(57)【要約】【課題】赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、カラーバランスを保ち、色再現性を向上させることができる撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】入射した光を電気信号に変換する撮像素子１２３と、撮像素子１２３の光入射面側に光学フィルタ１２１とを備えた撮像装置である。また、光学フィルタ１２１は、光学フィルタ基材１２６と光学フィルタ基材１２６の光入射面側の表面に形成され可視光線を透過するとともに紫外線と赤外線とを透過しない多層膜１２７とからなる。光学フィルタ基材１２６の波長４００ｎｍから５５０ｎｍにおける平均透過率を１としたときに、光学フィルタ１２１の透過率は、５５０ｎｍよりも長波長側では低下する。さらに、透過率が初めて０．５になる波長が６４５ｎｍから６６５ｎｍの範囲である。かつ、波長８００ｎｍにおける透過率が０．０８から０．１２の範囲である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の光入射面側に光学フィルタとを備えた撮像装置において、
前記光学フィルタは光学フィルタ基材と前記光学フィルタ基材の光入射面側の表面に形成され、
可視光線を透過するとともに紫外線と赤外線とを透過しない多層膜とからなり、
前記光学フィルタ基材の波長４００ｎｍから５５０ｎｍにおける平均透過率を１としたときに、前記光学フィルタ基材の透過率が、５５０ｎｍよりも長波長側では低下するとともに、透過率が初めて０．５になる波長が６４５ｎｍから６６５ｎｍの範囲であり、かつ波長８００ｎｍにおける透過率が０．０８から０．１２の範囲である撮像装置。
【請求項２】
前記光学フィルタ基材は、さらに、６００ｎｍにおける透過率が０．７５から０．８５の範囲であり、かつ、波長７００ｎｍにおける透過率が０．２５から０．３０の範囲である請求項１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、撮像装置に関し、特に不要な光をカットする光学フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズから入射した光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子を用いて撮像し、電気信号に変換後、画像として取り出せるようにした撮像装置が広く用いられている。また、レンズ交換式ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｔｉｌｌ  Ｃａｍｅｒａ）や固定レンズ式ＤＳＣなどの携帯用機器の小型化、高性能化が一層求められている。
【０００３】
従来、撮像素子の受光感度特性は、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲でゆるやかな山形のカーブを持つことが一般的である。そのため、撮像素子に赤外線が入射した場合にも電荷が蓄積され、撮像した画像に反映される。したがって、一般的な被写体を撮像する場合には、赤外線が撮像素子に入射すると、撮像した画像品質が劣化する。
【０００４】
上述のような画像品質の劣化を回避するために、可視光を透過し、かつ、赤外線を遮蔽する機能を有する薄膜が表面に形成されたガラス板材などからなる光学フィルタが、撮像素子の光入射面に光軸を合わせて対向配置される。
【０００５】
しかしながら、赤外線を遮蔽するための薄膜をガラス板材などの表面に備えた光学フィルタを用いた場合には、太陽や、照明などの光源が撮影範囲内に存在すると、撮像した画像に赤みを帯びたゴーストが発生することがあった。この赤みを帯びたゴーストの発生位置、形状、色の濃さによっては、撮像した画像品質を著しく劣化させる場合があった。
【０００６】
赤みを帯びたゴーストを低減するために、特許文献１には、多層膜からなる赤外線を遮蔽する光学フィルタと、波長による選択的な透過性を有するカラーフィルタと、撮像素子とを有する撮像光学系が開示されている。特許文献１においては、カラーフィルタを５８０ｎｍから６５０ｎｍの波長域において透過率のピークを有するものとし、光学フィルタにおける６００ｎｍ以上の波長域での透過率が波長増加方向に初めて５０％となる波長の近傍域において、光学フィルタの透過率よりもカラーフィルタの透過率が低くなるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２８１５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、ＤＳＣなどの高性能化が進み、中でも撮像した画像の品質向上が市場における製品優位性を得るための要件となっている。特許文献１に開示された技術では、赤みを帯びたゴーストの発生は低減できるものの、却って赤色成分の受光量が低下し、青色成分および緑色成分の受光量との差異が大きくなる。そのためカラーバランスを保てなくなり、色再現性が劣化するという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、カラーバランスを保ち、色再現性を向上させた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明は、入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子の光入射面側に光学フィルタとを備えた撮像装置において、光学フィルタは光学フィルタ基材と光学フィルタ基材の光入射面側の表面に形成され可視光線を透過するとともに紫外線と赤外線とを透過しない多層膜とからなり、光学フィルタ基材の波長４００ｎｍから５５０ｎｍにおける平均透過率を１としたときに、光学フィルタ基材の透過率が、５５０ｎｍよりも長波長側では低下するとともに、透過率が初めて０．５になる波長が６４５ｎｍから６６５ｎｍの範囲であり、かつ波長８００ｎｍにおける透過率が０．０８から０．１２の範囲である撮像装置である。
