(57)【要約】  それぞれがカラー画像である視差画像を取得するには、それぞれの視差画像を撮像するための複雑な撮影光学系と撮像素子を用意しなければならなかった。  そこで、同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとであって、少なくともいずれかがカラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得する画像取得部と、基準画像データと視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算部と、視差量に基づいて、基準画像データと視差画素データのいずれか一方の原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して、非カラー画像データをカラー画像データに変換する画像変換部とを備える画像処理装置を提供する。
2012140917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと前記基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとであって、少なくともいずれかがカラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得する画像取得部と、
前記基準画像データと前記視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算部と、
前記視差量に基づいて、前記基準画像データと前記視差画像データのいずれか一方の前記原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して、前記非カラー画像データをカラー画像データに変換する画像変換部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記画像データ群は、前記基準画像データと、前記基準画像データに対して一方向に前記視差を有する第１視差画像データおよび前記一方向とは反対の他方向に前記視差を有する第２視差画像データの少なくとも三つの画像データを含む請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データは前記非カラー画像データであり、
前記画像変換部は、前記基準画像データの前記原色情報の少なくとも一部を前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データへ移植して、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データを前記カラー画像データに変換する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データは、前記原色情報を有さない輝度画像データである請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記基準画像データは前記非カラー画像データであり、
前記画像変換部は、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データの少なくともいずれかの前記原色情報の少なくとも一部を前記基準画像データへ移植して、前記基準画像データを前記カラー画像データに変換する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記基準画像データ、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データはいずれも前記非カラー画像データであり、
前記画像変換部は、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データの少なくともいずれかの前記原色情報の少なくとも一部を前記基準画像データへ移植し、前記基準画像データの前記原色情報の少なくとも一部を前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データへ移植して、前記基準画像データ、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データを前記カラー画像データに変換する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記視差量演算部は、前記第１視差画像データと前記第２視差画像データの前記視差量を演算してから、前記基準画像データと前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データのそれぞれの前記視差量を演算する請求項２から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記視差量演算部は、前記基準画像データに対する前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データの前記視差量を表す視差マップを生成し、
前記画像変換部は、前記視差マップを参照して前記原色情報を移植する請求項２から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記同一シーンを撮像する撮像素子と、
請求項１から８のいずれか１項に記載の画像処理装置と
を備える撮像素子であって、
前記画像取得部は、前記撮像素子の出力信号から前記画像データ群を生成して取得する撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子は、
入射光を電気信号に光電変換する、二次元的に配列された光電変換素子と、
前記光電変換素子の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられた開口マスクと、
前記光電変換素子の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられたカラーフィルタと
を備え、
隣接するｎ個（ｎは３以上の整数）の前記光電変換素子のうち、少なくとも２つに対応して設けられたそれぞれの前記開口マスクの開口は、互いに異なる波長帯域を透過させる少なくとも３種類の前記カラーフィルタを含むカラーフィルターパターンの一パターン内に含まれると共に、前記入射光の断面領域内の互いに異なる部分領域からの光束をそれぞれ通過させるように位置づけられ、前記ｎ個の前記光電変換素子を一組とする光電変換素子群が周期的に配列されている請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと前記基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとであって、少なくともいずれかがカラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得する画像取得ステップと、
前記基準画像データと前記視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算ステップと、
前記視差量に基づいて、前記基準画像データと前記視差画像データのいずれか一方の前記原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して、前記非カラー画像データをカラー画像データに変換する画像変換ステップと
をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの撮影光学系を用いて、右目用の画像と左目用の画像とから成るステレオ画像を撮像するステレオ撮像装置が知られている。このようなステレオ撮像装置は、２つの撮像光学系を一定の間隔で配置することにより、同一の被写体を撮像して得られる２つの画像に視差を生じさせる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開平８−４７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それぞれがカラー画像である視差画像を取得するには、それぞれの視差画像を撮像するための複雑な撮影光学系と撮像素子を用意しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における画像処理装置は、同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとであって、少なくともいずれかがカラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得する画像取得部と、基準画像データと視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算部と、視差量に基づいて、基準画像データと視差画素データのいずれか一方の原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して、非カラー画像データをカラー画像データに変換する画像変換部とを備える。【０００５】
本発明の第２の態様における画像処理プログラムは、同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとであって、少なくともいずれかがカラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得する画像取得ステップと、基準画像データと視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算ステップと、視差量に基づいて、基準画像データと視差画素データのいずれか一方の原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して、非カラー画像データをカラー画像データに変換する画像変換ステップとをコンピュータに実行させる。【０００６】
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い。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像素子の断面を表す概略図である。
