(57)【要約】【課題】異なる偏光状態の光を透過する偏光部を介して撮像される画像の明るさを向上する撮像装置を提供する。【解決手段】所定の偏光状態の光を透過する偏光領域と、入射された光をそのまま透過する無偏光領域とを含む偏光フィルタユニットを複数有する偏光フィルタ部と、前記偏光領域をそれぞれ透過した光と、前記無偏光領域をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する複数の画素を有する撮像素子とを備える。これにより、見た目の解像度の低下を防止することができる。【選択図】図１
2010109798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の偏光状態の光を透過する偏光領域と、入射された光をそのまま透過する無偏光領域とを含む偏光フィルタユニットを複数有する偏光フィルタ部と、
前記偏光領域をそれぞれ透過した光と、前記無偏光領域をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する複数の画素を有する撮像素子と
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記偏光フィルタユニットは、
偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光領域と、入射された光をそのまま透過する複数の無偏光領域とを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記偏光フィルタユニットは、
前記偏光領域より前記無偏光領域を多く有している
請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニットを複数有する色フィルタ部
をさらに備え、
前記撮像素子の複数の画素は、
前記偏光領域及び色フィルタをそれぞれ透過した光と、前記無偏光領域及び前記色フィルタをそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する
請求項１から３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
それぞれの前記偏光領域及びそれぞれの前記無偏光領域と、それぞれの前記色フィルタとが略一致するように、前記偏光フィルタ部と色フィルタ部とが重ね合わさっている
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
所定の偏光状態の光を透過する偏光フィルタ部と、
前記偏光フィルタ部を透過した光を受光する複数の画素を有する第１撮像素子と、
前記偏光フィルタ部を介さずに入射された光を受光する複数の画素を有する第２撮像素子と
を備える撮像装置。
【請求項７】
前記偏光フィルタ部は、
偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光フィルタをそれぞれ含む偏光フィルタユニットを複数有し、
前記第１撮像素子の複数の画素は、
前記複数の偏光フィルタをそれぞれ透過した光をそれぞれ受光する
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
特定の色の光を透過する第１色フィルタ部と、
異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニットを複数有する第２色フィルタ部と
をさらに備え、
前記第１撮像素子の複数の画素は、
前記偏光フィルタ部及び前記第１色フィルタ部を透過した光を受光し、
前記第２撮像素子の複数の画素は、
前記複数の色フィルタをそれぞれ透過した光をそれぞれ受光する
請求項６又は７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すように、受光素子アレイに、異なる偏光方向の光を透過するそれぞれの偏光子領域を有する偏光素子アレイを重ね合わせる受光モジュールが知られている。
【特許文献１】特開２００７−０８６７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１によれば、偏光された画像を撮像するので、受光アレイに入射する光の光量が減り、受光アレイにより撮像された画像から、無偏光の画像を生成しても、偏光子を介さないで撮像した無偏光の画像より暗い画像となってしまう。つまり、異なる偏光領域を透過するそれぞれの偏光子領域を透過した光を撮像した画像から、無偏光の画像を生成しても、偏光子領域により光が大幅にカットされてしまうので、生成した無偏光の画像は暗い画像となり、画質が下がってしまう。また、人は輝度に対する感度特性が高いので、画像の明るさが低下すると、見た目の画像の解像度も下がってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、撮像装置であって、所定の偏光状態の光を透過する偏光領域と、入射された光をそのまま透過する無偏光領域とを含む偏光フィルタユニットを複数有する偏光フィルタ部と、前記偏光領域をそれぞれ透過した光と、前記無偏光領域をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する複数の画素を有する撮像素子とを備える。
【０００５】
前記偏光フィルタユニットは、偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光領域と、入射された光をそのまま透過する複数の無偏光領域とを含んでもよい。
【０００６】
前記偏光フィルタユニットは、前記偏光領域より前記無偏光領域を多く有してよい。
【０００７】
異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニットを複数有する色フィルタ部をさらに備えてよく、前記撮像素子の複数の画素は、前記偏光領域及び色フィルタをそれぞれ透過した光と、前記無偏光領域及び前記色フィルタをそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光してよい。
