(57)【要約】【課題】赤外透過防止誘電体多層膜を使用して小型化されたカラー画像取得装置において、色シェーディングの発生を抑制する。【解決手段】ＣＣＤ撮像素子１３によりＲＧＢ画像信号を取得する際、Ｇ画像信号およびＢ画像信号の波長帯域をオンチップのＲＧＢ系フィルタ２７のＧフィルタおよびＢフィルタにより設定し、Ｒ画像信号の波長帯域の下限をＲフィルタにより設定し、上限を赤外透過防止誘電体多層膜１１により設定する。赤外透過防止誘電体多層膜１１の透過波長帯域は、膜への入射角度が大きくなり、ＣＣＤ撮像素子１３の光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って短波長側にずれるため、Ｒ画像信号の波長帯域幅も狭くなる。Ｒフィルタの透過率を、対応する光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って増加させ、波長帯域幅の減少分を補償する。【選択図】          図１
2004297132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光領域に配置された多数の光電変換素子により被写体の光像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段の前面に配置され、前記光像を赤色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域に分解するカラーフィルタ手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいてカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成手段とを備え、
前記カラーフィルタ手段が、前記緑色波長帯域を設定するＧフィルタと、前記青色波長帯域を設定するＢフィルタと、前記赤色波長帯域の上限波長を設定する赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素と、前記赤色波長帯域の下限波長を設定するＲフィルタとを有するカラー画像信号取得装置において、
前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の透過率に対する前記赤色波長帯域の透過率の比率を増加させる透過率調整手段を備えたことを特徴とするカラー画像信号取得装置。
【請求項２】
前記透過率調整手段が、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記赤色波長帯域の透過率を増加させるものであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像取得装置。
【請求項３】
前記透過率調整手段が、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、透過率を変化させたＲフィルタであることを特徴とする請求項１または２記載のカラー画像取得装置。
【請求項４】
受光領域に配置された多数の光電変換素子により被写体の光像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段の前面に配置され、光像を赤色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域に分解するカラーフィルタ手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいてカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成手段とを備え、
前記カラーフィルタ手段が、前記緑色波長帯域を設定するＧフィルタと、前記青色波長帯域を設定するＢフィルタと、前記赤色波長帯域の上限波長を設定する赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素と、前記赤色波長帯域の下限波長を設定するＲフィルタとを有するカラー画像信号取得装置において、
前記撮像手段から出力された画像信号を各波長帯域毎に増幅した後、前記カラー画像信号生成手段へ出力する増幅率調整手段を備え、
該増幅率調整手段が、光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域に対応する画像信号の増幅率に対する前記赤色波長帯域に対応する画像信号の増幅率の比率を増加するものであることを特徴とするカラー画像信号取得装置。
【請求項５】
前記増幅率調整手段が、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記赤色波長帯域に対応する画像信号の増幅率を増加させるものであることを特徴とする請求項４記載のカラー画像取得装置。
【請求項６】
受光領域に配置された多数の光電変換素子上にマイクロレンズを通して被写体の像を結像して、画像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段の前面に配置され、光像を赤色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域に分解するカラーフィルタ手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいてカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成手段とを備え、
前記カラーフィルタ手段が、前記緑色波長帯域を設定するＧフィルタと、前記青色波長帯域を設定するＢフィルタと、前記赤色波長帯域の上限波長を設定する赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素と、前記赤色波長帯域の下限波長を設定するＲフィルタとを有するカラー画像信号取得装置において、
