CN110326284A - 摄像装置及摄像元件 - Google Patents

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Abstract

摄像装置具备：摄像部，其配置有多个像素并拍摄由光学系统形成的像，上述像素具有能够使待透射的光的波长变更为第1波长和第2波长的滤光片、和接受透射过所述滤光片的光的受光部；分析部，其分析由所述摄像部摄像的像；和控制部，其基于所述分析部的分析结果，控制由所述滤光片透射的光的波长。

Description

摄像装置及摄像元件
技术领域
本发明涉及摄像装置及摄像元件。
背景技术
已知有按每个像素具备透射波长可变的波长可变滤光片的摄像装置(专利文献1)。但是，在以往的摄像装置中，存在设定的各像素的透射波长有时不适于被摄体的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2013-85028号公报
发明内容
根据本发明的第1方式，摄像装置具备：滤光片，其能够使待透射的光的波长变更为第1波长和第2波长；摄像部，其配置有多个像素，并对由光学系统形成的像进行拍摄，上述像素具有接受透射过所述滤光片的光的受光部；分析部，其对由所述摄像部拍摄到的像进行分析；和控制部，其基于所述分析部的分析结果，控制由所述滤光片透射的光的波长。
根据本发明的第2方式，摄像装置具备：滤光片，能够在使第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；和控制部，其基于从所述受光部输出的所述信号，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
根据本发明的第3方式，摄像装置具备：滤光片，其能够在使来自被摄体的光中的第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；和控制部，其检测来自所述被摄体的光，并将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
根据本发明的第4方式，摄像装置具备：滤光片，其能够在使第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；检测部，其检测基于从所述受光部输出的信号得到的像的空间频率成分；和控制部，其基于由所述检测部检测到的所述空间频率成分，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
根据本发明的第5方式，摄像元件具备：滤光片，其能够在使第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；和控制部，其基于从所述受光部输出的所述信号，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
附图说明
图1是表示第1实施方式的摄像装置的构成的框图。
图2是表示第1实施方式的摄像元件的一部分的构成的框图。
图3是用于说明第1实施方式的摄像元件的结构的图。
图4是表示第1实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图5是表示第1实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图6是表示第1实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图7是示出了第1实施方式的摄像装置的动作的一例的流程图。
图8是表示第2实施方式的摄像装置的构成的框图。
图9是表示第2实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图10是表示第2实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图11是表示第2实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图12是表示第3实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图13是表示第3实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列和空间频率范围的图。
图14是表示第3实施方式的摄像元件的波长可变滤光片的彩色滤光片排列的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是表示作为第1实施方式的摄像装置的一例的电子相机1(以下，称为相机1)的构成例的图。相机1由相机机身2和可更换透镜3构成。可更换透镜3经由未图示的安装部以可装拆的方式安装于相机机身2。在可更换透镜3安装于相机机身2时，相机机身2侧的连接部202与可更换透镜3侧的连接部302连接，能够进行相机机身2及可更换透镜3间的通信。
图1中，来自被摄体的光向图1的Z轴正方向入射。此外，如坐标轴所示，将与Z轴正交的纸面近前方向作为X轴正方向，将与Z轴及X轴正交的下方向作为Y轴正方向。在之后的几个图中，以图1的坐标轴为基准，以明确各图的朝向的方式显示坐标轴。
可更换透镜3具备：摄像光学系统(成像光学系统)31、透镜控制部32、和透镜存储器33。摄像光学系统31包括含有调焦透镜(聚焦透镜)的多个透镜和光圈，使被摄体像在相机机身2的摄像元件4的摄像面上成像。
透镜控制部32基于从相机机身2的机身控制部21输出的信号，使调焦透镜沿光轴L1方向进退移动来调节摄像光学系统31的焦点位置。此外，透镜控制部32基于从相机机身2的机身控制部21输出的信号，来控制光圈的开口直径。
透镜存储器33例如由非易失性的存储介质等构成。在透镜存储器33中存储有与可更换透镜3相关联的信息作为透镜信息。对透镜存储器33写入透镜信息和/或从透镜存储器33读取透镜信息由透镜控制部32进行。
相机机身2具备机身控制部21、摄像元件4、存储器23、显示部24、和操作部25。摄像元件4是例如CMOS图像传感器或CCD图像传感器。摄像元件4接受通过摄像光学系统31后的光束，拍摄被摄体像。在摄像元件4中，具有光电转换部的多个像素沿第1方向即行方向(水平方向)及与其交叉的第2方向即列方向(垂直方向)配置。光电转换部由例如光电二极管(PD)构成。摄像元件4是具有包括光电转换部的多个像素，且拍摄由摄像光学系统31形成的被摄体像的摄像部4。摄像元件4将入射的光进行光电转换而生成像素信号，并将生成的像素信号向机身控制部21输出。像素信号是基于由光电转换部进行了光电转换的电荷而生成的信号。
存储器23是例如存储卡等记录介质。在存储器23中记录有图像数据等。对存储器23写入数据和/或从存储器23读取数据由机身控制部21进行。显示部24显示基于图像数据的图像、快门速度和/或光圈值等撮影相关的信息、及菜单画面等。操作部25包括释放按钮、电源开关等各种设定开关等，将与各种操作对应的操作信号向机身控制部21输出。
机身控制部21由CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等构成，基于控制程序控制相机1的各部。此外，机身控制部21具有撮影模式设定部211、焦点检测部212、具有频率特性检测部213的分析部22、滤光片控制部214、第1图像数据生成部215、和第2图像数据生成部216。
撮影模式设定部211基于从操作部25输出的操作信号，设定撮影模式。例如，撮影模式设定部211在基于操作信号检测到释放按钮的半按压操作的情况下，设定为第1撮影模式，在第1撮影模式中，生成后文叙述的实时取景图像、即显示用的图像数据并显示在显示部24中。另外，第1撮影模式也可以基于电源开关的打开来设定。此外，撮影模式设定部211在基于操作信号检测到释放按钮的全按压操作的情况下，设定为第2撮影模式，在第2撮影模式中，生成记录用的图像数据并将该图像数据记录在存储器23中。此处，图像数据是静态图像用的图像数据或动态图像用的图像数据。
焦点检测部212进行摄像光学系统31的自动对焦(AF)所需的处理。具体而言，焦点检测部212使摄像光学系统31的调焦透镜在光轴方向上每次移动规定距离，并且针对每个规定距离基于从摄像元件4输出的像素信号而依次计算出被摄体像的对比度评价值。焦点检测部212计算对比度评价值示出峰值、即最大值的调焦透镜的位置作为对焦位置。焦点检测部212将计算出的关于对焦位置的信号向透镜控制部32输出。透镜控制部32使调焦透镜向对焦位置移动而进行焦点调节。
分析部22分析由摄像光学系统31形成的被摄体像。分析部22例如通过频率特性检测部213来检测被摄体像的空间频率特性。具体而言，频率特性检测部213基于从摄像元件4输出的各像素的像素信号来检测被摄体像的空间频率特性。空间频率特性是例如对图像(数据)整体或图像的一部分进行频率分析而得到的、通过每个空间频率的成分(振幅强度、信号强度)示出图像的特性。例如，空间频率特性由表示空间频率和每个空间频率的成分之间的关系的空间频率分布表示，表示图像的周期图案和/或重复的程度。
