(57)【要約】【課題】色再現性の劣化及びホワイトバランスの追込み精度の低下を防止し、高品位の画質を撮ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】被写体を結像するためのレンズと、可視光域外の光をカットする光学フィルタと、前記レンズと前記光学フィルタを介して結像された光情報を電気信号に変換する撮像素子とを有し、前記レンズと前記光学フィルタとによる透過分光のカット波長が、放電型照明灯の輝線（４０４．７〜４０７．８ｎｍ、４３５．８ｎｍ）と重ならないようにする。【選択図】図１
2005223589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を結像するためのレンズと、可視光域外の光をカットする光学フィルタと、前記レンズと前記光学フィルタを介して結像された光情報を電気信号に変換する撮像素子とを有する撮像装置において、
前記レンズと前記光学フィルタとによる透過分光のカット波長が、放電型照明灯の輝線と重ならないようにすることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体を結像するためのレンズと、可視光域外の光をカットする光学フィルタと、前記レンズと前記光学フィルタを介して結像された光情報を電気信号に変換する撮像素子とを有する撮像装置において、
前記光学フィルタによる透過分光のカット波長が、放電型照明灯の輝線と重ならないようにすることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記透過分光の短波長側のカット波長が、４０８ｎｍから４３５ｎｍの間に収まることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記透過分光の短波長側のカット波長の透過率８０％の波長が４３５ｎｍ以下であり、透過率２０％の波長が４０８ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記カット波長とするための蒸着薄膜を、前記レンズに施していることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記カット波長とするための蒸着薄膜を、前記光学フィルタに施していることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記カット波長とするための吸収部材を、前記光学フィルタに設けていることを特徴とする請求項２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、デジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）やデジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）が著しい普及を見せている。このようなカメラでは、木漏れ日のようなシーンにおいて、木の葉とその合間の空間との間に青（紫）のにじみが生じるものがある。これは銀塩カメラでも見られ、レンズ系の色収差に起因し、短波長側（青側）の結像点のずれが大きいことにより、暗部（木の葉）と明部（空間）との輪郭に青い輪郭が生じる。さらにデジタルカメラでは、信号処理での補間処理などの影響により、青輪郭の幅を広げることから、銀塩カメラの場合より目立つようになる。
【０００３】
このような現象の対策としては、レンズの色収差を無くすことが根本対策となるのであるが、この場合、蛍石など、高価な材料を使用することとなる。このため、青輪郭の発生に寄与する現象が可視光域の極めて短波長域（青側）のみによりおきていることから、青側の波長成分をカットすることが提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１においては、波長４３０ｎｍ以下の光線を９０％以上吸収する紫外側カットフィルタを光路中に配置することで、青輪郭を除くとしている。また、特許文献２では、近紫外近傍以下の波長の光線を吸収か反射によりカットするフィルタを光電変換面直近、あるいは光電変換素子の保護ガラス上に配置することで、青輪郭の弊害を無くしたカメラを実現するとしている。
【特許文献１】特開平６−３３７３５０号公報
