JP6734647B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、可視画像と赤外画像を撮像する撮像装置に関する。

従来から、昼夜連続で撮影を行う監視カメラ等の撮像装置（以下、単に撮像装置とする）においては、夜間時には赤外光を検出して撮影することが行われている。ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった撮像センサの受光部であるフォトダイオードは、１３００ｎｍ程度の近赤外の波長帯域まで受光可能であるため、これらの撮像センサを用いた撮像装置であれば、赤外帯域まで撮影することが原理的に可能である。

なお、人間の視感度が高い光の波長帯域は４００ｎｍ〜７００ｎｍであることから、撮像センサにおいて近赤外光を検出すると、人間の目には映像が赤みを増して見えることになる。このため、昼間や屋内の明るい場所での撮影時は、撮像センサの感度を人間の視感度に合わせるために、撮像センサの前に赤外帯域の光を遮断する赤外カットフィルタを設けて、波長が７００ｎｍ以上の光を除去することが望ましい。一方、夜間や暗い場所での撮影時には、赤外カットフィルタを設けずに撮影を行う必要がある。

このような撮像装置としては、手動で赤外カットフィルタの取り付け・取り外しを行う撮像装置や、自動的に赤外カットフィルタを抜き差しする撮像装置が、従来から知られている。さらに、特許文献１には、上述した赤外カットフィルタの抜き差しを不要とした撮像装置が開示されている。

例えば、可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、前記第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このフィルタによれば、可視光帯域と、可視光帯域の長波長側、すなわち、赤外側で、可視光帯域から離れた第２の波長帯域との両方で光が透過可能となっている。例えば、第２の波長帯域は、赤外照明の波長帯域と重なっており、可視光撮影と、赤外光照明を用いた夜間の赤外光撮影の両方を可能とする光学フィルタである。以下に、上述のように可視光帯域と、赤外側の第２の波長帯域との光を透過し、他の波長帯域の光を遮断する光学フィルタをＤＢＰＦ（ダブル・バンド・パス・フィルタ）と称する。なお、このＤＢＰＦは特許文献１に記載された製法で作製されたものに限定されるものではない。

特許第５００９３９５号公報

ところで、特許文献１のＤＢＰＦでは、赤外（近赤外）の波長帯域に含まれる第２の波長帯域の光（赤外波長帯域に含まれる比較的狭い波長帯域）が常時遮断されずに光が透過することになる。すなわち、可視光帯域より長波長側をカットする赤外カットフィルタを用いた場合と異なり、可視光帯域での撮影において、第２の波長帯域を透過した赤外光の影響を少なからず受けることになる。

可視光帯域での撮影として、カラーの撮影を行う撮像センサには、カラーフィルタが用いられている。カラーフィルタは、撮像センサの各画素に対応して赤、緑、青の各色の領域（フィルタ部）が所定のパターンで配置されている。これら各色の領域は、基本的には、各色の波長帯域に光の透過率のピークを有し、他の色の波長帯域の光の透過を制限（遮断）する。

しかし、可視光帯域より長波長側では、各色の領域および波長によって透過率が異なるが、基本的に光を透過してしまう。したがって、赤外カットフィルタを用いれば、可視光帯域より長波長側の光がカットされるので問題ないが、上述のＤＢＰＦのように赤外側の第２の波長帯域で赤外光を透過すると、この赤外光がカラーフィルタを通過して撮像センサのフォトダイオード（受光素子）に至ってフォトダイオードにおける光電効果による電子の発生量を多くしてしまう。

ここで、可視光でのカラー撮影と、赤外光照明での撮影との両方を行う上では、例えば、赤、緑、青の各色の領域が所定のパターンで配置されたカラーフィルタに、上述の第２の波長帯域に透過率のピークを有するような赤外光用の領域（赤外領域）を設けることが考えられる。例えば、カラーフィルタの配列（パターン）は、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ、赤外ＩＲの４つの領域からなる。この場合に赤外光用の領域は、可視光帯域の光を遮断し、第２の波長帯域の光を主に透過させるものであるから、カラーフィルタの赤外光用の領域を通過した光を受ける撮像センサから出力される赤外光の画像信号を利用して、赤、緑、青の各色の画像信号から赤外光成分を除去することが考えられる。

上述のように、赤外カットフィルタに代えてＤＢＰＦを用いた場合に、撮像センサのフォトダイオードでは、可視光帯域の光と第２の波長帯域の赤外光が入力することになる。これにより。赤外カットフィルタを用いた場合のように撮像センサのダイナミックレンジの全体を可視光で利用するのではなく、可視光と第２の波長帯域の赤外光とで利用することになる。これにより、可視画像信号を出力する際に、上述のように入力した赤外光の成分を除くものとしても、Ｓ／Ｎ比の悪化を招く虞がある。例えば、照明の色温度が低い場合に、赤外光の割合が高くなりすぎる虞がある。
図２７のグラフは、色温度の異なる光の分光分布を示すものであり、横軸が光の波長（ｎｍ）であり、縦軸が分光分布のピークの値を１として分光分布を比率で表したものである。図２７に示すように、色温度が高ければ、可視光帯域の光に対して赤外光の比率が低いが、色温度が低くなるにしたがって赤外光の割合が多くなる。例えば、４００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲において、色温度が４０００Ｋの場合に、７００ｎｍより長波長側の割合が短波長側より多くなる。
朝日や夕日の色温度はおおむね２０００Ｋであり、通常の太陽光線は５０００から６０００Ｋ（６５００Ｋ）である。ここで、スタジオ撮影のライト（写真・映画用タングステンランプ）が３２００Ｋであり、カメラを用いた撮影においえは、低い色温度の照明が用いられる可能性があり、撮像センサのフォトダイオードで受光する赤外光の比率が高くなりすぎて、ＤＢＰＦを用いて撮影された可視画像のＳ／Ｎ比が低くなってしまう。なお、スタジオ撮影のライトでなくても暖色系の照明では、色温度が低く、上述のようにＤＢＰＦを用いて撮影された可視画像のＳ／Ｎ比が低くなる虞がある。

また、撮像センサにおいては、高画素化が進められているが、高画素化した場合に、撮像センサのフォトダイオードの赤外を含む長波長側の感度が高くなる傾向があり、高画素の撮像センサに上述のＤＢＰＦを用いて色温度の低い照明で撮影された可視画像のＳ／Ｎ比がさらに低下する虞がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、赤外カットフィルタに代えてＤＢＰＦを用いて可視画像と赤外画像の撮影を可能とする場合に、可視画像のＳ／Ｎ比を向上することができる撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、各画素に受光素子が配置された撮像センサと、
前記撮像センサ上に像を結ぶレンズを有する光学系と、
複数種類のフィルタ部が所定配列で前記撮像センサの前記画素の配置に対応して配置され、かつ、各種類のフィルタ部は、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域の前記可視光帯域から離れた一部分である第２の波長帯域に透過特性を有するとともに可視光帯域における波長に応じた分光透過特性が互いに異なるフィルタと、
前記撮像センサから出力される信号を処理して可視画像信号および赤外画像信号を出力可能な信号処理デバイスとを備え、
前記フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっていることを特徴とする。

本発明の前記構成において、前記フィルタは、可視光帯域に透過特性を有し、前記可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、前記第１の波長帯域内の前記可視光帯域から離れた一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタと、
複数種類のフィルタ部が所定配列で前記撮像センサの前記画素の配置に対応して配置され、かつ、各種類のフィルタ部は、前記第２の波長帯域に透過特性を有するとともに可視光帯域における波長に応じた分光透過特性が互いに異なるカラーフィルタとを備え、
前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記光学フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっていることが好ましい。

このような構成によれば、フィルタは、複数種類のフィルタ部が所定配列で前記撮像センサの前記画素の配置に対応して配置され、かつ、各種類のフィルタ部は、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域の前記可視光帯域から離れた一部分である第２の波長帯域に透過特性を有するとともに可視光帯域における波長に応じた分光透過特性が互いに異なる。さらに、
前記フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっている。また、フィルタは、光学フィルタとカラーフィルタとからなっている・
なお、透過率は、例えば、可視光帯域において最大（極大）となる透過率を１または１００とした場合の割合を示すものである。
たとえば、光学フィルタは、可視光帯域の光と、第２の波長帯域の赤外光を透過し、カラーフィルタの各種類のフィルタ部は、第２の波長帯域の赤外光を透過するとともにそれぞれ異なる可視光の波長帯域の光を透過することになるが、前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記光学フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっている。これにより、例えば、暖色系の照明で撮像した場合に、第２の波長帯域の赤外光の光量が多くなりすぎることにより可視画像のＳ／Ｎ比が悪化するのを防止できる。
すなわち、光学フィルタの第２の波長帯域の透過率を下げることで、撮像素子に受光される赤外光の光量を低減し、可視画像への影響を低減することができる。

