JP2012247645A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタアレイを有さない撮像素子によってカラー画像を撮像する。
【解決手段】撮像装置は、結像レンズと該結像レンズの領域毎に透過波長域を異ならせる光学フィルタとを有する撮像光学系と、受光素子を複数有するモノクロの受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記撮像光学系の射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記撮像光学系の第１の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記撮像光学系の第２の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特にカラーフィルタアレイを有さない撮像素子によってカラー画像を撮像する技術に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置には、複数の光電変換素子を有するＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられる。一般に、カラー画像の撮影では、特許文献１のように、色分解プリズムによって波長毎（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に分離した光をそれぞれの撮像素子において受光するか、または特許文献２のように、光電変換素子毎に配置されたカラーフィルタによって透過波長を制限することが行われている。

特開２００５−１７５８９３号公報 特開２００７−１４７７３８号公報

しかしながら、色分解プリズムの構成やカラーフィルタの製造方法は複雑であり、高コスト化を招いているという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮像素子の構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、複数の色が異なる画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得可能な撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、結像レンズと該結像レンズの領域毎に透過波長域を異ならせる光学フィルタとを有する撮像光学系と、受光素子を複数有するモノクロの受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記撮像光学系の射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記撮像光学系の第１の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記撮像光学系の第２の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子の構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、複数の色が異なる画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。

前記光学フィルタは、三原色のカラーフィルタを含むことが好ましい。

これにより、カラー画像の撮影が可能となる。

前記光学フィルタは、前記結像レンズの中心からの距離により区分された円形及び円環形状のフィルタからなり、円形および円環形状のフィルタ毎に透過波長域が異なっていてもよい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

前記光学フィルタは、前記受光部に対して特定の波長域の光量を多く与えてもよい。

これにより、所望の画像を取得することができる。

前記結像レンズは、該結像レンズの領域毎に異なるＭＴＦ特性を有していてもよい。

これにより、所望の画像を取得することができる。

前記光学フィルタは、前記結像レンズに対して特定の波長域に高周波成分を多く与えてもよい。

これにより、所望の画像を取得することができる。

フィルタ交換手段を備え、前記光学フィルタは、波長選択性の異なる複数種類のフィルタから任意に選択可能であってもよい。

これにより、所望の画像を取得することができる。

前記複数の光学要素の各光学要素は、複数の受光素子単位毎に設けられたマイクロレンズであり、前記撮像光学系の第１の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を第１の受光素子へ入射させ、前記撮像光学系の第２の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を第２の受光素子へ入射させることが好ましい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

前記複数の光学要素は、それぞれ前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記受光素子に受光させるべく光軸を前記受光素子の受光開口に対して偏倚して設けられたマイクロレンズであってもよい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

前記複数の光学要素はそれぞれ、対応する受光素子に対し前記予め定められた瞳領域への指向性を持つ開口が形成された遮光要素であってもよい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタと、前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記異なる偏光成分をそれぞれ透過する第２偏光フィルタとを有していてもよい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

前記複数の光学要素はそれぞれ、前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させるプリズム要素であってもよい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

前記複数の光学要素は、焦点距離をそれぞれ異ならせたマイクロレンズと円環形状の開口を形成する遮光要素であってもよい。

これにより、適切に複数の色が異なる画像を取得することができる。

本発明によれば、撮像素子の構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、複数の色が異なる画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。

撮像装置のブロック構成の一例を模式的に示す図 マイクロレンズと対応する受光素子群を光軸方向から見た模式図 図２（ａ）の破線Ａ−Ａにおける断面図 第２の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図 第３の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図 第４の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図 色分離フィルタ部を光軸方向から見た模式図 第５の実施形態に係る撮像装置のブロック構成の一例を模式的に示す図 遮光マスクの形状を示す斜視図 レンズ系、マイクロレンズ、遮光マスク、受光素子を模式的に示す俯瞰図 第５の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図 第６の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図 マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図 マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図 マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図 第５の実施形態に係るマイクロレンズと対応する受光素子群を光軸方向から見た模式図 円環状の受光を説明するための図 結像原理によるレンズの各領域のＭＴＦ特性を説明するための図 ターレット切り替え式フィルタ装置の一部断面を含む側面図 ターレット切り替え式フィルタ装置の正面図 第９の実施形態に係る撮像装置のブロック構成の一例を模式的に示す図 偏向部、マイクロレンズ部および受光部の構成の一例を模式的に示す図 光軸に垂直な面で偏向部を切断した模式断面を示す図 偏向部の構成の他の一例を模式的に示す図 仕切板の変形例を示す図 第１０の実施形態に係る撮像装置のブロック構成の一例を示す図 第１０の実施形態に係る撮像装置の変形例を示す図

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

〔第１の実施形態〕
図１は、撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す。本実施形態に係る撮像装置１０は、それぞれ色が異なる複数の画像を撮像する機能を提供する。特に、撮像装置１０に係る光学構成は、受光センサに色分離用カラーフィルタアレイが不要な撮像装置を提供する。撮像装置１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０および画像記録部１９０を備える。

レンズ系１００は、単一の撮像用のレンズ系であり、入射した光が通過する領域毎に異なる透過波長特性を持つ。レンズ系１００は、１以上のレンズ１００ａと、結像レンズの入射領域毎に透過波長域を異ならせるための色分離フィルタ部１００ｂを備える。

色分離フィルタ部１００ｂは、三原色のカラーフィルタを有している。すなわち、緑（Ｇ）に属する波長域の光を透過するＧフィルタ１００ｂ−Ｇと、赤（Ｒ）に属する波長域の光を透過するＲフィルタ１００ｂ−Ｒと、青（Ｂ）に属する波長域の光を透過するＢフィルタ１００ｂ−Ｂを有している。これらの各フィルタを、色分離フィルタ部１００ｂのＧ領域、Ｒ領域、Ｂ領域と呼ぶ場合がある。

ここで、レンズ１００ａの射出瞳１２０の瞳領域１２２ａにはＢフィルタ１００ｂ−Ｂが、瞳領域１２２ｂにはＲフィルタ１００ｂ−Ｒが、瞳領域１２２ｃにはＧフィルタ１００ｂ−Ｇが、それぞれ対応して配置されている。したがって、レンズ系１００を通過した被写体光のうち、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光はＢの波長域、瞳領域１２２ｂを通過した光はＲの波長域、瞳領域１２２ｃを通過した光はＧの波長域、をそれぞれ有する光となっている。

なお、本実施形態の色分離フィルタ部１００ｂは、レンズ１００ａの瞳面の近傍であって、被写体光の光路上においてレンズ１００ａの後段に配置されているが、これと光学的に等価な位置に配置されていればよい。またレンズ系１００は、レンズ系全体で異なる透過波長特性を与える光路が存在すればよく、透過波長特性の違いが特定のフィルタの特定の光学面によって提供されなくてよい。また、色分離フィルタ部１００ｂが、レンズ効果を併せ持っていてもよい。

レンズ系１００を通過した被写体光は、受光ユニット２０に入射する。受光ユニット２０は、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光、瞳領域１２２ｂを通過した光および瞳領域１２２ｃを通過した光を、それぞれ分離して受光する。受光ユニット２０は、それぞれ分離して受光した光による信号を画像信号として画像生成部１７０に供給する。画像生成部１７０は、当該画像信号から、それぞれ色の異なる画像を生成する。画像記録部１９０は、画像生成部１７０が生成した画像を記録する。画像記録部１９０は、不揮発性メモリに当該画像を記録してよい。当該不揮発性メモリは、画像記録部１９０が有してよい。また、当該不揮発性メモリは、撮像装置１０に対して着脱可能に設けられた外部メモリであってよい。画像記録部１９０は、撮像装置１０の外部に画像を出力してもよい。

受光ユニット２０は、複数のマイクロレンズ１５２を有する。マイクロレンズ１５２は、光軸に垂直な方向に所定の規則に従って配置されている。各マイクロレンズ１５２には、それぞれ対応する受光素子群１６１が偏向光学要素として配置されている。受光素子群１６１は、複数の受光素子１６２から構成されている。

複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子を形成してよい。複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子の他、ＣＣＤ型撮像素子などの固体撮像素子を形成してよい。

