CN1957618A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

光学低通滤光器(2)的频率特性将表示通过频率成分区域的频率成分之比率的第1伪色通过率设定为规定值以下，该频率成分区域在关于摄像元件(5)中的各色成分的相对于纵方向、横方向及倾斜方向的取样频率中的最小的取样频率(fs)的尼奎斯特频率(fa)以上并且比摄像元件(5)的取样频率(fs)的尼奎斯特频率(fs/2)低，同时按照由摄像元件(5)产生的N(N为2以上的实数)个像素信号相当于1个输出图像信号的方式，通过由摄像元件(5)产生的图像信号产生输出图像信号。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及数码相机或数码摄像机等的摄像装置，尤其涉及一种借助单板式摄像元件对被摄体进行拍摄的摄像装置。
背景技术
以往，在彩色图像的摄像装置由单板式摄像元件构成的情况下，不仅使光电二极管(像素)排列成正方格子状或者使其排列成45°倾斜的正方格子状，并且在各光电二极管的受光面上将对应于R色(红色)、G色(绿色)及B色(蓝色)等色成分的彩色滤光片以RGGB等方式规则地进行配置。因而，当正方格子排列时从1个像素的摄像元件输出1个像素量的输出图像信号，而45°倾斜的正方格子排列时从1个像素的摄像元件输出2个像素量的输出图像信号，由此产生输出图像。
在这样的拍摄彩色图像的摄像装置中，为了生成正确的输出图像，需要将摄像元件的取样频率设为被摄体的空间频率的2倍以上。即，当被摄体的空间频率超过摄像元件的尼奎斯特频率(Nyquist frequency，取样频率的1/2频率)时，存在被摄体的明暗边界等发生伪色(色干涉纹(moire))之虞。为此，通常将摄像元件的尼奎斯特频率设定为截止频率的光学低通滤光器设置于光路中，以过滤入射到摄像元件的摄像光。
作为由单板式摄像元件构成的现有的摄像装置，提出了日本特开平6-141330号公报所记载的发明(专利文献1)。记载在该公报的发明，主要具有：单板或双板式摄像元件；和低通滤光器电路，截止频率为取样频率的1/2以下的频率，从视频放大电路输出中检测出有效的R成分、G成分、B成分。
[专利文献1]日本特开平6-141330号公报
发明内容
然而，在包括日本特开平6-141330号公报所记载的发明的现有提案的单板式摄像元件的情况下，摄像元件与输出图像的像素在1∶1或1∶2的关系下构成输出图像。为此，构成输出图像的各像素，从摄像元件仅接收R色、G色、B色中任一色的输出信号，而通过另外两色的信号由该当像素周边的其他像素进行插补，可以说对输出色进行推定。因而，若为3板式的摄像元件，由于各像素上获取R色、G色及B色的信号，就不会发生伪色，相对于此，在单板式摄像元件中，难以完全地再现正确颜色，就容易发生伪色。
若对容易发生伪色的机理进一步进行讨论，则可举出如图2或图4所示那样以往的光学低通滤光器的截止频率fc并非能设定为小于全部颜色的取样频率的1/2频率(尼奎斯特频率)这样的问题。
例如，如图1及图2所示，在正方格子排列的摄像像素上拜耳(ベイヤ)排列有彩色滤光片的摄像元件(像素间距：d)的情况下，光学低通滤光器的截止频率fc优选设定为小于相对于全部颜色的取样频率的尼奎斯特频率。但是，实际上，由于不愿牺牲分辨率，而按照与对视觉影响较大的G色的纵横方向中的取样频率相匹配的方式设定为大致fs/2(fs：摄像元件的取样频率)。为此，截止频率fc，虽然可除去G色的纵横方向中不需要的较高频率，但是由于透过比R色及B色的纵横方向中的尼奎斯特频率高的频率、和比R色、G色、B色中的倾斜方向的尼奎斯特频率高的频率，有关这些颜色的像素信号就不能正确地进行推定，由此存在容易发生伪色这样的缺点。