光学フィルタを透過する第２の波長帯域の光の量を減らす上では、光学フィルタにおける第２の波長帯域の幅、すなわち、波長の範囲を狭くすることが考えられるが、光学フィルタの製造時の第２の波長帯域の誤差や、入射角により透過する光の波長が変化することなどから第２の波長帯域の幅を狭くしてしまうと、赤外照明に用いられる赤外用のＬＥＤの波長と、第２の波長帯域とがずれる虞がある。

すなわち、ＬＥＤによる赤外照明下での撮影において、光学フィルタの製造誤差により、赤外照明が機能しなくなったり、光の入射角、すなわち、被写体の方向によって赤外照明が機能せずに暗くなるような可能性がある。それに対して透過率を下げることで赤外光量を低減する場合には、赤外光量を大きく下げる場合であっても第２の波長帯域の幅を狭くし過ぎる必要はないので、例えば、第２の波長帯域の赤外光を出射するＬＥＤによる照明を確実に機能させることができる。

光学フィルタを透過する赤外光の光量を下げることで、撮影される可視画像のＳ／Ｎ比は改善するが、赤外画像撮影用の赤外光の光量が制限されることになるが、基本的に色温度がそれほど高くない明かりのもとでの撮影の場合に、過剰な赤外光が制限されるだけであり、十分に赤外光での撮影が可能である。また、夜間や色温度の高く暗い照明下では、赤外照明を用いて撮影を行うことができる。

なお、光学フィルタを用いた撮像装置の設計においては、撮影時の加減となる色温度を設定し、当該色温度のＳ／Ｎ比が例えばー３ｄＢ以上となるに第２の波長の透過率を設定することが好ましい。この場合に、加減となる色温度の照明下において、撮像センサから出力される信号出力における可視光成分が７０％以上、赤外成分が３０％以下となっていることが好ましい。例えば、可視画像の撮影において、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ等の各色信号（色成分）から赤外信号（赤外成分）を除去することになるが、この際に除去される赤外成分が除去前の色成分の３０％を越えない設定とすることが好ましい。

この場合に撮影に使用可能な照明の色温度の下限を何度に設定するかにもよるが、上述のように光学フィルタの第２の波長帯域の透過率が光学フィルタの可視光帯域の透過率より低くなっており、たとえば、第２の波長帯域の透過率が可視光帯域の透過率の６０％以下となっていることが好ましい。なお、光学フィルタおよびカラーフィルタを透過する赤外光の光量の多さに基づく可視画像のＳ／Ｎ比の悪化を防止する上では、第２の波長帯域の透過率をさらに低く設定してもよく、例えば、光学フィルタの第２の波長帯域の透過率を光学フィルタの可視光帯域の透過率の５０％。４０％、３０％、２５％等に設定するものとしてもよい。

また、上述のように撮像センサが高画素化して画素数が多くなる場合、すなわち、画素数の増加に対して撮像センサ上の画素が小さくなると、可視光帯域より長波長側の近赤外の感度が高くなる傾向があることから、撮像センサの画素数が多くなることや、画素サイズが小さくなることに対応して、第２の波長帯域の透過率を低くすることが好ましい。

本発明の前記構成において、前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記光学フィルタの前記可視光帯域の透過率の６０％以下となっていることが好ましい。

このような構成によれば、色温度の低い照明下で光学フィルタおよびカラーフィルタと透過する赤外光の光量を低下させ、上述のように可視画像のＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。なお、第２波長帯域の透過率を上述のようにさらに下げるようにしてもよい。

また、本発明の前記構成において、前記光学フィルタは、
前記可視光帯域および前記第２の波長帯域に透過特性を有する第１のフィルタと、
前記可視光帯域に透過特性を有し、前記第２の波長帯域を含む前記第１の波長帯域に透過特性を有し、前記第１の波長帯の透過率が前記可視光帯域の透過率より低くなっている第２のフィルタとを備えることが好ましい。

このような構成によれば、第１のフィルタと、第２のフィルタとを用いて、上述のように可視光帯域と第２の波長帯域とに透過特性を有し、かつ、可視光帯域の透過率より第２の波長帯域の透過率が低い光学フィルタを得ることができ、上述のような作用効果を得ることができる。

この場合に撮像装置の機種によって、光学フィルタの可視光帯域に対する第２の波長帯域の透過率を変更する場合に、第２のフィルタを変更することにより対応可能であり、特殊な透過率スペクトルを有する光学フィルタ（第１のフィルタ）を変更するより容易に透過率の設定を変更できる可能性がある。言い換えれば、第１のフィルタを汎用的に用いることが可能になり、第１のフィルタのコストの低減を図ることができる。なお、第１のフィルタと第２のフィルタとは、互いに接するように重ねて配置してもよいし、離れて配置してもよいし、間に他の光学用の部材が配置されていてもよい。

このような撮像装置におけるフィルタは、複数種類のフィルタ部が所定配列で前記撮像センサの前記画素の配置に対応して配置され、かつ、各種類のフィルタ部は、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域の前記可視光帯域から離れた一部分である第２の波長帯域に透過特性を有するとともに可視光帯域における波長に応じた分光透過特性が互いに異なり、前記第２の波長帯域の透過率が前記フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっている。

また、前記フィルタは、可視光帯域に透過特性を有し、前記可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、前記第１の波長帯域内の前記可視光帯域から離れた一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタと、
複数種類のフィルタ部が所定配列で前記撮像センサの前記画素の配置に対応して配置され、かつ、各種類のフィルタ部は、前記第２の波長帯域に透過特性を有するとともに可視光帯域における波長に応じた分光透過特性が互いに異なるカラーフィルタとを備え、
前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記光学フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっていることが好ましい。

本発明によれば、可視光帯域と赤外光帯域に透過性を有する光学フィルタを用いて可視画像と赤外画像とを撮影可能とする際に、可視画像のＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態の撮像装置の像センサを示す概略図である。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの透過率スペクトルと、赤外照明の発光スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの透過率スペクトルと、赤外照明の発光スペクトルを示すグラフである。 同、撮像センサのカラーフィルタの配列を説明するための図であって、（ａ）は赤外のフィルタ部がない従来の配列を示す図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は赤外のフィルタ部を有する配列を示す図である。 同、前記撮像センサを有する撮像装置を示す概略図である。 同、前記撮像装置の信号処理部における信号処理を説明するためのブロック図である。 同、前記撮像装置の信号処理における内装処理を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態の撮像装置を示す概略図である。 本発明の第３の実施の形態の撮像装置の撮像センサのカラーフィルタの配列を説明するための図である。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、撮像センサのカラーフィルタの配列を説明するための図である。 同、カラーフィルタの配列を説明するための図である。 同、カラーフィルタの配列を説明するための図である。 同、各カラーフィルタの特性を説明するための図である。 同、撮像装置における信号処理を説明するためのブロック図である。 本発明の第４の実施の形態のカラーフィルタの配列を説明するための図である。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの青Ｂの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの緑Ｇの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタの赤Ｒの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、前記撮像センサのＤＢＰＦとカラーフィルタのクリアＣの透過率スペクトルを示すグラフである。 本発明の第５の実施の形態の撮像装置の光学フィルタの第１のフィルタであるＤＢＰＦの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、光学フィルタの第２のフィルタである赤外減光フィルタの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、第１のフィルタおよび第２のフィルタからなる光学フィルタの透過率スペクトルを示すグラフである。 色温度と分光分布の関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施の形態の撮像装置について説明する。
本実施の形態の撮像装置１０（図８に図示）は、例えば、図１に示す、撮像センサ（イメージセンサ）１を備えている。撮像センサ１は、図１に示すように、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサであるセンサ本体２と、センサ本体２の各画素に対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤外（ＩＲ）の各領域（各色のフィルタ）を所定の配列で配置したカラーフィルタ３と、センサ本体２およびカラーフィルタ３上を覆うカバーガラス４と、カバーガラス４上に形成されたＤＢＰＦ（ダブル・バンド・パス・フィルタ）５とを備える。

センサ本体２は、ＣＣＤイメージセンであり、各画素に受光素子としてのフォトダイオードが配置されている。なお、センサ本体２は、ＣＣＤイメージセンサに代えてＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ・Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサであってもよい。なお、センサ本体２を撮像センサとし、撮像センサにカラーフィルタ３やＤＢＰＦ５が取り付けられているものとしてもよい。

センサ本体２には、カラーフィルタ３が設けられている。カラーフィルタ３は、図７（ａ）に示す一般的なベイヤ配列で各画素に配列されるＲ、Ｇ，Ｂの３つのフィルタ部を有するカラーフィルタ３ｘに対して、ＩＲのフィルタ部が加えられている。なお、ベイヤ配列のフィルタにおいては、基本のパターンは、４行（横の並び）×４列（縦の並び）の１６個の各色のフィルタ部からなっており、例えば、各フィルタ部をＦと行数と列数で表すと、１行目がＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１４で、２行目がＦ２１、Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２４で、３行目がＦ３１、Ｆ３２、Ｆ３３、Ｆ３４で、４行目がＦ４１、Ｆ４２、Ｆ４３、Ｆ４４である。

