JP6391316B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光フィルターを利用して撮影画像における鏡面反射成分を検出し、その検出結果に応じて画像処理を行う技術に関するものである。

従来より、偏光フィルターを利用して、鏡面反射成分を除去して撮影することが行われている。例えば、図１６（ａ）のような風景の撮影で、太陽１６０２の光が、湖１６０４の表面で反射領域１６０５で示すように反射している場面を、カメラ１６０１で撮影する場合、図１６（ｂ）の様に偏光フィルター（ＰＬフィルター）１６０６を用いて、湖面上の反射を調整して撮影する。

一方、特許文献１では、互いに異なる偏光特性を持つ偏光フィルターをレンズの瞳位置に置き、その偏光した光を、偏光ビームスプリッタ等を用いて偏光に応じて分離して撮影することで偏光状態を検出する方法が開示されている。同様に、特許文献２では、撮像素子上に互いに偏光方向が異なる複数の偏光フィルターを用いることで、異なる偏光画像を撮影している。また、特許文献３では、撮像素子上の一つのマイクロレンズに対して、複数の受光素子を設け、瞳上の光束を分割して、ＡＦ等を行う方法が開示されている。

特開２０１０−２６６７３０号公報 特開２００９−１６２８４７号公報 特開２０１２−１９９６１４号公報

しかしながら、従来の偏光フィルターを利用した撮影では、偏光成分を確認するためには複数回の撮影が必要であり、動体等の撮影には向いていなかった。また、上述の特許文献１に開示された従来技術では、偏光した光束を分離するために、偏光ビームスプリッタや、複数の撮像素子を用いる必要があり、構造が複雑になる問題があった。また、特許文献２では、撮像素子面上に複雑な偏光フィルターを形成する必要があった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で異なる偏光画像を同時に撮影することを可能にした撮像装置を提供することである。

本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズにより被写体像が結像される撮像面上の一つのオンチップレンズに対して複数の受光素子が配列された撮像素子であって、前記オンチップレンズが、前記撮影レンズの射出瞳と前記受光素子とが共役な関係となるように配置されている撮像素子と、前記射出瞳の複数の異なる領域に対応するそれぞれ偏光方向が異なる複数の領域を有する偏光フィルターと、前記複数の受光素子の出力から、前記偏光フィルターの複数の領域に対応する複数の画像を生成する画像処理手段と、前記複数の画像を複数のブロック領域に分割し、前記複数の画像のそれぞれ対応するブロックの画像を比較することにより、それぞれのブロックの偏光情報を求め、求められた偏光情報に基づいて前記複数の画像を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズにより被写体像が結像される撮像面上の一つのオンチップレンズに対して複数の受光素子が配列された撮像素子であって、前記オンチップレンズが、前記撮影レンズの射出瞳と前記受光素子とが共役な関係となるように配置されている撮像素子と、前記射出瞳の複数の異なる領域に対応するそれぞれ旋光方向が異なる複数の領域を有する旋光板と、前記旋光板よりも前記撮像素子に近い側に配置された偏光フィルターと、前記複数の受光素子の出力から、前記旋光板の複数の領域に対応する複数の画像を生成する画像処理手段と、前記複数の画像を複数のブロック領域に分割し、前記複数の画像のそれぞれ対応するブロックの画像を比較することにより、それぞれのブロックの偏光情報を求め、求められた偏光情報に基づいて前記複数の画像を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で異なる偏光画像を同時に撮影することを可能にした撮像装置を提供することができる。

第１の実施形態の撮像装置の構成を示す図。 第１の実施形態の撮像部の部品の配置関係を示す図。 第１の実施形態の偏光フィルターの構造を示す図。 第１の実施形態の撮像素子における一つの画素の構造を示す図。 第１の実施形態の偏光フィルターと撮像素子の光路関係を示す図。 第１の実施形態における画像のブロック処理を示す図。 第１の実施形態における画像処理の例を示す図。 第２の実施形態の撮像装置の構成を示す図。 第２の実施形態の偏光フィルターの構造を示す図。 第２の実施形態の撮像素子における一つの画素の構造を示す図。 第３の実施形態の撮像装置の構成を示す図。 第３の実施形態の撮像部の部品の配置関係を示す図。 第３の実施形態の旋光板の構造を示す図。 第３の実施形態の偏光フィルターと撮像素子の光路関係を示す図。 第３の実施形態の偏光方向を説明するための図。 従来の偏光フィルターによる撮影方法を示す図。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
以下、図１から図７を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１に本実施形態の撮像装置であるデジタルカメラの全体の構成を示し、図２から図５を用いて撮像部の位置関係を説明し、図６から図７を用いて、本実施形態での画像処理内容について説明する。

図１は、本実施形態のデジタルカメラの全体図である。図１において、１０１はデジタルカメラであり、１０２は撮像部、１０３は画像処理部である。デジタルカメラ１０１は、撮像部１０２で撮像した画像を、画像処理部１０３で処理して、画像出力１０４を得るものである。撮像部１０２は、被写体像を撮像面上に結像させる撮影レンズ１０５、偏光方向が一致する光を透過させる偏光フィルター１０６、被写体像を撮像する撮像素子１０７を備えている。

ここで、図２に、撮像部１０２の部品の配置関係を示す。図２は、光軸の横方向から見た偏光フィルターと撮像素子の位置関係を示している。２０１は光軸であり、２０２は物体面、２０３は結像面を示す。２０４及び２０５は、撮影レンズ１０５を構成する個々のレンズである。物体面２０２の画像がこれらのレンズにより結像面２０３上に結像される。図２では、撮影レンズ１０５は２枚のレンズ２０４，２０５により構成されているが、この枚数に限られるものではなく、これ以外の枚数で構成されていてもよい。２０６は絞りであり、この撮影レンズの射出瞳位置を表す。１０６は偏光フィルターであり、図の上側１０６ａと、下側１０６ｂでは、異なる偏光特性を持つ。偏光フィルター１０６は、絞り２０６の近辺に置かれており、撮影レンズの概略射出瞳の位置にあることとなる。