频率特性检测部213分别计算出被摄体像的水平方向(像素排列的行方向)的空间频率的高频成分以及垂直方向(像素排列的列方向)的空间频率的高频成分，并基于计算出的高频成分来检测被摄体像的空间频率特性。详情将于后文叙述，频率特性检测部213对被摄体像的各颜色成分(R成分、G成分及B成分)计算出空间频率的高频成分。被摄体像的空间频率的高频成分(高频率成分)是被摄体像的空间频率中的相对较高的频率(高频率)的成分(振幅强度、信号强度)。例如，被摄体像的高频成分是被摄体像的空间频率成分中的相当于后文叙述的像素间距(像素的间隔)d的空间频率的成分。另外，高频成分不限定于此，也可以是相当于间隔2d的频率成分。此外，高频成分也可以是多个频率成分合计的成分。进一步，也可以将对相邻像素的像素信号的差值进行累计所得到的值用作被摄体像的高频成分。
频率特性检测部213在水平方向的空间频率的高频成分比垂直方向的空间频率的高频成分多出规定量T1以上，即决定的量以上的情况下，将被摄体像的空间频率特性检测为第1空间频率特性。
频率特性检测部213在垂直方向的空间频率的高频成分比水平方向的空间频率的高频成分多出规定量T1以上，即决定的量以上的情况下，将被摄体像的空间频率特性检测为第2空间频率特性。
频率特性检测部213在水平方向的空间频率的高频成分与垂直方向的空间频率的高频成分大致相等的情况下，即两个方向的高频成分的差值为上述规定量T1以内的情况下，将被摄体像的空间频率特性检测为第3空间频率特性。
像这样在本实施方式中，频率特性检测部213检测被摄体像的空间频率特性属于第1空间频率特性、第2空间频率特性、第3空间频率特性中的哪一个。
频率特性检测部213通过例如对来自摄像元件4的像素信号进行快速傅里叶变换(FFT)处理来计算出空间频率的高频成分。此外，频率特性检测部213也可以通过对由第1图像数据生成部215或第2图像数据生成部216生成的图像数据进行快速傅里叶变换处理来计算出空间频率的高频成分。而且，频率特性检测部213能够代替快速傅里叶变换处理，通过以下的运算处理来计算出空间频率的高频成分。即，频率特性检测部213分别计算出沿行方向配置的相邻像素的像素信号的差值，并对这些差值进行累计而计算出水平方向的空间频率的高频成分。同样地，频率特性检测部213分别计算出沿列方向配置的相邻像素的像素信号的差值，并对这些差值进行累计而计算出垂直方向的空间频率的高频成分。
滤光片控制部214基于分析部22中的被摄体像的分析结果，控制摄像元件4的像素的颜色排列。也可以说滤光片控制部214是基于被摄体像的分析结果，来控制摄像元件4的像素的位置。例如，滤光片控制部214基于由频率特性检测部213检测到的被摄体像的空间频率特性来控制摄像元件4的像素的颜色排列，变更摄像元件4的分辨率(分辨力)。详情将于后文叙述，滤光片控制部214通过控制摄像元件4的各像素的波长可变滤光片的透射波长来变更分辨率。
另外，滤光片控制部214也可以基于拍摄被摄体而得到的图像的图像结构，来控制波长可变滤光片的透射波长。滤光片控制部214也可以基于图像的纹理、包含在图像中的边缘、像素信号或图像数据的周期图案等与被摄体图像的特征相关的信息，来控制波长可变滤光片的透射波长。该情况下，分析部22分析各像素的像素信号或图像数据，生成与被摄体图像的特征相关的信息。滤光片控制部214基于由分析部22生成的与被摄体图像的特征相关的信息，来控制波长可变滤光片的透射波长而变更摄像元件4的分辨率。
第1图像数据生成部215在由撮影模式设定部211设定为第1撮影模式的情况下，对从摄像元件4输出的像素信号进行各种图像处理，生成显示用的图像数据。显示部24基于由第1图像数据生成部215生成的显示用的图像数据来显示图像。
第2图像数据生成部216在由撮影模式设定部211设定为第2撮影模式的情况下，对从摄像元件4输出的像素信号进行各种图像处理，生成记录用的图像数据。第2图像数据生成部216使生成的记录用的图像数据记录在存储器23中。由第1图像数据生成部215及第2图像数据生成部216进行的图像处理包括例如灰度转换处理、轮廓强调处理等公知的图像处理。另外，第1图像数据生成部215和第2图像数据生成部216也可以作为生成显示用的图像数据或记录用的图像数据的图像数据生成部而一体地构成。
参照图2及图3，对第1实施方式的摄像元件4的构成进行说明。图2是表示第1实施方式的摄像元件4的一部分的构成的框图。图3是用于说明第1实施方式的摄像元件4的结构的图。图3的(a)是表示摄像元件4的剖面结构的一例的剖视图，图3的(b)是用于说明摄像元件4的波长可变滤光片72的透明电极的布局例的俯视图。
如图2所示，摄像元件4具备多个像素10、滤光片垂直驱动部41、滤光片水平驱动部42、像素垂直驱动部43、列电路部44、水平扫描部45、输出部46、和控制部47。在摄像元件4中，像素10以二维状(例如，行方向及与其交叉的列方向)配置。在图2示出的例子中，为了简化说明，像素10仅图示出水平方向15像素×垂直方向12像素，但摄像元件4具有例如数百万像素～数亿像素或其以上的像素。
如图3的(a)所示，摄像元件4具备半导体衬底100、布线层110、支承衬底120、微透镜71、和波长可变滤光片72。在图3的(a)示出的例子中，摄像元件4构成为背面照射型的摄像元件。半导体衬底100隔着布线层110层叠在支承衬底120上。半导体衬底100由硅等半导体衬底构成，支承衬底120由半导体衬底和/或玻璃衬底等构成。布线层110是含有导体膜(金属膜)及绝缘膜的布线层，配置有多个布线和/或过孔等。导体膜使用铜、铝等。绝缘膜由氧化膜和/或氮化膜等构成。如上所述，通过摄像光学系统31后的光主要向Z轴正方向入射。
像素10(在图3中为像素10a～10c)构成为包括微透镜71、波长可变滤光片72、遮光膜74、和光电转换部75。微透镜71将入射的光聚光到光电转换部75。遮光膜74配置于相邻的像素的边界，抑制光从相邻像素间漏出。光电转换部75对入射的光进行光电转换而生成电荷。
波长可变滤光片72具有从微透镜71侧向半导体衬底100侧依次层叠的电致变色(以下，称为EC)层61、62、63、和透明电极51、52、53、54。EC层61～63使用金属氧化物等电致变色材料形成。透明电极51～54由例如ITO(氧化铟锡)等形成。在EC层61与透明电极52之间、EC层62与透明电极53之间、以及EC层63与透明电极54之间分别设置有绝缘膜73。此外，在波长可变滤光片72设置有未图示的电解质层(电解质膜)。
如图3的(b)所明示那样，透明电极51以覆盖沿X方向、即行方向排列的多个EC层61的一个面的方式，按沿行方向排列的每多个EC层而配置。在图2示出的例子中，像素10的排列为12行，因此，透明电极51并排配置12个。透明电极52及透明电极53与透明电极51同样地，配置为覆盖沿X方向配置的多个EC层62及EC层63的一个面。
透明电极54是3个EC层61、62、63共用的电极，配置在EC层63的另一个面侧。如图3的(b)所明示那样，公共透明电极54沿着在与X方向交叉的Y方向上、即列方向上排列的多个EC层63，按沿列方向排列的每多个EC层配置。在图2示出的例子中，像素10的排列为15列，因此，公共透明电极54并排设置有15个。
透明电极51～53及公共透明电极54是相对于EC层61、62、63配置为矩阵状(网格状)的电极。透明电极51～53与滤光片垂直驱动部41连接，公共透明电极54与滤光片水平驱动部42连接。由此，在本实施方式中，能够进行使用矩阵状的电极进行EC层61、62、63的驱动控制的有源矩阵驱动。
EC层61通过由透明电极51和公共透明电极54进行的驱动信号的供给而发生氧化还原反应，由此发出B(蓝色)。因而，EC层61通过驱动信号的供给而使入射光中的与B(蓝色)对应的波段的光透射。EC层62通过由透明电极52和公共透明电极54进行的驱动信号的供给而发生氧化还原反应，由此发出G(绿色)。因而，EC层62通过驱动信号的供给而使入射光中的与G(绿色)对应的波段的光透射。EC层63通过由透明电极53和公共透明电极54进行的驱动信号的供给而发生氧化还原反应，由此发出R(红色)。因而，EC层63通过驱动信号的供给而使入射光中的与R(红色)对应的波段的光透射。EC层61、62、63在上述驱动信号的供给停止的情况下，在一定时间内持续上述发色，在供给了重置信号的情况下，成为使入射光中的所有波段的光透射的透明(消色)的状态。
如上所述，多个波长可变滤光片72分别由发出B(蓝色)的EC层61、发出G(绿色)的EC层62、及发出R(红色)的EC层63这3个滤光片构成。在3个EC层61、62、63均没有被供给驱动信号的状态下，3层EC透射波段成为W(白色)。在对3个EC层61、62、63全部供给驱动信号时，3层EC透射波段成为BK(黑色)。同样地，在分别仅对EC层61、仅对EC层62、和仅对EC层63供给驱动信号的情况下，3层EC透射波段分别成为B(蓝色)、G(绿色)、R(红色)。
由此，波长可变滤光片72能够通过EC层61～63的透射波长的组合，主要使W(白色)、BK(黑色)、R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)中的某个波段的光透射。