ベイヤ配列では、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ２１、Ｆ２３、Ｆ３２、Ｆ３４、Ｆ４１、Ｆ４３の８個のフィルタ部がＧとされ、Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ３１、Ｆ３３の４個のフィルタ部がＲとされ、Ｆ２２、Ｆ２４、Ｆ４２、Ｆ４４の４個のフィルタ部がＢとされている。なお、Ｇのフィルタ部の数をＲ、Ｂのフィルタ部の数の２倍としているのは、人間の目が緑に対して高い感受性を有することに基づく。なお、感受性の低い方を高解像度としても人間の目では認識できない可能性があるが、感受性の高い方を高解像度とすれば人間の目で認識できる可能性が高く、より解像度の高い画像と認識される。このベイヤ配列においては、Ｇのフィルタが行方向（水平方向）および列方向（垂直方向）にそれぞれ一つ置きに配置されて市松模様状とされ、残りの部分にＲのフィルタ部と、Ｂのフィルタ部が互いに隣接することなく配置されている。

それに対して、本実施の形態のカラーフィルタ３としては、図７（ｂ）に示すように、ベイヤ配列における８個のＧのフィルタ部うちの４個をＩＲとすることにより、Ｒが４個、Ｇが４個、Ｂが４個、ＩＲが４個となるカラーフィルタ３ａが含まれる。すなわち、４行４列の基本配列において、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの４種類のフィルタ部が、それぞれ４つずつ配置されるとともに、同じ種類のフィルタ部同士は互いに行方向および列方向で隣接しないように離れて配置され、各列にＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのフィルタ部がそれぞれ１つずつ配置され、１行置きにＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのフィルタ部のうちの２種類のフィルタ部がそれぞれ２つずつ配置されている。

具体的には、Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ３２、Ｆ３４の４個のフィルタ部がＲとされ、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ３１、Ｆ３３の４個のフィルタ部がＩＲとされ、Ｆ２１、Ｆ２３、Ｆ４２、Ｆ４４の４個のフィルタ部がＧとされ、Ｆ３２、Ｆ３４、Ｆ４１、Ｆ４２の４個のフィルタ部がＢとされている。

この場合にＧのフィルタ部が減ることにより、人間の目からは解像度が悪くなったように見える虞があるが、ＩＲを含む各色が均等に配置され、補完（内挿）処理が容易になる。また、１、２行目と、３、４行目とで、各色の位置が横に一列ずれるように配置されている。言い換えれば、１、２行目と、３、４行目とで、色の配置が左右反転した配置となっている。

このようにすることで、４×４の配置において、各列に各色が１つずつ配置され、１行置きに各色が２つずつ配置されるので、縦方向（垂直方向）より横方向（水平方向）の解像度が高くなり、ＩＲのフィルタ部を設けることによる水平方向の解像度の低下を抑制できる。なお、カラーフィルタ３ａには、図７（ｂ）に示すカラーフィルタ３ａのパターンを左右反転したもの、上下反転したもの、１８０回転させたものも含まれる。また、時計回りに９０度回転したもの、２７０度回転したものを含めてもよい。ただし、９０度および２７０度回転したものは、水平方向より垂直方向の解像度が高くなる。

また、カラーフィルタ３では、図７（ｃ）に示すカラーフィルタ３ｂのように、人間の感受性が高いＧを減らさずに、上述のベイヤ配列のカラーフィルタ３ｘのパターンの４つのＢのうちの２つをＩＲとしてもよい。このカラーフィルタ３ｂは、４行４列の基本配列において、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの４種類のフィルタ部のうちのＧのフィルタ部が８つ、Ｒのフィルタ部が４つ、Ｂのフィルタ部およびＩＲのフィルタ部が２つずつ配置されるとともに、同じ種類のフィルタ部同士は互いに行方向および列方向で隣接しないように離れて配置されている。

具体的には、カラーフィルタ３ｂでは、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ２１、Ｆ２３、Ｆ３２、Ｆ３４、Ｆ４１、Ｆ４３の８個のフィルタ部がＧとされ、Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ３１、Ｆ３３の４個のフィルタ部がＲとされ、Ｆ２２、Ｆ４４の２個のフィルタ部がＢとされ、Ｆ２４、Ｆ４２の２個のフィルタ部がＩＲとされている。この場合、ベイヤ配列よりＢの解像度が劣るがＧ、Ｒは、ベイヤ配列と同様の解像度となる。なお、カラーフィルタ３ｂには、図７（ｃ）に示すカラーフィルタ３ｂのパターンを左右反転したもの、上下反転したもの、１８０回転させたものも含まれる。また、時計回りに９０度回転したもの、２７０度回転したものは、左右反転したもの、上下反転したものと同じパターンとなる。

また、ＩＲの解像度を上げるために、図７（ｄ）に示すカラーフィルタ３ｃのようにＧを減らさずに、上述のベイヤ配列のカラーフィルタ３ｘのパターンの４つのＢのうちの２つをＩＲとし、４つのＲのうちの２つをＩＲとしてもよい。すなわち、カラーフィルタ３ｃは、４行４列の基本配列において、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの４種類のフィルタ部のうちのＧのフィルタ部が８つ、ＩＲのフィルタ部が４つ、Ｒのフィルタ部およびＢのフィルタ部が２つずつ配置されるとともに、同じ種類のフィルタ部同士は互いに行方向および列方向で隣接しないように離れて配置されている。

より具体的には、図７（ｄ）に示すように、カラーフィルタ３ｃでは、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ２１、Ｆ２３、Ｆ３２、Ｆ３４、Ｆ４１、Ｆ４３の８個のフィルタ部がＧとされ、Ｆ１１、Ｆ３３の２個のフィルタ部がＲとされ、Ｆ２２、Ｆ４４の２個のフィルタ部がＢとされ、Ｆ１３、Ｆ２４、Ｆ３１、Ｆ４２の４個のフィルタ部がＩＲとされている。この場合には、ＲとＢの解像度はベイヤ配列より低下するが、Ｇの解像度は維持され、ＩＲの解像度を確保することができる。なお、カラーフィルタ３ｃには、図７（ｄ）に示すカラーフィルタ３ｂのパターンを左右反転したもの、上下反転したもの、１８０回転させたものも含まれる。また、時計回りに９０度回転したもの、２７０度回転したものは、左右反転したもの、上下反転したものと同じパターンとなる。

カラーフィルタ３のＲのフィルタ部、Ｇのフィルタ部およびＢのフィルタ部は、それぞれ周知のフィルタを用いることができる。本実施の形態におけるＲのフィルタ部、Ｇのフィルタ部およびＢのフィルタ部の透過率スペクトルは、図２、図５および図６のグラフに示すようになっている。図２、図５および図６には、カラーフィルタ３の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤外（ＩＲ）の各フィルタの透過率スペクトルが示されており、縦軸が透過率を示し、横軸が波長となっている。なお、透過率スペクトルのグラフにおいて、横軸はｎｍ単位であり、縦軸は割合であり、たとえば、縦軸は、ピーク値を１または１００として、それに対する透過率を示すものである。グラフにおける波長の範囲は、可視光帯域と近赤外帯域の一部を含むもので、例えば、３００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲を示している。

例えば、Ｒのフィルタ部は、グラフのＲ（二重線）に示すように、波長６００ｎｍで略最大の透過率となり、その長波長側は、１０００ｎｍを超えても透過率が略最大の状態が維持された状態となる。

Ｇのフィルタ部は、グラフのＧ（間隔の広い破線）に示すように、波長が５４０ｎｍ程度の部分に透過率極大となるピークを有し、その長波長側の６２０ｎｍ程度の部分に、透過率極小となる部分がある。また、Ｇのフィルタ部は、透過率極小となる部分より長波長側が上昇傾向となり、８５０ｎｍ程度で透過率が略最大となる。それより長波長側では、１０００ｎｍを超えても透過率が略最大となった状態となっている。Ｂのフィルタ部は、グラフのＢ（間隔の狭い破線）に示すように、波長が４６０ｎｍ程度の部分に透過率が極大となるピークを有し、その長波長側の６３０ｎｍ程度の分部に、透過率が極小となる部分がある。また、それより長波長側が上昇傾向となり、８６０ｎｍ程度で透過率が略最大となり、それより長波長側では、１０００ｎｍを超えても透過率が略最大となった状態となっている。ＩＲのフィルタ部は、７８０ｎｍ程度から短波長側の光を遮断し、１０２０ｎｍ程度から長波長側の光を遮断し、８２０ｎｍ〜９２０ｎｍ程度の部分で透過率が略最大となっている。

Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部の透過率スペクトルは、図２等に示すものに限られるものではないが、現在、一般的に使用されているカラーフィルタ３では、これに近い透過率スペクトルを示すと思われる。なお、透過率を示す横軸の１は、光を１００％透過することを意味するものではなく、カラーフィルタ３において、例えば、最大の透過率を示すものである。

カバーガラス４は、センサ本体２およびカラーフィルタ３を覆って保護するものである。
ＤＢＰＦ５は、ここでは、カバーガラス４に成膜された光学フィルタである。ＤＢＰＦ５は、可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、前記第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタである。

すなわち、図２および図３のグラフに示すように、ＤＢＰＦ５は、グラフ上のＤＢＰＦに示すように、ＤＢＰＦ（ＶＲ）で示す可視光帯域と、可視光帯域に対して長波長側の少し離れた位置のＤＢＰＦ（ＩＲ）で示す赤外帯域（第２の波長帯域）の２つの帯域の透過率が高くなっている。また、可視光帯域の透過率の高い帯域としてのＤＢＰＦ（ＶＲ）は、例えば、３７０ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長帯域となっている。また、赤外側で透過率が高い第２の波長帯域としてのＤＢＰＦ（ＩＲ）は、例えば、８３０ｎｍ〜９７０ｎｍ程度の帯域となっている。なお、ＤＢＰＦ（ＩＲ）の赤外光が透過する波長範囲は、上述の波長帯域に限られるものではなく、カラーフィルタの分光特性や、赤外照明を備える場合に赤外照明の波長などを考慮して設定される。

本実施の形態では、ＤＢＰＦ５における透過率が可視光帯域（ＤＢＰＦ（ＶＲ））と赤外光帯域である第２の波長帯域（ＤＢＰＦ（ＩＲ）））とで異なるように設定され、可視光帯域の透過率より赤外光を透過する第２の波長帯域の透過率が低くされている。例えば、図２、図３等に示すように、ＤＢＰＦ５において、可視光帯域（ＤＢＰＦ（ＶＲ））のピーク（可視光帯域の最大値（極大値））の透過率を１００とした場合に、第２の波長帯域（ＤＢＰＦ（ＩＲ）））のピークの透過率を５０としている。すなわち、ＤＢＰＦ５において、第２の波長帯域のピークの透過率は、可視光帯域のピークの透過率の５０％となっている。なお、ＤＢＰＦ５において、第２の波長帯域の透過率は、可視光帯域の透過率の５０％に限られるものではないが、６０％以下となっていることが好ましい。ＤＢＰＦにおける可視光帯域に対する第２の波長帯域の透過率の割合は、撮影時の照明の色温度の下限、撮像センサ１の特性（面積、画素数等）ＤＢＰＦ５における第２の波長帯域の幅（波長範囲）によって設定される。なお、可視光帯域および第２の波長帯域の透過率、すなわち、所定の波長範囲となる波長帯域の透過率は、透過率スペクトルにおける波長帯域内でのピーク（最大値）となる透過率であってもよいし、波長帯域内で平均となる透過率であってもよい。すなわち、波長帯域の透過率の代表値として各種平均値や、最頻値や、中央値等を用いるものとしてもよい。

撮像装置の設計に際しては、使用可能な照明の色温度の下限値等が想定される場合がある。例えば、照明の色温度の下限値を３０００Ｋとすると、照明における可視光と赤外光の比率において、赤外光の比率が多くなり、赤外カットフィルタを用いることなく、ＤＢＰＦ５を用いて撮像した場合に、撮像センサ１から出力される可視光の信号に対して、赤外光の信号の割合が高くなる。すなわち、撮像センサ１のダイナミックレンジにおける赤外光の占める割合が照明の色温度が低くなるほど高くなり、ダイナミックレンジにおける可視光の占める割合が低くなることから、可視光で撮影された可視画像のＳ／Ｎが低下することになる。例えば、撮像時に撮像素子から出力される信号のうちの３割程度が赤外光で７割程度が可視光となる場合に、例えば、可視画像のＳ／Ｎ比が−３ｄＢ程度となり、用途にもよるが許容範囲となる場合が多く、可視画像のＳ／Ｎ比は、−３ｄＢ以上となっていることが好ましい。

したがって、ＤＢＰＦ５における可視光帯域に対する第２の波長帯域の透過率の割合は、撮像装置１０で使用可能とする照明の下限の色温度、第２の波長帯域の波長範囲（幅）、撮像センサ１から出力される可視光信号と赤外光信号の割合等を考慮して決定され、上述のように、ＤＢＰＦ５において、第２の波長帯域の透過率を、可視光帯域の透過率の５０％としたが、例えば、図４に示すように、透過率を２５％としてもよい。例えば、撮像センサ１が高解像度で画素の面積が小さいほど、使用する照明の色温度が低いほど第２の波長帯域の透過率を低くすることが好ましい。

本実施の形態では、上述のカラーフィルタ３の各フィルタ部の透過率スペクトルと、ＤＢＰＦ５の透過率スペクトルの関係が以下のように規定されている。すなわち、ＤＢＰＦ５の透過率スペクトルの赤外光を透過する第２の波長帯域となるＤＢＰＦ（ＩＲ）は、Ｒのフィルタ部、Ｇのフィルタ部、Ｂのフィルタ部の全てが略最大の透過率となって各フィルタ部で透過率が略同じとなる図２に示す波長帯域Ａ内に含まれ、かつ、ＩＲのフィルタ部の略最大の透過率で光を透過する波長帯域Ｂ内に含まれるようになっている。

なお、波長帯域Ａより短波長側では、透過率が略最大のＲのフィルタ部に対して、Ｇ、Ｂのフィルタ部の透過率が低くなる。ＤＢＰＦ５では、このＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部の透過率に差がある部分が、可視光帯域の透過率が高い部分であるＤＢＰＦ（ＶＲ）と、赤外光帯域の第２の波長帯域の透過率の高い部分であるＤＢＰＦ（ＩＲ）との間のＤＢＰＦ５の光を略遮断する透過率が極小となる部分に対応する。すなわち、赤外側では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部の透過率の差が大きくなり、かつ、ＤＢＰＦ（ＩＲ）より透過率が低くなる虞のある部分の光の透過がカットされ、それより長波長側で各フィルタ部の透過率がＤＢＰＦ（ＩＲ）より確実に高くなる波長帯域Ａで光を透過するようになっている。

以上のことから、本実施の形態において、赤外光カットフィルタに代えて用いられるＤＢＰＦ５では、可視光帯域だけではなく、赤外光側の第２の波長帯域にも光を透過する領域があるため、可視光によるカラー撮影に際して、第２の波長帯域を通過した光の影響を受けることになる。この際にカラーフィルタ３のＲＧＢの各フィルタ部を通過した光が撮像センサで受光される場合に、ＤＢＰＦ５の可視光帯域の透過率に対する第２の波長帯域の透過率を低く設定することにより、可視光に対する赤外光の比率が多くなりすぎて、可視光による可視画像のＳ／Ｎ比が低下するのを防止することができる。

また、ＤＢＰＦ５の第２の波長帯域がＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部で透過率が異なる部分の光を透過せず、各フィルタ部の透過率が略最大となって略同じ透過率となる波長帯域の光だけを透過するようになっている。

また、ＤＢＰＦ５の第２の波長低域においては、ＩＲのフィルタ部で透過率が略最大となる部分の光を透過するようになっている。したがって、略同じ光が照射される極めて近接した４つの画素にＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのフィルタ部がそれぞれ設けられていると仮定した場合に、第２の波長帯域においては、Ｒのフィルタ部、Ｇのフィルタ部、Ｂのフィルタ部、ＩＲのフィルタ部で略同様に光が通過することになり、赤外側の光としては、ＩＲを含む各フィルタ部で略同じ光量の光が撮像センサ本体の上述の画素のフォトダイオードに至ることになる。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタを透過する光のうちの赤外側の第２の波長帯域を通過する光の光量は、ＩＲのフィルタ部を通過する光の光量と同様となる。上述のように仮定した場合に、基本的にＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタを透過した光を受光したセンサ本体２からの上述のように仮定された画素の出力信号とＩＲのフィルタを通過した光を受光したセンサ本体２からの上述のように仮定された画素の出力信号との差分が、各Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルタ部で通過した赤外側の光をカットしたＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの可視光部分の出力信号となる。

実際には、カラーフィルタ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の各パターンに示したように、センサ本体２の各画素にＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのいずれか１つのフィルタ部が配置されることになり、各画素に照射される各色の光のそれぞれの光量が異なるものとなる可能性が高いので、例えば、各画素において、周知の内挿法（補間法）を用いて、各画素の各色の輝度を求め、この補間された各画素のＲ、Ｇ、Ｂの輝度と、同じく補間されたＩＲの輝度との差分をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの輝度とすることが可能である。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の輝度から赤外光成分を除く画像処理方法は、これに限られるものではなく、最終的にＲ、Ｇ、Ｂの各輝度から第２の波長帯域を通過した光の影響をカットできる方法であれば、いずれの方法を用いてもよい。いずれの方法においても、ＤＢＰＦ５が、赤外側でＲ、Ｇ、Ｂのフィルタ部の透過率が２０％より異なる部分、すなわち、透過率が所定割合より異なる部分をカットしているので、各画素において、赤外光の影響を除く処理が容易となる。

