(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
青、緑及び赤の３原色の各光量を計測する撮像素子と、
ＣＩＥ  １９３１ＸＹＺ等色関数から青、緑及び赤のスペクトル３原色を基底にとった線形変換を行って求められた第１の等色関数から、当該関数における負の分光感度の波長領域が実質的になくなるような線形変換を行って求められた第２の等色関数に近似するような分光感度を前記撮像素子にもたせるように光の所定波長領域を吸収または分離する光吸収・分離手段と
を具備し、
前記光吸収・分離手段が、前記第２の等色関数をガウス関数で近似して得られる分光感度をもたせる青、緑及び赤の各一対の干渉フィルターとバンド・パス・フィルターとの組み合わせであり、
前記バンド・パス・フィルターはバンド・パス・フィルター用多層膜がプリズム斜面上、もしくは光軸に対して一定角度傾けた平板上に形成され、その膜面が前記干渉フィルターの膜面と平行にならないようにされ、
前記干渉フィルターの前後に長波長側をカットする青、緑及び赤共通の１つの第１のフィルターが挿入され、
青の前記干渉フィルターの前後に長波長側をカットする第２のフィルターが挿入されている
撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記第２の等色関数をガウス関数で近似して分光感度を得ようとするとき、前記三原色のスペクトル波長を赤642ナノメートル、緑532ナノメートル、青457ナノメートルで近似し、青のガウス関数の中心波長を454±5ナノメートル、青のガウス関数の標準偏差を23±1ナノメートル、緑のガウス関数の中心波長を544±5ナノメートル、緑のガウス関数の標準偏差を33±1ナノメートル、赤のガウス関数の中心波長を584±5ナノメートル、赤のガウス関数の標準偏差を39±1ナノメートルのガウス関数で近似する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば動画を撮像するビデオカメラや静止画を撮像する電子スチルカメラ等の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
青、緑、赤のレーザー・スペクトルを三原色（プライマリー・カラー）とするディスプレーの色再現範囲は、XY色度図上で、色三角形の頂点はスペクトル軌跡上に位置する。そのような、青、緑、赤のレーザーを三原色とするディスプレーとしては、グレーティング・ライト・バルブ(GLV)プロジェクターが公知である。
【０００３】
GLVプロジェクターに使用される青、緑、赤のレーザーのように、三原色の波長を、例えば、青457ナノメートル、緑532ナノメートル、赤642ナノメートルに選ぶと、図２５に示すように、色再現範囲は従来のNTSC規格よりも、さらに広い色再現範囲を包含することになる。
【０００４】
図２７に示されるように、GLVプロジェクターの場合、赤から緑までの色再現範囲がスペクトル軌跡とほぼ重なっている。よって、特に赤から緑までの範囲で高い飽和度の色再現が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のビデオカメラ等の固体撮像装置は、NTSC規格や、CRT蛍光体の色再現範囲を前提としていたため、このような撮像装置によって撮像された画像を高い飽和度の色再現が可能なGLVプロジェクターで再現したとしても撮像対象物を小さな色差で忠実に色再現することができない、という問題がある。
【０００６】
かかる事情に鑑み、本発明の主たる目的は、特に色再現範囲がひろく（ワイド・ガミュート）、かつ撮影対象となる物体反射光と再現画像との色差の小さく、忠実な色再現を可能とする撮像装置を提供することにある。