(57)【要約】【課題】光学像を撮像素子により検出してデジタル画像データを取得する画像撮像装置において、高品質のデジタル画像データを取得できるようにする。【解決手段】複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置において、条件式（１）を満たす場合に、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、撮像素子の実効的な開口幅ｗを変化させる。  Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）  ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）【選択図】図５
2012034310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した前記画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、
画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、
合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置であって、
前記アナログ信号合成手段が、条件式（１）を満たす場合に、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、前記撮像素子の実効的な開口幅ｗを変化させるものであることを特徴とする画像撮像装置。
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）
ここで、
Ｓｃｏ：前記画像情報の周波数成分の上限周波数（cycle/cm）
ｐ：前記撮像素子のサンプリング周期（cm）
ｗ：前記撮像素子の実効的な開口幅（cm）
【請求項２】
複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した前記画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、
画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、
合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置であって、
前記アナログ信号合成手段が、条件式（１）を満たす場合に、前記撮像素子の実効的な開口幅ｗについて、条件式（３）を満たす範囲で最も大きくなるように、合成するアナログ信号数を調整するものであることを特徴とする画像撮像装置。
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＜１／Ｓｃｏ  ・・・（３）
ここで、
Ｓｃｏ：前記画像情報の周波数成分の上限周波数（cycle/cm）
ｐ：前記撮像素子のサンプリング周期（cm）
ｗ：前記撮像素子の実効的な開口幅（cm）
【請求項３】
複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した前記画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置における信号処理方法であって、
条件式（１）を満たす場合に、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、前記撮像素子の実効的な開口幅ｗを変化させることを特徴とする信号処理方法。
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）
ここで、
Ｓｃｏ：前記画像情報の周波数成分の上限周波数（cycle/cm）
ｐ：前記撮像素子のサンプリング周期（cm）
ｗ：前記撮像素子の実効的な開口幅（cm）
【請求項４】
複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した前記画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置における信号処理方法であって、
条件式（１）を満たす場合に、前記撮像素子の実効的な開口幅ｗについて、条件式（３）を満たす範囲で最も大きくなるように、合成するアナログ信号数を調整することを特徴とする信号処理方法。
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＜１／Ｓｃｏ  ・・・（３）
ここで、
Ｓｃｏ：前記画像情報の周波数成分の上限周波数（cycle/cm）
ｐ：前記撮像素子のサンプリング周期（cm）
ｗ：前記撮像素子の実効的な開口幅（cm）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子（光電変換素子）を備えた画像撮像装置において取得されるデジタル画像信号の品質の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＣＤやＣＭＯＳ等、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子（光電変換素子）と、撮像素子から出力されたアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置が知られている。
