JP2010050702A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斜め方向に高解像度が要求される被写体であっても、上下左右方向に高解像度が要求される被写体であっても解像度の高い被写体画像を撮像することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体からの入射光を結像する撮影レンズ１０と、撮影レンズ１０が結像した被写体の光像を円形または八角形の撮像領域で受光する固体撮像素子１１と、固体撮像素子１１を撮影レンズ１０のイメージサークルの中心を回転中心として所要角度回転駆動する撮像素子回転駆動手段４２，４３と、固体撮像素子１１から出力される被写体の撮像画像データを画像処理する信号処理手段２６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子を搭載したデジタルカメラ等の撮像装置に係り、特に、シーンによらずに高解像度な被写体画像を撮像することができる撮像装置に関する。

固体撮像素子の画素配列は、格子配列と、斜め格子配列に大別される。格子配列とは、下記の特許文献１の図１１，特許文献２の図３（Ａ）に示されるように、格子位置に画素が配置された配列であり、斜め格子配列とは、特許文献１の図１６，特許文献２の図３（Ｂ）に示されるように、格子配列を斜め（例えば４５度）に傾けた配列である。

斜め格子配列は、格子位置のうちの市松位置にのみ実画素を配置した画素配列であり、残りの市松位置にくる空画素の画像データを、実画素の画像データを補間演算して求めなければ、ＴＩＦＦ画像データやＪＰＥＧ画像データ等を生成することができない。ＪＰＥＧ画像データ等は、画像を構成する個々の画素データが格子配列されて構成されるためである。斜め格子配列の撮像素子の実画素から得られた画像データから、空画素位置の画像データを求める変換を、正方配列変換といい、斜め格子配列された撮像素子から得られた画像信号を信号処理するとき必須となる。

両方の格子配列には、撮像画像の解像度が高くなる方向に違いが有り、格子配列は斜め方向の解像度が高く、斜め格子配列は上下左右方向の解像度が高い。

特許文献１記載の従来技術は、画素配列を斜め格子配列にしているため、上下左右方向の解像度が高い分、斜め方向の解像度が低くなってしまい、斜め方向の解像度が高い被写体画像を撮影する場合には、カメラを斜めに傾けた不自然な姿勢で被写体を撮らなくてはならない。また、撮影レンズのイメージサークルに対して撮像素子サイズが大きくなってしまうという問題もある。

特許文献２記載の従来技術では、格子配列と斜め格子配列の両方で撮影を行うことができる。しかし、格子配列の撮像素子を用いた場合、市松位置の画素の検出信号を間引いたりすることで斜め格子配列を実現しているため、撮像素子の最小セルピッチによる解像度を、両方の配列で使用することができず、どちらか一方の配列で解像度が高くなると、他方の配列では解像度が極端に低くなってしまうという問題がある。

特開２００３―２０４４８８号公報 特開２００４―１０４５１６号公報

従来の撮像装置は、搭載される撮像素子の画素配列の方向が、撮像画像の解像度に有利となる配列の場合はいいが、異なる格子配列の場合には、撮像画像の解像度が低下してしまうという問題がある。この問題は、画素配列が異なる固体撮像素子を搭載したカメラを夫々用意し、被写体に応じて２台のカメラを使い分ければ良いが、一般のカメラユーザにこれを要求するのは無理である。

本発明の目的は、斜め方向に高解像度が要求される被写体であっても、上下左右方向に高解像度が要求される被写体であっても解像度の高い被写体画像を撮像することができる撮像装置を提供することにある。

本発明の撮像装置は、被写体からの入射光を結像する撮影レンズと、該撮影レンズが結像した被写体の光像を円形または八角形の撮像領域で受光する固体撮像素子と、該固体撮像素子を前記撮影レンズのイメージサークルの中心を回転中心として所要角度回転駆動する撮像素子回転駆動手段と、前記固体撮像素子から出力される前記被写体の撮像画像データを画像処理する信号処理手段とを備えることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子の画素配列が格子配列または斜め格子配列されていることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記所要角度が４５度であることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に、信号処理が容易となる。

本発明の撮像装置は、前記格子配列された前記固体撮像素子を前記撮像素子回転駆動手段が前記所要角度回転することで該固体撮像素子の画素配列を被写体に対して斜め格子配列の状態にし、あるいは、前記斜め格子配列された前記固体撮像素子を前記撮像素子回転駆動手段が前記所要角度回転することで該固体撮像素子の画素配列を被写体に対して格子配列の状態にすることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記撮像領域が正八角形であることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に固体撮像素子の回転角度の設定が容易となる。

