(57)【要約】【課題】解像度を確保しつつ、高感度化の達成が可能であり、簡単な構造でカラー画像データの取得が可能な小型および低価格の撮像装置を提供する。【解決手段】ＲＧＢの三原色の光をそれぞれ透過する複数種類の透過小領域が多数配列されたフィルタを透過した被写体表面に係る光学像に基づいて画像データを取得し、フレームメモリ部１３０に格納する。そして、ＲＧＢの各色毎にマスクパターンメモリ部１５０に記憶される、透過小領域のそれぞれの実際の位置と実際の画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づけるマスクパターンデータに基づいて、マスキング部１４０が、ＲＧＢの各色毎に、透過小領域のそれぞれに対応する画素データによって構成される画素データ群を画像データから抽出する。その後、データ合成部１７０が、抽出されたＲＧＢの各色毎の画素データ群に基づいて、カラー画像データを生成する。【選択図】　　　　図５
2004048420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に係る光学像を電子像に変換し、前記電子像を構成する電子を加速して出力像を生成することによって、前記出力像についての信号強度を前記光学像についての信号強度よりも増強する増強手段と、前記出力像に基づいて多数の画素データによって構成される画像データを取得する撮像手段とを有する撮像装置において、
前記増強手段における前記光学像が結像する面の前記被写体側に設置され、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたフィルタと、
前記波長帯域毎に、前記小領域のそれぞれの位置と、前記画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づける位置データを記憶する位置記憶手段と、
前記波長帯域毎に、前記位置データに基づいて、前記小領域のそれぞれに対応する画素データによって構成される画素データ群を前記画像データからそれぞれ抽出して複数の画素データ群を得る抽出手段と、
前記複数の画素データ群を、前記波長帯域毎に分別して記憶する分別記憶手段と、
前記分別記憶手段に記憶された前記複数の画素データ群に基づいてカラー画像データを生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記分別記憶手段に記憶された前記複数の画素データ群のそれぞれに関し、対応する画素データが存在しない空白の画素に対して、前記空白の画素の近傍の画素に対応する画素データに基づいて、画素データを算出して割り当てることによって、補間処理を施す補間手段をさらに備え、
前記分別記憶手段が、
前記補間手段によって、前記補間処理が施された前記複数の画素データ群を、前記波長帯域毎に分別して記憶することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、
前記複数の互いに異なる波長帯域の光は、レッド、グリーン、およびブルー、
または、シアン、マジェンタ、およびイエローの光に対応することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記小領域を透過した光に基づいて前記増強手段によって生成されて、前記撮像手段に投影される像の大きさが、前記撮像手段を構成する画素の大きさに略一致するか、または、前記撮像手段を構成する画素の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像装置の校正方法であって、
前記波長帯域毎に、前記波長帯域の光をそれぞれ主に発する被写体に係る校正用画像データを取得するステップと、
前記波長帯域毎に、前記校正用画像データに基づいて前記位置データを生成し、前記位置記憶手段に記憶するステップと、
を備えることを特徴とする校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視カメラ等に用いられる撮像装置に関し、特に低照度の被写体に係るカラー画像の取得を可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体に係る画像を取得する撮像装置には、その原理によって幾つかのタイプが存在するが、いずれのタイプについても、使用されている撮像素子の感度は決して高くはない。
【０００３】
撮像素子として最も広く普及している一般的なＣＣＤイメージセンサを例にとると、実際の被写体表面の照度に対応した階調が整った画像を得るためには、撮像素子の撮像面上において１０−１［ｌｘ］オーダー以上の照度が必要となる。そして、撮像素子に対して集光を行う対物レンズ系による光の強度の低下を加味すると、被写体表面における必要な照度は１００［ｌｘ］オーダー以上となる。この数値は、夜間において照明がない撮影環境では実際の被写体表面の照度に対応した階調が整った画像を得ることが極めて困難であることを意味する。
【０００４】
このような問題に対して、撮像装置の感度を高めるために、従来より種々の技術が提案されており、それらは主に以下に示す５つの技術（第１〜第５の従来技術）に類別される。
【０００５】
第１の従来技術は、撮像素子から出力される画像信号に対して、可変ゲインアンプ等で高いゲインを乗じる技術である。この技術によっては、微弱な画像信号を増強することができるが、同時にノイズ成分までも増強されることとなり、画質が劣悪なものとなる。
【０００６】
第２の従来技術は、撮像素子で隣接関係にある複数の画素について出力される画像信号を加算する技術であり、例えば、特開平９−１８２０９０号公報で提案されている技術において利用されている。この技術によっては、個々の画素の画像信号が微弱であっても、隣接する複数の画素についての画像信号を加算することにより、画像信号を増強することができるが、複数の画素についての画像信号から１つの画像信号しか得られないため、解像度が著しく低下する。
【０００７】
第３の従来技術は、撮像素子において露光時間を延長することによって電荷の蓄積時間を延長する技術であり、例えば、特開昭６４−７８０８１号公報に提案されている技術において、シャッタースピードを遅くすることによって露光時間を延長する技術が用いられている。この技術によっては、被写体表面における照度が微弱であっても露光量を増加させることによって画像信号を増強することができる。また、電荷の蓄積時間を長くすることにより、画像全体においてランダムノイズが平均化されてノイズ成分の影響が小さくなるため、画質の劣化を抑制することもできる。しかし、シャッタースピードが遅いために被写体の動きに対する追従性に欠け、残像が発生する等して、いわゆる動解像度が低下するといった欠点がある。
【０００８】
第４の従来技術は、時間的に連続して撮影した複数の画像データを、メモリ内で繰り返して加算する技術であり、例えば、特開平５−１０３２６６号公報で提案されている技術において利用されている。この技術によっては、画像信号を増強することができるとともに、画像全体においてランダムノイズの平均化を図ることができるため、画質の劣化を抑制することもできる。しかし、第３の従来技術と同様に、残像が発生する等して、いわゆる動解像度が低下するといった欠点がある。
【０００９】
第５の従来技術は、被写体に係る光学像を増強する素子を構成に加える方法である。ここで、光学像を増強する素子とは、一般的にイメージインテンシファイアと称されるものであり、このイメージインテンシファイアを撮像装置に利用したものとしては、例えば、浜松ホトニクス（株）によって「ＩＣＣＤカメラ」という製品名で実際に商品化されているものがある。
【００１０】
図１０は従来技術に係るイメージインテンシファイアを利用した典型的な撮像装置５００の要部構成を示す模式図である。なお、図１０には方向関係を明確にするため、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。図１０に示すように、従来の撮像装置５００は対物レンズ系５２０、イメージインテンシファイア５３０、リレー光学系５６０、および撮像素子５７０とを備えている。
【００１１】
イメージインテンシファイア５３０には、照射される光のエネルギー密度に応じた電子を放出する光電面５３３と、衝突する電子のエネルギーに応じた光を発生させる蛍光面５３７とが設けられており、光電面５３３と蛍光面５３７との間には蛍光面５３７側の電位が相対的に高くなるように電位差が設定されている。また、光電面５３３と蛍光面５３７との間に電子レンズ５３５が設けられており、電子レンズ５３５と蛍光面５３７との間には蛍光面５３７側の電位が相対的に高くなるように電位差が設定されている。