【０００３】
ここで、アナログ信号を離散サンプリングによってデジタルデータ化する際には、下記の問題が発生することが知られている。
【０００４】
問題１：サンプリング周期に起因するサンプリング限界によって高周波情報が欠落する。
【０００５】
問題２：サンプリング窓の形状に起因して特定の周波数情報が欠落する。
【０００６】
問題３：高周波情報の折り返し歪が低周波情報に混入する。
【０００７】
このため、元のアナログ信号の持つ情報を過不足なく正確にデジタル化することは困難な課題であった。
【０００８】
また、近年の撮像素子の微細化によって、１の課題は解決されつつあるが、一方で下記の問題を生じるようになった。
【０００９】
問題４：素子の大きさが小さくなったためノイズが増加して信号のＳ/Ｎが劣化し、さらに無用にデータ数が増加する。
【００１０】
以下、上記問題１から４について図面を用いて詳細に説明する。図６はサンプリング周期に起因するサンプリング限界を説明するための図、図７はサンプリング窓の形状に起因する周波数情報の欠落を説明するための図、図８は折り返し歪を説明するための図、図９は光学ローパスフィルタによる高周波成分の抑制を説明するための図である。
【００１１】
問題１については、図６に示すように、サンプリング周期をｐとしたとき、ナイキスト周波数（１／２ｐ）よりも高い周波数成分は伝達することができない。しかしながら、サンプリング周期ｐを無限に小さくすることはできないため、自ずと限界が生じることになる。
【００１２】
問題２については、図７に示すように、サンプリング窓が無限に小さい（デルタ関数で表される形状）場合には、元のアナログ信号に対して特定の周波数成分の欠落は生じないが、実際にはサンプリング窓を無限に小さくすることはできないため、窓の大きさや形状によって元のアナログ信号から特定の周波数成分の欠落が生じてしまう。例えば従来から一般的に使われているサンプリング窓の形状は矩形であるが、このとき伝達される信号の周波数特性はＡＢＳ（Ｓｉｎｃ）関数となる。ＡＢＳ（Ｓｉｎｃ）のゼロ点位置はサンプリング窓の幅ｗで決まり、１／ｗ、２／ｗ、３／ｗ、・・・において利得がゼロとなる。このゼロ点の周波数成分は全く伝達されないので、不正確で品質の低いデジタルデータとなる。
【００１３】
問題３については、図８に示すように、ナイキスト周波数（１／２ｐ）以上の周波数成分を含む入力信号を、周期ｐでサンプリングすると、ナイキスト周波数よりも高い周波数成分がナイキスト周波数で低周波側に折り返して低周波情報に混入する。このため、低周波情報に折り返し歪（ノイズ）が重畳してしまう。
【００１４】
問題４については、撮像素子の原理的な問題である。
【００１５】
レンズによる光学像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子により検出してデジタル画像データを取得する画像撮像装置（例えばデジタルカメラ等）において、上記問題１から４はいずれもデジタル画像の画質を損なうものであり、大きな問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−３２０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
問題１解決のために、サンプリング周期ｐを小さくしていくと、検出器の画素サイズが小さくなってＳ／Ｎが悪くなる。また検出器の製造も困難かつ高コストとなる。さらに取得するデジタルデータの数が膨大になり、データ処理や保存、伝送、記録が困難・高コストになる。
【００１８】
問題１の解決のために、サンプリング周期ｐよりもサンプリング窓サイズを大きく設定する方法が知られている。サンプリング周期ｐよりも大きなサンプリング窓（開口率１００％以上）を実現することは物理的に困難であるため、実際にはサンプリング窓を空間的／時間的にずらしながらアナログ信号を取得することにより、実効的にサンプリング窓を大きくすることが行なわれている（画素ずらし法）。しかしこの方法では、サンプリング窓の形状が矩形となるため、問題２を解決することができず、高周波情報では特定の周波数成分が欠落するという問題が依然として残ることになる。
【００１９】
また、問題３解決のために、図９に示すように、従来は光学ローパスフィルタをレンズと撮像素子の間に挿入して、離散サンプリングの前に、折り返し歪（ノイズ）の元となる高周波成分を抑制することが行なわれてきた。しかし、光学ローパスフィルタは光学結晶（水晶等）の複屈折性を利用するため、非常に高価な部品となり、製品の低価格化の障害となっている。
【００２０】
また、問題４解決のために、隣接する画素のデータを混合／積和することでノイズ成分の比率を抑制することが行なわれている（ビニング機能）。例えば２×２の４画素分の信号を合成する等である。しかしその方法では、撮像素子の実効的なサンプリング窓の形状は矩形開口であるため、依然として問題２が残ることになる。
【００２１】
また、特許文献１においても、画素ずらし法を行なう装置において、撮像素子の実効的開口率を折り返し歪（ノイズ）成分が極小となるように設定することにより、折り返し歪（ノイズ）の影響を抑える方法が提案されているが、この場合であっても、サンプリング窓の形状は矩形となるため、問題２を解決することができず、高周波情報では特定の周波数成分が欠落するという問題が依然として残ることになる。