また、この撮像センサ１の用途としては、カラー撮影と、赤外光撮影との両方が可能な撮像装置において、撮像センサとして用いることである。一般的には、通常の撮影をカラー撮影で行い、夜間に可視光の照明を用いることなく、人間には認識困難な赤外光の照明を用いて赤外撮影することが考えられる。例えば、各種監視カメラ等において、夜間照明を必要としないか、夜間照明されないことが好ましい場所での夜間撮影に際し、赤外光照明を用いた赤外光による夜間撮影を行うことが考えられる。また、野生動物の観察のための昼間の撮影と夜間の撮影などの用途にも用いることができる。

赤外光撮影を夜間撮影として用いる場合には、赤外光であっても可視光と同様に、夜間は光量が不足するので、赤外光照明が必要となる。図５に示すＤＢＰＦ５の透過率スペクトルは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部の透過率スペクトルと、赤外光照明用の光、例えば、照明用赤外光ＬＥＤの発光スペクトルを考慮して決定されたものである。図５では、図２と同様の各色のフィルタ部の透過率スペクトルＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲと、ＤＢＰＦ５の透過率スペクトルＤＢＰＦに加えて、ＬＥＤ照明の発光スペクトルＩＲ−ｌｉｇｈｔが図示されている。

図５に示すＤＢＰＦの赤外光を透過する部分であるＤＢＰＦ（ＩＲ）で示す第２の波長帯域は、図２に示すＤＢＰＦと同様に、Ｒのフィルタ部、Ｇのフィルタ部、Ｂのフィルタ部の全てが略最大の透過率となって各フィルタ部で透過率が略同じとなる図２に示す波長帯域Ａ内に含まれ、かつ、ＩＲのフィルタ部の最大の透過率で光を透過する波長帯域Ｂ内に含まれるようになっている。

それに加えて、上述の波長帯域Ａと波長帯域Ｂとの両方に含まれる赤外光照明の発光スペクトルのピークとなる波長帯域の略全体がＤＢＰＦ（ＩＲ）の波長帯域に含まれるようになっている。なお、赤外光撮影を夜間の自然光ではなく、赤外光照明下で行う場合にＤＢＰＦ（ＩＲ）で示す第２の波長帯域が赤外光照明の光学スペクトルのピーク幅より広い必要はなく、赤外光照明のスペクトルが上述の波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂの両方に含まれる場合に、赤外光照明の発光スペクトルの例えば８６０程度を頂点とするピークのピーク幅と略同様のピーク幅で第２の波長帯域としてＤＢＰＦ（ＩＲ）で示されるＤＢＰＦ５の透過率のピーク部分を設けてもよい。

すなわち、図５においては、ＩＲ−ｌｉｇｈｔで示す赤外光照明の発光スペクトルにおけるピークが上述の波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂの短波長側にあり、ＤＢＰＦ（ＩＲ）で示すＤＢＰＦの第２の波長帯域が波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂの短波長側部分のＩＲ−ｌｉｇｈｔにおける発光スペクトルのピークと略重なるようになっている。

また、図６に示すグラフも、図５に示すグラフと同様に、図２に示すグラフに赤外光照明の発光スペクトルを加えるとともに、ＤＢＰＦ５の透過率スペクトルの赤外側の透過率が高い部分であるＤＢＰＦ（ＩＲ）で示す第２の波長帯域を上述の赤外光照明のＩＲ−ｌｉｇｈｔで示す発光スペクトルのピークに合わせたものである。

図６においては、赤外光照明として、図５に示す場合よりも発光スペクトルのピークの波長が長いものを用いており、このピークは、上述の波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂに含まれるとともに、波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂの長波長側に存在する。それに対応してＤＢＰＦ５のＤＢＰＦ（ＩＲ）で示す第２の波長帯域が上述の波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂ内で赤外照明のＩＲ−ｌｉｇｈｔで示されるピークと略重なるように設けられている。

なお、ＤＢＰＦ５の第２の波長帯域は、図２、図５、図６のいずれに示すものであってもよく、第２の波長帯域が上述の波長帯域Ａと波長帯域Ｂとの両方に含まれていればよい。また、夜間の赤外光撮影で用いられる赤外光照明の発光スペクトルのピークとなる波長帯域が決まっている場合に、その波長帯域を上述の波長帯域Ａと波長帯域Ｂの両方に含まれるようにするとともに、赤外光照明の発光スペクトルのピークにＤＢＰＦ５の第２の波長帯域を合わせることが好ましい。

このような撮像センサ１を有する撮像装置１０にあっては、ＤＢＰＦ５の赤外側で光を透過する第２の波長帯域が、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部の赤外側で、各フィルタ部の透過率が略最大となって、各フィルタ部の透過率が略同じとなる波長帯域Ａに含まれるとともに、ＩＲのフィルタ部の透過率が略最大となる波長帯域Ｂに含まれる。言い換えれば、可視光帯域より長波長側で、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタの透過率がＲのフィルタ部だけ略最大となって、Ｇ、Ｂのフィルタ部は透過率が略最大となっていないことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部の透過率が略同じとならずに異なる部分の光は、ＤＢＰＦ５によりカットされる。

すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部では、赤外側で第２の波長帯域の光が透過するようになっていることから各フィルタ部における赤外側の透過率が全て略同じとなり、第２の波長帯域となる光が同じ光量で照射されれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部における透過光量が同じになる。これにより、上述のようにＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部に対応する画素からの出力信号に基づく色を補正し、カラー撮影時の色の第２の波長帯域を通過する赤外光による影響を抑制した画像を容易に得ることができる。

また、第２の波長帯域を上述の波長帯域Ａと波長帯域Ｂに含まれる赤外光照明の発光スペクトルのピークに対応させることにより、赤外光照明の光を効率的に用いられるとともに、第２の波長帯域の幅を狭めて、カラー撮影時に、第２の波長帯域を通過する赤外光の影響を小さくすることができる。

図８は、本実施の形態の撮像センサ１を用いた撮像装置１０を示すものである。撮像装置１０は、撮影用のレンズ１１と、ＤＢＰＦ５を備えた撮像センサ１と、撮像センサ１から出力される出力信号１３を処理して、上述の内装処理や、カラー撮影時の第２の波長帯域を通過した赤外光の影響を除去する画像処理や、ガンマ補正や、ホワイトバランスや、ＲＧＢマトリックス補正等の画像処理を画像信号に施す信号処理部（信号処理デバイス）１２とを備える。画像処理部からは可視のカラー画像の出力信号１４と、赤外光画像の出力信号１５が出力可能になっている。

レンズ１１は、撮像装置１０の撮像センサ１上に像を結ぶ光学系を構成するものである。レンズ１１は、例えば、複数のレンズから構成されている。

図９は、撮像装置１０の信号処理部１２における信号処理をブロック図で示したものである。Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各画素の出力信号は、各内装処理ブロック２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ、２１ｉｒに送られる。各内装処理ブロック２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ、２１ｉｒでは、例えば、図１０に示すように、上述のカラーフィルタ３ｂの場合に、内挿処理（補間処理）により各フレームの画像データにおいて、それぞれ、全ての画素が赤Ｒで表された画像データ２０ｒ、全ての画素が緑Ｇで表された画像データ２０ｇと、全ての画素が青Ｂで表された画像データ２０ｂと、全ての画素が赤外ＩＲで表された画像データ２０ｉｒとするようにＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの信号を変換する。なお、内挿処理方法は、周知の方法を用いることができる。

次に、赤外光除去信号作成ブロック２２ｒ、２２ｇ、２２ｂにおいて、上述の第２の波長帯域から受光される赤外光の影響を除去するために、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の信号から減算する信号をＩＲの信号から生成する。この赤外光除去信号作成ブロック２２ｒ、２２ｇ、２２ｂでＲ、Ｇ、Ｂ毎に作成された信号を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の信号から減算する。この場合に、上述のように同じ画素では、基本的にＲ、Ｇ、Ｂの各信号からＩＲの信号を除去すればいいので、処理が容易になる。実際には、各画素のフィルタ部の特性等により各色の画素毎に感度が異なるので、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像毎にＲ、Ｇ、Ｂの各信号から減算する信号をＩＲの信号から作成する。