図３に、この偏光フィルター１０６の構造を示す。図３（ａ）は、偏光フィルター１０６を光軸方向から見た図である。偏光フィルター１０６は、光軸に対称となるように、２つの異なる偏光特性の部分に分割されている。すなわち、図３（ａ）の偏光フィルター１０６は、光軸を中心として左右で異なる偏光特性（偏光方向）を持つ。すなわち、図の左側１０６ａでは、図の縦方向（以下、必要に応じて０度方向とする）の偏光を通過する特性であり、図の右側１０６ｂでは、図の横方向（以下、必要に応じて９０度方向とする）の偏光を通過する特性となっている。偏光フィルター１０６は、偏光方向は、縦と横の組に限らず、左右の偏光方向が９０度異なっていれば良い。すなわち、図３（ｂ）に示す様に、図の左側１０６ａが左下から右上方向（以下、必要に応じて４５度方向とする）の偏光を通過する特性である場合、図の右側１０６ｂでは、左上から右下方向（以下、必要に応じて１３５度方向とする）の偏光を通過する特性であれば良い。なお、図２では説明を分かりやすくするため、図３の左右方向を、上下方向と対応する様に図示している。すなわち、偏光フィルター１０６の上側部分１０６ａが、図３（ａ）の右側１０６ａに、偏光フィルター１０６の下側部分１０６ｂが、図３（ｂ）の左側１０６ｂに対応する。

図２に戻り、１０７は撮像素子である。図２は、３画素の画像を生成する場合の撮像素子を図示した例であり、縦に並んだ画素に対応した３つのオンチップレンズと、それぞれに対応する３組（６個）の受光素子が示されている。図２で、上側にあるオンチップレンズに対して、受光素子２０９ａ及び２０９ｂが、中央にあるオンチップレンズに対して、受光素子２１０ａ及び２１０ｂが、下側にあるオンチップレンズに対して、受光素子２１１ａ及び２１１ｂが、それぞれ対応している。即ち、一つのオンチップレンズに対して複数の（ここでは２つの）受光素子が配置されている。撮像素子１０７は、レンズ２０４，２０５の概略焦点位置に配置されているので、各受光素子は、同一被写体の像を同時に受光することになる。すなわち、後述するように、各受光素子から生成される画像は、同時に撮影された画像である。

ここで、図４に、本実施形態の撮像素子における一つの画素の構造について示す。図４（ａ）は、一つの画素を光軸方向から見た図であり、図４（ｂ）は、一つの画素を横から見て示した断面図である。一つの画素４０１は、一つのオンチップレンズ４０２及び、二つの受光素子４０３ａ，４０３ｂから構成されている。図４（ａ）で、受光素子４０３ａ，４０３ｂは横方向に配列されており、図で中心に対して右側に受光素子４０３ａが、左側に受光素子４０３ｂが配列されている。この配列は、図３の偏光フィルターの分割方向に対応する。すなわち、図３の偏光フィルターの偏光特性が図３（ａ）または図３（ｂ）の様に、左右に分割されている場合、受光素子４０３ａ及び４０３ｂは、左右に分割された光路に対応して左右に配列される。逆に、受光素子４０３ａ及び４０３ｂの配列に応じて、偏光フィルター１０６の分割方向が定まるともいえる。

ここで、図５に、偏光フィルター１０６と撮像素子１０７の光路関係を示す。図５において、２０１は光軸であり、偏光フィルター１０６とオンチップレンズ４０２及び画素４０１の中心を結ぶ線である。１０６は偏光フィルターであり、図の上部１０６ａと下部１０６ｂで、偏光特性が異なるものである。４０２は一つの画素のオンチップレンズであり、４０３ａ，４０３ｂは、一つの画素に対応する二つの受光素子であり、光路関係の説明のためオンチップレンズと分けて図示している。２０３はオンチップレンズ４０２の瞳位置を示しており、図２の結像面２０３である。４０６は受光素子４０３ａ，４０３ｂの受光面を示している。

図５では、偏光フィルターの偏光特性が図面の上下方向に分割されている様子を示す。従って、受光素子４０３ａ，４０３ｂは、偏光フィルターの偏光特性の分割に対応して、図面の上下方向に配列されている。なおこれは、この偏光フィルターの分割方向と、受光素子の配列が、鉛直方向に限定されることを示すものでは無く、作図上、上下方向に分割、配列したものにすぎない。偏光フィルターの偏光特性の分割方向が左右であれば、受光素子の配列方向も左右になるものである。

ここで、受光面４０６と、偏光フィルター１０６は、破線で示した様に、オンチップレンズ２０３によって、共役関係に配置されている。すなわち、偏光フィルター１０６と受光面４０６は、結像関係を持つことになり、偏光フィルター１０６を通過した光線は、その通過した位置の光路の対応する受光面４０６に投影されることになる。例えば、図５（ａ）に示す様に、偏光フィルター１０６の上部１０６ａの光路を通過した光線は、オンチップレンズ２０３を通過した後、下側の受光素子４０３ａの受光面に投影される。同様に、図５（ｂ）に示す様に、偏光フィルター１０６の下部１０６ｂの光路を通過した光線は、オンチップレンズ２０３を通過した後、上側の受光素子４０３ｂの受光面に投影される。ここで、偏光フィルター１０６の上部１０６ａと下部１０６ｂは、異なる偏光特性を持つものであるから、受光素子４０３ａと、受光素子４０３ｂが受光する光線は異なる偏光特性となる。

図２に戻ると、偏光フィルター１０６の上部１０６ａを通過した光線は、撮像素子１０７の受光素子のうち、図の下側にある受光素子である２０９ａ，２１０ａ，２１１ａで受光される。同様に、偏光フィルター１０６の下部１０６ｂを通過した光線は、撮像素子１０７の受光素子のうち、図の上側にある受光素子である２０９ｂ，２１０ｂ，２１１ｂで受光される。従って、図の上側にある受光素子の組から出力される画像と、図の下側にある受光素子の組から出力される画像では、異なる偏光特性を持つ画像が出力されることとなる。前述した通り、撮像素子２０８の各受光素子は、同一被写体の像を同時に受光するものであるから、各組から出力される画像は、同時に撮影された異なる偏光特性を持つ画像となる。以下では、受光素子２０９ａ，２１０ａ，２１１ａの組から出力される画像をＡ像、受光素子２０９ｂ，２１０ｂ，２１１ｂの組から出力される画像をＢ像として説明する。

ここで図１に戻って、デジタルカメラ１０１について、図６及び図７を用いて、画像処理部１０３の処理内容について説明する。画像処理部１０３では、撮影部１０２の出力から、後述の処理を行って、画像出力１０４を得るものである。図６は、画像ブロック単位の処理を説明するための図であり、図７は、処理結果の画像の様子を示す図である。

