CN104025575A - 摄像装置、摄像装置的控制方法及控制程序 - Google Patents

摄像装置、摄像装置的控制方法及控制程序 Download PDF

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Abstract

在使用具备拜耳排列以外的排列的滤色器的摄像元件的情况下，进行有效的间拔读出。摄像装置(10)具备：摄像元件(14)，包括排列于第一、第二方向上的多个光电转换元件；滤色器，重复配置有基本排列图案，该基本排列图案包括在第二方向上包含第一、第二滤光片的排列行、即沿着第二方向的排列为相同的多个相同排列行和第二方向上的第一、第二滤光片的排列与相同排列行不同的至少1个排列行；及图像处理部(20)，从摄像元件(14)以设定的周期读出多个像素中的像素信号，根据读出的像素信号，分别生成多个像素中的基本排列图案内的相同排列行的行图像数据，对生成的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算，基于像素加算后的行图像数据生成图像数据。

Description

摄像装置、摄像装置的控制方法及控制程序
技术领域
本发明涉及摄像装置、摄像装置的控制方法及控制程序，尤其涉及具有彩色摄像元件的摄像装置、摄像装置的控制方法及控制程序。
背景技术
作为在彩色摄像元件中广泛使用的彩色排列的原色系拜耳排列(例如参照专利文献1～3)中，将对人眼敏感且最有助于获得亮度信号的绿(G)像素配置成棋盘式格纹状，将红(R)、蓝(B)按照线型顺序配置。
专利文献1：日本特开2002-135793号公报
专利文献2：日本专利第3960965号公报
专利文献3：日本特开2004-266369号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在现有的采用拜耳排列的彩色摄像元件中，例如为了生成动画用的图像数据，在垂直方向上进行间拔读出时，例如在垂直方向上每2n(n为自然数)行读出1行量的图像数据的情况下(垂直方向1/2n间拔，偶数间拔)，读出仅包含G和R或G和B两种颜色的行图像数据，无法重现颜色。因此，一般情况下是每(2n+1)行读出1行量的图像数据的间拔读出(垂直方向1/(2n+1)间拔，奇数间拔)。并且，在进行除此之外的间拔读出时，为了获得颜色重现，也需要交替读出包含G和R的水平行及包含G和B的水平行，读出方法非常受限。
并且，在拜耳排列中，生成G信号处于倾斜方向、R、B信号处于水平、垂直方向的高频信号时的重现精度出现问题，存在对于高频信号无法抑制彩色莫尔条纹(伪色)产生的问题，在进行上述间拔读出时，形成与原来的拜耳排列相同的彩色排列，因此产生同样的问题。
本发明为了解决以上问题而提出，其目的在于提供在使用具有拜耳排列以外的排列的滤色器的摄像元件的情况下也能够进行有效的间拔读出的摄像装置、摄像装置的控制方法及控制程序。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明的摄像装置的特征在于具备：摄像元件，包括在预先规定的第一方向及与第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件；滤色器，设于由多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复排列有基本排列图案，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着第二方向的排列为相同的多个相同排列行和第二方向上的第一滤光片及第二滤光片的排列与相同排列行不同的至少1个排列行；行图像数据生成单元，从上述摄像元件以设定的周期读出上述多个像素中的像素信号，根据读出的像素信号，分别生成多个像素中的基本排列图案内的相同排列行的行图像数据；像素加算单元，对生成的相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；及图像数据生成单元，基于像素加算后的行图像数据，生成图像数据。
根据本发明，滤色器在基本排列图案内包括多个相同排列的行，执行对生成的相同排列的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算的像素加算处理，因此能够提高图像的S/N比。
此外也可以是，行图像数据生成单元以第一颜色及两种颜色以上的第二颜色的各色在沿着第一方向的各行上至少包含1个以上的方式，生成第一颜色及两种颜色以上的第二颜色的各色的排列与相同排列行不同的行图像数据。
根据本发明，像素加算后的图像中，第一颜色及两种颜色以上的第二颜色的各色在沿着第一方向的各行上至少包含一个以上，因此像素加算后的图像和在沿着第一方向的行上仅配置第一颜色的像素的情况相比，能够提高画质。
并且也可以是，行图像数据生成单元生成第一方向上的位置夹于相同排列行间的位置的行图像数据。
根据本发明，分别生成相同排列行的行图像数据并进行像素加算，并且，生成在第一方向上夹于相同排列行间的位置的行图像数据，因此像素加算后的行图像数据的第一方向上的重心位置与夹于相同排列行间的位置的行图像数据相同。并且，像素加算后的图像中，第一颜色及两种颜色以上的第二颜色的各色在沿着第一方向的各行上至少包含一个以上，因此像素加算后的图像和在沿着第一方向的行上仅配置第一颜色的像素的情况相比，能够提高画质。
