JP3943323B2 - 撮像装置、撮像方法、信号処理方法、及び画像をコンピュータに処理させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ローパスフィルタを介して撮影された画像をデジタルフィルタで処理する撮像装置、撮像方法、信号処理方法、及び前記画像をコンピュータに処理させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、微小な光電変換部を2次元的に配列させている撮像素子を1つだけを用いてカラー撮影を行う単板式の撮像装置が知られている。単板式の撮像装置では、色フィルタアレイが撮像素子表面に形成されている。例えば、色フィルタアレイが赤(R)、緑(G)、および青(B)から構成される場合、単板式の撮像素子から得られた画像における各々の画素は、R、G、Bのうちの一色に関する画素値のみを有する。完成画像を得るためには、全画素についてR、G、Bそれぞれの画素値が必要となる。そこで、従来の撮像装置では、撮像素子から得られた画像信号を補間処理することにより、各々の画素において欠落している色情報を生成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、単板式の撮像素子に備えられている色フィルタアレーでは、フィルタの配置間隔が色により異なる。このために、欠落している色情報の補間処理を行った場合、各々の色の再現帯域が異なり、再現帯域の狭い色の折り返し成分により偽色が発生するという問題があった。
【0004】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる撮像装置、撮像方法、信号処理方法、及び画像をコンピュータに処理させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の形態によれば、光を1つの光分離方向に分離する光学ローパスフィルタと、光電変換素子が斜方格子配列又は方形格子配列された、前記光学ローパスフィルタによりフィルタリングされた画像を撮像する単板式の撮像素子と、一の画素の位置において欠落している色の画素値を、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値と、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値との加重平均として求め、色補間処理を行うデジタルフィルタであって、前記加重平均において、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数は、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数より大きいデジタルフィルタとを備える。
【0006】
前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第1相関値を求める第1相関算出部と、前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第2相関値を求める第2相関算出部と、前記第1相関値及び前記第2相関値に基づいて前記加重平均で用いるべき重み係数を求める係数算出部とをさらに備える。前記係数算出部は、前記第1相関値に所定値を加えた重み付き相関値が、前記重み付き相関値及び前記第2相関値の和にしめる比率を重み係数として求める。前記所定値は、正の値である。
【0007】
前記撮像素子は、前記光電変換素子が斜方格子配列されており、前記光学ローパスフィルタは、前記光分離方向が、水平方向に対して実質的に+45°又は−45°となるように傾けて配置されている。前記撮像素子は、前記光電変換素子が方形格子配列されており、前記光学ローパスフィルタは、前記光分離方向が、水平方向または垂直方向に実質的に一致するように配置されている。前記光学ローパスフィルタは、ベイヤ方式の配列を45°回転させた色フィルタアレイを有する。前記光学ローパスフィルタの光の分離幅は、前記光分離方向における前記光電変換素子の間隔と等しい。
【0008】
前記光分離方向に関する情報を外部から受け付ける入力部と、前記入力部が受け付けた前記光分離方向に関する情報を記憶する記憶部とをさらに備え、前記デジタルフィルタは、前記記憶部に記憶されている前記光分離方向に関する情報を利用して前記一の画素の画素値を求める。
【0009】
前記撮像素子により撮像された画像のB画素及びG画素の位置におけるR画素の画素値を算出することにより、R画素を補間処理するR画素補間処理部と、前記画像のR画素及びB画素の位置におけるG画素の画素値を算出することにより、G画素を補間処理するG画素補間処理部と、前記画像のR画素及びG画素の位置におけるB画素の画素値を算出することにより、B画素を補間処理するB画素補間処理部とをさらに備え、前記G画素補間処理部が有する前記デジタルフィルタは、R画素又はB画素の位置におけるG画素の画素値を、当該G画素に対して前記光分離方向に隣接するG画素の画素値と、当該G画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するG画素の画素値との加重平均として求める。
【0010】
前記R画素補間処理部は、B画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して水平方向及び素直方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した当該R画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタを有し、前記B画素補間処理部は、R画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して水平方向及び垂直方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した当該B画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタを有する。前記R画素補間処理部は、前記光分離方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して前記光分離方向に隣接するR画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタをさらに有し、前記B画素補間処理部は、前記光分離方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して前記光分離方向に隣接するB画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタをさらに有する。前記R画素補間処理部は、前記光分離方向に直交する方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素の位置のG画素の画素値と、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタをさらに有し、前記B画素補間処理部は、前記光分離方向に直交する方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素の位置のG画素の画素値と、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタをさらに有する。
【0011】