【特許文献２】特開２００３−４６８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来例における課題について、図３を用いて以下に説明する。図３はデジタルカメラの概略の構成を示すブロック図であり、１は被写体の光線を結像するためのレンズ、２はレンズ１を通って結象される光量を制御するためのメカニカルな絞りとシャッタである。３は光学フィルタ（ＯＬＰＦ）であり、通常、水晶複屈折板、位相板で構成される光学ローパス機能と、赤外吸収ガラス、赤外反射コートとで構成される可視光透過フィルタ（赤外カットフィルタ）機能とをもつ。可視光透過フィルタは、１）ＩＲ（赤外）カットガラスのみで作られるもの、２）ＩＲカットコートのみで作られるもの、３）ＩＲカットガラスとＩＲカットコートの併用によるものがあるが、最近では２）か３）を採用することが多く行われており、高級機種のカメラでは３）を、低級機種のカメラでは２）を採用するケースが多い。そして、通常、光学フィルタの短波長側の透過カット半値は４００ｎｍ以下で３５０ｎｍまで位とされることが多い。前述の青側の波長成分をカットする場合には、この光学フィルタ３に反射コートか吸収ガラスを設けるか、レンズ１に反射コートを設けるかのいずれかによって行われることとなる。
【０００６】
４は固体撮像素子であり、レンズ１からの被写体結像光の結像する面に設置され、被写体結像光を電気信号に変換する。５は回路ブロックであり、固体撮像素子４からの撮像信号を画像処理する信号処理回路６、絞り・シャッタ２などカメラをコントロールするシステムコントロール回路７などで構成される。
【０００７】
上記デジタルカメラでは、固体撮像素子４の色特性（最近では、ＲとＢとＧを図４のように「２×２」に配置した基本配列の繰り返しよりなる所謂ベイア配列が多く用いられるが、この場合ではＲＧＢの透過率の比、またそれぞれの分光特性の差）が個々のカメラで異なることから、カメラの色の個体差を調整して合わせこむ色調整、また、被写体の各光源に対する色の応答に各カメラの個体差を調整して合わせこむＡＷＢ（オートホワイトバランス）調整等の色再現性をそれぞれのカメラで適正となるようにする調整が、製造過程にて行われる。このような製造過程では、かつてテレビジョン学会で標準化されたカラーバーチャートという色基準透過チャートを用い、光源として、これも標準化されたライトボックスとよばれる色評価用の蛍光灯の前に拡散板を置いた光源が用いられることが多い。
【０００８】
このような色の調整に用いられる基準光源においても、通常の蛍光灯同様に、発光分光特性上、ところどころに輝線という蛍光灯内の物質により決まる発光量が著しく高い波長が存在する。
【０００９】
さて、カメラの色ばらつきの要因として、上記のように固体撮像素子を挙げたが、他にもレンズの透過分光、固体撮像素子の感度が赤外分（１２００ｎｍまで）の感度があることから、可視光線のみを透過するフィルタ（可視光透過フィルタ、または赤外カットフィルタ）のばらつきなどの要因といったものもある。影響量の大きいものとして、先の固体撮像素子を挙げたが、次に可視光透過フィルタの特性のばらつき、特にカット波長のばらつきの影響が大きい。
【００１０】
したがって、先の青色輪郭の対策として近紫外近傍以下の波長のカットを行った場合、このカット波長が個々のカメラでばらつくこととなり、特に反射タイプでは吸収タイプよりカット波長のばらつきが大きくなり、±８ｎｍ程度のばらつきをもつこととなる。
【００１１】
従来例で述べた青色輪郭対策として、特許文献１では、波長４３０ｎｍ以下を９０％以上吸収（１０％以下の透過）することが開示されている。また、特許文献２では、近紫外近傍以下をカットすることが開示されている。しかしこの種の対策では、カット波長が短波長側にいくほど効果がなくなり、４００ｎｍ位では殆んど効果を得ることができない。その一因としては、元々デジタルカメラの感度が４００ｎｍ以下の感度を殆んど持っていないことにもよる。青色輪郭の対策効果をもたせるためのカット波長としては、最低でも４１５ｎｍ程度のカット波長とすることが望まれる。
【００１２】
ここで、例えばカット半値を、特許文献１における“波長４３０ｎｍ以下の光線を９０％以上吸収する紫外側カットフィルタ”の条件で以下、考察してみる。
【００１３】
４３０ｎｍ以下で透過率１０％以下とするときのカット半値（５０％透過波長）は凡そ４３５ｎｍ弱から４４５ｎｍ程度となる。これは蒸着タイプで考えているが、吸収タイプであればもう少し長波長側にいくかもしれない。半値は、蒸着薄膜の場合は膜設計により異なり、透過タイプの場合は材料により異なる。半値ばかりか、カット特性の傾きも異なり、また、概ね透過率２０％〜８０％くらいの間は直線となるが、そこから外れると変化が曲線状に緩やかになる傾向がある。したがって、“４３０ｎｍ以下の透過率を１０％以下”で規定した場合、製造ばらつきも含めて半値は４３４〜４５０ｎｍ程度に規定することとなる。通常、ＵＶコートの半値規定は±８〜１０ｎｍ程度で規定されるが、ここでは、４３０ｎｍで９０％透過を守るための半値下限を４３４ｎｍ（言うまでも無くカット傾斜で変わる）として、そこからコート半値±８とした場合の上限半値は４５０（＝４３４＋１６）ｎｍ、中心半値は４４２ｎｍである。