前記マイクロレンズと前記光電変換素子との相対的位置関係が、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記光電変換素子における、緑色波長帯域および前記青色波長帯域の受光効率に対する前記赤色波長帯域の受光効率の比率を増加させるように設定されたことを特徴とするカラー画像信号取得装置。
【請求項７】
前記請求項１から６記載のカラー画像取得装置と、結像光学系とを有することを特徴とするカラー電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の光像をカラーフィルタにより色分解し、光電変換素子を用いて撮像して、カラー画像信号を取得するカラー画像取得装置および該カラー画像取得装置を搭載するカラー電子カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラや電子カメラが広く普及し、これらのカメラに搭載されるカラー画像取得装置の開発が急速に進められている。通常、これらのカラー画像取得装置には、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の撮像素子が使用されている。カラー画像信号を取得するために、これらの撮像素子は微小な色フィルタが組み合わされたオンチップタイプのカラーフィルタあるいは時分割で色フィルタを順次配置する面順次タイプのカラーフィルタと組み合わされて使用される。カラーフィルタとしては、赤色波長帯域を透過するＲフィルタ、緑色波長帯域を透過するＧフィルタおよび青色波長帯域を透過するＢフィルタが組み合わされたＲＧＢ系フィルタあるいはイエロー（赤＋緑）波長帯域を透過するＹフィルタ、シアン（緑＋青）波長帯域を透過するＣｙフィルタおよびマゼンダ（赤＋青）波長帯域を透過するＭｇフィルタが組み合わされたＹＣｙＭｇ系フィルタ等が使用される。
【０００３】
一般にカラーフィルタは、上記のような所定の波長帯域の光を透過する複数枚の光学フィルタにより構成されると説明されることが多いが、実際の構成は異なっていることが多い。ＣＣＤ等の撮像素子は赤外領域に感度を有しているので、赤外線をカットする赤外カットフィルタを設ける必要がある。
【０００４】
原色フィルタを例として、実際に使用されるカラーフィルタの詳細な構成を説明する。図１２は、原色フィルタに使用される４枚の光学フィルタであるＢフィルタ、Ｇフィルタ、Ｒフィルタおよび赤外カットフィルタの透過波長帯域を示す図である。この図１２に示すように、青色波長帯域は約４００ｎｍから約４５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるＢフィルタにより設定され、緑色波長帯域は、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるＧフィルタにより設定される。一方赤色波長帯域は、波長帯域６００ｎｍ以上の光を透過させるＲフィルタにより下限波長が設定され、赤外カットフィルタにより上限波長が設定されている。またＢフィルタや、Ｇフィルタも、赤外線を十分にカットできないため、この赤外カットフィルタは、Ｒフィルタ、ＧフィルタおよびＢフィルタの全てに重畳して使用されることが多く、通常は着色ガラス板などの単品赤外カットフィルタが光学系内に挿入されている。
【０００５】
近年カラー画像取得装置の小型化に伴い、光学系部品の小型化も強く求められている。このため、撮像レンズ系の小型化が進められている。また上記の赤外カットフィルタとして、単品の赤外カットフィルタの代わり、レンズやカバーガラス等の光学素子に赤外透過防止誘電体多層膜を蒸着した物を使用した装置が提案されている。（例えば、特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２０７３５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮像レンズ系を小型化するためには、射出瞳角度（最大像高の主光線と光軸のなす角度）を大きくすることが有効であり、その場合には、撮像素子においては、光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って、光の入射角度が大きくなる。一方、赤外透過防止誘電体多層膜の透過波長帯域は、図１３に示すように入射角度依存性があり、光の入射角度が大きくなるに従って、短波長側へずれる。このため、光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って、赤色波長帯域の上限波長が短波長側にずれ、その結果、赤色波長帯域の長波長側が削られて波長帯域幅が狭くなる。
【０００８】
この結果、光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って、緑色波長帯域の信号強度および青色波長帯域の信号強度に対する赤色波長帯域の信号強度の比率が低下してしまい、実際の色とは異なったカラー画像信号が取得される色シェーディングが発生してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、赤外透過防止誘電体多層膜を使用して小型化されたカラー画像取得装置において、色シェーディングの発生を抑制したカラー画像取得装置を提供することを目的とするものである。。
【００１０】
また、本発明は上記のようなカラー画像取得装置を搭載した電子カメラを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるカラー画像取得装置は、受光領域に配置された多数の光電変換素子により被写体の光像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段の前面に配置され、前記光像を赤色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域に分解するカラーフィルタ手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいてカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成手段とを備え、