すなわち、例えばGLVプロジェクターのような高い飽和度の色再現が可能なディスプレーに表示するのに好適な画像を撮像する好適な撮像装置を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の主たる観点に係る撮像装置は、青、緑及び赤の３原色の各光量を計測する撮像素子と、ＣＩＥ  １９３１ＸＹＺ等色関数から青、緑及び赤のスペクトル３原色を基底にとった線形変換を行って求められた第１の等色関数から、当該関数における負の分光感度の波長領域が実質的になくなるような線形変換を行って求められた第２の等色関数に近似するような分光感度を前記撮像素子にもたせるように光の所定波長領域を吸収または分離する光吸収・分離手段とを具備することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、ＣＩＥ  １９３１ＸＹＺ等色関数から青、緑及び赤のスペクトル３原色を基底にとった線形変換を行って求められた第１の等色関数から、当該関数における負の分光感度の波長領域が実質的になくなるような線形変換を行って求められた第２の等色関数に近似するような分光感度を撮像素子にもたせるようにしているので、特に色再現範囲がひろく（ワイド・ガミュート）、かつ撮影対象となる物体反射光と再現画像との色差の小さく、忠実な色再現をすることが可能となる。
【０００９】
本発明の一の形態によれば、前記光吸収・分離手段が、前記第２の等色関数をガウス関数で近似して得られる分光感度をもたせる青、緑及び赤の各カラー・フィルターであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の一の形態によれば、前記光吸収・分離手段が、前記第２の等色関数をガウス関数で近似して得られる分光感度をもたせる青、緑及び赤の各一対の干渉フィルターとバンド・パス・フィルターとの組み合わせであることを特徴とするものである。そして、前記バンド・パス・フィルターはバンド・パス・フィルター用多層膜がプリズム斜面上、もしくは光軸に対して一定角度傾けた平板上に形成され、その膜面が前記干渉フィルターの膜面と平行にならないようにすることが好ましい。これにより、有害な多重反射を制限することができるからである。また、前記干渉フィルターの前後に長波長側をカットするフィルターが挿入されていることが好ましい。これにより、干渉フィルターとバンド・パス・フィルターとの組み合わせによって除去しえないガウス関数で近似される撮像素子の分光感度のリップルを除去し、色差を改善することが可能となる。
【００１１】
本発明の一の形態によれば、前記第２の等色関数をガウス関数で近似して分光感度を得ようとするとき、前記三原色のスペクトル波長を赤642ナノメートル、緑532ナノメートル、青457ナノメートルで近似し、青のガウス関数の中心波長を454±5ナノメートル、青のガウス関数の標準偏差を23±1ナノメートル、緑のガウス関数の中心波長を544±5ナノメートル、緑のガウス関数の標準偏差を33±1ナノメートル、赤のガウス関数の中心波長を584±5ナノメートル、赤のガウス関数の標準偏差を39±1ナノメートルのガウス関数で近似することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の一の形態によれば、前記光吸収・分離手段が、色分解プリズムであり、前記色分解プリズムは、第２の等色関数をGram Schmidtの直交化法を用いて直交化した青、緑、赤の第３の等色関数を求め、青の分光感度が緑の分光感度より大きい波長帯から、その反対に青の分光感度が緑の分光感度より小さくなる波長帯への遷移波長を第１の波長、緑の分光感度が赤の分光感度より大きい波長帯から、その反対に緑の分光感度が赤の分光感度より小さくなる波長帯への遷移波長を第２の波長としたときの、これらの第１及び第２の波長を前記第３の等色関数から求め、前記求められた第１及び第２の波長で色分解するものであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の一の形態によれば、前記三原色のスペクトル波長を赤642ナノメートル、緑532ナノメートル、青457ナノメートルで近似するとき、前記第１の波長は490ナノメートル±5ナノメートル、前記第２の波長は580ナノメートル±5ナノメートルであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の別の観点に係る撮像装置は、光を第１の光路と第２の光路とに分離する半透明鏡プリズム又はビーム・スプリティッング・プリズムと、前記第１の光路に分離された光を赤と青とに分離する色分解プリズムと、前記第２の光路上に配置された緑用カラー・フィルター及び第１の撮像素子と、前記色分解プリズムの赤色分離側に配置された赤用カラー・フィルター及び第２の撮像素子と、前記色分解プリズムの青色分離側に配置された青用カラー・フィルター及び第３の撮像素子とを具備することを特徴とするものである。