在以下的说明中，将波长可变滤光片72的3层EC透射波段为B(蓝色)的像素称为B像素，将3层EC透射波段为G(绿色)的像素称为G像素，将3层EC透射波段为R(红色)的像素称为R像素。即，将波长可变滤光片72被控制为B(蓝色)的彩色滤光片的像素称为B像素，同样地，将波长可变滤光片72被控制为G(绿色)的彩色滤光片的像素称为G像素，将被控制为R(红色)的彩色滤光片的像素称为R像素。像这样，各像素10适当地变更从波长可变滤光片72透射的波长，并对该波长的光成分进行光电转换。各像素10的光电转换部75对透射过波长可变滤光片72的光进行光电转换。光电转换部75也是接受透射过波长可变滤光片72的来自被摄体的光的受光部75，光电转换部75(受光部75)对入射光进行光电转换而生成信号(电荷)。
在图2中，滤光片垂直驱动部41选择多个波长可变滤光片72的行，即选择多个透明电极51～53中的规定的透明电极，并向其供给驱动信号。滤光片水平驱动部42选择多个波长可变滤光片72的列，即选择多个公共透明电极54中的规定的公共透明电极，并向其供给驱动信号。像这样，使由滤光片垂直驱动部41选择的透明电极51～53和由滤光片水平驱动部42选择的公共透明电极54这两者的EC层发色。
例如，在图3的(b)中，在滤光片水平驱动部42选择3个公共透明电极54中的右端的公共透明电极54并供给驱动信号，而且滤光片垂直驱动部41选择9个透明电极51～53中的图3的(b)中的上端的透明电极51并供给驱动信号时，位于右上端的EC层61发色。此外，在滤光片水平驱动部42选择相同的公共透明电极54并供给驱动信号，而且滤光片垂直驱动部41选择图3的(b)中的上端的透明电极52并供给驱动信号时，右上端的EC层62发色。此外，在滤光片水平驱动部42选择相同的公共透明电极54并供给驱动信号，而且滤光片垂直驱动部41选择图3的(b)中的上端的透明电极53并供给驱动信号时，右上端的EC层63发色。
在图2中，控制部47基于来自相机1的机身控制部21的信号，控制滤光片垂直驱动部41、滤光片水平驱动部42、像素垂直驱动部43、列电路部44、水平扫描部45、及输出部46。例如，控制部47根据来自机身控制部21的滤光片控制部214的指示，来控制滤光片垂直驱动部41及滤光片水平驱动部42。控制部47通过控制从滤光片垂直驱动部41及滤光片水平驱动部42输入到各波长可变滤光片72的信号，而设定(变更)各波长可变滤光片72的透射波长。像素垂直驱动部43基于来自控制部47的信号，向各像素10供给控制信号，从而控制各像素10的动作。
列电路部44构成为包括多个模拟/数字转换部(AD转换部)，将从各像素10经由垂直信号线输入的像素信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号输出到水平扫描部45。水平扫描部45将从列电路部44输出的像素信号依次输出至输出部46。输出部46具有未图示的信号处理部，对从水平扫描部45输入的信号进行相关双采样和/或校正信号量的处理等信号处理，并向相机1的机身控制部21输出。输出部46具有与LVDS和/或SLVS等高速接口对应的输入输出电路等，向机身控制部21高速地传送信号。
如上所述，本实施方式的相机1基于从摄像元件4输出的各像素的像素信号，来检测被摄体像的空间频率成分。并且，相机1基于空间频率成分来控制波长可变滤光片72，切换像素的颜色排列，由此变更摄像元件4的分辨率。具体而言，滤光片控制部214变更控制模式，例如在图4的(a)的像素的颜色排列、图5的(a)的像素的颜色排列、和图6的(a)的像素的颜色排列间切换。
滤光片控制部214具有第1滤光片控制模式、第2滤光片控制模式、及第3滤光片控制模式。滤光片控制部214如以下详细叙述那样在第1滤光片控制模式下将R像素、G像素、及B像素配置为图4的(a)的颜色排列，在第2滤光片控制模式下配置为图5的(a)的颜色排列，在第3滤光片控制模式下配置为图6的(a)的颜色排列。即，滤光片控制部214控制R像素、G像素、及B像素的位置。详情将于后文叙述，在图4的(a)示出的像素的颜色排列，成为在水平方向及垂直方向上平衡良好的分辨率。此外，在图5的(a)示出的像素的颜色排列，成为在水平方向上高的分辨率，在图6的(a)示出的像素的颜色排列，成为在垂直方向上高的分辨率。滤光片控制部214基于被摄体像的空间频率成分，选择第1滤光片控制模式、第2滤光片控制模式、及第3滤光片控制模式中的某个，切换为能够得到对于成为撮影对象的被摄体而言适合的分辨率的像素的颜色排列。
滤光片控制部214在例如拍摄水平方向及垂直方向各自的空间频率的高频成分大致相等的被摄体像的情况下，执行第1滤光片控制模式，设定为图4的(a)的能够在水平方向及垂直方向上得到平衡良好的分辨率的像素的颜色排列。滤光片控制部214在拍摄水平方向的空间频率的高频成分比垂直方向的空间频率的高频成分多出规定量的被摄体像的情况下，执行第2滤光片控制模式，设定为图5的(a)的能够在水平方向上得到高分辨率的像素的颜色排列。此外，滤光片控制部214在例如拍摄垂直方向的空间频率的高频成分比水平方向的空间频率的高频成分多出规定量的被摄体像的情况下，执行第3滤光片控制模式，设定为图6的(a)的能够在垂直方向上得到高分辨率的像素的颜色排列。在下文中，对滤光片控制部214的各控制模式中的像素的颜色排列进行详细的说明。
图4的(a)是表示滤光片控制部214的第1滤光片控制模式下的R像素、G像素、B像素的颜色排列的图，图4的(b)是表示在图4的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围的图。在图4的(a)中，如上所述，R像素10是波长可变滤光片72被控制为R(红色)滤光片的像素10。G像素10是波长可变滤光片72被控制为G(绿色)滤光片的像素10，B像素10是波长可变滤光片72被控制为B(蓝色)滤光片的像素10。
在图4的(a)中，控制部47根据来自机身控制部21的滤光片控制部214的指示来控制各波长可变滤光片72，使R像素10、G像素10、B像素10按照拜耳阵列配置。在行方向上以间距d、即间隔d交替地配置有R像素10和G像素10的像素列、和在行方向上以间距d、即间隔d交替地配置有G像素10和B像素10的像素列在列方向上交替排列。在拜耳阵列中，水平方向(行方向)的R像素彼此的间隔(2d)与垂直方向(列方向)的R像素彼此的间隔(2d)相同。同样地，水平方向(行方向)的G像素彼此的间隔(2d)与垂直方向(列方向)的G像素彼此的间隔(2d)相同，水平方向(行方向)的B像素彼此的间隔(2d)与垂直方向(列方向)的B像素彼此的间隔(2d)相同。
图4的(b)示出了在图4的(a)的拜耳阵列的情况下能够析像的空间频率范围。在图4的(b)中，纵轴fy表示垂直方向的空间频率，横轴fx表示水平方向的空间频率。在图4的(b)中，用实线示出了G像素10的能够析像的空间频率范围，用虚线示出了R像素10、B像素10的能够析像的空间频率范围。像这样，在拜耳阵列中，G像素10的能够析像的空间频率范围在水平方向和垂直方向上相同，R像素10、B像素10的能够析像的空间频率范围在水平方向和垂直方向上也相同。
在生成记录用的图像数据并将该图像数据记录在存储器23中的第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第3空间频率特性的情况下，使用这样的图4的(a)的R像素、G像素、及B像素的拜耳阵列。此外，在生成实时取景图像、即显示用的图像数据并显示在显示部24中的第1撮影模式时，与被摄体像的空间频率特性无关地，均使用图4的(a)的拜耳阵列。
图5的(a)是表示滤光片控制部214的第2滤光片控制模式下的R像素、G像素、及B像素的重视水平的像素的颜色排列的图。图5的(b)示出了在图5的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。
在图5的(a)中，在列方向上反复排列有如下像素列：在行方向上以间隔(间距)d连续地配置有R像素10的像素列、在行方向上以间隔d连续地配置有G像素10的像素列、和在行方向上以间隔d连续地配置有B像素10的像素列。因而，R像素10、G像素10、及B像素10分别在列方向上以间隔3d配置。这样的R像素、G像素、及B像素的重视水平的像素的颜色排列通过由控制部47根据来自机身控制部21的滤光片控制部214的指示而控制各波长可变滤光片72来达成。
如以上那样，R像素、G像素、及B像素各自在行方向上以间隔d配置，在列方向上以间隔3d配置，因此，这样的像素的颜色排列的R像素、G像素及B像素的能够析像的空间频率范围如图5的(b)所示那样，水平方向(行方向)的分辨率比垂直方向(列方向)的分辨率高。
在第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第1空间频率特性的情况下，使用这样的图5的(a)的R像素、G像素、及B像素的重视水平的像素的颜色排列。
