(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を撮像素子に導く光学装置であって、
遅相軸方向の偏光成分と進相軸方向の偏光成分との間に与えられる位相差が不変である第１の位相差板と、
遅相軸方向の偏光成分と進相軸方向の偏光成分との間に与えられる位相差が可変である第２の位相差板と、
前記撮像素子に導く偏光成分を抽出する偏光子と、
前記第２の位相差板によって与えられる位相差を設定する設定手段とを有し、
前記第１の位相差板によって与えられる位相差はπ／２であり、
前記第１の位相差板、前記第２の位相差板、および前記偏光子は、前記被写体の側から前記撮像素子の側へ順に配置されており、
前記第２の位相差板の遅相軸方向は、前記第１の位相差板の遅相軸方向および進相軸方向に対して傾いており、
前記設定手段は、前記撮像素子に導く前記被写体からの光の偏光成分に応じて、前記第２の位相差板の位相差を設定することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第２の位相差板の遅相軸方向は、前記偏光子の透過偏光方向に対して略４５度だけ傾いていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１の位相差板の遅相軸方向又は進相軸方向は、前記偏光子の透過偏光方向と略平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１の位相差板の遅相軸方向は、前記偏光子の透過偏光方向に対して略平行であり、
前記第２の位相差板の遅相軸方向は、前記被写体の側から見たとき前記偏光子の透過偏光方向に対して時計回りに略４５度だけ傾いていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記第１の位相差板の進相軸方向は、前記偏光子の透過偏光方向に対して略平行であり、
前記第２の位相差板の遅相軸方向は、前記被写体の側から見たとき前記偏光子の透過偏光方向に対して反時計回りに略４５度だけ傾いていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記被写体からの光の偏光方向が前記第２の位相差板を透過した後に前記偏光子の透過偏光方向に対して略平行となるように、前記第２の位相差板の位相差を設定することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第２の位相差板は、一つの位相差板からなり、
前記第１の位相差板と前記第２の位相差板と前記偏光子は、互いに隣接して配置されることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記第２の位相差板は、液晶を有する位相差板であり、
前記設定手段は、前記第２の位相差板に印加する電圧を設定することを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記設定手段は、前記第２の位相差板の位相差を、λ／４の整数倍に設定することを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記撮像素子と前記偏光子との間に配置され、複数の層からなる光学ローパスフィルタを更に有し
前記光学ローパスフィルタの最も前記偏光子の側の層による光分離方向は、前記偏光子の透過偏光方向から略４５度だけ傾いていることを特徴する請求項１から９のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記光学ローパスフィルタは、複屈折素子又は偏光回折素子を含むことを特徴とした請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記撮像素子と前記偏光子との間に配置される光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタと前記偏光子との間に配置され、遅相軸方向の偏光成分と進相軸方向の偏光成分との間にπ／２の位相差を与える第３の位相差板とを有し、
