(57)【要約】撮影対象の光２がレンズ系３に入射し、その光はカラーフィルタ５において透過・吸収され、透過成分はイメージセンサー４に入射され、撮像される。カラーフィルタ５は、図７（ｂ）に示すように、透明画素（Ｗ）、等色関数Ｘの補色フィルタ（Ｗ−Ｘ）、等色関数Ｙの補色フィルタ（Ｗ−Ｙ）、等色関数Ｚの補色フィルタ（Ｗ−Ｚ）の微小なフィルタからなり、この一つ一つはイメージセンサーの各画素の位置と一致するよう配置される。結果として、全波長成分、Ｘの補色成分、Ｙの補色成分、Ｚの補色成分の光が各々の画素に入射され、撮像される。この撮像された像から、Ｗ−（Ｗ−Ｘ）、Ｗ−（Ｗ−Ｙ）、Ｗ−（Ｗ−Ｚ）を算出することで、ＸＹＺに対応した画像を再現し、忠実な色の撮影が可能になる。これにより正確な色彩値を、光利用効率を良く撮像することを特徴とすることができる。
2009017184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、
透明フィルタと、等色関数Ｘの透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｚの透過特性に対し補色となるフィルタと、の少なくとも４つのフィルタを有することを特徴とするカラー撮像素子。
【請求項２】
カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、
透明フィルタと、等色関数Ｘと等価な透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｚと等価な透過特性に対し補色となるフィルタと、の少なくとも４つのフィルタを有することを特徴とするカラー撮像素子。
【請求項３】
カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、
透明フィルタを有する画素と、等色関数Ｘの透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｚの透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、の少なくとも４つのフィルタを有する画素を有することを特徴とするカラー撮像素子。
【請求項４】
カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、
透明フィルタを有する画素と、等色関数Ｘと等価な透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｚと等価な透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、の少なくとも４つのフィルタを有する画素を有することを特徴とするカラー撮像素子。
【請求項５】
前記透明画素と前記等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素とは、対角線上の位置に配置される請求項３に記載のカラー撮像素子。
【請求項６】
前記透明画素と前記等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となる画素とは、対角線上の位置に配置される請求項４に記載のカラー撮像素子。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載のカラー撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
カラー撮像素子用のフィルタであって、
透明画素用フィルタと、等色関数Ｘの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタと、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタと、等色関数Ｚの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタと、の少なくとも４つの画素用のフィルタを有することを特徴とするフィルタ。
【請求項９】
カラー撮像素子用のフィルタであって、
透明画素用フィルタと、等色関数Ｘと等価な透過特性に対し補色となる画素用フィルタと、等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となる画素用フィルタと、等色関数Ｚと等価な透過特性に対し補色となる画素用フィルタと、の少なくとも４つの画素用フィルタを有すフィルタ。
【請求項１０】
前記透明画素用のフィルタと前記等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタとは、対角線上の位置に配置される請求項８に記載のフィルタ。
【請求項１１】
