(57)【要約】【課題】解像度を低下することなく偏光画像を取得しうる偏光イメージング装置を提供する。【解決手段】複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子上に配置された１つのマイクロレンズとをそれぞれ含む複数の画素を有する固体撮像素子と、偏光特性が互いに異なる複数の領域を有する偏光子を含み、被写体からの入射光を偏光子を介して固体撮像素子へ結像する光学系とを有し、複数の画素のそれぞれに含まれる複数の光電変換素子は、偏光子の複数の領域のそれぞれを通過した入射光が、別々の光電変換素子に入射するように配置されている。【選択図】図１
2015216508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に入射光を集光する１つのマイクロレンズとをそれぞれ含む複数の画素を有する固体撮像素子と、
偏光特性が互いに異なる複数の領域を有する偏光子を含み、被写体からの入射光を、前記偏光子を介して前記固体撮像素子へ結像する光学系とを有し、
前記複数の画素のそれぞれに含まれる前記複数の光電変換素子は、前記偏光子の前記複数の領域のそれぞれを通過した前記入射光が、別々の前記光電変換素子に入射するように配置されている
ことを特徴とする偏光イメージング装置。
【請求項２】
前記光学系は、少なくとも２枚のレンズを含むレンズユニットを有し、前記偏光子は、前記レンズユニットの前記レンズの間に配置されている
ことを特徴とする偏光イメージング装置。
【請求項３】
前記偏光子は、偏光方向が９０度異なる２つの前記領域を有し、
前記複数の画素のそれぞれは、２つの前記光電変換素子を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の偏光イメージング装置。
【請求項４】
前記偏光子は、偏光方向が互いに４５度ずつ異なる４つの前記領域を有し、
前記複数の画素のそれぞれは、４つの前記光電変換素子を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の偏光イメージング装置。
【請求項５】
前記複数の画素のそれぞれは、カラーフィルタを更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光イメージング装置。
【請求項６】
前記複数の画素のそれぞれは、前記マイクロレンズと前記複数の光電変換素子との間に配置されたインナーレンズを更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の偏光イメージング装置。
【請求項７】
前記複数の画素のそれぞれは、前記マイクロレンズと前記複数の光電変換素子との間に配置された導波路を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の偏光イメージング装置。
【請求項８】
前記複数の画素のそれぞれに含まれる前記複数の光電変換素子からの出力信号をそれぞれ画素信号として読み出し、前記偏光子の前記複数の領域の前記偏光特性に対応した複数の偏光画像を出力する読み出し回路を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の偏光イメージング装置。
【請求項９】
前記複数の画素のそれぞれから、前記複数の光電変換素子からの出力信号を加算した画素信号を読み出し、前記画素信号に基づく画像を出力する読み出し回路を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏光イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体からの偏光情報を取得する撮像装置が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１に記載された撮像装置は、被写体から得た偏光信号に基づいて位相差ＡＦ信号を算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０２７３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、１つの画素からは限られた種類の偏光情報しか得ることができないため、画素数相当の解像度で偏光画像を取得することはできなかった。
【０００５】
本発明の目的は、解像度を低下することなく偏光画像を取得しうる偏光イメージング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子上に配置された１つのマイクロレンズとをそれぞれ含む複数の画素を有する固体撮像素子と、偏光特性が互いに異なる複数の領域を有する偏光子を含み、被写体からの入射光を、前記偏光子を介して前記固体撮像素子へ結像する光学系とを有し、前記複数の画素のそれぞれに含まれる前記複数の光電変換素子は、前記偏光子の前記複数の領域のそれぞれを通過した前記入射光が、別々の前記光電変換素子に入射するように配置されていることを特徴とする偏光イメージング装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画素数相当の解像度を維持しつつ、偏光方向の異なる複数の偏光画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による偏光イメージング装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態による偏光イメージング装置を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態による偏光イメージング装置において固体撮像素子の中央部から離れた位置に入射した光の経