JPH0965347A - 撮像装置及び撮像結果の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】撮像装置及び撮像結果の処理方法に関し、簡易
な構成で色の解像度を向上することができるようにす
る。 【構成】シフト手段５により、撮像素子４画素によるサ
ンプリング点が偏るように、撮像素子４の撮像面とこの
撮像面に形成される画像との相対位置を変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置及び撮像
結果の処理方法に関し、例えば静止画用の撮像装置に適
用して、画素によるサンプリング点が偏るように、撮像
素子の撮像面とこの撮像面に形成される画像との相対位
置を変位させることにより、簡易な構成で色の解像度を
向上することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、３板式のテレビジョンカメラにお
いては、赤色用、青色用の撮像素子に対して緑色用の撮
像素子を１／２画素ピッチだけ位置ずれして配置するこ
とにより、輝度の解像度を向上して、高速度で撮像結果
を出力できるようになされている。

【０００３】この３板式の撮像装置に対して、単板式の
撮像装置においては、撮像素子の数を低減できることに
より、その分光学系等の構成を簡略化して、全体構成を
簡略化、小型化できるようになされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの単板式の
撮像装置をパーソナルコンピュータへの画像入力手段等
に適用して、充分な解像度により所望の画像を取り込む
ことができれば、便利であると考えられる。ところがこ
の種の単板式の撮像装置では、光学系等の構成を簡略化
できる反面、各色の解像度が劣る問題がある。

【０００５】すなわち図１３は、この種の単板式の撮像
素子の画素の配列を示す略線図であり、この撮像素子
は、規定の画素ピッチＬにより赤色、緑色、青色の画素
Ｒ、Ｇ、Ｂを市松模様状に配置して形成される。図１４
に示すように、この撮像素子の画素ピッチを基準にした
正規化周波数によりこの撮像素子の撮像結果を表すと、
この撮像素子がフレーム単位で撮像結果を出力する場
合、この撮像素子より得られる赤色Ｒ、青色Ｂの撮像結
果、緑色Ｇの斜め方向の撮像結果は（図１４（Ａ））、
折り返し信号Ｎ１、Ｎ２により充分な帯域を確保できな
い欠点がある。これに対して輝度Ｙの撮像結果、緑色Ｇ
の水平及び垂直方向の撮像結果は（図１４（Ｂ））、ほ
ぼ２倍の帯域を確保することができる。

【０００６】この問題を解決する１つの方法として、図
１５に示すように、光学的手法又は機械的手法により、
撮像素子の撮像面に形成される画像を斜め方向に１／２
画素ピッチだけシフトさせ、このシフトした撮像結果を
元の撮像結果と合成することにより、解像度を向上する
方法が考えられる。

【０００７】ところがこの種の市松模様状の撮像素子で
は、緑色の画素Ｇに対しては、１／２画素ピッチだけ画
像をシフトさせて、隣接する緑色の画素Ｇ間の中間に緑
色のサンプリング点を設定できるのに対し、赤色及び青
色の画素Ｒ及びＢについては、隣接する画素間の１／４
の位置に偏ってサンプリング点を設定することになる。
このため図１４に対応して図１６に示すように、輝度Ｙ
の水平方向及び垂直方向、緑色Ｇの水平方向及び垂直方
向（図１６（Ｂ））については、解像度を向上できるの
に対し、赤色Ｒ及び青色Ｂについては結局解像度を向上
することが困難な問題がある（図１６（Ａ））。なお図
１６（Ａ）は、赤色Ｒ及び青色Ｂを合成した際の水平及
び垂直方向の撮像結果を表し、この合成した斜め方向の
特性は、図１４（Ａ）と同一の特性になる。また輝度Ｙ
の斜め方向は、図１４（Ｂ）と同一の特性になる。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、いわゆる単板式の撮像装置において、従来の比して
色の解像度を向上することができる撮像装置を提案しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、それぞれ規定帯域の入射光を選択
的に受光するように形成された画素を、規定の配列順序
でマトリックス状に順次配列して形成された撮像素子
と、この撮像素子の出力信号を処理して撮像結果を出力
する信号処理手段と、この撮像素子の撮像面と、撮像素
子の撮像面に形成される画像との相対位置を変位させる
シフト手段とを備えるようにする。この撮像装置におい
て、先のシフト手段が、先の撮像素子の何れか１つの画
素によるサンプリング点が、このサンプリング点と、同
一帯域の入射光を受光する隣接する画素によるサンプリ
ング点とに対して、偏った位置に変位するように、先の
相対位置を変位させるようにする。