【００２２】
本発明は、上記の問題を解消して、高品質のデジタル画像データを取得可能な画像撮像装置および画像撮像装置における信号処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１の画像撮像装置は、複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置であって、アナログ信号合成手段が、条件式（１）を満たす場合に、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、撮像素子の実効的な開口幅ｗを変化させるものであることを特徴とするものである。
【００２４】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）
ここで、各記号の意味は下記の通りであり、以後の説明でも同様であるため、以後は省略する。
【００２５】
Ｓｃｏ：前記画像情報の周波数成分の上限周波数（cycle/cm）
ｐ：前記撮像素子のサンプリング周期（cm）
ｗ：前記撮像素子の実効的な開口幅（cm）
また、本発明の第２の画像撮像装置は、上記と同様の画像撮像装置であって、アナログ信号合成手段が、条件式（１）を満たす場合に、撮像素子の実効的な開口幅ｗについて、条件式（３）を満たす範囲で最も大きくなるように、合成するアナログ信号数を調整するものであることを特徴とするものである。
【００２６】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＜１／Ｓｃｏ  ・・・（３）
本発明の第１の信号処理方法は、複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置における信号処理方法であって、条件式（１）を満たす場合に、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、撮像素子の実効的な開口幅ｗを変化させることを特徴とするものである。
【００２７】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）
また、本発明の第２の信号処理方法は、上記と同様の画像撮像装置であって、条件式（１）を満たす場合に、撮像素子の実効的な開口幅ｗについて、条件式（３）を満たす範囲で最も大きくなるように、合成するアナログ信号数を調整することを特徴とするものである。
【００２８】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＜１／Ｓｃｏ  ・・・（３）
【発明の効果】
【００２９】
本発明の画像撮像装置および信号処理方法によれば、複数の画素を備え、記録光が担持する画像情報を画素毎に記録し、画素毎に記録した画像情報を表すアナログ信号を出力する撮像素子と、画素毎に出力されたアナログ信号を所定数ずつ合成するアナログ信号合成手段と、合成後のアナログ信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を生成する画像信号処理手段とを備えた画像撮像装置において、条件式（１）を満たす場合に、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、撮像素子の実効的な開口幅ｗを変化させるか、条件式（１）を満たす場合に、撮像素子の実効的な開口幅ｗについて、条件式（３）を満たす範囲で最も大きくなるように、合成するアナログ信号数を調整するようにしたので、ＡＤ変換の際の周波数特性は、画像情報の周波数成分の上限周波数の部分で利得がゼロとなるため、画像情報中での周波数情報の欠落が無くなる。さらに、複数画素から出力されたアナログ画像信号を合成しているため、Ｓ／Ｎを向上させることができる。以上のことから、高品質のデジタル画像データを取得することが可能となる。
【００３０】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）
ｗ＜１／Ｓｃｏ  ・・・（３）
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるデジタルカメラの背面図
【図２】上記デジタルカメラの前面図
【図３】上記デジタルカメラの機能ブロック図
【図４】本実施の形態におけるサンプリング処理を説明するための図
【図５】本実施の形態におけるアナログ信号合成処理を説明するための図
【図６】サンプリング周期に起因するサンプリング限界を説明するための図
【図７】サンプリング窓の形状に起因する周波数情報の欠落を説明するための図
【図８】折り返し歪を説明するための図
【図９】光学ローパスフィルタによる高周波成分の抑制を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の画像撮像装置における実施の形態について、以下、詳細に説明する。実施の形態では、本発明における画像撮像装置としてデジタルカメラを例に説明する。図１は本発明の一実施の形態にかかるデジタルカメラの背面図、図２は上記デジタルカメラの前面図、図３は上記デジタルカメラの機能ブロック図である。
【００３３】