还有，虽然当将光学低通滤光器的截止频率fc设定为小于R色、G色、B色中的最小的取样频率、即相对于R色及B色的纵横方向中的取样频率的尼奎斯特频率时可防止各色的伪色发生，但是，G色成分的信号不足，存在所产生的输出图像的分辨率降低而模糊不清这样的缺点。
另外，如图3及图4所示，在使正方格子以倾斜45°的方式排列的摄像像素上拜耳排列有彩色滤光片的摄像元件(像素间距：d)的情况下，光学低通滤光器的截止频率fc优选设定为小于相对于全部颜色的取样频率的尼奎斯特频率。但是，实际上，由于不愿牺牲分辨率，而按照与对视觉影响较大的G色的倾斜方向中的取样频率相匹配的方式设定为大致fs/2(fs：摄像元件的取样频率)。为此，截止频率fc，虽然可除去G色的倾斜方向中不需要的较高频率，但是由于透过比其他的纵横方向或其他的R色及B色的纵横方向以及倾斜方向中的尼奎斯特频率高的频率，与上述正方格子排列同样地，有关这些颜色的像素信号就不能正确地进行推定，由此存在容易发生伪色这样的缺点。相反地，虽然当截止频率fc与R色及B色成分的取样频率相匹配时可防止伪色的发生，但却产生输出图像的分辨率降低从而模糊不清这样的问题。
再者，虽然在摄像元件以3板式构成时不发生单板式那样的伪色的问题，但由于其机构复杂而伴随有大型化及重量增加，就产生与小型化需要背道而驰的其他严重问题。另外，即使是3板式时如果由各3色的摄像元件输出的信号的合成不准确，也容易使图像不清楚，由此存在需要比单板式严格的安装位置精度这样的问题。
本发明是为解决此类问题点所作成的，其目的在于提供一种虽为简单的单板式摄像元件，但可将颜色的再现能力与分辨能力提高到3板式摄像元件同等水准的摄像装置。
本发明的摄像装置，具备：摄像光学系统，包括具有规定频率特性的光学低通滤光器；彩色滤光片，将通过该摄像光学系统的摄像光分解成规定的色成分；摄像元件，将通过该彩色滤光片的摄像光进行光电转换来产生像素信号；和输出图像信号产生部，根据由该摄像元件所获取的像素信号产生输出图像信号，其特征在于，所述光学低通滤光器的频率特性将表示通过频率成分区域的频率成分之比率的第1伪色通过率设定为规定值以下，该频率成分区域在关于所述摄像元件中的各色成分的相对于纵方向、横方向及倾斜方向的取样频率中的最小取样频率的尼奎斯特频率以上，比所述摄像元件的取样频率的尼奎斯特频率低，同时按照由所述摄像元件产生的N个(N为2以上的实数)像素信号相当于1个输出图像信号的方式，通过由所述摄像元件产生的图像信号产生输出图像信号。
另外，本发明中，所述第1伪色通过率优选设定为0.4以下。
另外，本发明涉及的摄像装置，具备：摄像光学系统，包括具有规定频率特性的光学低通滤光器；彩色滤光片，将通过摄像光学系统的摄像光分解成规定的色成分；摄像元件，将通过该彩色滤光片的摄像光进行光电转换而产生像素信号；输出图像信号产生部，根据由该摄像元件获取的像素信号产生输出图像信号，其特征在于，所述光学低通滤光器的频率特性将表示通过频率成分区域的频率成分之比率的第2伪色通过率设定为规定值以下，该频率成分区域在关于所述摄像元件中的各色成分的相对于纵方向、横方向及倾斜方向的取样频率中的最小取样频率的尼奎斯特频率、与所述摄像元件的取样频率的尼奎斯特频率的中间频率以上，比所述摄像元件的取样频率的尼奎斯特频率低，同时按照由所述摄像元件产生的N个(N为2以上的实数)像素信号相当于1个输出图像信号的方式，通过由所述摄像元件产生的图像信号产生输出图像信号。
另外，本发明中，所述第2伪色通过率优选设定为0.2以下。
进一步，本发明中，在所述摄像元件的取样频率设为fs，由所述输出图像信号构成的输出图像的取样频率设为Fs时，
N＝(fs/Fs)2的关系成立。
