JP6031835B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

ＲＧＢ３色のカラーフィルタをベイヤー配列で配置し、各画素位置において不足する色成分を補間する色補間処理を行うことにより、１枚の撮像素子からカラー画像信号を得られるようにした撮像装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−７７７７０号公報

例えば撮像画像の用途や撮影シーンなどによって、高感度の画像信号が求められる場合もあれば、高解像度の画像信号が求められる場合もある。したがって、高感度の画像信号と高解像度の画像信号の両方を取得できる撮像素子が望まれている。

請求項１に記載の発明による撮像装置は、撮像光学系を通過した光束を受光し、第１色、第２色および第３色の信号を出力する矩形の第１画素、第２画素、および第３画素を備え、前記第１画素が第２方向に配置された第１の画素列と、前記第１の画素列の隣りに配置され前記第２画素が前記第２方向に配置された第２の画素列と、前記第２の画素列の隣りに配置され前記第１画素が前記第２方向に配置された第３の画素列と、前記第３の画素列の隣りに配置され前記第３画素が前記第２方向に配置された第４の画素列と、から構成される画素列の組が前記第２方向と交差する第１方向に複数配置され、前記第１の画素列ないし前記第４の画素列が互いに隣り合う画素列において前記第２方向に半画素分ずれて配置された撮像素子と、前記第１方向に互いに隣り合う２つの前記第１画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第２画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第３画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の信号を出力する加算部と、前記加算部により出力されたベイヤー配列の信号に基づいて、画像信号を生成する第１の画像生成部と、を備える。
請求項２に記載の発明による撮像装置は、撮像光学系を通過した光束を受光し、第１色、第２色および第３色の信号を出力する矩形の第１画素、第２画素、および第３画素を備え、前記第１画素が第１方向に配置された第１の画素列と前記第２画素および第３画素が前記第１方向に交互に配置された第２の画素列とが、前記第１方向と交差する第２方向に交互に複数配置され、前記第１の画素列と前記第２の画素列が前記第１方向に半画素分ずれて配置された撮像素子と、前記第１方向に互いに隣り合う２つの前記第１画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第２画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第３画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の信号を出力する加算部と、前記加算部により出力されたベイヤー配列の信号に基づいて、画像信号を生成する第１の画像生成部と、を備える。

本発明によれば、１つの撮像素子から高感度の画像信号と高解像度の画像信号とを取得することができる。

本発明の実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示する図である。 撮像素子における単位画素を説明する図である。 マイクロレンズを説明する図である。 撮像素子における画素の配置を例示する平面図である。 第１の画像信号生成処理において、Ｇ画像信号の生成方法を説明する図である。 第１の画像信号生成処理において、Ｂ画像信号およびＲ画像信号の生成方法を説明する図である。 第１の画像信号生成処理によって得られるベイヤー配列の画像信号を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。また、以下の説明および図面において、Ｘ方向を水平方向、Ｙ方向を垂直方向、Ｚ方向を前後方向とする。図１は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示する図である。デジタルカメラ１は、交換レンズ２とカメラボディ３から構成される。交換レンズ２は、マウント部４を介してカメラボディ３に装着される。

交換レンズ２は、レンズ制御部５、主レンズ９、ズームレンズ８、フォーカシングレンズ７、および絞り６を含む。レンズ制御部５は、マイクロコンピュータとメモリなどで構成され、フォーカシングレンズ７と絞り６の駆動制御、絞り６の開口状態の検出、ズームレンズ８およびフォーカシングレンズ７の位置検出、後述するカメラボディ３側のボディ制御部１４に対するレンズ情報の送信、ボディ制御部１４からのカメラ情報の受信などを行う。

カメラボディ３は、撮像素子１２、撮像素子駆動制御部１９、ボディ制御部１４、液晶表示素子駆動回路１５、液晶表示素子１６、接眼レンズ１７、および操作部材１８などを含み、着脱可能なメモリカード２０が装着されている。撮像素子１２は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどから構成され、交換レンズ２の予定結像面に配置されて交換レンズ２により結像される被写体像を撮像する。