次に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号は、画像処理ブロック２３において、行列式を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各信号を変換して色を補正する周知のＲＧＢマトリックス処理と、画像で白となる部分でＲ、Ｇ、Ｂの各信号の出力値が同じとなるようにする周知のホワイトバランス処理、ディスプレイ等への画像出力のための補正である周知のガンマ補正を行う。次いで、輝度マトリックスブロック２４において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の信号に係数を乗算して輝度Ｙの信号を生成する。また、青Ｂの信号と、赤Ｒの信号から輝度Ｙの信号を除算することにより、Ｒ−ＹとＢ−Ｙの色差信号を算出し、Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの信号を出力する。
また、ＩＲの信号は、基本的に白黒のグラディエーションの画像として出力される。

このような撮像装置１０では、上述の撮像センサ１で説明したように、カラー画像から赤外光の影響を除去する画像処理を容易に行うことができ、色再現性に優れた可視のカラー画像を得られる。また、このような撮像装置の開発コストの低減を図ることができる。
上述のように、可視光撮影における画像処理により第２の波長帯域を通過した赤外光の影響をカットする際に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部の互いに透過率が大きく異なる部分は、ＤＢＰＦにより物理的にカットされていることになり、画像処理では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部の赤外側で透過率が略最大となった部分のＩＲ光をカットする処理を行えばいいことになる。この場合に、画像処理が容易になり、従来の赤外光カットフィルタを用いた場合と同様の色再現性を有するカラー画像データを得ることが可能となる。

例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部を通過してフォトダイオードに至る光は、可視光域の各フィルタ部を透過した可視光と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部で同様となるとともに、ＩＲのフィルタ部で同様となる第２の波長帯域を通過した赤外光となる。したがって、撮像センサ１のＲ、Ｇ、Ｂの内挿処理後の各出力信号から、例えば、各色のフィルタ部に基づく感度等の特性に合わせて補正した内挿処理後のＩＲの出力信号を減算することにより、赤外カットフィルタを用いた場合に近い色再現性を得ることができる。

また、上述のようにＤＢＰＦ５では、可視光帯域の透過率に対して第２の波長帯域の透過率を例えば６０％以下や５０％以下とすることにより、撮影時に照明等の明かりの赤外光の比率が高いような場合でも、ＤＢＰＦ５により赤外光の比率を下げて、可視画像のＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

また、スマートフォンでは、例えば、指紋認証等の生体認証が用いられる場合があるが、生体認証として虹彩認証を用いることが考えられている。例えば、スマートフォンの正面側のカメラをこの実施の形態の撮像装置１０とすることが考えられる。通常の撮影を可視画像とし、虹彩認証を赤外画像で行う。この場合に可視画像のＳ／Ｎ比が高く、かつ、虹彩認証のために撮像センサの画素数が多いことが要求されると思われる。虹彩認証にスマートフォンのカメラを用いる場合に、目の瞳孔部分を撮影範囲全体の多くを占めるように撮影することが難しいので、例えば、眼の瞳孔に比較して広い範囲を撮影し、その一部に瞳孔が写っている状態で、虹彩認証を行う必要がある。この場合に、虹彩部分の画像が小さくなり、画素数が多くないと、虹彩の認識が難しくなる。この場合に、赤外での虹彩認証用に高画素の撮像センサを用いるとともに、スマートフォンのカメラとして可視画像がきれいに撮れる必要がある。このような場合に、上述のような撮像装置１０を用いることで、高画素の撮像センサを用いても可視画像のＳ／Ｎ比が悪化するのを抑制し、かつ、赤外画像での撮影が可能となる。また、虹彩認証のための赤外光での撮影時に赤外照明用に所定の波長範囲の赤外光を出射するＬＥＤを用いる場合に、ＤＢＰＦ５の第２の波長帯域の波長範囲を狭くし過ぎて、製造誤差や撮影方向等による入射角の違い等により、ＤＢＰＦ５の第２の波長帯域の波長がずれて、ＬＥＤ照明の波長と合わなくなるのを抑制できる。なお、撮像装置１０は、ＬＥＤ等の赤外照明装置が設けられていることが好ましい。

次に、本発明の第２の実施の形態の撮像装置を説明する。図１１に示すように第２の実施の形態の撮像装置１０ａは、撮像センサ１にＤＢＰＦ５を設けるのではなく、レンズ１１にＤＰＢＦを設けたものである。撮像装置１０ａは、ＤＢＰＦ５を備えた撮影用のレンズ１１と、撮像センサ１と、撮像センサ１から出力される出力信号１３を処理して、上述の内装処理や、カラー撮影時の第２の波長帯域を通過した赤外光の影響を除去する画像処理や、ガンマ補正や、ホワイトバランスや、ＲＧＢマトリックス補正等の画像処理を画像信号に施す信号処理部１２とを備える。画像処理部からは可視のカラー画像の出力信号１４と、赤外光画像の出力信号１５が出力可能になっている。

ＤＢＰＦ５とカラーフィルタ３は、第１の実施の形態のＤＢＰＦ５とカラーフィルタ３と同様のものであり、カラーフィルタ３のＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部の透過率と、ＤＰＢＦ５の第２の波長帯域ＤＢＰＦ（ＩＲ）の関係も第１の実施の形態と同様になっている。したがって、第１の実施の形態と異なり、レンズ１１にＤＢＰＦ５が設けられていても、第１の実施の形態の撮像装置１０と同様の作用効果を奏することができる。なお、ＤＢＰＦ５は、撮像装置１０ａの光学系に設けられ、撮像センサ１に至る光に対して、可視光帯域（ＤＢＰＦ（ＶＲ））と、赤外側の第２の波長帯域（ＤＢＰＦ（ＩＲ））との光を透過させ、可視光帯域の短波長側と、第２の波長帯域の長波長側と、可視光帯域と第２の波長帯域との間の波長帯域とで光を遮断するようになっていればどこに設けられていてもよい。

次に、本発明の第３の実施の形態の撮像センサおよび撮像装置を説明する。第３の実施の形態の撮像センサ１および撮像装置は、カラーフィルタ３の一部の構成と、ＲＧＢの各信号からのＩＲ成分の除去方法が異なるものとなっているが、その他の構成は第１の実施の形態と同様となっており、以下にカラーフィルタ３と、ＩＲ成分の除去方法について説明する。

本実施の形態において、カラーフィルタ３ｅ（ＲＧＢＣの構成１）は、例えば、図１２に示すように、上述のベイヤ配列のカラーフィルタ３ｘのパターンの４つのＢのうちの２つをＣとし、４つのＲのうちの２つをＣとし、８つのＧのうちの４つをＣとしている。すなわち、カラーフィルタ３ｅは、４行４列の基本配列において、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃの４種類のフィルタ部のうちのＧのフィルタ部が４つ、Ｃのフィルタ部が８つ、Ｒのフィルタ部およびＢのフィルタ部が２つずつ配置されるとともに、同じ種類のフィルタ部同士は互いに行方向および列方向で隣接しないように離れて配置されている。したがって、８つ配置されるＣのフィルタ部は市松模様となるように配置される。ここで、Ｃとは、クリアなフィルタ部として素通しの状態を示すもので、基本的に可視光帯域から近赤外の波長帯域まで透過特性を有するものとなっており、ここでは、可視光帯域においてＣ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂとしている。なお、クリアとなるＣは、ＲＧＢの３色が透過することから白色光、すなわちホワイト（Ｗ）ということができ、Ｃ＝Ｗ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂとなる。したがって、Ｃは、可視光帯域の略全波長帯域の光量に対応することになる。

ここで、図１３のカラーフィルタ３ｅおよびＤＢＰＦ５の透過率スペクトル（分光透過特性）を示すグラフに示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ部で可視光帯域の長波長側では透過特性があり、クリアなフィルタ部であるＣのフィルタ部においても可視光帯域の長波長側で光が透過するようになっている。これに対してＤＢＰＦ５を用いることにより、第１の実施の形態と同様に、可視光帯域より長波長側を透過する赤外を第２の波長帯域となるように制限することになり、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃのフィルタ部とＤＢＰＦ５を通過する光量がＲ、Ｇ、Ｂ、Ｃの各フィルタ部で略同じ（近似）になり、可視光帯域では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃの各フィルタ部の波長に応じた透過特性が異なる。

なお、第１および第２の実施の形態においても、可視光帯域より長波長側を透過する赤外を第２の波長帯域となるように制限することになり、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのフィルタ部とＤＢＰＦ５を通過する光量がＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部で略同じになり、可視光帯域では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各フィルタ部の波長に応じた透過特性が異なる。

これにより、第３の実施の形態においても、各画素のＩＲ補正を精度良く行い、色再現性が高い可視画像の生成が可能になる。すなわち、第１の実施の形態のように可視光帯域の略全波長帯域に遮断特性を有し、可視光帯域より長波長側の赤外に透過特性を有する上述のＩＲのフィルタ部を備えなくても、Ｃのフィルタ部を備えることにより、ＩＲ信号を下記の式で計算できる。

