(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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）〜（２）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
【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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