ボディ制御部１４は、マイクロコンピュータとメモリなどで構成される。ボディ制御部１４は、デジタルカメラ全体の動作制御を行う。ボディ制御部１４とレンズ制御部５は、マウント部４の電気接点部１３を介して通信を行うように構成される。

撮像素子駆動制御部１９は、ボディ制御部１４からの指示に応じて撮像素子１２で必要な制御信号を生成する。液晶表示素子駆動回路１５は、ボディ制御部１４からの指示に応じて液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電子ビューファインダー）を構成する液晶表示素子１６を駆動する。撮影者は、接眼レンズ１７を介して液晶表示素子１６に表示された像を観察する。メモリカード２０は、画像データなどを格納記憶する記憶媒体である。

交換レンズ２によって撮像素子１２上に結像された被写体像は、撮像素子１２によって光電変換される。撮像素子１２は、撮像素子駆動制御部１９からの制御信号によって光電変換信号の蓄積および信号読出しのタイミング（フレームレート）が制御される。撮像素子１２からの出力信号は、不図示のＡ／Ｄ変換部でデジタルデータに変換され、ボディ制御部１４へ送られる。

ボディ制御部１４は、撮像素子１２からの所定の焦点検出エリアに対応する出力信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ制御部５へ送る。レンズ制御部５は、ボディ制御部１４から受信したデフォーカス量に基づいてフォーカシングレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量に基づいてフォーカシングレンズ７を不図示のモーター等で駆動して合焦位置へ移動させる。

また、ボディ制御部１４は、撮影指示後に撮像素子１２から出力された信号に基づいて記録用の画像データを生成する。ボディ制御部１４は、生成した画像データをメモリカード２０に格納するとともに液晶表示素子駆動回路１５へ送り、液晶表示素子１６に再生表示させる。

なお、カメラボディ３にはシャッターボタンや、後述する画像生成モードを設定する設定部材などを含む操作部材１８が設けられている。ボディ制御部１４は、これらの操作部材１８からの操作信号を検出し、検出結果に応じた動作（撮影処理、画像生成モードの設定など）の制御を行う。

＜撮像素子の説明＞
本実施形態は、撮像素子１２に特徴を有するので、以降は撮像素子１２を中心に説明する。まず、撮像素子１２における単位画素２０の形成方法について説明する。図２（Ａ）に示すように、単位画素２０は、所定のサイズで設計された略正方形形状でなり、矩形状の光電変換部（ＰＤ）３０を有する。また、図２（Ｂ）に示すように、単位画素２０は、各辺がＸ方向およびＹ方向に対して略４５度回転されて配置される。なお、このとき光電変換部３０は回転されずに縦横比が変更されて配置される。またこのとき光電変換部３０は、図２（Ａ）で示した光電変換部３０と面積を等しくするために単位画素２０の形状に合わせて４角が削られる。そして単位画素２０内には、不図示のトランジスタが配置される。

その後、単位画素２０には、公知の配線工程および平坦化工程を経た後にカラーフィルタ層が配置される。赤色成分の光を受光する撮像用画素（Ｒ画素）には、赤色成分の光のみを透過させるカラーフィルタ層が配置される。緑色成分の光を受光する撮像用画素（Ｇ画素）には、緑色成分の光のみを透過させるカラーフィルタ層が配置される。青色成分の光を受光する撮像用画素（Ｂ画素）には、青色成分の光のみを透過させるカラーフィルタ層が配置される。

カラーフィルタ層が形成された後、単位画素２０に対して、マイクロレンズを形成するオンチップレンズ形成工程が行われる。本実施形態では、この単位画素２０に配置されるマイクロレンズを、図３（Ａ）に示すように円形の球面レンズから４辺を落とすような形状とする。こうすることにより、図３（Ｂ）に示すようにマイクロレンズ５０を稠密に配置することができるため、レンズ開口を拡げることができる。

次に、図４を用いて撮像素子１２における画素の配置を説明する。なお、図４では、撮像素子１２の一部を抜き出して図示している。なお図４では、図示の都合上マイクロレンズ５０の形状を円形で示しているが、実際は図３（Ｂ）に示した形状であるとする。