路を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態による偏光イメージング装置を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像素子を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第５実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像素子を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第６実施形態による偏光イメージング装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による偏光イメージング装置について図１を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態による偏光イメージング装置の基本構成を示す概略図である。図１（ａ）は、本実施形態による偏光イメージング装置におけるレンズユニットの内部構造及び固体撮像素子との位置関係を示す概略図である。図１（ｂ）は、レンズユニットに組み込まれた偏光子の構造を示す平面図である。図１（ｃ）は、固体撮像素子の内部構造を示す断面図である。
【００１１】
はじめに、本実施形態による偏光イメージング装置の基本構成について、図１を用いて説明する。
【００１２】
本実施形態による偏光イメージング装置１００は、図１（ａ）に示すように、レンズユニット２０と、固体撮像素子４０とを有している。レンズユニット２０は、複数のレンズ２２，２６と、絞り部２４と、偏光子３０とを有している。
【００１３】
ここで、本実施形態による偏光イメージング装置１００の各構成部分の位置関係及び動作を説明するにあたり、便宜上、図示するようにｘｙｚの直交座標系を定めるものとする。すなわち、レンズユニット２０の光軸（図中、一点鎖線で示す）をｚ軸とし、ｘ軸及びｙ軸は、ｚ軸と直交する平面に平行な互いに直交する２つの軸であるものとする。ｘ軸は例えば水平方向と平行であり、ｙ軸は例えば鉛直方向と平行である。ｚ軸は、レンズユニット２０から固体撮像素子４０に向かう方向（入射光の伝搬方向）を正方向とする。
【００１４】
レンズユニット２０は、中心軸がレンズユニット２０の光軸（ｚ軸）上に位置するように配置された複数のレンズ２２，２６を有している。図１（ａ）には２枚のレンズ２２，２６を含むレンズユニット２０を示しているが、レンズ２２，２６の枚数はこれに限定されるものではない。レンズ２２，２６の間には、絞り部２４が配置されている。レンズユニット２０の光軸の延長線上には、固体撮像素子４０が配置されている。固体撮像素子４０は、その撮像面がｘｙ平面に対して平行になるように配置されている。レンズユニット２０の固体撮像素子４０側の端部には、偏光子３０が配置されている。
【００１５】
図１（ｂ）は、偏光子３０を固体撮像素子４０側から見た平面図である。偏光子３０は、図１（ｂ）に示すように、互いに偏光特性が異なる２つの領域を有している。すなわち、偏光子３０は、ｙ軸に平行な中心線を境にして、中心線よりも右側の領域（ｘの値が負の領域）が、偏光主軸がｘ軸に平行な偏光子、すなわちｘ軸に平行な方向に偏光した光を透過する性質の偏光子（偏光子３０Ａ）により構成されている。また、中心線よりも左側の領域（ｘの値が正の領域）が、偏光主軸がｙ軸に平行な偏光子、すなわちｙ方向に偏光した光を透過する性質の偏光子（偏光子３０Ｂ）により構成されている。すなわち、偏光子３０Ａと偏光子３０Ｂとは、偏光方向が互いに９０度異なっている。なお、偏光主軸とは、偏光子を通過する光の偏波面（等価偏波面）に平行な軸である。偏光子は、偏光主軸方向に振動面を有する光を透過し、それに垂直な振動面を有する光を遮断する性質を有するものである。
【００１６】
固体撮像素子４０は、ｘ方向及びｙ方向に沿って２次元マトリクス状に配列された複数の画素４２を有している。図１（ｃ）には、これら複数の画素４２のうち、ｘ軸方向に沿って隣接した３つの画素４２のみを示している。それぞれの画素４２は、１つのマイクロレンズ４４と、光電変換素子である２つのフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂとを有している。１つの画素４２に含まれる２つのフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂは、偏光子３０Ａ，３０Ｂの位置関係と同じ位置関係になるように配置されている。例えば、図１（ｂ）に示す偏光子３０では、偏光子３０Ａ，３０Ｂが、ｘ方向に隣接して配置されている。この場合、１つの画素４２に含まれる２つのフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂも、図１（ｃ）に示すように、ｘ方向に隣接して配置される。
【００１７】
なお、偏光子３０Ａ，３０Ｂとフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂとは、両者が同じ位置関係になるように配置されていればよく、必ずしもｘ方向に隣接して配置されている必要はない。例えば、偏光子３０Ａと偏光子３０Ｂ、並びに、フォトダイオード４６Ａとフォトダイオード４６Ｂが、それぞれｙ方向に隣接して配置されていてもよい。或いは、偏光子３０Ａと偏光子３０Ｂ、並びに、フォトダイオード４６Ａとフォトダイオード４６Ｂが、それぞれｘ軸又はｙ軸に対して任意の等しい角度をなす方向に隣接して配置されていてもよい。
【００１８】
フォトダイオード４６Ａ，４６Ｂには、図示しない読み出し回路が接続されており、フォトダイオード４６Ａからの出力信号と、フォトダイオード４６Ｂからの出力信号とを、それぞれ別々に或いは合算して、出力できるようになっている。