前記第３の位相差板の遅相軸方向又は進相軸方向は、前記偏光子の透過偏光方向に対して略４５度だけ傾いていることを特徴とする請求項１から９のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第１の位相差板と前記第３の位相差板の少なくとも一方は、アクロマチック位相差板であることを特徴とする請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記偏光子は、可視波長帯域において、透過軸と直交する方向の偏光成分の５０％以上を吸収することを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のうちいずれか１項に記載の光学装置と、前記光学装置からの光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】
前記設定手段および前記撮像装置を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記第２の位相差板の位相差ごとに前記撮像装置に画像を取得させ、前記画像から前記被写体の偏光情報を取得することを特徴とする請求項１５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、光学装置および撮像装置に関し、特に偏光情報を取得できる光学装置およびそれを有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体からの光の偏光状態を観察することによって、被写体の所定の特徴を強調して検出できることが知られている。例えば、カメラのレンズ前面に偏光フィルタ（偏光板）を装着し撮影することで、被写体の色やコントラスト等の質感を際立たせることや、水面等の反射光の写り込みを強調または軽減することができる。また、異なる偏光方向で撮影を行い、被写体のエッジや欠陥部を検出するような検査装置等もある。
【０００３】
偏光情報を有する画像を取得する方法として偏光板を回転させるものがあるが、ユーザーの手動による操作や偏光板を回転させるための複雑な機構が必要であった。この点、特許文献１は、固体撮像素子上の各画素に対して異なる偏光を透過するワイヤーグリッド偏光板を有し、複数の画素から偏光情報を抽出する撮像素子の構成を開示している。これによれば、偏光板を回転させることなく複数の偏光情報を取得することができる。また、特許文献２は、λ／４板と２枚の液晶波長板と偏光板から構成され、偏光板を回転させることなく波長板の進相軸を変えながら複数枚の画像を取得する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８００６５号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／００７９９８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、１枚の画像から偏光情報を得られるものの複数の画素を偏光情報の取得に割り当てるため、解像度若しくは色情報が失われる。また、特許文献２では２枚の液晶波長板が必要であるため、制御が煩雑化してコストも高くなる。
【０００６】
そこで本発明は、簡易な構成で、高品質な画像を取得しながら、偏光板を回転させることなく偏光情報を取得できる光学装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての光学装置は、遅相軸方向の偏光成分と進相軸方向の偏光成分との間に与えられる位相差が不変である第１の位相差板と、遅相軸方向の偏光成分と進相軸方向の偏光成分との間に与えられる位相差が可変である第２の位相差板と、撮像素子に導く偏光成分を抽出する偏光子と、第２の位相差板によって与えられる位相差を設定する設定手段とを有する。第１の位相差板によって与えられる位相差はπ／２であり、第１の位相差板、第２の位相差板、および偏光子は、被写体の側から撮像素子の側へ順に配置される。また、第２の位相差板の遅相軸方向は、第１の位相差板の遅相軸方向および進相軸方向に対して傾けている。設定手段は、撮像素子に導く被写体からの光の偏光成分に応じて、第２の位相差板の位相差を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成で、偏光板を回転させることなく高品質な画像および偏光情報を取得できる撮像装置および方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における撮像装置の概略図である。