前記カラーフィルタ手段が、前記緑色波長帯域を設定するＧフィルタと、前記青色波長帯域を設定するＢフィルタと、前記赤色波長帯域の上限波長を設定する赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素と、前記赤色波長帯域の下限波長を設定するＲフィルタとを有するカラー画像信号取得装置において、
前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の透過率に対する前記赤色波長帯域の透過率の比率を増加させる透過率調整手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
なお、「前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の透過率に対する前記赤色波長帯域の透過率の比率を増加させる」際には、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の信号強度に対する前記赤色波長帯域の信号強度の比率が略等しくなり、色シェーディングが実質的に解消されるように、透過率の比率を増加させることが好ましい。
【００１３】
前記透過率調整手段は、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記赤色波長帯域の透過率を増加させるものであってもよいし、あるいは前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の透過率を減少させるものであってもよい。
【００１４】
また、前記透過率調整手段としては、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、透過率を変化させたＲフィルタを用いることもできる。なお、透過率調整手段としては、Ｒフィルタと別個に設けた透過率を変化させたフィルタを用いることもできる。また、個々の光電変換素子に像を結像させるマイクロレンズを搭載する場合であれば、透過率を変化させたマイクロレンズを透過率調整手段として用いることもできる。あるいは光電変換素子へカラーフィルタあるいはマイクロレンズ等のオンチップ素子を取り付ける場合であれば、光電変換素子とオンチップ素子間に形成する平坦化膜の透過率を変化させて、透過率調整手段として用いることもできる。
【００１５】
本発明による他のカラー画像取得装置は、受光領域に配置された多数の光電変換素子により被写体の光像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段の前面に配置され、光像を赤色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域に分解するカラーフィルタ手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいてカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成手段とを備え、
前記カラーフィルタ手段が、前記緑色波長帯域を設定するＧフィルタと、前記青色波長帯域を設定するＢフィルタと、前記赤色波長帯域の上限波長を設定する赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素と、前記赤色波長帯域の下限波長を設定するＲフィルタとを有するカラー画像信号取得装置において、
前記撮像手段から出力された画像信号を各波長帯域毎に増幅した後、前記カラー画像信号生成手段へ出力する増幅率調整手段を備え、
該増幅率調整手段が、光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域に対応する画像信号の増幅率に対する前記赤色波長帯域に対応する画像信号の増幅率の比率を増加するものであることを特徴とするものである。
【００１６】
なお、「前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の増幅率に対する前記赤色波長帯域の増幅率の比率を増加させる」際には、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の信号強度に対する前記赤色波長帯域の信号強度の比率が略等しくなり、色シェーディングが実質的に解消されるように、増幅率の比率を増加させることが好ましい。
【００１７】
前記増幅率調整手段は、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記赤色波長帯域に対応する画像信号の増幅率を増加させるものであってもよい。
【００１８】
本発明によるさらに他のカラー画像取得装置は、受光領域に配置された多数の光電変換素子上にマイクロレンズを通して被写体の像を結像して、画像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段の前面に配置され、光像を赤色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域に分解するカラーフィルタ手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいてカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成手段とを備え、