【００１２】
被写体表面５から発した光２Ｌ１は対物レンズ系５２０によりイメージインテンシファイア５３０の光電面５３３の＋Ｘ方向の面上に結像される。光電面５３３の−Ｘ方向の面上の各点では、結像した光のエネルギー密度に応じた数の電子２Ｅを放出する。電子２Ｅは、光電面５３３と蛍光面５３７との間の電位差により、光電面５３３から蛍光面５３７に向けて加速されつつ進み、電子レンズ５３５による偏向を受けて、蛍光面５３７の＋Ｘ方向の面上に電子像が結ばれる。蛍光面５３７の−Ｘ方向の面上の各点では、衝突した電子２Ｅのエネルギー密度に応じた光２Ｌ２が発生する。そして、光２Ｌ２は、光学レンズ等で構成されるリレー光学系５６０によって、撮像素子５７０の＋Ｘ方向の面である撮像面５７１に結像され、撮像素子５７０において被写体に係る画像を取得する。
【００１３】
ここでは、電子２Ｅが加速によってエネルギーを付与されているため、最初に光電面５３３に入射した光の輝度よりも蛍光面５３７で発生する光の輝度の方が高くなる。したがって、イメージインテンシファイア５３０は、被写体に係る光学像を増強することができる。なお、イメージインテンシファイアの種類によっては、電子レンズ５３５を省略するもの、あるいは、光学像を増強する度合い（増倍率）をさらに高めるためにマイクロチャンネルプレート（図示省略）と呼ばれる電子増倍機構を加えたりするもの等がある。
【００１４】
以上のように、この第５の従来技術によっては、被写体表面の照度が低い場合にも、実際の被写体表面の照度に対応した階調が整った画像を得ることが可能であるとともに、動解像度の低下も招かないために被写体の動きに対する追従性も兼ね備えている。つまり、第５の従来技術は、第１から第４の従来技術に勝るところが多いと言える。しかし、その一方で、この第５の従来技術においては、イメージインテンシファイアの蛍光面より発せられる光学像が、蛍光面の材料に依存する単一色の光学像であるため、被写体表面の色情報を反映した画像を得ることができないという短所がある。
【００１５】
このような短所を補うために、従来より以下に示す４つの技術（第６〜第９の従来技術）が提案されている。
【００１６】
第６の従来技術では、撮像装置の光学系のいずれかの位置に互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数のフィルタを順次繰り返して挿入し、時間的に連続して各フィルタを透過する光に基づく画像を取得する。その後、各フィルタを透過する光に基づく画像を合成してカラー画像を生成する。この第６の従来技術は、例えば、特開昭６２−１６３４号公報で提案されている技術において利用されている。
【００１７】
第７の従来技術では、複数の撮像装置を並列して配置し、各撮像装置の光学系に、互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過するフィルタを挿入して、各撮像装置において、同一の被写体に係る画像を、同時、または時間的に連続して取得する。その後、各撮像装置において取得した画像を合成してカラー画像を生成する。この第７の従来技術は、例えば、特開２００２−２７４８８公報で提案されている技術において利用されている。
【００１８】
第８の従来技術では、イメージインテンシファイアの光電面の直前および蛍光面の直後に、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたモザイク状のカラーフィルタを設ける。具体的には、光電面側のカラーフィルタの小領域を透過した光に基づいてイメージインテンシファイアから出力される光が、蛍光面側のカラーフィルタにおいて、光電面側の小領域が透過する波長帯域の光と同様の波長帯域の光を透過する小領域を透過するように、２つの同様なカラーフィルタを設置する。このような構成とすることで、蛍光面側のカラーフィルタを透過する光学像が被写体表面の色情報を再現する。この第８の従来技術は、例えば、特開平９−１７１７８７号公報で提案されている技術において利用されている。
【００１９】
第９の従来技術では、イメージインテンシファイアの光電面の前面にファイバープレートを設け、さらにその前面に、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたモザイク状のカラーフィルタを設ける。そして、各小領域を透過する光に基づいてイメージインテンシファイアから出力される光が結像する撮像素子の画素の位置と、各小領域の位置とを対応づけた位置情報を、その各小領域が透過する光の波長帯域の情報をさらに含めた情報として予め用意する。このような構成とすることで、被写体に係るカラー画像を取得する。この第９の従来技術は、例えば、特開平８−３２０５３号公報で提案されている技術において用いられている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第６の従来技術では、複数のフィルタを設け、かつ、それらのフィルタを順次繰り返して光学系のいずれかの位置に挿入する機能も必要であるため、撮像装置の大型化、および消費エネルギーの増加を招く。
【００２１】
また、第７の従来技術では、複数台の撮像装置が必要であるため、撮像システム全体の大型化、およびコストの上昇を招く。
【００２２】
また、第８の従来技術では、２つのモザイク状のカラーフィルタを取り付ける際に、厳密な精度が要求され、例えば、取得される画像について、十分な解像度を確保するためにはμｍオーダーの精度が必要となる。よって、取り付け精度の向上を図るための製作設備の高価格化と、歩留まりの低下とを避けることができないため、結果として著しい製品コストの上昇を招く。
【００２３】
さらに、第９の従来技術では、予め設計されたカラーフィルタと撮像素子の取り付け位置が相対的に若干でもずれると、撮像素子において色情報が誤認識される恐れがある。従って、カラーフィルタと撮像素子とを取り付ける際には、厳密な精度が要求され、取り付け精度の向上を図るための製作設備の高価格化と、歩留まりの低下とを避けることができないため、結果として著しい製品コストの上昇を招く。
【００２４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、解像度を確保しつつ、高感度化の達成が可能であり、簡単な構造でカラー画像データの取得が可能な小型および低価格の撮像装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、被写体に係る光学像を電子像に変換し、前記電子像を構成する電子を加速して出力像を生成することによって、前記出力像についての信号強度を前記光学像についての信号強度よりも増強する増強手段と、前記出力像に基づいて多数の画素データによって構成される画像データを取得する撮像手段とを有する撮像装置において、前記増強手段における前記光学像が結像する面の前記被写体側に設置され、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたフィルタと、前記波長帯域毎に、前記小領域のそれぞれの位置と、前記画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づける位置データを記憶する位置記憶手段と、前記波長帯域毎に、前記位置データに基づいて、前記小領域のそれぞれに対応する画素データによって構成される画素データ群を前記画像データからそれぞれ抽出して複数の画素データ群を得る抽出手段と、前記複数の画素データ群を、前記波長帯域毎に分別して記憶する分別記憶手段と、前記分別記憶手段に記憶された前記複数の画素データ群に基づいてカラー画像データを生成する生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置であって、前記分別記憶手段に記憶された前記複数の画素データ群のそれぞれに関し、対応する画素データが存在しない空白の画素に対して、前記空白の画素の近傍の画素に対応する画素データに基づいて、画素データを算出して割り当てることによって、補間処理を施す補間手段をさらに備え、前記分別記憶手段が、前記補間手段によって、前記補間処理が施された前記複数の画素データ群を、前記波長帯域毎に分別して記憶することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、前記複数の互いに異なる波長帯域の光は、レッド、グリーン、およびブルー、または、シアン、マジェンタ、およびイエローの光に対応することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、前記小領域を透過した光に基づいて前記増強手段によって生成されて、前記撮像手段に投影される像の大きさが、前記撮像手段を構成する画素の大きさに略一致するか、または、前記撮像手段を構成する画素の大きさよりも大きいことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項５の発明は、請求項１に記載の撮像装置の校正方法であって、前記波長帯域毎に、前記波長帯域の光をそれぞれ主に発する被写体に係る校正用画像データを取得するステップと、前記波長帯域毎に、前記校正用画像データに基づいて前記位置データを生成し、前記位置記憶手段に記憶するステップとを備えることを特徴とする。