本発明の第2の形態によれば、光学ローパスフィルタにより、光を1つの光分離方向に分離する光学的フィルタリング段階と、光電変換素子が斜方格子配列又は方形格子配列された単板式の撮像素子を用いて、前記光学ローパスフィルタによりフィルタリングされた画像を撮像する撮像段階と、一の画素の位置において欠落している色の画素値を、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値と、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値との加重平均として求め、色補間処理を行うデジタルフィルタであって、前記加重平均において、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数は、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数より大きいデジタルフィルタを用いて、前記撮像素子により撮像された画像をフィルタリングするデジタルフィルタ段階とを備える。
【0012】
前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第1相関値を求める第1相関算出段階と、前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第2相関値を求める第2相関算出段階と、前記第1相関値及び前記第2相関値に基づいて前記加重平均で用いるべき重み係数を求める係数算出段階とをさらに備える。
【0013】
前記光分離方向に関する情報を外部から受け付ける入力段階と、前記入力段階において受け付けた前記光分離方向に関する情報を記憶する記憶段階とをさらに備え、前記デジタルフィルタ段階は、前記記憶段階において記憶された前記光分離方向に関する情報を利用して前記一の画素の画素値を求める。
【0014】
前記デジタルフィルタ段階は、前記撮像素子により撮像された画像のB画素及びG画素の位置におけるR画素の画素値を算出することにより、R画素を補間処理するR画素補間処理段階と、前記画像のR画素及びB画素の位置におけるG画素の画素値を算出することにより、G画素を補間処理するG画素補間処理段階と、前記画像のR画素及びG画素の位置におけるB画素の画素値を算出することにより、B画素を補間処理するB画素補間処理段階とを有し、前記G画素補間処理段階は、R画素又はB画素の位置におけるG画素の画素値を、当該G画素に対して前記光分離方向に隣接するG画素の画素値と、当該G画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するG画素の画素値との加重平均として求める。前記R画素補間処理段階は、B画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して水平方向及び素直方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理段階で求められた当該R画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタ段階を有し、前記B画素補間処理段階は、R画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して水平方向及び垂直方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理段階で求められた当該B画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタ段階を有する。前記R画素補間処理段階は、前記光分離方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して前記光分離方向に隣接するR画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタ段階をさらに有し、前記B画素補間処理段階は、前記光分離方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して前記光分離方向に隣接するB画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタ段階をさらに有する。前記R画素補間処理段階は、前記光分離方向に直交する方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素の位置のG画素の画素値と、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理段階において求められた、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタ段階をさらに有し、前記B画素補間処理段階は、前記光分離方向に直交する方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素の位置のG画素の画素値と、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理段階において求められた、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタ段階をさらに有する。
【0015】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0017】
本実施形態では、撮像装置の一例としてCCDを用いたデジタルカメラを取り上げる。CCDは、光電変換部を2次元配列した撮像素子の一例として取り上げた固体撮像素子である。
【0018】
図1は、本実施形態に係るデジタルカメラ10の構成を示す。本実施形態に係るデジタルカメラ10は、主に撮像ユニット20、撮像制御ユニット40、処理ユニット60、表示ユニット100、および操作ユニット110を含む。
【0019】
撮像ユニット20は、撮影および結像に関する機構部材および電気部材を含む。撮像ユニット20はまず、映像を取り込んで処理を施す撮影レンズ22、絞り24、シャッタ26、光学LPF(ローパスフィルタ)28、CCD30、及び撮像信号処理部32を含む。撮影レンズ22は、フォーカスレンズやズームレンズ等からなる。この構成により、被写体像がCCD30の受光面上に結像する。結像した被写体像の光量に応じ、CCD30の各センサエレメント(図示せず)に電荷が蓄積される(以下その電荷を「蓄積電荷」という)。蓄積電荷は、リードゲートパルスによってシフトレジスタ(図示せず)に読み出され、レジスタ転送パルスによって電圧信号として順次読み出される。
【0020】
デジタルカメラ10は一般に電子シャッタ機能を有するので、シャッタ26のような機械式シャッタは必須ではない。電子シャッタ機能を実現するために、CCD30にシャッタゲートを介してシャッタドレインが設けられる。シャッタゲートを駆動すると蓄積電荷がシャッタドレインに掃き出される。シャッタゲートの制御により、各センサエレメントに電荷を蓄積するための時間、すなわちシャッタスピードが制御できる。
【0021】
CCD30から出力される電圧信号、すなわちアナログ信号は撮像信号処理部32でR、G、B成分に色分解され、まずホワイトバランスが調整される。つづいて撮像信号処理部32はガンマ補正を行い、必要なタイミングでR、G、B信号を順次A/D変換し、その結果得られたデジタルの画像データ(以下単に「デジタル画像データ」とよぶ)を処理ユニット60へ出力する。
【0022】
撮像ユニット20はさらに、ファインダ33とストロボ36を有する。ファインダ33には図示しないLCDを内装してもよく、その場合、後述のメインCPU62等からの各種情報をファインダ33内に表示できる。ストロボ36は、コンデンサ(図示せず)に蓄えられたエネルギが放電管36aに供給されたときそれが発光することで機能する。
【0023】