本発明の撮像装置の前記信号処理手段は、前記撮像素子回転駆動手段による前記固体撮像素子の回転角度に応じた信号処理を行うことを特徴とする。この構成により、画像解像度や画質のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記回転角度に応じた信号処理を行う信号処理手段を前記回転角度毎に予め複数用意しておき、前記回転角度に応じて使用する信号処理手段を選択することを特徴とする。この構成により、画像解像度や画質のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記回転角度により実現する前記固体撮像素子の画素配列の前記被写体に対する配列方向が格子配列と斜め格子配列と２通りが選択でき、該格子配列が選択されたとき格子配列用の信号手段が選択され、該斜め格子配列が選択されたときは斜め格子配列用の信号処理手段が選択されることを特徴とする。この構成により、画像解像度や画質のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記選択された信号処理手段を示す情報を、該信号処理手段で処理された画像データに添付情報として付加することを特徴とする。この構成により、画像解像度や画質のユーザビリティが向上すると共に、撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記画像データを表示する時に前記添付情報を表示することを特徴とする。この構成により、画像解像度や画質のユーザビリティが向上すると共に、撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記被写体の撮影を行うとき、前記撮像素子回転駆動手段による前記所要角度の回転前と回転後の両方で連続して撮影を行うことを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記回転前と前記回転後の連続した２回の撮影は、一方が、画素配列の前記被写体に対する配列方向が格子配列での撮影であり、他方が斜め格子配列での撮影であることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記連続する撮影で得られた画像データを両方共に記録メディアに保存することを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上する。

本発明の撮像装置は、前記回転前と前記回転後の両方で連続して撮影した２枚の画像データの各解像度評価値を算出する解像度評価値算出手段を備えることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記連続して撮影した２枚の画像データのうち前記解像度評価値算出手段が算出した解像度評価値の高い方の画像データを残し他の画像データを削除することを特徴とする。この構成により、画像解像度にユーザビリティが向上すると共に操作性が向上し、更に、画像データを格納する記録メディアの容量を節約することができる。

本発明の撮像装置は、前記連続して撮影した２枚の画像データの順序を前記高い順または低い順に並べかえることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子の前記撮像領域で撮像された画像データを用いて解像度評価値を算出する解像度評価値算出手段を備え、前記固体撮像素子を前記撮像素子回転駆動手段による前記所要角度の回転前と回転後の両状態の夫々で得られる前記画像データの前記解像度評価値を算出することを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記解像度評価値を算出する前記画像データは前記固体撮像素子からスルー画像として出力される画像データであり、前記被写体を撮影するときには前記両状態のうち前記解像度評価値の高い状態で撮影を行うことを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記被写体を撮影するときには前記解像度評価値の高い状態で撮影を行い、前記解像度評価値の比較状態での撮影はキャンセルすることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。また、画像データを保存する記録メディアの容量を節約でき、また、撮影の動作速度の向上を図ることが可能となる。

本発明の撮像装置は、前記解像度評価値算出手段が、前記被写体の解像度が高くなる画素配列方向を算出することを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。

本発明の撮像装置は、前記解像度評価値算出手段が算出した解像度が高くなる画素配列方向に基づいて前記撮像素子回転駆動手段が前記固体撮像素子の回転角度を制御し前記被写体の撮影を行うことを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像装置の操作性が向上する。また、画像データを保存する記録メディアの容量を節約でき、また、撮影の動作速度の向上を図ることが可能となる。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子が形成される半導体チップの前記撮像領域以外の領域に、アナログ信号処理回路を形成したことを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像画像の画質向上が図られる。更に、撮像装置のサイズのコンパクト化も図ることが可能となる。

本発明の撮像装置は、前記前記固体撮像素子が形成される半導体チップの前記撮像領域以外の領域に、撮像画像の黒レベルを検出するオプティカルブラック部が設けられることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像画像の画質向上が図られる。更に、撮像装置のサイズのコンパクト化も図ることが可能となる。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子が形成される半導体チップの前記撮像領域以外の領域に、該固体撮像素子の温度を計測する温度測定回路が形成されることを特徴とする。この構成により、画像解像度のユーザビリティが向上すると共に撮像画像の画質向上が図られる。また、撮像装置のサイズのコンパクト化も図ることが可能となる。更に、温度補償精度も向上する。

本発明によれば、斜め方向に高解像度が要求される被写体であっても、上下左右方向に高解像度が要求される被写体であっても解像度の高い被写体画像を撮像することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラのブロック構成図である。このデジタルカメラは、撮影レンズ１０と、固体撮像素子１１と、この両者の間に設けられた絞り１２と、赤外線カットフィルタ１３と、光学ローパスフィルタ１４とを備える。

デジタルカメラの全体を制御するＣＰＵ１５は、フラッシュ用の発光部１６及び受光部１７を制御し、また、レンズ駆動部１８を制御して撮影レンズ１０の位置をフォーカス位置に調整し、絞り駆動部１９を介し絞り１２の開口量を制御して露光量が適正露光量となるように調整する。

また、ＣＰＵ１５は、タイミングジェネレータ等を内蔵する撮像素子駆動部２０を介して固体撮像素子１１を駆動し、撮影レンズ１０を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。ＣＰＵ１５には、操作部２１を通してユーザの指示信号が入力され、ＣＰＵ１５はこの指示に従って各種制御を行う。