【００１１】
このような構成によれば、撮像素子の受光感度範囲において赤外線の入射を低減しつつ、赤色成分の光を撮像素子に入射させることができる。したがって、赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、カラーバランスを保ち、色再現性を向上させた撮像装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮像装置によれば、赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、カラーバランスを保ち、色再現性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態における撮像装置の分解斜視図
【図２】同撮像部の光入射面側の正面図
【図３】図２における撮像部のＡ−Ａ断面概略図
【図４】実施の形態におけるカラーフィルタを上面から見た概略図
【図５】同カラーフィルタの透過率の波長依存性を示す概略図
【図６】同光学フィルタ基材の透過率の波長依存性を示す概略図
【図７】同光学フィルタ基材およびカラーフィルタを組合わせたときの透過率の波長依存性を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例）
［１．撮像装置］
（１．−１  撮像装置の概要）
図１は、実施の形態における撮像装置１００の分解斜視図である。図２は、本実施の形態における撮像部１２０の光入射面側の正面図である。図３は、図２における撮像部１２０のＡ−Ａ断面概略図である。
【００１５】
撮像装置１００は、レンズ部１１０と撮像部１２０と複数のビス１２５から構成される。
【００１６】
レンズ部１１０は、入射光を撮像素子１２３に結像させるための複数枚のレンズ（図示せず）を有し、それぞれのレンズは、樹脂成形部材からなるレンズ枠体（図示せず）にて保持されている。レンズ枠体は、非撮像時にはマスターフランジ１１２に固定されたレンズ固定枠１１１内に沈胴収納されている。一方、撮像時には、アクチュエータである直流モータ１１３によって駆動され、レンズ固定枠１１１から延伸し、ズーム動作を行うことができる。
【００１７】
撮像部１２０は、入射光を電気信号に変換する撮像素子１２３を有している。撮像素子１２３は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などからなり、撮像素子ユニット１２４に実装される。撮像素子１２３には撮像素子ユニット１２４を介して電力が供給されるとともに、電気信号が伝達され制御される。また、撮像素子１２３からは電気信号が、撮像素子ユニット１２４を介して画像処理部（図示せず）に送られる。また、撮像部１２０は、複数の金属製のビス１２５によってマスターフランジ１１２と締結固定されている。
【００１８】
撮像素子１２３の光入射面は、撮像素子１２３の外形とほぼ同一の外形を有する光学フィルタ１２１によって覆われている。一般的な撮像素子１２３の感度特性は、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲でゆるやかな山形のカーブを持つ。そのため、撮像素子１２３に波長７５０ｎｍ以上の赤外線が入射した場合にも電荷が蓄積され、撮像した画像に反映される。このように赤外線が撮像素子１２３に入射すると、撮像した画像品質の劣化を発生させる。
【００１９】
したがって、一般的な被写体を撮像する場合には、波長３８０ｎｍ未満の紫外線を透過せず、可視光線を透過し、波長７５０ｎｍ以上の赤外線を透過しない機能を有する多層膜１２７がガラス板材などからなる光学フィルタ基材１２６の表面に形成された光学フィルタ１２１が、撮像素子１２３の光入射面に光軸を合わせて対向配置される。
【００２０】
さらに、光学フィルタ１２１の少なくとも一部が、接着部材（図示せず）によって撮像素子１２３の縁部と接着されている。接着部材（図示せず）としては、アクリル酸および誘導体を主成分とするアクリル樹脂系接着剤やアクリル系粘着剤を基材に塗布したアクリル樹脂系粘着テープなどを用いることができる。実施の形態においては、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）基材の両面にアクリル系粘着剤が塗布された両面テープを用いた。
【００２１】
また、撮像素子１２３の受光面には、撮像素子１２３への入射光を緑、赤、青の三原色に分離するためのカラーフィルタ１３０が配置されている。さらに、カラーフィルタ１３０の上面には、カラーフィルタ１３０および撮像素子１２３の受光面を保護するためのカバーガラス１２８が配置されている。