【０００８】
それぞれの前記偏光領域及びそれぞれの前記無偏光領域と、それぞれの前記色フィルタとが略一致するように、前記偏光フィルタ部と色フィルタ部とが重ね合わさってよい。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様においては、撮像装置であって、所定の偏光状態の光を透過する偏光フィルタ部と、前記偏光フィルタ部を透過した光を受光する複数の画素を有する第１撮像素子と、前記偏光フィルタ部を介さずに入射された光を受光する複数の画素を有する第２撮像素子とを備える。
【００１０】
前記偏光フィルタ部は、偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光フィルタをそれぞれ含む偏光フィルタユニットを複数有してよく、前記第１撮像素子の複数の画素は、前記複数の偏光フィルタをそれぞれ透過した光をそれぞれ受光してよい。
【００１１】
特定の色の光を透過する第１色フィルタ部と、異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニットを複数有する第２色フィルタ部とをさらに備えてよく、前記第１撮像素子の複数の画素は、前記偏光フィルタ部及び前記第１色フィルタ部を透過した光を受光し、前記第２撮像素子の複数の画素は、前記複数の色フィルタをそれぞれ透過した光をそれぞれ受光してよい。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
第１の実施の形態
図１は、第１の実施の形態の撮像装置１００の一例を示す。撮像装置１００は、偏光フィルタ部１０１、撮像素子１０２、画像処理部１０３、表示部１０４、及び記録部１０５を備える。
【００１５】
偏光フィルタ部１０１は、所定の偏光状態の光を透過する偏光領域と、入射された光をそのまま透過する無偏光領域とを含む偏光フィルタユニットを複数有する。撮像素子１０２は、偏光フィルタ部１０１の偏光領域をそれぞれ透過した光と、無偏光領域をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する複数の画素を有する。撮像素子１０２が撮像した画像データは画像処理部１０３に出力される。撮像装置１００は、撮像素子駆動ドライバ及びＡＤ変換器等を有する。撮像素子駆動ドライバは、撮像素子１０２が撮像した画像データを読み出してＡＤ変換器に出力する。ＡＤ変換器は送られてきた画像データをデジタル信号の画像データに変換する。このＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の画像データを画像処理部１０３は取得する。撮像装置１００は、ＣＰＵ等の情報処理装置を有してよく、撮像素子駆動ドライバ及びＡＤ変換器等を、情報処理装置が制御してよい。
【００１６】
画像処理部１０３は、取得した画像データから、無偏光領域を透過した光を受光した画素の画素値を含む無偏光の画像データを生成してもよい。また、無偏光領域を透過した光を受光した画素の画素値から無偏光の画像データを生成してもよい。この無偏光の画像データとは、偏光していない光を撮像した画像データのことをいう。また、画像処理部１０３は、取得した画像データの無偏光領域を透過した光を受光した画素の画素値と、偏光領域を透過した光を受光した画素の画素値から、無偏光の画像データを擬似的に生成してもよい。例えば、偏光状態が異なるそれぞれの光を、受光した複数の画素の画素値を加算することにより、該複数の画素の無偏光の画素値を擬似的に生成することができる。また、画像処理部１０３は、取得した画像データに基づいてストークスパラメータを算出してもよい。ストークスパラメータとは偏光状態を示すパラメータのことをいう。また、画像処理部１０３は、生成した無偏光の画像データを、算出したストークスパラメータを用いて補正してもよい。また、画像処理部１５６は、ガンマ補正、画素補間処理などの画像処理を画像データに施してもよい。画像処理部１０３は、生成した無偏光の画像データを表示部１０４及び記録部１０５に出力する。画像処理部１０３は、ＣＰＵ等の情報処理装置によって実現してもよく、電子回路等によって実現してもよい。
【００１７】
表示部１０４は、送られてきた無偏光の画像データを表示する。表示部１０４は、液晶、有機ＥＬ、プラズマなどのディスプレイと、該ディスプレイを制御する表示制御部とを有する。表示制御部は、ＣＰＵ等の情報処理装置によって実現されてもよい。記録部１０５は、送られてきた画像データを記録する。フラッシュメモリ等の記録媒体と記録制御部を有する。記録制御部は、ＣＰＵ等の情報処理装置によって実現されてもよい。
【００１８】
図２は、第１の実施の形態の偏光フィルタ部１０１の一例を示す。図２は、２×２画素分の領域を１つの偏光フィルタユニット１１０とした例を示す。なお、それぞれの偏光フィルタは、それぞれの画素に対応している。偏光フィルタ部１０１は、所定の偏光状態の光を透過する偏光領域と、入射された光をそのまま透過する無偏光領域とを含む偏光フィルタユニット１１０を複数有する。偏光フィルタユニット１１０は、偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光領域と、入射された光をそのまま透過する複数の無偏光領域とを含んでもよい。
【００１９】
図２を見るとわかるように、偏光フィルタユニット１１０は、入射された光をそのまま透過する無偏光領域１１１と、入射された光のうち、縦方向の直線偏光の光を透過する第１偏光領域１１２と、入射された光のうち、斜め右方向の直線偏光の光を透過する第２偏光領域１１３とを有する。偏光フィルタユニット１１０は、２つの無偏光領域１１１、１つの第１偏光領域１１２、及び１つの第２偏光領域１１３を有する。この第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３は、例えば偏光子であってもよい。また、無偏光領域１１１は、空洞であってもよく、入射された光をそのまま透過するフィルムであってもよい。なお、図２では、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、及び第２偏光領域１１３が、それぞれの偏光フィルタユニット１１０に配設される位置は全て同じであるが、偏光フィルタユニット１１０毎に、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、及び第２偏光領域１１３が配設される位置を変えるようにしてもよい。