図１において、１０８は、Ａ像Ｂ像分離部であり、撮像部１０２の出力から、Ａ像の部分とＢ像の部分を分離して、Ａ像とＢ像をそれぞれ独立した出力とする。なお、Ａ像Ｂ像の分離は、撮像素子１０７からの出力時点で分離した状態とした構成をとることも可能である。

１０９は、カメラ信号処理部であり、分離したＡ像とＢ像の出力に対して、ＡＥ（自動露出調節）、ＡＷＢ（オートホワイトバランス調節）、デモザイク、アパーチャー等の必要なカメラ信号処理を行い、Ａ像とＢ像のそれぞれの画像を生成する。

１１０は、ブロック分割部であり、Ａ像とＢ像のそれぞれの画像を、所定の大きさのブロック領域に分割する。画像をブロックに分割した様子を図６に示す。図６では、画像を横４ブロック、縦３ブロックに分割した様子を示す。図６で６０１は、Ａ像の画像をブロック分割した場合であり、右下斜線で示されており、６０２は、Ｂ像をブロック分割した場合であり、右上斜線で示されている。ブロックのサイズは、撮像素子の画素数、レンズの焦点距離、被写体距離などに応じて決定される。Ａ像Ｂ像は、被写体距離とレンズ位置との関係で、視差を生じた画像が生成されるため、この視差よりも大きいブロックサイズとなることが望ましい。逆に、視差が生じない場合、例えば被写体が無限遠だけにあって、パンフォーカス状態の場合、ブロックサイズは、１画素単位に構成することも可能である。

１１１は偏光検出部であって、各ブロック単位に偏光情報を検出する。これは、例えば、Ａ像とＢ像の各ブロックの平均輝度を求め、その差を求める。ブロック平均輝度の差の絶対値が大きい場合は、偏光情報として、偏光度が大きいと判断し、ブロック平均輝度の差の絶対値が小さい場合は、偏光度が小さいと判断する。この結果を、各ブロック単位の偏光情報とする。図６で示せば、ブロック分割したＡ像６０１とＢ像６０２の、対応する各ブロックごとに、６０３でブロック輝度差を求め、その絶対値を偏光情報６０４として、ブロック単位に記録する。図６の偏光情報６０４は、偏光度が小さい所を白抜きのブロックで、偏光度が大きい所を格子線のブロックで示している。すなわち、図でブロックの座標を右上を０行０列として、（行，列）と表した場合、偏光情報６０４では、（０，２）、（１，１）、（２，１）のブロックの偏光度が高いことを示している。

１１２は、画像合成部であって、偏光度に応じて、Ａ像とＢ像の画像を合成する。１１３は合成量決定部であって、偏光情報と、目的とする画像に応じて、ブロック単位で合成量を決定する。ここで目的とする画像とは、例えば、鏡面反射成分が最も少ない画像、すなわち鏡面反射を除去した画像である。この場合、偏光情報から、偏光度が高いブロックでは、対応するＡ像とＢ像を比較して、その各ブロックの中から、輝度値の低い方のブロックを選択して合成すれば良い。逆に、目的とする画像が、鏡面反射成分を強調した画像である場合は、偏光情報から、偏光度が高いブロックでは、対応するＡ像とＢ像の各ブロックの中から、輝度値の高い方のブロックを選択して合成すれば良い。さらには、目的とする画像が、鏡面反射を除去した画像と、強調した画像の中間の場合は、偏光情報に応じて合成比率を求め、対応するＡ像とＢ像の各ブロックを合成することも可能である。

この様子を図６の画像ブロックで説明する。１１３は合成量決定部である。鏡面反射成分を除去する場合、合成量決定部１１３は、偏光情報６０４から、ブロック単位で偏光度の高低を判別し、ブロック単位で合成の方法を決定する。図６で、６０６は鏡面反射除去を行う場合の合成部であり、合成量決定部１１３の指示に従って画像を合成する。すなわち、偏光度の低いブロックでは、Ａ像もしくはＢ像のブロックをそのまま、あるいは平均して出力する。また、偏光度の高いブロックでは、輝度値の低い方のブロックを選択して合成する。図６で、６０７は、鏡面反射成分除去を行って合成した画像を示している。画像６０７のブロックでは、偏光情報６０４で偏光度が低かったブロック、すなわち、白抜きで示したブロックは、Ａ像とＢ像のブロックを平均した画像が出力されており、斜格子で示されている。偏光情報６０４で偏光度が高かったブロック、すなわち、格子線で示したブロックは、Ａ像とＢ像のブロックのいずれかの画像が出力されている。図では、（２，１）のブロックでは、Ａ像の対応するブロック（右下斜線）が、（０，２）及び（１，１）のブロックでは、Ｂ像の対応するブロック（右上斜線）のブロックが、そのまま出力されている様子を示す。この様に画像を合成した結果、鏡面反射成分除去を行った合成画像６０７が得られる。

逆に、図６で、６０８は鏡面反射強調を行う場合の合成部であり、合成量決定部１１３の指示に従って画像を合成する。すなわち、偏光度の低いブロックでは、合成部６０６と同様に、Ａ像もしくはＢ像のブロックをそのまま、あるいは平均して出力する。一方、偏光度の高いブロックでは、輝度値の高い方のブロックを選択して合成する。図６で、６０９は、鏡面反射成分強調を行って合成した画像を示している。画像６０９のブロックでは、偏光情報６０４で偏光度が低かったブロック、すなわち、白抜きで示したブロックは、合成画像６０７と同様に、Ａ像とＢ像のブロックを平均した画像が出力されており、斜格子で示されている。偏光情報６０４で偏光度が高かったブロック、すなわち、格子線で示したブロックは、Ａ像とＢ像のブロックのいずれかの画像が出力されている。図では、（２，１）のブロックでは、Ｂ像の対応するブロック（右上斜線）が、（０，２）及び（１，１）のブロックでは、Ａ像の対応するブロック（右下斜線）のブロックが、そのまま出力されている様子を示す。この様に画像を合成した結果、鏡面反射成分強調を行った合成画像６０９が得られる。

以上の処理を行った場合の画像の模式図を、図７に示す。図７で、破線で示した矩形７０１は、画像上の一つのブロックの位置を示す。以下、Ａ像やＢ像等で、７０１の位置にあるブロックを、Ａ像（またはＢ像）のブロック７０１と記述する。