図２（ａ）は、マイクロレンズ１５２と対応する受光素子群１６１を光軸方向から見た模式図である。同図に示すように、本実施形態では、１つのマイクロレンズ１５２に対応して、９つの受光素子１６２−１ａ、１６２−１ｂ、１６２−１ｃ、１６２−２ａ、１６２−２ｂ、１６２−２ｃ、１６２−３ａ、１６２−３ｂ、１６２−３ｃが３行３列に配置された受光素子群１６１が備えられている。

なお、マイクロレンズと対応する受光素子群は、図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズ１５２に対して矩形状の受光素子１１６２−１、２、３が配置された受光素子群１１６１が対応していてもよいし、図２（ｃ）に示すように、縦長のマイクロレンズ１１５２に対して受光素子２１６２−１、２、３が配置された受光素子群２１６１が対応していてもよい。

図３は、図２（ａ）の破線Ａ−Ａにおける断面図である。同図に示すように、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１６２−１ａ（第１の受光素子に相当）に受光される。ここでは図示を省略しているが、瞳領域１２２ａを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１６２−１ｂ、１６２−１ｃにも同様に受光される。

また、瞳領域１２２ｂを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１６２−２ａ（第２の受光素子に相当）、１６２−２ｂ、１６２−２ｃに受光される。同様に、瞳領域１２２ｃを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１６２−３ａ、１６２−３ｂ、１６２−３ｃに受光される。

なお、同図に示す２６２は、隣接画素との間の干渉を防ぐために設けられた遮光部である。

前述のように、瞳領域１２２ａを通過した光はＢの波長域の光、瞳領域１２２ｂを通過した光はＲの波長域の光、瞳領域１２２ｃを通過した光はＧの波長域の光である。したがって、受光素子１６２−１ａ、１６２−１ｂ、１６２−１ｃはＢの波長域の光を受光し、受光素子１６２−２ａ、１６２−２ｂ、１６２−２ｃはＲの波長域の光を受光し、受光素子１６２−３ａ、１６２−３ｂ、１６２−３ｃはＧの波長域の光を受光する。

このように、マイクロレンズがレンズ系１００の瞳と複数の受光素子１６２との結像関係を結ぶことで、各々の受光素子１６２が受光する光は、レンズ系１００の射出瞳１２０における予め定められた瞳領域１２２を通過したものに制限される。

受光素子群１６１の各受光素子１６２は、受光量に応じた強度の撮像信号を、画像生成部１７０に出力する。画像生成部１７０は、複数の受光素子１６２の撮像信号から、被写体の画像を生成する。具体的には、画像生成部１７０は、受光素子群１６１から供給された撮像信号から、異なる色の画像を示す画像信号を生成する。

本例では、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２−１ａ、１６２−１ｂ、１６２−１ｃの撮像信号から、Ｂの波長域の画像（Ｂ画像）を生成する。また瞳領域１２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２−２ａ、１６２−２ｂ、１６２−２ｃの撮像信号から、Ｒの波長域の画像（Ｒ画像）を生成する。同様に、瞳領域１２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２−３ａ、１６２−３ｂ、１６２−３ｃの撮像信号から、Ｇの波長域の画像（Ｇ画像）を生成する。

さらに画像生成部１７０は、Ｂ画像、Ｒ画像、Ｇ画像から、カラー画像を生成してもよい。

本実施形態では、マイクロレンズが射出瞳の３つの領域を通過した光を、縦方向に３つの受光素子に入射させる例を示している。マイクロレンズが指向する射出瞳の３つの領域は、撮像光学系の透過波長がそれぞれ異なる各領域に対応する。このため、３つの異なる色の画像を、同時に、独立に、並列に得ることができる。

ここでは、色分離フィルタ部１００ｂとしてＲＧＢの３色の透過波長領域を持つフィルタを例に説明したが、色の配置や種類、数は適宜変更することが可能である。例えば、色分離フィルタとしてＲＧＢの他に、Ｗ（白）の透過波長領域を有する４色のフィルタを適用してもよい。この場合、色分離フィルタの４色の配置に対応させて、４つの波長域の光をそれぞれ受光する受光素子を配置すればよい。これにより、射出瞳の４つの領域を通過した光を、それぞれ４つの受光素子に入射させることができる。また、色分離フィルタは、連続的に透過波長が変化するように構成されていてもよい。

〔第２の実施形態〕
図４は、第２の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図である。本実施形態の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図４の例では、マイクロレンズ９５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ９５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ９５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ９５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。

各マイクロレンズ９５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。マイクロレンズ９５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。したがって、受光素子１６２が受光することができる光束の大きさは、射出瞳１２０の一部範囲を通過するものに制限される。

本実施形態における受光ユニット２０は、マイクロレンズ９５２の光軸が、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において、受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。ここで、受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２が受光し光電変換に利用できる光が通過する領域の中心位置とする。受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２の近傍に位置する遮光部２６２に形成された受光開口の中心であってよい。

マイクロレンズ９５２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの偏倚量が設計されている。マイクロレンズ９５２の屈折力および偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。

本実施形態では、マイクロレンズ９５２ａは、受光素子１６２ａが受光開口を通じて受光できる光を、瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。同様に、マイクロレンズ９５２ｂおよびｃは、対応する受光素子１６２ａおよびｃが受光開口を通じて受光できる光を、それぞれ瞳領域１２２ｂおよびｃを通過したものに制限する。マイクロレンズ９５２ｄは、マイクロレンズ９５２ａと同様、受光素子１６２ｄが受光開口を通じて受光できる光を、瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。

したがって、受光素子１６２ａ、１６２ｄはＢの波長域の光を、受光素子１６２ｂはＲの波長域の光を、受光素子１６２ｃはＧの波長域の光を受光する。

このように、複数のマイクロレンズ９５２は、それぞれ予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、光軸を受光素子１６２の受光開口に対して偏倚して設けられる。その結果、各受光素子１６２は、それぞれ異なる透過波長域の光を受光する。画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、Ｂ画像、Ｒ画像、Ｇ画像を得ることができる。

〔第３の実施形態〕
図５は、第３の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図である。本実施形態の受光ユニット２０は、第２の実施形態と同様に、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図５の例では、マイクロレンズ１０５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１０５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１０５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１０５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。

さらに受光ユニット２０は、遮光部１０６０および遮光部１０７０を備えている。遮光部１０６０および遮光部１０７０には、それぞれ開口１０６２および開口１０７２が形成されている。マイクロレンズ１０５２により受光素子１６２に向けて集光される光のうち、開口１０６２および開口１０７２を通過した一部の光が、遮光部２６２に形成された受光開口を通じて受光素子１６２に入射する。

開口１０６２および開口１０７２は、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において互いに偏倚して設けられる。開口１０６２および開口１０７２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの位置が設計されている。開口１０６２および開口１０７２の偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。

本実施形態では、開口１０６２および開口１０７２は、受光素子１６２ａが受光開口を通じて受光できる光を、瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。その結果、受光素子１６２ａはＢの波長域の光を受光する。

受光素子１６２ｂ〜ｄに対応する開口も同様であるので、説明を省略する。このように、遮光部１０６０および遮光部１０７０は、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有する。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、Ｂ画像、Ｒ画像、Ｇ画像を得ることができる。

〔第４の実施形態〕
遮光部１０６０および遮光部１０７０ではなく、遮光部２６２が、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有していてもよい。

図６は、第４の実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す図である。本実施形態の受光ユニット２０は、遮光部２６２の開口１２６４を偏向光学要素として有する。

遮光部２６２の開口１２６４は、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられている。ここでは、受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２が受光し光電変換に利用できる光が通過する領域の中心位置とする。

開口１２６４は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの偏倚量が設計されている。開口１２６４の偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。

ここでは、開口１２６４ａは、受光素子１６２ａが受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。その結果、受光素子１６２ａはＢの波長域の光を受光する。

同様に、開口１２６４ｂおよびｃは、対応する受光素子１６２ｂおよびｃが受光できる光を、それぞれ瞳領域１２２ｂおよびｃを通過したものに制限する。その結果、受光素子１６２ｂおよびｃは、それぞれＲの波長域、Ｇの波長域の光を受光する。さらに開口１２６４ｄは、開口１２６４ａと同様、受光素子１６２ｄが受光できる光を、瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。

このように、遮光部２６２の複数の開口１２６４は、それぞれ予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、Ｂ画像、Ｒ画像、Ｇ画像を得ることができる。