【００２０】
撮像素子１０２のそれぞれの画素は、無偏光領域１１１をそれぞれ透過した光と、第１偏光領域１１２をそれぞれ透過した光と、第２偏光領域１１３をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する。つまり、それぞれの無偏光領域１１１を透過した光は、それぞれの無偏光領域１１１に対応する画素で受光される。また、それぞれの第１偏光領域１１２を透過した光は、それぞれの第１偏光領域１１２に対応する画素で受光される。また、それぞれの第２偏光領域１１３を透過した光を、それぞれの第２偏光領域１１３に対応する画素で受光される。このように、偏光フィルタ部１０１は、入射される光をそのまま透過する無偏光領域１１１を有するので、輝度の解像度、分解能が上がり、明るい画像を得ることができる。つまり、偏光領域を透過した光は光量が減るが、透過する光の光量を下げない無偏光領域１１１を設けることにより、輝度の解像度があがる。また、偏光フィルタ部１０１は、偏光領域より無偏光領域１１１を多く有している。これにより、さらに輝度の解像度、分解能を上げることができ、また、明るい画像を得ることができる。
【００２１】
偏光フィルタ部１０１を介して撮像素子１０２が撮像した画像データは、偏光成分と無偏光成分を含む画像データとなるので、画像処理部１０３は、該画像データに基づいてストークスパラメータを算出することができる。図２に示す偏光フィルタ部１０１を用いる場合は、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２を算出することができる。また、画像処理部１０３は、該取得した画像データに基づいて無偏光の画像データを生成する。例えば、画像処理部１０３は、無偏光領域１１１を透過した光を受光した画素の画素値から無偏光の画像データを生成してもよい。
【００２２】
また、画像処理部１０３は、第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３を透過した光を受光した画素の画素値を用いて、第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３を透過した光を受光した画素が無偏光の光を受光した場合における画素値を擬似的にそれぞれ算出して、無偏光領域１１１を透過した光を受光した画素の画素値と該算出した画素値から無偏光の画像データを擬似的に生成してもよい。また、画像処理部１０３は、第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３を透過した光を受光した画素の画素値と無偏光領域１１１を透過した光を受光した画素の画素値とを用いて、第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３を透過した光を受光した画素が無偏光の光を受光した場合における画素値を擬似的にそれぞれ算出して、無偏光領域１１１を透過した光を受光した画素の画素値と該算出した画素値から無偏光の画像データを擬似的に生成してもよい。また、画像処理部１０３は、生成した無偏光の画像データを、ストークスパラメータを用いて補正してもよい。この生成された無偏光の画像データは、明るい画像となるので、画質の低下、及び見た目の解像度の低下を防止することができる。
【００２３】
図３は、第１の実施の形態の偏光フィルタ部１０１の他の一例を示す。また、図３は、３×３画素分の領域を１つの偏光フィルタユニット１１０とした例を示す。なお、それぞれの偏光フィルタは、それぞれの画素に対応している。図２の構成要素と同様の機能を有するものについては同じ符号を付している。偏光フィルタ部１０１は、複数の偏光フィルタユニット１１０を有しており、偏光フィルタユニット１１０は、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５を有する。偏光フィルタユニット１１０は、無偏光領域１１１を５つ有しており、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５を１つずつ有している。具体的には、偏光フィルタユニット１１０には、４隅と中央に無偏光領域１１１が配設されており、中央の左側に無第１偏光領域１１２が、中央の上側に第２偏光領域１１３が、中央の下側に第３偏光領域１１４が、中央の右側に第４偏光領域１１５がそれぞれ配設されている。
【００２４】
第３偏光領域１１４は、横方向の直線偏光の光を透過する。第３偏光領域１１４は例えば偏光子であってもよい。第４偏光領域１１５は、円偏光の光を透過する。第４偏光領域１１５は、縦方向の直線偏光の光を透過する偏光子と、１／４波長板を有してよい。このとき、１／４波長板の遅相軸は、縦方向の直線偏光に対して４５度に設定されている。なお、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、及び第２偏光領域１１３について、図２で説明したので説明を省略する。なお、図３では、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５が、それぞれの偏光フィルタユニット１１０に配設される位置は全て同じであったが、偏光フィルタユニット１１０毎に、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５が配設される位置を変えるようにしてもよい。
【００２５】
