JP2009089355A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】YUV変換部36に設けたDレンジ拡大予測補間部50は、入力されるデジタルの画像データから、RGB原色フィルタが配置された各画素からの出力を検出するとともに、各画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する輝度レベル判定部60と、Gフィルタが配置された画素の出力が所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の飽和していないR、Bフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、飽和レベル領域以上における画素出力を補間する画素出力補正処理部61を有している。
【選択図】図6
Description
〈実施形態1〉
図1(a),(b),(c)に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ1の上面側には、レリーズボタン(シャッタボタン)2、電源ボタン3、撮影・再生切替ダイアル4が設けられており、デジタルカメラ1の正面(前面)側には、撮影レンズ系5を有する鏡胴ユニット6、ストロボ発光部(フラッシュ)7、光学ファインダ8が設けられている。
図2に示すように、このデジタルカメラ1は、鏡胴ユニット6の撮影レンズ系5を通して入射される被写体画像が受光面上に結像する固体撮像素子としてのCCD20、CCD20から出力される電気信号(アナログRGB画像信号)をデジタル信号に処理するアナログフロントエンド部(以下、「AFE部」という)21、AFE部21から出力されるデジタル信号を処理する信号処理部22、データを一時的に格納するSDRAM23、制御プログラム等が記憶されたROM24、鏡胴ユニット6を駆動するモータドライバ25等を有している。
次に、前記したデジタルカメラ1のモニタリング動作と静止画撮影動作について説明する。このデジタルカメラ1は、静止画撮影モード時には、以下に説明するようなモニタリング動作を実行しながら静止画撮影動作が行われる。
本実施形態に係るデジタルカメラ1のYUV変換部36は、ダイナミックレンジを拡大するためのダイナミックレンジ拡大処理機能を有している。
画素出力補正処理部61は、式(1)のように、R、Bフィルタの画素出力の平均値を算出して、それを2倍することでGフィルタの画素出力値を算出する。算出されたGフィルタの画素出力値は、処理単位(2×2画素)内にある2つのGフィルタの画素出力値として置き換えられる。なお、前記Gフィルタの画素出力値は12ビットを超えたデータになるため、ここでは一度14ビットのデータに置き換える。よって、R、Bフィルタの画素出力の最大値はいずれも4095(12ビット)なので、Gフィルタの画素出力の最大値は8190となるので、14ビットのデータとして扱うことができる。
Gフィルタの画素出力=4096×1.8=7372(14ビット)
などに設定してもよい。
前記実施形態1では図7に示したように、RGB原色フィルタを有するCCD20に対して、2×2画素を処理単位(最小単位)としていたが、本実施形態では、図11に示すように、太枠A内の5画素(1つのGフィルタの画素、2つずつのR(R1,R2)、B(B1,B2)フィルタの画素)を処理単位(最小単位)とし、処理単位を前記実施形態1の場合よりも広い範囲とした例である。なお、デジタルカメラの構成、モニタリング動作、静止画撮影動作、およびダイナミックレンジの拡大処理動作は、前記実施形態1と同様である。
そして、図6に示したDレンジ拡大予測補間部50の画素出力補正処理部61は、前記式(2)より算出されたGフィルタの画素出力値を、前記処理単位(図11参照)内にあるGフィルタの画素出力値として置き換え、以下、前記実施形態1と同様の処理を行う。
本実施形態では、図12に示すように、RGBフィルタを有するCCD20に対して、前記実施形態2の場合よりも更に処理単位(太枠A)を広くした例である。なお、デジタルカメラの構成、モニタリング動作、静止画撮影動作、およびダイナミックレンジの拡大処理動作は、前記実施形態1と同様である。
本実施形態では、RGBフィルタを有するCCD20に対して、図13に示すように、太枠A内の水平方向5画素、垂直方向5画素の5×5画素を処理単位とし、この処理単位の中心部のGフィルタに対して、対角線方向(図13のa方向、b方向)にも複数のGフィルタの画素が配置されている。処理単位(太枠A内)の中心部のGフィルタの画素出力に対して、飽和レベル以上に達したか否かの判定が行われる。
本実施形態におけるYUV変換部36のDレンジ拡大予測補間部50は、図16に示すように、輝度レベル判定部60、ビット拡張処理部62、第1画素出力補正処理部63、第2画素出力補正処理部64、および補正データ合成部65を備えている。輝度レベル判定部60とビット拡張処理部62は、図6に示した実施形態1と同様である。なお、デジタルカメラの他の構成、モニタリング動作、静止画撮影動作は、前記実施形態1と同様である。
