JP2006203457A - カラー画像生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】信号電荷蓄積部3に蓄積される信号電荷に応じたカラー画像データの全画素データに対応する数の緑色信号と、R光電変換素子2から得られるカラー画像データの全画素データの一部に対応する数の赤色信号と、B光電変換素子4から得られる該一部以外に対応する数の青色信号とを取得するステップと、該色信号の同一サンプル点の赤色信号又は青色信号から緑色信号を減算して色信号xを生成するステップと、色信号xに基づいて、サンプル点に存在していないカラー画像データの1画素データを構成する色信号を生成するステップとを含むカラー画像生成方法。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子100の表面模式図である。図2は、図1のI―I線断面模式図である。
半導体基板1の表面部には、シリコンからなる複数の光電変換素子2,4及び複数の信号電荷蓄積部3が、行方向(図1のX方向)及び列方向(図1のY方向)に配列されている。本実施形態において、光電変換素子2と光電変換素子4とを併せた数は、信号電荷蓄積部3の数と等しいものとする。信号電荷蓄積部3の数は、固体撮像素子100から得られる色信号に基づいて生成可能なカラー画像データの最大画素データ数に等しい。
図6のデジタルカメラは、撮像部31と、アナログ信号処理部32と、A/D変換部33と、駆動部34と、ストロボ35と、デジタル信号処理部36と、圧縮/伸張処理部37と、表示部38と、システム制御部39と、内部メモリ40と、メディアインタフェース41と、記録メディア42と、操作部43とを備える。デジタル信号処理部36、圧縮/伸張処理部37、表示部38、システム制御部39、内部メモリ40、及びメディアインタフェース41は、システムバス44に接続されている。
レリーズスイッチがオンとなると、駆動部34によって固体撮像素子100が駆動され、固体撮像素子100により被写体の撮像が行われる。まず、R光電変換素子2,B光電変換素子4に蓄積された信号電荷に応じた赤色信号及び青色信号が固体撮像素子100からアナログ信号処理部32に出力され、次に、信号電荷蓄積部3に蓄積された信号電荷に応じた緑色信号が固体撮像素子100からアナログ信号処理部32に出力される。赤色信号,青色信号,緑色信号は、アナログ信号処理部32、A/D変換部33を経て、デジタル信号処理部36に入力される。
B(m,n)=k(m,n+1)*b(m,n+1)+k(m−1,n)*b(m−1,n)+k(m+1,n)*b(m+1,n)+k(m,n−1)*b(m,n−1)
R(m,n)=k(m−1,n+1)*r(m−1,n+1)+k(m+1,n+1)*r(m+1,n+1)+k(m,n)*r(m,n)+k(m−1,n−1)*r(m−1,n−1)+k(m+1,n−1)*r(m+1,n−1)
ただし、b(m,n)は、加算処理後の新しく生成した青色信号とする。
B(m,n)=k(m−1,n+1)*b(m−1,n+1)+k(m+1,n+1)*b(m+1,n+1)+k(m,n)*b(m,n)+k(m−1,n−1)*b(m−1,n−1)+k(m+1,n−1)*b(m+1,n−1)
R(m,n)=k(m,n+1)*r(m,n+1)+k(m−1,n)*r(m−1,n)+k(m+1,n)*r(m+1,n)+k(m,n−1)*r(m,n−1)
ただし、r(m,n)は、加算処理後の新しく生成した赤色信号とする。
又、駆動部34は、B光電変換素子4についても同様に、B光電変換素子4に蓄積される信号電荷と、B光電変換素子4に隣接する同一種類の4つのB光電変換素子4の各々に蓄積される4つの信号電荷とが垂直転送路6及び水平転送路7において混合されるように駆動パルスのタイミングを制御する。
図1に示したように、緑色信号についてはカラー画像データの全画素データ数分が出力されるが、赤色及び青色信号についてはそれぞれカラー画像データの全画素データ数分が出力されないような固体撮像素子の場合は、赤色信号及び青色信号を補間する処理を行うため、偽色が発生する恐れがある。本実施形態では、この偽色の発生を抑えることが可能な信号処理について説明する。この信号処理は、図6に示すデジタル信号処理部36又はアナログ信号処理部32で実行される。