かかる構成により、各撮像素子に対して最適化されたカラー・フィルターを使用することができる。そして、このように最適化されたカラー・フィルターを用いることで、色差を非常に小さくすることが可能である。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記各カラー・フィルターは、ＣＩＥ  １９３１ＸＹＺ等色関数から青、緑及び赤のスペクトル３原色を基底にとった線形変換を行って求められた第１の等色関数から、当該関数における負の分光感度の波長領域が実質的になくなるような線形変換を行って求められた第２の等色関数を求め、更に前記第２の等色関数をガウス関数で近似して得られる分光感度を前記各撮像素子にもたせるものであることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の一の形態によれば、前記各カラー・フィルターに代えて、それぞれ一対の青、緑及び赤用の干渉フィルターとバンド・パス・フィルターとの組み合わせを用いたことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記バンド・パス・フィルターにはバンド・パス・フィルター用多層膜がプリズム斜面上、もしくは光軸に対して一定角度傾けた平板上に形成され、その膜面が前記干渉フィルターの膜面と平行にならないようにされていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記干渉フィルターの前後に長波長側をカットするフィルターが挿入されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記第２の等色関数をガウス関数で近似して分光感度を得ようとするとき、前記三原色のスペクトル波長を赤642ナノメートル、緑532ナノメートル、青457ナノメートルで近似し、青のガウス関数の中心波長を454±5ナノメートル、青のガウス関数の標準偏差を23±1ナノメートル、緑のガウス関数の中心波長を544±5ナノメートル、緑のガウス関数の標準偏差を33±1ナノメートル、赤のガウス関数の中心波長を584±5ナノメートル、赤のガウス関数の標準偏差を39±1ナノメートルのガウス関数で近似することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の更なる目的と利益は以下の実施形態によって明らかにされる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、撮像装置１は、撮像レンズ２と、色分解プリズムやカラー・フィルター等の光吸収・分離手段３と、3板の固体撮像素子４と、その出力を変換しXY座標として出力するマトリックス回路５を備えるものである。
【００２４】
ここで、忠実な色再現のためには、カラー・フィルター等の光吸収・分離手段３の設計と、これに応じたマトリックス回路５の調整が重要である。
【００２５】
固体撮像素子４としては、一般的な200万画素のフルHD方式でプログレッシブスキャン方式のものを想定しているが、特に動画に限定されるものではない。
【００２６】
色分解プリズムやカラー・フィルター等の光吸収・分離手段３と固体撮像素子素子４からなるセンサーの分光感度は、例えば色分解プリズム上の誘電体多層膜によって実現できる分光反射率特性に限定される。
【００２７】
一方、理想とするセンサーの分光感度は、人間の目の、三種の錐体の分光感度を線形変換したものであり、これを等色関数と呼ぶ。
【００２８】
等色関数は、照明光とディスプレーの三原色が決まれば、CIE 1931ＸＹＺ等色関数を線形変換して求めることができる。すなわち、三原色から行列
【数１】
0004797289.tif 000002
【００２９】
を定義する。照明光よりベクトル
【数２】
0004797289.tif 000003
【００３０】
を定義し
【数３】
0004797289.tif 000004
【００３１】
より求めたベクトル
【数４】
0004797289.tif 000005
【００３２】
の成分と前述の三原色の行列Mの行列成分を用いて、行列
【数５】
0004797289.tif 000006