以下の説明で、Ｃ（Ｗ）、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲは、撮像センサ１からの出力信号のレベルを示すが、Ｃ（Ｗ）、Ｒ、Ｇ、Ｂは、可視光帯域のレベルを示し、赤外成分を含まないものとする。
ここで、カラーフィルタ３ｅをＣ＝Ｗ≒Ｒ＋Ｇ＋Ｂと設計し、ＲＧＢの各信号から除去すべきＩＲ信号をＩＲ’とすると、
ＩＲ’＝（（Ｒ＋ＩＲ）＋（Ｇ＋ＩＲ）＋（Ｂ＋ＩＲ）−（Ｃ＋ＩＲ））／２＝ＩＲ＋（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ−Ｃ）／２
ＩＲ’≒ＩＲとなる。なお、ＩＲは計測等により求められる実際の値を示し、ＩＲ’は、計算により求められる値を示す。各フィルタより、ＩＲ’を減算することにより、ＩＲ補正ができる。
すなわち、
Ｒフィルタ（Ｒ＋ＩＲ）：
Ｒ’＝（Ｒ＋ＩＲ）−ＩＲ’＝Ｒ−（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ−Ｃ）／２
Ｇフィルタ（Ｇ＋ＩＲ）：
Ｇ’＝（Ｇ＋ＩＲ）−ＩＲ’＝Ｇ−（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ−Ｃ）／２
Ｂフィルタ（Ｂ＋ＩＲ）：
Ｂ’＝（Ｂ＋ＩＲ）−ＩＲ’＝Ｂ−（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ−Ｃ）／２
Ｃ（＝Ｗ）フィルタ（Ｗ＋ＩＲ）：
Ｗ’＝（Ｃ＋ＩＲ）−ＩＲ’＝Ｃ−（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ−Ｃ）／２
となる。

これにより、カラーフィルタ３において、ＩＲのフィルタ部に代えてクリアなＣのフィルタ部を用いてもＤＢＰＦ５により各フィルタ部のＩＲの透過率を近似させることができ、上述のようにＩＲ成分を求めて、これを各フィルタ部の信号から取り除くことで、色再現性を向上することができる。

なお、このような計算は、上述のように内挿法により、例えば、各画素で、Ｒ＋ＩＲ、Ｇ＋ＩＲ、Ｂ＋ＩＲ、Ｃ＋ＩＲを求め、各画素で上述の計算を行うことになる。なお、Ｃ＝Ｗ≒Ｒ＋Ｇ＋Ｂと設計するものとしたが、必ずしも略正確にこの式に一致する必要はなく、近似していれば、誤差やその他の要によりずれがあってもよく、例えば、２０％程度のずれがあってもよい。

また、Ｃについては、Ｒ＋Ｇ＋Ｂとなることで、画素の受光量が多く飽和し易くなることから、Ｃのフィルタ部において、可視光帯域における受光量を下げたり、赤外の波長帯域と可視光帯域とを含む波長帯域に渡って受光量を下げたり、各画素における画素を構成する素子部において、受光量に対して蓄積される電荷を減少させたりしてもよい。その際には、それに応じて上述の式を変更する必要がある。

なお、図１４は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃのカラーフィルタの別の配列を示すもので、２×２の配列において、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃが均等に１つずつ配置されたものである。
また、従来のＲ、Ｇ、Ｂのベイヤ配列の場合に、図１５に示すように、２×２の配列中では、Ｒ、Ｂが１つずつ配置されるとともにＧが２つ配置される。
また、この従来のＣやＩＲを含まない配列のうちの１つのＧをＩＲに変更したＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのカラーフィルタの２×２の配列は、図１６に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲが１つずつ配置された配列となる。

このようなカラーフィルタとして、図１２に示すＲＧＢ−Ｃの構成１、図１４に示すＲＧＢ−Ｃの構成２、図１５に示す従来のＲＧＢ配列（ベイヤ配列）、図１６に示すＲＧＢ−ＩＲ配列の一例では、図１７に示すような特性の違いがある。なお、Ｃは、ＲＧＢ等の色の情報を含まないが、光量として輝度の情報を含むものである。
したがって、ＲＧＢ−Ｃ（構成１）センサは、Ｃの市松配置により、輝度解像度は高いが、ＲＧＢの画素がまばらであり、かつ、非対称な配置になるため、解像度が低く、モアレが生じやすい。但し、色信号は、輝度信号に対して、求められる解像度は、１／２以下であり低いので、問題ない。また感度が高い。

ＲＧＢ−Ｃ（構成２）は、従来のＲＧＢセンサと輝度解像度、色解像度は、同程度であり、感度はＲＧＢセンサより高い。ＲＧＢ−ＩＲセンサは、可視光帯域に透過特性を持たないＩＲを設けていることで、ＲＧＢセンサより、感度が低く、輝度の解像度も低くなる。すなわち、上述の第１の実施の形態および第２の実施の形態のＩＲを有するカラーフィルタより、Ｃを有するカラーフィルタの方が、解像度や感度で有利になる可能性が高い。

図１８は、上述の信号処理部１２における信号処理をブロック図で示したものである。撮像センサ１として、上述のＲＧＢ−Ｃのカラーフィルタ３ｅを備えたＲＧＢ−Ｃセンサ（撮像センサ）１を備えるとともに、光学系を構成するレンズ１１と、ＤＢＰＦ５を備えている。
ＲＧＢ−Ｃセンサ１からＲ＋ＩＲ、Ｇ＋ＩＲ、Ｂ＋ＩＲ、Ｃ＋ＩＲの信号が色分離、ＩＲ分離、ＩＲ補正を行う分離デバイス５１に入力され、内挿処理とＩＲ補正等により、各画素において、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ、ＩＲの各信号が求められて出力される。この処理は、上述の式を用いた演算に基づいて行われる。

分離デバイス５１から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ、ＩＲ信号のうちのＲ、Ｇ、Ｂの各信号が色マトリクスデバイス５２に送られ、周知のＲＧＢマトリックス補正等が行われ、ＲＧＢの信号が出力される。また。分離デバイス５１からのＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ、ＩＲ信号は、輝度生成デバイス５３に送られ、設定された輝度を求める式に基づいて、各信号から輝度信号を生成する。

色マトリクスデバイスから出力されたＲＧＢ信号は、ガンマ処理および色差生成デバイス５４に入力されて、周知のガンマ処理が施されるとともに、色差信号として、例えば、Ｂ−ＹおよびＲ−Ｙ信号が生成される。また、分離デバイス５１およびＲＧＢ−Ｃセンサ１から出力された信号は、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）５５を介して、所定の波長帯域の信号として、ノイズ低減デバイス５６でノイズを低減された後に、輝度生成デバイス５３から出力される輝度信号とともにエンハンス処理デバイス５７で増幅されて、ガンマ処理デバイス５８でのガンマ処理を経て輝度・色差信号の輝度信号（Ｙ信号）として出力される。また、分離デバイス５１から出力されるＩＲ信号は、エンハンス処理デバイス５９、ガンマ処理デバイス６０を経てＩＲ信号として出力される。なお、画像信号の処理においては、後述のクリップ処理が行われるようになっており、クリップ処理については後述する。

次に、本発明の第４の実施の形態の撮像センサおよび撮像装置を説明する。第４の実施の形態は、カラーフィルタの各色を一般化したものであり、本発明のカラーフィルタがＲＧＢ−ＩＲやＲＧＢ−Ｃに限定されるものでないことを示すものである。以下に、一般化した４色のフィルタ部を持つカラーフィルタを備えた撮像センサにおけるＩＲ成分の除去方法を説明する。なお、４色（４種類）のフィルタ部は、基本的に可視光帯域における波長に応じた透過特性が異なり、かつ、上述のＤＢＰＦの第２の波長帯域が含まれる波長帯域に、可視光帯域より長波長側の他のフィルタ部との透過率の差が２０％以下となる第３の波長帯域を備え、この第３の波長帯域に、ＤＢＰＦ５の第２の波長帯域が含まれるものとなっている。これにより、カラーフィルタとＤＰＢＦ５とを用いた場合に、可視光帯域より赤外側の波長に応じた透過特性が各色のフィルタ部で近似することになる。

さらに、４種類の画素のフィルタ配置において、カラーフィルタを下記の条件で、設計するとＩＲを分離できる。フィルタ配置は、図１９に示すように２×２の配置において、４類のフィルタ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが１つずつ備えられることが好ましい。
また、可視の波長帯においてなるべく下記の関係が成り立つようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各フィルタ部を設計することが好ましい。すなわち、可視光帯域において、
ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ≒０
とする。なお、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、各フィルタ部の可視光帯域の撮像センサ１からの出力信号のレベルを示すものである。