【図２】実施例１において入射光の偏光状態と強度の方位依存性を示す図である。
【図３】実施例１において入射光の偏光方向に対する偏光取得手段の透過率依存性を示す図である。
【図４】実施例１における可変位相差板が与える位相差に対する偏光取得手段の透過率依存性を示す図である。
【図５】実施例１における可変位相差板が与える位相差と偏光取得手段の入射光の偏光成分に対する透過率依存性を示す図である。
【図６】実施例１における可変位相差板の構成図である。
【図７】実施例１における偏光取得手段の偏光成分の強度依存性の比較図である。
【図８】本発明の実施例２における撮像装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１の撮像装置１００の簡易的な構成を示す概略図である。実施例１においてｚ方向は光軸方向を示し、ｘおよびｙ方向はｚ方向と垂直な面内の直交方向を表す。
【００１２】
撮像装置１００は、被写体の画像情報を取得する撮像素子２（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電変換素子）と被写体からの光を撮像素子２上に結像させるレンズ群１を有し、その間の光路に、偏光取得手段７が配置されている。偏光取得手段７は、隣接された配置されたλ／４板３（波長板）、可変位相差板４、偏光板（偏光子）５から構成されている。
【００１３】
λ／４板３は、入射光の直交する偏光成分間にπ／２の相対位相差を与える。実施例１では、λ／４板を用いるが、π／２の相対位相差であれば３λ／４板等であってもよい。延伸フィルムからなるものであってもよいし、後述の可変位相差板等であってもよい。
【００１４】
可変位相差板４は、λ／４板３と同様に入射光の直交する偏光成分間に相対位相差を与えるが、与える相対位相差（以下、可変位相差板４の位相差という。）を変化させることができる（変更可能）。実施例１においては可変位相差板４として、液晶を用いた素子を用いる。図６に、液晶を用いた可変位相差板４の概略図を示す。
【００１５】
可変位相差板４は、基板１１，電極層１２，配向膜１３によって液晶層１４を挟んだ構造からなる。液晶層１４は液晶分子１５が配向膜１３に倣う形で配向しており、電極層にかかる印加電圧に応じて液晶のチルト角θを変化させる。図６の円形部分は液晶層の拡大図を示しており、この例では印加電圧が０［Ｖ］のときに液晶分子１５が板面にほぼ垂直に配向している。印加電圧を０［Ｖ］からＡ［Ｖ］，Ｂ［Ｖ］へと（Ａ＜Ｂ）変えることで、液晶分子のチルト角度θが変化する。可変位相差板４の位相差の大きさは、光線の入射角度と液晶分子の屈折率異方性の光学軸の角度（チルト角度θ）に依存して変化する。なお、上述のような可変位相差板は本発明の構成の一例であり、可変位相差板４には図６の構成に限定されることなく様々な構成を用いることができる。例えば、液晶のチルト角ではなく配向方向が変化するような駆動方式の異なる液晶素子を用いても良い。他にも電気光学効果による屈折率変化を利用したもの、微細構造による構造複屈折の格子高さや間隔を精密に制御する方法、又はそれらの組合せなどが考えられる。また、本発明の可変位相差板は板面内で一様に変化するだけでなく、位相差板面内の異なる領域内で異なる位相差を生じるような構成にしても良い。
【００１６】
位相差設定部６は、撮像装置１００からの信号（指示）に応じて、可変位相差板４の位相差を設定（変更）するものである。可変位相差板４は、位相差設定部６によって印加された電圧に応じて、透過する光に位相差を与える。
【００１７】
偏光板５は、入射光の偏光成分のうち透過軸方向（透過偏光方向）の成分を透過させる。偏光取得手段７は撮像装置に用いられるため、偏光板５は不要光を吸収するタイプの吸収型の偏光板を用いることが望ましい。不要光を反射するタイプの、例えばワイヤーグリッド偏光子のような偏光板を用いると、カットする側の偏光が反射されその光が迷光やゴーストとなって画像に悪影響を及ぼすため、撮像装置の構成としては望ましくない。より好ましくは、前述のゴーストへの影響を抑えるため、偏光板は使用波長である可視域全域において、透過軸と直交する方向に振動する偏光のうち５０％以上を吸収する特性を有するものが望ましい。このような偏光板としては、例えばヨウ素化合物を延伸したフィルム等があるが、このような材料に限らず、任意の吸収型偏光板を使用すれば良い。