【００１９】
次に、本実施形態による偏光イメージング装置の動作について、図１を用いて説明する。
【００２０】
被写体からの入射光５０は、図１（ａ）に示すように、レンズユニット２０によって固体撮像素子４０に結像される。ここで、レンズユニット２０の光軸に対して平行に入射する入射光５０のうち、ｘ方向負側の領域に入射する入射光５０Ａと、ｘ方向正側の領域に入射する入射光５０Ｂとに着目する。なお、ｘ方向負側の領域とは、レンズユニット２０の光軸を原点としたときにｘが負の値となる領域（ｘｙ平面の第２象限及び第３象限に相当）を意味するものとする。また、ｘ方向正側の領域とは、レンズユニット２０の光軸を原点としたときにｘが正の値となる領域（ｘｙ平面の第１象限及び第４象限に相当）を意味するものとする。図１（ａ）では、上半分の領域がｘ方向負側の領域に相当し、下半分の領域がｘ方向正側の領域に相当する。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、レンズユニット２０のｘ方向負側の領域に入射した入射光５０Ａは、レンズ２２、絞り部２４、レンズ２６を通過し、偏光子３０Ａによってｘ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｘに変換された後、固体撮像素子４０に入射する。固体撮像素子４０に入射した偏光光５２Ｘは、マイクロレンズ４４によってフォトダイオード４６Ａに集光される。また、レンズユニット２０のｘ方向正側の領域に入射した入射光５０Ｂは、レンズ２２、絞り部２４、レンズ２６を通過し、偏光子３０Ｂによってｙ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｙに変換された後、固体撮像素子４０に入射する。固体撮像素子４０に入射した偏光光５２Ｙは、マイクロレンズ４４によってフォトダイオード４６Ｂに集光される。
【００２２】
このように、固体撮像素子４０に入射する光は、固体撮像素子４０に入射する角度に応じて、フォトダイオード４６Ａ又はフォトダイオード４６Ｂに入射される。具体的には、入射光５０のうち、偏光子３０Ａを通過した光（ｘ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｘ）はフォトダイオード４６Ａに入射し、偏光子３０Ｂを通過した光（ｙ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｙ）はフォトダイオード４６Ｂに入射する。
【００２３】
このような作用は、固体撮像素子４０の撮像領域を構成する総ての画素４２において生じる。そのため、複数の画素４２のフォトダイオード４６Ａの出力信号から構成される画像は、ｘ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｘによる画像（偏光画像）となる。同様に、複数の画素４２のフォトダイオード４６Ｂの出力信号から構成される画像は、ｙ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｙによる画像（偏光画像）となる。通常の画像を取得する場合は、フォトダイオード４６Ａからの出力信号とフォトダイオード４６Ｂからの出力信号を加算して画素信号を構成すればよい。
【００２４】
偏光方向が互いに異なる複数の偏光画像を取得することで、被写体からの光が偏光方向ごとにどのような光強度であるのかを検出することができる。これにより、例えば、被写体の面方位に関する情報を取得することができる。かかる観点からは、本実施形態の偏光イメージング装置は、例えば、ファクトリーオートメーションや形状検査などの用途に適用可能である。
【００２５】
また、ガラスなどの反射面による映り込みが問題となる被写体では、偏光方向が互いに異なる複数の偏光画像を用いて画像合成処理を行うことで、映り込みの低減された画像を得ることができる。反射光強度には偏光方向依存性があるため、偏光方向の異なる複数の画像のいずれかでは映り込みが低減される。したがって、それら画像を合成処理することで、複数の異なる面方位の反射面からの映り込みがある被写体であっても、映り込みの低減された画像を得ることができる。かかる観点からは、本実施形態の偏光イメージング装置は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなどの用途にも適用可能である。
【００２６】
本実施形態による偏光イメージング装置では、各画素４２に、ｘ軸に平行な方向に偏光した光５２Ｘを検出するフォトダイオード４６Ａと、ｙ軸に平行な方向に偏光した光５２Ｙを検出するフォトダイオード４６Ｂとを設けている。これにより、フォトダイオード４６Ａからの信号に基づく偏光画像及びフォトダイオード４６Ｂからの信号に基づく偏光画像のいずれに対しても、画素数相当の高い解像度を得ることができる。
【００２７】
また、本実施形態による偏光イメージング装置では、レンズユニット２０の固体撮像装置４０側の端部に偏光子３０を配置している。この場合、例えば後述する第２実施形態の偏光イメージング装置と比較して偏光の分離特性は若干低下する場合があるが、偏光子３０の着脱が容易になるメリットがある。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、偏光子の偏光特性の異なる複数の領域を通過した入射光を、それぞれの画素において別々のフォトダイオードで検出するので、画素数相当の解像度を維持しつつ、偏光方向の異なる複数の偏光画像を取得することができる。