第1の処理条件では、第1、第2画素出力補正処理部63、64からそれぞれ出力される予測補間情報を平均する。
第2の処理条件では、第1、第2画素出力補正処理部63、64からそれぞれ出力される予測補間値情報に対して、第1画素出力補正処理部63側の予測補間値情報を優先する。
第3の処理条件では、第1、第2画素出力補正処理部63、64からそれぞれ出力される予測補間値情報に対して、第2画素出力補正処理部64側の予測補間値情報を優先する。
第4の処理条件では、第1、第2画素出力補正処理部63、64からそれぞれ出力される予測補間値情報に応じて、前記第1〜第3の処理条件を適切に選択する。
本実施形態では、図17に示すように、鏡胴ユニット6の撮影レンズ系5と絞りユニット26の間に、光透過率の異なる2枚の第1、第2の緑色フィルタ70a,70bと開口部71を有する回転自在なターレット板72を設置した構成である。ターレット板72は、制御部28からの信号により駆動されるモータドライバ25によって回転し、第1、第2の緑色フィルタ70a,70b、および開口部71が選択されて撮影レンズ系5の光軸上に移動するように構成されている。なお、デジタルカメラの他の構成、モニタリング動作、静止画撮影動作は、前記実施形態1と同様である。
そして、図6に示したDレンジ拡大予測補間部50の画素出力補正処理部61は、前記式(3)より算出されたGフィルタの画素出力値を、前記処理単位内にあるGフィルタの画素出力値として置き換える。なお、前記Gフィルタの画素出力値は12ビットを超えたデータになるため、ここでは一度14ビットのデータに置き換える。よって、R、Bフィルタの画素出力の最大値はいずれも4095(12ビット)なので、Gフィルタの画素出力の最大値は16383(14ビット)となる。
前記実施形態6では、ターレット板72の第1の緑色フィルタ70aを撮影レンズ系5の光軸上に移動させて、ダイナミックレンジを4倍に拡大する構成であったが、本実施形態では、図17に示したターレット板72の第2の緑色フィルタ70bを撮影レンズ系5の光軸上に移動させて、ダイナミックレンジを8倍に拡大する例である。なお、デジタルカメラの他の構成、モニタリング動作、静止画撮影動作は、前記実施形態1と同様である。
そして、図6に示したDレンジ拡大予測補間部50の画素出力補正処理部61は、前記式(4)より算出されたGフィルタの画素出力値を、前記処理単位内にあるGフィルタの画素出力値として置き換える。なお、前記Gフィルタの画素出力値は12ビットを超えたデータになるため、一度14ビットのデータに置き換える。
図21(a)に示すように、前記した処理単位(図7参照)内にあるGフィルタの画素出力が飽和レベルA以上に達しているときに、その周囲のR、Bフィルタの画素出力もある程度高い(飽和レベルA以下)場合には、実施形態1で述べたように式(1)に基づいて、Gフィルタの画素出力を飽和レベル以上に拡大するように補間して、ダイナミックレンジを拡大することができる。
実施形態8で述べたように、例えば、図21(b)に示すように、前記した処理単位(図7参照)内にあるGフィルタの画素出力が飽和レベルA以上に達しているときに、その周囲のR、Bフィルタの画素出力がGフィルタの画素出力に対して極端に小さい場合がある。この場合に、実施形態1の式(1)によりGフィルタの画素出力を補間すると、周囲の極端に画素出力が小さいR、Bフィルタの影響により、Gフィルタの画素出力が逆に飽和レベルA以下に縮小される不具合が生じる。
5 撮影レンズ系(レンズ系)
6 鏡胴ユニット
9 液晶モニタ
12 メニューボタン(動作選択手段)
20 CCD(撮像素子)
21 アナログフロントエンド部(アナログ・デジタル変換手段)
22 信号処理部
23 SDRAM
28 制御部
34 CCDインターフェース
35 メモリコントローラ
36 YUV変換部
50 Dレンジ拡大予測補間部
51 ビット圧縮変換部(ビット圧縮変換部)
60 輝度レベル判定部(画素出力検出手段)
61、61a 画素出力補正処理部(画素出力補正処理手段)
62 ビット拡張処理部
63 第1画素出力補正処理部(第1の画素出力補正処理手段)
64 第2画素出力補正処理部(第2の画素出力補正処理手段)
65 補正データ合成部(予測補間処理手段)
70a 第1緑色フィルタ(カラーフィルタ)
70b 第2緑色フィルタ(カラーフィルタ)
72 ターレット板
Claims (19)
- 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備え、
前記各画素からの出力に対し、いずれかの画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する画素出力検出手段と、
前記画素出力検出手段により、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する画素出力補正処理手段とを有する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備え、