并且也可以是，行图像数据生成单元分别生成在第一方向上最近的位置的相同排列行的行图像数据。
根据本发明，分别生成在第一方向上最近的位置的相同排列行的行图像数据并进行像素加算，因此可获得良好画质的图像。
并且也可以是，行图像数据生成单元以从摄像元件读出多个像素中的像素信号的设定的周期，读出多个像素中的基本排列图案内的相同排列行的像素信号，生成行图像数据。
并且其构成也可以是，第一滤光片在滤色器内在第一方向、第二方向和与第一方向及第二方向交叉的第三方向的各行内配置1个以上，多个第二滤光片的各第二滤光片在基本排列图案内在第一方向及第二方向的各行内配置1个以上。
根据本发明，将最有助于获得亮度信号的第一颜色所对应的第一滤光片在滤色器内配置于第一方向～第三方向的各行内，因此能够提高高频区域中的去马赛克算法处理的重现精度。并且，对于第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色所对应的第二滤光片，在基本排列图案内，在第一方向及第二方向的各行内配置1个以上，因此能够降低彩色莫尔条纹(伪色)的发生，实现高分辨率化。
并且也可以是，滤色器包括与由第一滤光片构成的2×2像素对应的正方排列。
根据本发明，基于与2×2像素对应的正方排列的4像素的各像素间的像素值的差值，能够以最小像素间隔判别亮度的相关方向位于4个方向中的哪个方向。
并且其构成也可以是，第一颜色是绿(G)色，第二颜色是红(R)色及蓝(B)色。
并且其构成也可以是，滤色器具有与红(R)色、绿(G)色、蓝(B)色对应的R滤光片、G滤光片及B滤光片，并且，滤色器由第一排列和第二排列交替地排列于第一方向及第二方向上而构成，第一排列与3×3像素对应，在中心和四角配置有G滤光片，隔着中心的G滤光片上下配置有B滤光片，左右排列有R滤光片，第二排列与3×3像素对应，在中心和四角配置有G滤光片，隔着中心的G滤光片上下配置有R滤光片，左右排列有B滤光片。
根据本发明，在以第一排列或第二排列为中心提取出5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，在5×5像素的四角存在2×2像素的G像素。这些2×2像素的G像素的像素值能够用于4个方向的相关方向的判别。
并且其构成也可以是，滤色器具有与红(R)色、绿(G)色、蓝(B)色对应的R滤光片、G滤光片及B滤光片，并且，滤色器由第一排列和第二排列交替地排列于第一方向及第二方向上而构成，第一排列与3×3像素对应，在中心配置有R滤光片，在四角配置有B滤光片，隔着中心的R滤光片上下左右配置有G滤光片，第二排列与3×3像素对应，在中心配置有B滤光片，在四角配置有R滤光片，隔着中心的B滤光片上下左右配置有G滤光片。
根据本发明，在以第一排列或第二排列为中心提取出5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，存在隔着5×5像素的中心的像素(R像素或B像素)并在水平及垂直方向上分别相邻的G像素。这些G像素(共8个像素)的像素值能够用于4个方向的相关方向的判别。
并且其构成也可以是，滤色器相对于基本排列图案的中心而点对称。
根据本发明，能够减小后段的处理电路的电路规模。
本发明的摄像装置的控制方法的特征在于，该摄像装置具备：摄像元件，包括在预先规定的第一方向及与第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件；及滤色器，设于由多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有基本排列图案，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着第二方向的排列为相同的多个相同排列行和第二方向上的第一滤光片及第二滤光片的排列与相同排列行不同的至少1个排列行，摄像装置的控制方法具备：行图像数据生成单元，从摄像元件以设定的周期读出多个像素中的像素信号，根据读出的像素信号，分别生成多个像素中的基本排列图案内的相同排列行的行图像数据；像素加算单元，对生成的相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；及图像数据生成单元，基于像素加算后的行图像数据，生成图像数据。
本发明的控制程序的特征在于，用于使控制摄像装置的计算机执行处理，该摄像装置具备：摄像元件，包括在预先规定的第一方向及与第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件；及滤色器，设于由多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有基本排列图案，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着第二方向的排列为相同的多个相同排列行和第二方向上的第一滤光片及第二滤光片的排列与相同排列行不同的至少1个排列行，处理包括以下步骤：从摄像元件以设定的周期读出多个像素中的像素信号；根据读出的像素信号，分别生成多个像素中的基本排列图案内的相同排列行的行图像数据；对生成的相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；基于像素加算后的行图像数据，生成图像数据。