可視光帯域より長波長側のＩＲ領域は、ＩＲの透過率が、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各フィルタ部の上述の第３の波長帯域で略一定となるものとする。なお、ＩＲの透過率が、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各フィルタ部で、あるＩＲ透過率の略整数倍になるものであってもよい。このように設計すると（ここでは、ＩＲの透過率が上述のように一定とする）、
Ｋａ（Ａ＋ＩＲ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ）≒ＩＲ（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）
であるから、ＩＲ信号は、
ＩＲ’＝（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ））／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）
により計算できる。
下記の計算により、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各画素に含まれるＩＲ成分を補正できる。
Ａ’＝（Ａ＋ＩＲ）−（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ））／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）＝Ａ−（ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ）／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）
Ｂ’＝Ｂ＋ＩＲ−（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ））／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）＝Ｂ−（ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ）／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）
Ｃ’＝Ｃ＋ＩＲ−（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ））／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）＝Ｃ−（ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ）／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）
Ｄ’＝Ｄ＋ＩＲ−（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ））／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）＝Ｄ−（ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ）／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）
ここで、誤差分は、
（ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ）／（Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ）である。この誤差分は、ＲＧＢマトリクスにおいて補正ができる。
実際、各フィルタ部についてのＩＲ成分の透過率は、多少異なるため、下記のとおり、係数補正した信号で補正する。

Ａ’＝Ａ＋ＩＲ＊ＫＩＲａ−ＫＩＲａ（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ＊ＫＩＲａ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ＊ＫＩＲｂ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ＊ＫＩＲｃ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ＊ＫＩＲｄ）） ／（Ｋａ＊ＫＩＲａ＋Ｋｂ＊ＫＩＲｂ＋Ｋｃ＊ＫＩＲｃ＋Ｋｄ＊ＫＩＲｄ）

Ｂ’＝Ｂ＋ＩＲ＊ＫＩＲｂ−ＫＩＲｂ（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ＊ＫＩＲａ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ＊ＫＩＲｂ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ＊ＫＩＲｃ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ＊ＫＩＲｄ）） ／（Ｋａ＊ＫＩＲａ＋Ｋｂ＊ＫＩＲｂ＋Ｋｃ＊ＫＩＲｃ＋Ｋｄ＊ＫＩＲｄ）

Ｃ’＝Ｃ＋ＩＲ＊ＫＩＲｃ−ＫＩＲｃ（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ＊ＫＩＲａ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ＊ＫＩＲｂ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ＊ＫＩＲｃ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ＊ＫＩＲｄ））／（Ｋａ＊ＫＩＲａ＋Ｋｂ＊ＫＩＲｂ＋Ｋｃ＊ＫＩＲｃ＋Ｋｄ＊ＫＩＲｄ）

Ｄ’＝Ｄ＋ＩＲ＊ＫＩＲｄ−ＫＩＲｄ（Ｋａ（Ａ＋ＩＲ＊ＫＩＲａ）＋Ｋｂ（Ｂ＋ＩＲ＊ＫＩＲｂ）＋Ｋｃ（Ｃ＋ＩＲ＊ＫＩＲｃ）＋Ｋｄ（Ｄ＋ＩＲ＊ＫＩＲｄ）） ／（Ｋａ＊ＫＩＲａ＋Ｋｂ＊ＫＩＲｂ＋Ｋｃ＊ＫＩＲｃ＋Ｋｄ＊ＫＩＲｄ）

なお、ＤＢＰＦを使った時の各フィルタの分光透過特性は、図１３に示すようになる。なお、フィルタ部の例としては、Ｒ＋ＩＲ、Ｇ＋ＩＲ、Ｂ＋ＩＲ、Ｃ＋ＩＲとなる４種類のフィルタ部を使った例であるが、ＩＲの部分が一定または互いに整数倍の関係となり、ＫａＡ＋ＫｂＢ＋ＫｃＣ＋ＫｄＤ≒０となるようにカラーフィルタが設計されていれば、各フィルタ部は、Ｒ＋ＩＲ、Ｇ＋ＩＲ、Ｂ＋ＩＲ、Ｃ＋ＩＲに限られるものではない。

図２０に、Ｂのフィルタ部とＤＢＰＦ５を合わせた分光透過を示し、図２１に、Ｇのフィルタ部とＤＢＰＦ５を合わせた分光透過を示し、図２２に、Ｂのフィルタ部とＤＢＰＦ５を合わせた分光透過を示し、図２３に、Ｃ（Ｗ）のフィルタ部とＤＢＰＦ５を合わせた分光透過を示す。

各分光透過特性は、上述の各式に示すように、可視のＲ透過域、可視のＧ透過域、可視のＢ透過域、ＩＲ透過領域の４つの透過率を足し合わせたものになっている。このことから、４種類以上のフィルタの値から、各可視のＲ透過域、可視のＧ透過域、可視のＢ透過域、ＩＲ透過領域の信号値を計算できる。

次に、本発明の第５の実施の形態の撮像装置を説明する。本実施の形態の撮像装置は、本発明のフィルタの光学フィルタを第１のフィルタとなるＤＢＰＦ５と第２のフィルタとなる赤外減光フィルタ（図示略）とから構成されている。本実施の形態におけるＤＢＰＦ５は、単独で本発明の光学フィルタを構成するものではなく、第２のフィルタである赤外減光フィルタとの組み合わせにより光学フィルタが構成される。したがって、本発明のフィルタは、カラーフィルタと、第１のフィルタ（ＤＢＰＦ５）と、第２のフィルタ（赤外減光フィルタ）とから構成される。

第１のフィルタ（ＤＢＰＦ５）は、図２４の透過率スペクトルのグラフに示すように可視光帯域（ＤＢＰＦ（ＶＲ））と上述の第２の波長帯域（ＤＢＰＦ（ＩＲ））に透過特性を有するとともに、可視光帯域（ＤＢＰＦ（ＶＲ））と第２の波長帯域（ＤＢＰＦ（ＩＲ））との透過率が略等しくなっている。

それに対しして第１のフィルタと組み合わせられる第２のフィルタの関儀減光フィルらは、例えば、図２５の透過率スペクトルのグラフに示すように、可視光帯域の透過率が略一定なのに対して可視光帯域の長波長側の上述の第２の波長帯域における透過率が低くなっている。本実施の形態では、例えば、７００ｎｍ弱の波長から波長が長くなるにつれて直線的に透過率が低下する構成となっている。

このような第１のフィルタと第２のフィルタとを組み合わせて光学フィルタとした場合の透過率は、図２６の透過率スペクトルのグラフに示すように、上述の単独の光学フィルタと略同様の透過率スペクトルを有する。すなわち、第１のフィルタと第２のフィルタとを組み合わせることにより、可視光帯域と第２の波長帯域とに透過特性を有し、かつ、可視光帯域の透過率より第２の波長帯域の透過率が低く、例えば、６０％以下、５０％以下、４０％以下、３０％以下、２５％以下となっている。このような光学フィルタを備える撮像装置においても、上述のような作用効果を奏することができる。また、光学フィルタを第１のフィルタと、第２のフィルタとから構成しているので、赤外光の透過率の調整を第２のフィルタを変更するだけで行うことが可能であり、ＤＢＰＦを変更するより低コストで偏光が可能になる可能性がある。なお、図２４〜図２６において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は透過率を上述のように割合で示したものである。

１ 撮像センサ
２ センサ本体
３ カラーフィルタ
５ ＤＢＰＦ（光学フィルタ）
１１ レンズ（光学系）
１２ 信号処理部（信号処理デバイス）

Claims (3)

1. 各画素に受光素子が配置された撮像センサと、
   前記撮像センサ上に像を結ぶレンズを有する光学系と、
   可視光帯域における波長に応じた分光透過特性が互いに異なる複数種類のフィルタ部が所定配列で前記撮像センサの前記画素の配置に対応して配置されたカラーフィルタと、
   前記可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に光を遮断する遮断特性を有し、かつ前記第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有し、前記第２の波長帯域の短波長側および長波長側に隣接する領域には前記遮断特性を有する光学フィルタと、
   前記撮像センサから出力される信号を処理して可視画像信号および赤外画像信号を出力可能な信号処理デバイスとを備え、
   前記カラーフィルタは、前記可視光帯域より長波長側で各色の前記フィルタ部の透過率が互いに近似する波長帯域である第３の波長帯域を備え、
   前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の全域が、前記第３の波長帯域に含まれるように、前記光学フィルタの分光透過特性および前記カラーフィルタの各フィルタ部の分光透過特性が設定され、
   前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記光学フィルタの前記可視光帯域の透過率より低くなっていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学フィルタの前記第２の波長帯域の透過率が前記光学フィルタの前記可視光帯域の透過率の６０％以下となっている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、
   前記可視光帯域および前記第２の波長帯域に透過特性を有する第１のフィルタと、
   前記可視光帯域に透過特性を有し、前記第２の波長帯域を含む前記第１の波長帯域に透過特性を有し、前記第１の波長帯域の透過率が前記可視光帯域の透過率より低くなっている第２のフィルタとを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。

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