【００１８】
撮像装置１００は、マイクロコンピューター等から構成される制御装置２０を有しており、制御装置２０は、偏光成分制御部８、信号記録部９、信号処理部１０を有している。
【００１９】
偏光成分制御部８は、撮像素子２と同期して、可変位相差板４の位相差の制御信号を位相差設定部６に送る。この制御によって、撮像素子２が受光する被写体からの光の偏光成分が変化し、被写体の偏光情報を有する画像の取得が可能となる。可変位相差板４の位相差と取得される画像の偏光状態との関係についての詳細は、後述する。
【００２０】
撮像装置１００では、被写体を撮影する際に、可変位相差板４の位相差を時間的に変えながら一度に複数枚の画像を撮影する。信号記録部９は、撮像素子２により得られた画像等を不図示の記録媒体（ＲＡＭ等）に一時的に保管する。保管された画像は、そのまま複数枚の画像として出力されてもよいし、信号処理部１０で所定の処理を行った後に１枚若しくは複数枚の画像として出力されてもよい。そのまま複数の画像を出力する場合は、複数枚の画像を別途、ＰＣなどの外部の処理装置を用いて画像処理することで、より複雑な演算の必要な画像などが得られる。また、信号処理部１０で所定の特徴量を抽出する処理を行うこととすれば、所望の画像を高速に得る事ができる。
【００２１】
これらの構成部材により、撮像装置１００は、偏光板５の透過軸方向を固定して可変位相差板４の位相差を変えながら撮像することで、偏光状態の異なる複数枚の画像を取得する。以下に、その詳細を示す。
【００２２】
まず、一般的な被写体からの光強度の方位依存性について述べる。図２（ａ）の太点線で示される楕円は、例示的な偏光状態の振幅の方位依存性を示す。ｘ軸方向と偏光方向のなす角度をφとする。図２（ｂ）は、φを横軸、光強度Ｉ（φ）を縦軸としたグラフである。図２（ａ）における楕円半径の２乗がその方位の光強度Ｉ（φ）を示し、図２（ｂ）にプロットされている。図２（ａ）における線種の異なる各矢印が、図２（ｂ）の同じ線種の矢印に対応する。この例では、φが４５度となる偏光成分の強度が最も強い。そのため、φが４５度若しくはそれと直交する１３５度となる偏光成分を抽出することで、被写体の特徴を最も強調した画像を取得できる。
【００２３】
次に、図３（ａ）〜図３（ｄ）を用いて、偏光板５の透過軸方向を固定し、かつ、可変位相差板４において入射光に与えられる位相差を一定に設定した場合について説明する。λ／４板３および可変位相差板４上の破線矢印は遅相軸方向を示し、偏光板５上の破線矢印は透過軸方向を示している。すなわち、λ／４板３の遅相軸方向と偏光板５の透過軸は、ｙ方向に平行（略平行）となっている。
【００２４】
ｘ軸方向に対するなす角度をφとすると、λ／４板３の遅相軸方向および偏光板５の透過軸方向はφ＝９０度、可変位相差板４の遅相軸方向はφ＝４５度（偏光板５の側（撮像素子２の側）から見たとき遅相軸方向が透過軸方向に対して反時計回りに略４５度、言い換えるとλ／４板３の側（被写体の側）から見たとき遅相軸方向が透過軸方向に対して時計回りに略４５度）となるように構成されている。また、図３（ａ）〜図３（ｄ）において、可変位相差板４の位相差は全てλ／４に設定されている。偏光取得手段７の透過前後の矢印の方向と長さは、偏光方位と強度を示す。
【００２５】
図３（ａ）は、入射光の偏光方向がφ＝９０度の場合を示している。この場合、入射光は、偏光方向がλ／４板３の遅相軸方向と平行であるため位相変化を受けずにλ／４板３を透過する。λ／４板３を透過した光は、可変位相差板４により右円偏光に変換されるため、偏光板５を透過すると入射光に対し約５０％の強度の直線偏光となる。
【００２６】
図３（ｂ）は、入射光の偏光方向がφ＝４５度の場合を示している。この場合、入射光は、λ／４板３により左円偏光に変換される。λ／４板３を透過した光は、可変位相差板４により偏光方向がφ＝９０度の直線偏光に変換され偏光板５の透過軸方向と平行となるため、偏光板５をほぼ損失なく透過する。
【００２７】
図３（ｃ）は、入射光の偏光方向がφ＝０度の場合を示している。この場合、入射光は、偏光方向がλ／４板３の遅相軸方向と直交するため位相変化を受けずにλ／４板３を透過する。λ／４板３を透過した光は、可変位相差板４により左円偏光に変換されるため、偏光板５を透過すると入射光に対し約５０％の強度の直線偏光となる。
【００２８】