〔第５の実施形態〕
図７（ａ）は、図１に示す色分離フィルタ部１００ｂを光軸方向から見た模式図である。同図に示すように、色分離フィルタ部１００ｂは、Ｇフィルタ１００ｂ−Ｇ、Ｒフィルタ１００ｂ−Ｒ、Ｂフィルタ１００ｂ−Ｂが縦方向に分割されて配置されている。

図７（ｂ）は、本実施形態に係る色分離フィルタ１０２ｂを光軸方向から見た模式図である。色分離フィルタ１０２ｂは、レンズ１００ａの中心に対応する点からの距離により区分された円形および円環形状のフィルタからなる。本実施形態では、中心に円形のＢフィルタ１０２ｂ−Ｂ、Ｂフィルタの外側に円環形状のＲフィルタ１０２ｂ−Ｒ、さらにＲフィルタの外側に円環形状のＧフィルタ１０２ｂ−Ｇが配置されている。色分離フィルタ部１０２ｂが、レンズ効果を併せ持つ態様も可能である。

このように各色フィルタを配置した場合であっても、複数の受光素子１６２によって色を分離して受光することができる。

例えば図４に関連して説明したマイクロレンズを偏倚させる場合であれば、マイクロレンズの偏倚の方向と量を色分離フィルタ１０２ｂに対応させて調整すればよい。また図５、図６に関連して説明した開口を偏倚させる場合であれば、開口の偏倚の方向と量を色分離フィルタ１０２ｂに対応させて調整すればよい。

本実施形態では、円形状及び円環形状の遮光部を用いて、色を分離して受光する。

図８は、本実施形態に係る撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す。同図に示すように、レンズ系１００は、１以上のレンズ１００ａと、図７（ｂ）に示した色分離フィルタ１０２ｂを備える。

ここで、レンズ１００ａの射出瞳２２０の円環形状の瞳領域２２２ａにはＧフィルタ１０２ｂ−Ｇが、瞳領域２２２ａの内側の円環形状の瞳領域２２２ｂにはＲフィルタ１０２ｂ−Ｒが、瞳領域２２２ｂの中央の円形状の瞳領域２２２ｃにはＢフィルタ１０２ｂ−Ｂが、それぞれ対応して配置されている。したがって、レンズ系１００を通過した被写体光のうち、レンズ系１００の射出瞳２２０の瞳領域２２２ａを通過した光はＧの波長域、瞳領域２２２ｂを通過した光はＲの波長域、瞳領域１２２ｃを通過した光はＢの波長域、をそれぞれ有する光となっている。

この各色の光を分離して受光するために、本実施形態では、遮光部２６２の各受光素子上に設けられた遮光マスクの形状が円形状又は円環形状となっており、これにより受光素子上の開口形状が円形状又は円環形状となっている。

図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ各受光素子上に形成される遮光マスク２２６２−１、遮光マスク２２６２−２、及び遮光マスク２２６２−３の形状を示す斜視図である。遮光マスク２２６２−１の開口部は、Ｂフィルタ１０２ｂ−Ｂと相似形状となっており、受光素子１６２の中心部のみに受光させる形状となっている。また遮光マスク２２６２−２の開口部は、Ｒフィルタ１０２ｂ−Ｒと相似形状となっており、遮光マスク２２６２−１の開口部の周辺部分に相当する円環形状部のみに受光させる形状となっている。さらに遮光マスク２２６２−３の開口部は、Ｇフィルタ１０２ｂ−Ｇと相似形状となっており、遮光マスク２２６２−２の開口部の周辺部分に相当する円環形状部のみに受光させる形状となっている。

図１０は、レンズ系１００、各マイクロレンズ１０５２ａ〜１０５２ｃ、各遮光マスク２２６２−１〜２２６２−３、及び各受光素子１６２ａ〜１６２ｃを模式的に示す俯瞰図である。また図１１は、受光ユニットの一例を模式的に示す断面図である。

本実施形態の受光ユニット２０は、これまでと同様に１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図１１の例では、マイクロレンズ１０５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１０５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１０５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１０５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。なお、各マイクロレンズ１０５２の中心位置と各受光素子１６２の中心位置とは、一致するように配置されている。

また、受光素子１６２ａの受光面上には遮光部２２６２ａが、受光素子１６２ｂの受光面上には遮光部２２６２ｂが、受光素子１６２ｃの受光面上には遮光部２２６２ｃが、対応して形成されている。ここで、遮光部２２６２ａは遮光マスク２２６２−１の形状、遮光部２２６２ｂは遮光マスク２２６２−２の形状、遮光部２２６２ｃは遮光マスク２２６２−３の形状を有する遮光部となっている。

さらに受光素子１６２ｄの受光面上には、遮光部２２６２ｄが形成されている。この遮光部２２６２ｄは、遮光部２２６２ａと同様に遮光マスク２２６２−１の形状を有している。図では省略されているが、遮光マスク２２６２−１〜２２６２−３は、各受光素子１６２の受光面上に所定の規則に従って繰り返して配置される。

各マイクロレンズ１０５２には、射出瞳２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、マイクロレンズ１０５２ａを通過した光は、遮光マスク２２６２−１の形状を有する遮光部２２６２ａにより瞳領域２２２ｃを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２ｃを通過した光のみが受光素子１６２ａに受光される。したがって、受光素子１６２ａには、Ｂフィルタ１０２ｂ−Ｂを通過したＢの波長域を有する光のみが受光される。

同様に、遮光マスク２２６２−２の形状の遮光部２２６２ｂにより、マイクロレンズ１０５２ｂを通過した光のうち、瞳領域２２２ｂを通過した光のみが受光素子１６２ｂに受光される。また遮光マスク２２６２−３の形状の遮光部２２６２ｃにより、マイクロレンズ１０５２ｃを通過した光のうち、瞳領域２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ｃに受光される。したがって、受光素子１６２ｂには、Ｒフィルタ１０２ｂ−Ｒを通過したＲの波長域を有する光のみが受光され、受光素子１６２ｃには、Ｇフィルタ１０２ｂ−Ｇを通過したＧの波長域を有する光のみが受光される。

このように、複数の遮光部２２６２は、それぞれ予め定められた瞳領域２２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、各色フィルタと相似形状に設けられる。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、Ｂ画像、Ｒ画像、Ｇ画像を得ることができる。

〔第６の実施形態〕
本実施形態は、図７（ｂ）に示す円環状の色分離フィルタ１０２ｂに対し、それぞれ焦点距離の異なるマイクロレンズを用いて、色を分離して受光する。本実施形態に係る撮像装置１０のブロック構成は、図８と同様である。したがって、レンズ系１００を通過した被写体光のうち、レンズ系１００の射出瞳２２０の瞳領域２２２ａを通過した光はＧの波長域、瞳領域２２２ｂを通過した光はＲの波長域、瞳領域１２２ｃを通過した光はＢの波長域、をそれぞれ有する光となる。

図１２は、本実施形態に係る受光ユニットの一例を模式的に示す断面図である。

本実施形態の受光ユニット２０は、これまでと同様に１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図１２の例では、マイクロレンズ１２５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１２５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１２５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１２５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。なお、各マイクロレンズ１２５２の中心位置と各受光素子１６２の中心位置とは、一致するように配置されている。

また、各受光素子１６２の受光面上には、遮光部２３６２が配置されている。遮光部２３６２は、図９（ｂ）に示す遮光マスク２２６２−２と同様に、円形状の遮光マスク及び円環形状の遮光マスクからなり、円環形状の開口部を有している。この開口部の幅は、適切に色を分離できるように、適宜決定することができる。

ここで、各マイクロレンズ１２５２は、それぞれ異なる焦点距離を有している。図１２の例では、マイクロレンズ１２５２ａの焦点距離は第１の焦点距離ｆ_１であり、受光素子１６２ａの受光面上に焦点位置を有している。また、マイクロレンズ１２５２ｂの焦点距離は、第１の焦点距離ｆ_１よりも短い第２の焦点距離ｆ_２であり、受光素子１６２ｂの受光面よりも手前（マイクロレンズ側）に焦点位置を有する。また、マイクロレンズ１２５２ｃの焦点距離は、第２の焦点距離ｆ_２よりも短い第３の焦点距離ｆ_３あり、マイクロレンズ１２５２ｂの焦点位置よりもさらに手前（マイクロレンズ側）に焦点位置を有する。