前記透明画素用のフィルタと前記等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となる画素用のフィルタとは、対角線上の位置に配置される請求項９に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像を撮像するカラー撮像素子及び撮像装置及びフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている撮像装置は、例えば、赤、緑、青の原色系カラーフィルタを用い入射した光を分離することでカラー化している。カラー撮像装置には、大きく分けて２種類あり、図１０に示すように同一のイメージセンサーを３枚用いるいわゆる３板方式と、図１１（ａ）に示すように、イメージセンサーを１枚用い、画素ごとにカラーフィルタを並べたいわゆる単板方式とがある。イメージセンサーには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサーなどが用いられている。【０００３】
図１０に示す３板方式では、撮影対象の光である入射光１１がレンズ系１２に入射し、その光のうち赤成分の光は赤用ミラー１４ａで反射され赤用イメージセンサー１３ａに入射され、撮像される。同様に、青成分の光は青用ミラー１４ｂで反射され青用イメージセンサー１３ｂに入射され、撮像される。また、緑成分の光は赤用ミラー１４ａ、青用ミラー１４ｂのいずれでも反射されずに、緑用イメージセンサー１３ｃに入射され、撮像される。このように赤用・緑用・青用のイメージセンサーに、それぞれ赤成分・緑成分・青成分の光が入射され、撮像される。この撮像された像を合成処理することで、元の撮影対象を再現することが可能になる。【０００４】
図１１（ａ）に示す単板方式では、撮影対象の光である入射光２１がレンズ系２２に入射し、その光はカラーフィルタ２５を透過・吸収しイメージセンサー２３に入射され、撮像される。カラーフィルタ２５は図１１（ｂ）に示すように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の微小なフィルタからなり、この一つ一つはイメージセンサーの各画素の位置と一致するよう配置される。赤のフィルタでは赤成分の光が透過しそれ以外の光は吸収され、緑のフィルタでは緑成分の光が透過しそれ以外の光は吸収され、青のフィルタでは青成分の光が透過しそれ以外の光は吸収され、結果として赤成分、緑成分、青成分の光が各々の画素に入射され、撮像される。この撮像された像を合成処理することで、元の撮影対象を再現することが可能になる。なお、図１１（ｂ）に示したカラーフィルタは一例であり、輝度信号に高い空間周波数を割り当てるために緑の画素を他の赤や青の画素と比較して多く配置するものが一般的である。【０００５】
上記の構成のように３板方式では、イメージセンサーが３つ必要になり、コストが高くなってしまうと言う問題があり、また複雑な構成のため装置が大型化するという問題がある。しかしながら、３板方式は単板方式と比べ光の利用効率が良く撮像可能である。この点について図１２と図１３とを参照しながら説明する。【０００６】
図１２は３板方式での光利用効率について説明する概念図で、入射光を、図１２（ａ）に示すように、横軸を波長とし、縦軸を光強度として示す。様々な波長で一定の光強度であるような状態を示す。この光が赤用ミラーで反射され、赤用のイメージセンサーに入射されるときは、図１２（ｂ）に示すように、波長の長い赤成分の光となり、光強度はミラーなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。同様に青用ミラーで反射された光は、青用のイメージセンサーに入射されるとき、図１２（ｄ）に示すように、波長の短い青成分の光となり、光強度はミラーなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。また残りの緑成分の光は、緑用のイメージセンサーに入射されるとき、図１２（ｃ）に示すようになり、光強度はミラーなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。これらの各イメージセンサーに入射した光を電気的に合成し撮影対象を再現するため、使える光としては図１２（ｅ）に示すように、入射光を示す図１２（ａ）と同じになり、非常に光利用効率が高い。【０００７】
図１３は、単板方式での光利用効率を説明する概念図であり、入射光を図１３（ａ）に示すように横軸を波長、縦軸を光強度として示す。この光がフィルタで透過・吸収されるが、赤成分の光は赤用フィルタで透過され、イメージセンサーに入射されるときは、図１３（ｂ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。同様に緑成分の光は緑用フィルタで透過され、イメージセンサーに入射されるときは、図１３（ｃ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。また青成分の光は青用フィルタで透過され、イメージセンサーに入射されるときは、図１３（ｄ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。【０００８】
しかしながら、単板の場合には、例えば図１１（ｂ）で２次元的に示したような画素構成（ＲＧＢ）のフィルタでは、４つのうち１つが赤、２つが緑、１つが青のため、面積と比例しそれぞれの強度が１／４、２／４、１／４となり、図１３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）にそれぞれ示すようになる。これらの各イメージセンサーに入射した光を電気的に合成し撮影対象を再現するため、使える光としては図１３（ｈ）に示すように、入射光を示す図１３（ａ）と大きく異なり約１／３程度となり光利用効率が低くなる。【０００９】