図３（ｄ）は、入射光の偏光方向がφ＝１３５度の場合を示している。この場合、入射光は、λ／４板３により右円偏光に変換される。λ／４板３を透過した光は、可変位相差板４により偏光方向がφ＝０度の直線偏光に変換され偏光板５の透過軸方向と直交するため、偏光板５をほぼ透過することなくブロックされる。
【００２９】
以上から、可変位相差板４の与える位相差がλ／４の場合には、偏光取得手段７への入射光の偏光方向がφ＝４５度のときに最も高い透過率となることがわかる。以降、偏光取得手段７への入射光の偏光成分のうち透過率が最大になる成分の方向とｘ軸方向とのなす角をφｏとする。
【００３０】
実施例１において撮像装置１００は、可変位相差板４の位相差を電気的制御で変化させることによって、入射光の偏光成分のうち透過率が最大になる成分のφｏを変化させる。これによって、偏光板５の透過軸を固定しながら、複数の偏光成分について偏光情報を取得することができる。
【００３１】
図５は、可変位相差板４の位相差ごとに、入射光の偏光成分の方向φと偏光取得手段７の透過率Ｔ（φ）の関係を示す。線種の違いは可変位相差板４の位相差の違いを示し、（ａ）が０、（ｂ）がλ／４、（ｃ）がλ／２、（ｄ）３λ／４に設定された場合を示している。例えば、（ａ）の破線をみれば、可変位相差板４の位相差が０のときは、φ＝９０度のときにＴ（φ）が１００％となっており、φｏは９０度となる。
【００３２】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、可変位相差板４の位相差ごとに、偏光取得手段７への入射光のうち偏光方向がφｏの成分の状態変化を示す。λ／４板３および可変位相差板４上の破線矢印は遅相軸方向を示し、偏光板５上の破線矢印は偏光透過軸方向を示している。
【００３３】
図４（ａ）では、可変位相差板４の位相差は０に設定されており、φｏは９０度となる。図４（ｂ）では、可変位相差板４の位相差はλ／４に設定されており、φｏは４５度となる。図４（ｃ）では、可変位相差板４の位相差はλ／２に設定されており、φｏは０度となる。図４（ｄ）では、可変位相差板４の位相差は３λ／４に設定されており、φｏは１３５度となる。
【００３４】
換言すれば、図４（ａ）〜図４（ｄ）のいずれの状態においても、入射光がλ／４板３と可変位相差板４を透過することで、該入射光の所望の偏光成分が、偏光板５の透過軸方向と平行な直線偏光となり、偏光板５をほぼ損失なく透過する。さらに換言すれば、偏光取得手段７は、入射する光の偏光成分のうち所望の偏光成分の方向を偏光板５の透過軸方向に回転し、当該所望の偏光成分をほぼ損失なく撮像素子に導く。
そのため、上記構成で可変位相差板４の位相差を変化させながら画像を取得することで、偏光板５の透過軸方向を回転させたときとほぼ同等の偏光情報を得ることができる。
【００３５】
なお、偏光取得手段７は、λ／４板３と可変位相差板４の遅相軸、および可変位相差板４の遅相軸と偏光板５の透過軸がそれぞれ４５度をなすように配置されており、これにより、入射光のもつ位相情報の影響が最小限となっている。例えば、完全な円偏光が入射した場合にはλ／４板３により可変位相差板４の遅相軸と平行な方位４５度の直線偏光となるため、偏光取得手段７の透過率は可変位相差板４の位相差に依らず偏光取得手段７の透過率は一定となる。楕円偏光の場合は、入射偏光の強度の方位依存性に応じた値が求められるため、強度についての情報は取得できる。
【００３６】
また、実施例１において制御装置２０は、入射光について強度が最大となる偏光成分を求めるために、撮像素子２からの入力値を偏光成分の強度として、入射偏光の強度の方位依存性に対して適切な関数（例えばＳｉｎ関数）で解析する。ここで、入射光における方位φｉの偏光成分の強度をＩ（φｉ）とし、可変位相差板４の位相差をΔｊとし、Ｉ（φｉ）に対するΔｊでの偏光取得手段７の透過率をＴｉｊとし、Δｊにおける入射光の全偏光成分の透過光強度をＴｊとすると、下記行列式が成り立つ。
【００３７】
【数１】
0006482308.tif 000002
【００３８】
Ｔｊの添え字ｊはΔｊに対応し、各Δｊが入射光の一方向の偏光成分にそれぞれ対応すると考えることができる。またＴｉｊは、入射する直線偏光の振動方向と偏光取得手段７の構成が決まれば一意に求める事ができる。よって、制御装置２０は、予めＴｉｊを取得した上で、Δｊを変えて取得できる透過光強度Ｔｊを、入射光の偏光成分の振動方向に対する透過光強度プロットとして解析することにより、入射光の強度の方位依存性を求める。