本发明的控制程序的特征在于，用于使计算机执行包括以下步骤的处理：根据从具备在预先规定的第一方向及与第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件和设于由多个光电转换元件构成的多个像素上并重复配置有基本排列图案的滤色器的摄像元件以设定的周期读出多个像素中的像素信号而得到的像素信号，分别生成多个像素中的基本排列图案内的相同排列行的行图像数据，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着第二方向的排列为相同的多个相同排列行和第二方向上的第一滤光片及第二滤光片的排列与相同排列行不同的至少1个排列行；对生成的相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；基于像素加算后的行图像数据，生成图像数据。
发明效果
根据本发明，具有在使用具有拜耳排列以外的排列的滤色器的摄像元件的情况下能够进行有效的间拔读出的效果。
附图说明
图1是第一实施方式涉及的摄像装置的概略框图。
图2是第一实施方式涉及的滤色器的构成图。
图3是表示第一实施方式涉及的滤色器中包含的基本排列图案的图。
图4是表示将第一实施方式涉及的滤色器中含有的6×6像素的基本排列图案分割为3×3像素的A排列和B排列、并将它们在水平及垂直方向上重复配置而成的滤色器的图。
图5是表示第一实施方式涉及的滤色器的G像素的特征性配置的图。
图6是用于说明第一实施方式涉及的像素加算处理的图。
图7是表示由控制部执行的处理的流程图。
图8是用于说明第二实施方式涉及的像素加算处理的图。
图9是用于说明第三实施方式涉及的像素加算处理的图。
图10是第四实施方式涉及的滤色器的构成图。
图11是表示第四实施方式涉及的滤色器中包含的基本排列图案的图。
图12A是表示将第四实施方式涉及的滤色器中含有的6×6像素的基本排列图案分割为3×3像素的A排列和B排列、并将它们在水平及垂直方向上重复配置而成的滤色器的图。
图12B是表示第四实施方式涉及的滤色器的G像素的特征性配置的图。
图13是表示滤色器的变形例的图。
图14是表示滤色器的变形例的图。
图15是表示滤色器的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1表示本实施方式涉及的摄像装置10的概略框图。摄像装置10的构成包括：光学系统12、摄像元件14、摄像处理部16、图像处理部20、驱动部22及控制部24。
光学系统12的构成例如包括由多个光学镜头构成的镜头组、光圈调节机构、变焦机构及自动焦点调节机构等。
摄像元件14是在包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件的摄像元件、例如CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像元件上配置了滤色器的构成的所谓单板式的摄像元件。
图2表示本实施方式涉及的滤色器的一部分。在各像素上配置红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的滤色器中的任一个。
(滤色器排列的特征)
第一实施方式的滤色器具有下述特征(1)～(6)。
[特征(1)]
滤色器排列中，重复地配置以下基本排列图案：红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的滤光片在垂直方向及水平方向上为(N×M)像素(N、M：3以上的整数)的预先规定的图案并且绿(G)滤光片和红(R)及蓝(B)中的至少一种颜色的滤光片在垂直方向及水平方向上分别配置。
本实施方式涉及的图2所示的滤色器中，作为一例包括与6×6像素(N＝M＝6)对应的正方排列图案所构成的基本排列图案P(粗框所示的图案)，该基本排列图案P在垂直方向(第一方向)及水平方向(第二方向)上重复配置。即，该滤色器中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以预定的周期性排列。
如此，R滤光片、G滤光片、B滤光片以预定的周期性排列，所以在进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克算法处理(也称为去马赛克算法处理。下同)等时，能够按照重复图案进行处理。
[特征(2)]
图2所示的滤色器排列中，最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)所对应的G滤光片配置于滤色器排列的作为第一方向的垂直方向、作为第二方向的水平方向及在滤色器面内与第一方向及第二方向交叉的第三方向即倾斜(NE、NW)方向(第三方向)的各行内。此外，NE是指斜右上方向，NW是指斜右下方向。例如，当是正方形的像素排列时，斜右上及斜右下方向是相对于水平方向分别呈45度的方向，如果是长方形的像素排列，则是长方形的对角线的方向，其角度根据长边/短边的长度可变。