前記カラーフィルタ手段が、前記緑色波長帯域を設定するＧフィルタと、前記青色波長帯域を設定するＢフィルタと、前記赤色波長帯域の上限波長を設定する赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素と、前記赤色波長帯域の下限波長を設定するＲフィルタとを有するカラー画像信号取得装置において、
前記マイクロレンズと前記光電変換素子との相対的位置関係が、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記光電変換素子における、緑色波長帯域および前記青色波長帯域の受光効率に対する前記赤色波長帯域の受光効率の比率を増加させるように設定されたことを特徴とするものである。
【００１９】
なお、「前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の受光効率に対する前記赤色波長帯域の受光効率の比率を増加させる」際には、前記緑色波長帯域および前記青色波長帯域の信号強度に対する前記赤色波長帯域の信号強度の比率が略等しくなり、色シェーディングが実質的に解消されるように、受光効率の比率を増加させることが好ましい。
【００２０】
また本発明のカラー電子カメラは、上記各カラー画像取得装置と、結像光学系とを有することを特徴するものである。
【００２１】
なお、上記各カラー画像取得装置およびカラー電子カメラにおいて、上記フィルタはＲＧＢ系の物であるが、ＹＣｙＭｇ系のものに置き換えてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によるカラー画像取得装置は、赤外透過防止誘電体多層膜が使用されているため、赤外透過防止誘電体多層膜に対する光の入射角度が増加するに従って、すなわち光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って赤色波長帯域の帯域幅が減少するが、透過率調整手段を設け、光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って、緑色波長帯域および青色波長帯域の透過率に対する赤色波長帯域の透過率の比率を増加させ、赤色波長帯域の帯域幅の減少を補償したため、受光領域全域に同一色の光を受光した際には、受光領域全域において緑色波長帯域の信号強度と、青色波長帯域の信号強度と、赤色波長帯域の信号強度の比が略等しくなり、色シェーディングの発生が抑制される。
【００２３】
透過率調整手段として、光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、赤色波長帯域の透過率を増加させるものを用いる場合であれば、受光領域全域に同一色の光を受光した際には、受光領域全域において緑色波長帯域の信号強度と、青色波長帯域の信号強度と、赤色波長帯域の信号強度との比が等しくなり、かつそれぞれの信号強度が受光領域の中心と周辺とで変化しないため、輝度のシェーディングの発生も抑制される。
【００２４】
また、前記透過率調整手段として、光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って、透過率を変化させたＲフィルタを用いる場合であれば、透過率調整手段を別個に設ける必要がなく、装置の大型化を防止できる。
【００２５】
本発明による他のカラー画像取得装置においては、赤外透過防止誘電体多層膜が使用されているため、赤外透過防止誘電体多層膜に対する光の入射角度が増加するに従って、すなわち光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って赤色波長帯域の帯域幅が減少するが、増幅率調整手段を設け、光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、緑色波長帯域および青色波長帯域に対応する画像信号の増幅率に対する赤色波長帯域に対応する画像信号の増幅率の比率を増加させ、赤色波長帯域の帯域幅の減少を補償したため、受光領域全域に同一色の光を受光した際には、受光領域全域において緑色波長帯域の信号強度および青色波長帯域の信号強度に対する赤色波長帯域の信号強度の比が略等しくなり、色シェーディングの発生が抑制される。
【００２６】
また、増幅率調整手段として、光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、赤色波長帯域の増幅率を増加させるものを用いる場合であれば、受光領域全域に同一色の光を受光した際には、受光領域全域において緑色波長帯域の信号強度と、青色波長帯域の信号強度と、赤色波長帯域の信号強度との比が等しくなり、かつそれぞれの信号強度が受光領域の中心と周辺とで変化しないため、輝度のシェーディングの発生も抑制される。
【００２７】
本発明によるさらに他のカラー画像取得装置においては、赤外透過防止誘電体多層膜が使用されているため、赤外透過防止誘電体多層膜に対する光の入射角度が増加するに従って、すなわち光電変換素子の位置が受光領域の中心から離れるに従って赤色波長帯域の帯域幅が減少するが、マイクロレンズと前記光電変換素子との相対的位置関係を、前記光電変換素子の位置が前記受光領域の中心から離れるに従って、前記光電変換素子における、緑色波長帯域および前記青色波長帯域の受光効率に対する前記赤色波長帯域の受光効率の比率を増加させるように設定したため、受光領域全域に同一色の光を受光した際には、受光領域全域において緑色波長帯域の信号強度および青色波長帯域の信号強度に対する赤色波長帯域の信号強度の比率が略等しくなり、色シェーディングの発生が抑制される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態であるカラー電子カメラの概略構成図である。本カラー電子カメラは、結像光学系１０と、赤外透過防止誘電体多層膜１１が蒸着されているカバーガラス１２と、オンチップのＲＧＢ系フィルタ２７が取り付けられているＣＣＤ撮像素子１３と、該ＣＣＤ撮像素子１３により取得された画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１４と、該Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル化された画像信号に対して、信号処理を施す信号処理部１５と、該信号処理部１５により所定の信号処理が施された画像信号を表示する表示部１６と、また信号処理部１５により画像圧縮などの信号処理が施された画像信号を記録する記録部１７とを備えている。なお赤外透過防止誘電体多層膜１１の透過波長帯域は、図１３に示すように、赤外透過防止誘電体多層膜１１への光の入射角度が大きくなると、短波長側へずれる。
