタの吸収率特性を示すグラフ
SCF12 シャープカットフィルタの吸収率特性を示すグラフ

Claims (22)

  1.  物体側から順に、
     特定の波長域に光透過帯域を有する第1光学フィルタと、
     前記第1光学フィルタの前記光透過帯域とは異なる波長域に光吸収帯域を有する第2光学フィルタと、
     を光路中に備えた、
     レンズ装置。
  2.  前記第1光学フィルタは、反射型のバンドパスフィルタである、
     請求項1に記載のレンズ装置。
  3.  複数の開口部を有する枠体を前記光路中に備え、
     少なくとも2つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタと、
     前記第1光学フィルタが配置された前記開口部に配置される前記第2光学フィルタと、
     を有する、
     請求項1又は2に記載のレンズ装置。
  4.  前記開口部に配置される前記第1光学フィルタは、他の前記開口部のうち少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタとは異なる前記光透過帯域を有する、
     請求項3に記載のレンズ装置。
  5.  前記開口部に配置される前記第2光学フィルタは、他の前記開口部のうち少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタの前記光透過帯域を含む前記光吸収帯域を有する、
     請求項4に記載のレンズ装置。
  6.  前記枠体は、少なくとも3つの前記開口部を備え、
     少なくとも3つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタと、
     前記第1光学フィルタが配置された前記開口部に配置される前記第2光学フィルタと、
     を有し、
     少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第2光学フィルタは、他の前記開口部に配置される前記第1光学フィルタの前記光透過帯域を含む前記光吸収帯域を有する、
     請求項4に記載のレンズ装置。
  7.  前記枠体は、少なくとも3つの前記開口部を備え、
     少なくとも3つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタと、
     前記第1光学フィルタが配置された前記開口部に配置される前記第2光学フィルタと、
     を有し、
     少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第2光学フィルタは、異なる前記光吸収帯域を有する複数の光学フィルタを組み合わせて構成され、他の前記開口部に配置される前記第1光学フィルタの前記光透過帯域を含む前記光吸収帯域を有する、
     請求項4に記載のレンズ装置。
  8.  前記第2光学フィルタは、吸収率がピークとなる波長での吸収率が0.8以上である、
     請求項1から7のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  9.  前記第2光学フィルタは、透過率がピークとなる波長での透過率が0.8以上である、
     請求項1から8のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  10.  前記第2光学フィルタは、反射率がピークとなる波長での反射率が0.1未満である、
     請求項1から9のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  11.  前記第2光学フィルタは、吸収率がピーク値の50%となる波長の幅が20nm以上である、
     請求項1から10のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  12.  前記第2光学フィルタは、吸収率がピーク値の50%となる波長の幅が20nm以上、200nm以下である、
     請求項11に記載のレンズ装置。
  13.  前記第2光学フィルタは、色素を含む層を有する、
     請求項1から12のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  14.  前記第2光学フィルタは、前記第1光学フィルタで透過率がピークとなる波長に対応する波長での透過率が0.8以上である、
     請求項1から13のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  15.  前記開口部に配置される前記第2光学フィルタは、他の前記開口部のうち少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタで透過率がピークとなる波長に対応する波長での吸収率が0.8以上である、
     請求項3から7のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  16.  前記枠体は、瞳位置又は瞳位置近傍に配置される、
     請求項3、4、5、6、7又は15に記載のレンズ装置。
  17.  前記第1光学フィルタが配置された前記開口部に配置される偏光フィルタを更に有する、
     請求項3、4、5、6、7、15又は16に記載のレンズ装置。
  18.  請求項17に記載のレンズ装置と、
     前記レンズ装置を通過した光を受光する偏光イメージセンサと、
     を備えた撮像装置。
  19.  レンズ装置の光路中に配置されるフィルタユニットであって、
     複数の開口部を有する枠体と、
     少なくとも2つの前記開口部に配置され、特定の波長域に光透過帯域を有する第1光学フィルタと、
     前記第1光学フィルタが配置された前記開口部に配置され、前記第1光学フィルタの前記光透過帯域とは異なる波長域に光吸収帯域を有する第2光学フィルタと、
     を備えたフィルタユニット。
  20.  前記開口部に配置される前記第1光学フィルタは、他の前記開口部のうち少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタとは異なる前記光透過帯域を有する、
     請求項19に記載のフィルタユニット。
  21.  前記開口部に配置される前記第2光学フィルタは、他の前記開口部のうち少なくとも1つの前記開口部に配置される前記第1光学フィルタの前記光透過帯域を含む前記光吸収帯域を有する、
     請求項19又は20に記載のフィルタユニット。
  22.  前記第1光学フィルタが配置された前記開口部に配置される偏光フィルタを更に有する、
     請求項19から21のいずれか1項に記載のフィルタユニット。
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