撮像素子１０２のそれぞれの画素は、無偏光領域１１１をそれぞれ透過した光と、第１偏光領域１１２をそれぞれ透過した光と、第２偏光領域１１３をそれぞれ透過した光と、第３偏光領域１１４をそれぞれ透過した光と、第４偏光領域１１５をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する。このように、偏光フィルタ部１０１は、入射される光をそのまま透過する無偏光領域１１１を有するので、輝度の解像度、分解能が上がる。つまり、偏光領域を透過した光は光量が減るが、透過する光の光量を下げない無偏光領域１１１を設けることにより、輝度の解像度があがり、明るい画像を得ることができる。また、偏光フィルタ部１０１は、偏光領域より無偏光領域１１１を多く有している。これにより、さらに輝度の解像度、分解能を上げることができ、明るい画像を得ることができる。
【００２６】
図３に示す偏光フィルタ部１０１を用いる場合は、画像処理部１０３は、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を算出することができる。また、画像処理部１０３は、図３に示す偏光フィルタ部１０１を用いて得られた画像データから、無偏光の画像データを生成する。この生成された無偏光の画像データは明るい画像となるので画質及び見た目の解像度の低下を防止することができる。なお、偏光フィルタ部１０１は、図２及び図３を用いて説明したが、これらに限定されるものではない。要は、偏光フィルタ部１０１は、偏光領域より無偏光領域を多く有していればよい。また、画像処理部１０３は、無偏光の画像データを生成しなくてもよい。つまり、撮像素子１０２で撮像される画像データは明るい画像データなので、見た目の解像度の低下を防止することができる。
【００２７】
第２の実施の形態
図４は、第２の実施の形態の撮像装置１００の一例を示す。なお、第１の実施の形態と同様の構成については同様の符号を付す。また、第１の実施の形態と異なる部分のみを説明する。撮像装置１００は、偏光フィルタ部１０１、撮像素子１０２、画像処理部１０３、表示部１０４、記録部１０５、及び色フィルタ部１０６を備える。
【００２８】
色フィルタ部１０６は、異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニットを複数有する。また、色フィルタ部１０６のそれぞれの色フィルタには、偏光フィルタ部１０１の無偏光領域のそれぞれと、偏光領域のそれぞれとを透過した光がそれぞれ入射される。この色フィルタ部１０６の色フィルタのそれぞれを透過した光が、撮像素子１０２のそれぞれの画素に入射され、それぞれの画素で受光される。つまり、撮像素子１０２のそれぞれの画素は、偏光フィルタ部１０１のそれぞれの無偏光領域と偏光領域及び色フィルタ部１０６のそれぞれの色フィルタを透過した光をそれぞれ受光する。
【００２９】
図５は、第２の実施の形態の偏光フィルタ部１０１と色フィルタ部１０６の一例を示す。また、図５は、３×３画素分の領域を１つの偏光フィルタユニット１１０、及び１つの色フィルタユニット１２０とした例を示す。なお、それぞれの偏光フィルタは、それぞれの画素に対応している。また、それぞれの色フィルタは、それぞれの画素に対応している。また、図２、図３で既に説明した構成要素と同様の機能を有するものについては同じ符号を付している。
【００３０】
偏光フィルタ部１０１は、複数の偏光フィルタユニット１１０を有しており、偏光フィルタユニット１１０は、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、及び第２偏光領域１１３を有する。偏光フィルタユニット１１０は、無偏光領域１１１を５つ有しており、第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３をそれぞれ２つずつ有している。具体的には、偏光フィルタユニット１１０には、４隅と中央に無偏光領域１１１が配設されており、中央の上下側に第１偏光領域１１２がそれぞれ配設され、中央の左右側に第２偏光領域１１３が配設されている。このように、無偏光領域１１１を有するので、輝度の解像度が上がる。つまり、偏光領域を透過した光は光量が減るが、透過する光の光量を下げない無偏光領域１１１を設けることにより、輝度の解像度、分解能があがり、明るい画像を得ることができる。また、偏光フィルタ部１０１は、偏光領域より無偏光領域１１１を多く有している。これにより、さらに輝度の解像度、分解能を上げることができ、明るい画像を得ることができる。なお、図５では、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、及び第２偏光領域１１３が、それぞれの偏光フィルタユニット１１０に配設される位置は全て同じであったが、偏光フィルタユニット１１０毎に、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、及び第２偏光領域１１３が配設される位置を変えるようにしてもよい。
【００３１】
色フィルタ部１０６は、異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニット１２０を複数有する。色フィルタユニット１２０は、赤色の光、つまり、赤色の波長帯域（例えば、６００〜７００ｎｍの波長帯域）の光を透過するＲの色フィルタ１２１と、緑色の光、つまり、緑色の波長帯域（例えば、５００〜６００ｎｍの波長帯域）の光を透過するＧの色フィルタ１２２と、青色の光、つまり、青色の波長帯域（例えば、４００〜５００ｎｍの波長帯域）の光を透過するＢの色フィルタ１２３とを有する。色フィルタユニット１２０は、Ｇの色フィルタ１２２を５つ有しており、Ｒの色フィルタ１２１及びＢの色フィルタ１２３をそれぞれ２つずつ有している。具体的には、色フィルタユニット１２０には、左上の隅と右下の隅とにＲの色フィルタ１２１がそれぞれ配設されており、左下の隅と右上の隅とにＢの色フィルタ１２３がそれぞれ配設されている。中央と中央の上下左右にＧの色フィルタ１２２がそれぞれ配設されている。なお、図５では、Ｒの色フィルタ１２１、Ｇの色フィルタ１２２、Ｂの色フィルタ１２３が、それぞれの色フィルタユニット１２０に配設される位置は全て同じであったが、色フィルタユニット１２０毎に、Ｒの色フィルタ１２１、Ｇの色フィルタ１２２、Ｂの色フィルタ１２３が配設される位置を変えるようにしてもよい。このとき、無偏光領域１１１をそれぞれ透過する光が、それぞれの色フィルタを透過するように、色フィルタを設けてあればよい。