【００２９】
結像光学系１０は、光軸に沿って配置された集光レンズ２１および対物レンズ２２と、集光レンズ２１と対物レンズ２２の間に配置された視野絞り２３とから構成されている。
【００３０】
ＣＣＤ撮像素子１３は、図２に模式的に示すように、受光領域２５に多数の光電変換素子２６がマトリクス状に配置されている。各光電変換素子２６に入射した光は光電変換されて、ＲＧＢ画像信号として出力される。ＣＣＤ撮像素子１３から出力されたＲＧＢ画像信号はＡ／Ｄ変換部１４を介して信号処理部１５へ出力される。また、オンチップのＲＧＢ系フィルタ２７が受光領域２５上に配置される。
【００３１】
ＲＧＢ系フィルタ２７は、図３に模式的に示すように、約４００ｎｍから約４５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるＢフィルタ２８ａと、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるＧフィルタ２８ｂと、波長帯域６００ｎｍ以上の光を透過させるＲフィルタ２８ｃとが交互に配置されている。なお、Ｂフィルタ２８ａ、Ｇフィルタ２８ｂ、Ｒフィルタ２８ｃおよび赤外透過防止誘電体多層膜１１が蒸着されているカバーガラス１２は、本発明のカラーフィルタ手段として機能するものである。
【００３２】
ＣＣＤ撮像素子１３からは、図１２に示すように、Ｂフィルタ２８ａを透過した約４００ｎｍから約４５０ｎｍの波長帯域の光の信号値がＢ画像信号として出力され、またＧフィルタ２８ｂを透過した約５００ｎｍから約５５０ｎｍの波長帯域の光の信号値がＧ画像信号として出力され、Ｒフィルタ２８ｃを透過した光の信号値がＲ画像信号として出力される。なお、Ｒ画像信号の波長帯域の下限波長は、Ｒフィルタ２８ｃにより６００ｎｍに設定されるが、上限波長は赤外透過防止誘電体多層膜１１の上限波長により設定される。
【００３３】
なお、受光領域２５の中心においては、Ｒ、ＧおよびＢフィルタの透過率は、白色光が入射した際にＲＧＢの信号値が同一になるように設定されている。またＧフィルタ２８ｂおよびＢフィルタ２８ａの透過率は全受光領域において同一である。
【００３４】
一方、前述したように、赤外透過防止誘電体多層膜１１の透過波長帯域は、赤外透過防止誘電体多層膜１１への光の入射角度が大きくなる、すなわち光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れ、像高が高くなるに従って、短波長側にずれる。従って、Ｒ画像信号の波長帯域は、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って狭くなる。このため、もしＲフィルタ２８ｃの透過率が全受光領域において同一であれば、Ｒ画像信号の信号値は、図４に示すように、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って減少する。なお、説明を簡単にするために、以後白色光が入射された場合を想定して、Ｒ、ＧおよびＢ画像信号の信号値について説明を行う。本実施の形態では、このようなＲ画像信号の信号値の減少を防止するために、図５の（ａ）に示すようにＲフィルタ２８ｃの透過率を受光領域２５の中心からの距離に応じて増加させ、波長帯域幅の減少を補償している。このため、ＣＣＤ撮像素子１３から出力されるＲ、ＧおよびＢ画像信号の信号値は、図５の（ｂ）に示すように、受光領域２５全域においてほぼ均一となる。なおＲフィルタ２８ｃは、本発明の透過率調整手段として機能するものである。
【００３５】
ＣＣＤ撮像素子１３から出力されたＲ、ＧおよびＢ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル化され、信号処理部１５により所定の信号処理が施されて、カラー画像信号として表示部１６へ出力される。また信号処理部１５により画像圧縮などの信号処理が施されたカラー画像信号は、記録部１７に記録される。また、受光領域２５の周辺部において受光効率が低下し、シェーディングが発生するような場合には、信号処理部１５において補正処理を施してもよい。
【００３６】
以上の説明で明らかなように、本発明によるカラー画像取得装置は、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って、光電変換素子２６に対応するＲフィルタ２８ｃの透過率が増加しているため、Ｒ画像信号の波長帯域の帯域幅の減少が補償され、受光領域２５全域に同一色の光を受光した際には、受光領域２５全域において、Ｂ画像信号の信号強度およびＧ画像信号の信号強度と、Ｒ画像信号の信号強度との比が略等しくなるので、色シェーディングの発生が防止され、またそれぞれの信号強度が受光領域の中心と周辺とで変化しないため、輝度のシェーディングの発生も抑制される。
【００３７】