図７（ａ）は、本実施形態で得られるＡ像を示しており、図７（ｂ）は、Ｂ像を示す。図７で、７０２はＡ像に含まれる鏡面反射部分を示しており、７０３はＢ像に含まれる鏡面反射部分を示す。Ａ像とＢ像では、被写体距離やレンズ位置に応じて、視差を生じた画像となるが、７０２と７０３とも、ブロック７０１に含まれているものとする。本実施形態では、Ａ像とＢ像では、前述した通り、異なる偏光特性を示しているので、鏡面反射部分が偏光特性を持つ場合、７０２と７０３では、異なる輝度値を示す。図では、鏡面反射成分が、Ａ像側の光路の偏光特性（偏光方向）に強い強度を持った場合である。この場合、Ａ像（Ａ像側の偏光特性を持つ画像）で、鏡面反射領域７０２が高輝度となり、Ｂ像（Ｂ像側の偏光特性を持つ画像）で、鏡面反射成分７０３が低輝度となる。図７（ｃ）は、このようなＡ像とＢ像から、偏光情報を求めた例である。図で、偏光情報のブロック７０１には、鏡面反射領域７０５が含まれている。Ａ像の鏡面反射領域７０２と、Ｂ像の鏡面反射領域７０３の輝度差が大きい場合、鏡面反射領域７０５で大きな差を生じるため、ブロック間の輝度平均値の差は大きくなる。すなわち、偏光情報６０４のブロック７０１は、他のブロックよりも高い偏光度を示す。

この偏光情報を用いて合成した結果の合成画像を図７（ｄ）及び図７（ｅ）に示す。図７（ｄ）は、鏡面反射成分を除去した場合の合成画像である。図７（ｄ）で、合成画像のブロック７０１には、Ａ像とＢ像のブロックのうち、輝度の低いブロックが出力される。すなわち、Ｂ像のブロック７０１の画像が、そのまま出力されている。図７（ｅ）は、鏡面反射成分を強調した場合の合成画像である。図７（ｅ）で、合成画像のブロック７０１には、Ａ像とＢ像のブロックのうち、輝度の高いブロックが出力される。すなわち、Ａ像のブロック７０１の画像が、そのまま出力されている。

本実施形態では、図１の撮像部１０２で示した構成、すなわち、図２から図５で説明した構成で、異なる偏光情報を持つ画像（Ａ像及びＢ像）を同時に撮影し、それから偏光情報を得て、偏光に応じた画像出力を合成している。偏光情報を、同時に撮影した画像から得ているため、被写体に動体が含まれた場合であっても、適切な偏光情報を得ることができる。また、図２から図５で説明した様に、本実施形態では、一つのオンチップレンズに対して２つの受光素子を配列した撮像素子と、撮影レンズの概略瞳上に、受光素子の配列に対応した光路の部分で偏光方向が異なる偏光フィルターを配置して、異なる偏光特性を持った画像を取得している。すなわち、偏光ビームスプリッタ等の複雑な構成を必要としない、簡易な方法で偏光画像を得ることが可能となる。

なお、本実施形態では、２枚の偏光画像を取得して偏光情報を求め、それから画像合成を行うことまでを説明したが、２枚の偏光画像を生成し、それを出力して、その後の処理で偏光情報を求める構成とすることは容易に可能である。

（第２の実施形態）
以下、図８から図１０を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態が光路を２分割し、異なる２方向の偏光画像から偏光情報を求めたのに対して、光路を４分割し、異なる４方向の偏光画像から偏光情報を求めるものである。

図８は、本実施形態のデジタルカメラの全体構成を示す図である。図８で、８０１はデジタルカメラであり、８０２は撮像部、８０３は画像処理部である。デジタルカメラ８０１は、撮像部８０２で撮像した画像を、画像処理部８０３で処理して、画像出力８０４を得るものである。

第２の実施形態のデジタルカメラ８０１の各部分と、第１の実施形態のデジタルカメラ１０１の各部分の機能は、ほぼ同様な内容となっている。異なる部分は、第２の実施形態では、光路を４分割し、異なる４方向の偏光画像から偏光情報を求めるため、処理する画像枚数等が多くなっているだけである。すなわち、撮像部８０２が撮像部１０２に、画像処理部８０３が画像処理部１０３に、画像出力８０４が画像出力１０４に、それぞれ対応する。同様に、撮像部８０２で、撮影レンズ８０５が撮影レンズ１０５に、偏光フィルター８０６が偏光フィルター１０６に、撮像素子８０７が撮像素子１０７に、それぞれ対応している。撮影レンズ８０５は、撮影レンズ１０５と同一の構成であってもかまわない。さらに、画像処理部８０３では、各像分離部８０８がＡ像Ｂ像分離部１０８に、カメラ信号処理部８０９がカメラ信号処理部１０９に、ブロック分割部８１０がブロック分割部１１０にそれぞれ対応する。また、偏光検出部８１１が偏光検出部１１１に、画像合成部８１２が画像合成部１１２に、合成量決定部８１３が合成量決定部１１３に、それぞれ対応している。図８の撮像部８０２で、８０６は、第２の実施形態における偏光フィルターであり、８０７は、第２の実施形態における撮像素子である。

ここで、図９を用いて、第２の実施形態における偏光フィルターの構造について説明する。また、図１０を用いて、第２の実施形態における撮像素子の１画素の構造について説明する。その後、第２の実施形態の偏光情報の取得について説明する。

図９は、本実施形態の偏光フィルターを光軸方向から見た図である。図９（ａ）では、偏光フィルターの、一つの構成例を示している。図９（ａ）の偏光フィルターは、光軸を中心として上下左右の４つの領域に分割され、それぞれが異なる偏光特性（偏光方向）を持つ。すなわち、図の左上側９０１では、０度方向の偏光を、図の右上側９０２では、４５度方向の偏光を、図の左下側９０３では、１３５度方向の偏光を、図の右下側９０４では、９０度方向の偏光を、それぞれ透過する特性となっている。即ち、偏光フィルターの４つの領域は、それぞれ偏光方向が４５度異なる。なお、分割した４つの領域と偏光方向の対応は、図９（ａ）の場合に限らず、図９（ｂ）に示す様に、他の組み合わせであっても良い。すなわち、図９（ｂ）の場合では、左上から順に右回りに、１３５度、０度、４５度及び９０度の偏光を透過する特性となっている。これ以外の偏光特性の組み合わせも、本実施形態では可能である。