また、上記の赤、緑、青のカラーフィルタを用いたカラー化では、人の認識する色と一致せず、また人の認識できる色範囲（色域）をすべてカバーできているわけではない。この問題を解決するために下記特許文献１に示すような方法が開示されている。この特許文献では、ＣＩＥの規定するＸＹＺ等色関数を一次変換し、実質的にＸＹＺ等色関数と等価なフィルタを用いている（図１４参照）。このフィルタを用いることにより、人の色域に等しい色域をもつ動画カメラを実現することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２６０５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、光の利用効率が非常に悪くなってしまうという問題があった。これは赤、緑、青の色を分けるフィルタと異なり、図１４のような３つのフィルタは、図１４の（ｂ）と図１４の（ｃ）の２つのフィルタが波長領域が大きく重なり合うことに起因する。例えば、図１０に示すような３板方式の構成では、図１４（ｃ）のフィルタ特性をミラーで実現させた場合に、図１４（ｂ）のフィルタ特性で得るべきイメージセンサーにはほとんどの光が入らないことになる。具体的な構成としては、文献１では図１５に示すように、入射した光は、レンズ系３０１を通った後に光ビームスプリッタ３０２で３分割され、ＸＹＺ等色関数と等価のフィルタ３０３、３０４、３０５を透過し、それぞれの光学センサー（イメージセンサー）３０７、３０８、３０９に入射される。【００１１】
このときの光の利用効率の概念を、図１６により説明する。入射光を図１６（ａ）に示すように横軸を波長、縦軸を光強度として示す。様々な波長で一定の光強度であるような状態を示す。この光が光ビームスプリッタにより３分割され、図１６（ｂ）、図１６（ｃ）、図１６（ｄ）のように１／３の光強度になる。その後、ＸＹＺ等色関数と等価のフィルタで図１６（ｅ）、図１６（ｆ）、図１６（ｇ）のように、さらにある波長帯域にフィルタリングされる。実際には、例えば図１６（ｅ）、図１６（ｆ）は、ほぼ同じ波長帯域になるが、ここでは理解をしやすくするため図のように示した。結果として、図１６（ｈ
）に示すように、入射光を示す図１６（ａ）の約１／３となり、３板方式とは言っても光利用効率が低くなってしまう。同文献では単板方式での記載もあるが、面積を分割しているため、光利用効率はやはり同様に１／３程度となってしまうという問題がある。【００１２】
本発明は、正確な色彩値を、撮像素子の光利用効率を良く撮像することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、透明フィルタと、等色関数Ｘの透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｚの透過特性に対し補色となるフィルタと、の少なくとも４つのフィルタを有することを特徴とするカラー撮像素子が提供される。【００１４】
また、カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、透明フィルタと、等色関数Ｘと等価な透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となるフィルタと、等色関数Ｚと等価な透過特性に対し補色となるフィルタと、の少なくとも４つのフィルタを有することを特徴とするカラー撮像素子が提供される。【００１５】
カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、さらに、透明フィルタを有する画素と、等色関数Ｘの透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｚの透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、の少なくとも４つのフィルタを有する画素を有することを特徴とするカラー撮像素子であっても良い。この場合に、前記透明画素と前記等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素とは、対角線上の位置に配置されていても良い。【００１６】
また、カラー画像を撮像するカラー撮像素子において、透明フィルタを有する画素と、等色関数Ｘと等価な透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、等色関数Ｚと等価な透過特性に対し補色となるフィルタを有する画素と、の少なくとも４つのフィルタを有する画素を有することを特徴とするカラー撮像素子であっても良い。この場合に、前記透明画素と前記等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となる画素とは、対角線上の位置に配置されるようにしても良い。【００１７】
また、本発明は、上記いずれかに記載のカラー撮像素子を有することを特徴とする撮像装置であっても良い。【００１８】