固体撮像素子１１としては、画素配列が斜め格子配列されたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等が用いられ、或いは、格子配列されたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等が用いられる。各画素に積層されたカラーフィルタの配列は、格子配列された固体撮像素子ではベイヤ配列が一般的であるが、これに限るものではない。斜め格子配列の場合のカラーフィルタ配列も任意の配列で良い。

デジタルカメラの電気制御系は、固体撮像素子１１の出力に接続されたアナログ信号処理部２２と、このアナログ信号処理部２２から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２３とを備え、これらはＣＰＵ１５によって制御される。

このデジタルカメラの電気制御系は、更に、メインメモリ２４に接続されたメモリ制御部２５と、デジタル信号処理部２６と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部２７と、固体撮像素子１１から出力されデジタルデータに変換された画像データをＲ，Ｇ，Ｂ毎に積算し各積算値をデジタル信号処理部２６に出力する積算部２８と、着脱自在の記録媒体２９が接続される外部メモリ制御部３０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部３１が接続される表示制御部３２とを備え、これらは、制御バス３３及びデータバス３４によって相互に接続され、ＣＰＵ１５からの指令によって制御される。

本実施形態に係るデジタルカメラは、固体撮像素子１１を備える撮像素子モジュールが可動基板４１上に搭載され、可動基板４１が、モータ４２により回転駆動される様になっている。回転角度は、モータ４２に駆動信号を供給する回転位置制御部４３で制御され、回転位置制御部４３は、ＣＰＵ１５からの指示信号により制御される。

固体撮像素子１１のモータ４２による回転中心は、固体撮像素子１１の受光面（撮像領域）中心位置に設定され、撮影レンズ１１によるイメージサークルの中心と、受光面中心位置とが一致するように固体撮像素子１１が可動基板４１上に取り付けられる。

即ち、本実施形態に係るデジタルカメラでは、固体撮像素子１１として画素が格子配列された固体撮像素子を用いたとき、固体撮像素子１１を４５度回転することで、斜め格子配列の固体撮像素子として使用可能となる。逆に、斜め格子配列の固体撮像素子１１を用いた場合には、固体撮像素子１１を４５度回転することで、格子配列の固体撮像素子として使用可能となる。

図２は、図１に示すデジタルカメラの要部の機能構成図である。固体撮像素子１１の回転角度位置は、ＣＰＵ１５内でソフト的に実現される格子配列／斜め格子配列選択部１５ａと、撮像素子回転量算出部１５ｂとにより決定され、これら決定された指示信号が回転位置制御部４３に指令され、モータ４２がこの指令パルス数に基づき実施する。

格子配列／斜め格子配列選択部１５ａは、固体撮像素子１１の画素配列の方向を被写体に対してどの方向にするかを決定し、この画素配列の方向を示す情報を撮像素子回転量算出部１５ｂに出力する。撮像素子回転量算出部１５ｂは、格子配列／斜め格子配列選択部１５ｂから受信した情報に基づいて、画素配列が要求された方向となる為に固体撮像素子１１を時計方向あるいは反時計方向に何度回転させればよいかを算出し、算出された回転量を、回転位置制御部４３に送信する。

回転位置制御部４３は、撮像素子回転量算出部１５ｂから受信した回転量に基づいて撮像素子回転駆動信号を回転モータ４２に出力する。これにより、固体撮像素子１１は、回転駆動され、その画素配列が被写体に対して適切な方向となるように設定される。

このようにして、図３（ａ）に点線で示すイメージサークル４５の中心である黒点位置を中心に、図示する例では正方形チップ上に形成された、正方格子状に画素配列された固体撮像素子１１を、反時計回りに４５度回転させることで、図３（ｂ）に示す様に、画素配列を、斜め格子配列にすることができる。

図３に示す撮像素子形成チップ１１は、カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂが積層された各画素が設けられる画素領域（撮像領域）１１ａが正八角形に設けられており、その４隅が空き領域１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとなっている。そこで、本実施形態の固体撮像素子１１では、この４隅を利用して、ここに、図１の撮像素子駆動部２０を構成するパルスドライバ回路２０や、アナログ信号処理部２２、Ａ／Ｄ変換部２３を形成する。更に、図１では省略した温度測定回路４６もこの空き領域を利用して形成する。

尚、図３では図示を省略しているが、固体撮像素子１１がＣＭＯＳタイプであれば、通常のＣＭＯＳイメージセンサに用いられるのと同様の走査回路等が撮像領域１１ａの左右や上下の領域に設けられる。ＣＣＤタイプであれば、通常のＣＣＤイメージセンサと同様に、撮像領域１１ａ中の画素列毎に垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）が設けられ、撮像領域１１ａの下辺に沿って、水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）が設けられる。