撮像制御ユニット40は、ズーム駆動部42、フォーカス駆動部44、絞り駆動部46、シャッタ駆動部48、それらを制御する撮像系CPU50、測距センサ52、および測光センサ54をもつ。ズーム駆動部42などの駆動部は、それぞれステッピングモータ等の駆動手段を有する。後述のレリーズスイッチ114の押下に応じ、測距センサ52は被写体までの距離を測定し、測光センサ54は被写体輝度を測定する。測定された距離のデータ(以下単に「測距データ」という)および被写体輝度のデータ(以下単に「測光データ」という)は撮像系CPU50へ送られる。撮像系CPU50は、ユーザから指示されたズーム倍率等の撮影情報に基づき、ズーム駆動部42とフォーカス駆動部44を制御して撮影レンズ22のズーム倍率とピントの調整を行う。
【0024】
撮像系CPU50は、1画像フレームのRGBのデジタル信号積算値、すなわちAE情報に基づいて絞り値とシャッタスピードを決定する。決定された値にしたがい、絞り駆動部46とシャッタ駆動部48がそれぞれ絞り量の調整とシャッタ26の開閉を行う。
【0025】
撮像系CPU50はまた、測光データに基づいてストロボ36の発光を制御し、同時に絞り24の絞り量を調整する。ユーザが映像の取込を指示したとき、CCD30が電荷蓄積を開始し、測光データから計算されたシャッタ時間の経過後、蓄積電荷が撮像信号処理部32へ出力される。
【0026】
処理ユニット60は、デジタルカメラ10全体、とくに処理ユニット60自身を制御するメインCPU62と、これによって制御されるメモリ制御部64、RGB補間処理部34、YC処理部70、オプション装置制御部74、圧縮伸張処理部78、通信I/F部80を有する。メインCPU62は、シリアル通信などにより、撮像系CPU50との間で必要な情報をやりとりする。メインCPU62の動作クロックは、クロック発生器88から与えられる。クロック発生器88は、撮像系CPU50、表示ユニット100に対してもそれぞれ異なる周波数のクロックを提供する。
【0027】
メインCPU62には、キャラクタ生成部84とタイマ86が併設されている。タイマ86は電池でバックアップされ、つねに日時をカウントしている。このカウント値から撮影日時に関する情報、その他の時刻情報がメインCPU62に与えられる。キャラクタ生成部84は、撮影日時、タイトル等の文字情報を発生し、この文字情報が適宜撮影画像に合成される。
【0028】
メモリ制御部64は、不揮発性メモリ66とメインメモリ68を制御する。不揮発性メモリ66は、EEPROM(電気的消去およびプログラム可能なROM)やFLASHメモリなどで構成され、ユーザーによる設定情報や出荷時の調整値など、デジタルカメラ10の電源がオフの間も保持すべきデータが格納されている。不揮発性メモリ66には、場合によりメインCPU62のブートプログラムやシステムプログラムなどが格納されてもよい。一方、メインメモリ68は一般にDRAMのように比較的安価で容量の大きなメモリで構成される。メインメモリ68は、撮像ユニット20から出力されたデータを格納するフレームメモリとしての機能、各種プログラムをロードするシステムメモリとしての機能、その他ワークエリアとしての機能をもつ。不揮発性メモリ66とメインメモリ68は、処理ユニット60内外の各部とメインバス82を介してデータのやりとりを行う。
【0029】
RGB補間処理部34は、デジタル画像データに色補間処理を施す。さらに、YC処理部70は、デジタル画像データにYC変換を施し、輝度信号Yと色差(クロマ)信号B−Y、R−Yを生成する。輝度信号と色差信号はメモリ制御部64によってメインメモリ68に一旦格納される。圧縮伸張処理部78はメインメモリ68から順次輝度信号と色差信号を読み出して圧縮する。こうして圧縮されたデータ(以下単に「圧縮データ」という)は、オプション装置制御部74を介してオプション装置76の一種であるメモリカードへ書き込まれる。
【0030】
処理ユニット60はさらにエンコーダ72をもつ。エンコーダ72は輝度信号と色差信号を入力し、これらをビデオ信号(NTSCやPAL信号)に変換してビデオ出力端子90から出力する。オプション装置76に記録されたデータからビデオ信号を生成する場合、そのデータはまずオプション装置制御部74を介して圧縮伸張処理部78へ与えられる。つづいて、圧縮伸張処理部78で必要な伸張処理が施されたデータはエンコーダ72によってビデオ信号へ変換される。
【0031】
オプション装置制御部74は、オプション装置76に認められる信号仕様およびメインバス82のバス仕様にしたがい、メインバス82とオプション装置76の間で必要な信号の生成、論理変換、または電圧変換などを行う。デジタルカメラ10は、オプション装置76として前述のメモリカードのほかに、例えばPCMCIA準拠の標準的なI/Oカードをサポートしてもよい。その場合、オプション装置制御部74は、PCMCIA用バス制御LSIなどで構成してもよい。
【0032】
通信I/F部80は、デジタルカメラ10がサポートする通信仕様、たとえばUSB、RS−232C、イーサネットなどの仕様に応じたプロトコル変換等の制御を行う。通信I/F部80は、必要に応じてドライバICを含み、ネットワークを含む外部機器とコネクタ92を介して通信する。そうした標準的な仕様のほかに、例えばプリンタ、カラオケ機、ゲーム機等の外部機器との間で独自のI/Fによるデータ授受を行う構成としてもよい。
【0033】
表示ユニット100は、LCDモニタ102とLCDパネル104を有する。それらはLCDドライバであるモニタドライバ106、パネルドライバ108によってそれぞれ制御される。LCDモニタ102は、例えば2インチ程度の大きさでカメラ背面に設けられ、現在の撮影や再生のモード、撮影や再生のズーム倍率、電池残量、日時、モード設定のための画面、被写体画像などを表示する。LCDパネル104は例えば小さな白黒LCDでカメラ上面に設けられ、画質(FINE/NORMAL/BASICなど)、ストロボ発光/発光禁止、標準撮影可能枚数、画素数、電池容量などの情報を簡易的に表示する。
【0034】
操作ユニット110は、ユーザーがデジタルカメラ10の動作やそのモードなどを設定または指示するために必要な機構および電気部材を含む。パワースイッチ112は、デジタルカメラ10の電源のオンオフを決める。レリーズスイッチ114は、半押しと全押しの二段階押し込み構造になっている。一例として、半押しでAFおよびAEがロックし、全押しで撮影画像の取込が行われ、必要な信号処理、データ圧縮等の後、メインメモリ68、オプション装置76等に記録される。操作ユニット110はこれらのスイッチの他、回転式のモードダイヤルや十字キーなどによる設定を受け付けてもよく、それらは図1において機能設定部116と総称されている。操作ユニット110で指定できる動作または機能の例として、「ファイルフォーマット」、「特殊効果」、「印画」、「決定/保存」、「表示切換」等がある。ズームスイッチ118は、ズーム倍率を決める。
【0035】
以上の構成による主な動作は以下のとおりである。
まずデジタルカメラ10のパワースイッチ112がオンされ、カメラ各部に電力が供給される。メインCPU62は、機能設定部116の状態を読み込むことで、デジタルカメラ10が撮影モードにあるか再生モードにあるかを判断する。
【0036】
カメラが撮影モードにあるとき、メインCPU62はレリーズスイッチ114の半押し状態を監視する。半押し状態が検出されたとき、メインCPU62は測光センサ54および測距センサ52からそれぞれ測光データと測距データを得る。得られたデータに基づいて撮像制御ユニット40が動作し、撮影レンズ22のピント、絞りなどの調整が行われる。調整が完了すると、LCDモニタ102に「スタンバイ」などの文字を表示してユーザーにその旨を伝え、つづいてレリーズスイッチ114の全押し状態を監視する。レリーズスイッチ114が全押しされると、所定のシャッタ時間をおいてシャッタ26が閉じられ、CCD30の蓄積電荷が撮像信号処理部32へ掃き出される。撮像信号処理部32による処理の結果生成されたデジタル画像データは、メインバス82へ出力される。デジタル画像データは一旦メインメモリ68へ格納され、この後、RGB補間処理部34、YC処理部70、及び圧縮伸張処理部78で処理を受け、オプション装置制御部74を経由してオプション装置76へ記録される。記録された画像は、フリーズされた状態でしばらくLCDモニタ102に表示され、ユーザーは撮影画像を知ることができる。以上で一連の撮影動作が完了する。