【００３０】
この明細書において、「信号強度」とは、光学像における輝度や照度のほか、電子像における電子線の強度等、画像の各部の濃淡を反映する信号情報一般を指す用語として使用する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．撮像装置の概要＞
図１は本発明の第１実施形態に係る撮像装置１の構成概要を例示する模式図である。図１に示すように、撮像装置１は、カメラ１０、画像処理／制御装置１００、モニタ２００、および記録装置３００とを備えている。カメラ１０と画像処理／制御装置１００、画像処理／制御装置１００とモニタ２００、および画像処理／制御装置１００と記録装置３００とは、ケーブルＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３によってそれぞれ電気的に接続され、カメラ１０と画像処理／制御装置１００、画像処理／制御装置１００とモニタ２００、および画像処理／制御装置１００と記録装置３００とは相互にデータを送受信し合うことができる。なお、ここでは、ケーブルＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３によって電気的に接続したが、無線回線によって接続しても良いし、有線回線や無線回線等によって構成されるネットワークを介して接続しても良い。
【００３３】
カメラ１０は、主に対物レンズ系２０と箱形のカメラ本体部２１とによって構成され、例えば、監視カメラ等として屋外等に固定設置されて昼夜を問わず監視を行うような用途に用いられる。また、カメラ１０は、被写体に係る画像データを取得してケーブルＣＢ１を介して画像処理／制御装置１００に送信する。
【００３４】
画像処理／制御装置１００は、カメラ１０からケーブルＣＢ１を介して入力される画像データに基づいて後述するカラー画像データを生成したり、カメラ１０の動作を制御する装置である。
【００３５】
ユーザーは、画像処理／制御装置１００の前面に設けられた操作パネル１０３のボタンやスイッチを種々操作することによって、後述する撮像装置１の校正作業を行うことができ、また、画像処理／制御装置１００からケーブルＣＢ１を介してカメラ１０に種々の制御信号を送信することができる。例えば、画像処理／制御装置１００からの制御信号によって、カメラ１０における撮影の開始や停止、図示を省略する駆動機構によるカメラ１０の撮影方向の変更等を遠隔操作により制御することができる。
【００３６】
また、画像処理／制御装置１００は、ユーザーが操作パネル１０３のボタン等を操作することによって、カメラ１０からケーブルＣＢ１を介して入力される画像データに基づいて生成したカラー画像データを、ケーブルＣＢ２を介してモニタ２００に送信することができる。よって、モニタ２００において被写体表面の色彩を反映したカラー画像を可視的に出力することができる。
【００３７】
さらに、画像処理／制御装置１００は、ユーザーが操作パネル１０３のボタン等を操作することによって、カメラ１０からケーブルＣＢ１を介して入力される画像データに基づいて生成したカラー画像データを、ケーブルＣＢ３を介して記録装置３００に送信することができる。そして、記録装置３００は、画像処理／制御装置１００から送信されるカラー画像データを、記録装置３００に着装されたビデオテープや光ディスク等の記録メディア（図示省略）に記録することができる。
【００３８】
なお、画像処理／制御装置１００は本発明の特徴部分であるが、画像処理／制御装置１００については後程詳述する。
【００３９】
＜１−２．カメラの要部構成＞
図２はカメラ１０の要部構成を示す模式図である。なお、図２には方向関係を明確にするため、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００４０】
上述したように、カメラ１０は主に対物レンズ系２０と箱形のカメラ本体部２１とによって構成され、図２に示すように、カメラ本体部２１は、主に、カラーフィルタ板２５、イメージインテンシファイア３０、リレー光学系４０、撮像素子５０、および入出力Ｉ／Ｆ６０によって構成されている。
【００４１】
＜１−２−１．カラーフィルタ板＞
カラーフィルタ板２５は、イメージインテンシファイア３０の光電面３３の＋Ｘ方向の面に近接して設けられている。
【００４２】
図３はカラーフィルタ板２５の外観を例示する斜視模式図である。図３に示すように、カラーフィルタ板２５は円盤状の形状を有し、ＹＺ平面について見た場合、その周縁部を除き、略同一形状である多数の略正方形の小さなフィルタ（以下、「透過小領域」と称す）が配列した構造となっている。
【００４３】
図４はカラーフィルタ板２５の透過小領域の配列を説明する図である。図４に示すように、このカラーフィルタ板２５では、２行２列の計４個の透過小領域Ｐ１〜Ｐ４によってひとつの単位ブロックエリアＰが構成されており、同一の構成を持つ多数の単位ブロックエリアＰが縦横に繰り返してマトリクス配列されている。
【００４４】
カラーフィルタ板２５の各単位ブロックエリアＰに属する４つの透過小領域Ｐ１〜Ｐ４のうち、透過小領域Ｐ１，Ｐ４はＧ（グリーン）の光を選択的に透過する透過小領域（以下、「Ｇ色透過小領域」と称す）となっている。また、透過小領域Ｐ２はＲ（レッド）の光を選択的に透過する透過小領域（以下、「Ｒ色透過小領域」と称す）となっており、透過小領域Ｐ３はＢ（ブルー）の光を選択的に透過する透過小領域（以下、「Ｂ色透過小領域」と称す）となっている。
【００４５】
即ち、カラーフィルタ板２５は、後述するイメージインテンシファイア３０において被写体表面５に係る光学像が結像する光電面３３の被写体表面５側に設置され、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたフィルタとして機能する。
【００４６】
なお、カラーフィルタ板２５の具体例としては、ＲＧＢの三色に対応するように顔料を調合して透明ガラス板上に印刷することによって作製されるものがある。
【００４７】
被写体表面５から発した光３Ｌ１は対物レンズ系２０により、カメラ本体部２１内のカラーフィルタ板２５の＋Ｘ方向の面上に結像する。そして、カラーフィルタ板２５を透過してイメージインテンシファイア３０の光電面３３の＋Ｘ方向の面上に結像される光学像は、カラーフィルタ板２５の透過小領域の配列を反映して、ＲＧＢの三原色がモザイク状に配列した光学像（以下、「モザイク状光学像」と称す）となる。
【００４８】
また、ここでは、カラーフィルタ板２５の各透過小領域を微小なものとしているため、モザイク状光学像において、被写体表面５の各点から発せられる光を、大凡、ＲＧＢの三原色に分光しているとみなすことができる。
【００４９】
＜１−２−２．イメージインテンシファイア＞
図２に示すように、イメージインテンシファイア３０は、照射される光のエネルギー密度に応じた電子を放出する光電面３３と、衝突する電子のエネルギーに応じた光を発生させる蛍光面３７とを有している。そして、光電面３３と蛍光面３７との間には蛍光面３７側の電位が相対的に高くなるように電位差が設定されている。また、光電面３３と蛍光面３７との間には電子レンズ３５が設けられており、電子レンズ３５と蛍光面３７との間には蛍光面３７側の電位が相対的に高くなるように電位差が設定されている。
【００５０】
被写体表面５から発した光３Ｌ１は対物レンズ系２０により、カメラ本体部２１内のカラーフィルタ板２５の＋Ｘ方向の面上に結像し、カラーフィルタ板２５を透過した光が、光電面３３の＋Ｘ方向の面上に結像される。そして、光電面３３の−Ｘ方向の面上の各点では、結像した光のエネルギー密度に応じた数の電子３Ｅを放出する。
【００５１】