斯かる固体撮像素子１１を用いて撮影を行う場合には、撮像領域１１ａの各画素をパルスドライバ２０で駆動し、撮像領域１１ａから出力されるアナログの画像信号をアナログ信号処理部２２で信号処理し、その後、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル信号に変換し、デジタルの撮像画像信号をデジタル信号処理部２６に転送する。

温度測定回路４６の測定データは、デジタル信号処理部２６の画像生成部２６ａへと送信される。

図３（ａ）に例示する固体撮像素子１１は、各画素が格子配列されており、撮像領域１１ａが正八角形に形成されている。この固体撮像素子１１を左（反時計回り）へ４５度回転させて図３（ｂ）の状態にすると、光学的な画素配列が、斜め格子配列へと変換される。本実施形態では、撮像領域１１ａが正八角形のため、４５度回転しても、正対位置に対する撮像領域１１ａの形状は変化することがなく、回転前後で撮像可能な領域に差は生じない。

従って、通常の四角形の撮像領域よりも八角形の撮像領域のほうが、イメージサークル４５内の画像を効率よく使用でき、有利である。通常、撮像素子の形状は四角形である為、撮像領域を八角形とすると、被写体の撮像撮像データとして使用しない領域が四隅に存在することになり、この空き領域を、上記の様に、アナログ信号処理回路等に使用すれば、撮像領域１１ａから読み出されたアナログの撮像画像信号をアナログ処理回路２２までに伝達する信号線路長を短くでき、Ｓ／Ｎが向上する。

また、空き領域に黒レベル検出用画素を形成しておけば、広大な黒領域を得ることができ、安定した黒レベル出力を得ることができる。更に、空き領域に温度測定回路を形成すれば、撮像領域１１ａに近い場所で温度測定ができるので、精度の高い温度補償を実施することができる。

デジタル信号処理部２６には、画像生成部２６ａと、解像度評価値算出部ｂと、撮像素子方向情報添付部２６ｃとがあり、画像生成部２６ａ内には、格子配列用信号処理部２６ｄと、斜め格子配列用信号処理部２６ｅとが個別に設けられている。解像度評価値算出部２６ｂは、入力信号用計算部２６ｆと、出力画像用計算部２６ｇとを備える。

固体撮像素子１１と同一チップ上に設けられたＡ／Ｄ変換部２３から転送されてくる撮像画像信号は、画像生成部２６ａと解像度評価値算出部２６ｂへと送られる。撮像画像信号を画像生成部２６ａで受信する際は、格子配列用信号処理部２６ｄと斜め格子配列用信号処理部２６ｅのいずれかで受信する。どちらの信号処理部で受信するかは、ＣＰＵ１５内の格子配列／斜め格子配列選択部１５ａからの命令に従う。

信号処理の際、固体撮像素子１１と同一チップ上に設けられた温度測定回路４６からの温度データに基づき、温度補償も同時に実施する。信号処理後の画像データは、解像度評価値算出部２６ｂ内の出力画像用計算部２６ｇへ送信され、解像度評価値を得る。

この出力画像用計算部２６ｇは、受信した画像データの解像度算出処理を行う所であり、例えば、入力画像を二次元フーリエ変換し、原点から一定距離以上離れた高周波成分を抽出すれば、高周波成分量から解像度の大小が、フーリエ変換成分が原点からより遠く及んでいる方向から解像度の高い方向を得ることができる。ここでは、一例として、出力画像用計算部２６ｇでは入力画像を二次元フーリエ変換して解像度の大小を示す評価値を得、この評価値を出力画像データにＥｘｉｆ情報として添付するものとする。

評価値が添付された画像データは、撮像素子方向情報添付部２６ｃへ送信され、ＣＰＵ１５内の格子配列／斜め格子配列選択部１５ａの情報に基づき、撮影時の画素配列が、格子配列と斜め格子配列のどちらであったかの情報がこれもＥｘｉｆ情報として添付され、外部メモリ制御部３０へと送信される。

外部メモリ制御部３０内には、画像保存順序変更部３０ａと、画像保存・削除判定部３０ｂが設けられており、どちらで画像を受信するかは、操作部２１からのユーザ指示によって切り換えられる。

画像保存順序変更部３０ａは、入力画像の解像度情報に基づき、画像の保存順序を、解像度の高い順または低い順に変更する。画像保存・削除判定部３０ｂは、入力画像の解像度情報に基づき、入力画像のうち解像度の高い一枚以上を保存すべき画像と判断し、それ以外の画像を消去あるいはサイズ縮小して保存する。

解像度評価値算出部２６ｂ内の入力信号用計算部２６ｆは、Ａ／Ｄ変換部２３から送られてくる画像信号を解析して解像度評価値を得る。例えば、入力信号を画像化し、上述した出力画像用計算部２６ｇと同様に、二次元フーリエ変換を行って、解像度の大小及び高解像方向を得る方法もあるが、入力信号にハイパスフィルタをかけて高周波成分を抽出し、成分の大小を解像度評価値とする方法もある。この解像度評価値も、ＣＰＵ１５内の格子配列／斜め格子配列選択部１５ａへとフィードバックし、どちらの画素配列が適当か判断する為に使用する。