【0037】
一方、デジタルカメラ10が再生モードの場合、メインCPU62は、メモリ制御部64を介してメインメモリ68から最後に撮影した画像を読み出し、これを表示ユニット100のLCDモニタ102へ表示する。この状態でユーザーが機能設定部116にて「順送り」、「逆送り」を指示すると、現在表示している画像の前後に撮影された画像が読み出され、LCDモニタ102へ表示される。
【0038】
図2は、CCD30における画素(光電変換素子)の配列を示す図である。図示のように、CCD30では、画素が斜方格子配列に並べられている。つまり、CCD30では、水平方向に対して斜め45°の方向に並ぶように画素が配列されている。本実施形態では、水平方向又は垂直方向に並んでいる画素の中央に仮想の画素があると仮定し、実体のある画素を実画素、仮想の画素を虚画素と呼ぶ。実画素と虚画素との間の水平方向又は垂直方向の間隔はWである。したがって、斜め45°方向に並んでいる実画素間の距離は20.5×Wである。
【0039】
図3は、CCD30における画素の位置と、その画素が受光できる色の関係を示す図である。CCD30は、受光面に色フィルタアレーが設けられた単板式のCCDである。図中、R、G、又はBの記号が記載されている位置は、実画素が存在する位置であり、それぞれ、その画素の表面に赤、緑、又は青の色フィルタが設けられていることを示している。本実施形態では、赤の色フィルタが設けられており、赤色の光の輝度を検出する画素をR画素と呼ぶ。同様に、緑又は青の色フィルタが設けられている画素をG画素またはB画素と呼ぶ。各記号の添え字は、その画素が位置するXY座標を示す。例えばG31は、(x、y)=(3、1)の位置にある画素がG画素であることを示す。図3から明らかなように、本実施形態では、ベイヤ方式の配列を45°回転させた色フィルタアレイを使用している。
【0040】
図4は、光学LPF28とCCD30とを模式的に示す斜視図である。本実施形態では、光学LPF28が1枚の水晶板から構成される。したがって、光学LPF28が光学像を分離及び合成する方向(以下、「光分離方向」という)は1つのみである。換言すれば、光学LPF28は、光学像の空間周波数を一の方向にのみフィルタリングする。
また、本実施形態では、光学LPF28が光学像を分離する分離幅を、実画素が斜め45°方向に並んでいる間隔である20.5×Wに等しく設定する。
【0041】
光学LPF28には、所定の位置に切り欠き28aとマーク28bを設けられている。一方、CCD30のパッケージにも、上記切り欠き28a及びマーク28bに対応する切り欠き30a及びマーク30bが設けられている。本実施形態では、上記切り欠き28a及び30a、又は、マーク28b及び30bの位置が実質的に揃うように光学LPF28をCCD30の受光面前方に設置する。これは、CCD30の画素の配列方向と、光学LPF28の光分離方向とが一致するように光学LPF28を設置するためである。
【0042】
本実施形態では、CCDを正面から見たときの反時計回りを正とした場合に、光学LPF28の光分離方向がCCD30の水平方向に対して実質的に+45°の傾きを有するよう光学LPF28を設置する。つまり、光学LPF28は、その光分離方向が、CCD30の画素の斜めの配列方向と一致するように設置される。ここで、実質的に+45°とは、少なくとも+45°±5°の範囲をいう。
【0043】
前述したように、光学LPF28が光学像を分離する幅は、CCD30における斜め45°方向の画素間隔に等しく設定されている。よって、上記のように光学LPF28を設置すると、+45°の方向において、光学LPF28のカットオフ周波数と、CCD30の画素間のナイキスト周波数とが一致する。したがって、光学LPF28は、+45°方向に並んでいる画素間における偽信号、偽色の発生を抑制する。
【0044】
なお、本実施形態では、1枚の光学部材のみから構成される光学LPF28を用いているので、上記カットオフ周波数以下の画像信号成分の減衰が少ない。したがって、光学LPF28は、例えば、光分離方向が異なる複数の光学部材を組み合わせて作られ、2次元的なフィルタリングを行う光学LPFフィルタより、後に再現すべき画像信号をより多く残す。この結果、本実施形態では、より鮮鋭な画像を取得することが可能となっている。
【0045】
一方で、光学LPF28は、−45°方向に関しては光学像の空間周波数をフィルタリングしないので、−45°方向における偽色の発生は抑制されない。そこで、本実施形態では、−45°方向の偽色の発生を以下に説明するRGB補間処理部34の色補間処理によって低減する。これにより、本実施形態では、光学LPF28によるナイキスト周波数以下における光学像の減衰を最小限に抑え、鮮鋭な画像の取得を可能としつつも、全方向における偽色の発生を抑制している。
【0046】
図5は、RGB補間処理部34の機能ブロック図である。RGB補間処理部34は、撮像信号処理部32から出力されたデジタル画像データを補間処理することにより、R、G、Bの3つのカラープレーンを生成する。RGB補間処理部34は、撮像信号処理部32から出力されるデジタル画像データを一時格納するバッファメモリ202を有する。また、RGB補間処理部34は、デジタル画像データに対してR、G、又はBの色補間処理を行い、それぞれR、G、又はBのカラープレーンを生成するR補間処理部204、G補間処理部206、およびB補間処理部208を有する。R補間処理部204、G補間処理部206、およびB補間処理部208は、上記色補間処理を実行して得られたカラープレーンのデータをそれぞれバッファメモリ210、212、および214に格納する。RGB補間処理部34は、上記の他に、バッファメモリ210、212、214の各々からカラープレーンの画像データを取得し、そのカラープレーンの虚画素の位置に画素値を補間する虚画素補間部216を有する。
【0047】
図6は、G補間処理部206の処理内容を示す機能ブロック図である。G補間処理部206は、デジタル画像データにおいてG画素が有する画素値を補間処理することにより、R画素及びB画素の位置におけるGの画素値を算出する。G補間処理部206は、データ選択部218、第1相関算出部220、第2相関算出部222、係数算出部224、およびデジタルフィルタ226を有する。
【0048】
データ選択部218は、バッファメモリ220からG画素に対応する画素値を取得し、バッファメモリ212の当該G画素に対応するアドレスに格納する。例えば、注目画素が図3のG11である場合、データ選択部218は、バッファメモリ212の画素位置(x、y)=(1,1)に対応するアドレスにG11の画素値を格納する。
【0049】
また、データ選択部218は、注目画素がR画素又はB画素である場合、データ選択部218は、注目画素の位置においてGの画素値を求めるために必要なデータをバッファメモリ202から取得し、第1相関算出部220、第2相関算出部222およびデジタルフィルタ226に入力する。
【0050】
デジタルフィルタ226は、CCD30により撮像された画像における画素値の分布をフィルタリングするデジタルフィルタであって、光学LPF28の光分離方向と他の方向で異なるフィルタ処理を施すデジタルフィルタである。より具体的には、デジタルフィルタ226は、注目画素の近傍に位置するG画素の画素値の加重平均を、注目画素におけるGの画素値として求める。デジタルフィルタ226は、求めた画素値を、バッファメモリ212における注目画素の画素位置に対応するアドレスに格納する。
【0051】
ここで、注目画素がR22であるとすると、デジタルフィルタ226は、次式に従って注目画素におけるGの画素値を求める。
【数1】