根据本发明，虽然是简单的单板式摄像元件，但能将颜色的再现能力及分辨能力这两方面提高到3板式摄像元件相同的水准。
附图说明
图1是表示现有的的正方格子排列中的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图2是表示现有的正方格子排列中的光学低通滤光器的截止频率与各色的尼奎斯特频率的关系的示意图。图2中，fs/4是R、B色的纵横方向的尼奎斯特频率；fs/(2/√2)是R、G、B色的倾斜方向的尼奎斯特频率；fs/2是G色的纵横方向的尼奎斯特频率及R、B色的纵横方向的取样频率；fg/√2是R、G、B色的倾斜方向的取样频率；fs是G色的纵横方向的取样频率。另外，A表示现有的光学低通滤光器的透过特性。B虽然是在防止伪色的观点上最适合的透过特性，但分辨率降低。在使用A的光学低通滤光器时，通过透过C的区域的频率发生伪色。
图3是表示现有的45°倾斜正方格子排列中的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图4是表示现有的45°倾斜正方格子排列中的光学低通滤光器的截止频率与各色的尼奎斯特频率的关系的示意图。图4中，fs/4是R、B色的倾斜方向的尼奎斯特频率；fs/(2√2)是R、G、B色的纵横方向的尼奎斯特频率；fs/2是G色的倾斜方向的尼奎斯特频率及R、B色的倾斜方向的取样频率；fs/√2是R、G、B色的纵横方向的取样频率；fs是G色的倾斜方向的取样频率。另外，A表示现有的光学低通滤光器的透过特性。B虽然是在防止伪色的观点上最适合的透过特性，但分辨率降低。在使用A的光学低通滤光器时，通过透过C的区域的频率发生伪色。
图5是表示本发明涉及的摄像装置的实施方式的示意图。
图6是表示本实施方式的摄像元件中拜耳排列的彩色滤光片的示意图。
图7是表示本实施方式的摄像元件中(a)正方格子排列、及(b)45°倾斜正方格子排列的像素的示意图。
图8是表示摄像元件中发生的伪色与空间频率的关系的图。图8中，A是通过摄像元件中的取样而发生伪色的区域；B是易以图像处理抑制所产生的伪色的区域；C是现有的数码相机中借助光学低通滤光器抑制伪色的区域；D是不易以图像处理抑制所产生的伪色的区域；E是使用现有技术而易发生伪色的区域，该区域的伪色可借助此次专利的技术去除。
图9是表示在本实施方式中以光学低通滤光器为主体减低伪色时的光学低通滤光器的频率特性的图。
图10是为了说明第1伪色通过率及第2伪色通过率对安装水晶的低通滤光器的频率特性进行图示的图。
图11是表示在本实施方式中当按照使由CPU完成的图像处理优先而使由光学低通滤光器完成的滤波减轻的方式减低伪色时的光学低通滤光器的频率特性的图。
图12是表示在正方格子排列的摄像像素上拜耳排列有彩色滤光片的摄像元件中的(a)摄像像素间距、(b)G色的纵方向及横方向的取样间隔、(c)R色及B色的纵方向及横方向的取样间隔、(d)G色的倾斜方向的取样间隔、(e)R色及B色的倾斜方向的取样间隔的示意图。
图13是表示在45°倾斜正方格子排列的摄像像素上拜耳排列有彩色滤光片的摄像元件中的(a)摄像像素间距、(b)G色的纵方向及横方向的取样间隔、(c)R色及B色的纵方向及横方向的取样间隔、(d)G色的倾斜方向的取样间隔、(e)R色及B色的倾斜方向的取样间隔的示意图。
图14是表示本实施例1的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图15是表示本实施例2的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图16是表示本实施例3的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图17是表示本实施例4的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图18是表示本实施例5的摄像元件与输出图像的关系的示意图。