【００２２】
なお、光学フィルタ１２１は、クッションゴムなどを介して撮像素子１２３の光入射面側に配置されてもよい。
【００２３】
（１．−２  撮像素子の分光特性について）
図４に、本実施の形態における撮像素子１２３の受光部に配置されたカラーフィルタ１３０を上面から見た概略図を示す。図５に、本実施の形態におけるカラーフィルタ１３０の透過率の波長依存性を示す。
【００２４】
撮像素子１２３の受光部には、緑透過フィルタ１３２、赤透過フィルタ１３４、青透過フィルタ１３６の３種類の光透過特性を持つカラーフィルタ１３０が、個々の受光部に対応して配置されている。
【００２５】
図４に示すように、カラーフィルタ１３０は、明るい場所においては波長５５５ｎｍの光に対して最大の感度を持つヒトの視感度特性を考慮して構成されている。すなわち、緑の光を透過する二箇所の緑透過フィルタ１３２と、赤の光を透過する一箇所の赤透過フィルタ１３４と、青の光を透過する一箇所の青透過フィルタ１３６とで、一つの受光セル１３８に対応する。一つの受光セル１３８において、緑透過フィルタ１３２は対角に配置される。また、赤透過フィルタ１３４と青透過フィルタ１３６とは対角に配置される。
【００２６】
図５に示すように緑透過フィルタ１３２のピーク波長は、５３０ｎｍであり、半値幅は１３０ｎｍである。赤透過フィルタ１３４のピーク波長は、６００ｎｍであり、半値幅が１４０ｎｍである。青透過フィルタ１３６のピーク波長は、４６５ｎｍであり、半値幅が１３０ｎｍである。
【００２７】
このように、光学フィルタ１２１を透過した光は、カラーフィルタ１３０を透過し、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の三原色に分光される。その後、分光された光は、撮像素子１２３の各々の受光部に入射する。
【００２８】
［２．ゴーストについて］
ゴーストとは、撮像素子１２３に不要な光線が入射し、実際の被写体とは異なる像が撮影画像に写りこむ現象である。風景などを撮影するときに、画面内に太陽や、照明器具などの強い光源が存在する場合がある。このような光源から撮像素子１２３に向かう光の一部が光学フィルタ１２１の表面で反射し、鏡筒内にあるレンズ部１１０でさらに反射して、撮像素子１２３に入射するとゴーストが発生する。
【００２９】
また、光学フィルタ１２１を透過した光の一部が、撮像素子１２３に配置されたカバーガラス１２８から反射する場合がある。さらに、カバーガラス１２８から反射した光の一部が、光学フィルタ１２１の多層膜１２７と光学フィルタ基材１２６との界面で再反射する。界面で再反射した光は、主に赤色成分である。さらに、再反射した光が撮像素子１２３に再入射するとゴーストが発生する。
【００３０】
特に、長波長側の強度の大きな光が再反射して撮像素子１２３に入射した場合は、赤透過フィルタ１３４が赤外側の波長の光を遮蔽しないため、ゴーストの強度が大きくなる。この結果、赤みを帯びたゴーストとなって撮影画像に写りこむことが懸念される。
【００３１】
［３．カラーバランスについて］
カラーバランスとは、被写体の実際の色と、撮像装置１００が出力する撮像画像の色との整合性を得ることである。レンズ部１１０、光学フィルタ１２１、カラーフィルタ１３０を透過して撮像素子１２３に入射した光は、ＣＣＤなどの撮像素子１２３によってアナログデータである電気信号へと変換される。このように、光が撮像素子１２３に入射した時点で、被写体の実際の色とは異なっている場合が一般的である。
【００３２】
撮像素子１２３から出力されたアナログデータは、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換された後、画像処理プロセッサ（画像エンジン）によって画素間補完・色空間変換・ガンマ特性変換などの処理を受ける。これによって、パソコンなどによる利用が可能なデジタルデータ（ＪＰＥＧ、ＲＡＷなど）へ変換される。続いて、フラッシュメモリなどの記録媒体に保存される。これらの処理の精度やアルゴリズムによって色調・コントラスト・ノイズの量などが大きく変わる。
【００３３】
ここで、例えば、撮像素子１２３に入射する赤色成分の光量が少ない場合に、画像処理で赤色を復元したとしても、色調変化の滑らかさが損なわれ、カラーバランスを保てなくなることが懸念される。
【００３４】
［４．光学フィルタ基材の透過率特性］
図６に、本実施の形態における光学フィルタ基材１２６の透過率の波長依存性を示す。図７に、本実施の形態における光学フィルタ基材１２６およびカラーフィルタ１３０を組合わせたときの透過率の波長依存性を示す。実施の形態では、光学フィルタ基材１２６としてガラス板に赤外線を吸収する材料を含んだ赤外線吸収ガラスを用いている。実施の形態における光学フィルタ基材１２６の透過率は、波長と透過率において以下の式を満足する。
【００３５】
以下、波長λ[ｎｍ]における透過率をＴλ[％]と表す。特に、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍにおける透過率の平均値はＴ４００〜５５０と表す。さらに、透過率Ｔ[％]の時の波長をλ（Ｔ）と表す。