上式において、Wpは、注目画素に対し、光学LPF28の光分離方向に位置する画素に用いる重み係数である。上式において理解されるように、本実施形態では、光学LPF28の光分離方向に隣接する画素(G13、G31)と、その他の方向に隣接する画素(G11、G33)との間で異なる重み係数を用いる。光学LPF28の光分離方向に隣接している画素から得られるデータの方が他の方向に隣接している画素から得られるデータよりも注目画素で求めるデータと強い相関を有している。そこで、本実施形態では、光学LPF28の光分離方向とその他の方向では、画素間の相関の強さが異なるという既知情報を的確に利用して補間処理を行うべく、それら2種類の画素間で重み係数を変えている。
【0052】
重み係数Wpとしては、0.5<Wp≦1を満たす固定値を用いることができる。つまり、注目画素に対して光学LPF28の光分離方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数を、他の方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数より大きくすることができる。この場合、光学LPF28の光分離方向における画素間の相関が強いという既知情報を利用することとなる。特に、Wp=1の場合、その既知情報を最も積極的に利用することとなる。しかし、本実施形態では、さらに相関判別を用いた補間処理を行うべく、Wpの値を以下に説明する第1相関算出部220、第2相関算出部222、および係数算出部224を用いて決定する。
【0053】
第1相関算出部220は、注目画素と、その注目画素に対し、光学LPF28の光分離方向に位置する画素との間における画素値の相関の強さを示す第1相関値を算出する。算出された第1相関値は、第1相関算出部220から係数算出部224へ出力される。注目画素が図3のR22であると仮定すると、第1相関算出部220は、第1相関値Spを次式から算出する。
【数2】
【0054】
第2相関算出部222は、注目画素と、その注目画素に対し、光学LPF28の光分離方向と異なる方向に位置する画素との間における画素値の相関の強さである第2相関値を算出する。本実施形態の場合、光分離方向と異なる方向とは、光分離方向に直交する方向をいう。これは、光学像が光学LPF28の影響を受けていない方向である。第2相関算出部222は、求めた第2相関値を係数算出部224へ出力する。注目画素がR22である場合、第2相関算出部222は、第2相関値Smを次式から算出する。
【数3】
【0055】
係数算出部224は、第1相関値及び第2相関値に基づいて重み係数Wpを算出する。係数算出部224は、次式から重み係数Wpを算出する。
【数4】
ただし、
【数5】
ここで、S+は、第1相関値に所定値α(0<α)を加えた重み付き相関値である。このように、第1相関値にαを加算した値S+を用いて重み係数Wpを求めるのは、光学LPF28の光分離方向における相関が他の方向における相関より大きいという既知情報を重み係数Wpに反映させるためである。なお、重み付き相関値S+は、第1相関値に(1+α)を乗じて求めてもよいことは言うまでもない。
【0056】
係数算出部224は、算出された重み係数Wpをデジタルフィルタ226に入力する。これにより、デジタルフィルタ226は、前述した式(1)の計算を実行できるようになる。
【0057】
図7は、B補間処理部208の処理内容を示す機能ブロック図である。B補間処理部208は、デジタル画像データを補間処理することにより、R画素及びG画素の位置において欠落しているBの画素値を算出する。B補間処理部208は、データ選択部228と、第1から第3までの3つのデジタルフィルタ230、232、234を有する。
【0058】
データ選択部228は、デジタル画像データを格納しているバッファメモリ202と、G補間処理部204が求めたGカラープレーンのデータを格納してるバッファメモリ212とから、第1〜第3デジタルフィルタ230、232、234のそれぞれが処理すべきデータを取得し、それを対応するデジタルフィルタに入力する。また、データ選択部228は、バッファメモリ202が格納しているデジタル画像データのうちB画素の画素値をバッファメモリ214に格納する。このとき、データ選択部228は、バッファメモリ214のアドレスのうち、B画素の画素位置に対応するアドレスにその画素値を格納する。
【0059】
第1デジタルフィルタ230は、R画素において欠落しているBの画素値を求める。注目画素が図3のR22であると仮定すると、第1デジタルフィルタ230は、次式に基づいてその注目画素におけるBの画素値B22を求める。
【数6】
上記の式から理解されるように、第1デジタルフィルタ230は、注目画素の近傍において、光学LPF28の光分離方向に並んでいるB画素値とG画素値との差から欠落しているB22の画素値を求める。つまり、第1デジタルフィルタ230も、光学LPF28の光分離方向における画素値間の相関が強いという既知情報を利用して欠落情報の補間処理を行っている。
【0060】
第2デジタルフィルタ232は、G画素で欠落しているBの画素値を求める。特に、第2デジタルフィルタ232は、G画素のうち、光学LPF28の光分離方向にB画素が隣接しているG画素でのBの画素値を求める。注目画素が図3のG33であると仮定すると、第2デジタルフィルタ232は、次式に基づいて欠落しているBの画素値B33を求める。
【数7】
上式から分かるように、第2デジタルフィルタ232は、注目画素に隣接しているB画素の画素値の平均値を欠落しているBの画素値として求める。ここで、計算に利用するB画素は、注目画素から見て光学LPF28の光分離方向に並んでいるので、第2デジタルフィルタも、上記光分離方向において画素値間の相関が強いという既知情報を利用して補間処理を行っていることになる。
【0061】
第3デジタルフィルタ234も、G画素で欠落しているBの画素値を求める。第3デジタルフィルタ232は、G画素のうち、特に、光学LPF28の光分離方向と直交する方向にB画素が隣接しているG画素でのBの画素値を求める。注目画素が図3のG53であると仮定すると、第3デジタルフィルタ236は、次式に基づいて欠落しているBの画素値B53を求める。
【数8】
上式において、G64及びG42は、G補間処理部206が、光学LPF28の光分離方向における画素値間の相関が強いという既知情報を利用して求めた画素値である。第3デジタルフィルタ234は、光分離方向に直行する方向に並んでいるB64とB42のみからB53を求める代わりに、G補間処理部206が求めた画素値をも利用してB53を求めることにより、光学LPF28の光分離方向における画素値の相関が強いという既知情報を有効に利用している。
【0062】
第1から第3のデジタルフィルタ230,232、234は、注目画素におけるBの画素値を算出すると、その値を注目画素の位置に対応するアドレスにおいて、バッファメモリ214に格納する。これにより、バッファメモリ214にBのカラープレーンに関するデータが格納される。
なお、本実施形態では、R補間処理部204とB補間処理部208との機能は実質的に同一であるので、R補間処理部204の機能についての説明を省略する。
【0063】
図8は、虚画素補間部216が補間処理に用いる3×3のフィルタ行列を示す図である。虚画素補間部216は、バッファメモリ210、212、214の各々からカラープレーンの画像データを取得し、そのカラープレーンの全体に図示のフィルタ行列を掛ける。これにより、虚画素補間部216は、虚画素の位置における画素値を補間する。図示のフィルタ行列をカラープレーンに掛けた場合、実画素の位置では、実画素の画素値がそのまま残る。一方、虚画素の位置では、その虚画素の上下左右に隣接する実画素の画素値の平均値が虚画素の画素値として求められる。
【0064】