さらに、カラー撮像素子用のフィルタであって、透明画素用フィルタと、等色関数Ｘの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタと、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタと、等色関数Ｚの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタと、の少なくとも４つの画素用のフィルタを有することを特徴とするフィルタが提供される。また、カラー撮像素子用のフィルタであって、透明画素用フィルタと、等色関数Ｘと等価な透過特性に対し補色となる画素用フィルタと、等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となる画素用フィルタと、等色関数Ｚと等価な透過特性に対し補色となる画素用フィルタと、の少なくとも４つの画素用フィルタを有すフィルタであっても良い。【００１９】
この場合に、前記透明画素用のフィルタと前記等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素用のフィルタとは、対角線上の位置に配置されるようにしても良い。また、前記透明画素用のフィルタと前記等色関数Ｙと等価な透過特性に対し補色となる画素用のフィルタとは、対角線上の位置に配置されていても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、透明画素と、等色関数ＸＹＺに対し補色となるフィルタを用いることで、正確な色彩値を光利用効率良く撮像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による撮像素子の概念図である。
【図２】等色関数ＸＹＺの分光特性である。
【図３】等色関数ＸＹＺの補色となるＷ−Ｘ、Ｗ−Ｙ、Ｗ−Ｚの分光特性である。
【図４】本実施の形態による光利用効率を示す概念図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による撮像素子における等色関数ＸＹＺと等価であるフィルタの分光特性である。
【図６】本実施の形態による等色関数ＸＹＺと等価であるフィルタの補色である分光特性である。
【図７】本発明の実施の形態による撮像装置の概念図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による撮像装置の概念図である。
【図９】図８に示す撮像装置における光の利用効率を示す概念図である。
【図１０】一般的な３板方式を説明する概念図である。
【図１１】一般的な単板方式を説明する概念図である。
【図１２】一般的な３板方式の光利用効率を示す概念図である。
【図１３】一般的な単板方式の光利用効率を示す概念図である。
【図１４】一般的な等色関数ＸＹＺと等価なフィルタの分光特性である。
【図１５】一般的な等色関数ＸＹＺを用いた３板方式のカメラである。
【図１６】一般的な等色関数ＸＹＺを用いた３板方式の光利用効率を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…撮像素子、２…入射光、３…レンズ系、４…イメージセンサー、５…カラーフィ
ルタ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明を行う。【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態による撮像素子の一部分（カラーフィルタを含む画素の一部分、以下、撮像素子と称する。）を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態による撮像素子１は、２次元平面上に整列配置された多数の画素を有している。複数の画素には、ほぼすべての可視波長域で光を透過する透明画素（Ｗ）と、等色関数Ｘの補色となるフィルタをもつ画素（Ｗ−Ｘ）と、等色関数Ｙの補色となるフィルタをもつ画素（Ｗ−Ｙ）と、等色関数Ｚの補色となるフィルタをもつ画素（Ｗ−Ｚ）とからなり、それらが複数個集まって２次元的にカラーフィルタを構成している。ここで、等色関数Ｘの補色となるフィルタをもつ画素（Ｗ−Ｘ）は、図２に示す等色関数Ｘに対し、補色となるフィルタ、つまり透過率が１００％から等色関数Ｘの透過率を引いた図３に示すＷ−Ｘの特性をもつフィルタを有する画素を意味する。同様に、等色関数Ｙの補色となるフィルタをもつ画素（Ｗ−Ｙ）と、等色関数Ｚの補色となるフィルタをもつ画素（Ｗ−Ｚ）とは、それぞれ図２に示す等色関数ＹとＺに対し、補色となるフィルタ、つまり透過率が１００％から等色関数ＹとＺの透過率を引いた図３に示すＷ−Ｙ、Ｗ−Ｚの特性をもつフィルタを有する画素である。【００２５】
これら４つの画素で得られた信号の処理は、Ｗ−Ｘ、Ｗ−Ｙ、Ｗ−Ｚの各画素で得られた信号値を、Ｗ画素で得られた信号値から差し引く演算処理を行うことにより、それぞれＷ−（Ｗ−Ｘ）、Ｗ−（Ｗ−Ｙ）、Ｗ−（Ｗ−Ｚ）となり、それぞれＸ、Ｙ、Ｚとなり、色彩値であるＸＹＺが一義的に求められることになる。【００２６】
図４は、このときの光の利用効率の概念図である。図４（ａ）に示すように横軸を波長、縦軸を光強度として入射光を示す。様々な波長で一定の光強度であるような状態を示す。この光が上記のフィルタで透過・吸収されるが、Ｗ画素では可視光域でほぼ全ての光を透過するため、イメージセンサーに入射されるときには図４（ｂ）に示すように図４（ａ）と同様な成分で、光強度はロスを考えなければ元の入射光と同じになる。【００２７】