次に、図１０に本実施形態の撮像素子８０７における一つの画素の構造について示す。図１０（ａ）は、一つの画素を光軸方向から見た図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、一つの画素を横から見た断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）を上方向から見た断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）を右方向から見た断面図である。図１０で、一つの画素１００１は、一つのオンチップレンズ１００２及び、４つの受光素子１００３，１００４，１００５，１００６から構成されている。この配列は、図９の偏光フィルターの分割に対応するように配列されている。すなわち、図９の偏光フィルターの偏光特性が図９（ａ）または図９（ｂ）の様に、４分割されている場合、受光素子１００３，１００４，１００５，１００６は、分割された光路に対応する位置に配列される。

第２の実施形態の撮像部８０２の部品の配置関係は、図２と同様であり、偏光フィルターと撮像素子の光路関係も同様である。すなわち、図２の様に偏光フィルターは、概略瞳位置に配置される。また、光路関係を、偏光フィルターの偏光特性の分割方向から見た場合、図５と同様となる。ただし、本実施形態では、光路を４分割しているため、偏光フィルターの左上を通過した光線は、右下に配置された受光面に投影される。同様に、偏光フィルターの右上を通過した光線は、左下に配置された受光面に、左下を通過した光線は、右上に配置された受光面に、右下を通過した光線は、左上に配置された受光面に、それぞれ投影される。すなわち、偏光フィルターの４つの異なる偏光特性を持った光路を通過した光線が、一画素上の４つの受光素子に、それぞれ投影されるのである。したがって、撮像素子上の各受光素子の配列に応じて、４つの偏光特性の異なる画像が出力されることになる。以下では、これらの４つの偏光特性が異なる画像を、第１の実施形態と同様に、Ａ像、Ｂ像、Ｃ像、Ｄ像として説明する。

図８の画像処理部は、このようにして得られた４つの画像に対応した処理を行う。すなわち、各画像分離部８０８は、撮像部８０２の出力から、Ａ像、Ｂ像、Ｃ像、Ｄ像を分離する。カメラ信号処理部８０９及びブロック分割部８１０では、４つの画像のそれぞれに、カメラ信号処理及びブロック分割を行う。

偏光検出部８１１では、各ブロック単位に偏光情報を検出する。本実施形態では、４方向の偏光特性が得られるため、偏光情報として、強度だけでなく、偏光角度を算出することも可能となる。すなわち、偏光の性質上、１８０度異なる偏光方向で同じ偏光画像となるので、偏光方向０度、４５度、９０度及び１３５度の偏光情報から、偏光方向を求めることができ、これを偏光情報として利用することも可能である。

画像合成部１１２では、４枚の画像を合成して、一枚の画像を出力する。この場合、４枚の画像から一つの画像を選択したり、平均値を出力する他、４枚の画像の加重平均を出力することも可能である。合成量決定部８１３では、４枚の画像に対して、ブロック単位で合成量を決定する。この場合、ブロックの平均輝度値の差から求めた偏光度の強弱の他、偏光方向の情報を利用して、特定方向の偏光について、除去または強調することも可能となる。

以上説明した通り、第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、異なる光路分割を行って偏光画像を取得した。第２の実施形態では、光路を４分割としたが、偏光フィルターの偏光特性の分割と、撮像素子の受光素子の配列が対応したものであれば、他の分割方法でも同様に偏光画像を生成し、合成することが可能である。

（第３の実施形態）
以下、図１１から図１５を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態が、光路の異なる部分で偏光方向が異なる偏光フィルター用いたのに対し、第３の実施形態では、光路の異なる部分で旋光方向が異なる旋光板と、偏光フィルターを用いる。

図１１は、本実施形態のデジタルカメラの全体構成を示す図である。図１１で、１１０１はデジタルカメラであり、このうち、１１０２は撮像部、１１０３は画像処理部である。デジタルカメラ１１０１は、撮像部１１０２で撮像した画像を、画像処理部１１０３で処理して、画像出力１１０４を得るものである。

第３の実施形態のデジタルカメラ１１０１の各部分と、第１の実施形態のデジタルカメラ１０１の各部分の機能は、ほぼ同様な内容となっている。異なる部分は、第３の実施形態では、偏光フィルター１０６の代わりに、旋光板と偏光フィルターを用いるため、一部の構成が異なるだけである。すなわち、撮像部１１０２が撮像部１０２に、画像処理部１１０３が画像処理部１０３に、画像出力１１０４が画像出力１０４に、それぞれ対応する。ここで、撮像部１１０２で、撮影レンズ１１０５が撮影レンズ１０５に、撮像素子１１０７が撮像素子１０７に、それぞれ対応しており、同一の構成で良い。さらに、画像処理部１１０３では、Ａ像Ｂ像分離部１１０８がＡ像Ｂ像分離部１０８に、カメラ信号処理部１１０９がカメラ信号処理部１０９に、ブロック分割部１１１０がブロック分割部１１０に、それぞれ対応する。また、偏光検出部１１１１が偏光検出部１１１に、画像合成部１１１２が画像合成部１１２に、合成量決定部１１１３が合成量決定部１１３に、それぞれ対応している。

図１１の撮像部１１０２で、１１０６は旋光板であり、後述の特性を持つ。１１１４は第３の実施形態の偏光フィルターであり、第１と第２の実施形態と異なり、偏光特性は光路内で一定である。すなわち、単一の偏光方向の光線のみを通過させるものである。また、光軸方向に回転可能となっている。１１１５は回転設定部であり、偏光フィルター１１１４を回転させて偏光方向を変更する。回転設定部１１１５は、図面上では画像処理部１１０３内に配置されているが、これに限るものでなく、機械的に偏光フィルター１１１４を回転させる構成でも良い。

ここで、図１２に、本実施形態の撮像部１１０２の部品の配置関係を示す。図１２は、図２と同様に、光軸の横方向から見た図であり、旋光板と撮像素子の関係が分かりやすい方向から示している。図１２の大部分の記号は、図２と対応するものである。すなわち、１２０１は光軸であり２０１に、１２０２は物体面であり２０２に、１２０３は結像面であり２０３に、１２０４及び１２０５はレンズであり２０４及び２０５に、１２０６は絞りであり２０６に、それぞれ対応する。また、１２０７は撮像素子であり２０７に、１２０９ａから１２１１ｂは受光素子であり２０９ａから２１１ｂに、それぞれ対応する。