【００１０】またこのとき、先の信号処理手段が、先の
撮像素子の画素の１つのサンプリング点が、先の偏った
位置に変位した分、この１つのサンプリング点より得ら
れる前記撮像素子の出力信号、又はこの偏ったサンプリ
ング点より得られる撮像素子の出力信号を位相補正した
後、他のサンプリング点より得られる出力信号と合成し
て先の撮像結果を出力するようにする。

【００１１】またこれに代えて、撮像素子の撮像面とこ
の撮像面に形成される画像との相対位置を変位させ、こ
の撮像素子の出力信号を合成して撮像結果を得る際に、
この出力信号の一次折り返し信号を打ち消すように、こ
の出力信号の位相を補正して合成する。

【００１２】これらの手段により、撮像素子の画素の何
れか１つのサンプリング点が、このサンプリング点と、
同一帯域の入射光を受光する隣接する画素によるサンプ
リング点とに対して、偏った位置に変位するように、先
の相対位置を変位させるようにすれば、この画素の色信
号については、撮像素子より得られる出力信号の一次折
り返し信号を打ち消すように、この出力信号の位相を補
正して合成することにより、解像度を向上することがで
きる。

【００１３】具体的に、信号処理手段が、先の１つのサ
ンプリング点が、偏った位置に変位した分、この１つの
サンプリング点より得られる前記撮像素子の出力信号、
又はこの偏ったサンプリング点より得られる撮像素子の
出力信号を位相補正した後、他のサンプリング点より得
られる出力信号と合成して先の撮像結果を出力するよう
にして、高解像度の撮像結果を得ることができる。

【００１４】またこれに代えて、撮像素子の撮像面とこ
の撮像面に形成される画像との相対位置を変位させ、こ
の撮像素子の出力信号を合成して撮像結果を得る際に、
この出力信号の一次折り返し信号を打ち消すように、こ
の出力信号の位相を補正して合成して、この折り返し信
号による画質劣化を有効に回避してサンプリング点を増
大することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１６】（１−１）第１の実施の形態の構成 図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を示
すブロック図である。この撮像装置１は、カメラヘッド
ユニット２で所望の被写体を撮像し、その撮像結果をビ
デオ信号ＳＶによりモニタ装置に出力し、またこの撮像
結果を高解像度の色データＤＲ０、ＤＧ０、ＤＢ０によ
りパーソナルコンピュータ等に出力する。

【００１７】ここでカメラヘッドユニット２は、入射光
をレンズ３よりＣＣＤ固体撮像素子（撮像素子）４の撮
像面に集光し、その撮像結果をビデオ信号ＳＶ及び色信
号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの形式で出力する。このＣＣＤ固体
撮像素子４は、図２に示すように、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青
色Ｂの画素を市松模様状に順次配列して形成され、フレ
ーム単位で撮像結果を出力する。なおこの実施の形態の
場合、水平及び垂直方向の画素ピッチは距離Ｌに設定さ
れ、赤色Ｒ、青色Ｂのサンプリングピッチ２Ｌに対応す
るサンプリング周波数が７〔ＭＨｚ〕になるように設定
されている。