亮度系像素所对应的G滤光片配置于滤色器排列的垂直方向、水平方向及倾斜(NE、NW)方向的各行内，因此无论高频的方向如何都能够提高高频区域中的去马赛克算法处理的重现精度。
[特征(3)]
图2所示的滤色器排列中，上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B色)所对应的R滤光片、B滤光片在基本排列图案P内在滤色器排列的垂直方向及水平方向的各行内配置1个以上。
R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的垂直方向及水平方向的各行内，因此能够减少彩色莫尔条纹(伪色)的产生。
由此，能够在从光学系统的入射面到摄像面的光路上不配置用于抑制伪色产生的光学低通滤波器，或者即使在适用光学低通滤波器的情况下，也能够适用用于防止伪色产生的、切断高频成分的作用较弱的装置，能够不损害分辨率。
[特征(4)]
图3表示将图2所示的基本排列图案P四分为3×3像素的状态。
如图3所示，基本排列图案P也可以被看作：由实线框围成的3×3像素的A排列和虚线框围成的3×3像素的B排列在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
A排列及B排列中，作为亮度系像素的G滤光片分别配置于四角和中央，配置于两条对角线上。并且，A排列中，隔着中央的G滤光片在水平方向上排列有R滤光片，在垂直方向上排列有B滤光片，另一方面，B排列中，隔着中央的G滤光片在水平方向上排列有B滤光片，在垂直方向上排列有R滤光片。即，A排列和B排列中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，但其他配置相同。
并且，A排列和B排列的四角的G滤光片如图4所示，通过A排列和B排列在水平、垂直方向上交替配置，成为2×2像素所对应的正方排列的G滤光片。
即，图2所示的滤色器排列(基本排列图案P)包括由G滤光片构成的2×2像素所对应的正方排列。
现在，如图5所示，在将从摄像元件14输出的马赛克图像以A排列为中心提取出5×5像素的局部区域时，该局部区域内的四角的2×2像素的G像素变为图5所示的配置。
如图5所示，在将2×2像素的G像素的像素值从左上到右下依次设为G1、G2、G3、G4时，这些G像素的像素值的垂直方向的差的绝对值是(|G1－G3|+|G2－G4|)/2，水平方向的差的绝对值是(|G1－G2|+|G3－G4|)/2，斜右上方向的差的绝对值是|G2－G3|，斜左上方向的差的绝对值是|G1－G4|。
能够判别出这4个相关绝对值中差的绝对值最小的方向上具有相关性(相关方向)。
现在，为了如图4或图5所示使3×3像素的A排列位于中央而从马赛克图像提取出5×5像素的局部区域时，在四角配置2×2像素的G像素。因此，在将上述局部区域内的A排列的3×3像素作为去马赛克算法处理的对象像素时，求出四角的各方向的相关绝对值的总和(或平均值)，将各方向的相关绝对值的总和(或平均值)中的最小的值的方向判别为去马赛克算法处理的对象像素中的亮度的相关方向。判别出的相关方向能够在进行去马赛克算法处理等时使用。
[特征(5)]
图2所示的构成滤色器排列的基本排列图案P相对于该基本排列图案的中心(4个G滤光片的中心)形成点对称。并且，如图3所示，基本排列图案内的A排列及B排列也分别相对于中心的G滤光片形成点对称，且上下左右形成对称(线对称)。
通过该对称性，能够减小或简化后段的处理电路的电路规模。
[特征(6)]
图2所示的构成滤色器排列的基本排列图案P包括多个相同排列行，该相同排列行至少各含有一个G滤光片、R滤光片、B滤光片。例如如图6所示，在垂直方向上，第一行和第三行、第四行和第六行是相同排列。因此，当进行间拔读出时，读出相同排列的行图像数据并进行像素加算，从而能够提高图像的S/N比。
摄像处理部16对从摄像元件14输出的摄像信号实施放大处理、相关双重采样处理、A/D转换处理等预先规定的处理，作为像素数据输出到图像处理部20。
图像处理部20对从摄像处理部16输出的像素数据实施所谓去马赛克算法处理。即，对于全部像素，从周围的像素的像素数据对所对应的颜色以外的颜色的像素数据进行插值，生成全部像素的R、G、B的像素数据。并且，对生成的R、G、B像素数据实施所谓YC转换处理，生成亮度数据Y、色差数据Cr、Cb。并且，进行将这些信号缩放成与摄影模式对应的大小的缩放处理。
驱动部22根据来自控制部24的指示，进行来自摄像元件14的摄像信号的读出驱动等。
控制部24根据摄影模式等，统一控制驱动部22及图像处理部20等。稍后详述，控制部24指示驱动部22以与摄影模式对应的读出方法读出摄像信号，或者指示图像处理部20进行与摄影模式对应的图像处理。
根据摄影模式，需要间拔并读出来自摄像元件14的摄像信号，因此控制部24指示驱动部22以与指示的摄影模式对应的间拔方法进行间拔并读出摄像信号。
作为摄影模式包括：拍摄静止图像的静止图像模式；对拍摄的图像进行间拔而生成较高分辨率的HD(高清)动画数据并记录到未图示的存储卡等记录介质的HD动画模式；对拍摄的图像进行间拔并将较低分辨率的实时取景动画(实时取景图像)输出到未图示的显示部的实时取景动画模式(实时取景模式)等动画模式，但摄影模式的种类不限于此。