【図３】撮像素子の一部を拡大した様子を表す概略図である。
【図４】視差画素と被写体の関係を説明する概念図である。
【図５】視差画像を生成する処理を説明する概念図である。
【図６】繰り返しパターンの他の例を示す図である。
【図７】二次元的な繰り返しパターンの例を示す図である。
【図８】開口部の他の形状を説明する図である。
【図９】ベイヤー配列を説明する図である。
【図１０】ベイヤー配列に対する視差画素の割り振りについて、視差画素の種類が２つである場合のバリエーションを説明する図である。
【図１１】バリエーションの一例を示す図である。
【図１２】他のバリエーションの一例を示す図である。
【図１３】他のバリエーションの一例を示す図である。
【図１４】他のカラーフィルタ配列を説明する図である。
【図１５】Ｗ画素と視差画素の配列の一例を示す図である。
【図１６】Ａ−１配列による撮像素子の出力から生成される画像データ群を説明する図である。
【図１７】Ｂ'−１配列による撮像素子の出力から生成される画像データ群を説明する図である。
【図１８】Ｄ−１配列による撮像素子の出力から生成される画像データ群を説明する図である。
【図１９】被写体位置と視差画素量の関係を説明する説明図である。
【図２０】視差マップの生成処理を説明する説明図である。
【図２１】視差マップを参照して原色情報を移植する処理の概念を示す図である。
【図２２】視差画像データと２Ｄ画像データ間で相互に原色情報を移植する処理の概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、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。
【０００９】
撮像装置の一形態である本実施形態に係るデジタルカメラは、１つのシーンについて複数の視点数の画像を一度の撮影により生成できるように構成されている。互いに視点の異なるそれぞれの画像を視差画像と呼ぶ。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１０の構成を説明する図である。デジタルカメラ１０は、撮影光学系としての撮影レンズ２０を備え、光軸２１に沿って入射する被写体光束を撮像素子１００へ導く。撮影レンズ２０は、デジタルカメラ１０に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。デジタルカメラ１０は、撮像素子１００、制御部２０１、Ａ／Ｄ変換回路２０２、メモリ２０３、駆動部２０４、画像処理部２０５、メモリカードＩＦ２０７、操作部２０８、表示部２０９、ＬＣＤ駆動回路２１０およびＡＦセンサ２１１を備える。
【００１１】
なお、図示するように、撮像素子１００へ向かう光軸２１に平行な方向をｚ軸プラス方向と定め、ｚ軸と直交する平面において紙面手前へ向かう方向をｘ軸プラス方向、紙面上方向をｙ軸プラス方向と定める。以降のいくつかの図においては、図１の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。
【００１２】
撮影レンズ２０は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図１では撮影レンズ２０を説明の都合上、瞳近傍に配置された仮想的な１枚のレンズで代表して表している。撮像素子１００は、撮影レンズ２０の焦点面近傍に配置されている。撮像素子１００は、二次元的に複数の光電変換素子が配列された、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサである。撮像素子１００は、駆動部２０４によりタイミング制御されて、受光面上に結像された被写体像を画像信号に変換してＡ／Ｄ変換回路２０２へ出力する。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換回路２０２は、撮像素子１００が出力する画像信号をデジタル画像信号に変換してメモリ２０３へ出力する。画像処理部２０５は、メモリ２０３をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。特に、画像処理部２０５は、撮像素子１００が出力する信号から画像データ群を生成して取得するデータ取得部２３１、取得した画像データ群に含まれる視差画像データ間で視差量を演算する視差量演算部２３２、カラー画像データに変換する画像変換部２３３を有する。それぞれの処理の詳細については、後述する。
【００１４】
画像処理部２０５は、他にも選択された画像フォーマットに従って画像データを調整するなどの画像処理一般の機能も担う。生成された画像データは、ＬＣＤ駆動回路２１０により表示信号に変換され、表示部２０９に表示される。また、メモリカードＩＦ２０７に装着されているメモリカード２２０に記録される。
【００１５】
ＡＦセンサ２１１は、被写体空間に対して複数の測距点が設定された位相差センサであり、それぞれの測距点において被写体像のデフォーカス量を検出する。一連の撮影シーケンスは、操作部２０８がユーザの操作を受け付けて、制御部２０１へ操作信号を出力することにより開始される。撮影シーケンスに付随するＡＦ，ＡＥ等の各種動作は、制御部２０１に制御されて実行される。例えば、制御部２０１は、ＡＦセンサ２１１の検出信号を解析して、撮影レンズ２０の一部を構成するフォーカスレンズを移動させる合焦制御を実行する。
【００１６】
次に、撮像素子１００の構成について詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に係る撮像素子の断面を表す概略図である。図２（ａ）は、カラーフィルタ１０２と開口マスク１０３が別体で構成される撮像素子１００の断面概略図である。また、図２（ｂ）は、撮像素子１００の変形例として、カラーフィルタ部１２２と開口マスク部１２３が一体的に構成されたスクリーンフィルタ１２１を備える撮像素子１２０の断面外略図である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、撮像素子１００は、被写体側から順に、マイクロレンズ１０１、カラーフィルタ１０２、開口マスク１０３、配線層１０５および光電変換素子１０８が配列されて構成されている。光電変換素子１０８は、入射する光を電気信号に変換するフォトダイオードにより構成される。光電変換素子１０８は、基板１０９の表面に二次元的に複数配列されている。
【００１８】
光電変換素子１０８により変換された画像信号、光電変換素子１０８を制御する制御信号等は、配線層１０５に設けられた配線１０６を介して送受信される。また、各光電変換素子１０８に一対一に対応して設けられた開口部１０４を有する開口マスク１０３が、配線層に接して設けられている。開口部１０４は、後述するように、対応する光電変換素子１０８ごとにシフトさせて、相対的な位置が厳密に定められている。詳しくは後述するが、この開口部１０４を備える開口マスク１０３の作用により、光電変換素子１０８が受光する被写体光束に視差が生じる。
【００１９】
一方、視差を生じさせない光電変換素子１０８上には、開口マスク１０３が存在しない。別言すれば、対応する光電変換素子１０８に対して入射する被写体光束を制限しない、つまり有効光束の全体を通過させる開口部１０４を有する開口マスク１０３が設けられているとも言える。視差を生じさせることはないが、実質的には配線１０６によって形成される開口１０７が入射する被写体光束を規定するので、配線１０６を、視差を生じさせない有効光束の全体を通過させる開口マスクと捉えることもできる。開口マスク１０３は、各光電変換素子１０８に対応して別個独立に配列しても良いし、カラーフィルタ１０２の製造プロセスと同様に複数の光電変換素子１０８に対して一括して形成しても良い。
【００２０】
カラーフィルタ１０２は、開口マスク１０３上に設けられている。カラーフィルタ１０２は、各光電変換素子１０８に対して特定の波長帯域を透過させるように着色された、光電変換素子１０８のそれぞれに一対一に対応して設けられるフィルタである。カラー画像を出力するには、互いに異なる少なくとも３種類のカラーフィルタが配列されれば良い。これらのカラーフィルタは、カラー画像を生成するための原色フィルタと言える。原色フィルタの組み合わせは、例えば赤色波長帯を透過させる赤フィルタ、緑色波長帯を透過させる緑フィルタ、および青色波長帯を透過させる青フィルタである。これらのカラーフィルタは、後述するように、光電変換素子１０８に対応して格子状に配列される。
【００２１】
マイクロレンズ１０１は、カラーフィルタ１０２上に設けられている。マイクロレンズ１０１は、入射する被写体光束のより多くを光電変換素子１０８へ導くための集光レンズである。マイクロレンズ１０１は、光電変換素子１０８のそれぞれに一対一に対応して設けられている。マイクロレンズ１０１は、撮影レンズ２０の瞳中心と光電変換素子１０８の相対的な位置関係を考慮して、より多くの被写体光束が光電変換素子１０８に導かれるようにその光軸がシフトされていることが好ましい。さらには、開口マスク１０３の開口部１０４の位置と共に、後述の特定の被写体光束がより多く入射するように配置位置が調整されても良い。
【００２２】
このように、各々の光電変換素子１０８に対応して一対一に設けられる開口マスク１０３、カラーフィルタ１０２およびマイクロレンズ１０１の一単位を画素と呼ぶ。特に、視差を生じさせる開口マスク１０３が設けられた画素を視差画素、視差を生じさせる開口マスク１０３が設けられていない画素を視差なし画素と呼ぶ。例えば、撮像素子１００の有効画素領域が２４ｍｍ×１６ｍｍ程度の場合、画素数は１２００万程度に及ぶ。
【００２３】
なお、集光効率、光電変換効率が良いイメージセンサの場合は、マイクロレンズ１０１を設けなくても良い。また、裏面照射型イメージセンサの場合は、配線層１０５が光電変換素子１０８とは反対側に設けられる。
【００２４】
カラーフィルタ１０２と開口マスク１０３の組み合わせには、さまざまなバリエーションが存在する。図２（ａ）において、開口マスク１０３の開口部１０４に色成分を持たせれば、カラーフィルタ１０２と開口マスク１０３を一体的に形成することができる。また、特定の画素を被写体の輝度情報を取得する画素とする場合、その画素には、対応するカラーフィルタ１０２を設けなくても良い。あるいは、可視光のおよそ全ての波長帯域を透過させるように、着色を施さない透明フィルタを配列しても良い。
