JPS6320988A - カラ−撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、色分解フィルタを撮像面に設けたカラー撮像
装置に関する。

従来の技術 近年、半導体技術の発展に伴い、各種光電変換方式にも
とづく高性能撮像装置の開発が為されている。例えば、
ファクシミリ装置においては、ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ
　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）リニアイメージセ
ンサを用いた一次元固体撮像方式が、またテレビジョン
入力系には二次元固体撮像板が実用化され、高速、高信
頼性と小型化、低価格化が計られるとともにカラー化も
進められ、各画素に対応する色分解フィルタを設ける方
式が主として採用されている。

従来のファクシミリ装置の撮像装置は第２図に示すよう
に、原稿面１に対向して配置される結像光学系を構成す
る結像レンズ２とリニアイメージセンサ３とを有してお
シ、螢光対の如き帯状光源で照明される原稿面１の被走
査部分（Ｘ軸）がレンズ２によってリニアイメージセン
サ３の光電変換部開口列（ｙ軸）の上に結像される構成
となっている。このようなファクシミリのスキャナ部を
カラー化するに当たっては、以下のような方法が知られ
ている。

１）光源のスペクトルが大略界（８）、緑（ｑ、青（Ｂ
）といった３色領域からなる３種類の光源を面順次、も
しくは走査線順次に切シ換えてイメージセンサ出力を処
理する光源切換方式。

１１）光源は白色スペクトル域に広がるものを連続点灯
し、イメージセンサの各開口（画素単位）に例えば点頭
次にＲ，Ｇ、Ｂの色フイルタ列を設けて点頑次シリアル
に色分解信号を得る方式。

１１１）光源１１）と同様であるが、複数列のイメージ
センサを用い、各列毎に所定の色分解フィルタを設けて
、各列毎に対応する色分解信号を取り出す方式。

テレビカメラの撮像系においても、第２図と同様結像レ
ンズ２の背後に撮像面が設けられ、電子的な二次元走査
によって光電変換が行われる。単板固体撮像装置におい
ては、二次元固体撮像素子の各画素に対応する開口部に
色フィルタが設けられ、カラー信号として取り出される
。

上記従来例の中で、色分解フィルタを撮像素子上に薄膜
状に形成する方式が信頼性、精度、経済性の面で今後有
力な技術と考えられる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、固体撮像素子の撮像面に薄膜状の色分解
フィルタを形成し、従来の結像レンズで撮像すると分光
特性の歪みが像高によって生じるという問題があった。

この問題は以下の理由によシ生ずる。即ち、第２図に示
すように従来の結像レンズで撮像すると、原稿１の中央
の点Ａからの光束４Ａは結像レンズ２を通った後、光束
４ａで示すようにイメージセンサ３の開口ａに垂直に入
射するが、原稿ｌ上の点Ｂからの光束４Ｂは結像レンズ
２を通った後、光束４ｂで示すように開口すに傾斜して
入射する。

このように、リニアイメージセンサ３の各画素開口に入
射する光束の光軸に対してなす角θアは、画素位置によ
って変化しておシ、一般に角θアの範囲は０から２Ｏ２
前後に及んでいる。一方、多層薄膜フィルタでは一般に
第３図に例示されるように入射角によって設計（基準）
波長の変移が生じておシ、このため、リニアイメージセ
ンサの撮像面に多層薄膜フィルタからなる色分解フィル
タを形成すると、各開口に入射する光束のなす角θアに
よって分光特性が異なり、前記した分光特性の歪みとな
っている。この問題は、薄膜の干渉効果にもとづいてフ
ィルタ特性が制御される設計原理から避けられない制約
といえる。

本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、撮像
面に色分解フィルタを具備する固体撮像素子、特に高信
頼性が期待できる無機多層薄膜の色分解フィルタを固体
撮像素子にオンチップして構成した固体撮像素子を用い
ても均一な色分解特性を得ることのできるカラー撮像装
置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上述の問題点を解決するために、色分解フィル
タを設けた固体撮像素子側に入射する光束が、結像光学
系の主光線については垂直入射となる如く、片側テレセ
ンドリンク系のレンズ構成の結像光学系を用いるという
構成を備えたものである。