図４，図５は、上述したデジタルカメラで撮影するときの処理手順を示すフローチャートである。カメラ（撮像装置）の２段レリーズボタンがＳ１状態（半押し状態）になるのを待機し（ステップＳ１）、Ｓ１状態になると、ステップＳ２に進み、合焦動作を開始する。

合焦状態になったか否かを待機し（ステップＳ３）、合焦状態になった場合には、解像度評価値算出部２６ｂ内の入力信号用計算部２６ｆで、解像度評価値を算出する（ステップＳ４）。ここでは、解像度評価値として、水平垂直解像度評価値と、斜め解像度評価値を得るものとする。

評価値算出後、ユーザが操作部２１から設定した撮像素子自動回転モードがオン状態か否かを確認する（ステップＳ５）。オン状態であれば、次のステップＳ６で、水平垂直解像度評価値と斜め解像度評価値との差分を確認し、一方の評価値が他方に対して十分高ければ、どちらの方向の解像度評価値が高いかを判別する。

先ず、ステップＳ７で、水平垂直解像度評価値＞斜め解像度評価値となり且つ画素配列が格子配列であるか否かを判定し、判定結果が肯定となった場合にはステップＳ９に進む。

ステップＳ７の判定結果が否定となった場合には、斜め解像度評価値＞水平垂直解像度評価値となり且つ画素配列が斜め格子配列であるか否かを判定する。この判定結果が肯定の場合にはステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、固体撮像素子１１を、４５度あるいは−４５度回転させ、被写体に適した画素配列に変更する。逆の組合せの場合は、画素配列を変更する必要が無いので、ステップＳ９はスキップして次のステップＳ１０に進み、２段レリーズボタンのＳ２状態（全押し状態）を待機する。

ステップＳ６の判定結果が否定、即ち、水平垂直解像度評価値と斜め解像度評価値との差分が所定値より小さい場合には、ステップＳ６からステップＳ１１に進み、固体撮像素子１１を４５度あるいは−４５度回転させ、次に再度解像度評価値を算出し、ステップＳ１２で、回転前の解像度評価値と回転後の解像度評価値との大小を比較し、解像度評価値の高い方の画素配列に設定する。

即ち、回転前の解像度評価値が小さい場合には、ステップＳ１０に進み、回転後の解像度評価値が高い場合にはステップＳ１２からステップＳ１３に進み、再度、固体撮像素子１１を４５度または−４５度回転させ、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ５の判定の結果、撮像素子自動回転モードがオフ状態のときは、ステップＳ５からステップＳ１０に飛ぶ。即ち、被写体に対して解像度が高くなる格子配列がどちらの格子配列となるかの事前判定や固体撮像素子１１の回転駆動はスキップする。

撮像装置のレリーズボタンがＳ２状態となった場合には、ステップＳ１０からステップＳ１４に進み、一枚目の撮影を実行する。次に、ユーザが操作部２１から撮像素子回転二枚撮りモードを設定しているか否かを判定し（ステップＳ１５）、撮像素子回転二枚撮りモードがオン状態になっている場合には、ステップＳ１５から図５のステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、固体撮像素子１１を４５度あるいは−４５度回転させ、次に、ステップＳ１７で、二枚目の撮影を行う。二枚目撮影後、信号処理を実施する際に、固体撮像素子１１の回転位置が格子配列になった状態（図３（ａ）の状態）で撮影された画像データであるか、斜め格子配列になった状態（図３（ｂ）の状態）で撮影された画像データであるかを判定し（ステップＳ１８）、格子配列の場合にはステップＳ１９で格子配列用信号処理を行って画像生成を行い、斜め格子配列の場合にはステップＳ２０で正方配列変換等の斜め格子配列用信号処理を行って画像生成を行う。

ステップＳ１９，Ｓ２０の信号処理及び画像生成が行われた後には、次にステップＳ２１に進み、生成画像の解像度評価値を、出力画像用計算部２６ｇで算出する。そして、この評価値を算出した後、撮影時画素配列情報を画像データにＥｘｉｆ情報として添付し（ステップＳ２２）、この画像がどちらの画素配列で撮影された画像であるかを、撮像装置上で確認することができるようする。

次のステップＳ２３では、以上に述べた信号処理、解像度評価値算出、撮影時画素配列情報添付を、撮影した枚数分だけ実施したか否かを判定し、この例では、ステップＳ１４，Ｓ１７で２枚撮影しているため、２回実施したか否かを判定し、２回実施していない場合にはステップＳ２４で２回目の処理を開始してステップＳ１８に戻り、２回実施した場合にはステップＳ２３からステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、ユーザが操作部２１からメモリ節約モードをオンに設定しているか否かを判定し、オンに設定されている場合には、ステップ２５からステップＳ２６に進み、２枚の画像の各解像度評価値の大小を判定する。そして、１枚目の解像度評価値が高い場合にはステップＳ２７で２枚目の画像を削除し、２枚目の解像度評価値が高い場合にはステップＳ２８で１枚目の画像を削除し、次にステップＳ２９に進み、残した画像の方を記録メディア２９に保存してこの処理を終了する。