【００３２】
この図５を見るとわかるように、偏光フィルタ部１０１の第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３をそれぞれ透過した光は、色フィルタ部１０６のＧの色フィルタにそれぞれ入射することがわかる。また、無偏光領域１１１をそれぞれ透過した光は、Ｒの色フィルタ１２１、Ｇの色フィルタ１２２、及びＢの色フィルタ１２３にそれぞれ入射することがわかる。したがって、輝度の高いカラー画像を得ることができ、見た目の解像度の低下を防止することができる。
【００３３】
画像処理部１０３は、図５に示す偏光フィルタ部１０１と色フィルタ部１０６を用いて撮像された画像データから無偏光のカラー画像を生成してもよく、擬似的に無偏光のカラー画像を生成してもよい。また、図５の偏光フィルタ部１０１を用いた場合は、画像処理部１０３は、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２を算出することができる。また、画像処理部１０３は、算出したストークスパラメータを用いて、生成した無偏光の画像データを補正してもよい。なお、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３をそれぞれ透過した光はＧの色フィルタをそれぞれ透過するようにしたが、Ｇの色フィルタではなく、例えば、Ｂの色フィルタ等の他の色フィルタをそれぞれ透過するようにしてもよい。また、第１偏光領域１１２及び第２偏光領域１１３をそれぞれ透過した光は、同じ色の波長帯域を透過する色フィルタをそれぞれ透過するようにしたが、異なる色の波長帯域を透過する色フィルタをそれぞれ透過するようにしてもよい。
【００３４】
図６は、第２の実施の形態の偏光フィルタ部１０１及び色フィルタ部１０６の他の一例を示す。また、図６は、３×３画素分の領域を１つの偏光フィルタユニット１１０、及び１つの色フィルタユニット１２０とした例を示す。なお、それぞれの偏光フィルタは、それぞれの画素に対応している。また、それぞれの色フィルタは、それぞれの画素に対応している。また、既に説明した構成要素と同様の機能を有するものについては、同じ符号を付している。
【００３５】
偏光フィルタ部１０１は、複数の偏光フィルタユニット１１０を有しており、偏光フィルタユニット１１０は、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５を有している。偏光フィルタユニット１１０は、５つの無偏光領域１１１を有しており、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５を１つずつ有している。具体的には、偏光フィルタユニット１１０には、４隅と中央に無偏光領域１１１が配設されており、中央の上側に第１偏光領域１１２が、中央の左側に第２偏光領域１１３が、中央の下側に第３偏光領域１１４が、中央の右側に第４偏光領域１１５がそれぞれ配設されている。このように、無偏光領域１１１を有するので、輝度の解像度、分解能が上がる。つまり、偏光領域を透過した光は光量が減るが、透過する光の光量を下げない無偏光領域１１１を設けることにより、輝度の解像度、分解能があがり、明るい画像を得ることができる。また、偏光フィルタ部１０１は、偏光領域より無偏光領域１１１を多く有している。これにより、さらに輝度の解像度を上げることができ、明るい画像を得ることができる。なお、図６では、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５が、それぞれの偏光フィルタユニット１１０に配設される位置は全て同じであったが、偏光フィルタユニット１１０毎に、無偏光領域１１１、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５が配設される位置を変えるようにしてもよい。
【００３６】
また、色フィルタ部１０６は、異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニット１２０を複数有する。図６の色フィルタ部１０６は、図５に示した色フィルタ部１０６と同じなので説明を省略する。この図６を見るとわかるように、偏光フィルタ部１０１の第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５をそれぞれ透過した光は、色フィルタ部１０６のＧの色フィルタにそれぞれ入射することがわかる。また、無偏光領域１１１をそれぞれ透過した光は、Ｒの色フィルタ１２１、Ｇの色フィルタ１２２、及びＢの色フィルタ１２３にそれぞれ入射することがわかる。したがって、輝度の高いカラー画像を得ることができ、見た目の解像度の低下を防止することができる。なお、図６では、Ｒの色フィルタ１２１、Ｇの色フィルタ１２２、Ｂの色フィルタ１２３が、それぞれの色フィルタユニット１２０に配設される位置は全て同じであったが、色フィルタユニット１２０毎に、Ｒの色フィルタ１２１、Ｇの色フィルタ１２２、Ｂの色フィルタ１２３が配設される位置を変えるようにしてもよい。このとき、無偏光領域１１１をそれぞれ透過する光が、それぞれの色フィルタを透過するように、色フィルタを設けてあればよい。
【００３７】
画像処理部１０３は、図６に示す偏光フィルタ部１０１と色フィルタ部１０６を用いて撮像された画像データから無偏光のカラー画像を生成してもよく、擬似的に無偏光のカラー画像を生成してもよい。また、図６の偏光フィルタ部１０１を用いた場合は、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を算出することができる。なお、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５をそれぞれ透過した光は、Ｇの色フィルタをそれぞれ透過するようにしたが、Ｇの色フィルタではなく、例えば、Ｂの色フィルタ等の他の色フィルタをそれぞれ透過するようにしてもよい。また、第１偏光領域１１２、第２偏光領域１１３、第３偏光領域１１４、及び第４偏光領域１１５をそれぞれ透過した光は、同じ色の波長帯域を透過する色フィルタをそれぞれ透過するようにしたが、異なる色の波長帯域を透過する色フィルタをそれぞれ透過するようにしてもよい。また、偏光フィルタ部１０１を、図５及び図６を用いて説明したが、これらに限定されるものではない。要は、偏光フィルタ部１０１は、偏光領域より無偏光領域を多く有していればよい。また、画像処理部１０３は、無偏光のカラー画像データを生成しなくてもよい。つまり、撮像素子１０２で撮像される画像データは明るい画像データなので、見た目の解像度の低下を防止することができる。この場合は、撮像素子１０２が撮像した画像データから無偏光の画像データを生成せずに、単にカラー画像データを生成してもよい。