また、透過率調整手段として、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って、透過率を増加させたＲフィルタ２８ｃを用いているため、透過率調整手段を別個に設ける必要がなく、装置の大型化を防止できる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、透過率調整手段としてＲフィルタ２８ｃを用いたが、これに限定されるものではなく、ＲＧＢフィルタ２７とは別個に設けた透過率を変化させたフィルタを用いることもできる。また、個々の光電変換素子に像を結像させるマイクロレンズを搭載する場合であれば、透過率を変化させたマイクロレンズを透過率調整手段として用いることもできる。さらに光電変換素子２６とＲＧＢフィルタ２７との間に、平坦化膜を形成し、この平坦化膜の透過率を変化させて、透過率調整手段として用いることもできる。
【００３９】
また、本実施の形態においては、Ｒフィルタ２８ｃの透過率を光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って増加させたが、例えばＢフィルタ２８ａおよびＧフィルタ２８ｂの透過率を、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って減少させてもよく、この場合にも色シェーディングの発生を防止することができる。
【００４０】
また、本カラー電子カメラにおいては、フィルタとしてＲＧＢ系フィルタを用いたが、ＹＣｙＭｇ系フィルタのものに置き換えてもよいことは言うまでもない。このような場合にはＹフィルタおよびＣｙフィルタにおいて、赤色波長帯域の透過率を、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って増加させてもよいし、Ｙフィルタ、ＭｇフィルタおよびＣｙフィルタにおいて、青色波長帯域および緑色波長帯域の透過率を、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って減少させてもよい。
【００４１】
次に、図６を参照して本発明の第２の実施の形態を詳細に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態であるカラー電子カメラの概略構成図である。なお、図６においては、図１中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００４２】
本カラー電子カメラは、結像光学系１０と、赤外透過防止誘電体多層膜１１が蒸着されているカバーガラス１２と、オンチップのＲＧＢ系フィルタ３０が取り付けられているＣＣＤ撮像素子１３と、該ＣＣＤ撮像素子１３から出力された画像信号を各色毎に増幅する増幅率調整部３２と、該増幅率調整部３２から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１４、該Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル化された画像信号に対して、信号処理を施す信号処理部１５と、該信号処理部１５により所定の信号処理が施された画像信号を表示する表示部１６と、また信号処理部１５により画像圧縮などの信号処理が施された画像信号を記録する記録部１７とを備えている。
【００４３】
ＲＧＢ系フィルタ３０は、約４００ｎｍから約４５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるＢフィルタ３１ａと、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるＧフィルタ３１ｂと、波長帯域６００ｎｍ以上の光を透過させるＲフィルタ３１ｃとが交互に配置されている。なお、Ｂフィルタ３１ａ、Ｇフィルタ３１ｂ、Ｒフィルタ３１ｃおよび赤外透過防止誘電体多層膜１１が蒸着されているカバーガラス１２は、本発明のカラーフィルタ手段として機能するものである。
【００４４】
増幅率調整部３２は、Ｒ、ＧおよびＢ画像信号をそれぞれ受光領域２５の中心からの距離とともに取り込み、図７に示すようにＲ画像信号の増幅率を受光領域２５の中心からの距離に応じて増加させるものである。
【００４５】
ＣＣＤ撮像素子１３からは、Ｂフィルタ３１ａを透過した約４００ｎｍから約４５０ｎｍの波長帯域の光の信号値がＢ画像信号として出力され、またＧフィルタ３１ｂを透過した約５００ｎｍから約５５０ｎｍの波長帯域の光の信号値がＧ画像信号として出力され、Ｒフィルタ３１ｃを透過して光の信号値がＲ画像信号として出力される。なお、Ｒ画像信号の波長帯域の下限波長は、Ｒフィルタ３１ｃにより６００ｎｍに設定されるが、上限波長は赤外透過防止誘電体多層膜１１の上限波長により設定される。
【００４６】
なお、受光領域２５の中心においては、Ｒ、ＧおよびＢフィルの透過率は、白色光が入射した際にＲＧＢの信号値が同一になるように設定されている。またＲＧ、およびＢフィルタの透過率は全受光領域において同一である。
【００４７】
一方、前述したように、赤外透過防止誘電体多層膜１１の透過波長帯域の上限波長は、赤外透過防止誘電体多層膜１１への光の入射角度が大きくなる、すなわち光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れ、像高が高くなるに従って、短波長側にずれる。このため、Ｒ画像信号の波長帯域は、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って狭くなる。本実施の形態においては、Ｒフィルタ３１ｃの透過率が全受光領域において同一であるため、Ｒ画像信号の信号値は、図４に示すように、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って減少する。本実施の形態では、このようなＲ画像信号の信号値の減少を補償するために、増幅率調整部３２において、図７の（ａ）に示すようにＲ画像信号の増幅率を受光領域２５の中心からの距離に応じて増加させる。このため、増幅率調整部３２から出力されるＲ、ＧおよびＢ画像信号の信号値は、図７の（ｂ）に示すように、受光領域２５全域においてほぼ均一となる。
【００４８】