電子３Ｅは、光電面３３と蛍光面３７との間の電位差によって、光電面３３から蛍光面３７に向けて加速されつつ進み、電子レンズ３５による偏向を受けて、蛍光面３７の＋Ｘ方向の面上に電子像が結ばれる。蛍光面３７の−Ｘ方向の面上の各点では、衝突した電子３Ｅのエネルギー密度に応じた光３Ｌ２が発生する。
【００５２】
光３Ｌ２は、光学レンズ等で構成されるリレー光学系４０によって、撮像素子５０の撮像面５１に結像され、撮像素子５０において被写体表面５に係る画像データを取得する。そして、撮像素子５０において取得された被写体表面５に係る画像データは、入出力Ｉ／Ｆ６０、ケーブルＣＢ１を介して画像処理／制御装置１００に転送される。
【００５３】
なお、リレー光学系４０は、光学レンズ等で構成されるものに限られず、蛍光面３７の−Ｘ方向の面上から出力される光３Ｌ２を撮像素子５０に対して直接伝達する光ファイバの束等によって構成される部材等であっても良い。
【００５４】
このように、イメージインテンシファイア３０では、電子３Ｅが加速によってエネルギーを付与されるため、電子３Ｅについて、加速によってエネルギーが増加した分だけ、最初に光電面３３に入射した光の輝度よりも蛍光面３７で発生する光の輝度の方が高くなる。
【００５５】
即ち、ここでは、イメージインテンシファイア３０が、カラーフィルタ板２５上に結像して透過した、被写体表面５に係る光学像を、光電面３３において電子像に変換し、その電子像を構成する電子３Ｅを加速して、出力像として蛍光面３７で生成される光学像（以下、「出力光学像」と称す）についての信号強度としての輝度を、カラーフィルタ板２５を透過して光電面３３に結像される光学像についての信号強度としての輝度よりも、増強する増強手段として機能する。
【００５６】
なお、イメージインテンシファイア３０は、被写体表面５に係る光学像を増強することができるが、イメージインテンシファイア３０の構成としては、これに限られるものではなく、電子レンズ３５を省略したり、あるいは光学像を増強する度合い（増倍率）をさらに高めるためにマイクロチャンネルプレート（図示省略）と呼ばれる電子増倍機構を加えたりするもの等であっても良い。
【００５７】
また、蛍光面３７で生成される出力光学像は、蛍光面３７を構成する材料によって一義的に決まる単一色のものとなるが、光電面３３の＋Ｘ方向の面上に結像したモザイク状光学像におけるＲＧＢの三原色のそれぞれの照度を反映した輝度を有するモザイク状の構造を持つ光学像となる。つまり、出力光学像は、カラーフィルタ板２５の各透過小領域を透過した光に対応する微小な像（以下、「微小像」と称す）が多数集まったものとなっている。
【００５８】
＜１−２−３．撮像素子＞
撮像素子５０は、例えば、一般的なＣＣＤイメージセンサ、或いはＣＭＯＳイメージセンサ等の素子となっており、例えば、毎秒６０フレーム分の画像データを取得することができる。
【００５９】
撮像素子５０の撮像面５１では略同一の画素が縦横に１２８０×９６０個のマトリクス配列を形成しており、撮像面５１上には入射してきた光を分光する機能を有するカラーフィルタ層が設けられていない。つまり、撮像素子５０は、いわゆるモノクロ撮影用の素子である。よって、ここでは、撮像面５１に結像された出力光学像を画像信号に光電変換して、色彩に係る情報を有しない多数の画素データによって構成される画像データを取得する。即ち、撮像素子５０が、出力光学像に基づいて多数の画素データによって構成される画像データを取得する撮像手段として機能する。
【００６０】
また、撮像面５１の各画素の大きさと、撮像面５１に結像される出力光学像を構成する各微小像の大きさとの関係については、各画素と各微小像との大きさが略一致するか、または、各画素の大きさよりも各微小像の大きさの方が大きくなるように設定している。
【００６１】
このような大小関係に設定されているため、撮像素子５０の各画素は、主にいずれか１つの微小像を受光する。したがって、撮像素子５０において取得される画像データは、単一色の光を受光したモノクロ画像に対応するものであるが、画像データを構成する各画素データは、それぞれ、被写体表面５上の各点から発せられる光をＲＧＢの三原色に分光した結果を反映することとなる。このように撮像面５１の各画素の大きさと、各微小像の大きさとの関係を設定することによって、撮像素子５０で取得される画像のさらなる解像度の向上を図ることができる。
【００６２】
なお、ここでは、撮像素子５０の各画素に対して、１つの微小像のみが結像するような状態となることが、解像度の向上等を図る面から最も好ましい。
【００６３】
＜１−３．画像処理／制御装置における画像処理＞
＜１−３−１．画像処理に関する機能構成＞
図５は画像処理／制御装置１００内の画像処理に関する機能構成を説明する図である。
【００６４】
図５に示すように、画像処理／制御装置１００は、画像処理機能部１０１、全体制御部１０５、および操作部（操作パネル）１０３を備えて構成される。
【００６５】
まず、画像処理機能部１０１の機能について説明する。
【００６６】
カメラ１０において取得された画像データは、ケーブルＣＢ１を介して、入出力Ｉ／Ｆ１１０に入力される。入出力Ｉ／Ｆ１１０は、入力された画像データをＡ／Ｄ変換部１２０へ出力する。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換部１２０は、入出力Ｉ／Ｆ１１０から入力される画像データを例えば１画素あたり１０ビットのデジタル画像データに変換する。Ａ／Ｄ変換部１２０から出力されるデジタル画像データは、フレームメモリ部１３０へ格納される。
【００６８】
フレームメモリ部１３０は、撮像素子５０で取得され、上記のＡ／Ｄ変換が施されたデジタル画像データを一時的に格納するメモリである。フレームメモリ部１３０は、少なくとも数フレーム分の記憶容量を有している。即ち、フレームメモリ部１３０は、撮像素子５０の画素数に対応する１２８０×９６０画素分の画素データを数フレーム分格納することができる記憶容量を少なくとも有し、各画素データが対応する画素位置に格納されるようになっている。
【００６９】
マスクパターンメモリ部１５０は、フレームメモリ部１３０に格納される１フレーム分のデジタル画像データについて、どの画素データがＲＧＢの三原色のうちのどの色の光の輝度を規定するものであるかを示すデータ（以下、「マスクパターンデータ」と称す）をＲＧＢ各色毎に記憶する。つまり、マスクパターンメモリ部１５０は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対応するＲ色パターンメモリ１５１、Ｇ色パターンメモリ１５２、Ｂ色パターンメモリ１５３の３つのメモリを備えて構成される。なお、Ｒ色パターンメモリ１５１、Ｇ色パターンメモリ１５２、Ｂ色パターンメモリ１５３は、それぞれ、１２８０×９６０画素分の画素データを１フレーム分記憶することができる。
【００７０】
例えば、ここでは、マスクパターンメモリ部１５０は、ＲＧＢの三原色のそれぞれに対応するマスクパターンデータを記憶する。具体的には、どの画素データがＲ色の光の輝度を規定するものであるかを示すマスクパターンデータ（以下、「Ｒ色パターンデータ」と称す）がＲ色パターンメモリ１５１に記憶され、どの画素データがＧ色の光の輝度を規定するものであるかを示すマスクパターンデータ（以下、「Ｇ色パターンデータ」と称す）がＧ色パターンメモリ１５２に記憶され、どの画素データがＢ色の光の輝度を規定するものであるかを示すマスクパターンデータ（以下、「Ｂ色パターンデータ」と称す）がＢ色パターンメモリ１５３に記憶される。
【００７１】
図６は、マスクパターンメモリ部１５０に記憶されるＧ色パターンデータの一部を概念的に示す図である。図６に示すように、Ｇ色パターンデータは、デジタル画像データによって規定される１フレームの画像のうち、Ｇ色の光の輝度を反映した画素（以下、「Ｇ色画素」）の位置を表す位置情報を、Ｇ色画素に対して”１”、Ｇ色画素以外に対して”０”をデータとして与えた２値画像データのような形で記憶したものである。
【００７２】
即ち、マスクパターンメモリ部１５０が、ＲＧＢの三原色に対応する複数の互いに異なる波長帯域毎に、カラーフィルタ板２５に配列される透過小領域のそれぞれの位置と、１フレームのデジタル画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づけるマスクパターンデータ（位置データ）を記憶する位置記憶手段として機能する。
【００７３】
なお、マスクパターンメモリ部１５０に記憶されるマスクパターンデータについては、撮像装置１の使用前に、後述する校正用のカラーチャートを撮影することによって、生成することができるとともに、何度でも生成し直すこともできる。つまり、校正用のカラーチャートを撮影して、マスクパターンデータを生成することによって、撮像装置１で取得される画像の解像度を確保するための校正作業を実施することができる。この校正作業におけるマスクパターンデータの生成についてはさらに後述する。