撮像素子１２は、複数のＧ画素が所定のピッチでＸ方向に配列された第１の画素列６０と、複数のＢ画素およびＲ画素が交互に所定のピッチでＸ方向に配列された第２の画素列７０とを有する。複数の第１の画素列６０および第２の画素列７０は、交互に所定のピッチでＹ方向に並置されている。また、第１の画素列６０および第２の画素列７０は、互いにＸ方向に上記所定のピッチの半分ずれて配置されている。上述したように各単位画素２０の各辺は、Ｘ方向およびＹ方向に対して略４５度傾くように配置されているため、このように隣接する画素列を上記所定のピッチの半分ずらして配置することで複数の単位画素２０を稠密に配置することができる。

このような画素の配置は、換言すれば以下のように説明できる。撮像素子１２は、複数のＧ画素が所定のピッチでＹ方向に配列された第３の画素列８０と、複数のＢ画素が所定のピッチでＹ方向に配列された第４の画素列９０と、複数のＧ画素が所定のピッチでＹ方向に配列された第５の画素列１００と、複数のＲ画素が所定のピッチでＹ方向に配列された第６の画素列１１０と、を有する。第３の画素列８０の右隣には第４の画素列９０が並置され、第４の画素列９０の右隣には第５の画素列１００が並置され、第５の画素列１００の右隣には第６の画素列１１０が並置されている。第３〜第６の画素列８０〜１１０は、互いに隣接する画素列においてＹ方向に上記所定のピッチの半分ずれて配置されている。そして撮像素子１２において、この第３〜第６の画素列８０〜１１０から構成される画素列の組がＸ方向に複数並置されている。

＜画像信号生成処理＞
次に、撮像素子１２からの出力信号に基づいてカラー画像信号を生成する画像信号生成処理について説明する。本実施形態のデジタルカメラ１では、高感度の画像信号を生成する高感度画像生成モードと、高解像度の画像信号を生成する高解像度画像生成モードとが設けられている。本実施形態では、ユーザが操作部材１８を操作することにより、高感度画像生成モードまたは高解像度画像生成モードのいずれかを選択できるようになっている。

（高感度画像生成モード）
ボディ制御部１４は、操作部材１８の操作信号に基づいて高感度画像生成モードを設定すると、高感度の画像信号を生成する高感度画像生成処理を実行する。以下、この高感度画像生成処理を図５〜図７を用いて説明する。図５は、Ｇ画像信号の生成について説明する図である。図５（Ａ）において、両矢印は信号を加算するＧ画素の組を示している。図５（Ｂ）は、この加算の結果得られるＧ画像信号を説明する図である。高感度画像信号生成処理において、ボディ制御部１４は、各第１の画素列６０において、Ｘ方向に互いに隣接する２つのＧ画素からの出力信号を加算してＧ画像信号を生成する。

具体的に、ボディ制御部１４は、Ｙ方向ｎ＋１列目の第１の画素列６０において、Ｘ方向ｍ列目、Ｙ方向ｎ＋１列目のＧ画素（以下、Ｇ（ｍ，ｎ＋１）画素と示す）からの出力信号とＧ（ｍ＋２，ｎ＋１）画素からの出力信号とを加算することにより、Ｇ（ｍ＋１，ｎ＋１）画素に相当するＧ画像信号を生成する。同様にして、ボディ制御部１４は、Ｇ（ｍ＋４，ｎ＋１）画素およびＧ（ｍ＋６，ｎ＋１）画素からの出力信号を加算することにより、Ｇ（ｍ＋５，ｎ＋１）画素に相当するＧ画像信号を生成する。同様に、Ｙ方向ｎ＋１列目の第１の画素列６０において、Ｇ（ｍ＋９，ｎ＋１）画素、Ｇ（ｍ＋１３，ｎ＋１）画素、Ｇ（ｍ＋１７，ｎ＋１）画素、…、に相当するＧ画像信号を生成する。