増幅率調整部３２から出力されたＲ、ＧおよびＢ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル化され、信号処理部１５により所定の信号処理が施されて、カラー画像信号として表示部１６へ出力される。また信号処理部１５により画像圧縮などの信号処理が施されたカラー画像信号は、記録部１７に記録される。  また、図８の（ａ）に示すように、受光領域２５の周辺部において受光効率が低下するシェーディングが発生して、受光領域２５の周辺部においてＲ、ＧおよびＢ画像信号の信号値が減少するような場合には、信号処理部１５において補正処理を施してもよいし、あるいは増幅率調整部３２において、図８の（ｂ）に示すように予めシェーディングも補償できるように増幅率を設定してもよい。
【００４９】
以上の説明で明らかなように、本発明によるカラー画像取得装置は、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って、Ｒ画像信号の増幅率を増加しているため、赤色波長帯域の帯域幅の減少が補償され、受光領域２５全域に同一色の光を受光した際には、受光領域２５全域において、Ｂ画像信号の信号強度およびＧ画像信号の信号強度と、Ｒ画像信号の信号強度との比が略等しくなるので色シェーディングの発生が防止される。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、Ｒ画像信号の増幅率を、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って増加させたが、例えばＢ画像信号およびＧ画像信号の増幅率を、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って減少させてもよく、この場合にも色シェーディングの発生を防止することができる。
【００５１】
また、本カラー電子カメラにおいては、フィルタとしてＲＧＢ系フィルタを用いたが、ＹＣｙＭｇ系フィルタのものに置き換えてもよいことは言うまでもない。このような場合にはＣｙ画像信号の増幅率を、光電変換素子２６の位置が受光領域２５の中心から離れるに従って減少させればよい。
【００５２】
次に、図９を参照して本発明の第３の実施の形態を詳細に説明する。図９は、本発明の第３の実施形態であるカラー電子カメラの概略構成図である。なお、図９においては、図２中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００５３】
本カラー電子カメラは、結像光学系１０と、赤外透過防止誘電体多層膜１１が蒸着されているカバーガラス１２と、オンチップのマイクロレンズアレイ４０およびオンチップのＲＧＢ系フィルタ３０が取り付けられているＣＣＤ撮像素子４４と、該ＣＣＤ撮像素子４４により取得された画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１４と、該Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル化された画像信号に対して、信号処理を施す信号処理部１５と、該信号処理部１５により所定の信号処理が施された画像信号を表示する表示部１６と、また信号処理部１５により画像圧縮などの信号処理が施された画像信号を記録する記録部１７とを備えている。
【００５４】
ＣＣＤ撮像素子４４は、受光領域４５に多数の光電変換素子４６がマトリクス状に配置されている。各光電変換素子４６に入射した光は光電変換され、ＲＧＢ画像信号として出力される。ＣＣＤ撮像素子４４から出力されたＲＧＢ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部１４を介して信号処理部１５へ出力される。また、マイクロレンズアレイ４０はマトリクス状に配置されたマイクロレンズ４１から構成され、各マイクロレンズ４１は各光電変換素子４６に１対１で対応するように配置される。なお、光電変換素子４６への光の入射角度は、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れ、像高が高くなるに従って、大きくなる。このため、もしマイクロレンズ４１が全受光領域４５において光電変換素子４６の中心位置に対応して配置されていれば、光電変換素子２６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って、マイクロレンズ４１による集光位置が光電変換素子４６の中心から外れてしまい受光効率が低下する。このような受光効率の低下を防止するために、図１０に模式的に示すように、光の入射角度に対応させて、マイクロレンズ４１に対する光電変換素子４６の位置が変化するように、各光電変換素子４６が配置されている。なお、Ｒ、ＧおよびＢフィルタも、適宜適切な位置へ配置されている。
【００５５】
また、前述したように、赤外透過防止誘電体多層膜１１の透過波長帯域の上限波長は、赤外透過防止誘電体多層膜１１への光の入射角度が大きくなる、すなわち光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れ、像高が高くなるに従って、短波長側にずれる。従って、Ｒ画像信号の波長帯域は、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って狭くなる。このため、マイクロレンズ４１に対する光電変換素子４６の位置を適切な位置へずらしても、Ｒ画像信号の信号値は、図４に示すように、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って減少する。本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、Ｇフィルタ３１ｂおよびＢフィルタ３１ａに対応している光電変換素子４６の配置を調整する、すなわちＧフィルタ３１ｂおよびＢフィルタ３１ａと対応する光電変換素子４６の位置を受光効率が最大となる位置から除々にずらすことにより、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って、Ｇフィルタ３１ｂおよびＢフィルタ３１ａに対応している光電変換素子４６の受光効率を減少させている。このため、図１１の（ｂ）に示すように、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従ってＲ画像信号と同様に、Ｇ画像信号およびＢ画像信号の信号値を減少させることができる。