图6的(a)是表示滤光片控制部214的第3滤光片控制模式下的R像素、G像素、及B像素的重视垂直像素的颜色排列的图。图6的(b)示出了在图6的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。
在图6的(a)中，在行方向上反复排列有如下像素列：在列方向上以间隔d连续地配置有R像素10的像素列、在列方向上以间隔d连续地配置有G像素10的像素列、和在列方向上以间隔d连续地配置有B像素10的像素列。因而，R像素10、G像素10、及B像素10分别在行方向(水平方向)上以间隔3d配置。这样的R像素、G像素、及B像素的重视垂直的像素的颜色排列通过控制部47根据来自机身控制部21的滤光片控制部214的指示而控制各波长可变滤光片72来达成。
如以上那样，R像素、G像素、及B像素分别在列方向上以间隔d配置，在行方向上以间隔3d配置，因此，这样的像素的颜色排列的R像素、G像素及B像素的能够析像的空间频率范围如图6的(b)所示，垂直方向(列方向)的分辨率比水平方向(行方向)的分辨率高。
在第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第2空间频率特性的情况下，使用这样的图6的(a)的R像素、G像素、及B像素的重视垂直的像素的颜色排列。
上述频率特性检测部213计算出关于被摄体像的各颜色成分的空间频率的高频成分。具体而言，频率特性检测部213基于从摄像元件4输出的R、G、及B像素的像素信号，即R成分、G成分、及B成分的像素信号，分别计算出与R色、G色、及B色相关的水平方向的高频成分和垂直方向的高频成分。在图4的(a)所示的拜耳阵列的情况下，摄像元件4生成水平方向的每间隔2d的R成分的像素信号、水平方向的每间隔2d的G成分的像素信号、及水平方向的每间隔2d的B成分的像素信号。此外，摄像元件4生成垂直方向的每间隔2d的R成分的像素信号、垂直方向的每间隔2d的G成分的像素信号、及垂直方向的每间隔2d的B成分的像素信号。
频率特性检测部213对水平方向的每间隔2d的R成分的像素信号进行快速傅里叶变换处理，计算出R成分的水平方向的高频成分(空间频率1/2d的信号成分等)。同样地，频率特性检测部213对水平方向的每间隔2d的B成分的像素信号进行快速傅里叶变换处理，计算出B成分的水平方向的高频成分(空间频率1/2d的信号成分等)。
此外，频率特性检测部213对垂直方向的每间隔2d的R成分的像素信号进行快速傅里叶变换处理，计算出R成分的垂直方向的高频成分(空间频率1/2d的信号成分等)。同样地，频率特性检测部213对垂直方向的每间隔2d的B成分的像素信号进行快速傅里叶变换处理，计算出B成分的垂直方向的高频成分(空间频率1/2d的信号成分等)。
频率特性检测部213在计算出G成分的高频成分的情况下，对G成分的像素信号进行插补处理，由此生成位于相邻的G像素之间的R像素10或B像素10位置处的G成分的像素信号。即，频率特性检测部213通过进行插补处理而取得水平方向的每间隔d的G成分的像素信号，并取得垂直方向的每间隔d的G成分的像素信号。
以下，对G成分的水平方向的插补处理进行说明。频率特性检测部213对于在图4的(a)中在水平方向上交替地配置有R像素和G像素的像素列，对与R像素的位置对应的G成分的像素信号使用位于该R像素上下的2个G像素的像素信号进行插补。同样地，对于在水平方向上交替地配置有G像素和B像素的像素列，对与B像素的位置对应的G成分的像素信号使用位于B像素上下的2个G像素的像素信号进行插补。
以下，对G成分的垂直方向的插补处理进行说明。频率特性检测部213对于在图4的(a)中在垂直方向上交替地配置有R像素和G像素的像素列，对与R像素的位置对应的G成分的像素信号使用位于该R像素左右的2个G像素的像素信号进行插补。同样地，对于在垂直方向上交替地配置有G像素和B像素的像素列，对与B像素的位置对应的G成分的像素信号使用位于B像素左右的2个G像素的像素信号进行插补。另外，在插补处理中计算G成分的像素信号的情况下，既可以通过对2个像素的像素信号取平均来进行计算，也可以通过将2个像素的像素信号加权平均来进行计算。
频率特性检测部213通过进行上述插补处理而取得水平方向的每间隔d的G成分的像素信号，并取得垂直方向的每间隔d的G成分的像素信号。频率特性检测部213对水平方向的每间隔d的G成分的像素信号进行快速傅里叶变换处理，计算出关于G成分的水平方向的高频成分(空间频率1/d的信号成分等)。此外，频率特性检测部213对垂直方向的每间隔d的G成分的像素信号进行快速傅里叶变换处理，计算出关于G成分的垂直方向的高频成分(空间频率1/d的信号成分等)。
像这样，频率特性检测部213对于水平方向及垂直方向计算出每个颜色成分的高频成分。频率特性检测部213基于计算出的高频成分，进行空间频率特性的判定处理。例如，频率特性检测部213将与R成分、G成分和B成分相关的水平方向的高频成分相加而计算出水平方向的加法高频成分，同样地，将与R成分、G成分、B成分相关的垂直方向的高频成分相加而计算出垂直方向的加法高频成分。频率特性检测部213对水平方向的加法高频成分和垂直方向的加法高频成分进行比较，进行空间频率特性的判定处理。另外，也可以代替按每个颜色成分计算高频成分，而将RGB这3个颜色成分混合来计算出高频成分。
另外，在频率特性检测部213分别计算沿行方向及列方向配置的相邻像素的像素信号的差值，并分别对这些差值进行累计而计算水平方向及垂直方向的空间频率的高频成分的情况下，也可以计算每个颜色成分的高频成分。该情况下，在计算G成分的高频成分时，也如上述那样通过插补来计算出与相邻的G像素之间的R像素或B像素位置对应的G成分的像素信号。
滤光片控制部214基于被摄体像的空间频率特性，选择第1滤光片控制模式、第2滤光片控制模式、及第3滤光片控制模式中的某个，将像素的颜色排列切换为拜耳阵列、重视水平排列、及重视垂直排列中的某个。
像这样，在本实施方式中，相机1能够通过控制摄像元件4的波长可变滤光片72，而控制R像素、G像素、及B像素的位置，变更水平及垂直方向的分辨率。即，相机1例如能够在图4示出的水平方向及垂直方向上平衡良好的分辨率、图5示出的水平方向高的分辨率、和图6示出的垂直方向上高的分辨率间切换。
图7是表示第1实施方式的相机1的动作的一例的流程图。参照该图7的流程图，对相机1的动作例进行说明。图7所示的处理在例如由使用者半按压释放按钮而由撮影模式设定部211设定为第1撮影模式的情况下开始。
在步骤S100中，滤光片控制部214执行第1滤光片控制模式，经由摄像元件4的控制部47来控制各像素10的波长可变滤光片72，使R像素10、G像素10、和B像素10如图4的(a)所示那样按照拜耳阵列配置。
在步骤S110中，机身控制部21使摄像元件4进行拍摄。摄像元件4将来自被摄体的光进行光电转换，将各像素10的像素信号向机身控制部21输出。第1图像数据生成部215对从摄像元件4输出的像素信号进行图像处理，生成显示用的图像数据。显示部24基于显示用的图像数据而显示实时取景图像。
在步骤S120中，焦点检测部212基于来自摄像元件4的像素信号，依次计算出被摄体像的对比度评价值。焦点检测部212生成对比度评价值为最大值时的与调焦透镜的位置相关的信号，向透镜控制部32输出。透镜控制部32使调焦透镜向对焦位置移动而进行焦点调节。
在调焦透镜移动到对焦位置后，在步骤S130中，频率特性检测部213基于从摄像元件4输出的各像素信号，分别计算水平方向上的被摄体像的高频成分和垂直方向上的被摄体像的高频成分。另外，步骤S130的高频成分的计算不一定必须在步骤S120的AF动作之后进行，也可以在AF动作之前、或者与AF动作同时进行，但为了计算出对焦状态的被摄体像的高频成分，最好在AF动作之后进行。
在步骤S140中，撮影模式设定部211在检测到使用者进行的释放按钮的全按压操作时，设定为第2撮影模式。
在步骤S150中，频率特性检测部213判断水平方向上的被摄体像的空间频率的高频成分是否比垂直方向上的被摄体像的空间频率的高频成分多出规定量T1以上。在水平方向的高频成分比垂直方向的高频成分多出规定量T1以上的情况下，频率特性检测部213判定被摄体像的空间频率特性为第1空间频率特性，进至步骤S160，在步骤S150中得到否定判定时，进至步骤S170。在步骤S160中，滤光片控制部214基于频率特性检测部213进行的第1空间频率特性的检测，而执行第2滤光片控制模式。根据该第2滤光片控制模式，R像素10、G像素10、及B像素10如图5的(a)所示那样配置，切换为水平方向为高分辨率的像素的颜色排列(重视水平排列)。
在步骤S170中，频率特性检测部213判断垂直方向上的被摄体像的空间频率的高频成分是否比水平方向上的被摄体像的空间频率的高频成分多出规定量T1以上。在垂直方向的高频成分比水平方向的高频成分多出规定量T1以上的情况下，频率特性检测部213判定被摄体像的空间频率特性为第2空间频率特性，进至步骤S180。在步骤S180中，滤光片控制部214基于频率特性检测部213进行的第2空间频率特性的检测，而执行第3滤光片控制模式。根据该第3滤光片控制模式，R像素10、G像素10、及B像素10如图6的(a)所示那样配置，切换为垂直方向为高分辨率的像素的颜色排列(重视垂直排列)。