【００３６】
【数１】
2011114767.tif 000003
【００３７】
【数２】
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（数１）において、Ｔ８００がＴ４００〜５５０の０．０８倍以下の場合は、光学フィルタ基材１２６が長波長の光を過度に吸収する。よって、撮像素子１２３に入射する赤色成分の光量が小さくなる。したがって、赤色を復元するために、全体としてカラーバランスが悪化する。
【００３８】
また、Ｔ８００がＴ４００〜５５０の０．１２倍以上の場合は、長波長の光の透過量が大きく、赤みを帯びたゴーストの発生が顕著になる。
【００３９】
（数２）において、λが６４５ｎｍ以下の場合には、長波長の光を過度に吸収するとともに、赤色成分の光量が小さくなる。したがって、赤色を復元するために、全体としてカラーバランスが悪化する。また、λが６５５ｎｍ以上の場合には、長波長の光の透過量が大きく、赤みを帯びたゴーストの発生が顕著になる。
【００４０】
したがって、光学フィルタ１２１が、（数１）および（数２）を満足することで、赤みを帯びたゴーストを低減できる。さらに、カラーバランスを保てなくなることを抑制できる。
【００４１】
［５．まとめ］
本実施の形態の撮像装置１００は、入射した光を電気信号に変換するＣＣＤなどからなる撮像素子１２３と、撮像素子１２３の光入射面側に光学フィルタ１２１とを備え、光学フィルタ１２１は赤外線吸収ガラスの光学フィルタ基材１２６と光学フィルタ基材１２６の光入射面側の表面に形成され可視光線を透過するとともに紫外線と赤外線とを透過しない多層膜１２７とからなり、光学フィルタ基材１２６の波長４００ｎｍから５５０ｎｍにおける平均透過率を１としたときに、光学フィルタ基材１２６の透過率が、５５０ｎｍよりも長波長側では低下するとともに、透過率が初めて０．５になる波長が６４５ｎｍから６６５ｎｍの範囲であり、かつ波長８００ｎｍにおける透過率が０．０８から０．１２の範囲である。
【００４２】
このような構成によれば、図７に示すように、赤外線の入射を低減しつつ、赤色成分の光を撮像素子１２３に入射させることができる。したがって、赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、カラーバランスを保ち、色再現性をより向上させた撮像装置１００を提供することができる。
【００４３】
［６．他の実施の形態］
本発明の実施の形態として、一実施例を説明した。しかし、本発明は、これには限られない。そこで本発明の他の実施の形態を以下にまとめて説明する。なお、本発明は、これらには限定されず、適宜修正された他の実施の形態に対しても適用可能である。
【００４４】
実施例において、光学フィルタ基材１２６の波長４００ｎｍから５５０ｎｍにおける平均透過率を１としたときに、光学フィルタ基材１２６の透過率が、５５０ｎｍよりも長波長側では低下するとともに、透過率が初めて０．５になる波長が６４５ｎｍから６６５ｎｍの範囲とし、かつ、波長８００ｎｍにおける透過率が０．０８から０．１２の範囲とした。しかし本発明は、これには限られない。例えば、光学フィルタ基材１２６は、さらに、６００ｎｍにおける透過率が０．７５から０．８５の範囲であり、かつ、波長７００ｎｍにおける透過率が０．２５から０．３０の範囲とすることもできる。この構成によれば、赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、よりカラーバランスを保ち、色再現性をさらに向上させることができる。
【００４５】
さらに、本実施例においては、撮像素子１２３に光軸を曲げることなく直線で入射する光学系において説明を行っているが、光学系は屈曲光学系でもよく、その場合は、撮像装置１００の薄型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の撮像装置によれば、撮像素子の受光感度範囲において赤外線の入射を低減しつつ、赤色成分の光を撮像素子に入射させることができる。したがって、赤みを帯びたゴーストの発生を低減しつつ、カラーバランスを保ち、色再現性をより向上させることができる。よってレンズ交換式ＤＳＣや固定レンズ式ＤＳＣなどなどに広く有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１００    撮像装置
１１０    レンズ部
１１１    レンズ固定枠
１１２    マスターフランジ
１１３    直流モータ
１２０    撮像部
１２１    光学フィルタ
１２３    撮像素子
１２４    撮像素子ユニット
１２５    ビス
１２６    光学フィルタ基材
１２７    多層膜
１２８    カバーガラス
１３０    カラーフィルタ
１３２    緑透過フィルタ
１３４    赤透過フィルタ
１３６    青透過フィルタ
１３８    受光セル
【図１】
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【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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