【００１４】
そこで、このようなものの色関係の調整を考えてみる。蛍光灯を光源とするライトボックスの調整を考えると、蛍光灯の輝線としては、短波長側では、４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの２本の輝線がある（後述の図１（ｂ）参照）。ここで、中心半値４３４ｎｍの可視光透過フィルタを搭載したカメラでは、４３６ｎｍの輝線をカットする場合とカットしない場合とがあり、中心半値４５０ｎｍの可視光透過フィルタであれば、４３６ｎｍの輝線をカットすることとなる。このため、前者のカメラでのＲＧＢ比はＢが高くなり、後者はＢが低くなる。４３６ｎｍの輝線による影響分が大きいので、前者と後者、すなわち、輝線を透過するか透過しないかにより、ＲＧＢ比が著しく異なることとなる。このために、これを同様に色調整をした場合、蛍光灯下での色合いは似ているが、輝線の影響のない外光下や電球灯下での色に著しく差がでてくることとなる。よって、輝線のない光源で色調整をしたとしても、今度は、蛍光灯下や水銀灯下などの輝線のある光源下での色の機差が大きくなる。
【００１５】
青輪郭対策のなされていないカメラでは、通常、４００ｎｍ以下に半値がある。このために、カメラ間での輝線の影響は小さい。しかし、輝線のない光源下と輝線のある光源下での色再現性に関しては、厳密には調整しきれず、オートホワイトバランスをする使い方では、白がずれることともなる。このために、ホワイトバランスのモードとして、蛍光灯モードを特別に用意するカメラもある。そして、このようなカメラでもより輝線の影響の大きい水銀灯、メタルハライドのような高輝度放電ランプ下でのホワイトバランスの追込み精度の充分なカメラは少ない。蛍光灯でも高輝度放電ランプでも輝線の出るポイントはほぼ同じであるが、その影響量が異なる。青輪郭対策が施された従来例のカメラでは、機差として、輝線の影響が大きく異なり、したがって、製造過程での色調整、また、カメラシステムとしての輝線の影響の緩和対策を施しても、機差分が大きく、また、各種光源でのホワイトバランスの追込み精度（オートホワイトバランスの白あわせにおいて、どこまで白を白に近づけることができるかの精度）を上げることができずに色再現性が劣ることとなってしまっていた。このように、従来例では、カメラ毎での色再現性の差が大きくなるという課題を有している。
【００１６】
また、“４３０ｎｍ以下を吸収９０％以上”とする条件の特許文献１の場合、半値が４５０ｎｍ位になることもある。これにより可視領域のカット量が大きくなり、これも著しく色再現枠を減らすこととなり、問題となる。
【００１７】
一方、“近紫外近傍以下の波長の光線を吸収か反射によりカットするフィルタを光電変換面直近、あるいは光電変換素子の保護ガラス上に配置することで、青輪郭の弊害をなくしたカメラ”とする特許文献２の場合、放電型ランプの輝線スペクトルに関しての考慮がなされておらず、輝線スペクトルによる影響をこの場合でも受けることとなり、色再現性の保証が難しくなる。
【００１８】
（発明の目的）
本発明の目的は上記の点に鑑み、色再現性の劣化及びホワイトバランスの追込み精度の低下を防止し、高品位の画質を撮ることのできる撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被写体を結像するためのレンズと、可視光域外の光をカットする光学フィルタと、前記レンズと前記光学フィルタを介して結像された光情報を電気信号に変換する撮像素子とを有する撮像装置において、前記レンズと前記光学フィルタとによる透過分光のカット波長が、放電型照明灯の輝線と重ならないようにする撮像装置とするものである。
【００２０】
同じく上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、被写体を結像するためのレンズと、可視光域外の光をカットする光学フィルタと、前記レンズと前記光学フィルタを介して結像された光情報を電気信号に変換する撮像素子とを有する撮像装置において、前記光学フィルタによる透過分光のカット波長が、放電型照明灯の輝線と重ならないようにする撮像装置とするものである。
【００２１】
上記構成においては、透過分光のカット波長が放電型照明灯の輝線と重ならないように、詳しくは、４０８ｎｍから４３５ｎｍの間に収まるようにして、放電型照明灯の輝線が透過しないようにしている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、色再現性の劣化及びホワイトバランスの追込み精度の低下を防止し、高品位の画質を撮ることのできる撮像装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の一実施例に示す通りである。