接着，作为本实施方式的作用，对于由控制部24执行的处理，参照图7所示的流程图进行说明。
此外，图7所示的处理在指示执行与摄影模式对应的摄影时执行。并且，以下，说明在垂直方向上读出预先规定的位置的行图像数据的情况即对垂直方向上的预先规定的位置的行以外的行进行间拔(去除)并读出的情况。并且，此时的行图像数据是指沿着水平方向排列的像素的像素数据的集合。
首先，在步骤100中，指示驱动部22以与摄影模式对应的间拔方法读出图像数据。
在本实施方式中，指示驱动部22分别从摄像元件14读出基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据(在本实施方式中，驱动部22及控制部24与行图像数据生成单元对应)。具体而言，如图6所示，指示驱动部22在基本排列图案P内读出第一行和第三行、第四行和第六行。由此，在基本排列图案P内，第一行和第三行、第四行和第六行的行图像数据分别被读出。
在步骤102中，指示图像处理部20执行对读出的相同排列的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算的像素加算处理，并且对像素加算处理后的图像数据执行与摄影模式对应的图像处理(例如去马赛克算法处理(去马赛克算法处理)、YC转换处理、缩放处理等)(在本实施方式中，图像处理部20及控制部24与图像加算单元及图像数据生成单元对应)。
由此，如图6所示，第一行和第三行的行图像数据的同色像素彼此被像素加算，第四行和第六行的行图像数据的同色像素彼此被像素加算。
此外，控制部24及图像处理部20能够由包括CPU、ROM、RAM、非易失性ROM等的计算机构成。在这种情况下，能够将上述处理的处理程序例如预先存储到非易失性ROM中，由CPU将其读入并执行。
如此，在本实施方式中，滤色器在基本排列图案P内包含多个相同排列的行，执行对读出的相同排列的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算的像素加算处理，因此能够提高图像的S/N比。
此外，在基本排列图案P内垂直方向上的相同排列行存在3行以上时，优选分别读出在垂直方向上最近的位置的相同排列行的行图像数据。由此，可获得良好画质的图像。
并且，在本实施方式中，说明了对相同排列的行图像数据的同色彼此的像素值单纯地进行加算的情况，但不限于此，也可以赋以权重地进行加算。
(第二实施方式)
接着，说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，说明以下情况：以R、G、B各色在沿着垂直方向的各行上至少含有一个以上的方式，驱动摄像元件14读出排列与进行像素加算的相同排列行不同的行图像数据。
在本实施方式中，控制部24在图7的步骤100中，指示驱动部22分别读出基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据，并且以R、G、B各色在沿着垂直方向的各行上至少含有一个以上的方式，读出排列与上述相同排列行不同的行图像数据。
具体而言，如图8所示，指示驱动部22读出第一行和第三行作为相同排列行、读出第五行和第八行作为排列与相同排列行不同的行、读出第十行和第十二行作为相同排列行……的行图像数据。
并且，在步骤102中，指示图像处理部20执行对读出的相同排列的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算的像素加算处理。由此，第一行和第三行、第十行和第十二行分别被像素加算，像素加算后的图像按照将第一行和第三行进行像素加算所得的行、第五行、第八行、将第十行和第十二行进行像素加算所得的行……的顺序配置。
由此，如图8所示，像素加算后的图像中，R、G、B各色在沿着垂直方向的各行上至少包含一个以上。因此，如图6所示，像素加算后的图像和在沿着垂直方向的行上仅配置了G像素的情况相比，能够提高画质。
(第三实施方式)
接着，说明本发明的第三实施方式。在本实施方式中，说明以下情况：驱动摄像元件14读出垂直方向上的位置夹于相同排列行间的位置的行图像数据。
在本实施方式中，控制部24在图7的步骤100中，指示驱动部22分别读出基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据，并且读出垂直方向上的位置夹于相同排列行间的位置的行图像数据。
具体而言，如图9所示，指示驱动部22读出第一行和第三行作为基本排列图案P内的相同排列行、夹于第一行和第三行之间的第二行、第四行和第六行、夹于第四行和第六行之间的第五行的行图像数据。
并且，在步骤102中，指示图像处理部20执行对读出的相同排列的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算的像素加算处理。由此，第一行和第三行、第四行和第六行分别被像素加算，像素加算后的图像按照将第一行和第三行进行像素加算所得的行、第二行、将第四行和第六行进行像素加算所得的行、第五行的顺序配置。