【００７４】
マスキング部１４０は、フレームメモリ部１３０に格納されるデジタル画像データに対し、マスクパターンメモリ部１５０に予め記憶されているマスクパターンデータに基づいてマスキング処理を施す。
【００７５】
具体的なマスキング処理の内容を、図６に示したＧ色パターンデータを用いた場合を例にとって説明する。フレームメモリ部１３０に格納される１フレーム分のデジタル画像データとＧ色パターンデータとを対比して、図６に示したＧ色パターンデータにおいて”１”がデータとして与えられているＧ色画素の位置に対応するデジタル画像データの画素データを抽出して採用する。一方、Ｇ色パターンデータにおいて”０”がデータとして与えられている画素の位置に対応する画素データについては、データが存在しない”空”を表す値をデータ（以下、「空画素データ」と称す）として採用する。そして、採用した画素データを後述するカラーデータメモリ部１６０における対応する画素の位置に書き込む。
【００７６】
ここでは、フレームメモリ部１３０に格納されている全ての画素データについて、このような画素データの抽出と採用、および空画素データの採用を行う。このようにして、マスキング部１４０では、デジタル画像データのうち、Ｇ色の光の輝度を規定する画素データによって構成される画素データ群（以下、「Ｇ色画素データ群」と称す）を抽出することができる。
【００７７】
また、同様にして、Ｂ色パターンデータに基づいて、デジタル画像データのうち、Ｂ色の光の輝度を規定する画素データによって構成される画素データ群（以下、「Ｂ色画素データ群」と称す）を抽出することができ、Ｒ色パターンデータに基づいて、デジタル画像データのうち、Ｒ色の光の輝度を規定する画素データによって構成される画素データ群（以下、「Ｒ色画素データ群」と称す）を抽出することができる。
【００７８】
即ち、マスキング部１４０が、ＲＧＢの三原色に対応する複数の互いに異なる波長帯域毎に、マスクパターンデータに基づいて、カラーフィルタ板２５に配置される透過小領域のそれぞれに対応する画素データによって構成される画素データ群を、フレームメモリ部１３０に格納されるデジタル画像データからそれぞれ抽出して複数の画素データ群（Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群）を得る抽出手段として機能する。
【００７９】
カラーデータメモリ部１６０は、マスキング部１４０において抽出されたＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、およびＢ色画素データ群を、ＲＧＢの三原色の光の輝度を示すデータとして、それぞれ別々に記憶する。つまり、カラーデータメモリ部１６０は、Ｒ色画素データ群をＲ色の光の輝度を示すデータとして記憶するＲ色カラーメモリ１６１、Ｇ色画素データ群をＧ色の光の輝度を示すデータとして記憶するＧ色カラーメモリ１６２、Ｂ色画素データ群をＢ色の光の輝度を示すデータとして記憶するＢ色カラーメモリ１６３の３つのメモリを備えて構成される。なお、３つのメモリ（Ｒ色カラーメモリ１６１、Ｇ色カラーメモリ１６２、Ｂ色カラーメモリ１６３）はそれぞれ、１２８０×９６０画素分の画素データを１フレーム分記憶することができる。
【００８０】
即ち、カラーデータメモリ部１６０が、マスキング部１４０によって、ＲＧＢの三原色に対応する複数の互いに異なる波長帯域毎にそれぞれ抽出された複数の画素データ群（Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群）を、ＲＧＢの三原色に対応する複数の互いに異なる波長帯域毎に分別して記憶する分別記憶手段として機能する。
【００８１】
言い換えれば、カラーデータメモリ部１６０では、３つのカラーメモリ（Ｒ色カラーメモリ１６１、Ｇ色カラーメモリ１６２、Ｂ色カラーメモリ１６３）に、被写体表面５の色彩をＲＧＢの三原色に分光した結果が、それぞれ記憶されていることとなる。
【００８２】
データ合成部１７０は、カラーデータメモリ部１６０に記憶された３つの画素データ群（Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群）を合成処理して、被写体表面５の色彩を反映した１２８０×９６０画素分の画素データからなる１フレームのカラー画像データを生成する。即ち、データ合成部１７０は、カラーデータメモリ部１６０に記憶された複数の画素データ群（Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群）に基づいてカラー画像データを生成する生成手段として機能する。
【００８３】
また、データ合成部１７０は、生成されるカラー画像データを、ＮＴＳＣ方式等のアナログ画像信号として、出力Ｉ／Ｆ１８０を介して、モニタ２００に出力することができる。このとき、モニタ２００において、被写体表面５の色彩を正確に反映したカラー画像を可視的に出力することができる。
【００８４】
さらに、データ合成部１７０は、生成されるカラー画像データを、ビットマップ形式、ＪＰＥＧ形式、ＭＰＥＧ方式等のようなデジタル画像データとして、出力Ｉ／Ｆ１８０を介して、記録装置３００に出力することができる。このとき、記録装置３００に着装された記録メディアＲＭに、カラー画像データを記録することができる。
【００８５】
全体制御部１０５は、主にマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）からなり、画像処理／制御装置１００内の各部（画像処理機能部１０１に含まれる各部等）の駆動を有機的に制御して、カメラ１０から入力される画像データに基づいたカラー画像データの生成および出力動作、後述するマスクパターンデータ（Ｒ色パターンデータ、Ｇ色パターンデータ、Ｂ色パターンデータ）の生成動作等を統括制御するものである。なお、全体制御部１０５の機能は、ＣＰＵにおいてプログラムによって実現され、また、撮像装置１の校正作業時におけるマスクパターンデータの生成は、主に全体制御部１０５において行われる。
【００８６】
操作部（操作パネル）１０３は、ユーザーがボタンやスイッチを種々操作することによって、全体制御部１０５に各種信号を送信することができる。そして、全体制御部１０５は、操作部（操作パネル）１０３から送信される各種信号に基づいて画像処理／制御装置１００内の各部の駆動を制御する。
【００８７】
＜１−３−２．校正作業におけるマスクパターンデータの生成＞
マスクパターンデータ（Ｒ色パターンデータ、Ｇ色パターンデータ、Ｂ色パターンデータ）の生成においては、Ｒ色に対応した校正用のカラーチャート（以下、「Ｒ色チャート」と称す）と、Ｇ色に対応した校正用のカラーチャート（以下、「Ｇ色チャート」と称す）と、Ｂ色に対応した校正用のカラーチャート（以下、「Ｂ色チャート」と称す）とを使用する。Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャートのそれぞれの具体的な例としては、表面がＲ色のみからなる厚紙、表面がＧ色のみからなる厚紙、表面がＢ色のみからなる厚紙等がある。
【００８８】
Ｒ色パターンデータ、Ｇ色パターンデータ、およびＢ色パターンデータのいずれを生成する場合においても、撮像装置１は同様な動作を行うため、ここでは、Ｇ色パターンデータを生成する場合を例にとって説明する。
【００８９】
まず、カメラ１０の前面側に、ユーザーが被写体としてＲ色チャートを設置する。その状態で、ユーザーが操作パネル１０３を種々操作することによって、Ｒ色チャートを撮影する。
【００９０】
この撮影時には、Ｒ色チャートの表面から発する光のうち、カラーフィルタ板２５上のＲ色透過小領域に入射した光のみが光電面３３に到達する。従って、このとき、光電面３３には、カラーフィルタ板２５におけるＲ色透過小領域の分布に対応したＲ色のみからなるモザイク状光学像が結像される。
【００９１】
このＲ色のみからなるモザイク状光学像の輝度がイメージインテンシファイア３０で増強され、蛍光面３７から蛍光面３７の材料に依拠した単一色のモザイク状の出力光学像が発せられる。
【００９２】
この出力光学像は、リレー光学系４０を介して、撮像素子５０に入射され、撮像素子５０において画像データが取得される。その画像データはケーブルＣＢ１を介して画像処理／制御装置１００の入出力Ｉ／Ｆ１１０に入力され、Ａ／Ｄ変換部１２０において、デジタル画像データとされてフレームメモリ部１３０に格納される。このとき、フレームメモリ部１３０に格納されるデジタル画像データは、被写体であるＲ色チャートに係る画像データ（以下、「Ｒ色画像データ」と称す）となっている。