【００２９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による偏光イメージング装置について図２及び図３を用いて説明する。図１に示す第１実施形態による偏光イメージング装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００３０】
図２は、本実施形態による偏光イメージング装置の基本構成を示す概略図である。図３は、第１実施形態による偏光イメージング装置において固体撮像素子の中央部から離れた位置に入射した光の経路を示す概略図である。
【００３１】
前述のように、第１実施形態による偏光イメージング装置では、偏光子３０を、レンズユニット２０の固体撮像装置４０側の端部に配置している。しかしながら、偏光子３０をこのように配置する場合、偏光の分離特性が低下することがある。
【００３２】
すなわち、第１実施形態による偏光イメージング装置の場合、絞り部２４と偏光子３０との間隔などのレンズユニット２０の構成によっては、固体撮像素子４０の中央部から離れた位置への入射光５４が、例えば図３に示すような経路をとることがある。このような場合、入射光５４のほとんどが偏光子３０Ａの部分を通過して固体撮像素子４０に入射することとなり、偏光子３０Ｂを通過してｙ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｙの割合が少なくなってしまう。同様に、固体撮像素子４０の中央から離れた上記とは反対側の位置に入射する入射光（図示せず）においては、偏光子３０Ａを通過してｘ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｘの割合が少なくなってしまう。つまり、固体撮像素子４０の中央部から離れた部位では、ｘ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｘ及びｙ軸に平行な方向に偏光した偏光光５２Ｙのいずれかの割合が少なくなる場合がある。つまり、偏光の分離特性が低下してしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態による偏光イメージング装置では、図２に示すように、偏光子３０を、レンズ２２とレンズ２６との間の絞り部２４の直前に配置している。このような配置とすることで、固体撮像素子４０の中央部から離れた位置に入射する入射光５４に対しても、偏光子３０Ａを通過する光と偏光子３０Ｂを通過する光との割合を近づけることができ、偏光の分離特性を向上することができる。
【００３４】
したがって、本実施形態による偏光イメージング装置では、第１実施形態の場合と比較して固体撮像素子４０の中心部からより広い範囲で、ｘ軸に平行な方向に偏光した光の出力信号とｙ軸に平行な方向に偏光した光の出力信号とを得ることができる。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、偏光の分離特性を向上することができる。
【００３６】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による偏光イメージング装置について図４を用いて説明する。図１及び図２に示す第１及び第２実施形態に示す偏光イメージング装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００３７】
図４は、本実施形態による偏光イメージング装置の偏光子及び固体撮像素子の基本構成を示す概略図である。
【００３８】
第１及び第２実施形態では、互いに偏光特性が異なる２つの偏光子３０Ａ，３０Ｂを有する偏光イメージング装置を示したが、互いに偏光特性が異なる偏光子の数は、これに限定されるものではない。本実施形態では、その一例として、偏光子３０を、互いに偏光方向が異なる４つの偏光子により構成した偏光イメージング装置を示す。
【００３９】
図４（ａ）は、本実施形態による偏光イメージング装置の偏光子３０を固体撮像素子４０側から見た平面図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態の偏光イメージング装置１００の偏光子３０は、互いに偏光方向の異なる４つの偏光子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄにより構成されている。偏光子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、ｘ軸方向に平行な中心線とｙ軸に平行な中心線とにより分割されるｘｙ平面の４つの領域に、それぞれ配置されている。各偏光子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、例えば、ｘ方向を０度としたときに、それぞれ、０度、４５度、９０度、１３５度の方向に偏光した光を透過する特性を有している。偏光子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、例えば図４（ａ）に示すように、偏光子３０の中心点を原点としたｘｙ平面において、それぞれ、第３象限、第４象限、第１象限、第２象限に相当する位置に配置される。
【００４０】
図４（ｂ）は、本実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像素子４０の１つの画素４２を、レンズユニット２０側から見た平面図である。図４（ｂ）に示すように、本実施形態の偏光イメージング装置１００は、４つの偏光子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに対応して、各画素４２に４つのフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄが設けられている。フォトダイオード４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄは、マイクロレンズ４４の中心軸を原点としたｘｙ平面において、それぞれ、第１象限、第２象限、第３象限、第４象限に配置されている。これにより、偏光子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを通過した光が、フォトダイオード４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄにそれぞれ入射するようになっている。