在步骤S170中得到否定判定时，频率特性检测部213判定被摄体像的空间频率特性为第3空间频率特性，即判定为水平方向上的高频成分与垂直方向上的高频成分大致相等，进至步骤S190。在步骤S190中，滤光片控制部214基于频率特性检测部213进行的第3空间频率特性的检测，而执行第1滤光片控制模式。根据该第1滤光片控制模式，R像素10、G像素10、及B像素10如图4的(a)所示按照拜耳阵列配置。
在步骤S200中，机身控制部21使摄像元件4进行正式拍摄。摄像元件4将生成的各像素10的像素信号向机身控制部21输出。第2图像数据生成部216对从摄像元件4输出的像素信号进行图像处理，生成记录用的图像数据。存储器23对记录用的图像数据进行记录。像这样，步骤S200的正式拍摄按照基于频率特性检测部213检测到的被摄体像的空间频率特性的图5的(a)、图6的(a)、或图4的(a)的像素的颜色排列来进行。
根据上述实施方式，可得到如下的作用效果。
(1)在本实施方式的摄像装置1中，滤光片控制部214基于分析部22中的被摄体像的分析结果，来控制摄像部4(摄像元件4)的多个像素10的波长可变滤光片72的透射波长，并控制像素的位置。因此，能够根据被摄体对摄像元件4的分辨率进行变更。
(2)在本实施方式的摄像装置1中，控制部21基于由受光部75(光电转换部75)生成的电荷得到的像素信号来控制波长可变滤光片72的透射波长，并切换像素的颜色排列。因此，能够根据被摄体对摄像元件4的分辨率进行变更。
(3)在本实施方式的摄像装置1中，频率特性检测部213检测被摄体像的第1空间频率成分及第2空间频率成分，滤光片控制部214基于第1空间频率成分及第2空间频率成分来控制波长可变滤光片72。因为采用了此种方式，所以能够基于被摄体像的空间频率成分，切换像素的颜色排列。其结果是，能够根据被摄体对分辨率进行变更。
(第2实施方式)
参照附图对第2实施方式的摄像装置进行说明。第2实施方式的摄像装置变更由同色的像素构成的像素块的大小，并且基于被摄体像的空间频率特性而进行变更像素的颜色排列的处理。图8是表示作为第2实施方式的摄像装置的一例的相机1的构成例的图。另外，图中对与第1实施方式相同或相当部分标注相同的附图标记，并主要说明不同点。
相机1的机身控制部21具有区域变更部217和加法控制部218。区域变更部217能够通过以使得彼此相邻的多个像素10的波长可变滤光片72的透射波段相同的方式控制摄像元件4，来变更像素块的大小。即，区域变更部217能够将像素块的大小变更为2像素×2像素的G像素块、4像素×4像素的G像素块、或6像素×6像素的G像素块等。同样地，区域变更部217能够将像素块的大小变更为2像素×2像素的R像素块(B像素块)、4像素×4像素的R像素块(B像素块)、或6像素×6像素的R像素块(B像素块)等。
一般而言，在使用由相机1拍摄并记录在存储器23中的图像数据在外部的显示装置进行再现显示时，存在外部的显示装置的显示像素的数量与摄像元件4的像素数大致相同的情况、和外部的显示装置的显示像素的数量比摄像元件4的像素数少的情况。
区域变更部217在例如显示图像的外部的显示装置的显示像素数与摄像元件4的像素数大致相同的情况下，以像素块由1个像素10构成的方式决定像素块的大小。即，上述第1实施方式是像素块由1个像素构成的例子。
此外，区域变更部217在外部的显示装置的像素数比摄像元件4的像素数少的情况下，以像素块由多个像素(2像素×2像素等)构成的方式决定像素块的大小。
加法控制部218基于由区域变更部217决定的像素块，来控制摄像元件4的动作。加法控制部218在像素块由多个像素构成的情况下，使摄像元件4进行将构成像素块的多个像素的信号相加的加法处理。具体而言，作为加法处理，例如摄像元件4进行如下处理：对将像素块内的多个像素10各自的浮置扩散部连接的开关进行接通、断开控制，将多个像素10的信号平均化。摄像元件4生成将多个像素10的信号相加的像素信号，并向机身控制部21输出。另外，也可以代替在摄像元件4内进行加法处理，而在摄像元件4的外部对从摄像元件4输出的像素信号进行加法处理。
第1图像数据生成部215在第1撮影模式的情况下，对将像素块内的多个像素的信号相加而得到的加法像素信号进行各种图像处理，生成显示用的图像数据。显示部24基于由第1图像数据生成部215生成的显示用图像数据来显示图像。
第2图像数据生成部216在第2撮影模式的情况下，对将像素块内的多个像素的信号相加而得到的加法像素信号进行各种图像处理，生成记录用的图像数据。第2图像数据生成部216使生成的记录用的图像数据记录在存储器23中。
在本实施方式中，滤光片控制部214基于滤光片控制模式，在由区域变更部217决定的R像素块、G像素块、B像素块的颜色排列间进行切换。即，滤光片控制部214如下文详述那样，在第1滤光片控制模式下将R像素块、G像素块、及B像素块配置为图9的(a)的拜耳阵列。同样地，滤光片控制部214在第2滤光片控制模式下，将R像素块、G像素块、及B像素块配置为图10的(a)的重视水平排列，在第3滤光片控制模式下配置为图11的(a)的重视垂直排列。滤光片控制部214选择第1滤光片控制模式、第2滤光片控制模式、及第3滤光片控制模式中的某个，切换为能够得到对于成为撮影对象的被摄体而言适合的分辨率的像素的颜色排列。在下文中，对滤光片控制部214的各控制模式下的像素的颜色排列进行详细的说明。
图9的(a)表示滤光片控制部214的第1滤光片控制模式下的像素的颜色排列，图9的(b)是表示图9的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。在图9的(a)中，摄像元件4的控制部47使具有2×2共4个R像素10的R像素块20、具有2×2共4个G像素10的G像素块20、和具有2×2共4个B像素10的B像素块20按照拜耳阵列配置。
在列方向上交替地排列有如下像素列：在行方向上以间隔2d交替地配置有R像素块20和G像素块20的像素列、和在行方向上以间隔2d交替地配置有G像素块20和B像素块20的像素列。在拜耳阵列中，水平方向(行方向)的R像素块20彼此的间隔(4d)与垂直方向(列方向)的R像素块20彼此的间隔(4d)相同。同样地，水平方向(行方向)的G像素块20彼此的间隔(4d)与垂直方向(列方向)的G像素块20彼此的间隔(4d)相同，水平方向(行方向)的B像素块20彼此的间隔(4d)与垂直方向(列方向)的B像素块20彼此的间隔(4d)相同。
图9的(b)示出了图9的(a)的拜耳阵列的R像素块20、G像素块20、B像素块20的能够析像的空间频率范围。在图9的(b)中，用实线示出G像素块20的能够析像的空间频率范围，用虚线示出R像素块20、B像素块20的能够析像的空间频率范围。像这样，在拜耳阵列中，G像素块20的能够析像的空间频率范围在水平方向和垂直方向上相同，R像素块20、B像素块20的能够析像的空间频率范围在水平方向和垂直方向上相同。
与第1实施方式同样，在第1撮影模式时，与被摄体像的空间频率特性无关地，使用这样的拜耳阵列，在第2撮影模式时，在由频率特性检测部213检测到第3空间频率特性的情况下使用这样的拜耳阵列。
图10的(a)是表示滤光片控制部214的第2滤光片控制模式下的像素的颜色排列的图。图10的(b)示出了图10的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。
在图10的(a)中，在列方向上反复排列有如下像素列：在行方向上以间隔2d连续地配置有R像素块20的像素列、在行方向上以间隔2d连续地配置有G像素块20的像素列、和在行方向上以间隔2d连续地配置有B像素块20的像素列。因而，R像素块20、G像素块20、及B像素块20分别在列方向上以间隔6d配置。
如以上那样，R像素块20、G像素块20、及B像素块20各自在行方向上以间隔2d配置，在列方向上以间隔6d配置，因此，这样的像素的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围如图10的(b)所示那样，水平方向(行方向)的分辨率比垂直方向(列方向)的分辨率高。
在第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第1空间频率特性的情况下使用这样的图10的(a)的R像素块、G像素块、及B像素块的重视水平排列。
图11的(a)是表示滤光片控制部214的第3滤光片控制模式下的像素的颜色排列的图。图11的(b)示出了图11的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。
在图11的(a)中，在行方向上反复排列有如下像素列：在列方向上以间隔2d连续地配置有R像素块20的像素列、在列方向上以间隔2d连续地配置有G像素块20的像素列、和在列方向上以间隔2d连续地配置有B像素块20的像素列。因而，R像素块20、G像素块20、及B像素块20各自在行方向上以间隔6d配置。