【００３８】
第３の実施の形態
図７は、第３の実施の形態の撮像装置１５０の一例を示す。撮像装置１５０は、ハーフミラー１５１、ミラー１５２、偏光フィルタ部１５３、第１撮像素子１５４、第２撮像素子１５５、画像処理部１５６、表示部１５７、及び記録部１５８を備える。
【００３９】
ハーフミラー１５１は、反射光と透過光とに分ける。ハーフミラー１５１を透過した光は、偏光フィルタ部１５３に入射される。また、ハーフミラー１５１を反射した光は、ミラー１５２に入射される。ミラー１５２は、入射した光を反射する。ミラー１５２は、第２撮像素子１５５に光が入射するように、入射した光を反射する。
【００４０】
偏光フィルタ部１５３は、所定の偏光状態の光を透過する。また、偏光フィルタ部１５３は、偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光フィルタをそれぞれ含む偏光フィルタユニットを複数有してもよい。第１撮像素子１５４は、偏光フィルタ部１５３を透過したそれぞれの光を受光する複数の画素を有する。第２撮像素子１５５は、ミラーが反射したそれぞれの光を受光する複数の画素を有する。つまり、第２撮像素子１５５は、偏光フィルタ部１５３を透過していない被写体からの光を受光する。第１撮像素子１５４及び第２撮像素子１５５が撮像したそれぞれの画像データは画像処理部１０３に出力される。撮像装置１５０は、撮像素子駆動ドライバ及びＡＤ変換器等を有する。撮像素子駆動ドライバは、第１撮像素子１５４及び第２撮像素子１５５が撮像した画像データを読み出してＡＤ変換器等に出力する。ＡＤ変換器は、第１撮像素子１５４及び第２撮像素子１５５が撮像したそれぞれの画像データをデジタル信号の画像データにそれぞれ変換する。このＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の画像データを画像処理部１０３は取得する。撮像装置１５０は、ＣＰＵ等の情報処理装置を有してよく、撮像素子駆動ドライバ及びＡＤ変換器等を、情報処理装置が制御してよい。
【００４１】
画像処理部１５６は、取得した第１撮像素子１５４が撮像した画像データと、第２撮像素子が撮像した画像データに基づいてストークスパラメータを算出してもよい。また、画像処理部１５６は、ガンマ補正、画素補間処理などの画像処理を画像データに施してもよい。また、画像処理部１０３は、第１撮像素子１５４が撮像した画像データから無偏光状態の画像データを擬似的に生成してもよい。また、画像処理部１５６は、第１撮像素子１５４が撮像した画像データから生成した無偏光状態の画像データと、第２撮像素子１５５が撮像した画像データとを合成してもよい。画像処理部１５６は、第２撮像素子１５５が撮像した画像データを表示部１５７、及び記録部１５８に出力してもよい。また、画像処理部１５６は、合成した画像データを表示部１５７、及び記録部１５８に出力してもよい。
【００４２】
表示部１５７は、送られてきた無偏光状態の画像データを表示する。表示部１０４は、液晶、有機ＥＬ、プラズマなどのディスプレイと、該ディスプレイを制御する表示制御部とを有する。表示制御部は、ＣＰＵ等の情報処理装置によって実現されてもよい。記録部１５８は、送られてきた画像データを記録する。フラッシュメモリ等の記録媒体と制御部を有する。記録制御部は、ＣＰＵ等の情報処理装置によって実現されてもよい。
【００４３】
図８は、第３の実施の形態の偏光フィルタ部１５３の一例を示す。偏光フィルタ部１５３は、所定の偏光状態の光を透過する。偏光フィルタ部１５３は、偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光フィルタをそれぞれ含む偏光フィルタユニット１６０を複数有してもよい。図８は、２×２画素分の領域を１つの偏光フィルタユニット１６０とした例を示す。なお、それぞれの偏光フィルタは、それぞれの画素に対応している。
【００４４】
図８を見るとわかるように、偏光フィルタ部１５３は、複数の偏光フィルタユニット１６０を有する。また、偏光フィルタユニット１６０は、入射された光のうち、横方向の直線偏光の光を透過する第１偏光フィルタ１６１と、入射された光のうち、斜め右方向の直線偏光の光を透過する第２偏光フィルタ１６２とを備える。この第１偏光フィルタ１６１及び第２偏光フィルタ１６２は、例えば偏光子であってもよい。つまり、偏光フィルタユニット１６０は、入射された光をそのまま透過することなく、偏光方向の光のみを透過する。なお、図８では、第１偏光フィルタ１６１、及び第２偏光フィルタ１６２が、それぞれの偏光フィルタユニット１６０に配設される位置は全て同じであったが、偏光フィルタユニット１６０毎に、第１偏光フィルタ１６１、及び第２偏光フィルタ１６２が配設される位置を変えるようにしてもよい。
【００４５】
第１撮像素子１５４のそれぞれの画素は、第１偏光フィルタ１６１をそれぞれ透過した光と、第２偏光フィルタ１６２をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する。つまり、それぞれの第１偏光フィルタ１６１を透過した光は、それぞれの第１偏光フィルタ１６１に対応するそれぞれの画素で受光される。また、それぞれの第２偏光フィルタ１６２を透過した光は、それぞれの第２偏光フィルタ１６２に対応するそれぞれの画素で受光される。また、第２撮像素子１５５のそれぞれの画素は、偏光フィルタ部１５３を介さずに入射された被写体の光をそれぞれ受光するので、輝度の解像度を上げることができ、明るい画像を撮像することができる。