またマイクロレンズ１２５２ｄは、マイクロレンズ１２５２ａと同様に構成されており、マイクロレンズ１２５２ｄの焦点距離は第１の焦点距離ｆ_１となっている。図では省略されているが、第１の焦点距離ｆ_１、第２の焦点距離ｆ_２、及び第３の焦点距離ｆ_３を有する各マイクロレンズ１２５２は、所定の規則に従って繰り返して配置される。

次に、各マイクロレンズ１２５２に入射した光と対応する受光素子１６２が受光する光の関係について説明する。図１３は、第１の焦点距離ｆ_１を有するマイクロレンズ１２５２ａに入射した光と受光素子１６２ａが受光する光の関係を示す図である。

マイクロレンズ１２５２ａには、射出瞳２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ｃを通過したＢの波長域を有する光は、図１３（ａ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ａには入射しない。同様に、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ｂを通過したＲの波長域を有する光も、図１３（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ａには入射しない。

これに対し、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ａを通過したＧの波長域を有する光は、図１３（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ａに入射する。

このように、マイクロレンズ１２５２ａを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ａ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２ａを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ａに受光される。したがって、受光素子１６２ａには、Ｇフィルタ１０２ｂ−Ｇを通過したＧの波長域を有する光のみが受光される。

図１４は、第２の焦点距離ｆ_２を有するマイクロレンズ１２５２ｂに入射した光と受光素子１６２ｂが受光する光の関係を示す図である。

マイクロレンズ１２５２ｂには、射出瞳２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ｃを通過したＢの波長域を有する光は、図１４（ａ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｂには入射しない。

これに対し、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ｂを通過したＲの波長域を有する光は、図１４（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ｂに入射する。

また、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ａを通過したＧの波長域を有する光は、図１４（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｂには入射しない。

このように、マイクロレンズ１２５２ｂを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ｂ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２ｂを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２ｂを通過した光のみが受光素子１６２ｂに受光される。したがって、受光素子１６２ｂには、Ｒフィルタ１０２ｂ−Ｒを通過したＲの波長域を有する光のみが受光される。

図１５は、第３の焦点距離ｆ_３を有するマイクロレンズ１２５２ｃに入射した光と受光素子１６２ｃが受光する光の関係を示す図である。

マイクロレンズ１２５２ｃには、射出瞳２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ｃを通過したＢの波長域を有する光は、図１５（ａ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ｃに入射する。

これに対し、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ｂを通過したＲの波長域を有する光は、図１５（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｃには入射しない。同様に、射出瞳２２０のうち瞳領域２２２ａを通過したＧの波長域を有する光も、図１５（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｃには入射しない。

このように、マイクロレンズ１２５２ｃを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ｃ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２ｃを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２ｃを通過した光のみが受光素子１６２ｃに受光される。したがって、受光素子１６２ｃには、Ｂフィルタ１０２ｂ−Ｂを通過したＢの波長域を有する光のみが受光される。

以上のように、それぞれ予め定められた瞳領域２２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、各マイクロレンズ１２５２の焦点距離が設定され、遮光部２３６２が配置される。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、Ｂ画像、Ｒ画像、Ｇ画像を得ることができる。

〔第７の実施形態〕
ここでは、１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を備える場合について説明する。本実施形態は、図７（ｂ）に示す円環状の色分離フィルタ１０２ｂを用いる。

図１６（ａ）は、本実施形態に係るマイクロレンズ１５２と対応する受光素子群１１６１を光軸方向から見た模式図である。同図に示すように、本実施形態では、１つのマイクロレンズ１５２に対応して、２５個の受光素子１１６２−１ａ〜１１６２−１ｅ、１１６２−２ａ〜１１６２−２ｅ、１１６２−３ａ〜１１６２−３ｅ、１１６２−４ａ〜１１６２−４ｅ、１１６２−５ａ〜１１６２−５ｅが５行５列に配置された受光素子群１１６１が備えられている。また図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の破線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

このような色分離フィルタ１０２ｂと受光素子群１１６１とからなる撮像装置１０の作用について説明する。

レンズ系１００の射出瞳１２０のうち、色分離フィルタ１０２ｂのＢ領域に対応する領域を通過した光は、色分離フィルタ１０２ｂのＢ領域を通過し、マイクロレンズ１５２に入射する。この光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子群１１６１のうち中央に配置された受光素子１１６２−３ｃに受光される（図１７（ａ））。すなわち、この受光素子は、Ｂの波長域の光を受光する。

また、レンズ系１００の射出瞳１２０のうち、色分離フィルタ１０２ｂのＲ領域に対応する領域を通過した光は、色分離フィルタ１０２ｂのＲ領域を通過し、マイクロレンズ１５２に入射する。この光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子群１１６１のうち中央の受光素子１１６２−３ｃの周辺に配置された受光素子１１６２−２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｃ、４ｄに受光される（図１７（ｂ））。すなわち、これらの受光素子は、Ｒの波長域の光を受光する。

さらに、レンズ系１００の射出瞳１２０のうち、色分離フィルタ１０２ｂのＧ領域に対応する領域を通過した光は、色分離フィルタ１０２ｂのＧ領域を通過し、マイクロレンズ１５２に入射する。この光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子群１１６１のうち外周に配置された受光素子１１６２−１ａ〜１ｅ、２ａ、２ｅ、３ａ、３ｅ、４ａ、４ｅ、５ａ〜５ｅに受光される（図１７（ｃ））。すなわち、これらの受光素子は、Ｇの波長域の光を受光する。

このように、色分離フィルタの各色を円環状に配置しても、各色の波長域の光を分離して受光することができる。画像生成部１７０は、これら複数の受光素子１１６２の撮像信号から、被写体の画像を生成すればよい。

本実施形態では、複数の受光素子１１６２の面積が均一であり、Ｂの波長域の光を受光する受光素子が１画素、Ｒの波長域の光を受光する受光素子が８画素、Ｇの波長域の光を受光する受光素子が１６画素となっている。したがって、各色の受光比率はＢ：Ｒ：Ｇ＝１：８：１６である。このように、特定の波長域（ここではＧ）に光量を多く与えるように、色分離フィルタ１０２ｂの面積が設定されている。この受光比率は、色分離フィルタ１０２の各色の領域の面積および各受光素子１１６２の面積を変更することで、調整することが可能である。

ここで、結像原理によって、レンズの領域毎にＭＴＦ特性が異なる点について説明する。

図１８（ａ）に示すように、レンズ系１００の光軸付近の円形領域を１００ａ−１、領域１００ａ−１の周辺の円環形状領域を１００ａ−２、および領域１００ａ−２の周辺の円環形状領域（レンズ１００ａの外周領域）を１００ａ−３、とすると、結像原理による各領域のＭＴＦ特性は図１８（ｂ）のように表される。

図１８（ｂ）に示すように、領域１００ａ−１、１００ａ−２、１００ａ−３の順にカットオフ周波数が高くなり、空間周波数に対するＭＴＦが高くなる。このカットオフ周波数は、瞳直径により異なってくる。このように、結像原理によりレンズの各領域のＭＴＦ特性（高周波強調特性）がそれぞれ異なっている。

したがって、本実施形態に係る色分離フィルタ１０２ｂおよび受光素子群１１６１によれば、各受光素子１１６２が受光する光は、色が異なるとともに、ＭＴＦ特性が異なっている。すなわち、Ｂの波長域の光、Ｒの波長域の光、Ｇの波長域の光の順に高周波特性が高い。ここでは、色分離フィルタ部１０２ｂの最外周にＧ領域を設けているので、Ｇの波長域の光の高周波特性を最も高めることができる。

なお、ここでは結像原理的にＭＴＦ特性が異なる点について説明したが、レンズ設計によって、意図的にレンズの透過領域毎のＭＴＦ特性を異ならせてもよい。例えば、意図的にレンズ周辺のＭＴＦを落とした設計をすることが考えられる。

この場合、レンズの領域毎のＭＴＦ特性と、色分離フィルタ部の領域毎の透過特性によって、様々な組み合わせの画像を生成することができる。また、レンズの領域毎に色収差を最適化してもよい。

〔第８の実施形態〕
図１に示す撮像装置１０において、色分離フィルタ部１００ｂを、レンズ１００ａの光路上から退避可能に構成してもよい。またこのとき、異なるフィルタをレンズ１００ａの光路上に挿入可能に構成してもよい。

図１９は、本実施形態に係るターレット切り替え式フィルタ装置３０００の一部断面を含む側面図である。ターレット切り替え式フィルタ装置３０００は、主としてターレット３００２と、モータ３１００と、モータ３１００を制御する制御部（不図示）とから構成されている。