ステップＳ２５の判定の結果、メモリ節約モードがオフに設定されている場合には、回転前後の２枚の画像共に保存する。そこで、先ず、ステップＳ２５からステップＳ３０に進み、１枚目の画像の解像度評価値が２枚目の画像の解像度評価値より高いか否かを判定し、１枚目＞２枚目の場合にはそのままステップＳ２９に進み、１枚目，２枚目の順に画像データを記録メディア２９に保存する。

ステップＳ３０の判定の結果、２枚目＞１枚目の場合には、記録メディア２９への保存順序を、解像度評価値の高い画像順にするため、ステップＳ３１に進み、１枚目と２枚目の画像順を入れ替えてステップＳ２９に進む。

図４のステップＳ１５の判定の結果、撮像素子回転二枚撮りモードがオフ状態に設定されている場合には、一枚目の撮影終了後、すぐに、上記のステップＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１の処理と同じ処理ステップＳ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５に進み、ステップＳ３５の後に、ステップＳ２９に進む。

以上述べた例では、格子配列型に製造された固体撮像素子１１を搭載した撮像装置において、固体撮像素子１１を４５度あるいは−４５度回転させることで斜め格子配列にする場合を説明したが、勿論逆に、斜め格子配列型に製造された固体撮像素子１１を使用して、４５度あるいは−４５度回転させることで格子配列に切り換えて使用しても上記と同様であることはいうまでもない。

また、格子配列とこれを４５度回転させた斜め格子配列を例に説明したが、６０度ごとに交わった線上に画素を配置した六方構造の固体撮像素子でもよく、この場合には、３０度回転させて画素配列を切り換えればよい。

更に、上記では、格子配列と斜め格子配列の二通りで撮影を行う撮像装置の例を示したが、画素配列の角度はこの限りでなく、４５度の間の任意角度で撮影を行い３枚以上の撮影画から最適画像を選択する構成とすることも可能である。

この場合には、画像処理を行う信号処理の態様も、上記の２通りだけでなく、間の任意角度に対して専用の信号処理を用意するのが良い。

画素配列の判別の際も、格子配列と斜め格子配列の２通りではなく、より細かい回転角の中から最適回転角を選択可能としても良い。

以上述べた様に、本実施形態によれば、撮像素子の受光面をイメージサークルの中心点を中心に回転駆動する構成としたため、撮像素子の高解像方向を撮影者が選択できるようになる。従来、撮像素子の画素配列方向は、撮像装置に実装された時点で決定される為、通常の撮像装置では高解像方向は撮像装置の向きと連動せざるを得ない。しかし、上記実施形態によれば、撮像装置に対して画素配列の向きを任意に変更可能となり、同一撮像装置で撮影毎に高解像方向を変更可能となる。

また、本実施形態によれば、格子配列と斜め格子配列による撮像画像を同一の撮像装置で取得することができるため、撮像装置に対して斜め方向の解像力が求められる場合は撮像素子を撮像装置の上下方向あるいは左右方向あるいは前後方向に対して格子配列とし、撮像装置に対し上下左右方向の解像力が求められる場合には、撮像素子を撮像装置の上下方向あるいは左右方向あるいは前後方向に対して斜め格子配列として撮影を行うことが可能となり、被写体の状態つまりシーンに応じて画素配列を最適化することができる。撮像素子が、格子配列と斜め格子配列の両方の条件に設定できるよう、撮像素子の可動域を設定することが望ましい。

また、本実施形態によれば、撮像素子が回転しても出力画像に用いる画素数を大きく変えずに撮影が実施できる。従来、撮像領域は撮像素子の形状と同様に長方形である場合が多いが、上述した実施形態では、撮像素子を回転させるため、長方形の撮像領域を回転させるとイメージサークルを斜め方向の長方形で切り取ることになり、出力画像も斜め向きの画像となる。

撮影者の立場では、出力画像と撮像装置の向きは同じであることが望ましく、かつ出力画像の形状は長方形が使用しやすい。長方形の撮像素子で斜め向きに撮影した画像を撮像装置の向きと同じ長方形の出力画像として出力する場合、トリミングを行わなくてはならず、結果的に画像サイズに対して解像度が低くなってしまう。

従って、撮像領域の形状は４５度傾けても出力画像に用いる画素数が大きく変わらない八角形の方が長方形よりも有利であり、円形であれば何度に傾けても出力画像に用いる画素数を大きく変えずに済む。

撮像領域の形状は、八角形の中でも正八角形とすれば、撮像素子を４５度回転させた前後での画角差及び画素数差を最小限に抑えることができ、両条件間で画質の偏りを少なくできる。