【００４６】
また、画像処理部１５６は、第１撮像素子１５４が撮像した偏光した光の画像データと、第２撮像素子１５５が撮像した偏光していない光の画像データとに基づいて、ストークスパラメータを算出することができる。図８に示す偏光フィルタ部１５３を用いる場合は、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２を算出することができる。また、画像処理部１５６は、第１撮像素子１５４が撮像した画像データから無偏光状態の画像データを生成してもよい。また、第１撮像素子１５４が撮像した画像データから生成した無偏光状態の画像データと、第２撮像素子１５５が撮像した画像データとを合成して１枚の画像データを生成してもよい。また、画像処理部１５６は、算出したストークスパラメータを用いて、合成した生成した画像データ又は第２撮像素子１５５が撮像した画像データを補正してもよい。画像処理部１５６は、第２撮像素子１５５が撮像した画像データ又は合成した画像データを表示部１５７及び記録部１５８に出力する。そして、表示部１５７は送られてきた画像データを表示する。また、記録部１５８は、送られていきた画像データを記録する。このように、偏光フィルタ部１５３を透過していない光を撮像する第２撮像素子１５５を設けるようにしたので、ストークスパラメータを算出することができるとともに、輝度の解像度が上がるので、画質の低下及び見た目の解像度の低下を防止することができる。
【００４７】
図９は、第３の実施の形態の偏光フィルタ部１５３の他の一例を示す。図８は、３×３画素分の領域を１つの偏光フィルタユニット１６０とした例を示す。なお、それぞれの偏光フィルタは、それぞれの画素に対応している。図８を見るとわかるように、偏光フィルタ部１５３は、複数の偏光フィルタユニット１６０を有する。また、偏光フィルタユニット１６０は、第１偏光フィルタ１６１、第２偏光フィルタ１６２、及び第３偏光フィルタ１６３をそれぞれ３つずつ有している。第３偏光フィルタ１６３は、円偏光の光を透過する。つまり、偏光フィルタ部１５３は、入射された光をそのまま透過することなく、偏光方向の光のみを透過する。第３偏光フィルタ１６３は、縦方向の直線偏光の光を透過する偏光子と、１／４波長板を有してよい。このとき、１／４波長板の遅相軸は、縦方向の直線偏光に対して４５度に設定されている。なお、第１偏光フィルタ１６１、及び第２偏光フィルタ１６２について、図８で説明したので説明を省略する。なお、図９では、第１偏光フィルタ１６１、第２偏光フィルタ１６２、及び第３偏光フィルタ１６３が、それぞれの偏光フィルタユニット１６０に配設される位置は全て同じであったが、偏光フィルタユニット１６０毎に、第１偏光フィルタ１６１、第２偏光フィルタ１６２、及び第３偏光フィルタ１６３が配設される位置を変えるようにしてもよい。
【００４８】
第１撮像素子１５４のそれぞれの画素は、第１偏光フィルタ１６１をそれぞれ透過した光と、第２偏光フィルタ１６２をそれぞれ透過した光と、第３偏光フィルタ１６３をそれぞれ透過した光とをそれぞれ受光する。つまり、それぞれの第１偏光フィルタ１６１を透過した光は、それぞれの第１偏光フィルタ１６１に対応するそれぞれの画素で受光される。また、それぞれの第２偏光フィルタ１６２を透過した光は、それぞれの第２偏光フィルタ１６２に対応するそれぞれの画素で受光される。また、それぞれの第３偏光フィルタ１６３を透過した光は、それぞれの第３偏光フィルタ１６３に対応するそれぞれの画素で受光される。また、第２撮像素子１５５のそれぞれの画素は、偏光フィルタ部１５３を介さずに入射された被写体の光をそれぞれ受光するので、輝度の解像度を上げることができる。
【００４９】
図９に示す偏光フィルタ部１５３を用いた場合は、画像処理部１５６は、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を算出することができる。また、画像処理部１５６は、第１撮像素子１５４が撮像した画像データから無偏光の画像データを生成してもよい。また、第１撮像素子１５４が撮像した画像データから生成した無偏光状態の画像データと、第２撮像素子１５５が撮像した画像データとを合成して１枚の画像データを生成してもよい。また、画像処理部１５６は、算出したストークスパラメータを用いて、合成した生成した画像データ又は第２撮像素子１５５が撮像した画像データを補正してもよい。画像処理部１５６は、第２撮像素子１５５が撮像した画像データ又は合成した画像データを表示部１５７及び記録部１５８に出力する。そして、表示部１５７は送られてきた画像データを表示する。また、記録部１５８は、送られていきた画像データを記録する。このように、偏光していない光を撮像する第２撮像素子１５５を設けるようにしたので、ストークスパラメータを算出することができるとともに、輝度の解像度が上がるので、画質の低下及び見た目の解像度の低下を防止することができる。なお、偏光フィルタ部１５３は、図８及び図９を用いて説明したが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
第４の実施の形態
図１０は、第４の実施の形態の撮像装置１５０の一例を示す。なお、第３の実施の形態と同様の構成については同様の符号を付す。また、第３の実施の形態と異なる部分のみを説明する。撮像装置１５０は、ハーフミラー１５１、ミラー１５２、偏光フィルタ部１５３、第１撮像素子１５４、第２撮像素子１５５、画像処理部１５６、表示部１５７、記録部１５８、第１色フィルタ部１６５、及び第２色フィルタ部１６６を備える。
【００５１】
第１色フィルタ部１６５は、特定の色の光を透過する。第１色フィルタ部１６５は、緑色の光、つまり、緑色の波長帯域の光を透過してもよい。第１色フィルタ部１６５には、偏光フィルタ部１５３のそれぞれの偏光フィルタを透過した光がそれぞれ入射される。この第１色フィルタ部１６５をそれぞれ透過した光が、第１撮像素子１５４のそれぞれの画素に入射され、それぞれの画素で受光される。つまり、第１撮像素子１５４のそれぞれの画素は、第１偏光フィルタ部１５３のそれぞれの偏光フィルタをそれぞれ透過し、且つ、第１色フィルタ部１６５を透過した光をそれぞれ受光する。