【００３３】
を作成し、CIE 1931ＸＹＺ等色関数からRGB等色関数を以下のように作成する。
【数６】
0004797289.tif 000007
【００３４】
ここで光源色としてCIE標準D光源のうちD65と、GLVプロジェクターの三原色を用いて具体的に計算した。
【００３５】
図２は、その計算結果として得られたRGB等色関数である。横軸は波長である。縦軸はカラー・センサーの分光感度である。
【００３６】
ここで変換行列は
【数７】
0004797289.tif 000008
【００３７】
である。
【００３８】
もしRGB等色関数が実現可能であれば、そのような分光感度を有するカラー・センサーで計測し、結果をするには、センス信号を前述の行列M0で変換すればＸＹ出力が得られる。
【００３９】
ところで、図２に示したRGB等色関数を実際のカラー・センサーとして実現するのは、等色関数の一部に負の分光感度を有しているから、物理的は困難である。しかし、もしRGB等色関数を線形変換したものが実現可能であれば、この変換された等色関数でセンスし、変換分も含めて変換マトリックスで戻してやり、ＸＹ出力すればよい。
【００４０】
どのような変換を行うかについては任意性があるが、ここでは負の分光感度が発生しないことを優先した。その変換行列は
【数８】
0004797289.tif 000009
【００４１】
において
【数９】
0004797289.tif 000010
【００４２】
である。
【００４３】
図３に変換後のRGB等色関数を示す。これを等価なRGB等色関数と呼ぶことにする。
【００４４】
このような変換後のRGB等色関数は良好にガウス関数で近似することができる。図４にガウス関数で近似した変換後のRGB等色関数を示す。
【００４５】
図4では、
赤：xbar=584nm σ=38.5nm
緑：xbar=544nm σ=32.8nm
青：xbar=454nm σ=23nm
となっている。
【００４６】
なお、変換行列の合成行列は
【数１０】
0004797289.tif 000011
【００４７】
である。
【００４８】
ここで、変換後のRGB等色関数のうち、例えば赤について考えると、透過率0%から100%までほぼ波長100ナノメートルにわたって透過率がゆっくり変化している。このような大きな波長変化幅は誘電体多層膜で実現するのは困難である。従って、本発明には、色ガラス・フィルターのような無機の吸収フィルターや、TACベースの有機色素フィルターが好適であると考えられる。
【００４９】
図５はそのような色ガラス・フィルターを使用した撮像装置の構成の一例である。
【００５０】
図５において、６は撮像レンズを示している。７は撮像レンズを通過した光（像）を第１の光路７ａと第２の光路７ｂとに分離する半透明鏡プリズム又はビーム・スプリティッング・プリズム、８は第１の光路７ａに分離された光を赤と青とに分離する色分解プリズムである。
【００５１】
第２の光路７ｂ上には、緑用カラー・フィルター９ａ及び第１の撮像素子９ｂが配置され、色分解プリズム８の赤色分離側には、赤用カラー・フィルター１０ａ及び第２の撮像素子１０ｂが配置され、色分解プリズム８の青色分離側には、青用カラー・フィルター１１ａ及び第３の撮像素子１１ｂが配置されている。
【００５２】
ここで、赤と青の組み合わせと緑は最初の半透明鏡プリズム又はビーム・スプリティッング・プリズム７で分離される。赤と青の分離は両者のカラー・フィルターの分光透過率特性が波長500 ナノメートルで交わるので、分解波長を500ナノメートルに設計した色分解プリズム８で行われる。
【００５３】
ガウス関数で近似したRGB等色関数でセンスしたときのCIELAB色差公式による、平均色差はΔE=1.9であることを、マクベス色票18色で確認した。
【００５４】
図６はガウス関数で近似したカラー・フィルターを用いたときの色差/レーザー三原色を示している。ここで横軸はマクベスの色票の番号である。
【００５５】
図７はこのような評価に用いた色票のX,Y色度点を示している。
【００５６】
これらの色票の色再現における色差の評価はCIELAB色差公式を用いた。すなわち、
【数１１】
0004797289.tif 000012
【００５７】
より求めた
【数１２】
0004797289.tif 000013
【００５８】