また、ボディ制御部１４は、Ｙ方向ｎ＋３列目の第１の画素列６０においては、Ｇ（ｍ＋２、ｎ＋３）画素およびＧ（ｍ＋４、ｎ＋３）画素からの出力信号を加算することにより、Ｇ（ｍ＋３，ｎ＋３）画素に相当するＧ画像信号を生成する。同様にして、ボディ制御部１４は、Ｇ（ｍ＋６，ｎ＋３）画素およびＧ（ｍ＋８，ｎ＋３）画素からの出力信号を加算することにより、Ｇ（ｍ＋７，ｎ＋３）画素に相当するＧ画像信号を生成する。同様に、Ｙ方向ｎ＋３列目の第１の画素列６０において、Ｇ（ｍ＋１１，ｎ＋３）画素、Ｇ（ｍ＋１５，ｎ＋３）画素、Ｇ（ｍ＋１９，ｎ＋３）画素、…、に相当するＧ画像信号を生成する。

また、ボディ制御部１４は、Ｙ方向ｎ＋５列目、ｎ＋９列目、ｎ＋１３列目、…、の第１の画素列６０においては、上述したＹ方向ｎ＋１列目と同様にしてＧ画像信号を生成し、Ｙ方向ｎ＋７列目、ｎ＋１１列目、ｎ＋１５列目、…、の第１の画素列６０においては、上述したＹ方向ｎ＋３列目と同様にしてＧ画像信号を生成する。すなわち、Ｙ方向に互いに隣接する２つの第１の画素列６０では、加算するＧ画素の組をＸ方向に１つのＧ画素分ずらすようにする。この結果、図５（Ｂ）に示すように、複数のＧ画素がＸ方向に４画素ピッチで配列されたＧ画素列がＹ方向に複数並置され、Ｙ方向に互いに隣接するＧ画素列がＸ方向に２画素ピッチ分ずれているＧ画素配置に相当するＧ画像信号が生成される。

また図６は、Ｂ画像信号およびＲ画像信号の生成について説明する図である。図６（Ａ）において、両矢印は信号を加算するＢ画素の組およびＲ画素の組を示している。図６（Ｂ）は、この加算の結果得られるＢ画像信号およびＲ画像信号を説明する図である。高感度画像信号生成処理において、ボディ制御部１４は、第４の画素列９０において、Ｙ方向に互いに隣接する２つのＢ画素からの出力信号を加算してＢ画像信号を生成する。また、ボディ制御部１４は、第６の画素列１１０において、Ｙ方向に互いに隣接する２つのＲ画素からの出力信号を加算してＲ画像信号を生成する。

具体的に、ボディ制御部１４は、Ｘ方向ｍ＋１列目の第４の画素列９０において、Ｘ方向ｍ＋１列目、Ｙ方向ｎ＋２列目のＢ画素（以下、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋２）画素と示す）からの出力信号とＢ（ｍ＋１，ｎ＋４）画素からの出力信号とを加算することにより、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋３）画素に相当するＢ画像信号を生成する。同様にして、ボディ制御部１４は、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋６）画素およびＧ（ｍ＋１，ｎ＋８）画素からの出力信号を加算することにより、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋７）画素に相当するＢ画像信号を生成する。同様に、Ｘ方向ｍ＋１列目の第４の画素列９０において、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋１１）画素、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋１５）画素、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋９）画素、…、に相当するＢ画像信号を生成する。そして、ボディ制御部１４は、Ｘ方向ｍ＋５列目、ｍ＋９列目、ｍ＋１３列目、…、の第４の画素列９０において、上述したＸ方向ｍ＋１列目と同様にしてＢ画像信号を生成する。