图19是表示由本实施方式的实施例1～5中的摄像元件所产生的像素信号的频率、与输出图像中可表现的最大频率Fs/2之关系的图。
具体实施方式
以下，利用图面对本发明涉及的摄像装置1的实施方式进行说明。
图5是表示本发明涉及的摄像装置1的实施方式的主要构成部的图。本实施方式的摄像装置1具备：摄像光学系统3，具备光学低通滤光器2；彩色滤光片4，将由该摄像光学系统3输出的摄像光分解为规定的色成分；摄像元件5，将通过该彩色滤光片4的摄像光进行光电转换而产生像素信号；和输出图像信号产生部6，根据由该摄像元件5获取的像素信号产生输出图像信号。
针对本实施方式的各构造部进行更加详细的说明。光学低通滤光器2起到抑制摄像光的高空间频率成分的作用。光学低通滤光器2具有规定的频率特性并且在摄像光的光路上配置在摄像元件5的前方。光学低通滤光器2如果象晶体滤光片或衍射光栅那样可截止高频的摄像光，就可适用于所有结构的机构。另外，并不限定为这样截止高频摄像光的构造，也可以是将入射到摄像元件5的摄像光的焦点模糊的机构。
另外，本实施方式中，为了减低在摄像元件5上由取样发生的伪色，将光学低通滤光器2的频率特性如后述那样设定为规定值以抑制成为该伪色的原因的频率成分。
摄像光学系统3起到将摄像光引导至摄像元件5的作用。本实施方式中，包括光学低通滤光器并且由摄影镜头及红外线滤除滤光片等构成。还有，红外线滤除滤光片，用来截止入射到光电二极管的红外线并配置在光学低通滤光器2的前方且构成为1片镜片。
彩色滤光片4，以规定图案有规则地配置在构成摄像元件5的各像素的受光面上，起到将摄像光过滤成规定的色成分的作用。本实施方式中，作为构成彩色滤光片4的第1色、第2色、第3色的3种颜色，使用R色、G色及B色的原色滤光片。但是，并不限于此，亦可为以C(cyan：青色)、M(magenta：红紫色)、Y(yellow：黄色)构成的补色滤光片或其他颜色的组合。进而，也可以将翡翠色(emerald)的滤光片加入至3色滤光片中亦可。
另外，本实施方式中，作为彩色滤光片4的排列图案，如图6所示那样，采用将G色滤光片以棋盘形图案进行配置同时将R色滤光片及B色滤光片在各行中交替地进行配置的拜耳排列，但并非限定于此。
摄像元件5，起到将接收的摄像光光电转换为电图像信息以作为电荷量进行储存并且将其作为电信号输出至输出图像信号产生部6的作用。摄像元件5，具有以规定图案排列的复数像素(光电二极管)，在该各像素的受光面上以规定图案规则地配置有彩色滤光片4。作为像素的排列图案，一般公知有如图7(a)所示的正方格子排列，和使该正方格子排列倾斜45°的图7(b)所示那样的45°倾斜正方格子排列。
输出图像信号产生部6，起到将由摄像元件5的各像素获取的像素信号进行A/D转换、同时施以各种图像处理而产生输出图像信号的作用。输出图像信号产生部6，由A/D转换器7与CPU8(Central ProcessingUnit)构成，并且与摄像元件5电气连接。A/D转换器7将模拟电信号的像素信号转换成数字数据。另外，CPU8，对A/D转换后的像素信号施加光学黑色(オプティカルブッラク)处理、白平衡处理、色校正处理、色插补处理、噪音抑制处理、轮廓强调处理、γ校正处理及分辨率转换处理等各种图像处理，从而产生输出图像信号。此时，分辨率转换处理的转换比，按照A/D转换后的N(N为2以上的实数)个像素信号相当于1个输出图像信号的方式预先设定。