【００２５】
輝度情報を取得する画素を視差画素とする場合、つまり、視差画像を少なくとも一旦はモノクロ画像として出力するのであれば、図２（ｂ）として示す撮像素子１２０の構成を採用し得る。すなわち、カラーフィルタとして機能するカラーフィルタ部１２２と、開口部１０４を有する開口マスク部１２３とが一体的に構成されたスクリーンフィルタ１２１を、マイクロレンズ１０１と配線層１０５の間に配設することができる。
【００２６】
スクリーンフィルタ１２１は、カラーフィルタ部１２２において例えば青緑赤の着色が施され、開口マスク部１２３において開口部１０４以外のマスク部分が黒の着色が施されて形成される。スクリーンフィルタ１２１を採用する撮像素子１２０は、撮像素子１００に比較して、マイクロレンズ１０１から光電変換素子１０８までの距離が短いので、被写体光束の集光効率が高い。
【００２７】
次に、開口マスク１０３の開口部１０４と、生じる視差の関係について説明する。図３は、撮像素子１００の一部を拡大した様子を表す概略図である。ここでは、説明を簡単にすべく、カラーフィルタ１０２の配色については後に言及を再開するまで考慮しない。カラーフィルタ１０２の配色に言及しない以下の説明においては、同色（透明である場合を含む）のカラーフィルタ１０２を有する視差画素のみを寄せ集めたイメージセンサであると捉えることができる。したがって、以下に説明する繰り返しパターンは、同色のカラーフィルタ１０２における隣接画素として考えても良い。
【００２８】
図３に示すように、開口マスク１０３の開口部１０４は、それぞれの画素に対して相対的にシフトして設けられている。そして、隣接する画素同士においても、それぞれの開口部１０４は互いに変位した位置に設けられている。
【００２９】
図の例においては、それぞれの画素に対する開口部１０４の位置として、互いに左右方向にシフトした６種類の開口マスク１０３が用意されている。そして、撮像素子１００の全体は、紙面左側から右側へ徐々にシフトする開口マスク１０３をそれぞれ有する６つの視差画素を一組とする光電変換素子群が、二次元的かつ周期的に配列されている。つまり、撮像素子１００は、一組の光電変換素子群を含む繰り返しパターン１１０が、周期的に敷き詰められて構成されていると言える。
【００３０】
図４は、視差画素と被写体の関係を説明する概念図である。特に図４（ａ）は撮像素子１００のうち撮影光軸２１と直交する中心に配列されている繰り返しパターン１１０ｔの光電変換素子群を示し、図４（ｂ）は周辺部分に配列されている繰り返しパターン１１０ｕの光電変換素子群を模式的に示している。図４（ａ）、（ｂ）における被写体３０は、撮影レンズ２０に対して合焦位置に存在する。図４（ｃ）は、図４（ａ）に対応して、撮影レンズ２０に対して非合焦位置に存在する被写体３１を捉えた場合の関係を模式的に示している。
【００３１】
まず、撮影レンズ２０が合焦状態に存在する被写体３０を捉えている場合の、視差画素と被写体の関係を説明する。被写体光束は、撮影レンズ２０の瞳を通過して撮像素子１００へ導かれるが、被写体光束が通過する全体の断面領域に対して、６つの部分領域Ｐａ〜Ｐｆが規定されている。そして、例えば繰り返しパターン１１０ｔ、１１０ｕを構成する光電変換素子群の紙面左端の画素は、拡大図からもわかるように、部分領域Ｐｆから射出された被写体光束のみが光電変換素子１０８へ到達するように、開口マスク１０３の開口部１０４ｆの位置が定められている。同様に、右端の画素に向かって、部分領域Ｐｅに対応して開口部１０４ｅの位置が、部分領域Ｐｄに対応して開口部１０４ｄの位置が、部分領域Ｐｃに対応して開口部１０４ｃの位置が、部分領域Ｐｂに対応して開口部１０４ｂの位置が、部分領域Ｐａに対応して開口部１０４ａの位置がそれぞれ定められている。
【００３２】
別言すれば、例えば部分領域Ｐｆと左端画素の相対的な位置関係によって定義される、部分領域Ｐｆから射出される被写体光束の主光線Ｒｆの傾きにより、開口部１０４ｆの位置が定められていると言っても良い。そして、合焦位置に存在する被写体３０からの被写体光束を、開口部１０４ｆを介して光電変換素子１０８が受光する場合、その被写体光束は、点線で図示するように、光電変換素子１０８上で結像する。同様に、右端の画素に向かって、主光線Ｒｅの傾きにより開口部１０４ｅの位置が、主光線Ｒｄの傾きにより開口部１０４ｄの位置が、主光線Ｒｃの傾きにより開口部１０４ｃの位置が、主光線Ｒｂの傾きにより開口部１０４ｂの位置が、主光線Ｒａの傾きにより開口部１０４ａの位置がそれぞれ定められていると言える。
【００３３】
図４（ａ）で示すように、合焦位置に存在する被写体３０のうち、光軸２１と交差する被写体３０上の微小領域Ｏｔから放射される光束は、撮影レンズ２０の瞳を通過して、繰り返しパターン１１０ｔを構成する光電変換素子群の各画素に到達する。すなわち、繰り返しパターン１１０ｔを構成する光電変換素子群の各画素は、それぞれ６つの部分領域Ｐａ〜Ｐｆを介して、一つの微小領域Ｏｔから放射される光束を受光している。微小領域Ｏｔは、繰り返しパターン１１０ｔを構成する光電変換素子群の各画素の位置ずれに対応する分だけの広がりを有するが、実質的には、ほぼ同一の物点と近似することができる。同様に、図４（ｂ）で示すように、合焦位置に存在する被写体３０のうち、光軸２１から離間した被写体３０上の微小領域Ｏｕから放射される光束は、撮影レンズ２０の瞳を通過して、繰り返しパターン１１０ｕを構成する光電変換素子群の各画素に到達する。すなわち、繰り返しパターン１１０ｕを構成する光電変換素子群の各画素は、それぞれ６つの部分領域Ｐａ〜Ｐｆを介して、一つの微小領域Ｏｕから放射される光束を受光している。微小領域Ｏｕも、微小領域Ｏｔと同様に、繰り返しパターン１１０ｕを構成する光電変換素子群の各画素の位置ずれに対応する分だけの広がりを有するが、実質的には、ほぼ同一の物点と近似することができる。
【００３４】
つまり、被写体３０が合焦位置に存在する限りは、撮像素子１００上における繰り返しパターン１１０の位置に応じて、光電変換素子群が捉える微小領域が異なり、かつ、光電変換素子群を構成する各画素は互いに異なる部分領域を介して同一の微小領域を捉えている。そして、それぞれの繰り返しパターン１１０において、対応する画素同士は同じ部分領域からの被写体光束を受光している。つまり、図においては、例えば繰り返しパターン１１０ｔ、１１０ｕのそれぞれの左端の画素は、同じ部分領域Ｐｆからの被写体光束を受光している。
【００３５】
撮影光軸２１と直交する中心に配列されている繰り返しパターン１１０ｔにおいて左端画素が部分領域Ｐｆからの被写体光束を受光する開口部１０４ｆの位置と、周辺部分に配列されている繰り返しパターン１１０ｕにおいて左端画素が部分領域Ｐｆからの被写体光束を受光する開口部１０４ｆの位置は厳密には異なる。しかしながら、機能的な観点からは、部分領域Ｐｆからの被写体光束を受光するための開口マスクという点で、これらを同一種類の開口マスクとして扱うことができる。したがって、図４の例では、撮像素子１００上に配列される視差画素のそれぞれは、６種類の開口マスクの一つを備えると言える。
【００３６】
次に、撮影レンズ２０が非合焦状態に存在する被写体３１を捉えている場合の、視差画素と被写体の関係を説明する。この場合も、非合焦位置に存在する被写体３１からの被写体光束は、撮影レンズ２０の瞳の６つの部分領域Ｐａ〜Ｐｆを通過して、撮像素子１００へ到達する。ただし、非合焦位置に存在する被写体３１からの被写体光束は、光電変換素子１０８上ではなく他の位置で結像する。例えば、図４（ｃ）に示すように、被写体３１が被写体３０よりも撮像素子１００に対して遠い位置に存在すると、被写体光束は、光電変換素子１０８よりも被写体３１側で結像する。逆に、被写体３１が被写体３０よりも撮像素子１００に対して近い位置に存在すると、被写体光束は、光電変換素子１０８よりも被写体３１とは反対側で結像する。
【００３７】
したがって、非合焦位置に存在する被写体３１のうち、微小領域Ｏｔ'から放射される被写体光束は、６つの部分領域Ｐａ〜Ｐｆのいずれを通過するかにより、異なる組の繰り返しパターン１１０における対応画素に到達する。例えば、部分領域Ｐｄを通過した被写体光束は、図４（ｃ）の拡大図に示すように、主光線Ｒｄ'として、繰り返しパターン１１０ｔ'に含まれる、開口部１０４ｄを有する光電変換素子１０８へ入射する。そして、微小領域Ｏｔ'から放射された被写体光束であっても、他の部分領域を通過した被写体光束は、繰り返しパターン１１０ｔ'に含まれる光電変換素子１０８へは入射せず、他の繰り返しパターンにおける対応する開口部を有する光電変換素子１０８へ入射する。換言すると、繰り返しパターン１１０ｔ'を構成する各光電変換素子１０８へ到達する被写体光束は、被写体３１の互いに異なる微小領域から放射された被写体光束である。すなわち、開口部１０４ｄに対応する１０８へは主光線をＲｄ'とする被写体光束が入射し、他の開口部に対応する光電変換素子１０８へは主光線をＲａ＋、Ｒｂ＋、Ｒｃ＋、Ｒｅ＋、Ｒｆ＋とする被写体光束が入射するが、これらの被写体光束は、被写体３１の互いに異なる微小領域から放射された被写体光束である。このような関係は、図４（ｂ）における周辺部分に配列されている繰り返しパターン１１０ｕにおいても同様である。
【００３８】
すると、撮像素子１００の全体で見た場合、例えば、開口部１０４ａに対応する光電変換素子１０８で捉えた被写体像Ａと、開口部１０４ｄに対応する光電変換素子１０８で捉えた被写体像Ｄは、合焦位置に存在する被写体に対する像であれば互いにずれが無く、非合焦位置に存在する被写体に対する像であればずれが生じることになる。そして、そのずれは、非合焦位置に存在する被写体が合焦位置に対してどちら側にどれだけずれているかにより、また、部分領域Ｐａと部分領域Ｐｄの距離により、方向と量が定まる。つまり、被写体像Ａと被写体像Ｄは、互いに視差像となる。この関係は、他の開口部に対しても同様であるので、開口部１０４ａから１０４ｆに対応して、６つの視差像が形成されることになる。
【００３９】
したがって、このように構成されたそれぞれの繰り返しパターン１１０において、互いに対応する画素の出力を寄せ集めると、視差画像が得られる。つまり、６つの部分領域Ｐａ〜Ｐｆうちの特定の部分領域から射出された被写体光束を受光した画素の出力は、視差画像を形成する。