１１０６は、本実施形態で用いる旋光板であり、図の上側１１０６ａと、下側１１０６ｂでは、異なる旋光特性を持つ。また、１１１４は本実施形態における偏光フィルターである。ここで、本実施形態の偏光フィルターの位置は、旋光板１１０６の後で、撮像素子１１０７までの間に配置されれば良い。すなわち、図１２（ａ）の様に旋光板１１０６に近接して直後に配置しても良いし、図１２（ｂ）の様に撮影レンズ１２０５と撮像素子１１１０７の中間であっても良い。

旋光板１１０６は、絞り１２０６の近辺に置かれており、撮影レンズの概略瞳位置にあることとなる。図１３に、この旋光板１２０７の構造を示す。図１３（ａ）は、本実施形態の旋光板を光軸方向から見た図である。本実施形態の旋光板は、光軸に対称となるように、２つの異なる旋光特性に分割されている。すなわち、図１３（ａ）の旋光板は、光軸を中心として左右で異なる旋光特性（旋光方向）を持つ。すなわち、図の左側１１０６ａでは、光束の偏光方向を、右回りに９０度（以下、必要に応じて＋９０度とする）旋光させる特性であり、図の右側１１０６ｂでは、光束の偏光方向を、変化させない（以下、便宜上、必要に応じて０度とする）特性となっている。本実施形態の旋光板１１０６は、分割した旋光特性の一方が０度（透過）となる場合に限らず、左右の旋光方向が９０度異なっていれば良い。すなわち、図１３（ｂ）に示す様に、図の左側１１０６ａが右回りに４５度（以下、必要に応じて＋４５度とする）旋光させる特性である場合、図の右側１１０６ｂでは、左方向に４５度（以下、必要に応じて−４５度とする）旋光させる特性であれば良い。なお、図１２では説明を分かりやすくするために、図１３の左右方向を、上下方向と対応する様に示している。すなわち、旋光板１１０６の上側部分１１０６ａが、図１３（ａ）の左側１１０６ａに、旋光板１０６の下側部分１１０６ｂが、図１３（ｂ）の右側１１０６ｂに対応する。

本実施形態では、撮像素子については、第１の実施形態と同様であり、図４の様に一つの画素は、一つのオンチップレンズと、二つの受光素子から構成される。受光素子の配列は、第１の実施形態で偏光フィルターの分割方向に対応したのと同様に、旋光板の旋光特性の分割方向に対応している。旋光板と撮像素子の光路関係も、図５で示した第１の実施形態と同様である。すなわち、撮像素子の受光面と、本実施形態の旋光板は、撮像素子のオンチップレンズによって、共役関係に配置されている。

これにより、図２と同様に、図１２では、旋光板１１０６の上部１１０６ａを通過した光線は、偏光フィルター１１１４を通過した後、撮像素子１１０７の受光素子のうち、図の下側にある受光素子である１２０９ａ，１２１０ａ，１２１１ａで受光される。同様に、旋光板１１０６の下部１１０６ｂを通過した光線は、偏光フィルター１１１４を通過した後、撮像素子１１０７の受光素子のうち、図の上側にある受光素子である１２０９ｂ，１２１０ｂ，１２１１ｂで受光される。従って、図の上側にある受光素子の組から出力される画像と、図の下側にある受光素子の組から出力される画像では、異なる旋光が行われた画像が出力されることとなる。さらに、旋光板１１０６を通過した後に偏光フィルター１１１４を通過することで、それぞれが異なる偏光特性を持った画像が出力されることとなる。

ここで、図１４及び図１５を用いて、この偏光特性の様子を、さらには偏光フィルター１１１４の回転方向を変化させた場合の偏光特性の違いについて説明する。

図１４は、第１の実施形態の図５を斜め方向から見た図に相当する。図１４で、１２０１は光軸であり、１１０６は旋光板、１１１４は偏光フィルター、１４０４はオンチップレンズ、１４０５ａ及び１４０５ｂは受光素子である。旋光板１１０６と、受光素子１４０５ａ，１４０５ｂは、前述の通り、オンチップマイクロレンズ１４０４によって、共役関係に配置されている。図１４で旋光板１１０６は、左右の光路に対して、その特性が異なっており、左側１１０６ａを通過する光束は＋９０度旋光し、右側１１０６ｂを通過する光束はそのまま通過する。ここで、旋光板の左側１１０６ａを通過する光束は、Ａ−Ａ’の線に従って、旋光板の左側１１０６ａから偏光フィルター１１１４、オンチップマイクロレンズ１４０４を通過して、受光素子１４０５ａに入射する。同様に、旋光板の右側１１０６ｂを通過する光束は、Ｂ−Ｂ’の線に従って、旋光板の左側１１０６ｂから偏光フィルター１１１４、オンチップマイクロレンズ１４０４を通過して、受光素子１４０５ｂに入射する。ここで、図１４（ａ）は、偏光フィルター１１１４の偏光方向が９０度方向の場合であり、図１４（ｂ）は、４５度方向の場合である。

図１５は、図１４の光路図における光束の各位置での偏光の状態を示す図である。図１５で、（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）（ｄ１）は、旋光板１１０６に入射する光束の偏光状態を示している。同様に、（ａ２）（ｂ２）（ｃ２）（ｄ２）は、旋光板１１０６に入射した後、偏光フィルター１１１４に入射する光束の偏光状態を、（ａ３）（ｂ３）（ｃ３）（ｄ３）は、偏光フィルター１１１４に入射後の光束の偏光状態を、（ａ４）（ｂ４）（ｃ４）（ｄ４）は、受光素子１４０５ａまたは１４０５ｂに入射する光束の偏光状態を、それぞれ示している。また、（ａ１）（ａ２）（ａ３）（ａ４）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ’の光束の偏光状態を、（ｂ１）（ｂ２）（ｂ３）（ｂ４）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ’の光束の偏光状態を、それぞれ示している。同様に、（ｃ１）（ｃ２）（ｃ３）（ｃ４）は、図１４（ｂ）のＡ−Ａ’の光束の偏光状態を、（ｄ１）（ｄ２）（ｄ３）（ｄ４）は、図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’の光束の偏光状態を、それぞれ示している。