図9に、RGB補間処理部34が実行する処理のフローチャートを示した。RGB補間処理部34は、はじめに、撮像信号処理部32からデジタル画像データを取得し、バッファメモリ202に格納する(ステップ102)。次に、G補間処理部206がバッファメモリ202に格納されているデジタル画像データの補間処理を行う(ステップ104)。このステップにおいて、G補間処理部206は、Gのカラープレーンが生成し、バッファメモリ212に格納する。
【0065】
次に、B補間処理部204およびR補間処理部206が、順に、バッファメモリ202に格納されているデジタル画像データの補間処理を行う(ステップ106、108)。このとき、B補間処理部204およびR補間処理部208は、バッファメモリ216に格納されているGカラープレーンのデータをも取得し、補間処理に利用する。ステップ106および108では、それぞれBおよびRのカラープレーンが生成され、バッファメモリ210又は214に格納される。
【0066】
次に、虚画素補間処理部216が、バッファメモリ210、212および214に格納されているそれぞれのカラープレーンについて、虚画素の位置における画素値を求めるための補間処理を行う(ステップ110)。補間処理が終わった後、虚画素補間処理部216は、R、G、Bそれぞれのカラープレーンのデータを処理ユニット60のメインバス82へ出力する(ステップ112)。
【0067】
図10は、図9のステップ104(G補間処理)の詳細な内容を示すフローチャートである。G補間処理では、はじめに、G補間処理部206のデータ選択部218が、バッファメモリ202から処理すべきデータを取得する(ステップ102)。処理対象となっている注目画素がG画素である場合、データ選択部218は、取得した注目画素の画素値を直ちにバッファメモリ212に格納する(ステップ154、158)。その他の場合には、データ選択部218が取得したデータに基づいて、第1相関算出部220,第2相関算出部222、係数算出部224、及びデジタルフィルタ226が図6で説明した一連の処理を行うことにより、注目画素におけるGの画素値を求める(ステップ154、156)。求められたGの画素値は、バッファメモリ212に格納される(ステップ158)。ステップ152からステップ158までの処理は、バッファメモリ202において、G補間処理部206が処理すべきデータがなくなるまで繰り返される(ステップ160)。
【0068】
図11は、図9のB補間処理(ステップ106)の詳細な内容を示すフローチャートである。B補間処理では、はじめに、B補間処理部208のデータ選択部228が、デジタル画像データを格納しているバッファメモリ202、及びGカラープレーンのデータを格納しているバッファメモリ212から処理すべきデータを取得する(ステップ202)。
【0069】
処理対象となっている注目画素がB画素である場合、データ選択部228は、注目画素の直ちに画素値をバッファメモリ214に格納する(ステップ204、216)。一方、注目画素がR画素またはG画素である場合には、第1〜第3デジタルフィルタ230、232、234のいずれかがBの色補間処理を行う。すなわち、注目画素がR画素である場合、第1デジタルフィルタが補間処理を行ってBの画素値を求める(ステップ206、210)。また、注目画素がG画素であって、かつ、注目画素から見て光学LPF28の光分離方向にB画素が隣接している場合には、第2デジタルフィルタ232が補間処理を行う(ステップ208,ステップ212)。さらに、注目画素がG画素であって、かつ、注目画素から見て光学LPF28の光分離方向にBが隣接していない場合には、第3デジタルフィルタ234が補間処理を行う(ステップ208、ステップ210)。
【0070】
次に、第1〜第3デジタルフィルタ230、232、234の各々は、求めた画素値をバッファメモリ214に格納する(ステップ216)。ステップ202からステップ216の処理は、バッファメモリ202に、B補間処理部が処理すべきデータがなくなるまで繰り返される(ステップ218)。
【0071】
なお、図9のR補間処理(ステップ108)の内容は、上記にその詳細を説明したB補間処理(ステップ106)の内容と実質的に同一である。そこで、R補間処理の詳細な説明は省略する。
【0072】
以上説明したように、本実施形態では、CCD30の受光面前方に、一の方向にのみ光学像を分離する光学LPF28を配置することにより、上記一の方向における偽信号、偽色の発生を抑制している。同時に、本実施形態では、CCD30の出力信号に対して、RGB補間処理部34を用いて色補間処理を施している。RGB補間処理部34は、光学LPF28の光分離方向と、その他の方向とで異なるフィルタ処理を行うデジタルフィルタを用いて色補間処理を行う。そして、上記フィルタ処理の内容は、光学LPF28の光分離方向においてCCD30の出力信号間の相関が強いという既知情報に利用して定められている。この結果、本実施形態では、光学LPF28の光分離方向と異なる方向における再現帯域を向上させ、同方向における偽色を低減させている。
【0073】
なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0074】
1)例えば、図3では、光学LPF28及びCCD30に切り欠き(28a、30a)及びマーク(28b、30b)の双方を設けた例を示したが、これは、切り欠き又はマークの一方だけを設けることであってもよい。
【0075】
2)また、光学LPF28及びCCD30に切り欠き及びマークのいずれも設けず、光学LPF28を適当な向きでデジタルカメラ10に取り付けてもよい。この場合には、光学LPF28の取付後に、適当な方法で、光学LPF28の光分離方向を検出する。そして、検出された光分離方向に関する情報(以下、「分離方向情報」という)をデジタルカメラ10に記憶させる。さらに、RGB補間処理部34は、記憶されている分離方向情報に基づいて処理内容を決定する。
【0076】
光学LPF28の取付後にその光分離方向を検出する方法としては、例えば、デジタルカメラ10を用いてCZP等の偽色の発生が確認できる被写体を撮影するという方法がある。撮影は、例えば、式(1)のWpを1と0とに設定して行う。Wp=1のときにWp=0のときより偽色の発生が少なかった場合には、例えば機能設定部116を介して、光学LPF28の光分離方向が+45°である旨の分離方向情報をデジタルカメラ10に入力する。一方、Wp=0のときにWp=1のときより偽色の発生が少なかった場合には、光分離方向が−45°である旨の分離方向情報を入力する。デジタルカメラ10では、例えば、不揮発性メモリ66に入力された分離方向情報を記憶させる。RGB補間処理部34は、例えば、パワースイッチ112がオン状態となったとき、不揮発性メモリ66から分離方向情報を取得し、その情報を利用して式(1)で用いるべきWpの値を決定する。
【0077】
3)CCD30としては、画素(光電変換素子)が方形格子配列に並べられている撮像素子を用いてもよい。この場合、光学LPF28は、光分離方向が実質的に水平方向又は垂直方向に一致するように取り付ける。ここで実質的に水平方向又は垂直方向とは、水平方向又は垂直方向から少なくとも±5°の範囲の方向をいう。
【0078】
4)G補間処理部206のデジタルフィルタ226は、多点スプライン補間法を利用してフィルタ処理を実行してもよい。例えば、デジタルフィルタ226は、注目画素から見て+45°又は−45°の方向に位置するそれぞれ3つ以上の画素の画素値から多点スプライン補間法により注目画素の位置における画素値A、Bを求め、A、Bの加重平均を求めることとしてもよい。
【0079】
5)RGB補間処理部34は、デジタルカメラ10に備えられたロジック回路として実現されてもよく、又は、デジタルカメラ10に備えられたデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)若しくはCPU62が、不揮発性メモリ66又はメインメモリ68に格納されているプログラムを実行する形式で実現されてもよい。後者の場合、プログラムは、デジタルカメラの出荷時に不揮発性メモリ等に格納されていてもよい。あるいは、プログラムは、出荷後に、通信I/F部80を介して外部機器又はインターネット等のネットワークから取得されてもよい。また、プログラムは、オプション装置制御部74を介して、メモリカード等のオプション装置76から取得されてもよい。