【００３９】
以上の構成により、偏光板５を固定しつつ１枚の可変位相差板で光強度の方位依存性の情報を取得することが可能となる。
【００４０】
次に、上記構成について、詳細なデータを当て嵌めて説明する。
【００４１】
ここで、λ／４板３や可変位相差板４の位相差について、λを被視感度の高い波長５５０ｎｍとする。表１に、撮像装置１００の可変位相差板４の各位相差における、振動方向の異なる各直線偏光に対する透過率、すなわち（１）式における行列［Ｔｉｊ］を表す。表１のφｉは、入射偏光の振動方向がｘ方向となす角度を表す。また、可変位相差板４の各位相差Δにおける最大透過率の方向φｏを表１の最下行に示す。例えば、Δ＝λ／４における可変位相差板４を透過後の偏光状態は図３（ａ）〜図３（ｄ）に示したようになる。そのため、φｉ＝４５度が最も高い透過率となり、それと直交するφｉ＝１３５度は最小となる。また、波長５５０ｎｍにおける方位φｏ［度］と位相差Δ［度］の関係は、φ＝−Δ＋９０  ［度］と表すことができる。なお、他の波長に対しては、可変位相差板４の波長分散に応じて方位φｏの値が変化する。可変位相差板４の分散特性が既知であれば、任意の波長に対して方位φｏの値を求めることができる。
【００４２】
次に、図２に示した偏光成分の光が入射した場合を例に、入射する偏光の強度の方位依存性を見積もる方法を示す。まず、図２（ｂ）から、各方位φにおける偏光の強度はＩ（０）＝０．７５、Ｉ（４５）＝１．０、Ｉ（９０）＝０．７５、Ｉ（１３５）＝０．５と読み取ることができる。（１）式に従いこの４つの入射偏光の強度を［Ｉ（φｊ）］として、表１の透過率［Ｔｉｊ］との積を取ると、［Ｔｊ］は次のようになる。Ｔ（ｊ＝０，Δ＝０）＝１．５００、Ｔ（ｊ＝１，Δ＝λ／４）＝１．７４６、Ｔ（ｊ＝２，Δ＝λ／２）＝１．５００、Ｔ（ｊ＝３，Δ＝３λ／４）＝１．２５０。最大値で規格化すると、Ｔ’（ｊ＝０）＝０．８５９、Ｔ’（ｊ＝１）＝１．０００、Ｔ’（ｊ＝２）＝０．８６１、Ｔ’（ｊ＝３）＝０．７１６となる。
【００４３】
ここでｊ＝０，１，２，３に対する最大透過方位φｏは９０，４５，０，１３５度であるので、ｊをφｏに直したうえで規格化後の透過光強度Ｔ’（φｏ）を入射する偏光の強度Ｉ（φ）に重ねてプロットしたグラフを図７（ａ）に示す。図７（ａ）の□のプロットは偏光板の透過軸方向をφｏとしたときに得られる光強度を示し、○のプロットは偏光取得手段７により得られる光強度を示す。どちらのデータからも光強度が最大となる偏光成分の方位が４５度であることが、Ｉ（φ）＝Ａ＋Ｂ＊Ｓｉｎ（φ＋δ）として最小２乗法等によるＡ，Ｂ，δのフィッティングから得られる。しかし、○のプロットには入射する偏光の強度に比べてオフセットが多く乗っている。このオフセット分は、偏光情報取得過程における消光比の低下に起因するものであり、例えば規格化後の透過率Ｔ’の最小値をＴ（φ）から減算した後に、再度規格化することで簡易的にある程度キャンセルすることが可能である。この処理を施した後の図７（ａ）と同様のグラフを、図７（ｂ）に示す。図の各プロットは、図７（ａ）に準拠している。図７（ｂ）から、図７（ａ）に比べて入射強度のプロットを反映したデータが得られていることがわかる。
【００４４】
【表１】
0006482308.tif 000003
【００４５】
これまでの説明において、可変位相差板４の位相差として設定される値は０から３λ／４まで、λ／４刻みで４つの値を用いたが、取得する偏光情報によっては単一の値や２値、３値であっても良い。例えば、撮像装置を固定した状態で一度偏光情報を取得した場合や、偏光依存性の最大、最小強度の方位がある程度既知の場合には、その状態のみを撮像すれば良いため、単一の値でも必要な偏光情報を有する画像が得られる場合がある。ただし、解析の容易性などから可変位相差板の位相差はλ／４の整数倍となるように撮像することが望ましい。
【００４６】
また、λ／４板３の遅相軸方向を偏光板５の透過軸方向とｙ方向に平行に配置するとして説明したが、λ／４板３の進相軸方向を偏光板５の透過軸方向とｙ方向に平行に配置することとしてもよい。この場合、可変位相差板４の進相軸方向がφ＝４５度（偏光板５の側（撮像素子２の側）から見たとき遅相軸方向が偏光板５の透過軸方向に対して時計回りに４５度、言い換えるとλ／４板３の側（被写体の側）から見たとき遅相軸方向が透過軸方向に対して反時計回りに略４５度）となるように配置することで、同様の作用を生じる。