还有，本实施方式中，由CPU8构成输出图像信号产生部6，但并非限定于此。例如，也可以由DSP(Digital Signal Processor)及硬连线逻辑(Hardwired Logic)构成，或者也可以将A/D转换后的像素信号输入PC(Personal Computer)而由各种程序进行所述的图像处理。
接着，对光学低通滤光器2的频率特性与由CPU8完成的分辨率转换处理的转换比之关系进行说明。本实施方式中，如所述那样，为了尽可能减低在摄像元件5上由取样产生的伪色，不让现有的摄像装置中通过的比相对于摄像元件5的取样频率fs的尼奎斯特频率(以下称摄像元件尼奎斯特频率fs/2)低的频率成分通过。
若详细而言，则如图8所示那样，由于摄像元件5中的有关各色成分的纵方向、横方向及倾斜方向的取样频率中的相对于最小的取样频率的尼奎斯特频率(以下称最小尼奎斯特频率fa)以上的频率成分可能成为伪色的原因，从而将该最小尼奎斯特频率fa以上的频率成分借助光学低通滤光器2的频率特性与CPU8的图像处理进行抑制。
但是，通过抑制比摄像元件5的取样频率fs的尼奎斯特频率低的频率成分，而使由摄像元件5产生的像素信号的分辨率降低。为防止该分辨率的降低，本实施方式中，由CPU8完成的分辨率转换处理的转换比，按照由摄像元件5产生的N(N为2以上的实数)个像素信号相当于1个输出图像信号的方式进行设定。由此，相当于输出图像的1个像素的摄像元件5上的取样数则为2以上，从而输出图像的分辨率可提高至由输出图像信号可表现的最大频率(相对于输出图像的取样频率fs的尼奎斯特频率Fs/2)为止。
接着，对光学低通滤光器2的频率特性进行说明。如所述那样，本实施方式的摄像装置1，其特征在于截止成为伪色发生原因的最小尼奎斯特频率fa以上的频率成分。因而，理想状态而言，优选完全截止最小尼奎斯特频率fa以上的频率成分，但通过现实的光学低通滤光器2难以完全地进行截止。于是，本实施方式中，从以何种程度的比率截止现有的摄像装置中通过的比摄像元件尼奎斯特频率fs/2低的频率成分这样的观点，设定光学低通滤光器2的频率特性。此时，假定以光学低通滤光器2为主体抑制最小尼奎斯特频率fa以上的频率成分的情况、与尽可能使用由CPU8的图像处理完成的抑制并且将图像处理中抑制不完的频率成分使用光学低通滤光器2进行抑制的情况，由此针对各种情况设定适合的频率特性之值。
首先，在以光学低通滤光器2为主体减低伪色的情况下，光学低通滤光器2具有图9所示的频率特性。具体来说，当将最小尼奎斯特频率fa以上且比摄像元件尼奎斯特频率fs/2低的频率成分作为第1伪色发生区域时，将该第1伪色发生区域中通过的频率成分之比率定义为第1伪色通过率。然后，如果将通过图9所示的第1伪色发生区域的频率成分作为第1伪色通过区域，则第1伪色通过率可由相对于所述第1伪色发生区域面积的所述第1伪色通过区域面积之比率来计算出。
本实施方式中，将所述第1伪色通过率设定为0.4以下。由于光学低通滤光器2通常利用水晶的双折射来进行安装，设想该情况而计算出第1伪色通过率。即，当设置光线通过水晶被分离为两束的低通滤光器而将所述分离的两束摄像光的距离作为摄像元件的像素间距d时，如图10所示那样，零点(null point)频率就具有1/(2d)的频率特性。
但是，现有的单板式数码相机中，由于将零点频率形成为1/(2d)时分辨率过于降低，因此将零点频率之值设定得较高以削弱低通滤光器的效果。相对于此，本发明涉及的实施方式中，即使摄像元件5上取样阶段中的分辨率较低，借助输出图像信号产生部6也能相对地提高输出图像信号的分辨率，由此与现有的单板式数码相机相反，在虽然提高低通滤光器的效果也不降低分辨率的情况下，抑制伪色。