デジタル信号処理部36は、固体撮像素子100から緑色信号(第1の色信号)、赤色信号(第2の色信号)、及び青色信号(第3の色信号)を取得し(S1)、各サンプル点a〜iの赤色又は青色信号から、それらのサンプル点と同一のサンプル点にある緑色信号を減算して、各サンプル点について赤色信号と緑色信号の差分である色信号x(第4の色信号)と、青色信号と緑色信号の差分である色信号y(第5の色信号)を生成する(S2,図12参照)。座標(m,n)にある色信号xをx(m,n)、座標(m,n)にある色信号yをy(m,n)とすると、x(m,n)及びy(m,n)は以下の式(1)、(2)により求まる。
y(m,n)=b(m,n)−g(m,n) (2)
又、サンプル点aにある色信号yと、サンプル点aの周辺のサンプル点b〜iにある各色信号yに予め定めた係数を乗じて、係数を乗じた後の各色信号yを積算して得られる信号を、サンプル点aの色信号Yとする(図14(b)参照)。
又、サンプル点aにある緑色信号と、サンプル点aの周辺のサンプル点b〜iにある各緑色信号に予め定めた係数を乗じて、係数を乗じた後の各緑色信号を積算して得られる信号を、サンプル点aの色信号G’とする(図14(c)参照)。
B(m,n)=Y(m,n)+G’(m,n) (7)
ここで、R(m,n):座標(m,n)のサンプル点にあるぼけた色信号R、B(m,n):座標(m,n)のサンプル点にあるぼけた色信号B
B’(m,n)=B(m,n)+{g(m,n)−G’(m,n)}=Y(m,n)+g(m,n) (9)
G’’(m,n)=G’(m,n)+{g(m,n)−G’(m,n)}=g(m,n) (10)
ここで、R’(m,n):座標(m,n)のサンプル点に生成する色信号R’、B’(m,n):座標(m,n)のサンプル点に生成する色信号B’、G’’(m,n):座標(m,n)のサンプル点に生成する色信号G’’
S3で各サンプル点に色信号x、yを補間した後、デジタル信号処理部36は、各サンプル点にある色信号x又は色信号yと、各サンプル点の周辺のサンプル点にある色信号x又は色信号yとを所定の割合で加算して、各サンプル点に、色信号xをぼかした色信号X(第6の色信号),色信号yをぼかした色信号Y(第7の色信号)を生成する(S7)。
S3で各サンプル点に色信号x、yを補間した後、デジタル信号処理部36は、もともと色信号xが存在していなかったサンプル点に補間した色信号xと、該サンプル点の周辺にある色信号xとを所定の割合で加算して、該サンプル点に色信号Xを生成し、もともと色信号yが存在していなかったサンプル点に補間した色信号yと、該サンプル点の周辺にある色信号yとを所定の割合で加算して、該サンプル点に色信号Yを生成する(S9、図18左図参照)。
1 半導体基板
2 R光電変換素子
3 信号電荷蓄積部
4 B光電変換素子
5 画素電極膜
6 垂直転送路
7 水平転送路
8 出力部
18 縦配線
20 読み出しゲート
Claims (5)
- 被写体を撮像して得られる少なくとも3種類の色信号からカラー画像データを生成するカラー画像生成方法であって、
前記3種類の色信号は、前記カラー画像データの全画素データに対応する数の第1の色信号と、前記カラー画像データの全画素データの一部に対応する数の第2の色信号と、前記一部以外に対応する数の第3の信号とを含み、
前記第1の色信号、前記第2の色信号、及び前記第3の色信号を取得する色信号取得ステップと、
前記色信号の同一サンプル点の前記第2の色信号から前記第1の色信号を減算して第4の色信号を生成する第4の色信号生成ステップと、
前記色信号の同一サンプル点の前記第3の色信号から前記第1の色信号を減算して第5の色信号を生成する第5の色信号生成ステップと、
前記第4及び第5の色信号に基づいて、前記カラー画像データの1画素データを構成する色信号を生成する色信号生成ステップとを含むカラー画像生成方法。 - 請求項1記載のカラー画像生成方法であって、
前記色信号生成ステップは、