【００４７】
実施例１において撮像装置１００により得られた画像は、それぞれが異なる偏光情報を有するものの画像処理等の演算処理を経ることなくそのまま用いることができる。しかし、異なる偏光情報を有する画像間で演算処理を行うことで、画素単位で被写体の特徴をより強調した画像を得ることができる。
【００４８】
例えば、取得したデータのうち最も光強度の小さい値のみで画像を生成したり、最も光強度の大きい値のみで画像を生成したりすることで、被写体の散乱光成分を強調した画像や、被写体からの正反射成分を強調した画像が得られる。なお、ここでいう偏光の光強度の値とは、偏光取得手段７から得られた画像の直接の値でも良く、もしくは偏光解析からの内挿または外挿の値を使用しても良い。ここで内挿または外挿とは、得られた偏光成分の強度の差を強調または抑制するように、解析結果からの推定値を用いることを意味する。
【００４９】
このように被写体の物体情報を光学的に取得することで、その特徴量を強調または抑制した画像が得られる。また、これらの組合せにより、撮影者の意図に合った画像を生成することが可能となる。さらには、画像の領域ごとに異なる偏光情報もしくは強調効果を持たせた画像を生成しても良い。例えば、主たる被写体と背景（例えば、空など）に対して異なる偏光状態の画像を組み合わせることで、背景の色を均一化や、背景と主被写体それぞれを強調した画像の取得等の効果が得られる。他にも被写体の偏光の強度依存性を利用した様々な処理を行うことにより、目的に則した画像が得られる。
【実施例２】
【００５０】
実施例２では、光学ローパスフィルタ等が配置された場合に生じる影響を考慮した場合について説明する。実施例１と重複する構成については、説明を省略する。
【００５１】
一般に、デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置では、モアレや偽色防止のため撮像素子近傍に光学ローパスフィルタが配置される。実施例１で説明した構成を用いても、撮像素子の手前に光学ローパスフィルタが配置された場合やオートフォーカス手段に偏光依存性が存在する際には、被写体の偏光情報が正しく取得できない場合がある。また、偏光取得手段７を単に光学ローパスフィルタとレンズの間に配置すると、偏光取得手段７の影響により光学ローパスフィルタとしての所望の効果が得られない場合がある。
【００５２】
図８は、光学ローパスフィルタ１７を有する撮像装置２００の概略図を示す。光学ローパスフィルタ１７には、複屈折媒質が複数層積層されたものや偏光回折素子などの偏光特性を利用したものが用いられる。
【００５３】
上述のような光学ローパスフィルタ等が配置された場合に生じる弊害に対し、実施例２では、偏光板５と光学ローパスフィルタ１７の間にアクロマチックλ／４板１６（アクロマチック位相差板）を挿入し円偏光に変換する。通常のλ／４板を挿入することとしてもよいが、λ／４板には波長分散があり可視光全域で均一な円偏光とならず、波長による位相ズレが色の変化として画像に表れる可能性がある。そのため、挿入するλ／４板としては、使用波長である可視波長帯域において位相差が最小となるように設計されたアクロマチックλ／４板が望ましい。
【００５４】
また、それ以外の対策として、光学ローパスフィルタ１７の最も偏光取得手段７に近い層（積層構造となっている場合）の光分離方向と偏光板５の透過軸方向とが４５度をなすように配置してもよい。この場合も、光学ローパスフィルタの特性と偏光取得手段７の特性を両立できる。いずれの対策を用いても良いが、後者の方が簡易である。
【００５５】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
２  撮像素子 
３  λ／４板 
４  可変位相差板 
５  偏光板
６  位相差設定部
【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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【図８】
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