また、ボディ制御部１４は、Ｘ方向ｍ＋３列目の第６の画素列１１０においては、Ｘ方向ｍ＋３列目、Ｙ方向ｎ列目のＲ画素（以下、Ｒ（ｍ＋３，ｎ）画素と示す）からの出力信号とＲ（ｍ＋３，ｎ＋２）画素からの出力信号とを加算することにより、Ｒ（ｍ＋３，ｎ＋１）画素に相当するＲ画像信号を生成する。同様にして、ボディ制御部１４は、Ｒ（ｍ＋３，ｎ＋４）画素およびＲ（ｍ＋３，ｎ＋６）画素からの出力信号を加算することにより、Ｒ（ｍ＋３，ｎ＋５）画素に相当するＲ画像信号を生成する。同様に、Ｘ方向ｍ＋３列目の第４の画素列９０において、Ｒ（ｍ＋３，ｎ＋９）画素、Ｒ（ｍ＋３，ｎ＋１３）画素、Ｒ（ｍ＋３，ｎ＋１７）画素、…、に相当するＲ画像信号を生成する。そして、ボディ制御部１４は、Ｘ方向ｍ＋７列目、ｍ＋１１列目、ｍ＋１５列目、…、の第６の画素列１１０において、上述したＸ方向ｍ＋３列目と同様にしてＲ画像信号を生成する。

すなわちボディ制御部１４は、第４の画素列９０および第６の画素列１１０では、加算するＢ画素またはＲ画素の組をＹ方向に１つのＢ画素またはＲ画素分ずらすようにする。この結果、図６（Ｂ）に示すように、複数のＢ画素がＸ方向に４画素ピッチで並べられたＢ画素列と複数のＲ画素がＸ方向に４画素ピッチで並べられたＲ画素列とがＹ方向に交互に並置され、Ｙ方向に互いに隣接するＢ画素列およびＲ画素列がＸ方向に２画素ピッチ分ずれている画素配置に相当するＢ画像信号およびＲ画像信号が生成される。

また、加算するＢ画素またはＲ画素の組は、加算の結果得られるＢ画像信号およびＲ画像信号の画素配置が、上述したＧ画素の組の加算の結果得られるＧ画像信号の画素配置と重ならないように設定される。例えば、Ｇ（ｍ，ｎ＋１）画素とＧ（ｍ＋２，ｎ＋１）画素とを加算してＧ（ｍ＋１，ｎ＋１）画素に相当するＧ画像信号を生成する場合、Ｂ（ｍ＋１，ｎ）画素とＢ（ｍ＋１，ｎ＋２）画素とを加算するとＢ（ｍ＋１，ｎ＋１）画素に相当するＢ画像信号が生成され、Ｇ画像信号と画素位置が重なってしまう。したがってこの場合は、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋２）画素とＢ（ｍ＋１，ｎ＋４）画素とを組にして加算して、Ｂ（ｍ＋１，ｎ＋３）画素に相当するＢ画像信号を生成するようにして、Ｇ画像信号と画素位置が重ならないようにする。

ボディ制御部１４は、このようにして得られたＧ画像信号、Ｂ画像信号およびＲ画像信号を合成することにより、図７に示すように、正方配列のベイヤー配列でなる画像信号を得ることができる。なお、ここで得られる画像信号は、撮像素子１２に含まれる画素数の２分の１の画素数である。

ボディ制御部１４は、このようにして得られたベイヤー配列の画像信号に対して色補間処理を行い、不足する色成分の画像信号を生成する。ベイヤー配列における色補間処理は公知であるので、詳細な説明は省略する。この色補間処理の結果、カラー画像信号（ＲＧＢ）が得られる。このカラー画像信号は、上述したように２つの画素を混合して得られた画像信号であるため、高感度のカラー画像信号である。ボディ制御部１４は、この高感度のカラー画像信号を用いて、例えば記録用画像のファイルを生成してメモリカード２０に記録する。

（高解像度画像生成モード）
次に、高解像度画像生成モードについて説明する。ボディ制御部１４は、操作部材１８からの操作信号に基づいて高解像度画像生成モードを設定すると、高解像度の画像信号を生成する高解像度画像信号生成処理を実行する。この高解像度画像信号生成処理において、ボディ制御部１４は、各画素において不足する色成分を補間する色補間処理を行う。

まず、Ｇ画素の位置においてＢ画像信号およびＲ画像信号を補間する処理について説明する。ボディ制御部１４は、各Ｇ画素において斜め方向に隣接する２つのＢ画素からの出力信号を平均した信号を、当該Ｇ画素の位置におけるＢ画像信号とする。同様に、ボディ制御部１４は、各Ｇ画素において斜め方向に隣接する２つのＲ画素からの出力信号を平均した信号を、当該Ｇ画素の位置におけるＲ画像信号とする。