デジタルカメラ１の本体１０の背面には、図１に示すように、撮像者による操作のためのインターフェースとして、動作モードスイッチ１１、メニュー／ＯＫボタン１２、ズーム／上下レバー１３、左右ボタン１４、Ｂａｃｋ（戻る）ボタン１５、表示切替ボタン１６が設けられ、更に撮影のためのファインダ１７、撮影並びに再生のためのモニタ１８及びレリーズボタン１９が設けられている。
【００３４】
動作モードスイッチ１１は、静止画撮影モード、動画撮影モード、再生モード、の各動作モードを切り替えるためのスライドスイッチである。メニュー／ＯＫボタン１２は、各種メニューをモニタ１８に表示させたり、モニタ１８に表示されたメニューに基づく選択・設定を決定したりするためのボタンである。
【００３５】
ズーム／上下レバー１３は、上下方向に倒すことによって、撮影時には望遠／広角の調整が行われ、各種設定時にはモニタ１８に表示されるメニュー画面中のカーソルが上下に移動して表示される。左右ボタン１４は、各種設定時にモニタ１８に表示されるメニュー画面中のカーソルを左右に移動して表示させるためのボタンである。
【００３６】
Ｂａｃｋ（戻る）ボタン１５は、押下されることによって各種設定操作を中止し、モニタ１８に１つ前の画面を表示するためのボタンである。表示切替ボタン１６は、押下することによってモニタ１８の表示のＯＮ／ＯＦＦ、各種ガイド表示、文字表示のＯＮ／ＯＦＦ等を切り替えるためのボタンである。ファインダ１７は、ユーザが被写体を撮像する際に構図やピントを合わせるために覗くためのものである。ファインダ１７から見える被写体像は、本体１０の前面にあるファインダ窓２３を介して映し出される。
【００３７】
レリーズボタン１９は、半押し及び全押しの二段階操作が可能な操作ボタンであり、レリーズボタン１９を押下すると、操作系制御部７４を介して半押し信号又は全押し信号をＣＰＵ７５へ出力する。
【００３８】
以上説明した各ボタンやレバー等の操作によって設定された内容は、モニタ１８中の表示や、ファインダ１７内のランプ、スライドレバーの位置等によって確認可能となっている。また、モニタ１８には、撮影の際に被写体確認用のスルー画像が表示される。これにより、モニタ１８は電子ビューファインダとして機能する他、撮影後の静止画や動画の再生表示、各種設定メニューの表示を行う。ユーザによってレリーズボタン１９が全押し操作されると、撮像が行われ、モニタ１８に表示された画像が撮影画像として記録される。
【００３９】
更に、本体１０の前面には、図２に示すように、撮影レンズ２０、レンズカバー２１、電源スイッチ２２、ファインダ窓２３、フラッシュライト２４及びセルフタイマーランプ２５が設けられ、側面にはメディアスロット２６が設けられている。
【００４０】
撮影レンズ２０は、被写体像を所定の結像面上（本体１０内部にあるＣＣＤ等）に結像させるためのものであり、フォーカスレンズやズームレンズ等によって構成される。レンズカバー２１は、デジタルカメラ１の電源がオフ状態のとき、再生モードであるとき等に撮影レンズ２０の表面を覆い、汚れやゴミ等から撮影レンズ２０を保護するものである。
【００４１】
電源スイッチ２２は、デジタルカメラ１の電源のオン／オフを切り替えるためのスイッチである。フラッシュライト２４は、レリーズボタン１９が押下され、本体１０の内部にあるシャッタが開いている間に、撮像に必要な光を被写体に対して瞬間的に照射するためのものである。セルフタイマーランプ２５は、セルフタイマーによって撮像する際に、シャッタの開閉タイミングすなわち露光の開始及び終了を被写体に知らせるためのものである。メディアスロット２６は、メモリカード等の外部記録メディア７０が充填されるための充填口であり、外部記録メディア７０が充填されると、データの読み取り／書き込みが行われる。
【００４２】
図３に示すように、デジタルカメラ１の操作系として、前述の動作モードスイッチ１１、メニュー／ＯＫボタン１２、ズーム／上下レバー１３、左右ボタン１４、Ｂａｃｋ（戻り）ボタン１５、表示切替ボタン１６、レリーズボタン１９、電源スイッチ２２と、これらのスイッチ、ボタン、レバー類の操作内容をＣＰＵ７５に伝えるためのインターフェースである操作系制御部７４が設けられている。
【００４３】
また、撮影レンズ２０を構成するものとして、フォーカスレンズ２０ａ及びズームレンズ２０ｂが設けられている。これらの各レンズは、モータとモータドライバからなるフォーカスレンズ駆動部５１、ズームレンズ駆動部５２によってステップ駆動され、光軸方向に移動可能な構成となっている。フォーカスレンズ駆動部５１は、ＡＦ処理部６２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ２０ａをステップ駆動する。ズームレンズ駆動部５２は、ズーム／上下レバー１３の操作量データに基づいてズームレンズ２０ｂのステップ駆動を制御する。
【００４４】
絞り５４は、モータとモータドライバとからなる絞り駆動部５５によって駆動される。
【００４５】
シャッタ５６は、メカニカルシャッタであり、モータとモータドライバとからなるシャッタ駆動部５７によって駆動される。シャッタ駆動部５７は、レリーズボタン１９の押下信号等に応じてシャッタ５６の開閉の制御を行う。
【００４６】