で評価した。
【００５９】
比較のために、NTSC規格の、赤、緑、青の蛍光体を３原色とするディスプレーにおいては、RGB等色関数は図８に示す如くである。
【００６０】
この図８に示したRGB等色関数を線形変換した後ガウス関数で近似した分光感度曲線をもつセンサーでセンスしたときの色差は、図９に示す通りである。
【００６１】
これにより、マクべス色票18色において平均色差ΔE=2.75であることを確認した。ここにガウス関数で近似したセンサー感度は
赤：xbar=577nm σ=39nm
緑：xbar=542nm σ=31nm
青：xbar=452nm σ=21nm
である。
【００６２】
従って、レーザー・スペクトルを３原色とすると、蛍光体を３原色とするものより、原理的には色差が小さくなる傾向にある。これは前者の方がRGB等色関数の負の部分の面積が小さいことに関係していると考えられる。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００６４】
上述した実施形態では、吸収フィルターの使用を前提にした設計であったが、この実施形態では、色分解プリズムの使用を前提にした設計である。変換後のRGB等色関数から出発して、青、緑、赤のセンサー感度が互いに直交するようにGram Schmidtの直交化を行う。
【００６５】
その変換行列は以下のようになる。
【数１３】
0004797289.tif 000014
【００６６】
ここで、
【数１４】
0004797289.tif 000015
【００６７】
図１０（ａ）及び（ｂ）は正規直交化等色関数であり、λ0=420nm，  λ1=490nm,   λ2=570nm,   λ3=630nmである。ここで、波長λ1は青と緑の等色関数の交点（第１の波長）、波長λ2は青との等色関数の交点（第２の波長）である。さらにλ0とλ3を定義して、図１０（ｂ）に示すように、青：λ0〜λ1、緑：λ1〜λ2、赤：λ2〜λ3で一定の透過率を有する色分解プリズムを考える。いまi番目のセンサーの感度をベクトルsiで表すとき、行列Aをベクトルsiと正規直交等色関数の内積で以下のように定義すると、
【数１５】
0004797289.tif 000016
【００６８】
センサー感度は近似的に以下のようにかける。
【数１６】
0004797289.tif 000017
【００６９】
ここでAは試作品の色分解プリズムの分光感度曲線より計算した。これより変換行列は
【数１７】
0004797289.tif 000018
【００７０】
である。
【００７１】
色分解プリズムの場合、センサー感度が青、緑、赤で独立で、重なり合いの部分が少なく、図５に示した実施形態の構成と比し、半透明鏡あるいはビーム・スプリティッング・プリズムの使用の必要性がないから、2倍明るい。
【００７２】
図１１にこの実施形態に係る色分解プリズムのみを用いた撮像装置の構成例を示す。
【００７３】
図１１において、１２は撮像レンズを示している。この撮像レンズ１２を通過する光軸上には第１及び第２の色分解プリズム１３、１４が順番に配置されている。第１の色分解プリズム１３により分離された緑の光は、全反射プリズム１５反射して第１の撮像素子１６ａに入射し、第２の色分解プリズム１４により分離された赤と青の各光は、それぞれ第２の撮像素子１６ｂ、第３の撮像素子１６ｃに入射されるようになっている。
【００７４】
図１１に示した撮像装置を実際に試作したもののセンサーの分光感度を図１２に示す。図１２において縦軸の単位は％である。
【００７５】
図１２をみてわかるように、上述した実施形態では緑から赤への色分解プリズムの分離波長が570ナノメートルであったところが、試作品の色分解プリズムの分離波長は580ナノメートルとなっている。この試作品の色分解プリズムについて、マクベスの色票を用いて、再現色の色差を評価すると、図１３に示す通りである。ここで、図１３では色分解プリズムを用いてセンスしたときの色差／レーザー三原色であり、平均色差はΔE＝７である。試作品の色分解プリズムの赤、緑の分離波長は580ナノメートルで、青、緑の分離波長は490ナノメートルであるが、その前後5ナノメートルの範囲で、ΔEは最小で、その平均値は7.2程度であることを確認した。
【００７６】