また、本実施形態によれば、撮像素子を回転により設定した画素配列状態に適した信号処理を施すため、各画素配列での特長を最大化することが可能となる。例えば、格子配列時には格子配列用の画像処理を、斜め格子配列時には斜め格子配列用の画像処理を施すことで、前者は斜め方向、後者は上下左右方向の解像度を高くすることができ、各画素配列の特長が最大化された出力画像を得ることができる。

また、本実施形態によれば、画像出力の際に、画素配列条件についての情報もＥｘｉｆ情報等に添付して出力させるため、撮影条件と出力画像の対応関係が明らかになり、撮像素子の回転駆動機構を設けた撮像装置の利用がし易くなる。また、撮影時の画素配列条件を撮像装置上で表示させる機能を追加することにより、撮像装置の操作性がより向上する。

また、本実施形態によれば、撮像素子を回転させる前後両方の画像を撮影することができるため、特に、格子配列と斜め格子配列の両方の画素配列で撮影できるため、撮像装置の上下左右及び斜め４５度方向に対して解像度を最適化させた画像を記録メディアに残すことができる。

また、本実施形態によれば、撮像素子の回転前後の画像を両方共に記録メディアに保存することができ、画素配列の異なる複数画像が保存される為、撮影後に各画像の要，不要をユーザの判断で決定できる。ユーザの要求画質には個人差が有り、格子配列で撮影した画像を重視する使用者と斜め格子配列で撮影した画像を重視する使用者の両方が存在する。撮影画像を両方保存すれば、両方のユーザの要求に応えることができ、撮像装置のユーザビリティ向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、撮像素子の回転前後の撮影画像について解像度評価値を残すため、撮影画像のうち解像度評価値の高いもののみを残す仕様や、解像度評価値の順に画像を並べかえてユーザが取捨選択し易くなる仕様が実現可能となる。

本実施形態では、撮影画像の解像度評価値算出を信号処理による画像生成後に実施したが、信号処理前の画像データで解像度評価値算出を実施してもよく、その場合は、解像度評価値が高いもののみ選択的に残す処理は画像処理前に実施し、残した画像データのみ信号処理にかけて画像生成するような仕様も実現できる。

また、本実施形態によれば、撮像素子の出力から解像度評価値を算出する機能を持ち、本撮影実施前に撮像素子を回転させ、回転前後の解像度を両方残すため、一度の動作では２つの画素配列の解像度しか取れないが、この操作を繰り返せば、３通り以上の画素配列方向での解像度を得ることができる。

これにより、より良好な撮影条件と考えられる、解像度が高くなる画素配列条件で先に撮影を行い、次善の条件による撮影は後で実施する仕様も実現でき、解像度の高い条件での撮影をレリーズタイムラグが最も短い条件で実施でき、ユーザにとって有利な撮影条件が設定される可能性が向上する。

あるいは、本実施形態によれば、解像度が高くなる画素配列条件でのみ撮影を行うこともでき、メモリ節約や本撮影動作速度の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、撮像素子からの出力あるいは撮影画像から、入力画像の解像度が高い方向を算出するため、入力画像の解像度が高い方向の解像に適した画素配列になるよう、撮像素子を回転させてから撮影を行うことができる。実際に動作させる際は、撮影前の合焦動作中に撮像素子から出力される信号から生成したスルー画像に基づき解像度評価値を算出し、解像度の高い方向が最適化される画素配列になるよう撮像素子を回転させれば良い。この方法により、常時最適な画素配列方向で撮影が行えるようになり、メモリ節約や本撮影動作速度の向上を図ることができる。あるいは、撮像素子を動かさずにまず一枚撮影し、その画像を用いて解像度評価値を算出し、撮像素子を適切な方向に向けてもう一枚撮影しても良い。

また、本実施形態によれば、撮像素子上の撮像領域以外の領域を撮像以外の目的に使用するため、撮像素子の撮像領域は、円や八角形のような形状が望ましい。

通常、撮像素子は長方形の形状であるため、図３に示す様に、撮像素子上には撮像に使用しない領域が存在する。この領域を、アナログ信号処理回路等として使用すれば、アナログ信号の伝搬長を短くでき、アナログノイズ耐性が高く且つ高Ｓ／Ｎの画像信号を得ることができる。アナログ信号の伝搬長が短いことにより、高周波数パルスの存在する領域が少なくなり、撮像装置のＥＭＩ特性も良化できる。

撮像領域以外の領域を、黒信号検出に使用すれば、撮像素子の直流ノイズや暗電流ノイズを精度良く検出することができ、暗電流成分補正が精度良く行える等の画質向上が図れる。あるいは、この撮像領域以外の領域を、温度測定に使用すれば、撮像素子温度を精度良く検出できる。撮像素子温度は、暗電流量，画素欠陥レベルなどと密接に関わっているため、高精度の温度測定は高精度の温度補償を可能にし、画質の温度耐性を向上させることができる。