また図２０は、ターレット切り替え式フィルタ装置３０００の正面図である。本図に示すように、ターレット３００２は円板形状であり、ターレット３００２の同一円周上には、それぞれ特性の異なる光学フィルタ部３０１０、３０１２、３０１４、３０１６が９０度の等間隔で配設されている。

ターレット３００２の回転軸３００６は、軸受け３００８により回転自在に軸支されている。またターレット３００２の外周面には、モータ３１００の出力軸に固定されたギア３１０２と螺合するギア３００４が設けられている。これにより、モータ３１００を回転駆動させると、ターレット３００２を回転させることができる。

このターレット切り替え式フィルタ装置３０００を図１に示す撮像装置１０に適用することで、レンズ１００ａの光路上のフィルタ部を交換可能となる。

例えば、光学フィルタ部３０１０に色分離フィルタ部１００ｂを適用することができる。また光学フィルタ部３０１２には赤外線カットフィルタ、光学フィルタ部３０１４には色分離フィルタ部１００ｂと赤外線カットフィルタの二層構造のフィルタ、光学フィルタ部３０１６には素通しのダミーガラス、等のように適用し、モータ３１００の回転駆動によりこれらのフィルタ部を適宜交換することができる。

〔第９の実施形態〕
図２１は、本実施形態に係る撮像装置１０１０のブロック構成の一例を模式的に示す図である。レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０、制御部１８０および画像記録部１９０を備える。レンズ系１００、画像生成部１７０、画像記録部１９０については、第１の実施形態と同様の構成であるので、説明を省略する。

本実施形態の受光ユニット２０は、偏向部１４０、マイクロレンズ部１５０、受光部１６０から構成される。

偏向部１４０は、偏向光学要素の一例としての複数のプリズム要素１４２ａ〜ｃを含む。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃを含む。受光部１６０は、複数の受光素子１６２ａ〜ｃを有する。本図では、説明を分かり易くするために、３個の受光素子１６２ａ〜ｃ、３個のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃ、３個のプリズム要素１４２ａ〜ｃを図示しているが、これらの光学要素をそれぞれ３個しか有さないことを示しているわけではない。被写体を撮像すべく任意の数を各光学要素が有することはいうまでもない。

本実施形態の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図２１の例では、マイクロレンズ１５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１５２ｃに対応して受光素子１６２ｃがそれぞれ配置されている。

マイクロレンズ１５２ａは、レンズ１００aにより結像された被写体光を再結像して、受光素子１６２ａに受光させる。同様に、マイクロレンズ１５２ｂ、ｃは、レンズ１００ａにより結像された被写体光をそれぞれ再結像して、それぞれ受光素子１６２ｂ、ｃに受光させる。マイクロレンズ１５２は、受光素子１６２のそれぞれへの光束が通過する射出瞳１２０の大きさを制限する。例えば、マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。例えばマイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の１／４以下の面積の領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる屈折力を有することができる。

また本実施形態の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つのプリズム要素が備えられている。図２１の例では、プリズム要素１４２ａに対応してマイクロレンズ１５２ａ、プリズム要素１４２ｂに対応してマイクロレンズ１５２ｂ、プリズム要素１４２ｃに対応してマイクロレンズ１５２ｃがそれぞれ配置されている。

このように、プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２、および、受光素子１６２は、互いに一対一に対応して設けられる。例えば、プリズム要素１４２ａは、マイクロレンズ１５２ａおよび受光素子１６２ａに対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２のうちの互いに対応する光学要素の組は、符号の添え字ａ〜ｃで区別される。

プリズム要素１４２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる光学要素の一例である。具体的には、プリズム要素１４２ａは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ａを通過した被写体光１３０ａを、マイクロレンズ１５２ａを介して受光素子１６２ａに受光させる。また、プリズム要素１４２ｂは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ｂを通過した被写体光１３０ｂを、マイクロレンズ１５２ｂを介して受光素子１６２ｂに受光させる。一方、プリズム要素１４２ｃは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ｃを通過した被写体光１３０ｃを、マイクロレンズ１５２ｃを介して受光素子１６２ｃに受光させる。

色分離フィルタ部１００ｂにより、瞳領域１２２ａを通過した光はＢの波長域、瞳領域１２２ｂを通過した光はＲの波長域を、瞳領域１２２ｃを通過した光はＧの波長域を有している。したがって、受光素子１６２ａはＢの波長域の光を受光し、受光素子１６２ｂはＲの波長域の光を受光し、受光素子１６２ｃはＧの波長域の光を受光する。

このように、プリズム要素１４２は、レンズ１１０の射出瞳１２０における予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を、複数の受光素子１６２のうちの対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。

なお、制御部１８０は、偏向部１４０が被写体光を偏向させる向きを制御する。例えば、制御部１８０は、プリズム要素１４２のプリズム角を制御する。偏向部１４０による偏向の向きを制御部１８０が制御することより、例えば、各受光素子にいずれの瞳領域を通過する光を受光させるかを制御することができる。制御部１８０による具体的な制御内容については後述する。

図２２は、偏向部１４０、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成の一例を模式的に示す図である。本実施形態において、偏向部１４０が有する複数のプリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる液体の界面で形成される液体プリズム要素である。プリズム要素１４２のプリズム角は、液体界面の角度で定まる。

偏向部１４０は、第１液体および第２液体を保持するハウジング２００、仕切板２４２、駆動部２９０を有する。仕切板２４２は、ハウジング２００の内部を、レンズ系１００の光軸に沿って第１液体が充填される第１液体領域２１０と第２液体が充填される第２液体領域２２０とに分割する。第１液体と第２液体は、屈折率が互いに異なり、かつ、水と油のように接触状態において互いに混合しない性質を持つ。第１液体および第２液体の組み合わせとして、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）および純水を例示することができる。ここでは第２液体の屈折率よりも第１液体の屈折率の方が大きいとする。また、第１液体および第２液体のそれぞれの密度は実質的に等しいことが好ましい。

仕切板２４２には、複数のプリズム要素１４２ａ〜ｄが形成される位置に対応して複数の貫通孔２５０ａ〜ｄが形成される。図２１に例示したプリズム要素１４２ａ〜ｃは、それぞれ貫通孔２５０ａ〜ｃが形成された位置に形成される。ハウジング２００の物体側の面または像側の面から見た貫通孔２５０の形状は、正方形、長方形、台形、円または楕円等であってよく、その他の種々の形状であってよい。

ハウジング２００の物体側の面および像側の面には、ガラスなどの透光性の材料で形成された透光部が形成される。透光部は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２に対応する位置に形成され、被写体光は物体側の面に形成された透光部、貫通孔２５０、像側の面に形成された透光部を通過して、対応するマイクロレンズ１５２に入射する。なお、ハウジング２００の物体側の面および像側の全面が、ガラスなどの透明な材料から形成されてもよい。

仕切板２４２は、仕切部２４０−１〜５を含む。貫通孔２５０は、対向する仕切部２４０の間の空間で形成される。仕切部２４０は第１液体と第２液体とを接触させない。第１液体および第２液体は、貫通孔２５０内で互いに接触して、プリズム要素１４２となる界面を形成する。

貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａ（第１側面部に相当）および側面部２５４ａ（第２側面部に相当）を持つ。側面部２５２ａおよび側面部２５４ａは、それぞれ仕切部２４０−１および仕切部２４０−２の対向する側面部である。側面部２５２ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さを持ち、側面部２５４ａは、レンズ１００ａの光軸方向に沿って第２の厚さを持つ。つまり、貫通孔２５０ａは、厚さの異なる仕切板２４２の側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを含む側面に包囲されて形成される。例えば、貫通孔２５０ａが四角形の開口を持つ場合、貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａと、側面部２５４ａと、側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを結合する２の側面部とにより包囲されて形成される。ここでは第２の厚さが第１の厚さより大きいとする。

貫通孔２５０ｂは、側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂを持つ。側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂは、それぞれ仕切部２４０−２および仕切部２４０−３の対向する側面部である。側面部２５２ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持ち、側面部２５４ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第３の厚さを持つ。第３の厚さは、第１の厚さより大きく第２の厚さより小さいとする。貫通孔２５０ａとは異なり、貫通孔２５０ｂは、複数の貫通孔２５０が並ぶ方向に、第１の厚さの側面部２５２ｂ、第３の厚さの側面部２５４ｂを順に有する。その他の点は、貫通孔２５０ａと同様であるので説明を省略する。