如以上那样，R像素块20、G像素块20、及B像素块20各自在列方向上以间隔2d配置，在行方向上以间隔6d配置，因此，这样的像素的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围如图11的(b)所示那样，垂直方向(列方向)的分辨率比水平方向(行方向)的分辨率高。
在第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第2空间频率特性的情况下，使用这样的图11的(a)的R像素块、G像素块、及B像素块的重视垂直排列。
接下来，对本实施方式的相机1的动作进行说明。本实施方式的相机1进行与图7的流程图同样的处理。在步骤S100中，相机1执行第1滤光片控制模式，如图9的(a)所示，像素的颜色排列采用拜耳阵列。在从步骤S150至步骤S190中，相机1基于被摄体像的空间频率特性而进行变更像素的颜色排列的处理。相机1在检测到第1空间频率特性的情况下，执行第2滤光片控制模式而将像素的颜色排列设为图10的(a)示出的重视水平排列，在检测到第2空间频率特性的情况下，执行第3滤光片控制模式而将像素的颜色排列设为图11的(a)示出的重视垂直排列。相机1在没有检测到第1空间频率特性及第2空间频率特性的情况下，将像素的颜色排列设为拜耳阵列。
像这样，在本实施方式中，相机1能够通过决定像素块的大小并且控制摄像元件4的波长可变滤光片72，来变更水平方向及垂直方向的分辨率。即，相机1能够例如在图9示出的水平方向及垂直方向上平衡良好的分辨率、图10示出的水平方向高的分辨率、图11示出的垂直方向高的分辨率间切换。
(第3实施方式)
参照附图，对第3实施方式的摄像装置进行说明。第3实施方式与第2实施方式的主要不同如下所述。在第2实施方式的情况下的重视水平排列中，如图10的(a)所示，行方向上的R像素块的间隔2d、G像素块的间隔2d、及B像素块的间隔2d彼此相同。同样地，列方向上的R像素块的间隔6d、G像素块的间隔6d、及B像素块的间隔6d也彼此相同。此外，第2实施方式的情况下的重视垂直排列也如图11的(a)所示，列方向上的R像素块的间隔2d、G像素块的间隔2d、及B像素块的间隔2d也彼此相同。同样地，行方向上的R像素块的间隔6d、G像素块的间隔6d、及B像素块的间隔6d也彼此相同。
在第3实施方式的情况下的重视水平排列及重视垂直排列中，G像素块彼此的间隔、R像素块彼此的间隔及B像素块彼此的间隔不同。其他构成与第2实施方式相同。
在本实施方式中，在第1滤光片控制模式下，与第2实施方式的情况同样地，滤光片控制部214将R像素块20、G像素块20、及B像素块20配置为图9的(a)的拜耳阵列。同样地，在第2滤光片控制模式下，滤光片控制部214将R像素块20、G像素块20、及B像素块20配置为图12的(a)的重视水平排列，在第3滤光片控制模式下配置为图13的(a)的重视垂直排列。
图12的(a)是表示滤光片控制部214的第2滤光片控制模式下的重视水平的像素的颜色排列的图。图12的(b)示出了图12的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。
在图12的(a)中，在列方向上反复排列有如下像素列：在行方向上以间隔2d交替地配置有R像素块20和B像素块20的像素列、和在行方向上以间隔2d连续地配置有G像素块20的像素列。因而，在行方向上，G像素块20彼此以间隔2d配置，R像素块20彼此及B像素块20彼此分别以间隔4d配置。此外，在列方向上，G像素块20彼此以间隔4d配置，R像素块20彼此及B像素块20彼此分别以间隔8d配置。
由此，在图12的(a)示出的重视水平的像素的颜色排列中，行方向的R像素块20彼此的间隔4d比列方向的R像素块20彼此的间隔8d小。同样地，行方向的G像素块20彼此的间隔2d比列方向的G像素块20彼此的间隔4d小，行方向的B像素块20彼此的间隔4d比列方向的B像素块20彼此的间隔8d小。此外，行方向的G像素块20彼此的间隔2d分别比行方向的R像素块20彼此的间隔4d及B像素块20彼此的间隔4d小。而且，列方向的G像素块20彼此的间隔4d分别比列方向的R像素块20彼此的间隔8d及B像素块20彼此的间隔8d小。
如图12的(b)所示，在以上那样的重视水平排列的情况下能够析像的空间频率范围中，水平方向(行方向)的分辨率比垂直方向(列方向)的分辨率高。
在第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第1空间频率特性的情况下，使用这样的图12的(a)的R像素块、G像素块、及B像素块的重视水平排列。
图13的(a)是表示滤光片控制部214的第3滤光片控制模式下的重视垂直的像素的颜色排列的图。图13的(b)示出了图13的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围。
在图13的(a)中，在行方向上反复排列有如下像素列：在列方向上以间隔2d连续地配置有G像素块20的像素列、在列方向上以间隔2d交替地配置有R像素块20和B像素块20的像素列。因而，在列方向上，G像素块20彼此以间隔2d配置，R像素块20彼此及B像素块20彼此分别以间隔4d配置。此外，在行方向上，G像素块20彼此以间隔4d配置，R像素块20彼此及B像素块20彼此分别以间隔8d配置。
由此，在图13的(a)示出的重视垂直的像素的颜色排列中，列方向的R像素块20彼此的间隔4d比行方向的R像素块20彼此的间隔8d小。同样地，列方向的G像素块20彼此的间隔2d比行方向的G像素块20彼此的间隔4d小，列方向的B像素块20彼此的间隔4d比行方向的B像素块20彼此的间隔8d小。此外，列方向的G像素块20彼此的间隔2d分别比列方向的R像素块20彼此的间隔4d及B像素块20彼此的间隔4d小。而且，行方向的G像素块20彼此的间隔4d分别比行方向的R像素块20彼此的间隔8d及B像素块20彼此的间隔8d小。
如图13的(b)所示，在以上那样的重视垂直排列的情况下能够析像的空间频率范围中，垂直方向(列方向)的分辨率比水平方向(行方向)的分辨率高。
在第2撮影模式时由频率特性检测部213检测到第2空间频率特性的情况下，使用这样的图13的(a)的R像素块、G像素块、及B像素块的重视垂直排列。
接下来，对本实施方式的动作进行说明。本实施方式的相机1进行与图7的流程图同样的处理。在步骤S100中，相机1执行第1滤光片控制模式，如图9的(a)所示，将像素的颜色排列设为拜耳阵列。在从步骤S150至步骤S190中，相机1基于被摄体像的空间频率特性而进行变更像素的颜色排列的处理。相机1在检测到第1空间频率特性的情况下，执行第2滤光片控制模式而将像素的颜色排列设为图12的(a)示出的重视水平排列，在检测到第2空间频率特性的情况下，执行第3滤光片控制模式而将像素的颜色排列设为图13的(a)示出的重视垂直排列。相机1在没有检测到第1空间频率特性及第2空间频率特性的情况下，将像素的颜色排列设为拜耳阵列。
像这样，在本实施方式中，相机1能够例如在图9示出的水平方向及垂直方向上平衡良好的分辨率、图12示出的水平方向较高的分辨率、图13示出的垂直方向较高的分辨率间切换。
另外，在切换为重视水平排列的情况下，也可以代替图12的(a)的像素的颜色排列而切换为图14的(a)的像素的颜色排列。在图14的(a)示出的像素的颜色排列中，以在列方向上错开半个块，即偏移间隔d的方式反复排列有如下像素列：在行方向上以间隔2d交替地配置有R像素块20和B像素块20的像素列、和在行方向上以间隔2d连续地配置有G像素块20的像素列。图14的(a)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围与图12的(b)示出的空间频率范围相同。
此外，在切换为重视垂直排列的情况下，也可以代替图13的(a)的像素的颜色排列而切换为图14的(b)的像素的颜色排列。在图14的(b)示出的像素的颜色排列中，以在列方向上错开半个块，即偏移间隔d的方式反复排列有：在列方向上以间隔2d连续地配置有G像素块20的像素列、和在列方向上以间隔2d交替地配置有R像素块20和B像素块20的像素列。图14的(b)的颜色排列的情况下能够析像的空间频率范围与图13的(b)示出的空间频率范围相同。
像这样，在使用图14的(a)示出的重视水平的像素的颜色排列及图14的(b)示出的重视垂直的像素的颜色排列的情况下，图9示出的拜耳阵列也可以配置为例如奇数行的像素的颜色排列与偶数行的像素的颜色排列在列方向上相对错开半个块，即偏移间隔(间距)d。
此外，上述重视水平排列中的奇数行的像素的颜色排列与偶数行的像素的颜色排列相对错开，重视垂直排列中的奇数列的像素的颜色排列与偶数列的像素的颜色排列相对错开，及拜耳阵列中同样相对错开也能够分别适用于图5的(a)的重视水平排列、图6的(a)的重视垂直排列、及图4的(a)的拜耳阵列。
如下这样的变形也在本发明的范围内，还能够将变形例之一或多个与上述实施方式组合。
(变形例1)