次に、Ｂ画素の位置においてＧ画像信号およびＲ画像信号を補間する処理について説明する。ボディ制御部１４は、各Ｂ画素において斜め方向に隣接する４つのＧ画素からの出力信号を平均した信号を、当該Ｂ画素の位置におけるＧ画像信号とする。また、ボディ制御部１４は、各Ｂ画素においてＸ方向に隣接する２つのＲ画素からの出力信号を平均した信号を、当該Ｂ画素の位置におけるＲ画像信号とする。

次に、Ｒ画素の位置においてＧ画像信号およびＢ画像信号を補間する処理について説明する。ボディ制御部１４は、各Ｒ画素において斜め方向に隣接する４つのＧ画素からの出力信号を平均した信号を、当該Ｒ画素の位置におけるＧ画像信号とする。また、ボディ制御部１４は、各Ｒ画素においてＸ方向に隣接する２つのＢ画素からの出力信号を平均した信号を、当該Ｒ画素の位置におけるＢ画像信号とする。

ボディ制御部１４は、このような色補間処理を行うことにより、撮像素子１２の各画素の位置においてＲＧＢの画像信号を得る。ボディ制御部１４は、このようにして得られた高解像度のカラー画像信号を用いて、例えば記録用画像のファイルを生成してメモリカード２０に記録する。

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１２は、交換レンズ２を通過した光束を受光する複数の画素からなる画素群を備え、画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有するＧ画素、Ｂ画素およびＲ画素を有し、複数のＧ画素が水平方向に並置された第１の画素列６０と複数のＢ画素およびＲ画素が水平方向に交互に並置された第２の画素列７０とが、垂直方向に交互に複数並置され、第１の画素列６０と第２の画素列７０は水平方向に略半ピッチずれているように構成した。これにより、１つの撮像素子１２において、隣接する画素からの出力信号を混合して高感度の画像信号を取得することもできるし、各画素からの出力信号に基づいて高解像度の画像信号を取得することもできる。

（２）撮像素子１２は、交換レンズ２を通過した光束を受光する複数の画素からなる画素群を備え、画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有するＧ画素、Ｂ画素およびＲ画素を有し、複数のＧ画素が垂直方向に並置された第３の画素列８０と、第３の画素列８０の右隣に並置され且つ複数のＢ画素が垂直方向に並置された第４の画素列９０と、第４の画素列９０の右隣に並置され且つ複数のＧ画素が垂直方向に並置された第５の画素列１００と、第５の画素列１００の右隣に並置され且つ複数のＲ画素が垂直方向に並置された第６の画素列１１０と、から構成される画素列の組１２０が水平方向に複数並置されており、第３乃至第６の画素列８０〜１１０は、互いに隣接する画素列において垂直方向に略半ピッチずれて並置されているように構成した。これにより、１つの撮像素子１２において、隣接する画素からの出力信号を混合して高感度の画像信号を取得することもできるし、各画素からの出力信号に基づいて高解像度の画像信号を取得することもできる。

（３）上記（１）または（２）の撮像素子１２において、単位画素２０の平面形状がＸ方向およびＹ方向に対して各辺を略４５度傾いた正方形であるように構成したので、単位画素２０の開口率を高めることができ、焦点検出精度を高めることができる。換言すれば、開口率を低下させることなく、撮像素子１２を小型化することができる。

（４）デジタルカメラ１は、上記（１）または（２）の撮像素子１２と、水平方向に互いに隣接する２つのＧ画素からの出力信号を加算し、垂直方向に互いに隣接する２つのＢ画素からの出力信号を加算し、垂直方向に互いに隣接する２つのＲ画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の信号を生成するボディ制御部１４と、ベイヤー配列の信号に基づいてカラー画像信号を生成するボディ制御部１４と、を備える。これにより、高感度の画像信号を取得することができる。また、色補間処理において、ベイヤー配列における色補間処理を行う既存の画像処理エンジンを用いることができる。