【0080】
6)上記実施形態では、RGB補間処理部34がデジタルカメラ10に備えられている場合について説明したが、RGB補間処理部34は、例えば、デジタルカメラから取得した画像データを印刷するラボシステムに備えられていてもよい。
【0081】
図12は、そのようなラボシステム302と、デジタルカメラ300とを示す機能ブロック図である。図9において、上記実施形態で用いたのと同じ符号を付したブロックは、上記実施形態で説明したのと同一の機能を表す。デジタルカメラ300は、RGB補間処理部34を備えない点を除き、デジタルカメラ10と同一の機能、構成を有する。オプション装置76は、例えばメモリカードである。オプション装置76には、デジタルカメラ300が撮像したデジタル画像データが記録される。ラボシステム302は、オプション装置制御部74を介してオプション装置に記録しているデジタル画像情報を取得する。さらに、ラボシステム302は、取得したデジタル画像データにRGB補間処理部34で色補間処理を施す。色補間処理を施されたデジタル画像データは、カラープリンター306に送信され、そこで印刷される。
【0082】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば偽色を防止できる撮影装置、撮影方法、信号処理方法、及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ10の構成を示す。
【図2】CCD30における画素(光電変換素子)の配列を示す図である。
【図3】CCD30における画素の位置と、その画素が受光できる色の関係を示す図である。
【図4】光学LPF28とCCD30とを模式的に示す斜視図である。
【図5】RGB補間処理部34の機能ブロック図である。
【図6】G補間処理部206の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図7】B補間処理部208の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図8】虚画素補間部216が補間処理に用いる3×3のフィルタ行列を示す図である。
【図9】RGB補間処理部34が実行する処理のフローチャートである。
【図10】図9のステップ104(G補間処理)の詳細な内容を示すフローチャートである。
【図11】図9のB補間処理(ステップ106)の詳細な内容を示すフローチャートである。
【図12】ラボシステム302と、デジタルカメラ300とを示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
28 光学LPF
30 CCD
34 RGB補間処理部
204 R補間処理部
206 G補間処理部
208 B補間処理部
220 第1相関算出部
222 第2相関算出部
224 係数算出部
226 デジタルフィルタ
Claims (20)
- 光を1つの光分離方向に分離する光学ローパスフィルタと、
光電変換素子が斜方格子配列又は方形格子配列された、前記光学ローパスフィルタによりフィルタリングされた画像を撮像する単板式の撮像素子と、
一の画素の位置において欠落している色の画素値を、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値と、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値との加重平均として求め、色補間処理を行うデジタルフィルタであって、前記加重平均において、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数は、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数より大きいデジタルフィルタと
を備える撮像装置。 - 前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第1相関値を求める第1相関算出部と、
前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第2相関値を求める第2相関算出部と、
前記第1相関値及び前記第2相関値に基づいて前記加重平均で用いるべき重み係数を求める係数算出部と
をさらに備える請求項1に記載の撮像装置。 - 前記係数算出部は、前記第1相関値に所定値を加えた重み付き相関値が、前記重み付き相関値及び前記第2相関値の和にしめる比率を重み係数として求める請求項2に記載の撮像装置。
- 前記所定値は、正の値である請求項3に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、前記光電変換素子が斜方格子配列されており、
前記光学ローパスフィルタは、前記光分離方向が、水平方向に対して実質的に+45°又は−45°となるように傾けて配置されている請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、前記光電変換素子が方形格子配列されており、
前記光学ローパスフィルタは、前記光分離方向が、水平方向または垂直方向に実質的に一致するように配置されている請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記光分離方向に関する情報を外部から受け付ける入力部と、
前記入力部が受け付けた前記光分離方向に関する情報を記憶する記憶部と
をさらに備え、
前記デジタルフィルタは、前記記憶部に記憶されている前記光分離方向に関する情報を利用して前記一の画素の画素値を求める請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記光学ローパスフィルタは、ベイヤ方式の配列を45°回転させた色フィルタアレイを有する請求項5に記載の撮像装置。
- 前記光学ローパスフィルタの光の分離幅は、前記光分離方向における前記光電変換素子の間隔と等しい請求項8に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子により撮像された画像のB画素及びG画素の位置におけるR画素の画素値を算出することにより、R画素を補間処理するR画素補間処理部と、
前記画像のR画素及びB画素の位置におけるG画素の画素値を算出することにより、G画素を補間処理するG画素補間処理部と、
前記画像のR画素及びG画素の位置におけるB画素の画素値を算出することにより、B画素を補間処理するB画素補間処理部と
をさらに備え、
前記G画素補間処理部が有する前記デジタルフィルタは、R画素又はB画素の位置におけるG画素の画素値を、当該G画素に対して前記光分離方向に隣接するG画素の画素値と、当該G画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するG画素の画素値との加重平均として求める請求項8又は請求項9に記載の撮像装置。 - 前記R画素補間処理部は、
B画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して水平方向及び素直方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した当該R画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタ
を有し、
前記B画素補間処理部は、