【００４０】
図５は、視差画像を生成する処理を説明する概念図である。図は、左列から順に、開口部１０４ｆに対応する視差画素の出力を集めて生成される視差画像データＩｍ＿ｆの生成の様子、開口部１０４ｅの出力による視差画像データＩｍ＿ｅの生成の様子、開口部１０４ｄの出力による視差画像データＩｍ＿ｄの生成の様子、開口部１０４ｃの出力による視差画像データＩｍ＿ｃの生成の様子、開口部１０４ｂの出力による視差画像データＩｍ＿ｂの生成の様子、開口部１０４ａの出力による視差画像データＩｍ＿ａの生成の様子を表す。まず開口部１０４ｆの出力による視差画像データＩｍ＿ｆの生成の様子について説明する。
【００４１】
６つの視差画素を一組とする光電変換素子群から成る繰り返しパターン１１０は、横一列に配列されている。したがって、開口部１０４ｆを有する視差画素は、撮像素子１００上において、左右方向に６画素おき、かつ、上下方向に連続して存在する。これら各画素は、上述のようにそれぞれ異なる微小領域からの被写体光束を受光している。したがって、これらの視差画素の出力を寄せ集めて配列すると、視差画像が得られる。
【００４２】
しかし、本実施形態における撮像素子１００の各画素は正方画素であるので、単に寄せ集めただけでは、横方向の画素数が１／６に間引かれた結果となり、縦長の画像データが生成されてしまう。そこで、補間処理を施して横方向に６倍の画素数とすることにより、本来のアスペクト比の画像として視差画像データＩｍ＿ｆを生成する。ただし、そもそも補間処理前の視差画像データが横方向に１／６に間引かれた画像であるので、横方向の解像度は、縦方向の解像度よりも低下している。つまり、生成される視差画像データの数と、解像度の向上は相反関係にあると言える。
【００４３】
同様にして、視差画像データＩｍ＿ｅ〜視差画像データＩｍ＿ａが得られる。すなわち、デジタルカメラ１０は、横方向に視差を有する６視点の視差画像を生成することができる。
【００４４】
上記の例では、横一列を繰り返しパターン１１０として周期的に配列される例を説明したが、繰り返しパターン１１０はこれに限らない。図６は、繰り返しパターン１１０の他の例を示す図である。
【００４５】
図６（ａ）は、縦６画素を繰り返しパターン１１０とした例である。ただし、それぞれの開口部１０４は、紙面上端の視差画素から下に向かって、紙面左側から右側へ徐々にシフトするように位置が定められている。このように配列された繰り返しパターン１１０によっても、横方向に視差を与える６視点の視差画像を生成することができる。この場合は、図３の繰り返しパターン１１０に比較すると、縦方向の解像度を犠牲にする代わりに横方向の解像度を維持する繰り返しパターンであると言える。
【００４６】
図６（ｂ）は、斜め方向に隣接する６画素を繰り返しパターン１１０とした例である。それぞれの開口部１０４は、紙面左上端の視差画素から右下に向かって、紙面左側から右側へ徐々にシフトするように位置が定められている。このように配列された繰り返しパターン１１０によっても、横方向に視差を与える６視点の視差画像を生成することができる。この場合は、図３の繰り返しパターン１１０に比較すると、縦方向の解像度および横方向の解像度をある程度維持しつつ、視差画像の数を増やす繰り返しパターンであると言える。
【００４７】
図３の繰り返しパターン１１０、および図６（ａ）（ｂ）の繰り返しパターン１１０をそれぞれ比較すると、いずれも６視点の視差画像を生成する場合において、視差画像でない全体から一枚の画像を出力する場合の解像度に対し、縦方向、横方向のいずれの方向の解像度を犠牲にするかの違いであると言える。図３の繰り返しパターン１１０の場合は、横方向の解像度を１／６とする構成である。図６（ａ）の繰り返しパターン１１０の場合は、縦方向の解像度を１／６とする構成である。また、図６（ｂ）の繰り返しパターン１１０の場合は、縦方向を１／３、横方向を１／２とする構成である。いずれの場合も、一つのパターン内には、各画素に対応して開口部１０４ａ〜１０４ｆが一つずつ設けられており、それぞれが対応する部分領域Ｐａ〜Ｐｆのいずれかから被写体光束を受光するように構成されている。したがって、いずれの繰り返しパターン１１０であっても視差量は同等である。
【００４８】
上述の例では、左右方向に視差を与える視差画像を生成する場合について説明したが、もちろん上下方向に視差を与える視差画像を生成することもできるし、上下左右の二次元方向に視差を与える視差画像を生成することもできる。図７は、二次元的な繰り返しパターン１１０の例を示す図である。
【００４９】
図７の例によれば、縦６画素横６画素の３６画素を一組の光電変換素子群として繰り返しパターン１１０を形成する。それぞれの画素に対する開口部１０４の位置として、互いに上下左右方向にシフトした３６種類の開口マスク１０３が用意されている。具体的には、各開口部１０４は、繰り返しパターン１１０の上端画素から下端画素に向かって、上側から下側へ徐々にシフトすると同時に、左端画素から右端画素に向かって、左側から右側へ徐々にシフトするように位置決めされている。
【００５０】
このような繰り返しパターン１１０を有する撮像素子１００は、上下方向および左右方向に視差を与える、３６視点の視差画像を出力することができる。もちろん図７の例に限らず、さまざまな視点数の視差画像を出力するように繰り返しパターン１１０を定めることができる。
【００５１】
以上の説明においては、開口部１０４の形状として矩形を採用した。特に、横方向に視差を与える配列においては、シフトさせる方向である左右方向の幅よりも、シフトさせない上下方向の幅を広くすることにより、光電変換素子１０８へ導く光量を確保している。しかし、開口部１０４の形状は矩形に限定されない。
【００５２】
図８は、開口部１０４の他の形状を説明する図である。図においては、開口部１０４の形状を円形とした。円形とした場合、半球形状であるマイクロレンズ１０１との相対的な関係から、予定外の被写体光束が迷光となって光電変換素子１０８へ入射することを防ぐことができる。
【００５３】
次に、カラーフィルタ１０２と視差画像について説明する。図９は、ベイヤー配列を説明する図である。図示するように、ベイヤー配列は、緑フィルタが左上と右下の２画素に、赤フィルタが左下の１画素に、青フィルタが右上の１画素に割り当てられる配列である。ここでは、緑フィルタが割り当てられた左上の画素をＧｂ画素と、同じく緑色フィルタが割り当てられた右下の画素をＧｒ画素とする。また、赤色フィルタが割り当てられた画素をＲ画素と、青色が割り当てられた画素をＢ画素とする。そして、Ｇｂ画素およびＢ画素が並ぶ横方向をＧｂ行とし、Ｒ画素およびＧｒ画素が並ぶ横方向をＧｒ行とする。また、Ｇｂ画素およびＲ画素が並ぶ縦方向をＧｂ列とし、Ｂ画素およびＧｒ画素が並ぶ縦方向をＧｒ列とする。
【００５４】
このようなカラーフィルタ１０２の配列に対して、視差画素と視差なし画素を、何色の画素にどのような周期で割り振っていくかにより、膨大な数の繰り返しパターン１１０が設定され得る。視差なし画素の出力を集めれば、通常の撮影画像と同じく視差のない撮影画像データを生成することができる。したがって、相対的に視差なし画素の割合を増やせば、解像度の高い２Ｄ画像を出力させることができる。この場合、視差画素は相対的に少ない割合となるので、複数の視差画像からなる３Ｄ画像としては画質が低下する。逆に、視差画素の割合を増やせば、３Ｄ画像としては画質が向上するが、視差なし画素は相対的に減少するので、解像度の低い２Ｄ画像が出力される。
【００５５】
このようなトレードオフの関係において、何れの画素を視差画素とするか、あるいは視差なし画素とするかにより、様々な特徴を有する繰り返しパターン１１０が設定される。図１０は、ベイヤー配列に対する視差画素の割り振りについて、視差画素の種類が２つである場合のバリエーションを説明する図である。この場合の視差画素は、開口部１０４が中心よりも左側に偏心した視差Ｌ画素と、同じく右側に偏心した視差Ｒ画素を想定している。つまり、このような視差画素から出力される２視点の視差画像は、いわゆる立体視を実現する。
【００５６】
それぞれの繰り返しパターンに対する特徴の説明は図に示す通りである。例えば、視差なし画素が多く割り振られていれば高解像度の２Ｄ画像データとなり、ＲＧＢのいずれの画素に対しても均等に割り振られていれば、色ずれの少ない高画質の２Ｄ画像データとなる。一方、視差画素が多く割り振られていれば高解像度の３Ｄ画像データとなり、ＲＧＢのいずれの画素に対しても均等に割り振られていれば、３Ｄ画像でありながら、色再現性の良い高品質のカラー画像データとなる。
【００５７】
以下にいくつかのバリエーションについて説明する。図１１は、バリエーションの一例を示す図である。図１１のバリエーションは、図１０における繰り返しパターン分類Ａ−１に相当する。
【００５８】
図の例においては、ベイヤー配列と同じ４画素を繰り返しパターン１１０とする。Ｒ画素とＢ画素は視差なし画素であり、Ｇｂ画素を視差Ｌ画素に、Ｇｒ画素を視差Ｒ画素に割り当てる。この場合、同一の繰り返しパターン１１０に含まれる視差Ｌ画素と視差Ｒ画素が、被写体が合焦位置に存在するときに、同じ微小領域から放射される光束を受光するように開口部１０４が定められる。
【００５９】
図の例においては、視感度の高い緑画素であるＧｂ画素およびＧｒ画素を視差画素として用いるので、コントラストの高い視差画像を得ることが期待できる。また、同じ緑色画素であるＧｂ画素およびＧｒ画素を視差画素として用いるので、これら２つの出力から視差のない出力に変換演算がし易く、視差なし画素であるＲ画素およびＢ画素の出力と共に、高画質の２Ｄ画像データを生成できる。
【００６０】
図１２は、他のバリエーションの一例を示す図である。図１２のバリエーションは、図１０における繰り返しパターン分類Ｂ−１に相当する。
【００６１】
図の例においては、ベイヤー配列の４画素が左右に２組続く８画素を繰り返しパターン１１０とする。８画素のうち、左側のＧｂ画素に視差Ｌ画素を、右側のＧｂ画素に視差Ｒ画素を割り当てる。このような配列においては、Ｇｒ画素を視差なし画素としたことにより、図１０の例よりも、更に２Ｄ画像の高画質化が望める。
【００６２】