上記光学系の後方には、撮像素子であるＣＣＤ５８を有している。ＣＣＤ５８は、多数の受光素子がマトリクス状に配置されてなる光電面を有しており、光学系を通過した被写体像が光電面に結像され、光電変換される。光電面の前方には、各画素に光を集光させるためのマイクロレンズアレイ（不図示）と、ＲＧＢ各色のフィルタが規則的に配列されてなるカラーフィルタアレイ（不図示）とが配置されている。ＣＣＤ５８は、ＣＣＤ制御部５９から供給される垂直転送クロック信号及び水平転送クロック信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつ読み出してアナログ画像信号として出力する。各画素における電荷の蓄積時間（即ち露出時間）は、ＣＣＤ制御部５９から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。
【００４７】
ＣＣＤ５８が出力する画像信号は、アナログ信号処理部６０に入力される。このアナログ信号処理部６０は、アナログ画像信号のノイズ除去を行う相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ）と、アナログ画像信号のゲイン調整を行うオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）と、画素毎のアナログ画像信号を所定数ずつ合成するマルチプレクサ（ＭＵＸ）と、合成後のアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）とからなる。そしてデジタル画像データは、画素毎にＲＧＢの濃度値を持つＣＣＤ−ＲＡＷデータである。
【００４８】
タイミングジェネレータ７２は、タイミング信号を発生させるものであり、このタイミング信号がシャッタ駆動部５７、ＣＣＤ制御部５９、アナログ信号処理部６０に入力されて、レリーズボタン１９の操作と、シャッタ５６の開閉、ＣＣＤ５８の電荷取り込み、アナログ信号処理６０の処理の同期が取られる。フラッシュ制御部７３は、フラッシュライト２４の発光動作を制御する。
【００４９】
画像入力コントローラ６１は、上記アナログ信号処理部６０から入力されたＣＣＤ−ＲＡＷデータをフレームメモリ６８に書き込む。このフレームメモリ６８は、画像データに対して後述の各種デジタル画像処理（信号処理）を行う際に使用する作業用メモリであり、例えば、一定周期のバスクロック信号に同期してデータ転送を行うＳＤＲＡＭ（Syncｈronous Dynamic Random Access Memory）から構成されている。また画像入力コントローラ６１は、画像データを撮影する際のフラッシュ発光する／しない指示等に応じて、本撮影する前に行われるプレ画像を作業用メモリに記録することも可能である。
【００５０】
プレ画像は、撮影条件を決定するための撮像（例えば、調光処理）によって得られる。
【００５１】
表示制御部７１は、フレームメモリ６８に格納された画像データをスルー画像としてモニタ１８に表示させるためのものであり、例えば、輝度（Ｙ）信号と色（Ｃ）信号を一緒にして１つの信号としたコンポジット信号に変換して、モニタ１８に出力する。スルー画像は、撮像モードが選択されている間、所定時間間隔で取得されてモニタ１８に表示される。また、表示制御部７１は、外部記録メディア７０に記憶され、メディア制御部６９によって読み出された画像ファイルに含まれる画像データに基づいた画像をモニタ１８に表示させる。
【００５２】
画像処理部６４は、本画像の画像データに対してガンマ補正、シャープネス補正、コントラスト補正、色補正等の画質補正処理を施すと共に、ＣＣＤ−ＲＡＷデータを輝度信号であるＹデータと、青色色差信号であるＣｂデータ及び赤色色差信号であるＣｒデータとからなるＹＣデータに変換するＹＣ処理を行う。この本画像とは、レリーズボタン１９が全押しされることによってＣＣＤ５８から画像信号が出力され、アナログ信号処理部６０、画像入力コントローラ６１経由でフレームメモリ６８に格納された画像データに基づいた画像である。
【００５３】
本画像の画素数の上限はＣＣＤ５８の画素数によって決定されるが、例えば、ユーザが設定可能な画質設定（ファイン、ノーマル等の設定）により、記録画素数を変更することができる。一方、プレ画像の画素数は本画像より少なくてもよく、例えば、本画像の１／１６程度の画素数で取り込まれてもよい。
【００５４】
圧縮／伸長処理部６７は、画像処理部６４によって画質補正等の処理が行われた画像データに対して、例えばＪＰＥＧ等の圧縮形式で圧縮処理を行って、画像ファイルを生成する。この画像ファイルには、各種データ形式に基づいて付帯情報が付加される。またこの圧縮／伸長処理部６７は、再生モードにおいては外部記録メディア７０から圧縮された画像ファイルを読み出し、伸長処理を行う。伸長後の画像データは表示制御部７１に出力され、表示制御部７１は画像データに基づいた画像をモニタ１８に表示する。
【００５５】
メディア制御部６９は、図２におけるメディアスロット２６に相当し、外部記録メディア７０に記憶された画像ファイル等の読み出し、又は画像ファイルの書き込みを行う。ＣＰＵ７５は、各種ボタン、レバー、スイッチの操作や各機能ブロックからの信号に応じて、デジタルカメラ１の本体各部を制御する。またＣＰＵ７５は図示しない内部メモリに画像ファイルを記録する記録手段としても機能する。
【００５６】
またデータバス７６は、画像入力コントローラ６１、画像処理部６４、圧縮／伸長処理部６５、フレームメモリ６８、各種制御部６９、７１、及びＣＰＵ７５に接続されており、このデータバス７６を介して各種信号、データの送受信が行われる。
