JP4027079B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換素子を用いて画像を電子情報に変換する撮像装置に関し、特にベイヤー配列のカラーフィルタおよび画素が、水平垂直共に等ピッチで配列された撮像素子を有する撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、いわゆるベイヤー配列のカラーフィルタを有する撮像素子を用いた撮像装置が多数提案されている。
【0003】
図5は、従来の撮像装置の構成を示すブロック図であり、図5において、1は撮像光学系であるレンズ、2は光学ローパスフィルタ、3は撮像素子、4は画像処理回路、5はカラーフィルタである。
【0004】
図に従って動作を説明する。
【0005】
レンズ1によって、光学ローパスフィルタ2を経て撮像素子3上に結像した不図示の被写体像は、撮像素子3にて光電変換がなされ、電気信号として出力された後、画像処理回路4にて所定の処理を施され、画像信号として出力される。
【0006】
撮像素子3の結像面には、図6に示すようにカラーフィルタ5が設けられている。
【0007】
図6は、撮像素子のカラーフィルタの配置を示す図である。
【0008】
ここにC1、C2、C3、C4は、それぞれ第一、第二、第三および第四のカラーフィルタであり、カラーフィルタ5の配列は、それぞれの色のフィルタが水平垂直とも一画素おきに配列されている。
【0009】
ここでC1とC4、あるいはC2とC3に同色のフィルタを用いる場合もある。
【0010】
そのうちの一例がベイヤー配列である。
【0011】
各カラーフィルタは、撮像素子の画素ピッチにあわせて配列されており、Phは水平画素ピッチ、Pvは垂直画素ピッチである。
【0012】
このような配列のため被写体像の色情報がとびとびにサンプリングされることになり、画像処理回路4にて色情報の補間処理を行う際に、像に水平および垂直の高周波成分が存在するときには、エイリアシングによって偽色と呼ばれる色信号を発生してしまい、著しく画質を劣化させることになる。
【0013】
図7は、周波数平面における撮像素子のサンプリング間隔と偽色の発生の様子を示したものである。
【0014】
HLは水平の輝度折り返し、VLは垂直の輝度折り返し、HFは水平偽色、VFは垂直偽色である。
【0015】
以前より、このような偽色HF、VFを抑圧するため、撮像素子の直前に人口水晶などの複屈折性光学素子を用いた光学ローパスフィルタ2を挿入することが行われている。
【0016】
特に水平および垂直の画素ピッチPh、Pvが相等しい撮像素子を用いた撮像装置においては、光学ローパスフィルタで除去する空間周波数としては、偽色HF、VFの発生を極力抑えながらも輝度信号の帯域を損なわないようにするために、例えば図8の(1)または(2)のようにされていた。
【0017】
図8は、従来の光学ローパスフィルタの除去帯域の様子を示す二次元周波数平面図である。
【0018】
Bは、光学ローパスフィルタの除去帯域である。
【0019】
図8(1)の構成のように、垂直と水平の直交する二種類の除去帯域Bを有する光学素子を組み合わせればよい。
【0020】
また、図8(2)に示すように、撮像素子の画素ピッチが水平垂直で等しい場合には斜め45°ずつで直交する二種類の除去帯域Bを有する光学素子を組み合わせてもよい。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述従来の撮像装置で用いられていた複屈折性光学素子を用いた光学ローパスフィルタ2では、複屈折性光学素子を通過した光線が偏光しているため、一枚の複屈折性光学素子の後に別の複屈折性光学素子を除去帯域Bが直交するように挿入しても所定の性能を得ることが出来ない。
【0022】
このため二枚の複屈折性光学素子の間に偏光を元に戻す位相板か、二枚の複屈折性光学素子とは除去帯域Bが45°の角度を有する別の複屈折性光学素子を挿入しなければならないため、部品コストの上昇と共に工学部品の貼り合わせが増えることによる製造上の困難も増大していた。
【0023】
本発明は上述従来例の有する課題に鑑みてなされたものであり、光学ローパスフィルタの構成を簡略化しコスト及び製造上の困難を低減しつつも、良好な画質で画像を取りこめる撮像装置を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、下記の各項(1)〜()のいずれかに示す撮像装置を提供することにより、前記目的を達成しようとするものである。
【0025】