R画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して水平方向及び垂直方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した当該B画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタ
を有する請求項10に記載の撮像装置。 - 前記R画素補間処理部は、
前記光分離方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して前記光分離方向に隣接するR画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタ
をさらに有し、
前記B画素補間処理部は、
前記光分離方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して前記光分離方向に隣接するB画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタ
をさらに有する請求項11に記載の撮像装置。 - 前記R画素補間処理部は、
前記光分離方向に直交する方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素の位置のG画素の画素値と、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタ
をさらに有し、
前記B画素補間処理部は、
前記光分離方向に直交する方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素の位置のG画素の画素値と、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理部が出力した、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタ
をさらに有する請求項12に記載の撮像装置。 - 光学ローパスフィルタにより、光を1つの光分離方向に分離する光学的フィルタリング段階と、
光電変換素子が斜方格子配列又は方形格子配列された単板式の撮像素子を用いて、前記光学ローパスフィルタによりフィルタリングされた画像を撮像する撮像段階と、
一の画素の位置において欠落している色の画素値を、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値と、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値との加重平均として求め、色補間処理を行うデジタルフィルタであって、前記加重平均において、前記一の画素に対して前記光分離方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数は、前記一の画素に対して前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の画素値に用いられる重み係数より大きいデジタルフィルタを用いて、前記撮像素子により撮像された画像をフィルタリングするデジタルフィルタ段階と
を備える撮像方法。 - 前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第1相関値を求める第1相関算出段階と、
前記一の画素、及び前記一の画素に対し前記光分離方向に直交する方向に位置する画素の間における画素値の相関の強さを示す第2相関値を求める第2相関算出段階と、
前記第1相関値及び前記第2相関値に基づいて前記加重平均で用いるべき重み係数を求める係数算出段階と
をさらに備える請求項14に記載の撮像方法。 - 前記光分離方向に関する情報を外部から受け付ける入力段階と、
前記入力段階において受け付けた前記光分離方向に関する情報を記憶する記憶段階と
をさらに備え、
前記デジタルフィルタ段階は、前記記憶段階において記憶された前記光分離方向に関する情報を利用して前記一の画素の画素値を求める請求項14又は請求項15に記載の撮像方法。 - 前記撮像素子は、前記光電変換素子が斜方格子配列されており、
前記光学ローパスフィルタは、ベイヤ方式の配列を45°回転させた色フィルタアレイを有し、
前記デジタルフィルタ段階は、
前記撮像素子により撮像された画像のB画素及びG画素の位置におけるR画素の画素値を算出することにより、R画素を補間処理するR画素補間処理段階と、
前記画像のR画素及びB画素の位置におけるG画素の画素値を算出することにより、G画素を補間処理するG画素補間処理段階と、
前記画像のR画素及びG画素の位置におけるB画素の画素値を算出することにより、B画素を補間処理するB画素補間処理段階と
を有し、
前記G画素補間処理段階は、R画素又はB画素の位置におけるG画素の画素値を、当該G画素に対して前記光分離方向に隣接するG画素の画素値と、当該G画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するG画素の画素値との加重平均として求める請求項14乃至請求項16のいずれかに記載の撮像方法。 - 前記R画素補間処理段階は、
B画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して水平方向及び素直方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理段階で求められた当該R画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタ段階
を有し、
前記B画素補間処理段階は、
R画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して水平方向及び垂直方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理段階で求められた当該B画素の位置のG画素の画素値とから算出する第1デジタルフィルタ段階
を有する請求項17に記載の撮像方法。 - 前記R画素補間処理段階は、
前記光分離方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素に対して前記光分離方向に隣接するR画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタ段階
をさらに有し、
前記B画素補間処理段階は、
前記光分離方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素に対して前記光分離方向に隣接するB画素の画素値から算出する第2デジタルフィルタ段階
をさらに有する請求項18に記載の撮像方法。 - 前記R画素補間処理段階は、
前記光分離方向に直交する方向にR画素が隣接しているG画素の位置におけるR画素の画素値を、当該R画素の位置のG画素の画素値と、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の画素値と、前記G画素補間処理段階において求められた、当該R画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するR画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタ段階
をさらに有し、
前記B画素補間処理段階は、
前記光分離方向に直交する方向にB画素が隣接しているG画素の位置におけるB画素の画素値を、当該B画素の位置のG画素の画素値と、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の画素値と、前記G画素補間処理段階において求められた、当該B画素に対して前記光分離方向に直交する方向に隣接するB画素の位置のG画素の画素値とから算出する第3デジタルフィルタ段階
をさらに有する請求項19に記載の撮像方法。
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