由此，分别读出相同排列行的行图像数据并进行像素加算，并且读出在垂直方向上夹于相同排列行间的位置的行图像数据，因此像素加算后的行图像数据的垂直方向上的重心位置与夹于相同排列行间的位置的行图像数据相同。并且，如图8所示，像素加算后的图像中，R、G、B各色在沿着垂直方向的各行上至少包含一个以上。因此，如图6所示，像素加算后的图像和在沿着垂直方向的行上仅配置G像素的情况相比，能够提高去赛克算法处理(去马赛克算法处理)的精度，能够提高画质。
(第四实施方式)
接着，说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，说明滤色器的变形例。
图10表示本实施方式涉及的滤色器。如该图所示，本实施方式涉及的滤色器包括由6×6像素对应的正方排列图案所构成的基本排列图案P(粗框所示的图案)，该基本排列图案P在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以预定的周期性排列。
并且，图10所示的滤色器排列中，G滤光片配置于滤色器排列的垂直方向及水平方向的各行内。
并且，图10所示的滤色器排列中，R滤光片、B滤光片在基本排列图案P内，在滤色器排列的垂直方向及水平方向的各行内配置1个以上。
图11表示将图10所示的基本排列图案P四分为3×3像素的状态。
如图11所示，基本排列图案P也可以被看作是实线框围成的3×3像素的A排列和虚线框围成的3×3像素的B排列在水平、垂直方向上交替排列而成的排列。
A排列中，在中心有配置R滤光片，在四角有配置B滤光片，隔着中心的R滤光片在上下左右配置有G滤光片。另一方面，B排列中，在中心配置有B滤光片，在四角配置有R滤光片，隔着中心的B滤光片在上下左右配置有G滤光片。这些A排列和B排列中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，但其他配置相同。
如图12A所示，第一实施方式的滤色器也可以被看作，上述A排列和B排列在水平及垂直方向上交替配置。
现在，如图12A所示，在将从摄像元件14输出的马赛克图像以A排列为中心提取出5×5像素的局部区域(粗框所示的区域)时，该局部区域内的8个G像素如图12B所示，配置成十字形状。当将这些G像素按照从左到右的顺序设为G1、G2、G3、G4且按照从上到下的顺序设为G5、G6、G7、G8时，像素G1G2、像素G2G3在水平方向上相邻，像素G5G6、像素G7G8在垂直方向上相邻，像素G6G3、像素G2G7在斜左上方向上相邻，像素G6G2、像素G3G7在斜右上方向上相邻。
因此，通过求出这些相邻的像素的像素值的差的绝对值，能够以最小像素间隔判别水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向的各方向中的、亮度变化最小的方向(相关性高的相关方向)。
即，水平方向的差的绝对值之和是|G1－G2|+|G3－G4|，水平方向的差的绝对值之和是|G5－G6|+|G7－G8|，斜右上方向的差的绝对值之和是|G6－G2|+|G3－G7|，斜左上方向的差的绝对值之和是|G6－G3|+|G2G7|。
能够判别出这4个相关绝对值中差的绝对值最小的方向上具有相关性(相关方向)。此外，判别出的相关方向能够在进行去马赛克算法处理等时使用。
并且，图10所示的构成滤色器排列的基本排列图案P相对于该基本排列图案P的中心形成点对称。
如图11所示，基本排列图案内的A排列及B排列也分别相对于中心的R滤光片或G滤光片形成点对称，且上下左右形成对称(线对称)。
并且，图10所示的构成滤色器排列的基本排列图案P包括多个相同排列行，该相同排列行包含G滤光片、R滤光片、B滤光片至少各一个。例如如图10所示，在垂直方向上，第一行和第三行、第四行和第六行为相同排列。因此，当进行间拔读出时，读出相同排列的行图像数据并进行像素加算，从而能够提高图像的S/N比。
如此，本实施方式涉及的滤色器具有和第一实施方式涉及的滤色器的特征(1)、(3)～(6)相同的特征。
此外，滤色器不限于上述各实施方式中说明的情况，本发明也可以适用于具有下述滤色器排列的摄像元件的摄像装置。
例如，作为具有上述特征(1)、(2)、(3)、(6)的滤色器排列，如图13所示，包括基本排列图案P为5×5像素的滤色器排列。该滤色器排列由如下基本排列图案重复形成：以在5×5像素中的两条对角线上配置G且在其余的像素位置上R、B像素在5×5像素中的水平及垂直方向的各行内配置1个以上的方式配置，G的个数被设定为多于R、B的个数。此外，如图14所示，还包括基本排列图案P为7×7像素的滤色器排列等。
这些滤色器具有特征(6)，因此通过读出相同排列的行图像数据并将同色像素彼此进行像素加算，能够提高图像的S/N比。
此外，考虑到去马赛克算法处理、动画摄影时的间拔处理等图像处理的难易度，优选N、M为10以下。
并且，在上述实施方式中，说明了具有RGB三原色的滤色器的彩色摄像元件，但本发明不限于此，也可以适用于RGB三原色+其他颜色(例如翠绿色(E))的4色滤色器、例如图15所示的滤色器。并且，本发明也可以适用于作为其他颜色具有白色或透明(W)滤光片的滤色器。例如，也可以替代图15的翠绿色而配置W滤光片。在这种情况下，W和G的组合或者W成为最有助于亮度信号的第一颜色。
并且，本发明也可以适用于具有对作为原色RGB的互补色的C(青色)、M(品红色)、Y(黄色)加入G的四种颜色的互补色系的滤色器的彩色摄像元件。