同様に蛍光体を３原色とするディスプレーにおいて、色分解プリズムを用いてセンスしたときの色差は、図１４に示す通りである。ここで、図１４では分解プリズムを用いてセンスしたときの色差/蛍光体三原色であり、ΔEの平均値は7.5程度で、ほぼ同等である。
【００７７】
以上、色分解プリズムを用いた本実施形態につきまとめると、マクべス・チャートの色票の範囲であるが、レーザーを３原色とするディスプレーと、蛍光体を３原色とするディスプレーの色差が同等であるならば、色再現範囲の広い前者が勝る。
【００７８】
さらに最初に示した実施形態におけるガウス関数型カラー・フィルターと比較すると、色分解プリズムを用いた方が、ガウス関数型カラー・フィルターより原理的に明るいが、色差をΔEで平均5以下にするのは困難であるが、ガウス関数型カラー・フィルターの場合、カラー・プリンターに迫る色差が実現されると結論される。
【００７９】
なお、図４に示したガウス関数の中心波長及び標準偏差はについては、以下の範囲であっても構わない。
（１）青のガウス関数の中心波長は454±5ナノメートル、ガウス関数の標準偏差は23±1ナノメートル
（２）緑のガウス関数の中心波長は544±5ナノメートル、ガウス関数の標準偏差は33±1ナノメートル
（３）赤のガウス関数の中心波長は584±5ナノメートル、ガウス関数の標準偏差は39±1ナノメートル
ここで、ガウス関数の波長標準偏差の許容範囲について考察する。
【００８０】
実際に波長標準偏差を変化させ、CIELABの色差の平均値の変化をみる。色差の平均値の極小解の近傍では、赤、緑、青カラーセンサーの波長標準偏差のうち、青は概して独立であるが、赤と緑は従属しており、これを図示すると図１５に示す通りである。ここで横軸、縦軸は、赤と緑の標準偏差の相対値XとYである。
【００８１】
このXとYを用いると解を通る直線のうち、色差の変化が最小になる直線はY-1.028〜0.7(X-1.049)
のように近似され、これに直交する方向に、色差の変化が数倍大きい。このXと青の標準偏差の相対値Zをパラメータに色差の平均値の最小を求めた。色差の平均値の最小を与えるのは、X=1.0584、Y=1.03458、Z=0.9212であった。
ここで、図1６は赤のガウス関数型カラーセンサーの標準偏差に対する色差を示している。色差について赤と緑のガウス関数型カラーセンサーの標準偏差は従属関係にあるから、色差の変化について最急勾配方向と最緩勾配方向が存在する。
【００８２】
ΔXに対して、最緩勾配方向と、最急勾配方向で、色差の平均値の変化をプロットすると図１６に示すようになり、最急勾配方向の赤と緑の標準変化誤差の組み合わせで考えると、色差の平均値を5以下にするには、ΔX<0.015にする必要がある。ところで赤の標準偏差は39ナノメートルであったから、その±1.5%は±0.6ナノメートルである。
【００８３】
一方、図１７は青のガウス関数型カラーセンサーの標準偏差に対する色差を示している。青の場合ΔZ<0.06にする必要がある。ところで青の標準偏差は23ナノメートルであったから、その±6%は±1.4ナノメートルである。青のマージンが赤に比べひろく見えるが、赤の場合は従属する緑の誤差分も含んだワーストケースであることを勘案して、各色のガウス関数型フィルターの標準偏差の許容値を一律に±1ナノメートルとする。
【００８４】
ガウス関数型フィルターの中心波長精度についても赤と緑については従属性があるから、比較的独立な青の場合を吟味し、赤と緑はこれに準拠するものとする。
【００８５】
図１８は青のガウス関数型カラーセンサーの中心波長に対する色差を示している。
【００８６】
図１８に示すように、青の中心波長誤差が5ナノメートルあっても色差の平均値は5.3程度である。これより赤、緑、青のガウス関数型フィルターの中心波長精度を±5ナノメートルとすればよい。
【００８７】
上述した実施形態では、このガウス関数型フィルターとして吸収フィルターを用いていたが、吸収フィルター以外に、干渉フィルターとバンド・パス・フィルターの組み合わせでガウス関数型フィルターを比較的容易に実現できる。
【００８８】
以下の実施形態は、図５に示した撮像装置の変形であって、図５に示した撮像装置では吸収フィルターによってガウス関数型フィルターを近似していたものを、これに代えて干渉フィルターとバンド・パス・フィルターの組み合わせを用いて実現する方法を示している。
【００８９】