因而，通过光学低通滤光器2仅使光线分离像素间距d的位置成为现有的摄像装置与本实施方式的摄像装置的边界。于是，当正方格子排列的摄像像素上拜耳排列有彩色滤光片的摄像元件时、以及45度倾斜正方格子排列的摄像像素上拜耳排列有彩色滤光片的摄像元件时皆为fs/2＝1/(2d)，fa＝1/(4d)，由此，若计算第1伪色通过率则第1伪色通过率＝0.3728924840.4。
因而，本实施方式的第1伪色通过率设定为0.4以下的值。这种情况下，虽然将光学低通滤光器2设定得较强，但存在减轻进行图像处理的CPU8的负担的优点。还有，因为发生伪色的要因不仅为由摄像元件5的取样所产生的高频率成分的折返引起的因素，所以不管在任何场合皆需要某种程度的图像处理。
另一方面，在由光学低通滤光器2完成的过滤不太强而积极地利用基于CPU8的图像处理来减低伪色的情况下，光学低通滤光器2具有图11所示的频率特性。具体来说，当将最小尼奎斯特频率fa与摄像元件尼奎斯特频率fs/2之中间频率(fa+fs/2)/2以上且比摄像元件尼奎斯特频率fs/2低的频率成分作为第2伪色发生区域时，将该第2伪色发生区域中通过的频率成分的比率定义为第2伪色通过率。这是基于最小尼奎斯特频率fa侧的频率成分容易通过图像处理进行抑制而摄像元件尼奎斯特频率fs/2侧的频率成分难以通过图像处理进行抑制来决定的。于是，当将通过图11所示的第2伪色发生区域的频率成分作为第2伪色通过区域时，所述第2伪色通过率，通过相对于所述第2伪色发生区域的面积的所述第2伪色通过区域的面积之比率来进行计算。
本实施方式中，将所述第2伪色通过率设定为0.2以下。该数值是根据与所述第1伪色通过率相同的依据而求出的，计算上第2伪色通过率＝0.1941133880.2。因而，这种情况下虽然需要严密地实施CPU8的图像处理，但是存在也可以将光学低通滤光器2设定得较弱这样的优点。
接着，对最小尼奎斯特频率fa进行说明。图12表示摄像元件5正方格子排列的情况。在这种情况下，如图12所示，当使用摄像元件5的像素间距d时，G色的横方向的取样间隔为d(图12(b))，R色(及B色)的横方向的取样间隔为2d(图12(c))，G色的倾斜方向的取样间隔为√2d(图12(d))，R色(及B色)的倾斜方向的取样间隔为√2d(图12(e))。因而，因为在这些当中最长的取样间隔是R色及B色的纵横方向的取样间隔2d，所以最小尼奎斯特频率fa是R色及B色的纵横方向的尼奎斯特频率即1/(4d)。
另外，图13表示45°倾斜正方格子排列摄像元件5的情况。在这种情况下，如图13(a)所示，当使用摄像元件5的45°倾斜方向中的像素间距作为像素间距d时，G色的横方向的取样间隔为√2d(图13(b))，R色(及B色)的横方向的取样间隔为√2d(图13(c))，G色的倾斜方向的取样间隔为d(图13(d))，R色(及B色)的倾斜方向的取样间隔为2d(图12(e))。在这些当中，最长的取样间隔是R色及B色的倾斜方向的取样间隔即2d。因而，最小尼奎斯特频率fa是R色及B色的倾斜方向的尼奎斯特频率即1/(4d)，与正方格子排列的摄像元件相同。
如以上所述，本实施方式中，在使用正方格子排列及45°倾斜正方格子排列的摄像元件5(像素间距：d)来产生输出图像的情况下，第1伪色发生区域为1/(4d)以上且比1/(2d)小的值之范围，由此选择满足所述的第1伪色通过率或第2伪色通过率的条件的光学低通滤光器2。
接着，对基于本实施方式的摄像装置1的摄像方法进行说明。
在借助本实施方式的摄像装置1拍摄被摄体时，首先，将来自被摄体的摄像光经由摄像光学系统3入射到光学低通滤光器2。入射到光学低通滤光器2的摄像光，遵从规定的频率特性，主要截止比摄像元件5的最小尼奎斯特频率fa高的频域的空间频率。透过光学低通滤光器2的摄像光，借助彩色滤光片4分别被分解为R色、G色及B色成分并成像在摄像元件5的受光面上。此时，与现有的单板式摄像装置相比，由于借助光学低通滤光器2较大程度地除去伪色成分，从而大幅度地提高输出图像的色再现性。