【００５６】
なお、光電変換素子４６をずらす方向は、受光効率が減少する方向であればいかなる方向であってもよいが、マイクロレンズ４１の倍率の色収差あるいはコマ収差等の影響で、波長毎に受光効率が最大となるマイクロレンズ４１と光電変換素子４６の位置関係が異なるため、これらの点も考慮して配置することが好ましい。
【００５７】
ＣＣＤ撮像素子４４から出力されたＲ、ＧおよびＢ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル化され、信号処理部１５により所定の信号処理が施されて、カラー画像信号として表示部１６へ出力される。また信号処理部１５により画像圧縮などの信号処理が施されたカラー画像信号は、記録部１７に記録される。また、受光領域４５の周辺部においては受光効率が低下して、シェーディングが発生するため、信号処理部１５において補正処理を施すことが好ましい。
【００５８】
以上の説明で明らかなように、本発明によるカラー画像取得装置は、Ｇフィルタ３１ｂおよびＢフィルタ３１ａに対応している光電変換素子４６の配置を調整することにより、Ｒ画像信号の信号値の減少に合わせて、Ｇ画像信号およびＢ画像信号の信号値を減少させている。このため、受光領域４５全域に同一色の光を受光した際には、受光領域４５全域において、Ｂ画像信号の信号強度およびＧ画像信号の信号強度と、Ｒ画像信号の信号強度との比が略等しくなるので、色シェーディングの発生が防止される。
【００５９】
なお、本実施の形態においては、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って、ＧおよびＢフィルタに対応する光電変換素子４６の配置を調整し受光効率を減少させたが、例えばＲフィルタに対応する光電変換素子４６の受光効率を、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って増加させてもよく、この場合にも色シェーディングの発生を防止することができる。また、本実施の形態においては、光電変換素子４６の位置をずらしたが、光電変換素子４６ではなく、マイクロレンズ４１の位置をずらしてもよく、同様な効果が得られる。
【００６０】
また、本カラー電子カメラにおいては、フィルタとしてＲＧＢ系フィルタを用いたが、ＹＣｙＭｇ系フィルタのものに置き換えてもよいことは言うまでもない。このような場合にはＣｙフィルタに対応する光電変換素子４６の受光効率を、光電変換素子４６の位置が受光領域４５の中心から離れるに従って減少させればよい。
【００６１】
なお、各実施の形態においては、赤外透過防止誘電体多層膜を設けた光学要素として、赤外透過防止誘電体多層膜１１を蒸着したカバーガラス１２を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば赤外透過防止誘電体多層膜が蒸着されたレンズやフィルタ等を用いてもよい。なお、赤外透過防止誘電体多層膜を蒸着する面への光の入射角範囲としては、最大入射角度が３０度以下であることが好ましい。また、曲面へ赤外透過防止誘電体多層膜を蒸着した場合には、この曲面への光の入射角度に応じて、緑色波長帯域および青色波長帯域に対応する画像信号に対する赤色波長帯域に対応する画像信号の比率を調整することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるカラー電子カメラの概略構成図
【図２】上記カラー電子カメラに用いられるＣＣＤ撮像素子の説明図
【図３】上記カラー電子カメラに用いられるＲＧＢ系フィルタの説明図
【図４】ＣＣＤ撮像素子における受光領域中心からの距離とＲＧＢ信号値の関係の説明図
【図５】ＣＣＤ撮像素子における受光領域中心からの距離とＲフィルタにおける透過率とＲＧＢ信号値の関係の説明図
【図６】本発明の第２の実施の形態によるカラー電子カメラの概略構成図
【図７】ＣＣＤ撮像素子における受光領域中心からの距離と増幅率とＲＧＢ信号値の関係の説明図
【図８】ＣＣＤ撮像素子における受光領域中心からの距離と増幅率とＲＧＢ信号値の関係の説明図
【図９】本発明の第３実施の形態によるカラー電子カメラの概略構成図
【図１０】マイクロレンズと光電変換素子の位置関係の説明図
【図１１】ＣＣＤ撮像素子における受光領域中心からの距離と受光効率とＲＧＢ信号値の関係の説明図
【図１２】従来におけるＲＧＢ信号の波長帯域設定の説明図
【図１３】赤外透過防止誘電体多層膜における透過波長帯域の説明図
【符号の説明】
１０    結像光学系
１１    赤外透過防止誘電体多層膜
１２    カバーガラス
１３    ＣＣＤ撮像素子
１４    Ａ／Ｄ変換部
１５    信号処理部
１６    表示部
１７    記録部
２１    集光レンズ
２２    対物レンズ
２３    視野絞り
２５、４５        受光領域
２６、４６        光電変換素子
２７、３０        ＲＧＢ系フィルタ
２８ａ、３１ａ    Ｂフィルタ
２８ｂ、３１ｂ    Ｇフィルタ
２８ｃ、３１ｃ    Ｒフィルタ
３２    増幅率調整部
４０    マイクロレンズアレイ
４１    マイクロレンズ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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