干渉フィルターは厚さd、屈折率nの中間層の両側を振幅反射率rmの薄膜で挟んだもので、その分光透過率はローレンツ型関数で近似される。その中心波長をλとするとき、中間層の光学的厚みはnd=λ／２である。中間層の両側の振幅反射率rmの薄膜は、高屈折率nH、低屈折率nLのλ／４膜の多層膜で実現され、ここでは図１９に示すように干渉フィルタの膜を4層膜とした。図２０には干渉フィルタの分光透過率を示す。
【００９０】
ここで青は、nH=2.4、nL=1.4、nd=111ナノメートルで、中心波長はλ＝444ナノメートル、緑は、nH=2.2、nL=1.4、nd=134.5ナノメートルで、中心波長はλ＝538ナノメートル、赤は、nH=2.0、nL=1.4、nd=144.5ナノメートルで、中心波長はλ＝578ナノメートルである。
【００９１】
図２１はこのようなバンド・パス・フィルターと干渉フィルターの組み合わせを実現するための構成図である。
図２１において、１７は撮像レンズを示している。この撮像レンズ１７を通過する光軸上には赤外カットフィルター１８、偏光ビームスプリッター１９、半波長板２０、青バンドパスフィルター２１、赤バンドパスフィルター２２が順番に配置されている。
【００９２】
偏光ビームスプリッター１９により反射されたｓ偏光は、緑バンドパスフィルター２３で緑干渉フィルター２４を介して第１の撮像素子２５に入射し、透過したｐ偏光は半波長板２０を通りｓ偏光となし青バンドパスフィルター２１により分離された青の光は、赤カットフィルター２６及び青干渉フィルター２７を介して第２の撮像素子２８に入射し、赤バンドパスフィルター２２により分離された赤の光は、赤干渉フィルター２９を介して第３の撮像素子３０に入射するようになっている。なお、偏光ビームスプリッター１９により反射されたｓ偏光を半波長板を通したｐ偏光が緑バンドパスフィルター２２側へ、透過したｐ偏光が青バンドパスフィルター２０側に分離されるようにしても構わない。
【００９３】
このような構成の撮像装置によれば、特にバンド・パス・フィルターがバンド・パス・フィルター用多層膜が光軸に対して一定角度傾けて形成され、その膜面が前記干渉フィルターの膜面と平行にならないようにされているので、有害な多重反射を制限することができる。また、干渉フィルターの前後に長波長側をカットするフィルター１８、２６が挿入されているので、干渉フィルターとバンド・パス・フィルターとの組み合わせによって除去しえないガウス関数で近似される撮像素子の分光感度のリップルを除去し、色差を改善することが可能となる。
【００９４】
なお、ここでバンドパス・フィルターは45°入射を仮定している。一方、上述した実施形態では垂直入射が仮定されていた。バンドパス・フィルターは反射モードで使用されるから、入射光と反射光が空間的に分離される斜め入射が現実的である。斜め入射の場合、分光反射率特性に偏光依存性がある。一般には、自然光はp偏光成分強度とs偏光成分強度が等しいと考えられるから、一方の偏光についてセンスしてもよい。本発明の場合s偏光成分に対してバンドパス・フィルターを設計した。そこで、図２１中の半透明鏡は可視帯域の偏光板と半波長板の組み合わせであってもよい。
【００９５】
また、実際に設計したバンド・パス・フィルターは高屈折率と高屈折率のｌ／４膜の１１層膜である。ここで青は、ｎH=1.68、ｎL=1.4、ndcosθ=109ナノメートルで、中心波長はλ=436ナノメートル、緑は、ｎH=1.75、ｎL=1.4、ndcosθ =132.5ナノメートルで、中心波長はλ=530ナノメートル、赤は、ｎH=1.68、ｎL=1.4、ndcosθ=144ナノメートルで、中心波長はλ=576ナノメートルである。また基板の屈折率は1.76である。なお、バンド・パス・フィルターの最終層は高屈折率膜で終わっているが、膜厚１／２の低屈折率保護膜をつけてもよい。
【００９６】
図２２はこのようなバンド・パス・フィルターの分光透過率特性（45°入射、s偏光）を示している。
【００９７】
そして、このバンド・パス・フィルターに前述の干渉フィルターと、シリコンセンサー総合分光感度を組み合わせると、図２３の分光透過率特性が得られる。すなわち、図２３はバンド・パス・フィルターと干渉フィルターの組み合わせ分光透過率特性を示している。
【００９８】