并且，在上述各实施方式中，说明了在垂直方向上以预先规定的周期读出沿着水平方向的行图像数据的情况，但本发明也可以适用于在水平方向上以预先规定的周期读出沿着垂直方向的行图像数据的情况。
并且，在本实施方式中，说明了从摄像元件14分别读出基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据并生成行图像数据并对它们进行像素加算的情况，但也可以读出所有行的像素的像素信号，选择性地使用基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据(不使用或不存储其他行的行图像数据)，对它们进行像素加算。并且，也可以读出所有行的像素的像素信号，暂时存储到RAM等存储器中，选择性地使用基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据进行像素加算(在这种方式的情况下，摄像处理部16或图像处理部20与行图像数据生成单元对应)。
并且，在本实施方式中，说明了从摄像元件14分别读出基本排列图案P内的相同排列行的行图像数据而生成行图像数据并对它们进行像素加算的情况，但像素加算也可以在摄像元件14内进行。尤其是，通过在摄像元件14中读出之后立即进行像素加算(像素混合)，能够进一步缩短动画的处理时间(在这种方式的情况下，摄像元件14及驱动部22与行图像数据生成单元及像素加算单元对应)。
而且，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内能够进行各种变形，这是不言而喻的。
附图标记说明
10  摄像装置
12  光学系统
14  摄像元件
16  摄像处理部
20  图像处理部
22  驱动部
24  控制部
P   基本排列图案

Claims (14)

1.一种摄像装置，具备：
摄像元件，包括在预先规定的第一方向及与上述第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件；
滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有基本排列图案，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与上述第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在上述第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着上述第二方向的排列为相同的多个相同排列行和上述第二方向上的上述第一滤光片及上述第二滤光片的排列与上述相同排列行不同的至少1个排列行；
行图像数据生成单元，从上述摄像元件以设定的周期读出上述多个像素中的像素信号，根据读出的上述像素信号，分别生成上述多个像素中的上述基本排列图案内的上述相同排列行的行图像数据；
像素加算单元，对生成的上述相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；及
图像数据生成单元，基于像素加算后的上述行图像数据，生成图像数据。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
上述行图像数据生成单元以上述第一颜色及上述两种颜色以上的第二颜色的各色在沿着上述第一方向的各行上至少包含1个以上的方式，生成上述第一颜色及上述两种颜色以上的第二颜色的各色的排列与上述相同排列行不同的行图像数据。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其中，
上述行图像数据生成单元生成上述第一方向上的位置夹于上述相同排列行间的位置的行图像数据。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的摄像装置，其中，
上述行图像数据生成单元分别生成在上述第一方向上最近的位置的相同排列行的行图像数据。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的摄像装置，其中，
上述行图像数据生成单元以从上述摄像元件读出上述多个像素中的像素信号的上述设定的周期，读出上述多个像素中的上述基本排列图案内的上述相同排列行的上述像素信号而生成上述行图像数据。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的摄像装置，其中，
上述第一滤光片在上述滤色器内在上述第一方向、上述第二方向和与上述第一方向及上述第二方向交叉的第三方向的各行内配置1个以上，
多个上述第二滤光片的各第二滤光片在上述基本排列图案内在上述第一方向及上述第二方向的各行内配置1个以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的摄像装置，其中，
上述滤色器包括与由上述第一滤光片构成的2×2像素对应的正方排列。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的摄像装置，其中，
上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，