（５）上記（４）のデジタルカメラ１において、撮像素子１２の各画素からの出力信号に基づいて、交換レンズ２を通過した光束により形成される像に対応する画像信号を生成するボディ制御部１４をさらに備えるように構成したので、高解像度の画像信号を取得することができる。

（６）上記（５）のデジタルカメラ１において、操作部材１８からの操作信号に基づいて、高感度の画像信号を生成する高感度画像生成モードと高解像度の画像信号を生成する高解像度画像生成モードのいずれか一方を画像信号の生成モードとして設定するボディ制御部１４をさらに備えるように構成したので、ユーザの所望に応じた画像信号を生成することができる。

（変形例１）
上述した実施の形態では、高感度画像生成モードまたは高解像度画像生成モードがユーザの操作部材１８の操作により設定される例について説明したが、これに限らなくてよい。

たとえば、ボディ制御部１４は、撮影シーンに応じて、高感度画像生成モードまたは高解像度画像生成モードのいずれかを設定するようにしてもよい。この場合、例えば夜景の撮影シーンなど暗いところでは高感度画像生成モードを設定し、明るいところでは高解像度画像生成モードを設定する。これにより、撮影シーンに適した画像生成モードを設定することができる。

また、ボディ制御部１４は、スルー画像については色補間処理を簡易に行うことができる高感度画像生成モードによって画像信号を生成し、記録用の画像については高解像度画像生成モードによって画像信号を生成するようにしてもよい。これにより、たとえば、リアルタイムに画像を表示したい場面で色補間処理が簡易な高感度画像生成モードを設定し、高画質に画像を記録したい場面で高解像度画像生成モードを設定するなど、生成する画像の用途に適した画像信号生成モードを設定することができる。

また、ボディ制御部１４は、動画像については、色補間処理が簡易な高感度画像生成モードによって画像信号を生成し、静止画像については、高解像度で記録できる高解像度画像生成モードによって画像信号を生成するようにしてもよい。

また、ボディ制御部１４は、たとえば、高感度画像生成モードおよび高解像度生成モードの双方を画像信号の生成モードとして設定するようにしてもよい。この場合のボディ制御部１４は、たとえば、高感度画像生成モードによって生成した画像、および高解像度生成モードによって生成した画像を両方、背面の表示装置（不図示）に表示させる。ボディ制御部１４は、表示させた２つの画像のうち、ユーザが操作部材１８を介して選択した画像を、メモリカード２０に記録する。

（変形例２）
上述した実施の形態では、単位画素２０におけるマイクロレンズの形状を、図４（Ａ）に示したように円形の球面レンズから４辺を落とした形状とする例について説明したが、これに限らず、例えば円形の球面レンズとしてもよい。

（変形例３）
上述した実施の形態では、単位画素２０の形状を略正方形とする例について説明したが、これに限らず、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に略４５度傾斜した４辺を含む八角形であってもよい。

また上述した実施の形態では、単位画素２０の各辺をＸ方向およびＹ方向に略４５度回転させて配置する例について説明したが、これに限らず、単位画素２０の各辺をＸ方向またはＹ方向に平行に配置するようにしてもよい。この場合であっても、互いに隣接する単位画素２０どうしの配置を半ピッチずらして千鳥配置にすればよい。

（変形例４）
上述した実施の形態では、高解像度画像生成モードにおいて、隣接する画素の出力信号に基づいて色補間処理を行う例について説明した。しかしながら、上述した方法に限らず、この他の方法を用いて色補間処理を行うようにしてもよい。たとえば、Ｂ画素においてＲ画像信号を補間する場合に、水平方向に隣接する２つのＲ画素からの出力信号に加え、さらに斜め方向において最も近傍である４つのＲ画素からの出力信号を用いて、Ｒ画像信号を補間するようにしてもよい。

（変形例５）
上述した実施の形態では、撮像素子１２に、原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタを用いる場合について説明したが、補色系（ＣＭＹ）のカラーフィルタを用いるようにしてもよい。