【実施例】
【００２４】
図１は本発明の一実施例の撮像装置に係わる図であり、詳しくは、図１（ａ）は放電型照明灯の一例である蛍光灯の波長と色にじみ量の関係を、図１（ｂ）は蛍光灯の波長と発光量の関係を、図１（ｃ）は蛍光灯の波長と撮像装置に具備される所定のカット波長が設けられた光学フィルタの透過量の関係（分光透過特性）を、それぞれ示す図である。なお、本発明の一実施例に係わる撮像装置の主要部分の概略構成は図３と同様であるので、その説明は省略する。
【００２５】
従来の青輪郭対策のための青側カット波長を可視光域に寄せることで生じる色再現性劣化、特にそれが機差として生じることの原因は、既に詳細に説明した通りであり、本発明の実施例は、上記のようにその原因を明確化することで導きだされるものである。
【００２６】
輝線の存在する照明灯では使用する原料が限られているため、４００〜４５０ｎｍであれば、４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの２本の輝線が存在する。図１（ｂ）に蛍光灯の波長による発光量を示している。
【００２７】
従来例の課題である色再現性の輝線による影響を無くすために、本実施例に係わる短波長側のカット波長は、４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの間としている。図１（ｃ）は光学フィルタ３に適用した場合の該光学フィルタ３の概略の分光透過特性である。実線が光学フィルタ分光のばらつきの中心の透過特性、点線、一点鎖線はそれぞれの限度端の特性である。カット波長のばらつきが±７％として、８０％透過率で４１９ｎｍ〜４３３ｎｍ、カット傾き２０％〜８０％透過で４ｎｍ、半値は４１７〜４３１ｎｍで中心値は４２４ｎｍである。このあたりが実施の実現性の高いところである。
【００２８】
図１（ａ）は青輪郭のにじみ量の波長依存である。この図から、半値４１７〜４３１ｎｍのうちの半値４１７ｎｍ程度でも充分な対策効果があることが理解できる。
【００２９】
なお、輝線４０４．７〜４０７．８ｎｍより短波長とし、この輝線にひっかからない４０４ｎｍ以下をカット波長とすると、青輪郭の低減効果は実使用上での効果を発揮するまでに至らない。一方、４３６ｎｍを超えることを条件にすると、製造ばらつきも含めてカット波長は４５０ｎｍ程度までカットすることになるが、これでは、色再現域が著しく低減するので望ましくない。
【００３０】
これらの弊害を避けて最も効果的に色再現域を減ずることなく、かつ、青輪郭を減少させるのは、光学フィルタ３の短波長側のカット波長を４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの間に収めることである。青輪郭は完全に無くなることはないが、実使用上、不快感を与えない程度に抑圧でき、かつ、色再現域も実使用上の劣化がわからないバランスポイントが４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの間である。製造での半値のばらつきは通常、蒸着薄膜で±７〜１０ｎｍであるから、半値の実力とレンズ１の収差特性とからこの間に含まれる適正ポイントとなるように中心値を設定すればよい。
【００３１】
また、このように４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの間をカット波長とすることで、放電型の照明灯のもと、輝線４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの影響が機差で異なることもなくなり、色再現性の良いカメラを一様に提供できることとなる。
【００３２】
短波長側のカットは、光学フィルタ３に吸収タイプのＵＶカットガラスを用いること、あるいは、蒸着薄膜で反射タイプのコートを形成することによって実現できるが、これに限定されるものではなく、レンズ１を構成する複数のガラス玉のいずれかに蒸着薄膜を形成することでも可能である。
【００３３】
図２は、光学フィルタ３で実施する場合の構造例について説明するための図である。
【００３４】
図２（ｄ）は、従来、通常用いられる構成の可視光透過フィルタである。同図において、１１は反射タイプの蒸着薄膜赤外（ＩＲ）カットコートで、短波長側カット波長は通常３５０〜４００ｎｍの間に収められる。１２は０°分離水晶複屈折板、１３は吸収タイプのＩＲカットガラス、１４は水晶位相板、１５は９０°分離水晶複屈折板、１６はＡＲコートである。