【００１８】シフト機構５は、圧電素子を積層してなる
バイモルフがＣＣＤ固体撮像素子４の垂直方向及び水平
方向に対応して配置され、このバイモルフを介してＣＣ
Ｄ固体撮像素子４を保持する。さらにシフト機構５は、
制御回路６から出力される駆動信号によりこのバイモル
フが変位し、図３に示すように、フレーム単位でＣＣＤ
固体撮像素子４を斜め方向に１／２画素ピッチだけシフ
トさせる。これによりこの実施の形態においては、緑色
の画素Ｇに対しては、隣接する画素間の中間位置に画素
ずらしし、また残る赤色及び青色の画素Ｒ、Ｂに対して
は、隣接する画素間の中間位置より偏った位置に画素ず
らしするようになされている。なおこの実施の形態で
は、実線により元の位置における各画素を表し、点線に
よりシフトした位置における各画素を表す。

【００１９】色信号生成回路７は、ＣＣＤ固体撮像素子
４の出力信号を相関２重サンプリングすることにより、
図２について上述した画素の配列で順次色信号が連続し
てなる色信号を生成する。さらに色信号生成回路７は、
この色信号を順次サンプルホールドして出力することに
より、色信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを出力する。エンコーダ
８は、簡易な合成手法により、色信号生成回路７から出
力される色信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを合成してビデオ信号
ＳＶを生成し、このビデオ信号ＳＶを出力する。これに
より撮像装置１では、撮像結果をモニタできるようにな
されている。

【００２０】輝度成分処理回路１０は、色信号生成回路
７から出力される色信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢをＣＣＤ固体
撮像素子４の動作に同期したタイミングによりアナログ
ディジタル変換処理し、これによりこれら色信号ＳＲ、
ＳＧ、ＳＢを色データに変換する。さらに輝度成分処理
回路１０は、これら色データを補間演算処理することに
より、シフトしない元の位置の画素と１／２画素ピッチ
だけシフトした位置の画素との配列により形成される合
成画像において、隣接する画素より得られる色データ間
で補間処理を実行し、これにより画素ピッチＬ／２で連
続する輝度データを生成する。

【００２１】すなわち図４に示すように、輝度成分処理
回路１０は、アナログディジタル変換処理して得られる
色データＤＲ、ＤＧ、ＤＢをフレームメモリ１１に順次
蓄積してほぼ１フレームの期間だけ遅延させる。ここで
このようにして得られる色データＤＲ、ＤＧ、ＤＢは、
ホワイトバランスの取れた状態で、それぞれ輝度レベル
を表していることになる。これにより図５に示すよう
に、輝度成分処理回路１０は、水平方向に連続する色デ
ータＤＲ、ＤＧ、ＤＢを輝度データＹ１、Ｙ２とおい
て、この輝度データＹ１、Ｙ２間の、上下に位置する輝
度データＹ３、Ｙ４をフレームメモリ１１より出力し、
これら輝度データＹ１〜Ｙ４により次式

【数１】 の補間処理を実行し、これにより画素ピッチＬの輝度デ
ータＹ１、Ｙ２間に輝度データＹ０を生成する。ここで
ａ〜ｄは、重み付け係数を表す。

【００２２】このため合成処理回路１２は、重み付け加
算回路１３において、（１）式の演算処理を実行して輝
度データＹ０を生成する。さらにこのとき合成処理回路
１２は、重み付け係数ａ〜ｄを必要に応じて順次切り換
え、これにより輝度データＹ１、Ｙ０、Ｙ２、……の連
続でなる輝度データＤＹを出力する。

【００２３】色成分処理回路１５は、これら色データＤ
Ｒ、ＤＧ、ＤＢより規定の演算処理を実行し、これによ
りこれら色データＤＲ、ＤＧ、ＤＢの解像度を向上す
る。すなわちこの実施の形態において、ＣＣＤ固体撮像
素子４の赤色及び青色のサンプリングピッチは、距離２
Ｌに設定されている。これに対してＣＣＤ固体撮像素子
４のシフト量が１／２画素ピッチに選定されていること
により、ＣＣＤ固体撮像素子４をシフトして得られるサ
ンプリング点は、このサンプリングピッチ２Ｌに対し
て、偏った位置に設定されていることになる（以下この
ように偏った位置にサンプリング点を設定する画素のシ
フトを偏画素シフトと呼ぶ）。