図１３は、更に他のバリエーションの一例を示す図である。図１３のバリエーションは、図１０における繰り返しパターン分類Ｄ−１に相当する。
【００６３】
図の例においては、ベイヤー配列の４画素が左右に２組続く８画素を繰り返しパターン１１０とする。８画素のうち、左側のＧｂ画素に視差Ｌ画素を、右側のＧｂ画素に視差Ｒ画素を割り当てる。さらに、左側のＲ画素に視差Ｌ画素を、右側のＲ画素に視差Ｒ画素を割り当てる。さらに、左側のＢ画素に視差Ｌ画素を、右側のＢ画素に視差Ｒ画素を割り当てる。２つのＧｒ画素には視差なし画素を割り当てる。
【００６４】
２つのＧｂ画素に割り当てられた視差Ｌ画素と視差Ｒ画素は、被写体が合焦位置に存在するときに、一つの微小領域から放射される光束を受光する。また、２つのＲ画素に割り当てられた視差Ｌ画素と視差Ｒ画素は、Ｇｂ画素のそれとは異なる一つの微小領域から放射される光束を受光し、２つのＢ画素に割り当てられた視差Ｌ画素と視差Ｒ画素は、Ｇｂ画素およびＲ画素のそれとは異なる一つの微小領域から放射される光束を受光する。したがって、図１２の例に比較して、３Ｄ画像としての解像度が縦方向に３倍となる。しかも、ＲＧＢの３色の出力が得られるので、カラー画像としての３Ｄ画像として高品質である。
【００６５】
なお、上述のように視差画素の種類を２つにすれば２視点の視差画像が得られるが、もちろん視差画素の種類は、出力したい視差画像数に合わせて、図３、図７、図８などで説明したような様々な数を採用し得る。視点数が増えていっても、さまざまな繰り返しパターン１１０を形成することができる。したがって、仕様、目的等に応じた繰り返しパターン１１０を選択することができる。
【００６６】
上述の例では、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用した場合について説明したが、もちろん他のカラーフィルタ配列であっても差し支えない。このとき、一組の光電変換素子群を構成する視差画素のそれぞれは、互いに異なる部分領域を向く開口部１０４を有する開口マスク１０３を備えると良い。
【００６７】
したがって、撮像素子１００は、入射光を電気信号に光電変換する、二次元的に配列された光電変換素子１０８と、光電変換素子１０８の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられた開口マスク１０３と、光電変換素子１０８の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられたカラーフィルタ１０２とを備え、隣接するｎ個（ｎは３以上の整数）の光電変換素子１０８のうち、少なくとも２つ（３つ以上であっても良い）に対応して設けられたそれぞれの開口マスク１０３の開口部１０４は、互いに異なる波長帯域を透過させる少なくとも３種類のカラーフィルタ１０２から構成されるカラーフィルターパターンの一パターン内に含まれると共に、入射光の断面領域内の互いに異なる部分領域からの光束をそれぞれ通過させるように位置づけられ、ｎ個の光電変換素子１０８を一組とする光電変換素子群が周期的に配列されていれば良い。
【００６８】
図１４は、他のカラーフィルタ配列を説明する図である。図示するように、他のカラーフィルタ配列は、図９で示したベイヤー配列のＧｒ画素を緑フィルタが割り当てられるＧ画素として維持する一方、Ｇｂ画素をカラーフィルタが割り当てられないＷ画素に変更した配列である。なお、Ｗ画素は、上述のように、可視光のおよそ全ての波長帯域を透過させるように、着色を施さない透明フィルタが配列されていても良い。
【００６９】
このようなＷ画素を含むカラーフィルタ配列を採用すれば、撮像素子が出力するカラー情報の精度は若干低下するものの、Ｗ画素が受光する光量はカラーフィルタが設けられている場合に比較して多いので、精度の高い輝度情報を取得できる。Ｗ画素の出力を寄せ集めれば、モノクロ画像を形成することもできる。
【００７０】
Ｗ画素を含むカラーフィルタ配列の場合、視差画素と視差なし画素の繰り返しパターン１１０は、さらなるバリエーションが存在する。例えば、比較的暗い環境下で撮影された画像であっても、カラー画素から出力された画像に比較してＷ画素から出力された画像であれば、被写体像のコントラストが高い。そこで、Ｗ画素に視差画素を割り振れば、複数の視差画像間で行うマッチング処理において、精度の高い演算結果が期待できる。後述するように、マッチング処理は、視差画素量を取得する処理の一環として実行される。したがって、２Ｄ画像の解像度および視差画像の画質への影響に加え、抽出される他の情報への利害得失も考慮して、視差画素と視差なし画素の繰り返しパターン１１０が設定される。
【００７１】
図１５は、図１４の他のカラーフィルタ配列を採用する場合の、Ｗ画素と視差画素の配列の一例を示す図である。図１５のバリエーションは、ベイヤー配列における図１２の繰り返しパターン分類Ｂ−１に類似するので、ここではＢ'−１とする。図の例においては、他のカラーフィルタ配列の４画素が左右に２組続く８画素を繰り返しパターン１１０とする。８画素のうち、左側のＷ画素に視差Ｌ画素を、右側のＷ画素に視差Ｒ画素を割り当てる。このような配列において撮像素子１００は、視差画像をモノクロ画像として出力し、２Ｄ画像をカラー画像として出力する。
【００７２】
この場合、撮像素子１００は、入射光を電気信号に光電変換する、二次元的に配列された光電変換素子１０８と、光電変換素子１０８の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられた開口マスク１０３と、光電変換素子１０８の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられたカラーフィルタ１０２とを有し、隣接するｎ個（ｎは４以上の整数）の光電変換素子１０８のうち、少なくとも２つに対応して設けられたそれぞれの開口マスク１０３の開口部１０４は、互いに異なる波長帯域を透過させる少なくとも３種類のカラーフィルタ１０２から構成されるカラーフィルターパターンの一パターン内には含まれず、かつ、入射光の断面領域内の互いに異なる部分領域からの光束をそれぞれ通過させるように位置づけられ、ｎ個の光電変換素子１０８を一組とする光電変換素子群が周期的に配列されていれば良い。
【００７３】
以上説明した各バリエーションによる配列においては、いずれの場合も、各画素の出力値を寄せ集めただけでは、カラー画像データとしての２Ｄ画像データおよびカラー画像データとしての視差画像データの全てを得ることができない。ここで、カラー画像データとは、カラー画像を生成するための原色情報が欠落無く揃った画像データであり、例えば、原色フィルタの組み合わせの例であるＲＧＢフィルタのそれぞれに対応する画素値を原色情報として有する画像データである。逆に、非カラー画像データとは、カラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部が欠落した画像データである。例えば、Ｇ画素にのみ視差Ｌ画素が割り当てられている場合、視差Ｌ画素の出力を寄せ集めた左視差画像データは、原色情報としてＧフィルタに対応する画素値を持つものの、カラー画像を生成するために必要なＲフィルタおよびＢフィルタに対応する画素値を持たない。そこで、まず、上述したバリエーションによる配列のいくつかを例に、生成される画像データ群のそれぞれの性質について説明する。なお、データ取得部２３１が、撮像素子１００の出力信号を受け取って、以下に説明する画像データ群の各画像データを生成する。
【００７４】
図１６は、図１１を用いて説明したＡ−１配列による撮像素子１００の出力から生成される画像データ群を説明する図である。上述のように、Ａ−１配列は、ベイヤー配列と同じ４画素を繰り返しパターン１１０とする。そして、Ｒ画素とＢ画素が視差なし画素であり、Ｇｂ画素が視差Ｌ画素、Ｇｒ画素が視差Ｒ画素である。
【００７５】
撮像素子１００の画素出力から、視差Ｌ画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す左視差画像データが生成される。左視差画像データは、Ｇｂ画素の画素値のみを持つことになり、図において空格子として表すＲ、Ｇｒ、Ｂ画素の画素値は欠落している。したがって、この左視差画像データ単独では左視差画像としてのカラー画像を生成することはできない。つまり、左視差画像データは、非カラー画像データとして生成される。
【００７６】
同様に、撮像素子１００の画素出力から、視差Ｒ画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す右視差画像データが生成される。右視差画像データは、Ｇｒ画素の画素値のみを持つことになり、図において空格子として表すＲ、Ｇｂ、Ｂ画素の画素値は欠落している。したがって、この右視差画像データ単独では右視差画像としてのカラー画像を生成することはできない。つまり、右視差画像データは、非カラー画像データとして生成される。
【００７７】
そして、撮像素子１００の画素出力から、視差なし画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す２Ｄ画像データが生成される。なお、以下の説明においては、２Ｄ画像データを基準画像データとする。２Ｄ画像データは、Ｒ画素およびＢ画素の画素値を持ち、図において空格子として表すＧｂ、Ｇｒ画素の画素値は欠落している。したがって、この２Ｄ画像データ単独では２Ｄ画像としてのカラー画像を生成することはできない。つまり、２Ｄ画像データは、非カラー画像データとして生成される。
【００７８】
以上のように、Ａ−１配列による撮像素子１００の出力から生成される画像データ群である、２Ｄ画像データ、左視差画像データおよび右視差画像データは、いずれも非カラー画像データである。したがって、いずれの画像データも自らのデータのみでは、カラー画像を生成することができない。
【００７９】
図１７は、図１５を用いて説明したＢ'−１配列による撮像素子１００の出力から生成される画像データ群を説明する図である。上述のように、Ｂ'−１配列は、図１４で示すカラーフィルタ配列の４画素が左右に２組続く８画素を繰り返しパターン１１０とする。そして、８画素のうち、左側のＷ画素が視差Ｌ画素、右側のＷ画素が視差Ｒ画素であり、残りのＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素のそれぞれは、いずれも視差なし画素である。