(1)複数種類の色フィルタが水平垂直共に等ピッチで配列された撮像素子と、前記撮像素子に入射する被写体光に対する除去帯域が互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタとを有する撮像装置であって、前記撮像素子より出力された信号の水平方向の高周波部分の偽色を低減する偽色低減回路を有し、前記光学ローパスフィルタは、除去帯域が画素の水平配列に対してそれぞれ22.5°の角度をなし、かつ互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせたローパスフィルタであることを特徴とする撮像装置。
【0026】
(2)複数種類の色フィルタが水平垂直共に等ピッチで配列された撮像素子と、前記撮像素子に入射する被写体光に対する除去帯域が互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタとを有する撮像装置であって、前記撮像素子より出力された信号の垂直方向の高周波部分の偽色を低減する偽色低減回路を有し、前記光学ローパスフィルタは、除去帯域が画素の垂直配列に対してそれぞれ22.5°の角度をなし、かつ互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタであることを特徴とする撮像装置。
【0028】
すなわち、撮像素子より出力された信号を処理する画像処理回路に偽色を低減する回路を付加すると共に、除去帯域がそれぞれ45°となる複屈折性光学素子二枚を組み合わせた光学ローパスフィルタを用いる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を複数の実施例に基づいて詳細に説明する。
【0030】
(第一の実施例)
以下、本発明の第一の実施例を図面に基づいて説明する。
【0031】
図1は、本発明の第一の実施例の構成を示すブロック図であり、従来例と同一の構成要素には同一記号を付し説明を省略する。
【0032】
また、6は、本実施例にかかる、除去帯域が画素の水平配列に対してそれぞれ22.5°の角度をなし、かつ互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタ、7は信号処理回路、8は、信号処理回路7に含まれ、水平方向の高周波部分の偽色を低減する水平偽色低減回路である。
【0033】
図に従って動作を説明する。
【0034】
レンズ1によって、光学ローパスフィルタ6を経て撮像素子3上に結像した不図示の被写体像が、撮像素子3にて光電変換がなされ、電気信号として出力された後、信号処理回路7にて所定の処理を施され、画像信号として出力される。
【0035】
さらに、撮像素子3の結像面には、上述従来例と同様にカラーフィルタ5が設けられている。
【0036】
信号処理回路7において色情報の補間処理を行う際に、像に含まれる高周波成分による偽色のうち垂直の高周波成分によるものは、図2に示すように、本実施例の光学ローパスフィルタ6によって抑圧される。
【0037】
さらに、本発明の光学ローパスフィルタ6は、水平方向の輝度の折り返し歪をも抑圧する。
【0038】
図2は、本発明の第一の実施例の光学ローパスフィルタを用いた場合の偽色および輝度の折り返しの様子を示す二次元周波数平面図である。
【0039】
従来例と同様に、HLは水平の輝度折り返し、VLは垂直の輝度折り返し、HFは水平偽色、VFは垂直偽色、Bは、光学ローパスフィルタの除去帯域である。
【0040】
図2において残存している水平偽色HFは、信号処理回路7内に設けられた水平偽色低減回路8によって、画像信号の特性を用いて低減されるため画質を劣化させることは無い。水平偽色低減回路8は、例えば、縦縞の被写体を撮像したときに生じる水平方向の偽色を抑圧するために、対象とする画素に対して縦方向に隣接する画素を用いて色情報を補間する。
【0041】
(第二の実施例)
以下、本発明の第二の実施例を図面に基づいて説明する。
【0042】
図3は、本発明の第二の実施例の構成を示すブロック図であり、第一の実施例と同一の構成要素には同一記号を付し説明を省略する。
【0043】
また、7′は信号処理回路、9は、本実施例にかかる、除去帯域が画素の垂直配列に対してそれぞれ22.5°の角度をなし、かつ互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタ、10は、信号処理回路7′に含まれ、垂直方向の高周波部分の偽色を低減する垂直偽色低減回路である。
【0044】
図に従って動作を説明する。
【0045】
レンズ1によって、光学ローパスフィルタ9を経て撮像素子3上に結像した不図示の被写体像が、撮像素子3にて光電変換がなされ電気信号として出力された後、信号処理回路7′にて所定の処理を施され、画像信号として出力される。
【0046】
さらに、撮像素子3の結像面には、上述従来例と同様にカラーフィルタ5が設けられている。