【００９３】
次に、全体制御部１０５において、フレームメモリ部１３０に格納されるＲ色画像データの各画素データに関し、輝度が所定の閾値よりも大きいか否かを判別する。そして、輝度が所定の閾値よりも大きい場合は、Ｒ色の光の輝度を反映したＲ色画素の位置を表す”１”をデータとして与えて、Ｒ色パターンメモリ１５１の対応する画素の位置に記憶する。一方、輝度が所定の閾値以下の場合は、Ｒ色画素以外の位置を表す”０”をデータとして与えてＲ色パターンメモリ１５１の対応する画素の位置に記憶する。
【００９４】
以上のようにして、Ｒ色パターンデータを生成することができ、同様にして、Ｇ色チャートおよびＢ色チャートを撮影してＧ色パターンデータおよびＢ色パターンデータも生成することができる。
【００９５】
＜１−３−３．マスクパターンデータの生成動作フロー＞
図７はマスクパターンデータの生成動作を示すフローチャートである。なお、図７で示すマスクパターンデータの生成動作は、基本的には、全体制御部１０５の制御の下で自動的に行われるが、所定のタイミングで、ユーザーがカメラ１０の被写体となる校正用のカラーチャートを交換する作業を行う必要性がある。
【００９６】
したがって、ここでは、後述するステップＳ１の処理（カラーチャートの撮影）が１回目の時には、Ｒ色チャートが被写体となるように、ユーザーがＲ色チャートをカメラ１０の前面に設置する。また、ステップＳ１の処理が２回目の時には、Ｇ色チャートが被写体となるように、ユーザーがＧ色チャートをカメラ１０の前面に設置し、ステップＳ１の処理が３回目の時には、Ｂ色チャートが被写体となるように、ユーザーがＢ色チャートをカメラ１０の前面に設置する。
【００９７】
例えば、ステップＳ１の処理が１０秒間隔で行われるものとすると、１つのカラーチャートの撮影後に、次のカラーチャートの撮影迄の１０秒間の間に、ユーザーが次のカラーチャートに交換して設置すれば良い。
【００９８】
以下、図７に示すフローチャートに沿って、マスクパターンの生成動作フローについて説明する。なお、図７は、撮像装置１におけるマスクパターンデータの生成動作を示すフローチャートであるため、ユーザーによるカラーチャートの交換は図示していないが、上述したようなタイミングで、ユーザーによってカラーチャートの交換がなされているものとする。
【００９９】
まず、カメラ１０の前面側に、ユーザーが被写体としてＲ色チャートを設置して、操作パネル１０３のボタン等を種々操作すると、全体制御部１０５の制御の下で、マスクパターンデータの生成動作が開始し、図７のステップＳ１に進む。
【０１００】
ステップＳ１では、カメラ１０の前面側に設置された校正用のカラーチャートを撮影して校正用の画像データを取得し、フレームメモリ部１３０に格納して、ステップＳ２に進む。ここでは、ステップＳ１の処理が１回目の時には、Ｒ色チャートに係るＲ色画像データを取得し、ステップＳ１の処理が２回目の時には、Ｇ色チャートに係るＧ色画像データを取得し、ステップＳ１の処理が３回目の時には、Ｂ色チャートに係るＢ色画像データを取得する。
【０１０１】
即ち、ステップＳ１では、複数の互いに異なる波長帯域（ＲＧＢの三原色のそれぞれに対応する波長帯域）の光をそれぞれ主に発する校正用の被写体（Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャート）に係る校正用の画像データ（Ｒ色画像データ、Ｇ色画像データ、Ｂ色画像データ）を取得することができる。
【０１０２】
ステップＳ２では、ステップＳ１においてフレームメモリ部１３０に格納された画像データ（Ｒ色画像データ、Ｇ色画像データ、Ｂ色画像データ）の各画素について、輝度値が所定の閾値よりも大きいか否かを全体制御部１０５において判別する。具体的には、ステップＳ１の処理が１回目と２回目の間ではＲ色画像データの各画素について判別し、ステップＳ１の処理が２回目と３回目の間ではＧ色画像データの各画素について判別し、ステップＳ１の処理が３回目以後ではＢ色画像データの各画素について判別する。
【０１０３】
そして、ステップＳ２では、フレームメモリ部１３０に格納されている画像データ（Ｒ色画像データ、Ｇ色画像データ、Ｂ色画像データ）の多数の画素のうち、１つの画素を判別対象とし、判別対象である画素の輝度値が所定の閾値よりも大きな場合はステップＳ３に進み、判別対象である画素の輝度値が所定の閾値以下の場合はステップＳ４に進む。
【０１０４】
ステップＳ３では、直近のステップＳ２において判別対象とした画素と対応するマスクパターンメモリ部１５０の画素の位置に”１”をデータとして記憶し、ステップＳ５に進む。例えば、直近のステップＳ１においてＲ色画像データを取得した場合は、ステップＳ３では、判別対象とした画素と対応するＲ色パターンメモリ１５１の画素の位置に”１”をデータとして記憶する。
【０１０５】
即ち、ステップＳ３では、複数の互いに異なる波長帯域（ＲＧＢの三原色のそれぞれに対応する波長帯域）毎に、校正用の被写体（Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャート）に係る校正用の画像データ（Ｒ色画像データ、Ｇ色画像データ、Ｂ色画像データ）に基づいて、マスクパターンデータ（Ｒ色パターンデータ、Ｇ色パターンデータ、Ｂ色パターンデータ）を生成し、マスクパターンメモリ部１５０に記憶する。
【０１０６】
ステップＳ４では、直近のステップＳ２において判別対象とした画素と対応するマスクパターンメモリ部１５０の画素の位置に”０”をデータとして記憶し、ステップＳ５に進む。例えば、直近のステップＳ１においてＲ色画像データを取得した場合は、ステップＳ４では、判別対象とした画素と対応するＲ色パターンメモリ１５１の画素の位置に”０”をデータとして記憶する。
【０１０７】
ステップＳ５では、直近のステップＳ１において取得した画像データの全画素に対するステップＳ２の判別が完了したか否かを判別する。ここでは、全画素に対するステップＳ２の判別が完了したと判別すると、ステップＳ６に進み、全画素に対するステップＳ２の判別が完了していないと判別すると、ステップＳ２に戻り、まだ判別を実施していない画素についてステップＳ２の判別を行う。
【０１０８】
ステップＳ６では、Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャートの全てに関してステップＳ１の撮影を完了したか否かを判別する。ここでは、Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャートの全てに関するステップＳ１の撮影を完了したと判別すると、マスクパターンデータの生成動作を終了し、Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャートの全てに関するステップＳ１の撮影を完了していないと判別すると、ステップＳ１に戻り、次のカラーチャートの撮影を行う。
【０１０９】
なお、ここでは、カラーチャートはＲ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャートの３つであるため、ステップＳ６の判別が３回目のときに、Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャートの全てに関するステップＳ１の撮影を完了したと判別して、マスクパターンデータの生成動作を終了する。
【０１１０】
このように、校正作業におけるマスクパターンデータ（位置データ）の生成においては、カラーフィルタ板２５を撮像装置１内に設置した状態で、複数の互いに異なる波長帯域の光（ＲＧＢの三原色の光）をそれぞれ主に発する校正用の被写体（Ｒ色チャート、Ｇ色チャート、Ｂ色チャート）に係る３つの校正用の画像データ（Ｒ色画像データ、Ｇ色画像データ、Ｂ色画像データ）を取得する。そして、その３つの校正用の画像データに基づいて、３つのマスクパターンデータ（Ｒ色パターンデータ、Ｇ色パターンデータ、Ｂ色パターンデータ）を取得する。したがって、カラーフィルタ板２５や撮像素子５０等の相対的なずれに応じて、３つのマスクパターンデータの校正を行うことができるため、確実に高解像度のカラー画像を取得することができる。
【０１１１】