【００８０】
撮像素子１００の画素出力から、視差Ｌ画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す左視差画像データが生成される。左視差画像データは、左側のＷ画素の画素値のみを持つことになり、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に対応するいずれの画素値も持たない。したがって、この左視差画像データ単独では左視差画像としてのカラー画像を生成することはできない。つまり、この左視差画像データは、非カラー画像データとして生成される。
【００８１】
同様に、撮像素子１００の画素出力から、視差Ｒ画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す右視差画像データが生成される。右視差画像データは、右側のＷ画素の画素値のみを持つことになり、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に対応するいずれの画素値も持たない。したがって、この右視差画像データ単独では右視差画像としてのカラー画像を生成することはできない。つまり、この右視差画像データは、非カラー画像データとして生成される。
【００８２】
そして、撮像素子１００の画素出力から、視差なし画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す２Ｄ画像データが生成される。２Ｄ画像データは、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の画素値を持ち、図において空格子として表すＷ画素の画素値として右下のＧ画素の画素値を補間すれば、ベイヤー配列に対応する画素値を持つカラー画像データとなる。したがって、この２Ｄ画像データのみから、公知の画像処理技術を用いて２Ｄ画像としてのカラー画像を生成することができる。なお、補間処理においては、右下のＧ画素の画素値のみでなく、他のＧ画素の画素値を利用することもできる。
【００８３】
以上のように、Ｂ'−１配列による撮像素子１００の出力から生成される画像データ群のうち、２Ｄ画像データはカラー画像データであり、左視差画像データおよび右視差画像データは非カラー画像データである。
【００８４】
図１８は、図１３を用いて説明したＤ−１配列による撮像素子１００の出力から生成される画像データ群を説明する図である。上述のように、Ｄ−１配列は、ベイヤー配列の４画素が左右に２組続く８画素を繰り返しパターン１１０とする。そして、８画素のうち、左側のＲ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素が視差Ｌ画素、右側のＲ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素が視差Ｒ画素であり、２つのＧｒ画素が視差なし画素である。
【００８５】
撮像素子１００の画素出力から、視差Ｌ画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す左視差画像データが生成される。左視差画像データは、繰り返しパターン１１０の左半分においてＲ画素、Ｇｂ画素およびＢ画素の画素値を持つ。そして、Ｇｒ画素の画素値としてＧｂ画素の画素値を補間し、さらに、例えば、繰り返しパターン１１０のうち画素値が揃った左半分を右半分にもそのまま適用すれば、ベイヤー配列に対応する画素値を持つカラー画像データとなる。したがって、この左視差画像データのみから、左視差画像としてのカラー画像を生成することができる。
【００８６】
同様に、撮像素子１００の画素出力から、視差Ｒ画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す右視差画像データが生成される。右視差画像データは、繰り返しパターン１１０の右半分においてＲ画素、Ｇｂ画素およびＢ画素の画素値を持つ。そして、Ｇｒ画素の画素値としてＧｂ画素の画素値を補間し、さらに、例えば、繰り返しパターン１１０のうち画素値が揃った右半分を左半分にもそのまま適用すれば、ベイヤー配列に対応する画素値を持つカラー画像データとなる。したがって、この右視差画像データのみから、右視差画像としてのカラー画像を生成することができる。
【００８７】
そして、撮像素子１００の画素出力から、視差なし画素の出力のみをその相対的な位置関係を保ったまま抜き出すと、図に示す２Ｄ画像データが生成される。２Ｄ画像データは、Ｇｒ画素の画素値のみを持つことになり、図において空格子として表すＲ、Ｇｂ、Ｂ画素の画素値は欠落している。したがって、この２Ｄ画像データ単独では２Ｄ画像としてのカラー画像を生成することはできない。つまり、２Ｄ画像データは、非カラー画像データとして生成される。
【００８８】
以上のように、Ｄ−１配列による撮像素子１００の出力から生成される画像データ群のうち、２Ｄ画像データは非カラー画像データであり、左視差画像データおよび右視差画像データはカラー画像データである。
【００８９】
このように、撮像素子１００の出力から生成される画像データ群のうち、少なくともいずれかが非カラー画像データである。そこで、生成された非カラー画像データをカラー画像データに変換する処理について、以下に説明する。
【００９０】
まず、撮像素子１００の出力から生成される画像データ群である２Ｄ画像データ、左視差画像データおよび右視差画像データの全てが仮にカラー画像データである場合の、画像データ間に生じる視差画素量について説明する。図１９は、被写体位置と視差画素量の関係を説明する説明図である。
【００９１】
図１９（ａ）は、被写体の同一微小領域から放射される被写体光束が、被写体位置の違いに対して、各画像データに対応する２Ｄ画像、左視差画像および右視差画像のどの領域に現れるかを、概念的に示す図である。ここで、被写体位置とは、ｚ軸方向に沿った奥行き方向における位置である。図においては、被写体が、撮影レンズ２０に対して合焦位置（Ｆｏｃｕｓ）と、非合焦位置である＋焦点位置（Ｏｕｔ  Ｆｏｃｕｓ）および−焦点位置（Ｉｎ  Ｆｏｃｕｓ）に存在する場合を表す。＋焦点位置は、合焦位置よりも遠い位置であり、−焦点位置は、合焦位置よりも近い位置である。また、以下の説明においては、ベイヤー配列の一パターンである縦２画素および横２画素の４画素を１画素ブロックとする、画素ブロック単位を適宜用いる。
【００９２】
被写体が合焦点位置、＋焦点位置、−焦点位置のいずれに存在しても、同一の微小領域から放射される被写体光束は、２Ｄ画像に対して、同一画素ブロック（図ではブロック２）に現れる。左視差画像に対しては、被写体が合焦点位置に存在すれば、同じ微小領域から放射される被写体光束は、瞳の部分領域ＰＬを通過して、２Ｄ画像と同じくブロック２に現れる。一方、被写体が−焦点位置に存在すれば、同じ微小領域から放射される被写体光束は、瞳の部分領域ＰＬを通過して、ブロック１に現れ、被写体が＋焦点位置に存在すれば、ブロック３に現れる。右視差画像に対しては、被写体が合焦点位置に存在すれば、同じ微小領域から放射される被写体光束は、瞳の部分領域ＰＲを通過して、２Ｄ画像と同じくブロック２に現れる。一方、被写体が−焦点位置に存在すれば、同じ微小領域から放射される被写体光束は、瞳の部分領域ＰＲを通過して、ブロック３に現れ、被写体が＋焦点位置に存在すれば、ブロック１に現れる。
【００９３】
すなわち、被写体が合焦位置に存在すれば、同一の微小領域から放射される被写体光束は、いずれの画像に対しても互いに対応する同一のブロックに現れる。一方、被写体が非合焦位置に存在すれば、画像間で互いにずれたブロックに現れる。しかも、被写体が＋焦点位置に存在する場合と−焦点位置に存在する場合とで、ずれる方向が反対になる。また、図における被写体位置の相対的な関係からも理解されるように、非合焦位置が合焦位置に対して大きく離れる程、ずれ量が大きくなる。
【００９４】
図１９（ｂ）は、図１９（ａ）で示す画像間の視差画素量の関係を示す図である。上述のように、右視差画像と左視差画像では、被写体が非合焦位置に存在する場合に、ブロック２とは異なるブロック番号が記述されることになる。このとき、図の右端列で示す視差画素量は、基準画像とする２Ｄ画像に対して左視差画像が何ブロックずれているかを表している。
【００９５】
本実施形態においては、瞳の部分領域ＰＬとＰＲは、光軸２１に対して対称に設定されているので、同一被写体の２Ｄ画像に対する右画像の視差画素量は、２Ｄ画像に対する左画像の視差画素量と、大きさが同じで向きが反対となる。したがって、図の右端列で示す視差画素量は、符号を逆転させれば、基準画像とする２Ｄ画像に対して右視差画像が何ブロックずれているかを表していることになる。
【００９６】
なお、以下の説明においては、カラーフィルタの一パターンであるベイヤー配列パターンを１画素ブロックとして、視差画素量の基準単位とするが、視差画素量の基準単位は、１画素単位であっても良いし、繰り返しパターン１１０の一パターンであっても良い。視差画素量の基準単位は、画像データ群のそれぞれの画像データがどれだけ像を解像しているか、必要とされる精度はどの程度か、全体の演算負荷量が適切か、などのさまざまな要因によって決定されれば良い。
【００９７】
上述の説明においては、被写体の同一微小領域から放射される被写体光束がどの画素ブロックに現れるかについて説明した。逆に、視差画像間で像のマッチング処理を行えば、それぞれの視差ブロックにおける視差画素量を算出することができるので、一方の視差画像のどの画素ブロックが他方の視差画像のどの画素ブロックと対応するかがわかる。すなわち、両視差画像間で、被写体の同一微小領域を捉えている画素ブロックの相対的な位置関係を把握することができる。また、上述のように、基準画像との視差画素量は、視差画像間の視差画素量の半分である。したがって、全ブロックに亘ってそれぞれ基準画像に対して左視差画像が何ブロックずれているかを羅列することができ、羅列された数列はいわゆる視差マップを形成する。
【００９８】
図２０は、視差マップの生成処理を説明する説明図である。視差量演算部２３２は、データ取得部２３１が生成した左視差画像データおよび右視差画像データを受け取って、以下の視差マップ生成処理を実行する。
【００９９】