在上述第1实施方式中，对在从拜耳阵列切换为重视水平排列或重视垂直排列的情况下，分别对R像素10、G像素10、及B像素10变更水平方向和垂直方向的间隔的例子进行了说明。但是，也可以对RGB像素中的一种像素(例如G像素)如上述那样变更水平方向和垂直方向的间隔，而对于其他像素(R像素，B像素)不变更间隔而在水平方向及垂直方向上设为相同的间隔。例如在频率特性检测部213判定为与G成分(G色)有关的空间频率的高频成分在水平方向和垂直方向大不相同，但与R成分(R色)及B成分(B色)有关的空间频率的高频成分在水平方向和垂直方向上大致相等的情况下等，仅变更G像素的间隔是有效的。
此外，也可以对RGB像素中的两种像素(例如，G像素和B像素)如上述那样变更水平方向和垂直方向的间隔，但对于剩余的像素(例如，R像素)不变更间隔而在水平方向及垂直方向上设为相同的间隔。例如在频率特性检测部213判定为与G成分及B成分各自有关的空间频率的高频成分在水平方向和垂直方向上大不相同，但与R成分有关的空间频率的高频成分在水平方向和垂直方向上大致相等的情况下等，仅变更G像素和B像素的间隔是有效的。
仅变更上述RGB像素中的一种像素的间隔、或仅变更RGB像素中的两种像素的间隔也能够适用于第2实施方式及第3实施方式。即，也可以仅对R像素块、G像素块、及B像素块中的一种像素块在水平方向及垂直方向上变更间隔，还可以仅对两种像素块在水平方向及垂直方向上变更间隔。
(变形例2)
也可以不将摄像元件4整体的波长可变滤光片72控制为相同，而仅将被摄体的局部适当地控制为分辨率(分辨力)良好。也可以例如在使用公知的被摄体识别技术等检测到特定的被摄体的情况下，仅控制与特定的被摄体的局部对应的波长可变滤光片72。
(变形例3)
重视水平排列的情况下的像素间或像素块间的间隔不限于上述间隔，也可以在(水平方向的间隔)＜(垂直方向的间隔)的条件下，变更水平方向间隔和垂直方向间隔。同样地，重视垂直排列的情况下的像素间或像素块间的间隔不限于上述间隔，可以在(水平方向的间隔)＞(垂直方向的间隔)的条件下，变更水平方向间隔和垂直方向间隔。
(变形例4)
也可以使用来自摄像元件4以外的其他传感器(例如，进行用于AF所需的处理的传感器、决定曝光量用的传感器等)的信号，进行被摄体像的分析(例如空间频率成分的检测)。该情况下，图1的摄像光学系统(成像光学系统)31由上述其他传感器拍摄与在摄像元件4的摄像面上成像的被摄体像同等的被摄体像，并基于该其他传感器的像素信号，由分析部22对被摄体像进行分析。例如，分析部22的频率特性检测部213基于该其他传感器的像素信号，检测被摄体像的空间频率特性。另外，为了检测与上述实施方式同样的高频成分，优选的是，配置于其他传感器的像素以与摄像元件4的像素同等的间隔配置。
(变形例5)
在上述实施方式中，对基于频率特性检测部213的检测结果，将像素的颜色排列从拜耳阵列切换为重视水平排列或重视垂直排列的例子进行了说明。也可以代替该例子，而基于频率特性检测部213的检测结果，将像素的颜色排列从拜耳阵列切换为重视水平排列和重视垂直排列中的一个。例如，在仅从拜耳阵列切换为重视水平排列的情况下，频率特性检测部213计算出被摄体像的水平方向的空间频率的高频成分，如果该高频成分为规定值以上，则切换为重视水平排列。在仅从拜耳阵列切换为重视水平排列的情况下，可以在水平方向的高频成分比垂直方向的高频成分多(大)的情况下，切换为重视水平排列。
另一方面，在仅从拜耳阵列切换为重视垂直排列的情况下，频率特性检测部213计算出被摄体像的垂直方向的空间频率的高频成分，如果该高频成分为规定值以上，则切换为重视垂直排列。在仅从拜耳阵列切换为重视垂直排列的情况下，可以在垂直方向的高频成分比水平方向的高频成分多的情况下，切换为重视垂直排列。
也可以将像素的颜色排列从重视水平排列切换为重视垂直排列。该情况下，例如在垂直方向的高频成分比水平方向的高频成分多出规定量以上的情况下，从重视水平排列切换为重视垂直排列。另外，可以在垂直方向的高频成分比水平方向的高频成分多的情况下切换为重视垂直排列。
也可以将像素的颜色排列从重视垂直排列切换为重视水平排列。该情况下，例如，在水平方向的高频成分比垂直方向的高频成分多出规定量以上的情况下，从重视垂直排列切换为重视水平排列。另外，可以在水平方向的高频成分比垂直方向的高频成分多的情况下切换为重视水平排列。
(变形例6)
在上述实施方式中，对频率特性检测部213根据释放按钮的半按压操作来检测空间频率特性的例子进行了说明。但是，频率特性检测部213也可以根据释放按钮的全按压操作来检测空间频率特性。
(变形例7)
在上述实施方式中，对频率特性检测部213在垂直方向的空间频率的高频成分比水平方向的空间频率的高频成分多出规定量T1以上的情况下，将被摄体像的空间频率特性检测为第2空间频率特性的例子进行了说明。但是，频率特性检测部213也可以在垂直方向的空间频率的高频成分比水平方向的空间频率的高频成分多出与规定值T1不同的规定量T2以上的情况下，将被摄体像的空间频率特性检测为第2空间频率特性。
(变形例8)
在上述实施方式中，使用图7的流程图对进行静态图像撮影的情况的例子进行了说明。但是，该摄像装置也能够适用于进行动态图像摄影的情况。该情况下，在动态图像摄影中的重视水平排列或重视垂直排列的摄像元件中，难以检测水平方向及垂直方向的空间频率的高频成分，因此，优选通过上述变形例3中说明的摄像元件4之外的其他传感器来进行空间频率成分的检测。
(变形例9)
在上述实施方式中，对焦点检测部212基于来自摄像元件4的信号进行对比度AF所需的处理的例子进行了说明。但是，焦点检测部212也可以是基于设置于摄像元件4的焦点检测用像素的像素信号，来进行位相差AF所需的处理的焦点检测部。该情况下，在上述步骤S120中，焦点检测部212基于在滤光片控制部214将像素的颜色排列控制为拜耳阵列的状态下来自焦点检测用像素的像素信号，进行位相差AF所需的处理。而且，也可以在从摄像光学系统31的光路分支的光路上设置摄像元件4之外的其他焦点检测用传感器，由该焦点检测用传感器进行位相差AF所需的处理。
(变形例10)
在上述实施方式中，对波长可变滤光片72由发出R(红色)的EC层、发出G(绿色)的EC层、及发出B(蓝色)的EC层这3个滤光片构成的例子进行了说明。但是，波长可变滤光片72也可以由发出Mg(品红色)的EC层、发出Ye(黄色)的EC层、及发出Cy(蓝绿色)的EC层这3个滤光片构成。该情况下，波长可变滤光片72能够通过组合3个EC层的透射波长，主要使Mg、Ye、Cy、W、BK、R、G、B中的某个波段的光透射。此外，波长可变滤光片72也可以采用使用液晶的波长可变滤光片。
(变形例11)
在上述实施方式中，对使用光电二极管作为光电转换部的例子进行了说明。但是，也可以使用光电转换膜作为光电转换部。
(变形例12)
在上述实施方式中，对摄像元件4采用背面照射型的构成的例子进行了说明。但是，摄像元件4也可以采用在光入射的入射面侧设置布线层110的表面照射型的构成。
(变形例13)
上述实施方式及变形例中说明的摄像元件及摄像装置也可以适用于内置于相机、智能手机、平板电脑、PC的摄像头、车载摄像头、搭载在无人机(无人驾驶飞机、无线电控制机等)的摄像头等。
在上文中，对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明不限定于这些内容。在本发明的技术性思想的范围内可想到的其他方式也包含在本发明的范围内。
下面的优先权基础申请的公开内容作为引用文而组入于此。
日本国专利申请2017年第60527号(2017年3月27日提出申请)
附图标记说明
1摄像装置、3摄像元件、21机身控制部、22分析部、31摄像光学系统、72波长可变滤光片、75光电转换部、213频率特性检测部、214滤光片控制部、215第1图像数据生成部、216第2图像数据生成部。

Claims (20)

1.一种摄像装置，其特征在于，具备：
摄像部，其配置有多个像素，并对由光学系统形成的像进行拍摄，所述像素具有能够将待透射的光的波长变更为第1波长和第2波长的滤光片、和接受透射过所述滤光片的光的受光部；
分析部，其对由所述摄像部拍摄到的像进行分析；和
控制部，其基于所述分析部的分析结果，控制由所述滤光片透射的光的波长。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部基于所述分析部的分析结果，控制接受所述第1波长的像素和接受所述第2波长的像素的位置。
3.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部以能够在第1方向和第2方向上改变分辨率的方式控制所述位置。
4.一种摄像装置，其特征在于，具备：
滤光片，其能够在使第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；
受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；和
控制部，其基于从所述受光部输出的所述信号，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
5.一种摄像装置，其特征在于，具备：
滤光片，其能够在使来自被摄体的光中的第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；