【0047】
信号処理回路7′において色情報の補間処理を行う際に、像に含まれる高周波成分による偽色のうち水平の高周波成分によるものは、図4に示すように、本実施例の光学ローパスフィルタ9によって抑圧される。
【0048】
さらに、本実施例の光学ローパスフィルタ9においては、垂直方向の輝度の折り返し歪をも抑圧する。
【0049】
図4は、本発明の第二の実施例の光学ローパスフィルタを用いた場合の偽色および輝度の折り返しの様子を示す二次元周波数平面図である。
【0050】
従来例と同様に、HLは水平の輝度折り返し、VLは垂直の輝度折り返し、HFは水平偽色、VFは垂直偽色、Bは、光学ローパスフィルタの除去帯域である。
【0051】
図4において残存している垂直偽色VFは、信号処理回路7′内に設けられた垂直偽色低減回路10によって、画像信号の特性を用いて低減されるため画質を劣化させることは無い。垂直偽色低減回路8は、例えば、横縞の被写体を撮像したときに生じる垂直方向の偽色を抑圧するために、対象とする画素に対して横方向に隣接する画素を用いて色情報を補間する。
【0052】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ベイヤー配列のカラーフィルタおよび画素が水平垂直共に等ピッチで配列された撮像素子を有する撮像装置において、撮像素子より出力された信号を処理する画像処理回路に水平方向の偽色を低減する偽色低減回路を付加すると共に、除去帯域が互いにそれぞれ45°となる複屈折性光学素子二枚を組み合わせた光学ローパスフィルタを用いることによって、光学ローパスフィルタの構成を簡略にしつつ画質劣化の無い画像を得ることが出来る撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施例の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図2】 本発明の第一の実施例の光学ローパスフィルタを用いた場合の偽色および輝度の折り返しの様子を示す二次元周波数平面図。
【図3】 本発明の第二の実施例の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図4】 本発明の第二の実施例の光学ローパスフィルタを用いた場合の偽色および輝度の折り返しの様子を示す二次元周波数平面図。
【図5】 従来の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図6】 撮像素子のカラーフィルタの配置を示す図。
【図7】 従来の光学ローパスフィルタを用いた場合の偽色および輝度の折り返しの様子を示す二次元周波数平面図。
【図8】 従来の光学ローパスフィルタの除去帯域の様子を示す二次元周波数平面図。
【符号の説明】
1 レンズ
2 従来の光学ローパスフィルタ
3 撮像素子
4 画像処理回路
5 カラーフィルタ
6 第一実施例の光学ローパスフィルタ
7 信号処理回路
7′ 信号処理回路
8 水平偽色低減回路
9 第二実施例の光学ローパスフィルタ
10 垂直偽色低減回路
HL 水平の輝度折り返し
VL 垂直の輝度折り返し
HF 水平偽色
VF 垂直偽色
B 光学ローパスフィルタの除去帯域

Claims (2)

  1. 複数種類の色フィルタが水平垂直共に等ピッチで配列された撮像素子と、
    前記撮像素子に入射する被写体光に対する除去帯域が互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタとを有する撮像装置であって、
    前記撮像素子より出力された信号の水平方向の高周波部分の偽色を低減する偽色低減回路を有し、
    前記光学ローパスフィルタは、除去帯域が画素の水平配列に対してそれぞれ22.5°の角度をなし、かつ互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせたローパスフィルタであることを特徴とする撮像装置。
  2. 複数種類の色フィルタが水平垂直共に等ピッチで配列された撮像素子と、
    前記撮像素子に入射する被写体光に対する除去帯域が互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタとを有する撮像装置であって、
    前記撮像素子より出力された信号の垂直方向の高周波部分の偽色を低減する偽色低減回路を有し、
    前記光学ローパスフィルタは、除去帯域が画素の垂直配列に対してそれぞれ22.5°の角度をなし、かつ互いに45°の角度をなす二枚の複屈折性光学素子を組み合わせた光学ローパスフィルタであることを特徴とする撮像装置。
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