上述滤色器具有与红(R)色、绿(G)色、蓝(B)色对应的R滤光片、G滤光片及B滤光片，并且，
上述滤色器由第一排列和第二排列交替地排列于上述第一方向及上述第二方向上而构成，上述第一排列与3×3像素对应，在中心和四角配置有G滤光片，隔着中心的G滤光片上下配置有B滤光片，左右排列有R滤光片，上述第二排列与3×3像素对应，在中心和四角配置有G滤光片，隔着中心的G滤光片上下配置有R滤光片，左右排列有B滤光片。
10.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，
上述滤色器具有与红(R)色、绿(G)色、蓝(B)色对应的R滤光片、G滤光片及B滤光片，并且，
上述滤色器由第一排列和第二排列交替地排列于上述第一方向及上述第二方向上而构成，上述第一排列与3×3像素对应，在中心配置有R滤光片，在四角配置有B滤光片，隔着中心的R滤光片上下左右配置有G滤光片，上述第二排列与3×3像素对应，在中心配置有B滤光片，在四角配置有R滤光片，隔着中心的B滤光片上下左右配置有G滤光片。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的摄像装置，其中，
上述滤色器相对于上述基本排列图案的中心而点对称。
12.一种摄像装置的控制方法，
该摄像装置具备：
摄像元件，包括在预先规定的第一方向及与上述第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件；及
滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有基本排列图案，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与上述第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在上述第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着上述第二方向的排列为相同的多个相同排列行和上述第二方向上的上述第一滤光片及上述第二滤光片的排列与上述相同排列行不同的至少1个排列行，
上述摄像装置的控制方法具备：
行图像数据生成单元，从上述摄像元件以设定的周期读出上述多个像素中的像素信号，根据读出的上述像素信号，分别生成上述多个像素中的上述基本排列图案内的上述相同排列行的行图像数据；
像素加算单元，对生成的上述相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；及
图像数据生成单元，基于像素加算后的上述行图像数据，生成图像数据。
13.一种控制程序，用于使控制摄像装置的计算机执行处理，该摄像装置具备：
摄像元件，包括在预先规定的第一方向及与上述第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件；及
滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有基本排列图案，该基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与上述第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在上述第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着上述第二方向的排列为相同的多个相同排列行和上述第二方向上的上述第一滤光片及上述第二滤光片的排列与上述相同排列行不同的至少1个排列行，
上述处理包括以下步骤：
从上述摄像元件以设定的周期读出上述多个像素中的像素信号；
根据读出的上述像素信号，分别生成上述多个像素中的上述基本排列图案内的上述相同排列行的行图像数据；
对生成的上述相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；
基于像素加算后的上述行图像数据，生成图像数据。
14.一种控制程序，用于使计算机执行包括以下步骤的处理：
根据从具备在预先规定的第一方向及与上述第一方向交叉的第二方向上排列的多个光电转换元件和设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上并重复配置有基本排列图案的滤色器的摄像元件以设定的周期读出上述多个像素中的像素信号而得到的像素信号，分别生成上述多个像素中的上述基本排列图案内的相同排列行的行图像数据，上述基本排列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片和与上述第一颜色以外的两种颜色以上的第二颜色的各色对应的多个第二滤光片在上述第二方向上至少各包含一个的排列行、即沿着上述第二方向的排列为相同的多个相同排列行和上述第二方向上的上述第一滤光片及上述第二滤光片的排列与上述相同排列行不同的至少1个排列行；
对生成的上述相同排列行的行图像数据的同色像素彼此进行像素加算；
基于像素加算后的上述行图像数据，生成图像数据。
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