【００２４】この場合に、静止状態でサンプリングして
得られる赤色及び青色の色信号ＳＲ、ＳＢの水平方向及
び垂直方向成分においては、図６（Ｂ）に示すように、
サンプリングピッチ２Ｌに対応する周波数７〔ＭＨｚ〕
まで周波数スペクトラムが分布し、この周波数７〔ＭＨ
ｚ〕を中心にして１次の折り返し信号ＳＮ１が重畳され
ることになる。これに対してシフトした際のサンプリン
グ点が偏っていない場合、すなわちシフト量が正しく画
素ピッチＬに設定されている場合、シフトした位置より
同様の分布による周波数スペクトラムが得られ（図６
（Ａ））、矢印Ａ及びＢで示すように、この場合は元の
位置より得られる色信号と合成して折り返し信号を打ち
消すことができる。

【００２５】すなわちこの場合は、色信号ＳＲ、ＳＧの
周波数帯域を２倍の７〔ＭＨｚ〕に向上することができ
る。従ってこの場合、図６において複素平面でそれぞれ
表すように、元の位置より得られる折り返し信号ＳＮ１
に対して、正しく画素ピッチＬだけシフトして得られる
折り返し信号ＳＮ２においては、逆位相に保持されるこ
とになる。

【００２６】これに対して偏画素シフトの場合、サンプ
リング点が偏って設定されている分、元の位置より得ら
れる折り返し信号ＳＮ１に対して、折り返し信号ＳＮＨ
の位相が変化し（図６（Ｃ））、記号Ｃ及びＤで示すよ
うに、この場合は元の位置より得られる色信号と合成し
て、位相差の分だけ折り返し信号ＳＮが残ることにな
る。従ってこの場合は周波数帯域を７〔ＭＨｚ〕まで確
保することが困難になる。

【００２７】これにより記号Ｅ及びＦで示すこの２つの
色信号を合成する際に、この位相差θを補正すると共に
必要に応じて信号レベルを補正して合成すれば、折り返
し信号を完全に打ち消し得ることがわかる。またこのよ
うにすれば、近似的に、偏画素シフトの色データから、
シフト量を正しく画素ピッチＬに設定してなる色データ
を生成することができる。

【００２８】このとき図７に赤色の画素Ｒを例にとって
示すように、シフトした位置の画素Ｒを基準にして、こ
の画素に近接して水平方向に連続する元の位置の画素Ｒ
から、水平方向の成分について、この位相補正、信号レ
ベルの補正処理を実行すれば、水平方向に連続するサン
プリングピッチ２Ｌの画素Ｒ間に、正しく画素ピッチＬ
だけサンプリング点を移動してなる色データＲを生成す
ることができる（記号Ａ１に対して記号ＢＨの関係でな
る）。

【００２９】また同様にして垂直方向成分について、こ
の位相補正、信号レベルの補正処理を実行すれば、垂直
方向に連続するサンプリングピッチ２Ｌの画素Ｒ間に、
正しく画素ピッチＬだけサンプリング点を移動してなる
色データＲを生成することができる（記号Ａ１に対して
記号ＢＶの関係でなる）。さらに斜め方向成分につい
て、同様にこの位相補正、信号レベルの補正処理を実行
すれば、斜め方向についても色データＲを生成すること
ができる（記号Ａ１に対して記号ＢＮの関係でなる）。
従って記号Ｃ１で示すように、これらの処理によって得
られる色データＲを合成して、サンプリングピッチＬで
順次サンプリングしてなる色データＲを生成することが
でき、これにより垂直方向、水平方向、斜め方向につい
て、これらの処理を繰り返してＣＣＤ固体撮像素子４の
赤色、青色の解像度をそれぞれ２倍に向上することがで
きる。