（変形例６）
上述した実施の形態では、カメラボディ３に交換レンズ２が装着される構成のデジタルカメラ１に本発明を適用するようにしたが、これに限らなくてもよい。たとえば、レンズ一体型のデジタルカメラにも本発明を適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。また、上記実施形態に各変形例の構成を適宜組み合わせてもかまわない。

１…デジタルカメラ、２…交換レンズ、１２…撮像素子、１４…ボディ制御部、５０…マイクロレンズ

Claims (9)

1. 撮像光学系を通過した光束を受光し、第１色、第２色および第３色の信号を出力する矩形の第１画素、第２画素、および第３画素を備え、前記第１画素が第２方向に配置された第１の画素列と、前記第１の画素列の隣りに配置され前記第２画素が前記第２方向に配置された第２の画素列と、前記第２の画素列の隣りに配置され前記第１画素が前記第２方向に配置された第３の画素列と、前記第３の画素列の隣りに配置され前記第３画素が前記第２方向に配置された第４の画素列と、から構成される画素列の組が前記第２方向と交差する第１方向に複数配置され、前記第１の画素列ないし前記第４の画素列が互いに隣り合う画素列において前記第２方向に半画素分ずれて配置された撮像素子と、
   前記第１方向に互いに隣り合う２つの前記第１画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第２画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第３画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の信号を出力する加算部と、
   前記加算部により出力されたベイヤー配列の信号に基づいて、画像信号を生成する第１の画像生成部と、
   を備える撮像装置。
2. 撮像光学系を通過した光束を受光し、第１色、第２色および第３色の信号を出力する矩形の第１画素、第２画素、および第３画素を備え、前記第１画素が第１方向に配置された第１の画素列と前記第２画素および第３画素が前記第１方向に交互に配置された第２の画素列とが、前記第１方向と交差する第２方向に交互に複数配置され、前記第１の画素列と前記第２の画素列が前記第１方向に半画素分ずれて配置された撮像素子と、
   前記第１方向に互いに隣り合う２つの前記第１画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第２画素からの出力信号を加算し、前記第２方向に互いに隣り合う２つの前記第３画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の信号を出力する加算部と、
   前記加算部により出力されたベイヤー配列の信号に基づいて、画像信号を生成する第１の画像生成部と、
   を備える撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記第２画素からの出力信号の加算対象画素と前記第３画素からの出力信号の加算対象画素は、前記第１方向にそれぞれ１画素分ずれている撮像装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記第１方向に配置される１つの列における前記第１画素からの出力信号の加算対象画素と、前記１つの列の次に配置される前記第２方向に続く前記第１方向に配置される前記第１画素の列における前記第１画素からの出力信号の加算対象画素は、前記第１方向に１画素分ずれている撮像装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記加算部は、前記第１方向に配置される１つの列における前記第１画素からの出力信号の加算対象画素と、前記１つの列の次に配置される前記第２方向に続く前記第１方向に配置される前記第１画素の列における前記第１画素からの出力信号の加算対象画素とを前記第１方向に１画素分ずらして加算し、
   前記加算部は、前記第２画素からの出力信号の加算対象画素と前記第３画素からの出力信号の加算対象画素とを前記第１方向に１画素分ずらして加算する撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記第１画素は緑色のカラーフィルタを有するＧ画素、前記第２画素は赤色のカラーフィルタを有するＲ画素、および前記第３画素は青色のカラーフィルタを有するＢ画素である撮像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記第１画素、第２画素、および第３画素の平面形状が、第１方向に対して略４５度傾いた４辺を含む多角形である撮像装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記撮像素子の各第１画素、第２画素、および第３画素からのそれぞれの出力信号に基づいて、前記撮像光学系を通過した光束により形成される像に対応する画像信号を生成する第２の画像生成部をさらに備える撮像装置。
9. 請求項８に記載の撮像装置において、
   前記第１の画像生成部によって画像信号を生成する第１の画像生成モードと、前記第２の画像生成部によって画像信号を生成する第２の画像生成モードのいずれか一方又は双方を前記画像信号の生成モードとして設定するモード設定部をさらに備える撮像装置。