摄像元件5中，将入射到构成各像素的光电二极管中的摄像光作为电荷进行储存，并将其作为像素信号提供至输出图像信号产生部6。此时，因为摄像光由彩色滤光片4分解成R、G、B的3原色，所以各像素的像素信号系作为有关任一色的亮度信息被读出。所读出的像素信号，在由A/D转换器7转换成数字数据后，传递到CPU8。CPU8基于接收的像素信号，产生构成输出图像的各像素的输出图像信号。此时，与现有的单板式摄像装置相比，因产生输出图像的各像素所使用的摄像元件5的相当像素数设定得较多，所以大幅度地提高输出图像的分辨率。
如以上那样所获取的输出图像信号，作为具备本实施方式的摄像装置1的数码相机及数码摄像机的输出信号而进行提供。
接着，对本实施方式的具体实施例进行说明。在以下的各实施例1～5中，针对相对于摄像元件5的像素排列及摄像元件5的像素间距d(＝1/fs)的输出图像的像素间距D(＝1/Fs)之比k(D＝kd)分别相异的情况，求出CPU8的分辨率转换处理中的转换比，即产生1个像素的输出图像信号所使用的像素信号的相当数N。还有，以下的各实施例1～5中，如所述那样，使用具有满足第1伪色通过率或第2伪色通过率的条件的频率特性的光学低通滤光器2。另外，彩色滤光片4使用拜耳排列的方式。
<实施例1>
在实施例1中，如图14所示，使用了具有正方格子排列的像素并且输出图像的像素间距D对摄像元件5的像素间距d之比k为1.5(D＝1.5d)的摄像元件5。由图14可知，相对于1个像素的输出图像信号取样有相当于2.25个的像素信号，由此N为2.25。
<实施例2>
在实施例2中，如图15所示，使用了具有正方格子排列的像素并且输出图像的像素间距D对摄像元件5的像素间距d之比k为2(D＝2d)的摄像元件5。由图15可知，相对于1个像素的输出图像信号取样有相当于4个的像素信号，由此N为4。
<实施例3>
在实施例3中，如图16所示，使用了具有正方格子排列的像素并且输出图像的像素间距D对摄像元件5的像素间距d之比k为4(D＝4d)的摄像元件5。由图16可知，相对于1个像素的输出图像信号取样有相当于16个的像素信号，由此N为16。
<实施例4>
在实施例4中，如图17所示，使用了具有45°倾斜正方格子排列的像素并且输出图像的像素间距D对摄像元件5的像素间距d之比k为√2(D＝√2d)的摄像元件5。由图17可知，相对于1个像素的输出图像信号取样有相当于2个的像素信号，由此N为2。
<实施例5>
在实施例5中，如图18所示，使用具有45°倾斜正方格子排列的像素并且输出图像的像素间距D对摄像元件5的像素间距d之比k为2√2(D＝2√2d)的摄像元件5。由图18可知，相对于1个像素的输出图像信号取样有相当于8个的像素信号，由此N为8。
由以上的实施例1～5可知，按照相当于1个输出图像信号的方式由摄像元件5产生的像素信号数N，与摄像元件5的排列方法无关，表示为：
N＝k2＝(D/d)2＝(fa/Fs)2                 ……式(1)。
另外，输出图像的取样频率Fs表示为：
Fs＝1/D＝1/(kd)＝fs/k    ……式(2)。因而，实施例1～5中，由摄像元件5产生的像素信号的频率与输出图像中可表现的最大频率Fs/2之关系则为图19所示的关系。更进一步，因为输出图像的频率F与由摄像元件5产生的像素信号的频率f成比例关系，所以F＝f/k。由以上所述，因为将k设定得比1.0大时为了表现输出图像的频率F而摄像元件5的频率f较低即可完成，所以可相对地提高输出图像的分辨率。