【００３０】これに対して緑色の色データＤＧについて
は、偏って画素ずらしされていないことにより、元の色
データＤＧを用いて、単に輝度データＤＹと同様の処理
を実行し、これにより解像度を向上した赤色、青色の色
データＤＲ、ＤＢと同一の解像度を確保することができ
る。

【００３１】この解像度の向上原理に従って、色成分処
理回路１５は、図８に示すように、順次アナログディジ
タル変換処理して得られる色データＤＲ、ＤＧ、ＤＢ
を、ディジタルシグナルプロセッサで形成された合成処
理回路１６に受け、ここでこの色データを演算処理す
る。このとき合成処理回路１６は、これら色データＤ
Ｒ、ＤＧ、ＤＢのうち赤色及び青色の色データＤＲ、Ｄ
Ｂについては、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７を介し
て入力し、これにより高次の折り返し信号を予め除去す
る。

【００３２】さらに合成処理回路１６は、輝度成分処理
回路１０と共通のフレームメモリ１１から、ローパスフ
ィルタ１７に入力される赤色及び青色の色データＤＲ、
ＤＢに対して、図７について上述した関係の色データＤ
Ｒ、ＤＢを入力し、ローパスフィルタ１８により高次の
折り返し信号を除去する。さらに合成処理回路１６は、
このローパスフィルタ１７及び１８の出力データを減算
回路１９により減算し、これにより図６について上述し
た合成画像に残る折り返し信号ＳＮを出力する。

【００３３】位相シフト補正回路２０は、次式

【数２】 の関係式より伝達関数Ｈ３が表される逆フーリエ変換回
路で形成され、この減算回路１９の出力データから位相
差補正のための補正データを生成する。これにより合成
処理回路１６は、続く加算回路２１において、この補正
データを色データＤＲ、ＤＢに加算して位相差を補正す
る。

【００３４】これに対して緑色の色データＤＧについ
て、色成分処理回路１５は、元のサンプリング点による
色データＤＧを用いて、図５について説明した処理と同
一の処理を実行し、これにより解像度を向上して出力す
る。

【００３５】ローパスフィルタ２３、２４、２５（図
１）は、この色成分処理回路１５より出力される各色デ
ータＤＲ１、ＤＧ１、ＤＢ１を受け、帯域制限して出力
する。ハイパスフィルタ２６は、輝度データＤＹより高
域の信号成分を抽出して出力する。加算回路２７、２
８、２９は、各ローパスフィルタ２３、２４、２５の出
力データに、ハイパスフィルタ２６より出力される出力
データを対応するタイミングで加算し、これにより高解
像度の色データＤＲ０、ＤＧ０、ＤＢ０を出力する。

【００３６】かくするにつき、このようにして輝度成分
より抽出した高域成分を対応する色データに加算するこ
とにより、図１４に対応して図９に示すように、赤色及
び青色については、ＣＣＤ固体撮像素子４の解像度に対
して、解像度を２倍に向上することができ（図９
（Ａ））、輝度及び緑色とほぼ等しい解像度を得ること
ができた。なお図９（Ｂ）は、この実施の形態による輝
度の水平及び垂直方向、緑色の水平及び垂直方向を表
し、図９（Ｃ）は、輝度及び斜めに画素ずらしした方向
における緑色を表す。

【００３７】（１−２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、レンズ３からの入射光は、ＣＣＤ
固体撮像素子４により光電変換され、このＣＣＤ固体撮
像素子４の出力信号が、色信号生成回路７により色信号
ＳＲ、ＳＧ、ＳＢに変換された後、エンコーダ８により
ビデオ信号ＳＶに変換されてモニタ装置に出力される。

【００３８】このときこのＣＣＤ固体撮像素子４が、シ
フト機構５によりフレーム周期で１／２画素ピッチだけ
斜め方向にシフトすることにより（図２）、色信号生成
回路７より出力される色信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、元の
サンプリング点による色信号と、偏画素シフトしたサン
プリング点による色信号とがフレーム周期で交互に繰り
返される。