視差量演算部２３２は、対象ブロックに含まれる画素のうち画素値を有する対象画素３１１を決定し、この対象画素３１１に対して局所ウィンドウ３１２を定める。そして、局所ウィンドウ３１２を基準として２画像間でマッチング処理を行い、対象画素３１１を含む対象ブロックにおける視差画素量を決定する。具体的には、視差量演算部２３２は、左視差画像上の局所ウィンドウ３１２に対応して右視差画像上に局所ウィンドウ３１４を設定して、局所ウィンドウ３１４を局所ウィンドウ３１２に対して相対的にずらしながら互いにマッチングの良い画像領域を探索する。そして、マッチングが良いと判断される局所ウィンドウ３１４の位置を定め、その中心座標である探索画素３１３の座標値を算出する。視差画素量は、対象画素３１１の座標値と探索画素３１３の座標値との差を視差ブロック単位に換算して決定される。そして、視差量演算部２３２は、左視差画像上において対象画素３１１を左上から右下まで順次走査しながら上記のマッチング処理を逐次実行して、左視差画像と右視差画像の視差画素量を算出する。
【０１００】
そして、視差量演算部２３２は、２Ｄ画像を基準画像とすべく、算出された視差画素量をそれぞれ半分の値として視差マップを完成させる。視差マップは、上述の算出結果として、例えば図の例において、各被写体である少年３０１、少女３０２、女性３０３および背景３０４の各被写体領域に対応した視差画素量として表現される。図の例においては、少年３０１に合焦しており、少年３０１の領域では視差画素量が０となり、少年３０１より手前に存在する少女３０２の領域では−１、奥に存在する女性３０３の領域では＋１、さらに遠方の背景は＋４の値を示している。
【０１０１】
図２１は、視差マップを参照して原色情報を移植する処理の概念を示す図である。上述のように、視差画像データを用いて視差マップが生成されると、画像変換部２３３は、視差マップを参照して、非カラー画像データをカラー画像データに変換する。ここでは、例として、画像データ群として生成された画像データのうち、２Ｄ画像データがカラー画像データであり、視差画像データが非カラー画像データである場合について説明する。
【０１０２】
基準画像である２Ｄ画像データは、各画素ブロックにおいてＲＧＢフィルタのそれぞれに対応する画素値を原色情報として有する。ｎ，ｍを自然数としたとき、画素ブロック（ｎ，ｍ）に対する原色情報を、Ｃｎｍと表す。そして、画像変換部２３３は、視差画像データにおける画素ブロック（ｎ，ｍ）の原色情報として、視差マップを参照して、２Ｄ画像データの画素ブロック（ｎ'，ｍ'）の原色情報Ｃｎ'ｍ'を移植する。画像変換部２３３は、全ブロックに対してこの作業を繰り返し、非カラー画像データである視差画像データをカラー画像データに変換する。
【０１０３】
図の例を用いて具体的に説明する。左視差画像データの画素ブロック（１，１）の原色情報を取得する場合は、視差マップの画素ブロック（１，１）を参照する。このとき視差マップの画素ブロック（１，１）は、視差画素量０を示しているので、画像変換部２３３は、そのまま対応する画素ブロックとして２Ｄ画像データの画素ブロック（１，１）を検索する。そして、画像変換部２３３は、２Ｄ画像データの画素ブロック（１，１）の原色情報Ｃ１１を、左視差画像データの画素ブロック（１，１）へ移植することにより原色情報を取得する。画像変換部２３３は、視差画素量が０であるので、右視差画像データの画素ブロック（１，１）についても同様に、２Ｄ画像データの画素ブロック（１，１）の原色情報Ｃ１１を移植する。
【０１０４】
次に、左視差画像データの画素ブロック（１，２）の原色情報を取得する場合は、視差マップの画素ブロック（１，２）を参照する。このとき視差マップの画素ブロック（１，２）は、視差画素量１を示しているので、画像変換部２３３は、２Ｄ画像データの対応する画素ブロック（１，２）のひとつ右側である画素ブロック（１，３）を検索する。そして、画像変換部２３３は、２Ｄ画像データの画素ブロック（１，３）の原色情報Ｃ１３を、左視差画像データの画素ブロック（１，２）へ移植することにより原色情報を取得する。
【０１０５】
続いて画像変換部２３３は、右視差画像データの画素ブロック（１，２）の原色情報を取得する。参照した視差マップの画素ブロック（１，２）の視差画素量は１を示していたが、右視差画素データへ原色情報を移植する場合は符号を逆転させるので、ここでは視差画素量を−１とする。したがって、画像変換部２３３は、２Ｄ画像データの対応する画素ブロック（１，２）のひとつ左側である画素ブロック（１，１）を検索する。そして、画像変換部２３３は、２Ｄ画像データの画素ブロック（１，１）の原色情報Ｃ１１を、右視差画像データの画素ブロック（１，２）へ移植することにより原色情報を取得する。
【０１０６】
つまり、画像変換部２３３は、左視差画像データの画素ブロック（ｎ，ｍ）へは、視差画素量がｋであるとき、２Ｄ画像データの原色情報Ｃｎｍ＋ｋを、右視差画像データの画素ブロック（ｎ，ｍ）へは、２Ｄ画像データの原色情報Ｃｎｍ−ｋを移植して、それぞれの視差画像データ原色情報を取得する。このようにして、左視差画像データの全ブロック、右視差画像データの全ブロックに原色情報を移植してカラー画像データを完成させる。
【０１０７】
図２１の例では、視差画像データが共に非カラー画像データであり、２Ｄ画像データがカラー画像データである場合の、原色情報の移植について説明した。データ取得部２３１により取得される画像データ群において、視差画像データが共に非カラー画像データであり、２Ｄ画像データがカラー画像データである場合は、撮像素子１００が、例えば、Ｂ−１配列、Ｂ'−１配列を採用する場合である。ただし、これらの配列は、繰り返しパターン１１０が、縦２画素横４画素の８画素である。そこで、視差量演算部２３２は、図２１のような縦２画素横２画素の４画素を１ブロックとする場合は、視差画像データのうち足りない画素値を隣接する画素値で補間するなどの処理を施して、各ブロックに対応する視差画素量を算出すれば良い。
【０１０８】
図２１の例とは逆に、視差画像データが共にカラー画像データであり、２Ｄ画像データが非カラー画像データである場合は、画像変換部２３３は、視差マップを参照して、例えば左視差画像データの原色情報を２Ｄ画像データへ移植する。もちろん、原色情報の移植元は右視差画像データであっても良いし、両画像データの原色情報を平均化するなどの処理を施しても良い。この意味において、本実施形態における移植とは、単純に移植元の画素値を移植先の画素値とする場合に限らず、移植元の画素値を加工して移植先の画素値とする場合も含む。このとき、加工元とする画素値は、対象となる画素値が属する画像データの画素値に限らず、移植先の画像データの画素値を参照することもできる。加工の例としては、平均化処理に限らず、様々なデジタルフィルタ処理を施すことができる。更には、視差画素量に応じて処理を変更することもできるし、被写体像の特徴、例えばエッジに対応する箇所などに応じて処理を変更することもできる。
【０１０９】
データ取得部２３１により取得される画像データ群において、視差画像データが共にカラー画像データであり、２Ｄ画像データが非カラー画像データである場合は、撮像素子１００が、例えば、Ｄ−１配列を採用する場合である。Ｄ−１配列を採用する撮像素子１００の画素出力からデータ取得部２３１が生成する２Ｄ画像データは、Ｇｒ画素の画素値を有する。そこで、視差画像データから原色情報を移植する場合には、画像変換部２３３は、移植するＧ画素の画素値と２Ｄ画像データのＧｒ画素の画素値とを比較して、全体の輝度値を調整しても良い。
【０１１０】
視差画像データと２Ｄ画像データの一方がカラー画像データで他方が非カラー画像データの関係ではなく、両方が非カラー画像データである場合も、移植処理によるカラー画像化を実行し得る。図２２は、視差画像データと２Ｄ画像データ間で相互に原色情報を移植する処理の概念を示す図である。データ取得部２３１により取得される画像データ群において、視差画像データと２Ｄ画像データが共に非カラー画像データである場合は、撮像素子１００が、例えば、Ａ−１配列を採用する場合である。
【０１１１】
この場合、画像変換部２３３は、図２１の例と同様に、２Ｄ画像データの原色情報であるＢ画素およびＲ画素の画素値を、左視差画像データおよび右視差画像データへ移植する。また、画像変換部２３３は、視差マップを参照して、２Ｄ画像データのうちＧｂ画素の画素値を左視差画像データから、Ｇｒ画素の画素値を右視差画像データから移植する。このように、空格子を相互に移植し合うことによりそれぞれの画像データをカラー画像データ化する。ただし、このような処理を実行する場合は、光量、ぼけ量の観点から、視差画素の開口部１０４と視差なし画素の開口部の面積が等しいことが好ましい。
【０１１２】
以上の原色情報の移植処理に関する説明においては、左視差画像データと右視差画像データの２つの視差画像データを前提としたが、例えば図５を用いて説明したような６視差画像データなど、多数の視差画像データに対しても同様の処理を施すことができる。この場合、視差量演算部２３２は、対応する左右の視差画像データの組み合わせを考慮して、複数の視差マップを生成する。
【０１１３】
また、上述においては、全ての画素ブロックで視差画素量を演算できた場合を前提として説明したが、被写体の空間周波数、オクルージョン等により、マッチング処理によっては視差画素量を演算できない画素ブロックが存在する場合がある。このような場合には、視差量演算部２３２は、隣接する画素ブロックの視差画素量との連続性を考慮して補間しても良い。あるいは、視差量演算部２３２は、演算できなかった画素ブロックの視差画素量を仮に０としておき、画像処理部２０５が、生成されたカラー画像データに対して、補正処理を施すなどしても良い。
【０１１４】
また、以上の説明においては、視差画素量を整数値として説明したが、マッチング処理によって算出する視差画素量は、小数値を含んでも良い。小数値を含むときに例えば画素ブロックの中心座標における原色情報を算出する場合は、画像変換部２３３は、その中心座標を挟む２つの視差画素量を持つそれぞれの原色情報を、中心座標との距離に応じて加重平均した値を算出する。また、原色情報の移植は、画素ブロック単位でなくても良い。画像変換部２３３は、例えば、画素ブロックの中心座標と実際に移植する画素位置との差異を考慮して画像変換を行っても良い。