根据以上的本实施方式，与现有的产品相比，相对于输出图像的各像素的摄像元件5的像素数设定得较多，并且借助光学低通滤光器2较大程度地去除伪色成分，由此，虽然为简单的单板式摄像元件5，但可起到将色的再现能力与分辨能力提高到3板式摄像元件相同的水准这样的以往不能获取的优越效果。
还有，本发明涉及的摄像装置1，并非限定于所述实施方式而可适当地进行变更。
例如，本实施方式中，对以正方形的像素为基本的输出图像进行了说明，但是，并不限于此，也可以设定为以长方形的像素为基本的输出图像而进行输出。这种情况下，纵方向与横方向中的取样频率不同。另外，虽然摄像元件5例示了以摄像像素正方格子排列或45°倾斜正方格子排列的情况，彩色滤光片4例示了拜耳排列的情况，但是，并非限定于此，亦可适用于选择其他排列方法的情况。
产业上的利用可能性
本发明在由单板式摄像元件拍摄被摄体的摄像装置上有用。
主要元件符号说明
1：摄像装置
2：光学低通滤光器
3：摄像光学系统
4：彩色滤光片
5：摄像元件
6：输出图像信号产生部
7：A/D转换器
8：CPU

Claims (6)

1.一种摄像装置，具备：摄像光学系统，包括具有规定频率特性的光学低通滤光器；彩色滤光片，将通过该摄像光学系统的摄像光分解成规定的色成分；摄像元件，将通过该彩色滤光片的摄像光进行光电转换而产生像素信号；和输出图像信号产生部，根据由该摄像元件获取的像素信号产生输出图像信号，
所述光学低通滤光器的频率特性将表示通过频率成分区域的频率成分之比率的第1伪色通过率设定为规定值以下，该频率成分区域在关于所述摄像元件中的各色成分的相对于纵方向、横方向及倾斜方向的取样频率中的最小取样频率的尼奎斯特频率以上，比所述摄像元件的取样频率的尼奎斯特频率低，
同时按照由所述摄像元件产生的N(N为2以上的实数)个像素信号相当于1个输出图像信号的方式，通过由所述摄像元件产生的像素信号产生输出图像信号。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述第1伪色通过率设定为0.4以下。
3.一种摄像装置，具备：摄像光学系统，包括具有规定频率特性的光学低通滤光器；彩色滤光片，将通过该摄像光学系统的摄像光分解成规定的色成分；摄像元件，将通过该彩色滤光片的摄像光进行光电转换而产生像素信号；和输出图像信号产生部，根据由该摄像元件获取的像素信号产生输出图像信号，
所述光学低通滤光器的频率特性将表示通过频率成分区域的频率成分之比率的第2伪色通过率设定为规定值以下，该频率成分区域在关于所述摄像元件中的各色成分的相对于纵方向、横方向及倾斜方向的取样频率中的最小取样频率的尼奎斯特频率、与所述摄像元件的取样频率的尼奎斯特频率的中间频率以上，比所述摄像元件的取样频率的尼奎斯特频率低，
同时按照由所述摄像元件产生的N(N为2以上的实数)个像素信号相当于1个输出图像信号的方式，通过由所述摄像元件产生的图像信号产生输出图像信号。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
所述第2伪色通过率设定为0.2以下。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
在所述摄像元件的取样频率设为fs，由所述输出图像信号构成的输出图像的取样频率设为Fs时，
N＝(fs/Fs)2
的关系成立。
6.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
在所述摄像元件的取样频率设为fs，由所述输出图像信号构成的输出图像的取样频率设为Fs时，
N＝(fs/Fs)2
的关系成立。
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