以上、第１実施形態に係る撮像装置１では、ＲＧＢの三原色の光をそれぞれ透過する複数種類の透過小領域がそれぞれ多数配列されたカラーフィルタ板２５を、光電面３３の被写体表面５側に設置している。また、ＲＧＢの各色毎に、カラーフィルタ板２５における実際の透過小領域のそれぞれの位置と、実際の画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づけるマスクパターンデータをマスクパターンメモリ部１５０に記憶している。そして、マスキング部１４０が、ＲＧＢの各色毎に、マスクパターンデータに基づいて、透過小領域のそれぞれに対応する画素データによって構成される画素データ群を、フレームメモリ部１３０に格納されるデジタル画像データからそれぞれ抽出して３つの画素データ群を得て、カラーデータメモリ部１６０に記憶する。その後、その３つの画素データ群に基づいてデータ合成部１７０がカラー画像を生成する。このような構成とすることによって、解像度を確保しつつ、高感度化の達成が可能であり、簡単な構造でカラー画像データの取得が可能な小型および低価格の撮像装置を提供することができる。
【０１１２】
また、カラーフィルタ板２５の透過小領域が透過可能な複数の互いに異なる波長帯域の光を、ＲＧＢの三原色の光に対応させるような構成とすることによって、鮮明なカラー画像を表現することができるカラー画像データの取得が可能となる。
【０１１３】
＜２．第２実施形態＞
第１実施形態に係る撮像装置１では、データ合成部１７０が、カラーデータメモリ部１６０に記憶されるＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群をそのまま合成処理して、１フレームのカラー画像データを生成したが、第２実施形態に係る撮像装置１Ａでは、カラーデータメモリ部１６０に記憶されるＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群の各々について補間処理を行った後に、データ合成部１７０が合成処理する。
【０１１４】
図８は、第２実施形態に係る画像処理／制御装置１００Ａ内の画像処理に関する機能構成を説明する図である。図８に示すように、第２実施形態に係る撮像装置１Ａについては、第１実施形態に係る撮像装置１にデータ補間部１６５を追加したのみであり、その他の部分は全く異なるところがないため、画像処理／制御装置１００Ａ、および画像処理機能部１０１Ａを除く部分は、同様な符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
データ補間部１６５は、カラーデータメモリ部１６０に記憶されるＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群の各々について補間処理を行う。
【０１１６】
以下、データ補間部１６５における補間処理について詳述するが、Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群のいずれに対しての補間処理も同様となるため、Ｇ色画素データ群に対しての補間処理を例示しつつ、データ補間部１６５における補間処理について説明する。
【０１１７】
図９はＧ色画素データ群およびその補間処理を説明するための図である。なお、ここでは、Ｇ色画素データ群の一部を概念的に示している。Ｇ色画素データ群は、フレームメモリ部１３０に格納されるデジタル画像データによって規定される１フレームの画像のうち、Ｇ色の光の輝度を反映した画素であるＧ色画素に対応する画素データのみを抽出したものであるため、Ｇ色画素データ群は、Ｇ色に関する画素の位置と輝度値とを有する１フレームの画像に対応する形で記憶されている。
【０１１８】
具体的には、図９に示すように、Ｇ色画素データ群によって規定される画像は、黒丸印を付して示しているＧ色画素に対応する画素データが記述された画素（以下、「Ｇ色有効画素」と称す）と、”空”という印を付して示しているＧ色有効画素以外の画素（以下、「Ｇ色空画素」）とによって構成される。そして、このように、Ｇ色空画素には画素データが存在しないため、Ｇ色画素データ群の画素データの密度は粗い。
【０１１９】
Ｇ色画素データ群と同様に、Ｂ色画素データ群、およびＲ色画像データ群についても、それぞれ、Ｂ色の光の輝度を反映した画素（以下、「Ｂ色画素」）以外、および、Ｒ色の光の輝度を反映した画素（以下、「Ｒ色画素」）以外に対応する画素には、画素データが存在せず、画素データの密度が粗い。つまり、データ合成部１７０において、Ｒ色画素データ、Ｇ色画素データ、Ｂ色画素データをそのまま合成すると、得られるカラー画像データのデータ密度は粗く、画質が低いカラー画像しか得ることができない。
【０１２０】
しかし、撮像装置１Ａでは、カラー画像の画質を高めるため、データ補間部１６５によって、Ｒ色画素データ、Ｇ色画素データ、Ｂ色画素データの各々について補間処理を行う。
【０１２１】
以下、Ｇ色画素データ群の補間処理について説明を続ける。
【０１２２】
データ補間部１６５は、Ｇ色画素データ群のＧ色空画素に対して、その近傍にあるＧ色有効画素についての画素データに基づいて、画素データを算出し、Ｇ色空画素についての画素データとしてＧ色カラーメモリ１６２に記憶する。
【０１２３】
具体的には、図９に示すＧ色空画素ＥＭについては、例えば、隣接するＧ色有効画素Ｇ１〜Ｇ４についての画素データによって規定されるＧ色の輝度の平均値を算出し、Ｇ色空画素ＥＭについての輝度値として割り当てることによって、Ｇ色空画素ＥＭに対する画素データ（以下、「補間画素データ」と称す）を与えることができる。
【０１２４】
そして、データ補間部１６５は、カラーデータメモリ部１６０に記憶されるＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群のそれぞれについて、Ｒ色画素、Ｇ色画素、Ｂ色画素に対応する画素データが記述された画素以外のすべての画素（以下、「空画素」と称す）を対象として、空画素の近傍にある画素についての画素データに基づいて、空画素についての画素データを算出して割り当てることによって、補間処理を行う。
【０１２５】
即ち、データ補間部１６５が、カラーデータメモリ部１６０に記憶された複数の画素データ群（Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群）のそれぞれに関し、対応する画素データが存在しない空白の画素（空画素）に対して、空白の画素の近傍の画素に対応する画素データに基づいて、画素データを算出して割り当てることによって、補間処理を行う補間手段として機能する。
【０１２６】
その後、補間処理が行われたＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群を、Ｒ色カラーメモリ１６１、Ｇ色カラーメモリ１６２、Ｂ色カラーメモリ１６３にそれぞれ分別して記憶する。さらに、データ合成部１７０において、補間処理が行われたＲ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群を合成することによって、カラー画像データを得る。
【０１２７】
以上、第２実施形態に係る撮像装置１Ａでは、Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群のそれぞれに関し、対応する画素データが存在しない空白の画素（空画素）に対し、その空画素の近傍の画素に対応する画素データに基づいて、補間画素データを算出する。そして、空画素に対して算出された補間画素データを割り当てて、Ｒ色画素データ群、Ｇ色画素データ群、Ｂ色画素データ群（画像データ）の補間処理を行う。このような構成とすることによって、カラー画像の解像度の向上を図ることができる。
【０１２８】
＜３．変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１２９】
◎例えば、上述した実施形態では、複数の互いに異なる波長帯域の光は、ＲＧＢの三原色に対応する光であったが、これに限られるものではなく、例えば、Ｃ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）の三補色に対応する光であっても良い。
【０１３０】
◎また、カラーフィルタ板２５における各透過小領域の形状および色の配列は、上述した実施形態のものに限られるものではなく、例えば、各透過小領域の形状が６角形であったり、色の配列が異なるものであっても良い。
【０１３１】
◎また、上述した実施形態においては、常にカメラ１０で取得された画像データに基づいてカラー画像データを生成して出力するような構成となっているが、これに限られるものではなく、例えば、必要に応じて、ユーザーが操作パネル１０３を介して指示を与えたときのみカラー画像データを生成し、その他の場合は、カラー画像データを生成せず、モノクロ画像データを出力するようなものであっても良い。