【００３９】これらの色信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、輝度
成分処理回路１０（図４）において、色データＤＲ、Ｄ
Ｇ、ＤＢに変換された後、フレームメモリ１１に一旦格
納され、シフトしない元の位置からの色データＤＲ、Ｄ
Ｇ、ＤＢと、対応するシフトした位置の色データＤＲ、
ＤＧ、ＤＢとが合成処理回路１２に入力される。この合
成処理回路１２において、これら色データＤＲ、ＤＧ、
ＤＢは、シフトしない元の位置の画素と１／２画素ピッ
チだけシフトした位置の画素との配列により形成される
合成画像において、隣接する画素より得られる色データ
間で（１）式の補間処理が実行され、これにより画素ピ
ッチＬ／２で連続する輝度データＤＹ（Ｙ１、Ｙ０、Ｔ
2 、……）に変換される。これによりこれら色データＤ
Ｒ、ＤＧ、ＤＢは、画素ピッチＬに対応する解像度の輝
度データＤＹに変換されて出力される。

【００４０】またこれらの色データＤＲ、ＤＧ、ＤＢの
うち、赤色及び青色の色データＤＲ、ＤＢは、色成分処
理回路１５（図８）のローパスフィルタ１７、１８にお
いて、高次の折り返し信号が除去された後、減算回路１
９において、シフトしない元の位置の画素より得られる
色データＤＲ、ＤＢと、この色データに対応する偏画素
シフトした位置の画素より得られる色データＤＲ、ＤＢ
とで減算処理され、これにより偏画素シフトにより画像
合成して残る１次の折り返し信号が抽出される。この１
次折り返し信号は、偏って画素ずらしされた分、位相シ
フト補正回路２０により位相が補正され、加算回路２１
において偏画素シフトした色データＤＲ、ＤＢに加算さ
れ、これにより正しく画素間にサンプリング点を設定し
て得られる色データが生成される。

【００４１】この一連の処理において、これら色データ
ＤＲ、ＤＢは、水平方向成分、垂直方向成分、斜め方向
成分について、それぞれこれらの処理が実行され（図
７）、これにより画素ピッチＬでサンプリング点が連続
してなる色データＤＲ１、ＤＢ１が生成される。

【００４２】これに対して緑色の色データＤＧは、色成
分処理回路１５において、元の画素より得られる色デー
タについて、輝度データＤＹを生成する場合と同一の補
間処理が実行され、これにより画素ピッチＬでサンプリ
ング点が連続してなる色データＤＧ１が生成される。

【００４３】これら色データＤＲ１、ＤＧ１、ＤＢ１
は、続くローパスフィルタ２３、２４、２５でそれぞれ
帯域制限された後、続く加算回路２７、２８、２９で輝
度データＤＹの高域成分が加算され、パーソナルコンピ
ュータ等の外部機器に出力される。

【００４４】（１−３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、市松模様状のＣＣＤ固体撮像素子
を用いて、赤色及び青色の画素に対して、隣接する各色
の画素間の中間位置より偏って画素ずらしし、これら赤
色及び青色について、偏って画素ずらしした分、位相を
補正して画像合成したことにより、ＣＣＤ固体撮像素子
４の解像度に対して、各色の解像度を２倍に向上するこ
とができ、これにより簡易な構成で高解像度の撮像結果
を出力することができる。

【００４５】（２）第２の実施の形態 ところで上述の第１の実施の形態のようにして高解像度
の撮像結果を出力する場合、解像度を向上した分、一般
の静止画撮像装置に比して、消費電力が増大し、また全
体構成が煩雑化する恐れがある。このためこの実施の形
態では、この種の撮像結果を処理するパーソナルコンピ
ュータ側で、併せて色データの処理を実行する。

【００４６】すなわち図１０は、この第２の実施の形態
に係るカメラヘッドユニットを示すブロック図である。
このカメラヘッドユニット３０では、色信号生成回路７
により生成した色信号を色データに変換した後、インタ
ーフェース３１を介して、例えばパラレルインターフェ
ース、シリアルインターフェース等の伝送手法によりパ
ーソナルコンピュータに出力する。なお、この図１０及
び続く図１１に示す構成のうち、図１と同一の構成は、
対応する符号を付して重複した説明を省略する。