Ｗ−Ｘ画素ではＸ成分が吸収され、Ｗ−Ｘ成分の光が透過されるため、イメージセンサーに入射されるときは、図４（ｃ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。同様にＷ−Ｙ画素ではＹ成分が吸収されＷ−Ｙ成分の光が透過されるので、イメージセンサーに入射されるときは、図４（ｄ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。【００２８】
また、Ｗ−Ｚ画素ではＺ成分が吸収されＷ−Ｚ成分の光が透過されるので、イメージセンサーに入射されるときは、図４（ｅ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければ元の入射光と同じになる。しかし、単板のため、本発明で示した図１の画素構成のフィルタでは、４つのうち１つがＷ、１つがＷ−Ｘ、１つがＷ−Ｙ、１つがＷ−Ｚのため、面積と比例しそれぞれ強度が１／４となる。つまり、図４の（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）に示したように、それぞれ強度が１／４の光となる。これらの各イメージセンサーに入射した光を電気的に合成し撮影対象を再現するため、使える光としては、図４（ｊ）に示すように、入射光を示す図４（ａ）と比較し、約３／４程度となる。これは、従来のＸＹＺフィルタを使った単板方式や３板方式での光利用効率の１／３の値と比較して２倍以上の効率改善となる。【００２９】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。上記第１の実施の形態においては、等色関数と全く同じ分光特性をもつＸＹＺを用いる技術について説明を行ったが、等色関数を一次変換し、実質的にＸＹＺ等色関数と等価なフィルタであっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果は得られる。例えば、図２に示したＸＹＺの等色関数を一次変換することで、図５に示すように、Ｘ’Ｙ’Ｚ’の分光特性となり、Ｗ−Ｘ、Ｗ−Ｙ、Ｗ−Ｚに相当するそれぞれの分光特性は、図６に示すようになる。図２に示すように、例えばＸフィルタのような２つのピークを持つ特性と比較して、Ｘフィルタを一次変換して１つのピークにした特性の方が、作成が容易になるという利点がある。また、フィルタの作成の選択肢が増えるため、設計の自由度が増すという利点もある。【００３０】
尚、上記本発明の実施の形態における説明においては、Ｗはほぼすべての可視波長域で透過する透明画素としている。そのため、Ｗ−Ｘのフィルタ、Ｗ−Ｙのフィルタ、Ｗ−Ｚのフィルタは、それぞれＸ、Ｙ、Ｚの補色となるフィルタ特性で良い。光利用効率の向上においては、Ｗは透過率がほぼ１００％であることが望ましい。しかしながら、完全に透過率が１００％とならない場合もある。例えばＣＣＤなどは、赤外波長域に大きな感度を
有するため、この赤外波長域の影響をなくすために赤外吸収フィルタを設けた場合に、その影響で可視波長域も吸収されることがあり、これにより透過率の低減が生じる。この場合、この透過率を考慮した上で他のフィルタを設計すれば良い。【００３１】
例えば、Ｗ−Ｘ画素の透過特性は、このＷ画素の透過特性からＸを差し引いた特性にしておけば良く、Ｗ画素からＷ−Ｘ画素の透過特性を差し引いた結果が等色関数Ｘまたはそれと等価の分光特性となっていれば良い。尚、上記の点はＷ画素についてだけのものではなく、各画素がどのような特性であっても、Ｗ画素との差の特性が等色関数Ｘまたはそれと等価の分光特性となっていれば良い。要するに、白の画素との差を取ったときに、等色関数相当になっていれば良い。【００３２】
また、図１に示した画素の配置は例示的なものであり、この配置に限定されるものではない。しかしながら、透明画素と、等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素と、は、図１に示すように、対角線上に配置されているのが望ましい。すなわち、対角線上には、Ｗ、Ｗ−Ｙ、Ｗ、Ｗ−Ｙのように並んでいることが好ましい。【００３３】
これは、輝度情報を得る等色関数Ｙの透過特性に対し補色となる画素Ｗ−Ｙと、また輝度情報を含む透明画素Ｗとは、上下もしくは左右に配置させるより対角にする方が、画像処理によって被写体の位置情報を処理する際、より精度良く位置情報を算出することが可能なためである。等色関数Ｙは人間の目にとって敏感なもので、明るさ情報だけでなく、解像度にも影響を与えると考えられる。このＹに関係する画素としては、Ｗ−Ｙはもちろん、Ｗ画素も全波長域ということでＹも含むため、Ｗ画素とＷ−Ｙ画素とが対象となる。【００３４】
本実施の形態では、上記のＷ画素とＷ−Ｙ画素とは、偏った配置はすべきでないと考えられる。つまり、対角上に並べるのが好ましい。ＸやＺは、上記のＷ画素及びＷ−Ｙ画素を配置した後の残った位置に配置するのが好ましい。【００３５】