例えば、図１４（ａ）のＡ−Ａ’の光束の場合、旋光板１１０６に入射する前の（ａ１）では、ランダムな光線であるため、偏光も旋光もすることなく、入射する。図１５（ａ１）では、上方向の偏光方向を０度として表示している。次に旋光板の右側１１０６ａを通過した結果（ａ２）に示した様に、光束は、＋９０度旋光する。すなわち、入射前の０度方向の光束は、＋９０度回転して、図の横方向の光となる。次に、偏光フィルター１１１４を通過した場合、入射した光のうち９０度方向の光のみが選択されることになる。すなわち、（ａ３）に示す様に、９０度方向に偏光した光束が、偏光フィルター１４０３を通過する。その後、この光束は、オンチップマイクロレンズ１４０４を通過し、受光素子１４０５ａに入射する。この間、偏光や旋光を受けないので、受光素子１４０５ａに入射する光束は、（ａ４）に示した様に９０度方向に偏光した光束となる。結果として、受光素子１４０５ａには、旋光板１１０６に入射する前の０度方向の光束が入射することなる。

次に、図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’の光束の場合、旋光板１１０６に入射する前の（ｂ１）では、（ａ１）と同様に、ランダムな光線であるため、偏光も旋光もすることなく、入射する。次に旋光板の左側１１０６ｂを通過した結果（ｂ２）に示した様に、光束は、ただ通過するだけであるから、偏光も旋光もしない状態である。すなわち、入射前の０度方向の光束は、０度方向のままである。次に、偏光フィルター１１１４を通過した場合、入射した光のうち９０度方向の光のみが選択されることになる。すなわち、（ｂ３）に示す様に、９０度方向に偏光した光束が、偏光フィルター１１１４を通過する。その後、この光束は、オンチップマイクロレンズ１４０４を通過し、受光素子１４０５ｂに入射する。この間、偏光や旋光を受けないので、受光素子１４０５ｂに入射する光束は、（ｂ４）に示した様に９０度方向に偏光した光束となる。結果として、受光素子１４０５ｂには、旋光板１１０６に入射する前の９０度方向の光束が入射することなる。

すなわち、図１４（ａ）のＡ−Ａ’の光束の場合、入射前の０度方向の偏光した光が受光素子１４０５ａに入射し、Ｂ−Ｂ’の光束の場合、入射前の９０度方向の偏光した光が受光素子１４０５ｂに入射することとなる。

これを、図１２（ａ）に戻って説明すると、旋光板１１０６の上部１１０６ａを通過した光線は、＋９０度旋光し、偏光フィルター１１１４を通過して、入射前の０度方向に偏光した光線が、撮像素子１１０７の受光素子のうち、図の下側にある受光素子である１２０９ａ，１２１０ａ，１２１１ａで受光される。同様に、旋光板１１０６の下部１１０６ｂを通過した光線は、そのまま、偏光フィルター１１１４を通過して、入射前の９０度方向に偏光した光線が、撮像素子１１０７の受光素子のうち、図の上側にある受光素子である１２０９ｂ，１２１０ｂ，１２１１ｂで受光される。すなわち、下側の受光素子１２０９ａ，１２１０ａ，１２１１ａで受光される光線は０度方向に偏光した光線であり、上側の受光素子１２０９ｂ，１２１０ｂ，１２１１ｂで受光される光線は９０度方向に偏光した光線である。したがって、互いに９０度異なる偏光を持った光線を受光することになる。したがって、第１の実施形態と同様に、図の上側にある受光素子の組から出力される画像と、図の下側にある受光素子の組から出力される画像では、異なる偏光特性を持つ画像となる。すなわち、０度方向に偏光特性を持つＡ像と、９０度方向に偏光特性を持つＢ像とが出力されることとなる。第１の実施形態と同様に、撮像素子１１０７の各受光素子は、同一被写体の像を同時に受光するものであるから、各組から出力される画像は、同時に撮影された異なる偏光特性を持つ画像となる。

次に、図１４（ｂ）の場合、すなわち、偏光フィルター１１１４が回転して４５度方向の偏光を通過する状態になった場合について説明する。

図１５に戻って、図１４（ｂ）のＡ−Ａ’の光束の場合、旋光板１１０６に入射する前の（ｃ１）では、ランダムな光線であるため、偏光も旋光することもなく、入射する。次に旋光板の右側１１０６ａを通過した結果（ｃ２）に示した様に、光束は、＋９０度旋光する。すなわち、入射前の０度方向の光束は、＋９０度回転して、図の横方向の光となる。次に、偏光フィルター１１１４を通過した場合、入射した光のうち１３５度方向の光のみが選択されることになる。すなわち、（ｃ３）に示す様に、１３５度方向に偏光した光束が、偏光フィルター１１１４を通過する。その後、この光束は、オンチップマイクロレンズ１４０４を通過し、受光素子１４０５ａに入射する。この間、偏光や旋光を受けないので、受光素子１４０５ａに入射する光束は、（ｃ４）に示した様に１３５度方向に偏光した光束となる。結果として、受光素子１４０５ａには、旋光板に入射する前の１３５度方向の光束が入射することなる。

次に、図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’の光束の場合、旋光素子１４０２に入射する前（ｄ１）は、（ｃ１）と同様に、ランダムな光線であるため、偏光も旋光することもなく、入射する。次に旋光板１１０６の左側１１０６ｂを通過した結果（ｄ２）に示した様に、光束は、ただ通過するだけであるから、偏光も旋光しない状態である。すなわち、入射前の０度方向の光束は、０度方向のままである。次に、偏光フィルター１１１４を通過した場合、入射した光のうち４５度方向の光のみが選択されることになる。すなわち、（ｄ３）に示す様に、４５度方向に偏光した光束が、偏光フィルター１１１４を通過する。その後、この光束は、オンチップマイクロレンズ１４０４を通過し、受光素子１４０５ｂに入射する。この間、偏光や旋光を受けないので、受光素子１４０５ｂに入射する光束は、（ｄ４）に示した様に４５度方向に偏光した光束となる。結果として、受光素子１４０５ｂには、旋光板に入射する前の４５度方向の光束が入射することなる。

すなわち、図１４（ｂ）のＡ−Ａ’の光束の場合、入射前の１３５度方向の偏光した光が受光素子１４０５ａに入射し、Ｂ−Ｂ’の光束の場合、入射前の４５度方向の偏光した光が受光素子１４０５ｂに入射することとなる。