本発明に係る撮像装置は、被写体によらずに高解像度の画像を撮像できるため、デジタルスチルカメラ等に適用すると有用である。

本発明の一実施形態に係る撮像装置のブロック構成図である。 図１に示す撮像装置の要部機能構成図である。 図１に示す固体撮像素子の表面模式図である。 図１の撮像装置で撮影を行うときの処理手順を示すフローチャートである。 図４に連続する処理手順のフローチャートである。

符号の説明

１０ 撮影レンズ
１１ 固体撮像素子
１１ａ 撮像領域（画素領域）
１５ ＣＰＵ
２６ デジタル信号処理部
２９ 記録メディア
３０ 外部メモリ制御部
４１ 可動基板
４２ 撮像素子の回転用モータ
４３ 回転位置制御部

Claims (24)

1. 被写体からの入射光を結像する撮影レンズと、該撮影レンズが結像した被写体の光像を円形または八角形の撮像領域で受光する固体撮像素子と、該固体撮像素子を前記撮影レンズのイメージサークルの中心を回転中心として所要角度回転駆動する撮像素子回転駆動手段と、前記固体撮像素子から出力される前記被写体の撮像画像データを画像処理する信号処理手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記固体撮像素子の画素配列が格子配列または斜め格子配列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. 前記所要角度が４５度であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記格子配列された前記固体撮像素子を前記撮像素子回転駆動手段が前記所要角度回転することで該固体撮像素子の画素配列を被写体に対して斜め格子配列の状態にし、あるいは、前記斜め格子配列された前記固体撮像素子を前記撮像素子回転駆動手段が前記所要角度回転することで該固体撮像素子の画素配列を被写体に対して格子配列の状態にすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像領域が正八角形であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記信号処理手段は、前記撮像素子回転駆動手段による前記固体撮像素子の回転角度に応じた信号処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記回転角度に応じた信号処理を行う信号処理手段を前記回転角度毎に予め複数用意しておき、前記回転角度に応じて使用する信号処理手段を選択することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記回転角度により実現する前記固体撮像素子の画素配列の前記被写体に対する配列方向が格子配列と斜め格子配列と２通りが選択でき、該格子配列が選択されたとき格子配列用の信号手段が選択され、該斜め格子配列が選択されたときは斜め格子配列用の信号処理手段が選択されることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記選択された信号処理手段を示す情報を、該信号処理手段で処理された画像データに添付情報として付加することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記画像データを表示する時に前記添付情報を表示することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記被写体の撮影を行うとき、前記撮像素子回転駆動手段による前記所要角度の回転前と回転後の両方で連続して撮影を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の撮像装置。
12. 前記回転前と前記回転後の連続した２回の撮影は、一方が、画素配列の前記被写体に対する配列方向が格子配列での撮影であり、他方が斜め格子配列での撮影であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記連続する撮影で得られた画像データを両方共に記録メディアに保存することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記回転前と前記回転後の両方で連続して撮影した２枚の画像データの各解像度評価値を算出する解像度評価値算出手段を備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の撮像装置。
15. 前記連続して撮影した２枚の画像データのうち前記解像度評価値算出手段が算出した解像度評価値の高い方の画像データを残し他の画像データを削除することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
16. 前記連続して撮影した２枚の画像データの順序を前記高い順または低い順に並べかえることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
17. 前記固体撮像素子の前記撮像領域で撮像された画像データを用いて解像度評価値を算出する解像度評価値算出手段を備え、前記固体撮像素子を前記撮像素子回転駆動手段による前記所要角度の回転前と回転後の両状態の夫々で得られる前記画像データの前記解像度評価値を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の撮像装置。
18. 前記解像度評価値を算出する前記画像データは前記固体撮像素子からスルー画像として出力される画像データであり、前記被写体を撮影するときには前記両状態のうち前記解像度評価値の高い状態で撮影を行うことを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
19. 前記被写体を撮影するときには前記解像度評価値の高い状態で撮影を行い、前記解像度評価値の比較状態での撮影はキャンセルすることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
20. 前記解像度評価値算出手段は、前記被写体の解像度が高くなる画素配列方向を算出することを特徴とする請求項１７乃至請求項１９のいずれかに記載の撮像装置。
21. 前記解像度評価値算出手段が算出した解像度が高くなる画素配列方向に基づいて前記撮像素子回転駆動手段が前記固体撮像素子の回転角度を制御し前記被写体の撮影を行うことを特徴とする請求項２０に記載の撮像装置。
22. 前記固体撮像素子が形成される半導体チップの前記撮像領域以外の領域に、アナログ信号処理回路を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれかに記載の撮像装置。
23. 前記前記固体撮像素子が形成される半導体チップの前記撮像領域以外の領域に、撮像画像の黒レベルを検出するオプティカルブラック部が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の撮像装置。
24. 前記固体撮像素子が形成される半導体チップの前記撮像領域以外の領域に、該固体撮像素子の温度を計測する温度測定回路が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項２３のいずれかに記載の撮像装置。

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