作用 本発明は、上述のように撮像面に投影する結像先学系に
、片側テレセントリック系のものを用いることによって
、主光線が固体撮像素子の各画素開口に垂直入射する配
置とすることができ、撮像素子上に設けられた色分解フ
ィルタに対して各主光線は等しく垂直入射となるので、
色分解特性が場所によって不均一になることはない。

実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）は本発明をカラーファクシミリの光電変換
部に用いた一実施例であって、１１は原稿面、１２は結
像光学系を構成する結像レンズ、１３は二次元固体撮像
素子即ちリニアイメージセンサである。

このリニアイメージセンサ１３の撮像面には、無機多層
薄膜の色分解フィルタが設けられている。結像レンズ１
２としては、片側テレセンドリンク系のレンズを用いて
いる。

この構成によシ、原稿面１１の主走査方向に離れた点Ａ
、Ｂ、Ｃからの結像レンズ１２に対する光束１５Ａ、１
５Ｂ、１５Ｃが結像レンズ１２によシ平行な光束１５ａ
、１５ｂ、１５ｃに変換され、結像レンズ１２からリニ
アイメージセンサ１３側に出射する主光線１６ａ、１６
ｂ、１６ｃはリニアイメージセンサ１３の開口ａ、ｂ、
ｃに等しく垂直入射する。これにより、入射角度によっ
て波長透過特性が変移する無機多層薄膜フィルタを色分
解に用いているにもかかわらず、各開口の色分解フィル
タによって均一な色分解が行われる。

ここで、結像レンズ１２の最大レンズ径りは、撮像素子
として使用したＬＳＩイメージセンサ１３のサイズＳに
比べ、はぼ同程度のものでよく、従来型の非テレ七ント
リック系レンズに比べて若干大型になるが、実用上支障
ない程度に設計、製作できるので、イメージセンサを用
いた縮小結像光学系として整合性が非常によい。

イメージセンサとしては画素ピッチ１４μｍ〜７μｍで
画素数１７００〜５０００程度のＣＣＤが既に実用化（
５ＷＡＸ＝３５圏程度）されている。

第１図（ｂ）には主光線以外の入射光束１５ａが主光線
１６ａとなす角εの存在を示している。しかし、角εは
各主光線について同等に分布し、しかもεの値は一般計
例として、 程度であるので、第３図に示したように分光特性の変移
は少ない。

テレビカメラとして構成される二次元撮像素子に対して
も、全く同様の設計原理で良好な色分解特性が得られる
ことは、先の実施例よシ明らかであり、本発明はその場
合にも適用可能である。

上記実施例では、撮像面に設ける色分解フィルタとして
、多層薄膜フィルタを使用した場合を説明したが、本発
明はこの場合に限定されず、他の色分解フィルタを使用
することもできる。例えば、ゼラチン膜を色素分散媒体
として用いるオンチップ方式の有機フィルタを用いるこ
とも可能であり、この場合にも無用の干渉効果が光束入
射角に依存して発生するのを抑圧して均一な色分解が可
能である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は片側テレセン
トリック系の結像光学系を用い、物体（原稿）側から撮
像素子に入射する主光線が撮像面に垂直となる構成を与
えることによって、撮像面に色分解フィルタを設けたカ
ラー撮像が各像点とも忠実に色分解されるという効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＪは本発明の一実施例になるカラー撮像装置
の要部を示す側面図、第１図（ｂｌはその実施例におい
て一つの撮像素子開口に入射する光束を模式的に示す図
、第２図は従来の一般的な撮像装置の要部を示す側面図
、第３図は多層薄膜フィルタにおける特性を示すグラフ
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像面に色分解フィルタを具備する一次元もしく
   は二次元固体撮像素子と、この固体撮像素子の撮像面に
   画像を投影する結像光学系とを有し、この結像光学系が
   片側テレセントリック系として構成されていることを特
   徴とするカラー撮像装置。
2. （２）色分解フィルタが多層薄膜で構成されたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラー撮像装置。