【００４１】
このようにして偏光イメージング装置を構成することにより、各画素４２のフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄから、それぞれ、０度方向、４５度方向、９０度方向、１３５度方向に偏光した光の出力信号を得ることができる。したがって、本実施形態の偏光イメージング装置では、０度方向、４５度方向、９０度方向、１３５度方向に偏光した光に対応した４つの偏光画像を得ることができる。また、これら４つの出力信号から、各画素に到達する光の偏光の程度を示す偏光度と、最大の光強度をもつ偏光方向である偏光位相とを求めることができる。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、０度方向、４５度方向、９０度方向、１３５度方向に偏光した光に対応した４つの偏光画像を得ることができる。また、各画素に到達する光の偏光の程度を示す偏光度と、最大の光強度をもつ偏光方向である偏光位相とを求めることができる。
【００４３】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による偏光イメージング装置について図５を用いて説明する。図１乃至図４に示す第１乃至第３実施形態による偏光イメージング装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００４４】
図５は、本実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像素子の基本構成を示す断面図である。
【００４５】
本実施形態による偏光イメージング装置は、固体撮像素子４０の各画素４２に、カラーフィルタ４８を追加したものである。本実施形態による偏光イメージング装置の他の構成は、第１実施形態による偏光イメージング装置と同様である。
【００４６】
すなわち、本実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像装置４０は、図５に示すように、各画素４２のフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂとマイクロレンズ４４との間に、それぞれカラーフィルタ４８を有している。カラーフィルタ４８の色や配置は特に限定されるものではない。例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のカラーフィルタ４８をベイヤ配列で配置した場合には、偏光した光によるカラー画像を得ることができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、偏光した光によるカラー画像を得ることができる。
【００４８】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による偏光イメージング装置について図６を用いて説明する。図１乃至図５に示す第１乃至第４実施形態による偏光イメージング装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００４９】
図６は、本実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像素子の基本構成を示す断面図である。
【００５０】
本実施形態による偏光イメージング装置は、固体撮像素子４０の各画素４２に、インナーレンズ６０及び導波路６２をそれぞれ追加したものである。本実施形態による偏光イメージング装置の他の構成は、第１実施形態による偏光イメージング装置と同様である。
【００５１】
すなわち、本実施形態による偏光イメージング装置の固体撮像装置４０は、図５に示すように、各画素４２のマイクロレンズ４４とフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂとの間に、それぞれインナーレンズ６０及び導波路６２を有している。インナーレンズ６０及び導波路６２は、その周囲の部材よりも屈折率の高い部材により構成されている。
【００５２】
インナーレンズ６０は、入射した光を導波路６２へ集光する役割を有する。導波路６２は、その側面での光反射を利用して、導波路６２内に入射した光をフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂへ入射させる役割を有する。インナーレンズ６０及び導波路６２のこれら機能により、より大きい入射角度で固体撮像素子４０に入射した光を、フォトダイオード４６Ａ，４６Ｂに到達させることができるようになる。
【００５３】
したがって、インナーレンズ６０及び導波路６２を配置することで、固体撮像素子４０に入射した光をフォトダイオード４６Ａ，４６Ｂに到達させる効率、すなわち光利用効率を向上することができる。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、入射光の利用効率を向上することができる。
【００５５】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による偏光イメージング装置について図７を用いて説明する。図１乃至図６に示す第１乃至第５実施形態による偏光イメージング装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００５６】