受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；和
控制部，其检测来自所述被摄体的光，并将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
6.如权利要求4或权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部基于根据所述信号生成的图像，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
7.如权利要求4至权利要求6中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
具有检测部，所述检测部检测根据所述信号生成的像的第1方向上的第1空间频率成分、及与所述第1方向不同的第2方向上的第2空间频率成分，
所述控制部基于检测到的所述第1空间频率成分及第2空间频率成分，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
8.如权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，
所述第1空间频率成分及第2空间频率成分是所述像的空间频率成分中的高频成分。
9.如权利要求7或权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多的情况下，使所述第1方向上的所述第1状态的滤光片的间隔比所述第2方向上的所述第1状态的滤光片的间隔小。
10.如权利要求7至权利要求9中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多的情况下，使所述第2方向上的所述第1状态的滤光片的间隔比所述第1方向上的所述第1状态的滤光片的间隔小。
11.如权利要求7至权利要求10中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多的情况下，使所述第1方向上的所述第2状态的滤光片的间隔比所述第2方向上的所述第2状态的滤光片的间隔小，在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多的情况下，使所述第2方向上的所述第2状态的滤光片的间隔比所述第1方向上的所述第2状态的滤光片的间隔小。
12.如权利要求7至权利要求11中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述滤光片具有使第3波长的光透射的第3状态，
所述控制部将所述滤光片控制为所述第1状态、所述第2状态和所述第3状态中的某个，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多的情况下，使所述第1方向上的所述第3状态的滤光片的间隔比所述第2方向上的所述第3状态的滤光片的间隔小，在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多的情况下，使所述第2方向上的所述第3状态的滤光片的间隔比所述第1方向上的所述第3状态的滤光片的间隔小。
13.如权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部具有第1控制，在所述第1控制中，使所述第1状态的滤光片的所述第1方向及所述第2方向上的间隔相同，使所述第2状态的滤光片的所述第1方向及所述第2方向上的间隔相同，使所述第3状态的滤光片的所述第1方向及所述第2方向上的间隔相同，
所述控制部具有第2控制，在所述第2控制中，使所述第1方向上的所述第1状态的滤光片的间隔、所述第2状态的滤光片的间隔、及所述第3状态的滤光片的间隔分别比所述第2方向上的所述第1状态的滤光片的间隔、所述第2状态的滤光片的间隔、及所述第3状态的滤光片的间隔小，
所述控制部具有第3控制，在所述第3控制中，使所述第2方向上的所述第1状态的滤光片的间隔、所述第2状态的滤光片的间隔、及所述第3状态的滤光片的间隔分别比所述第1方向上的所述第1状态的滤光片的间隔、所述第2状态的滤光片的间隔、及所述第3状态的滤光片的间隔小。
14.如权利要求13所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部在所述第1空间频率成分与所述第2空间频率成分的差比规定的量小的情况下，以所述第1控制来控制所述滤光片，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多出规定的量以上的情况下，以所述第2控制来控制所述滤光片，
所述控制部在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多出规定的量以上的情况下，以所述第3控制来控制所述滤光片。
15.如权利要求7至权利要求11中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部生成由多个所述第1状态的所述滤光片构成的第1滤光片群、和由多个所述第2状态的所述滤光片构成的第2滤光片群，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多的情况下，使第1方向上的所述第1滤光片群的间隔比第2方向上的所述第1滤光片群的间隔小，在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多的情况下，使所述第2方向上的所述第1滤光片群的间隔比所述第1方向上的所述第1滤光片群的间隔小。
16.如权利要求15所述的摄像装置，其特征在于，
所述滤光片具有使第3波长的光透射的第3状态，
所述控制部生成由多个所述第3状态的所述滤光片构成的第3滤光片群，
所述控制部将所述滤光片控制为所述第1状态、所述第2状态和所述第3状态中的某个，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多的情况下，使所述第1方向上的所述第2滤光片群的间隔及所述第3滤光片群的间隔分别比所述第2方向上的所述第2滤光片群的间隔及所述第3滤光片群的间隔小，在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多的情况下，使所述第2方向上的所述第2滤光片群的间隔及所述第3滤光片群的间隔分别比所述第1方向上的所述第2滤光片群的间隔及所述第3滤光片群的间隔小。
17.如权利要求16所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部具有第1控制，在所述第1控制中，使所述第1滤光片群的所述第1方向及第2方向上的间隔相同，使所述第2滤光片群的所述第1方向及第2方向上的间隔相同，使所述第3滤光片群的所述第1方向及第2方向上的间隔相同，
所述控制部具有第2控制，在所述第2控制中，使所述第1方向上的所述第1滤光片群的间隔、所述第2滤光片群的间隔、及所述第3滤光片群的间隔分别比所述第2方向上的所述第1滤光片群的间隔、所述第2滤光片群的间隔、及所述第3滤光片群的间隔小，
所述控制部具有第3控制，在所述第3控制中，使所述第2方向上的所述第1滤光片群的间隔、所述第2滤光片群的间隔、及所述第3滤光片群的间隔分别比所述第1方向上的所述第1滤光片群的间隔、所述第2滤光片群的间隔、及所述第3滤光片群的间隔小。
18.如权利要求17所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部在所述第1空间频率成分与所述第2空间频率成分的差比规定的量小的情况下，以所述第1控制来控制所述滤光片，
所述控制部在所述第1空间频率成分比所述第2空间频率成分多出规定的量以上的情况下，以所述第2控制来控制所述滤光片，
所述控制部在所述第2空间频率成分比所述第1空间频率成分多出规定的量以上的情况下，以所述第3控制来控制所述滤光片。
19.一种摄像装置，其特征在于，具备：
滤光片，其能够在使第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；
受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；
检测部，其检测基于从所述受光部输出的信号得到的像的空间频率成分；和
控制部，其基于由所述检测部检测到的所述空间频率成分，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
20.一种摄像元件，其特征在于，具备：
滤光片，其能够在使第1波长的光透射的第1状态和使第2波长的光透射的第2状态间变更；
受光部，其接受透射过所述滤光片的光并输出信号；和
控制部，其基于从所述受光部输出的所述信号，将所述滤光片控制为所述第1状态或所述第2状态。
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