【００５７】
本発明の画像データにおける画素数の上限はＣＣＤ５８の画素数によって決定されるが、例えば、ユーザが設定可能な画質設定（ファイン、ノーマル等の設定）により、記録画素数を変更することができる。一方、スルー画像やプレ画像の画素数は本画像より少なくてもよく、例えば、本画像の１／１６程度の画素数で取り込まれてもよい。
【００５８】
メディア制御部（記録手段）６９は、図２におけるメディアスロット２６に相当し、外部記録メディア７０に記憶された画像ファイル等の読み出し、又は画像ファイルの書き込みを行う。ＣＰＵ７５は、各種ボタン、レバー、スイッチの操作や各機能ブロックからの信号に応じて、デジタルカメラ１の本体各部を制御する。またＣＰＵ７５は図示しない内部メモリに画像ファイルを記録する記録手段としても機能する。
【００５９】
次に上記のように構成されたデジタルカメラ１における、デジタル画像データの取得の際の処理について説明する。図４は本実施の形態におけるサンプリング処理を説明するための図、図５は本実施の形態におけるアナログ信号合成処理を説明するための図である。
【００６０】
撮影が行なわれると、ＣＣＤ５８は、撮影レンズ２０を通過して光電面に結像された被写体像を光電変換して電荷として蓄積し、ＣＣＤ制御部５９から供給される垂直転送クロック信号及び水平転送クロック信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつ読み出してアナログ画像信号として出力する。
【００６１】
アナログ信号処理部６０のＡＤコンバータは、ＣＣＤ５８から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換する。
【００６２】
図４（２）に示すように、画像情報の周波数成分の上限周波数Ｓｃｏが、ＣＣＤ５８のサンプリング周期（画素ピッチ）ｐの逆数よりも小さい場合、すなわち、条件式（１）を満たす場合、サンプリング窓形状が矩形の場合に発生する利得ゼロとなる周波数よりも画像情報の周波数成分の上限周波数Ｓｃｏの方が低いため、周波数情報の欠落が発生しない。そして、このような状態は、上限周波数Ｓｃｏが、実効的な開口幅ｗの逆数を超えるまで続く。
【００６３】
従って、本実施の形態においては、図４（２）に示すように、条件式（１）を満たす場合に、図４（３）に示すように、条件式（２）に最も近くなるように合成するアナログ信号数を調整して、ＣＣＤ５８の実効的な開口幅ｗを変化させる。
【００６４】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＝１／Ｓｃｏ  ・・・（２）
ここで、
Ｓｃｏ：前記画像情報の周波数成分の上限周波数（cycle/cm）
ｐ：前記撮像素子のサンプリング周期（cm）
ｗ：前記撮像素子の実効的な開口幅（cm）
開口幅の調整の具体的処理については、図５に示すように、条件式（２）から最適な開口幅を求め、さらにこの開口幅に相当する画素数ｎを求める。そして、互いに隣接する画素同士で、この幅を一辺の長さとする正方形の領域（ｎ×ｎ）の画素ずつアナログ信号を合成し、合成後のアナログ信号をＡＤ変換する。上記処理を１画素ずつずらしながら行うことにより、デジタル画像データの画素数はＣＣＤ５８の画素数と同等となる。
【００６５】
これにより、ＡＤ変換の際の周波数特性は、画像情報の周波数成分の上限周波数の部分で利得がゼロとなるため、画像情報中での周波数情報の欠落が無くなる。さらに、複数画素から出力されたアナログ画像信号を合成しているため、Ｓ／Ｎを向上させることができる。以上のことから、高品質のデジタル画像データを取得することが可能となる。
【００６６】
なお、ＣＣＤ５８の実効的な開口幅ｗについては、上記の態様に限らず、条件式（１）を満たす場合に、条件式（３）を満たす範囲で最も大きくなるように、合成するアナログ信号数を調整するようにして、変化させるようにしてもよい。
【００６７】
Ｓｃｏ＜１／ｐ  ・・・（１）
ｗ＜１／Ｓｃｏ  ・・・（３）
このような態様としても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
以上、本発明の画像撮像装置について詳細に説明したが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
【００６９】
例えば、本発明における画像撮像装置としてデジタルカメラを例に説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、電子撮像機能を備えた携帯電話やゲーム端末等、他の電子機器に対しても適用可能である。
【００７０】
また、これ以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００７１】
１    デジタルカメラ
１８  モニタ
１９  レリーズボタン
５８  ＣＣＤ５８
６０  アナログ信号処理部
６１  画像入力コントローラ
６４  画像処理部
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図５】
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