【００３５】
一方、図２（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す光学フィルタ３において実施する場合の、本実施例による光学ローパスフィルタの構成を示すものである。
【００３６】
図２（ａ）は、通常のＩＲカットコートと同一層にＩＲカット波長を変えずに短波長側のカット波長を、本実施例における４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの間のカット波長にしたＵＶＩＲカット膜１７を設けたものである。
【００３７】
図２（ｂ）は、ＩＲカットコート１１は変更せずに、ＡＲコート（反射防止膜）１６に代えて短波長側を本実施例のカット値とする蒸着薄膜層によるＵＶカットコート１８を設けたものである。ＵＶカット膜の長波長側のカット周波数は存在しないか、存在しても、ＩＲカットコート１１よりも長波長側に存在する。
【００３８】
図２（ｃ）は、従来の図２（ｄ）の構成の中に、吸収型のＵＶカットガラス１９を設けたものである。
【００３９】
短波長側のカット波長は必ず、４０４．７〜４０７．８ｎｍと４３５．８ｎｍの間に収められるのが本実施例の特徴であるが、このカット波長をどこで定義するかということになると、可視域の透過率の平均は通常９０数％であること、またカット傾斜特性の直線性があるのは２０〜８０％程度であることから、上限側の４３５ｎｍは８０％で規定し、下限側の４０８ｎｍは２０％で規定するのが望ましい。傾斜分を加味して半値で規定しても良い。例えば２０％〜８０％の傾きが６％だとすると、８０％で４３５ｎｍに対して半値４３２ｎｍを上限とするというようにである。
【００４０】
いずれにしろ重要なのは、製造ばらつきにより輝線を含む場合と含まない場合の混在が生じないようにすることであり、そのために、本実施例では、以下のような構成としている。
【００４１】
１）レンズ１と光学フィルタ３とによる透過分光のカット波長が、蛍光灯等の放電型照明灯の輝線と重ならないようにしている。詳しくは、レンズ１と光学フィルタ３とによる透過分光の短波長側のカット波長を、４０８ｎｍ（＞４０４．７〜４０７．８ｎｍ）から４３５ｎｍ（＜４３５．８ｎｍ）の間に収めることである。更に詳しくは、レンズ１と光学フィルタ３とによる透過分光の短波長側のカット波長の透過率８０％の波長を４３５ｎｍ以下とし、透過率２０％の波長を４０８ｎｍ以上にすることである。そして、前記カット波長とする蒸着薄膜を前記レンズ１に施している。
【００４２】
２）光学フィルタ３による透過分光のカット波長が、蛍光灯等の放電型照明灯の輝線と重ならないようにしている。詳しくは、光学フィルタ３による透過分光の短波長側のカット波長を、４０８ｎｍから４３５ｎｍの間に収めることである。更に詳しくは、光学フィルタ３による透過分光の短波長側のカット波長の透過率８０％の波長を４３５ｎｍ以下とし、透過率２０％の波長を４０８ｎｍ以上にすることである。そして、前記カット波長とする蒸着薄膜もしくは吸収部材を光学フィルタ３に施している。
【００４３】
よって、従来、木漏れ日のように暗部と明部の間に青い輪郭が生じることで不快な画像となる現象を防止でき、かつ、青輪郭を防止することで従来発生していた色再現性の劣化、ホワイトバランスの追込み精度の低下を防止でき、高品位の画質を撮れる撮像装置を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係わる波長とにじみ量、発光量、透過量の関係を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係わるカット波長を光学フィルタにて実施した場合の構成図である。
【図３】本発明の一実施例及び従来の撮像装置の主要部分の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の撮像装置に具備される固体撮像素子の色配列図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    レンズ
３    光学フィルタ
４    固体撮像素子
１１  ＩＲカットコート
１２  ０°分離水晶複屈折板  
１３  ＩＲカットガラス
１４  水晶位相板
１５  ９０°分離水晶複屈折板
１６  ＡＲコート
１７  ＵＶＩＲカットコート
１８  ＵＶカットコート
１９  ＵＶカットガラス
【図１】
2005223589.tif 000003
【図２】
2005223589.tif 000004
【図３】
2005223589.tif 000005
【図４】
2005223589.tif 000006