【０１１５】
また、以上の説明において、視差量演算部２３２は、取得された画像データに基づいて、同一被写体像間の視差画素量を演算した。しかし、演算の結果取得する量は、視差画素量に限らず、同一被写体像間の視差に対応する量であれば構わない。例えば、画素ピッチに対応させて距離で表現することもできるし、他の規格に即したスケールを適用することもできる。
【０１１６】
また、以上の説明においては、２Ｄ画像データを基準画像データとして説明したが、例えば画像データ群が２Ｄ画像データを含まない場合等においては、視差画像データのいずれかを基準画像データとしても良い。
【０１１７】
また、以上の説明においては、例えば画像処理部２０５が含むデータ取得部２３１、視差量演算部２３２および画像変換部２３３など、デジタルカメラ１０を構成する各構成要素の機能としてそれぞれの処理を説明した。一方、制御部２０１を動作させる制御プログラムは、デジタルカメラ１０を構成する各ハードウェアを、上述の処理を実行させる構成要素として機能させ得る。
【０１１８】
また、以上の説明においては、撮像素子１００を有するデジタルカメラ１０として説明したが、非カラー画像データのカラー画像データ化処理は、デジタルカメラ１０で行わなくても、外部のパーソナルコンピュータなどの機器で行っても良い。この場合、外部のパーソナルコンピュータなどの機器は画像処理装置として機能する。画像処理装置は、いずれかが非カラー画像データである、同一シーンに対する基準画像データと視差画像データを含む画像データ群を取得して、非カラー画像データをカラー画像データへ変換する。
【０１１９】
以上、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、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更また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、請求の範囲の記載から明らかである。
【０１２０】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  デジタルカメラ、２０  撮影レンズ、２１  光軸、３０  被写体、１００  撮像素子、１０１  マイクロレンズ、１０２  カラーフィルタ、１０３  開口マスク、１０４  開口部、１０５  配線層、１０６  配線、１０７  開口、１０８  光電変換素子、１０９  基板、１１０  繰り返しパターン、１２０  撮像素子、１２１  スクリーンフィルタ、１２２  カラーフィルタ部、１２３  開口マスク部、２０１  制御部、２０２  Ａ／Ｄ変換回路、２０３  メモリ、２０４  駆動部、２０５  画像処理部、２０７  メモリカードＩＦ、２０８  操作部、２０９  表示部、２１０  ＬＣＤ駆動回路、２１１  ＡＦセンサ、２２０  メモリカード、２３１  データ取得部、２３２  視差量演算部、２３３  画像変換部、３０１  少年、３０２  少女、３０３  女性、３０４  背景、３１１  対象画素、３１２、３１４  局所ウィンドウ、３１３  探索画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月17日(2013.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと前記基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとを取得する画像取得部と、
前記基準画像データと前記視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算部と、
前記視差量に基づいて、前記基準画像データと前記視差画像データのいずれか一方の、カラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して画像データを生成する画像変換部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記画像取得部は、前記基準画像データと前記視差画像データとであって、少なくともいずれかが前記原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得し、
前記画像変換部は、前記非カラー画像データをカラー画像データに変換する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像データ群は、前記基準画像データと、前記基準画像データに対して一方向に前記視差を有する第１視差画像データおよび前記一方向とは反対の他方向に前記視差を有する第２視差画像データの少なくとも三つの画像データを含む請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データは前記非カラー画像データであり、
前記画像変換部は、前記基準画像データの前記原色情報の少なくとも一部を前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データへ移植して、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データを前記カラー画像データに変換する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データは、前記原色情報を有さない輝度画像データである請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記基準画像データは前記非カラー画像データであり、
前記画像変換部は、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データの少なくともいずれかの前記原色情報の少なくとも一部を前記基準画像データへ移植して、前記基準画像データを前記カラー画像データに変換する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記基準画像データ、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データはいずれも前記非カラー画像データであり、
前記画像変換部は、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データの少なくともいずれかの前記原色情報の少なくとも一部を前記基準画像データへ移植し、前記基準画像データの前記原色情報の少なくとも一部を前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データへ移植して、前記基準画像データ、前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データを前記カラー画像データに変換する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記視差量演算部は、前記第１視差画像データと前記第２視差画像データの前記視差量を演算してから、前記基準画像データと前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データのそれぞれの前記視差量を演算する請求項３から７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記視差量演算部は、前記基準画像データに対する前記第１視差画像データおよび前記第２視差画像データの前記視差量を表す視差マップを生成し、
前記画像変換部は、前記視差マップを参照して前記原色情報を移植する請求項３から７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記同一シーンを撮像する撮像素子と、
請求項１から９のいずれか１項に記載の画像処理装置と
を備える撮像素子であって、
前記画像取得部は、前記撮像素子の出力信号から前記基準画像データと前記視差画像データとを生成して取得する撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子は、
入射光を電気信号に光電変換する、二次元的に配列された光電変換素子と、
前記光電変換素子の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられた開口マスクと、
前記光電変換素子の少なくとも一部のそれぞれに一対一に対応して設けられたカラーフィルタと
を備え、
隣接するｎ個（ｎは３以上の整数）の前記光電変換素子のうち、少なくとも２つに対応して設けられたそれぞれの前記開口マスクの開口は、互いに異なる波長帯域を透過させる少なくとも３種類の前記カラーフィルタを含むカラーフィルターパターンの一パターン内に含まれると共に、前記入射光の断面領域内の互いに異なる部分領域からの光束をそれぞれ通過させるように位置づけられ、前記ｎ個の前記光電変換素子を一組とする光電変換素子群が周期的に配列されている請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
同一シーンを撮像して生成される、基準画像データと前記基準画像データの被写体像に対して視差を有する視差画像データとを取得する画像取得ステップと、
前記基準画像データと前記視差画像データの同一被写体像間の視差に対応する視差量を演算する視差量演算ステップと、
前記視差量に基づいて、前記基準画像データと前記視差画像データのいずれか一方の、カラー画像を生成するための原色情報の少なくとも一部を他方へ移植して画像データを生成する画像変換ステップと
をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
【請求項１３】
前記画像取得ステップは、前記基準画像データと前記視差画像データとであって、少なくともいずれかが前記原色情報の少なくとも一部が欠落した非カラー画像データである画像データ群を取得し、
前記画像変換ステップは、前記非カラー画像データをカラー画像データに変換する請求項１２に記載の画像処理プログラム。
【国際調査報告】
2012140917.tif 000025
2012140917.tif 000026
2012140917.tif 000027