貫通孔２５０ｃは、側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃを持つ。側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃは、それぞれ仕切部２４０−３および仕切部２４０−４の対向する側面部である。貫通孔２５０ｃは、第３の厚さを有する側面部２５２ｃと、第４の厚さを有する側面部２５４ｃとにより形成される。第４の厚さは、第１の厚さより小さいとする。ここで、第２の厚さと第３の厚さとの差は、第３の厚さと第４の厚さとの差とは異なるとする。

貫通孔２５０ｄは、貫通孔２５０ａと同様の形状を持つ。貫通孔２５０ｄは、第１の厚さを有する側面部２５２ｄと、第２の厚さを有する側面部２５４ｄとにより形成される。側面部２５２ｄおよび側面部２５４ｄは、それぞれ仕切部２４０−４および仕切部２４０−５によって提供される。仕切部２４０−４は、一方の側に第４の厚さの側面部２５４ｃを持ち、他方の側に第１の厚さの側面部２５２ｄを持つ。本実施形態では貫通孔２５０ｄまでしか例示していないが、仕切板２４２には、貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂ、貫通孔２５０ｃがこの順で等間隔に繰り返して一列に形成される。

第１液体領域２１０に充填された第１液体の圧力を特定の圧力にすると、当該圧力に応じて、液体の圧力差と表面張力とが釣り合うように平面状の界面が形成される。各貫通孔２５０内において第２液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう第１液体の圧力を第１圧力にすると、プリズム要素２８２のように本図の破線で示す液体界面が形成される。具体的には、各貫通孔２５０において、側面部２５２の第１液体領域２１０側の端部と側面部２５４の第１液体領域２１０側の端部で液体界面が担持される。仕切板２４２は第１液体側において略平面状の端面を持つ。すなわち、仕切部２４０のそれぞれの第１液体側は略同一平面を形成する。当該端面はハウジング２００の像側と平行であるので、破線で示す液体界面は、プリズム効果を実質的に有さない。

一方、各貫通孔２５０内において第１液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう、第１液体の圧力を第１圧力より高めて第２圧力にすると、液体界面の位置は第２液体側に移動して、プリズム要素２８１のように本図の実線で示す液体界面が形成される。例えば、各貫通孔２５０において、側面部２５２の第２液体領域２２０側の端部および側面部２５４の第２液体領域２２０側の端部に液体界面が担持される。この液体界面の傾きは、各貫通孔２５０を形成する側面部の厚さに応じた傾きになる。したがって、この状態では、異なる３種類の角度のプリズム角を持つプリズムが順に繰り返し形成されたプリズム列が形成される。

マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成について説明する。複数のマイクロレンズ１５２は、複数の貫通孔２５０に対応して透明基板上に設けられる。受光部１６０は、遮光部２６２および複数の受光素子１６２を有する。複数の受光素子１６２は、貫通孔２５０に対応して設けられる。すなわち、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２は、複数の貫通孔２５０に対応してそれぞれ設けられる。

遮光部２６２は、隣接画素との間の干渉を防ぐべく、複数の受光素子１６２のそれぞれの受光開口を画定する開口２６４が、複数の受光素子１６２のそれぞれに対応する位置に形成されている。被写体光は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２を通じて受光素子１６２に向かう。複数の受光素子１６２は、対応する開口２６４を通過した光をそれぞれ受光して、光電変換により撮像信号を形成する電圧信号をそれぞれ生成する。

本図の破線で示した液体界面が形成されている状態では、当該液体界面はプリズム効果を有しない。このため、この状態では、受光素子１６２は、射出瞳１２０のうちの光軸を中心とする領域を通過した光を受光する。したがって、複数の受光素子１６２によって形成される画像は、レンズ系１００の光軸近傍領域に対応する色分離フィルタ部１００ｂの領域の透過特性に基づく色の画像となる。この場合、１色での撮影となるが、高解像度の画像を得ることができる。

また、ターレット切り替え式フィルタ装置３０００を用いて、レンズ１００ａの光路上のフィルタを色分離フィルタ部１００ｂ以外の単色のフィルタ等に交換した場合に有効である。

本図の実線で示した液体界面が形成されている状態では、貫通孔２５０ａ〜ｃには、異なるプリズム角を持つ液体界面が形成される。したがって、この状態では、受光素子１６２ａ〜ｃが受光する光束の向きは、射出瞳１２０の互いに異なる瞳領域１２２に向けられる。ここでは、貫通孔２５０ａに形成される液体界面、貫通孔２５０ｂに形成される液体界面および貫通孔２５０ｃに形成される液体界面が、それぞれ図２１で例示したプリズム要素１４２ａ、プリズム要素１４２ｂおよびプリズム要素１４２ｃを形成する。この状態では、色分離フィルタ部１００ｂの領域毎の透過波長特性に基づく複数の色の画像を得ることができる。

このように、プリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素である。制御部１８０は、複数のプリズム要素１４２にそれぞれ対応する受光素子１６２の受光する光束の向きを制御すべく、レンズ系１００の光軸に対するプリズム界面の傾きを制御する。具体的には、制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部２５２における液体界面の位置および側面部２５２に対向する側面部２５４における液体界面の位置を制御することにより、光軸に対するプリズム界面の傾きを制御する。

例えば、制御部１８０は、第１液体領域２１０に連通する液体領域２３０内の圧力を制御することにより、第１液体の圧力を制御する。具体的には、ハウジング２００は、液体領域２３０内の第１液体に接する弾性面２８０を持つ。また、偏向部１４０は、液体領域２３０の体積を制御すべく弾性面２８０を変位させる駆動部２９０を有する。駆動部２９０としては、圧電素子を有することができる。圧電素子はピエゾ素子であってよい。制御部１８０は、圧電素子に印加する電圧を制御して圧電素子の形状を変化させ、それにより弾性面２８０に当接する先端部を紙面左右方向に変位させる。

制御部１８０は、第１液体と第２液体の界面を貫通孔２５０の側面部に沿って物体側の方向に移動させる場合には、液体領域２３０の体積が減少する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が高まり、液体界面は物体側の方向に移動する。制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部に沿って像側方向に液体界面を移動させる場合には、液体領域２３０の体積が増加する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が低下して、液体界面は像側の方向に移動する。

本実施形態の偏向部１４０のように、制御部１８０が液体領域２１０の内圧を制御することにより、貫通孔２５０の側面部２５２での液体界面の位置および当該側面部２５２に対向する側面部２５４での液体界面の位置が制御され、したがって光軸に対する液体界面の傾きが制御される。すなわち、制御部１８０は、液体領域２１０の内圧を制御することにより、プリズム要素１４２の傾きを制御することができる。特に本実施形態の仕切板２４２のように、制御部１８０が仕切部２４０の両側面部で囲まれる領域内に第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、光軸に対する液体界面が異なる傾きに切り替えられる。本実施形態の偏向部１４０によれば、制御部１８０は、射出瞳１２０における光軸を含む瞳領域を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を略直交させ、射出瞳１２０における光軸を含まない瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を傾斜させることができる。液体領域２１０の内圧を制御することにより受光素子１６２の受光する光束の向きを高速に制御することができるので、多色の撮影と単色の撮影とを高速に切り替えることができる。

図２３は、光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す図である。本図は、図２２の仕切板２４２を切断した模式断面を例示する。被写体光は紙面に向かって進行するとし、参照のために受光素子１６２の位置を破線で模式的に示した。図示されるように、仕切板２４２には貫通孔２５０がマトリクス状に形成される。受光素子１６２も貫通孔２５０に対応する位置に設けられる。すなわち、貫通孔２５０および複数の受光素子１６２はマトリクス状に配置される。貫通孔２５０および受光素子１６２は、行方向３５０および列方向３６０に略等間隔で設けられる。

具体的には、仕切部２４０−１、仕切部２４０−２、仕切部２４０−３および仕切部２４０−４は、列方向３６０に延伸する部材である。これらの行の間は、行方向３５０に延伸する部材で仕切られる。これにより、貫通孔２５０ａ〜ｄの他に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が、複数形成される。例えば、貫通孔２５０ａを先頭とする行、貫通孔２５０ｅを先頭とする行、貫通孔２５０ｆを先頭とする行に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が形成される。