これを、図１２（ａ）に戻って説明すると、旋光板１１０６の上部１１０６ａを通過した光線は、＋９０度旋光し、偏光フィルター１１１４を通過して、入射前の１３５度方向に偏光した光線が、撮像素子１１０７の受光素子のうち、図の下側にある受光素子である１２０９ａ，１２１０ａ，１２１１ａで受光される。同様に、旋光板１１０６の下部１１０６ｂを通過した光線は、そのまま、偏光フィルター１１１４を通過して、入射前の４５度方向に偏光した光線が、撮像素子１１０７の受光素子のうち、図の上側にある受光素子である１２０９ｂ，１２１０ｂ，１２１１ｂで受光される。すなわち、下側の受光素子１２０９ａ，１２１０ａ及び１２１１ａで受光される光線は１３５度方向に偏光した光線であり、上側の受光素子１２０９ｂ，１２１０ｂ，１２１１ｂで受光される光線は４５度方向に偏光した光線である。したがって、互いに９０度異なる偏光を持った光線を受光することになる。したがって、第１の実施形態と同様に、図の上側にある受光素子の組から出力される画像と、図の下側にある受光素子の組から出力される画像では、異なる偏光特性を持つ画像、すなわち、１３５度方向に偏光特性を持つＡ像と、４５度方向に偏光特性を持つＢ像とが出力されることとなる。

すなわち、偏光フィルター１１１４が９０度方向の偏光特性の場合、Ａ像及びＢ像として、０度と９０度の偏光特性の組であったのに対して、偏光フィルター１１１４が４５度方向の偏光特性の場合、Ａ像及びＢ像として、１３５度と４５度の偏光特性の組の画像が得られる。なおかつ、Ａ像とＢ像では、偏光特性は、互いに９０度異なるものが出力される。第３の実施形態では、光路の異なる部分で旋光方向が異なる旋光板と、偏光フィルターを用いて、なおかつ偏光フィルターを回転可能な構成とした。そして、偏光フィルターの偏光方向を調整することで、より効果的な偏光方向を設定して、偏光画像を取得できるようになった。

なお、第３の実施形態の旋光板は、１／２波長板や１／４波長板等の波長板や、液晶を利用して構成が可能である。また、旋光板の旋光特性は２分割するものに限らず、第２の実施形態の偏光フィルターの様に、４分割とすることも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０６，８０６，１１１４：偏光フィルター、１０７，８０７，１１０７：撮像素子、１１０６：旋光板

Claims (17)

1. 撮影レンズにより被写体像が結像される撮像面上の一つのオンチップレンズに対して複数の受光素子が配列された撮像素子であって、前記オンチップレンズが、前記撮影レンズの射出瞳と前記受光素子とが共役な関係となるように配置されている撮像素子と、
   前記射出瞳の複数の異なる領域に対応するそれぞれ偏光方向が異なる複数の領域を有する偏光フィルターと、
   前記複数の受光素子の出力から、前記偏光フィルターの複数の領域に対応する複数の画像を生成する画像処理手段と、
   前記複数の画像を複数のブロック領域に分割し、前記複数の画像のそれぞれ対応するブロックの画像を比較することにより、それぞれのブロックの偏光情報を求め、求められた偏光情報に基づいて前記複数の画像を合成する合成手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記偏光フィルターは、ほぼ前記撮影レンズの射出瞳の位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記偏光フィルターの複数の領域のそれぞれの配列と、前記一つのオンチップレンズに対する前記複数の受光素子のそれぞれの配列とは、互いに対応した関係を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記偏光フィルターは、偏光方向が互いに９０度異なる二つの領域を有し、前記撮像素子は、前記一つのオンチップレンズに対して前記偏光フィルターの二つの領域に対応する二つの受光素子を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記二つの受光素子は、前記偏光フィルターの二つの領域をそれぞれ通過した光をそれぞれ受光することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記偏光フィルターは、偏光方向が互いに４５度異なる四つの領域を有し、前記撮像素子は、前記一つのオンチップレンズに対して前記偏光フィルターの四つの領域に対応する四つの受光素子を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記四つの受光素子は、前記偏光フィルターの四つの領域をそれぞれ通過した光をそれぞれ受光することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 撮影レンズにより被写体像が結像される撮像面上の一つのオンチップレンズに対して複数の受光素子が配列された撮像素子であって、前記オンチップレンズが、前記撮影レンズの射出瞳と前記受光素子とが共役な関係となるように配置されている撮像素子と、
   前記射出瞳の複数の異なる領域に対応するそれぞれ旋光方向が異なる複数の領域を有する旋光板と、
   前記旋光板よりも前記撮像素子に近い側に配置された偏光フィルターと、
   前記複数の受光素子の出力から、前記旋光板の複数の領域に対応する複数の画像を生成する画像処理手段と、
   前記複数の画像を複数のブロック領域に分割し、前記複数の画像のそれぞれ対応するブロックの画像を比較することにより、それぞれのブロックの偏光情報を求め、求められた偏光情報に基づいて前記複数の画像を合成する合成手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
9. 前記旋光板は、ほぼ前記撮影レンズの射出瞳の位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記旋光板の複数の領域のそれぞれの配列と、前記一つのオンチップレンズに対する前記複数の受光素子のそれぞれの配列とは、互いに対応した関係を有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
11. 前記旋光板は、旋光特性が互いに９０度異なる二つの領域を有し、前記撮像素子は、前記一つのオンチップレンズに対して前記旋光板の二つの領域に対応する二つの受光素子を有することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記二つの受光素子は、前記旋光板の二つの領域をそれぞれ通過した光をそれぞれ受光することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記旋光板は、旋光特性が互いに４５度異なる四つの領域を有し、前記撮像素子は、前記一つのオンチップレンズに対して前記旋光板の四つの領域に対応する四つの受光素子を有することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
14. 前記四つの受光素子は、前記旋光板の四つの領域をそれぞれ通過した光をそれぞれ受光することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
15. 前記偏光フィルターは前記撮影レンズの光軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 前記合成手段は、前記それぞれのブロックの偏光情報に基づいて、最も輝度値の低いブロックを選択することにより、前記複数の画像を合成することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 前記合成手段は、前記それぞれのブロックの偏光情報に基づいて、最も輝度値の高いブロックを選択することにより、前記複数の画像を合成することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。

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