【００５２】
第２色フィルタ部１６６は、異なる色の光をそれぞれ透過する複数の色フィルタをそれぞれ含む色フィルタユニットを複数有する。第２色フィルタ部１６６のそれぞれの色フィルタには、ミラー１５２が反射した光がそれぞれ入射される。この第２色フィルタ部１６６の色フィルタをそれぞれ透過した光が、第２撮像素子１５５のそれぞれの画素に入射され、それぞれの画素で受光される。つまり、第２撮像素子のそれぞれの画素は、第２色フィルタ部１６６のそれぞれの色フィルタを透過した光を受光する。
【００５３】
図１１は、第４の実施の形態の第２色フィルタ部１６６の一例を示す。また、図１１は、２×２画素分の領域を１つの色フィルタユニット１７０とした例を示す。第２色フィルタ部１６６は、色フィルタユニット１７０を複数有する。色フィルタユニット１７０は、赤色の光、つまり、赤色の波長帯域の光を透過するＲの色フィルタ１７１と、緑色の光、つまり、緑色の波長帯域の光を透過するＧの色フィルタ１７２と、青色の光、つまり、青色の波長帯域の光を透過するＢの色フィルタ１７３とを有する。色フィルタユニット１７０は、Ｇの色フィルタ１７２を２つ有しており、Ｒの色フィルタ１７１及びＢの色フィルタ１７３をそれぞれ１つずつ有している。具体的には、色フィルタユニット１７０には、左下にＲの色フィルタ１７１が配設され、左上と右下とにＧの色フィルタ１７２がそれぞれ配設され、右上にＢの色フィルタ１７３が配設されている。
【００５４】
図１１を見るとわかるように、ＲＧＢのそれぞれの色フィルタを透過し、且つ、偏光フィルタ部１５３を透過していない光を第２撮像素子１５５が撮像するので、輝度の高いカラー画像を得ることができ、見た目の解像度の低下を防止することができる。
【００５５】
図１２は、第４の実施の形態の第２色フィルタ部１６６の他の一例を示す。図１２は、３×３画素分の領域を１つの色フィルタユニット１７０とした例を示す。第２色フィルタ部１６６は、色フィルタユニット１７０を複数有しており、色フィルタユニット１７０は、色フィルタユニット１７０は、Ｒの色フィルタ１７１、Ｇの色フィルタ１７２、及びＢの色フィルタ１７３を有する。色フィルタユニット１７０は、Ｇの色フィルタ１７２を５つ有しており、Ｒの色フィルタ１７１及びＢの色フィルタ１７３をそれぞれ２つずつ有している。具体的には、色フィルタユニット１７０には、４隅と中央にＧの色フィルタ１７２がそれぞれ配設され、中央の左右側にＲの色フィルタ１７１がそれぞれ配設され、中央の上下側にＢの色フィルタ１７３がそれぞれ配設されている。
【００５６】
図１２を見るとかわるように、ＲＧＢのそれぞれの色フィルタを透過し、且つ、偏光フィルタ部１５３を透過していない光を第２撮像素子１５５が撮像するので、輝度の高いカラー画像を得ることができ、見た目の解像度の低下を防止することができる。なお、偏光フィルタ部１５３は、所定の偏光状態の光を透過するものであってもよく、また、偏光状態が異なるそれぞれの光を透過する複数の偏光フィルタをそれぞれ含む偏光フィルタユニットを複数有するものであってもよい。また、図８又は図９に示すものであってもよい。また、第２色フィルタ部１６６を、図１１及び図１２を用いて説明したが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
また、上記第２及び第４の実施の形態では、色フィルタ部はＲＧＢの色フィルタを有するようにしたが、他の色フィルタ、例えば、シアン、マゼンタ、イエローなどの色フィルタを用いてもよい。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施の形態の撮像装置１００の一例を示す。
【図２】第１の実施の形態の偏光フィルタ部１０１の一例を示す。
【図３】第１の実施の形態の偏光フィルタ部１０１の他の一例を示す。
【図４】第２の実施の形態の撮像装置１００の一例を示す。
【図５】第２の実施の形態の偏光フィルタ部１０１と色フィルタ部１０６の一例を示す。
【図６】第２の実施の形態の偏光フィルタ部１０１及び色フィルタ部１０６の他の一例を示す。
【図７】第３の実施の形態の撮像装置１５０の一例を示す。
【図８】第３の実施の形態の偏光フィルタ部１５３の一例を示す。
【図９】第３の実施の形態の偏光フィルタ部１５３の他の一例を示す。
【図１０】第４の実施の形態の撮像装置１５０の一例を示す。
【図１１】第４の実施の形態の第２色フィルタ部１６６の一例を示す。
【図１２】第４の実施の形態の第２色フィルタ部１６６の他の一例を示す。
【符号の説明】
【００６１】
１００      撮像装置
１０１      偏光フィルタ部
１０２      撮像素子
１０３      画像処理部
１０４      表示部
１０５      記録部
１０６      色フィルタ部
１１０      偏光フィルタユニット
１１１      無偏光領域
１１２      第１偏光領域
１１３      第２偏光領域
１１４      第３偏光領域
１１５      第４偏光領域
１２０      色フィルタユニット
１２１      Ｒの色フィルタ
１２２      Ｇの色フィルタ
１２３      Ｂの色フィルタ
１５０      撮像装置
１５１      ハーフミラー
１５２      ミラー
１５３      偏光フィルタ部
１５４      第１撮像素子
１５５      第２撮像素子
１５６      画像処理部
１５７      表示部
１５８      記録部
１６０      偏光フィルタユニット
１６１      第１偏光フィルタ
１６２      第２偏光フィルタ
１６３      第３偏光フィルタ
１６５      第１色フィルタ部
１６６      第２色フィルタ部
１７０      色フィルタユニット
１７１      Ｒの色フィルタ
１７２      Ｇの色フィルタ
１７３      Ｂの色フィルタ
【図１】
2010109798.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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