図２２に関連して説明したように、仕切部２４０−１は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を側部に持つ。また、仕切部２４０−２は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−３は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第３の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−４は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第４の厚さの側面部と第１の厚さの側面部とを側部に持つ。つまり、仕切板２４２は、対向する側面部の間で厚さの差を呈する仕切部を持つ。また、隣り合う貫通孔２５０の間で当該厚さの差が異なるよう、２種類以上の仕切部が順次に形成される。これにより、行方向３５０に互いに異なるプリズム角を提供する貫通孔２５０が複数の行に順次に配置される。

本図では３種類の傾きを持つプリズム角を同時に形成すべく３種類の仕切部を形成する仕切板２４２を例示した。２種類以上のプリズム角度を同時に形成する場合は、２種類の仕切部が交互に形成されるようにすればよい。つまり、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持つ第１仕切部と、光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ第２仕切部とによって、貫通孔２５０が形成されればよい。具体的には、貫通孔２５０は、第１仕切部の側面部と、第１仕切部に隣り合う第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成される。そして、制御部１８０が、仕切部２４０の側面部で囲まれる領域内に第１液体が充填された状態に制御することで、光軸に対する液体界面の傾きを列方向３６０に互いに異ならせることができる。

また、貫通孔２５０ａ〜ｄは、液体領域２１０を介して連通している。液体領域２１０は複数の領域に区画されていてもよいが、区画されていなくてもよい。液体領域２１０が区画されている場合、区画された複数の液体領域２１０に対応してそれぞれ駆動部が設けられ、各駆動部は対応する液体領域２１０内の第１液体の圧力を制御する。本図の例では、行毎に駆動部２９０、駆動部２９１、駆動部２９２が設けられる。これにより、１の駆動部で第１液体領域の内圧を制御する場合と比較して、速やかにプリズム要素を制御することができる。なお、液体領域２１０が複数の領域に区画されておらず全貫通孔が液体領域２１０で連通している場合でも、駆動部を複数設けてもよい。すなわち、第１液体領域２１０の内圧を、複数の駆動部で制御してもよい。

図２４は、偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す図である。図２２に例示した偏向部１４０は、第１状態で射出瞳１２０の異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができ、第２状態では射出瞳１２０の１つの瞳領域を通過する光束で撮像することができる。本例の偏向部１４０は、液体界面の状態として三の状態を有し、それぞれの状態で異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができる構成を有する。特に、第１液体側および第２液体側における仕切板２４２の面形状および貫通孔２５０を形成する側面部の構成が、図２２に例示した仕切板２４２とは異なる。ここでは、その差異を中心に説明する。

本例の貫通孔２５０ａは、仕切部６４０−１が有する第１の厚さの側面部６４２ａと、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４４ａとによって形成される。第４の厚さは、第２の厚さよりも厚い。また、本実施形態の貫通孔２５０ａにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図２２に例示した貫通孔２５０ａの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つ。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ａが受光する光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本実施形態の貫通孔２５０ａにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ａは、受光素子１６２ａが受光する光を、射出瞳１２０において光軸近傍領域と瞳領域１２２ｃと間の瞳領域を通過したものに制限する。

本例の貫通孔２５０ｂは、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４２ｂと、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。仕切部６４０−２と仕切部６４０−３とは、光軸方向に同位置に位置する。このため、第２液体側の端点および第１液体側の端点の双方で、光軸に垂直な界面が形成される。したがって、貫通孔２５０ｂに形成される界面は、受光部１６０ｂが受光する光を、射出瞳１２０の光軸近傍領域を通過したものに制限する。

本例の貫通孔２５０ｃは、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４２ｃと、仕切部６４０−４が有する第１の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。本例の貫通孔２５０ｃにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図２２に例示した貫通孔２５０ｃの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つとする。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ｃが受光する光を瞳領域１２２ｃを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ｃにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ｃは、受光素子１６２ｃが受光する光を、射出瞳１２０において光軸近傍領域と瞳領域１２２ａと間の瞳領域を通過したものに制限する。

貫通孔２５０ｄは、仕切部６４０−３が有する第１の厚さの側面部６４２ｄと、仕切部６４０−５が有する第４の厚さの側面部６４４ｄとによって形成される。仕切部６４０−５は、仕切部６４０−２と同様の部材とする。このため、貫通孔２５０ｄに形成されるプリズム要素は、貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素と同様となるので、説明を省略する。

また、本例の仕切板２４２によれば、プリズム要素６８０−２のように本図の一点鎖線で示したプリズム要素が形成される。一点鎖線で示したプリズム要素は、プリズム要素６８０−１のような実線で示したプリズム角よりも傾斜が小さく、プリズム要素６８０−３のような破線で示したプリズム角よりも傾斜が大きいプリズム角を持つ。本図の一点鎖線で示したプリズム要素を安定して保持する構成については、図２５に関連して説明する。

制御部１８０は、液体領域２１０の内圧を制御することにより、本実施形態例の実線、破線、一点鎖線のいずれかの状態に液体界面の傾きを制御することができる。すなわち、制御部１８０は、射出瞳１２０における光軸を含まない瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を第１の傾きに傾斜させ、射出瞳１２０における光軸を含まない他の瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を第２の傾きに傾斜させる。

本例の偏向部１４０によれば、本図の実線、一点鎖線および破線で示したように、液体界面は三の状態に制御することができる。このため、異なる組み合わせのプリズム角で撮像することができる。すなわち、各プリズム角に対応する瞳領域の透過波長特性に基づく色の画像を取得することができる。

図２５は、仕切板２４２の変形例を示す図である。図２４に例示した仕切板２４２の、特に図２４のＢ部を取り上げて、仕切板２４２の変形例を説明する。

側面部６４２ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７００および突起部７０１が形成される。側面部６４４ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７０２、突起部７０３および突起部７０４が形成される。いずれの突起部も、液体界面がトラップされる程度の厚みを有する。突起部７０３は、光軸方向において、突起部７００よりも液体領域２２０側に位置する。

第１状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、液体領域２２０側の端部の突起部７０２の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−１となる。第２状態では、液体領域２１０側の端部の突起部７０１の先端と、液体領域２１０側の端部の突起部７０４の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−３となる。第３状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、側面部６４４ａの突起部７０３の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−２となる。

本例によると、側面部６４２ａおよび側面部６４４ａが突起部を有しているので、液体界面が当該突起部の先端にトラップされやすくなる。そのため、プリズム角の制御を安定して行うことができる。

本例では、図２４のＢ部を取り上げて、貫通孔２５０ａに形成される突起部を説明した。仕切板２４２が有する全ての貫通孔２５０に意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよく、図２２、図２３において説明した仕切板２４２の貫通孔２５０にも、意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよいことはいうまでもない。

このように、制御部１８０は、レンズ系１００の色分離フィルタ部１００ｂが有する透過波長特性に基づいて、被写体光が受光部１６０に結像するよう、受光部１６０に受光させる瞳領域１２２の組み合わせを選択する。具体的には、制御部１８０は、対応する受光素子１６２が受光する光束の向きを、受光部１６０の位置に結像する被写体光が通過する瞳領域１２２に指向させるべく、プリズム界面の傾きを制御する。また、制御部１８０は、レンズ系１００の色分離フィルタ部１００ｂが有する透過波長特性に基づいて、いずれの瞳領域１２２を通過した光で撮像するかを制御することができる。

〔第１０の実施形態〕
図２６は、第１０の実施形態に係る撮像装置１１１０のブロック構成の一例を示す図である。本実施形態の撮像装置１１１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０および画像記録部１９０を備える。本実施形態の受光ユニット２０は、図２１から図２５にかけて説明した偏向部１４０に替えて、偏光フィルタ部１１４０を偏向光学要素として有する。

本実施形態の撮像装置１１１０では、レンズ系１００は、レンズ１００ａ、色分離フィルタ部（図２６では不図示）および偏光フィルタ部１００ｃを有する。偏光フィルタ部１００ｃは、射出瞳の近傍に設けられる。偏光フィルタ部１００ｃは、レンズ系１００の射出瞳における異なる瞳領域に対応して設けられた第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４を持つ。また色分離フィルタ部（図２６では不図示）も同様に、レンズ系１００の射出瞳における異なる瞳領域に対応して各色フィルタが設けられているものとする。

第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４には、それぞれ対応する瞳領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４は、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。直交する偏光成分の組み合わせとしては、偏光方位が互いに直交する直線偏光成分を例示することができる。直交する偏光成分の組み合わせとして、他にも右回り円偏光成分と左回り円偏光成分との組み合わせを例示することができる。