【０１３２】
◎また、上述した実施形態においては、空画素に対して、空画素に隣接する４方向の画素の画素データに基づいて補間画素データを算出したが、これに限られるものではなく、例えば、空画素に隣接する２方向の画素の画素データに基づいて補間画素データを算出するようなものであっても良いし、その他種々の方法によって、補間画素データを算出するようなものであっても良い。
【０１３３】
◎また、マスキング部１４０、データ補間部１６５およびデータ合成部１７０等の機能は、専用の電子回路で構成されて実現されるものでも良いし、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）においてプログラムによって実現されるようなものであっても良い。
【０１３４】
◎また、上述した実施形態では、イメージインテンシファイア３０は、加速した電子からなる電子像を蛍光面３７で光学像に変換し、その光学像に基づいて撮像素子５０が被写体表面５に係る画像データを取得したが、これに限られるものではなく、イメージインテンシファイアや撮像素子には種々のものが考えられれる。
【０１３５】
例えば、イメージインテンシファイア３０にマイクロチャンネルプレート（図示省略）と呼ばれる電子増倍機構を加えて、電子を加速しつつ電子を増倍して、イメージインテンシファイアから電子を直接、撮像素子に打ち込むようなものであっても良い。この場合、撮像素子において、フォトダイオード等の光電変換部は不要であり、撮像素子は、電子像に基づいて被写体表面５に係る画像データを取得する。
【０１３６】
なお、この場合は、電子が加速、増倍されることによって、イメージインテンシファイアからの出力像についての信号強度としての輝度が、光電面３３に結像される被写体表面５に係る光学像についての信号強度としての輝度よりも増強されることと等価な効果を生じる。即ち、イメージインテンシファイアからの出力像である電子像についての信号強度が、光電面３３に結像される被写体表面５に係る光学像についての信号強度よりも増強されていると見ることが出来る。
【０１３７】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が含まれている。
【０１３８】
（１）複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたフィルタを透過した被写体に係る光学像を電子像に変換し、前記電子像を構成する電子を加速して出力像を生成することによって、前記出力像についての信号強度を前記光学像についての信号強度よりも増強する増強手段と、前記出力像に基づいて多数の画素データによって構成される画像データを取得する撮像手段とを有するカメラより前記画像データが入力される入力手段と、
前記波長帯域毎に、前記小領域のそれぞれの位置と、前記画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づける位置データを記憶する位置記憶手段と、
前記波長帯域毎に、前記位置データに基づいて、前記小領域のそれぞれに対応する画素データによって構成される画素データ群を前記画像データからそれぞれ抽出して複数の画素データ群を得る抽出手段と、
前記複数の画素データ群を、前記波長帯域毎に分別して記憶する分別記憶手段と、
前記分別記憶手段に記憶された前記複数の画素データ群に基づいてカラー画像データを生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【０１３９】
（１）に記載の発明によれば、各波長帯域毎に、フィルタに多数配列された複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する小領域のそれぞれの実際の位置と、実際の画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づけるデータに基づいて、小領域のそれぞれに対応する画素データを画像データから抽出し、カラー画像データを生成するような構成とすることによって、解像度を確保しつつ、高感度化の達成が可能であり、簡単な構造でカラー画像データの取得が可能な小型および低価格の撮像装置を提供することができる。
【０１４０】
（２）画像処理装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記画像処理装置を、（１）に記載の画像処理装置として機能させるプログラム。
【０１４１】
（２）に記載の発明によれば、（１）に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ透過する複数種類の小領域が多数配列されたフィルタを、増強手段の被写体側に設置し、各波長帯域毎に、実際の小領域のそれぞれの位置と、実際の画像データによって規定される各画素のそれぞれの位置とを対応づけるデータに基づいて、小領域のそれぞれに対応する画素データを画像データから抽出し、カラー画像データを生成するような構成とすることによって、解像度を確保しつつ、高感度化の達成が可能であり、簡単な構造でカラー画像データの取得が可能な小型および低価格の撮像装置を提供することができる。
【０１４３】
また、請求項２の発明によれば、対応する画素データが存在しない空白の画素に対し、近傍の画素に対応する画素データに基づいて画素データを算出して割り当てて、画像データの補間処理を実施するような構成とすることによって、カラー画像の解像度の向上を図ることができる。
【０１４４】
また、請求項３の発明によれば、複数の互いに異なる波長帯域の光を、レッド、グリーン、およびブルーの光、または、シアン、マジェンタ、およびイエローの光に対応させるような構成とすることによって、鮮明なカラー画像を表現することができるカラー画像データの取得が可能となる。
【０１４５】
また、請求項４の発明によれば、フィルタの小領域を透過した光に基づいて撮像手段に投影される像の大きさが、撮像手段を構成する画素の大きさに略一致するか、または、それよりも大きくなるような構成とすることによって、さらなる解像度の向上を図ることができる。
【０１４６】
また、請求項５の発明によれば、フィルタを設置した状態で取得した、複数の互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ主に発する被写体に係る画像データに基づいて、位置データを生成するような構成とすることによって、フィルタや撮像手段等の相対的なずれに応じて、位置データを校正することができるため、確実に高解像度のカラー画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成概要を例示する模式図である。
【図２】図１に示す撮像装置に含まれるカメラの要部構成を示す模式図である。
【図３】カラーフィルタ板の外観を例示する模式図である。
【図４】カラーフィルタ板の透過小領域の配列を説明する図である。
【図５】画像処理／制御装置内の画像処理に関する機能構成を説明する図である。
【図６】マスクパターンデータの一部を概念的に示す図である。
【図７】マスクパターンデータの作成動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る画像処理／制御装置内の画像処理に関する機能構成を説明する図である。
【図９】Ｇ色画素データ群およびその補間処理を説明するための図である。
【図１０】従来の撮像装置を例示する図である。
【符号の説明】
１　撮像装置
５　被写体表面
１０　カメラ
２５　カラーフィルタ板（フィルタ）
３０　イメージインテンシファイア（増強手段）
５０　撮像素子（撮像手段）
１００　画像処理／制御装置
１４０　マスキング部（抽出手段）
１５０　マスクパターンメモリ部（位置記憶部）
１６０　カラーデータメモリ部（分別記憶部）
１６５　データ補間部（補間手段）
１７０　データ合成部（生成手段）
２００　モニタ
３００　記録装置
【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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【図９】
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【図１０】
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