【００４７】図１１は、カメラヘッドユニット２より伝
送された色データを処理するパーソナルコンピュータを
示すブロック図である。このパーソナルコンピュータ３
３は、上述のインターフェース３１に対応するインター
フェース３５を介して、カメラヘッドユニット３０の出
力データＤＯＵＴを受け、この出力データを内蔵の処理
手順に従って例えばハードディスク装置（ＨＤＤ）３６
に一旦格納する。

【００４８】さらにパーソナルコンピュータ３３は、こ
のハードディスク装置３６に格納したデータを処理速度
に対応して順次輝度成分処理回路１０、色成分処理回路
１５に転送し、第１の実施の形態について上述したと同
様の処理を実行し、これにより高解像度の色データＤＲ
０、ＤＧ０、ＤＢ０を生成する。なおパーソナルコンピ
ュータ３３において、これら輝度成分処理回路１０、色
成分処理回路１５等は、中央処理ユニットによる演算処
理によってソフト的に実行して構成される。

【００４９】さらにパーソナルコンピュータ３３は、こ
れら色データＤＲ０、ＤＧ０、ＤＢ０をアクセラレータ
３７に出力し、これによりモニタ３８に高解像度の画像
を表示する。

【００５０】この第２の実施の形態によれば、外部機器
側で画像合成しても、第１の実施の形態と同一の効果を
得ることができる。またさらに外部機器側で画像合成し
たことにより、カメラヘッドユニットの構成を小型化、
簡略化することができ、さらに消費電力も低減すること
ができる。これに加えて外部機器でなるパーソナルコン
ピュータにおいては、必要に応じて、例えばオペレータ
の所望する解像度に対応するように、上述した位相補正
の処理等を省略して、また赤色だけについて解像度を向
上して、画像合成することができ、その分使い勝手を向
上することができる。

【００５１】（３）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、逆フーリエ変換によ
り位相を補正する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、ヒルベルト変換等、種々の位相補正手法を広
く適用することができる。また図１２に示すように、ロ
ーパスフィルタ１７、１８、減算回路１９、位相シフト
補正回路２０（図８）の構成を簡略化してもよい。なお
この図１２において、演算処理回路４３及び４４は、ロ
ーパスフィルタ１７、１８の伝達関数をそれぞれＨ１及
びＨ２とおいて、次式

【数３】

【数４】 の伝達関数Ｈ４、Ｈ５でそれぞれ表される演算処理を実
行し、これにより補正のデータを生成する。

【００５２】さらに上述の実施の形態においては、赤色
及び青色の色データについて、位相を補正して解像度を
向上する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、緑色の色データについても併せて解像度を向上して
もよく、またこれとは逆に視覚的に影響の大きい赤色の
色データについてだけ位相を補正して解像度を向上して
もよい。

【００５３】また上述の実施の形態においては、赤色、
緑色、青色の画素を市松模様状に配列した撮像素子を用
いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例
えば縦ストライプの色フィルタにより形成された撮像素
子を用いる場合等、種々の撮像素子を偏画素シフトする
場合に、さらには捕色の色フィルタによる撮像素子を偏
画素シフトする場合に広く適用することができる。なお
これらの場合、各色の画素のうち何れかの色の画素につ
いて偏って画素シフトし、この偏って画素シフトした色
信号の処理において、位相を補正して画像合成すること
により、この偏って画素シフトした色信号の解像度を向
上することができる。

【００５４】さらに上述の実施の形態においては、サン
プリングピッチ２Ｌで配列された赤色及び青色の画素に
対して、１／２画素ピッチＬ／２だけ偏って画素シフト
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、こ
のシフト量を自由に設定することができる。なおこの場
合、このシフト量に応じて位相シフトの補正量を設定す
ることになる。従って例えば偏って画素シフトしない場
合でも、本発明を適用してシフト量のばらつきを補正す
ることができる。