上述した本実施の形態による撮像素子を、撮像装置に適用した例について図７を参照しながら説明する。撮影対象の光２がレンズ系３に入射し、その光はカラーフィルタ５において透過・吸収され、透過成分はイメージセンサー４に入射され、撮像される。カラーフィルタ５は、図７（ｂ）に示すように、透明画素（Ｗ）、等色関数Ｘの補色フィルタ（Ｗ−Ｘ）、等色関数Ｙの補色フィルタ（Ｗ−Ｙ）、等色関数Ｚの補色フィルタ（Ｗ−Ｚ）の微小なフィルタからなり、この一つ一つはイメージセンサーの各画素の位置と一致するよう配置される。結果として、全波長成分、Ｘの補色成分、Ｙの補色成分、Ｚの補色成分の光が各々の画素に入射され、撮像される。この撮像された像から、Ｗ−（Ｗ−Ｘ）、Ｗ−（Ｗ−Ｙ）、Ｗ−（Ｗ−Ｚ）を算出することで、ＸＹＺに対応した画像を再現し、忠実な色の撮影が可能になる。【００３６】
また、上記画像をディスプレイへ表示させるための信号処理の一例として、ディスプレイに赤表示させたときのディスプレイの色彩値をＸｒ、Ｙｒ、Ｚｒとし、ディスプレイに緑表示させたときのディスプレイの色彩値をＸｇ、Ｙｇ、Ｚｇとし、ディスプレイに青表示させたときのディスプレイの色彩値をＸｂ、Ｙｂ、Ｚｂとした場合、ディスプレイへ入力する信号値ｒ、ｇ、ｂとそれによるディスプレイの表示結果Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係式は下記式１に示すようになる。
【数１】
2009017184.tif 000003
【００３７】
つまり、下記式２のようになり、得られたＸ、Ｙ、Ｚの値からディスプレイへ出力すべき信号値ｒ、ｇ、ｂを容易に求めることができる。【００３８】
但し、ディスプレイには、ガンマと呼ばれる非線形性を考慮する必要があることが多く、ここで得られたｒ、ｇ、ｂ値は線形のため、必要に応じガンマを考慮することが必要である。
【数２】
2009017184.tif 000004
【００３９】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図８に示すように、入射した光３０は、光ビームスプリッタ３２で４分割され、ＸＹＺ等色関数の補色となるフィルタ３３、３４、３５透過し、それぞれの光学センサー（イメージセンサー）３７、３８、３９に入射される。光学センサー４０は上記光ビームスプリッタ３２で４分割された光がそのまま入射される。この時、そのまま入射されるというのは、透明フィルタを通った後に入射されると同義であり、光学センサー４０の前に透明フィルタがあっても良い。【００４０】
これら４つの光学センサーで得られた信号の処理は、Ｗ−Ｘ、Ｗ−Ｙ、Ｗ−Ｚの各センサーで得られた信号値を、Ｗセンサー（光学センサー４０）で得られた信号値から差し引く演算処理を行うことにより、それぞれＷ−（Ｗ−Ｘ）、Ｗ−（Ｗ−Ｙ）、Ｗ−（Ｗ−Ｚ）となり、それぞれＸ、Ｙ、Ｚとなり、色彩値であるＸＹＺが一義的に求められることになる。【００４１】
図９は、このときの光の利用効率の概念図である。図９（ａ）に示すように横軸を波長、縦軸を光強度として入射光を示す。様々な波長で一定の光強度であるような状態を示す。この光が上記のビームスプリッタで透過・反射され、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）のように、１／４の光強度になる。可視光域でほぼ全ての光を透過する透明フィルタ（Ｗフィルタ）もしくはフィルタのない光学センサー（図８の光センサー４０）では、イメージセンサーに入射されるときには図８（ｆ）に示すように図４（ｂ）と同様な成分で、光強度はロスを考えなければビームスプリッタ後の光と同じになる。【００４２】
Ｗ−ＸフィルタではＷ−Ｘ成分の光が透過されるため、これに対応するイメージセンサーに入射されるときは、図９（ｇ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければビームスプリッタ後の入射光と同じになる。同様にＷ−ＹフィルタではＷ−Ｙ成分の光が透過されるので、これに対応するイメージセンサーに入射されるときは、図９（ｈ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければビームスプリッタ後の入射光と同じになる。【００４３】
また、Ｗ−Ｚ画素ではＷ−Ｚ成分の光が透過されるので、これに対応するイメージセンサーに入射されるときは、図９（ｉ）に示すようになり、光強度はフィルタなどのロスを考えなければビームスプリッタ後の入射光と同じになる。【００４４】
これらの各イメージセンサーに入射した光を電気的に合成し撮影対象を再現するため、使える光としては、図９（ｊ）に示すように、入射光を示す図９（ａ）と比較し、約３／４程度となる。これは、従来のＸＹＺフィルタを使った単板方式や３板方式での光利用効率の１／３の値と比較して２倍以上の効率改善となる。【００４５】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、透明画素フィルタと、等色関数ＸＹＺに対し補色となるフィルタと、を用いることにより、正確な色彩値を光利用効率良く撮像することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、撮像素子、撮像装置に利用可能である。
【図１】
2009017184.tif 000005
【図２】
2009017184.tif 000006
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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