前記第4の色信号の存在しない点であってかつ前記第5の色信号の存在する点に、該点の周辺にある前記第4の色信号を用いて、前記第4の色信号を補間する第1の補間ステップと、
前記第5の色信号の存在しない点であってかつ前記第4の色信号の存在する点に、該点の周辺にある前記第5の色信号を用いて、前記第5の色信号を補間する第2の補間ステップと、
もともと前記第4の色信号が存在していなかったサンプル点に補間した前記第4の色信号と、該サンプル点の周辺にある前記第4の色信号とを所定の割合で加算して、該サンプル点に第6の色信号を生成する第6の色信号生成ステップと、
もともと前記第5の色信号が存在していなかったサンプル点に補間した前記第5の色信号と、該サンプル点の周辺にある前記第5の色信号とを所定の割合で加算して、該サンプル点に第7の色信号を生成する第7の色信号生成ステップと、
前記色信号の同一サンプル点にある前記第6の色信号又は前記第7の色信号と前記第1の色信号とを加算する加算ステップとを含み、
前記加算ステップによって、前記1画素データを構成する色信号を生成するカラー画像生成方法。 - 請求項1記載のカラー画像生成方法であって、
前記色信号生成ステップは、
前記第4の色信号の存在しない点であってかつ前記第5の色信号の存在する点に、該点の周辺にある前記第4の色信号を用いて、前記第4の色信号を補間する第1の補間ステップと、
前記第5の色信号の存在しない点であってかつ前記第4の色信号の存在する点に、該点の周辺にある前記第5の色信号を用いて、前記第5の色信号を補間する第2の補間ステップと、
各サンプル点にある前記第4の色信号と、各サンプル点の周辺にある前記第4の色信号とを所定の割合で加算して、各サンプル点に第6の色信号を生成する第6の色信号生成ステップと、
各サンプル点にある前記第5の色信号と、各サンプル点の周辺にある前記第5の色信号とを所定の割合で加算して、各サンプル点に第7の色信号を生成する第7の色信号生成ステップと、
前記色信号の同一サンプル点にある前記第6の色信号と前記第1の色信号とを加算し、前記色信号の同一サンプル点にある前記第7の色信号と前記第1の色信号とを加算する加算ステップとを含み、
前記加算ステップによって、前記1画素データを構成する色信号を生成するカラー画像生成方法。 - 請求項1〜3のいずれか記載のカラー画像生成方法であって、
前記第2の色信号と、前記第2の色信号の存在するサンプル点の周辺のサンプル点にある同一種類の色信号とを所定の割合で加算して、該サンプル点に新たな前記第2の色信号を生成するステップと、
前記第3の色信号と、前記第3の色信号の存在するサンプル点の周辺のサンプル点にある同一種類の色信号とを所定の割合で加算して、該サンプル点に新たな前記第3の色信号を生成するステップとを有し、
前記第4の色信号生成ステップは、前記第2の色信号の代わりに、前記新たな第2の色信号を用いて前記第4の色信号を生成し、
前記第5の色信号生成ステップは、前記第3の色信号の代わりに、前記新たな第3の色信号を用いて前記第5の色信号を生成するカラー画像生成方法。 - 請求項1〜4のいずれか記載のカラー画像生成方法であって、
前記第1〜第3の色信号は、半導体基板上方に積層された1つの光電変換膜と、前記光電変換膜で発生した信号電荷を蓄積する前記半導体基板表面に形成された信号電荷蓄積部と、前記半導体基板表面に形成されたそれぞれ異なる色を検出する2種類の光電変換素子とを含む固体撮像素子から得られるものであり、
前記信号電荷蓄積部は、前記カラー画像データの全画素データに対応する数だけ形成され、
前記2種類の光電変換素子は、それぞれを合わせて前記カラー画像データの全画素データに対応する数だけ形成され、
前記第1の色信号は、前記信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷に応じた信号であり、
前記第2の色信号は、前記2種類の光電変換素子の一方で発生した信号電荷に応じた信号であり、
前記第3の色信号は、前記2種類の光電変換素子の他方で発生した信号電荷に応じた信号であるカラー画像生成方法。
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