マイクロレンズ部１５０は複数のマイクロレンズ１５２を有する。本例では、マイクロレンズ１５２は、射出瞳の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１５２が有する屈折力は、これまで説明したマイクロレンズが有する屈折力よりも小さくてよい。偏光フィルタ部１１４０は、複数の受光素子１６２に対応して設けられた複数の偏光フィルタ１１４２を持つ。偏光フィルタ１１４２のうち、偏光フィルタ１１４２ａは、第２偏光フィルタ１１３４が透過する偏光成分を通過させ、第１偏光フィルタ１１３２が通過する偏光成分を通過させない。偏光フィルタ１１４２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂは、第１偏光フィルタ１１３２が透過する偏光成分を通過させ、第２偏光フィルタ１１３４が通過する偏光成分を通過させない。偏光フィルタ部１１４０は、偏光フィルタ１１４２ａおよび偏光フィルタ１１４２ｂの組を複数有する。

受光素子１６２は、対応する偏光フィルタ１１４２が通過した光を受光する。具体的には、受光素子１６２ａは、偏光フィルタ１１４２ａが通過した光を受光する。受光素子１６２ｂは、偏光フィルタ１１４２ｂが通過した光を受光する。したがって、受光素子１６２ａが受光する光は、第２偏光フィルタ１１３４を通過したものに制限される。受光素子１６２ｂが受光する光は、第１偏光フィルタ１１３２を通過したものに制限される。このため、受光素子１６２ａと受光素子１６２ｂとは、色分離フィルタ部（図２６では不図示）の互いに異なる透過波長特性を持つ光学面を通過した光を受光する。画像生成部１７０は、受光素子１６２ａなど第２偏光フィルタ１１３４を通過した光を受光した受光素子１６２から対応する色の画像を生成する。また、画像生成部１７０は、受光素子１６２ｂなど第１偏光フィルタ１１３２を通過した光を受光した受光素子１６２から対応する色の画像を生成する。本実施形態の撮像装置１１１０によっても、複数の色の異なる画像を同時に撮像することができる。

このように、本実施形態の撮像装置１１１０は、複数の瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４と、複数の受光素子１６２に対応して設けられ、異なる偏光成分をそれぞれ透過する偏光フィルタ１１４２ａおよびｂをそれぞれ複数有する。

図２７は、撮像装置１１１０の変形例を示す図である。図２６で例示した撮像装置１１１０では２種類の色で撮像することができるのに対して、本例の撮像装置１１１０は、４種類の色で撮像することができる構成を有する。ここでは本例の撮像装置１１１０の構成を、主としてレンズ系１００の構成の相違を中心に説明する。

レンズ系１００は、図２６の偏光フィルタ部１００ｃに替えて、レンズ系１００の射出瞳１１２２の近傍に設けられた偏光フィルタ１００ｄを有する。偏光フィルタ１００ｄは、第１偏光フィルタ１２３２ａ、第１偏光フィルタ１２３２ｂ、第２偏光フィルタ１２３４ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂを有する。

第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａは、射出瞳１１２２の瞳領域１２２２ａにおける異なる領域に対応して設けられる。第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａには、それぞれ対応する領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａは、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。

第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂは、射出瞳１１２２の瞳領域１１２２ｂにおける異なる領域に対応して設けられる。第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂには、それぞれ対応する領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂは、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。

本例の撮像装置１１１０が有する受光部１６０に向かう光束は、瞳領域１１２２ａおよび瞳領域１１２２ｂのいずれか一方を通過したものに制限される。例えば、図１から図３に関連して説明したように、１つのマイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の複数の受光素子によって、受光部１６０に入射した光束を制限することができる。また、図４に関連して説明したように、マイクロレンズ１５２の偏倚によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図５、図６に関連して説明したように、受光部１６０に向かう光束を遮光部によって制限することができる。

瞳領域１１２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ａに対応して設けられた受光素子１６２は、第１偏光フィルタ１２３２ａを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第１偏光フィルタ１２３２ａを通過したものに制限される。一方、瞳領域１２２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂに対応して設けられた受光素子１６２は、第２偏光フィルタ１２３４ａを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第２偏光フィルタ１２３４ａを通過したものに制限される。

また、瞳領域１１２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ａに対応して設けられた受光素子１６２は、第１偏光フィルタ１２３２ｂを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第１偏光フィルタ１２３２ｂを通過したものに制限される。一方、瞳領域１２２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂに対応して設けられた受光素子１６２は、第２偏光フィルタ１２３４ｂを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第２偏光フィルタ１２３４ｂを通過したものに制限される。

本例では、偏向光学要素によって、瞳領域１１２２ａと瞳領域１１２２ｂのように２以上の瞳領域に分割される。そして、分割された瞳領域は、少なくとも一方の瞳領域が偏光フィルタでさらに分割される。つまり、撮像装置１１１０は、偏向光学要素および偏光フィルタの組み合わせにより、３以上の異なる瞳領域を通じて別個に撮像することができる。このため、３以上の異なる透過波長特性で撮像することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０、１０１０、１１１０…撮像装置、２０…受光ユニット、１００…レンズ系、１００ａ…レンズ、１００ｂ…色分離フィルタ部、１００ｃ、１００ｄ…偏光フィルタ、１２０、２２０、１１２０…射出瞳、１２２、２２２、１１２２…瞳領域、１４０…偏向部、１４２…プリズム要素、１５０…マイクロレンズ部、１５２、９５２、１０５２、１２５２…マイクロレンズ、１６０…受光部、１６１、１１６１、２１６１…受光素子群、１６２、１１６２…受光素子、１７０…画像生成部、１８０…制御部、１９０…画像記録部、２００…ハウジング、２１０、２２０、２３０…液体領域、２４０、６４０…仕切部、２４２…仕切板、２５０…貫通孔、２５２、２５４、６４２、６４４…側面部、２６２…遮光部、２６４、１２６４…開口、２８１、２８２、６８０…プリズム要素、２９０、２９１、２９２…駆動部、２８０…弾性面、３５０…行方向、３６０…列方向、４００…像面、７００、７０１、７０２、７０３、７０４…突起部、１０６０、１０７０…遮光部、１０６２、１０７２…開口、１１３０、１１４０…偏光フィルタ部、１１３２、１２３２…第１偏光フィルタ、１１３４、１２３４…第２偏光フィルタ、１１４２…偏光フィルタ、２２６２、２２６３…遮光マスク、３０００…ターレット切り替え式フィルタ装置、３００２…ターレット、３０１０、３０１２、３０１４、３０１６…光学フィルタ部

Claims (13)

1. 結像レンズと該結像レンズの領域毎に透過波長域を異ならせる光学フィルタとを有する撮像光学系と、
   受光素子を複数有するモノクロの受光部と、
   複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記撮像光学系の射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、
   前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と
   を備え、
   前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記撮像光学系の第１の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、
   前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記撮像光学系の第２の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学フィルタは、三原色のカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学フィルタは、前記結像レンズの中心からの距離により区分された円形及び円環形状のフィルタからなり、円形および円環形状のフィルタ毎に透過波長域が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記光学フィルタは、前記受光部に対して特定の波長域の光量を多く与えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記結像レンズは、該結像レンズの領域毎に異なるＭＴＦ特性を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記光学フィルタは、前記結像レンズに対して特定の波長域に高周波成分を多く与えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. フィルタ交換手段を備え、前記光学フィルタは、波長選択性の異なる複数種類のフィルタから任意に選択可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記複数の光学要素の各光学要素は、複数の受光素子単位毎に設けられたマイクロレンズであり、前記撮像光学系の第１の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を第１の受光素子へ入射させ、前記撮像光学系の第２の透過波長域を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を第２の受光素子へ入射させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記複数の光学要素は、それぞれ前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記受光素子に受光させるべく光軸を前記受光素子の受光開口に対して偏倚して設けられたマイクロレンズであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記複数の光学要素はそれぞれ、対応する受光素子に対し前記予め定められた瞳領域への指向性を持つ開口が形成された遮光要素であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタと、前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記異なる偏光成分をそれぞれ透過する第２偏光フィルタとを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記複数の光学要素はそれぞれ、前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させるプリズム要素であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記複数の光学要素は、焦点距離をそれぞれ異ならせたマイクロレンズと円環形状の開口を形成する遮光要素であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

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