図７は、本実施形態による偏光イメージング装置のシステム構成の一例を示す概略図である。
【００５７】
第１乃至第５実施形態による偏光イメージング装置は、例えば図７に示すシステム構成とすることができる。すなわち、偏光イメージング装置１００は、図７に示すように、例えば、光学部１１０、撮像装置１２０、記録・通信部１４０、タイミング制御部１５０、システム制御部１６０、及び再生・表示部１７０を含んで構成される。撮像装置１２０は、固体撮像素子４０及び映像信号処理部１３０を含む。光学部１１０は、先の実施形態で説明したレンズユニット２０を含む。固体撮像素子４０には、先の実施形態で説明した固体撮像素子４０が用いられる。
【００５８】
レンズユニット２０を含む光学系である光学部１１０は、被写体からの光を、固体撮像素子４０の、複数の画素４２が２次元マトリクス状に配列された画素部に結像させ、被写体の像を形成する。固体撮像素子４０は、タイミング制御部１５０からの信号に基づくタイミングで、画素部に結像された光に応じた信号を出力する。固体撮像素子４０から出力された信号は、映像信号処理部である映像信号処理部１３０に入力され、映像信号処理部１３０が、プログラム等によって定められた方法に従って信号処理を行う。映像信号処理部１３０での処理によって得られた信号は画像データとして記録・通信部１４０に送られる。記録・通信部１４０は、画像を形成するための信号を再生・表示部１７０に送り、再生・表示部１７０に動画や静止画像を再生・表示させる。記録・通信部１４０は、また、映像信号処理部１３０からの信号を受けて、システム制御部１６０と通信を行うほか、不図示の記録媒体に、画像を形成するための信号を記録する動作も行う。
【００５９】
システム制御部１６０は、撮像システムの動作を統括的に制御するものであり、光学部１１０、タイミング制御部１５０、記録・通信部１４０、及び再生・表示部１７０の駆動を制御する。また、システム制御部１６０は、例えば記録媒体である不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システムの動作を制御するのに必要なプログラム等が記録される。また、システム制御部１６０は、例えばユーザの操作に応じて駆動モードを切り替える信号を撮像システム内に供給する。具体的な例としては、読み出す行やリセットする行の変更、電子ズームに伴う画角の変更や、電子防振に伴う画角のずらし等である。タイミング制御部１５０は、システム制御部１６０による制御に基づいて固体撮像素子４０及び映像信号処理部１３０の駆動タイミングを制御する。
【００６０】
このようにしてシステムを構成することにより、高解像度の偏光画像が得られる偏光イメージング装置を実現することができる。
【００６１】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記実施形態では、偏光子３０の偏光特性の異なる領域の数と、１つの画素４２に含まれるフォトダイオード４６の数とを同じにしたが、これらは必ずしも同じである必要はない。１つの画素４２に含まれるフォトダイオード４６の数は、少なくとも偏光子３０の偏光特性の異なる領域の数と同じであればよく、例えば、偏光子３０の偏光特性の異なる領域の数の倍としてもよい。
【００６３】
また、上記第２実施形態では、偏光子３０を、レンズ２２とレンズ２６との間の絞り部２４の直前に配置したが、必ずしも絞り部２４の直前に配置する必要はない。偏光子３０は、レンズユニット２０の最も外側に位置する１対のレンズよりも内側に位置していればよい。また、必ずしも絞り部２４の直前である必要もなく、絞り部２４の直後であってもよい。
【００６４】
また、上記第３乃至第５実施形態では、第１実施形態の偏光イメージング装置の変形例を示したが、第３乃至第５実施形態の構成を第２実施形態の偏光イメージング装置に適用するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記第５実施形態では、各画素４２のマイクロレンズ４４とフォトダイオード４６の間にインナーレンズ６０及び導波路６２をそれぞれ配置したが、インナーレンズ６０又は導波路６２のいずれか一方のみを配置するようにしてもよい。
【００６６】
また、上記第１乃至第５実施形態では、入射光の通過する領域の全体に偏光子３０を配置したが、入射光の一部が偏光子３０を介さずに固体撮像素子４０に入射するようにしてもよい。この場合、各画素４２に、偏光子３０を介さずに入射する光を検出するフォトダイオードを更に設けてもよい。
【００６７】
上記実施形態は、本発明を適用しうる幾つかの態様を例示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜修正や変形を行うことを妨げるものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１００…偏光イメージング装置
２０…レンズユニット
２２，２６…レンズ
２４…絞り部
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ…偏光子
４０…固体撮像素子
４２…画素
４４…マイクロレンズ
４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ…フォトダイオード
４８…カラーフィルタ
５０…入射光
５２Ｘ，５２Ｙ…偏光光
６０…インナーレンズ
６２…導波路
【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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