【００５５】さらに上述の実施の形態においては、バイ
モルフにより画像シフトさせる場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、ボイスコイルモータ等の種々の
機械的手段により撮像素子を変位させて画像をシフトさ
せる場合、さらには複屈折板、液晶板等の光学素子を光
学系に介挿して画像をシフトさせる場合等、種々の画像
シフト手段を広く適用することができる。

【００５６】さらに上述の実施の形態においては、本発
明を単板式の撮像装置に適用する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、３板式等の撮像装置にも適
用することができる。

【００５７】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、画素によ
るサンプリング点が偏るように、撮像素子の撮像面とこ
の撮像面に形成される画像との相対位置を変位させるこ
とにより、この偏りの分、撮像素子の出力信号を位相補
正して、偏っていないサンプリング点からの撮像結果を
生成することができ、これにより簡易な構成で色の解像
度を向上することができるようにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置を示すブロ
ック図である。

【図２】図１の撮像装置における撮像素子を示す正面図
である。

【図３】図１の撮像装置による画像シフトの説明に供す
る略線図である。

【図４】図１の撮像装置における輝度成分処理回路を示
すブロック図である。

【図５】図４の輝度成分処理回路の動作の説明に供する
略線図である。

【図６】図１の撮像装置の位相補正の説明に供する略線
図である。

【図７】図１の撮像装置における色データの処理の説明
に供する略線図である。

【図８】図１の撮像装置における色成分処理回路を示す
ブロック図である。

【図９】図８の色成分処理回路の動作の説明に供する特
性曲線図である。

【図１０】第２の実施の形態に係るカメラヘッドユニッ
トを示すブロック図である。

【図１１】図１０のカメラヘッドユニットからのデータ
を処理するパーソナルコンピュータを示すブロック図で
ある。

【図１２】他の実施の形態に係る撮像装置の色成分処理
回路を示すブロック図である。

【図１３】従来の撮像素子を示す正面図である。

【図１４】図１３の撮像素子による撮像結果を示す特性
曲線図である。

【図１５】図１３の撮像素子を１／２画素ピッチだけ画
像シフトさせた状態を示す略線図である。

【図１６】図１５の画像シフトによる撮像結果を示す特
性曲線図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２、３０ カメラヘッドユニット ４ ＣＣＤ固体撮像素子 １０ 輝度成分処理回路 １３、２１、２７〜２９ 加算回路 １５、４０ 色成分処理回路 １７、１８、２３〜２５ ローパスフィルタ １９ 減算回路 ２０ 位相シフト補正回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ規定帯域の入射光を選択的に受
   光するように形成された画素を、規定の配列順序でマト
   リックス状に順次配列して形成された撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号を処理して撮像結果を出力する
   信号処理手段と、 前記撮像素子の撮像面と、前記撮像素子の撮像面に形成
   される画像との相対位置を変位させるシフト手段とを備
   え、 前記シフト手段は、 前記撮像素子の何れか１つの画素によるサンプリング点
   が、前記サンプリング点と、同一帯域の入射光を受光す
   る隣接する画素によるサンプリング点とに対して、偏っ
   た位置に変位するように、前記相対位置を変位させるこ
   とを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記信号処理手段は、 前記撮像素子の画素の１つのサンプリング点が、前記偏
   った位置に変位した分、前記１つのサンプリング点より
   得られる前記撮像素子の出力信号、又は偏ったサンプリ
   ング点より得られる前記撮像素子の出力信号を位相補正
   した後、他のサンプリング点より得られる前記出力信号
   と合成して前記撮像結果を出力することを特徴とする請
   求項１に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 撮像素子の撮像面と前記撮像面に形成さ
   れる画像との相対位置を変位させ、前記撮像素子の出力
   信号を合成して撮像結果を得る際に、 前記出力信号の一次折り返し信号を打ち消すように、前
   記出力信号の位相を補正して合成することを特徴とする
   撮像結果の処理方法。