これより色差を計算すると、図２４のようになり、平均色差で2.06であった。なお、図２４はバンド・パス・フィルターと干渉フィルターの組み合わせで実現される色差を示している。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特に色再現範囲がひろく（ワイド・ガミュート）、かつ撮影対象となる物体反射光と再現画像との色差の小さく、忠実な色再現を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るカラー・センサーの分光感度特性を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る負の領域をなくすような変換後のRGB等色関数を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るガウス関数で近似した変換後のRGB等色関数を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係るガウス関数で近似したカラーフィルタを用いたときの色差/レーザー三原色を示す図である。
【図７】本発明に係る評価に用いた色票のX,Y色度点を示す図である。
【図８】蛍光体三原色を用いたときの等色関数を示す図である。
【図９】ガウス関数で近似したカラーフィルタを用いたときの色差/蛍光体三原色を示す図である。
【図１０】本発明に係る正規直交化等色関数を示す図である。
【図１１】本発明の更に別の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示した撮像装置の試作品の色分解プリズムと固体撮像素子からなるセンサーの分光感度を示す図である。
【図１３】本発明に係る色分解プリズムを用いてセンスしたときの色差/レーザー三原色を示す図である。
【図１４】色分解プリズムを用いてセンスしたときの色差/蛍光体三原色を示す図である。
【図１５】本発明の係る赤、緑ガウス関数型カラーセンサーの標準偏差の関数としての色差を示す図である。
【図１６】本発明に係る赤のガウス関数型カラーセンサーの標準偏差に対する色差を示す図である。
【図１７】本発明に係る青のガウス関数型カラーセンサーの標準偏差に対する色差を示す図である。
【図１８】本発明に係る青のガウス関数型カラーセンサーの中心波長に対する色差を示す図である。
【図１９】本発明に係る 干渉フィルタの膜の構成を示す図である。
【図２０】図１９に示した干渉フィルタの分光透過率を示す図である。
【図２１】本発明の更に別の実施形態に係るバンド・パス・フィルターと干渉フィルターの組み合わせを実現する構成図である。
【図２２】上記のバンド・パス・フィルターの分光透過率特性（45°入射、s偏光）を示す図である。
【図２３】バンド・パス・フィルターと干渉フィルターの組み合わせ分光透過率特性を示す図である。
【図２４】バンド・パス・フィルターと干渉フィルターの組み合わせで実現される色差を示すずである。
【図２５】  XY色度図である。
【符号の説明】
１  撮像装置
２  撮像レンズ
３  分解プリズムやカラー・フィルター等の光吸収・分離手段
４  固体撮像素子
５  マトリックス回路
６  撮像レンズ
７  半透明鏡プリズム又はビーム・スプリティッング・プリズム
８  色分解プリズム
９ａ  緑用カラー・フィルター
９ｂ  第１の撮像素子
１０ａ  赤用カラー・フィルター
１０ｂ  第２の撮像素子
１１ａ  青用カラー・フィルター
１１ｂ  第３の撮像素子
１２  撮像レンズ
１３  第１の色分解プリズム
１４  第２の色分解プリズム
１５  全反射プリズム
１６ａ  第１の撮像素子
１６ｂ  第２の撮像素子
１６ｃ  第３の撮像素子
１７  撮像レンズ
１８  赤外カットフィルター
１９  偏光ビームスプリッター
２０  半波長板
２１  青バンドパスフィルター
２２  赤バンドパスフィルター
２３  緑バンドパスフィルター
２４  緑干渉フィルター
２５、２８、３０  撮像素子
２６  赤カットフィルター
２７  青干渉フィルター
２９  赤干渉フィルター
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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