前記各画素からの出力に対し、いずれかの画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する画素出力検出手段と、
前記画素出力検出手段により、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色と同じ色のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する画素出力補正処理手段とを有する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備え、
前記各画素からの出力に対し、いずれかの画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する画素出力検出手段と、
前記画素出力検出手段により、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する第1の画素出力補正処理手段と、
前記画素出力検出手段により、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色と同じ色のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する第2の画素出力補正処理手段と、
前記第1の画素出力補正処理手段と前記第2の画素出力補正処理手段からそれぞれ出力される補間情報に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する補間処理手段とを有する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記画素出力検出手段で各画素からの出力を検出する際の処理単位は、水平・垂直方向に2×2画素の大きさである、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記光学系の前方側または後方側に、前記特定色と同じ色のカラーフィルタを出し入れ自在に設け、前記カラーフィルタを前記光学系の前方側または後方側に入れることにより、前記特定色のフィルタの輝度に対する感度に対して、前記他の色のフィルタの輝度に対する感度を相対的に低下させる、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記カラーフィルタは複数設けられており、前記複数のカラーフィルタはそれぞれ光の透過率が異なっている、
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記特定色のフィルタが配置された画素の出力に対して、前記所定の飽和レベル以上に達しているときに前記補間させる動作を、選択して実行させるための動作選択手段を備えている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記特定色のフィルタが配置された画素の出力が前記所定の飽和レベル以上に達している場合に前記画素出力補正処理手段から出力される、前記所定の飽和レベル以下における第1のビット数から第2のビット数に一度拡張された画素出力のデータを、再度前記第1のビット数に圧縮するビット圧縮変換手段を備え、
前記ビット圧縮変換手段は、前記飽和レベル以上領域における画素出力に対応したデータに対する圧縮率よりも、前記飽和レベル以下における画素出力に対応したデータに対する圧縮率を小さくして圧縮する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記特定色のフィルタが配置された画素の出力が前記所定の飽和レベル以上に達している場合に前記補間処理手段から出力される、前記所定の飽和レベル以下における第1のビット数から第2のビット数に一度拡張されたすべてのデータを、再度前記第1ビット数に圧縮するビット圧縮変換手段を備え、
前記ビット圧縮変換手段は、前記飽和レベル以上領域における画素出力に対応したデータに対する圧縮率よりも、前記飽和レベル以下における画素出力に対応したデータに対する圧縮率を小さくして圧縮する、
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記飽和レベル以下で低輝度レベルにおける画素出力に対応したデータに対しては、前記ビット圧縮変換手段でビット圧縮する前とビット圧縮した後で略同じ値となるような圧縮率を用いる、
ことを特徴とする請求項8または9に記載の撮像装置。 - 前記画素出力補正処理手段は、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間するための演算を行ったときに、その演算結果が元の前記画素出力よりも大きくなる場合のみ、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力の補間を行う、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記画素出力補正処理手段は、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間するための演算を行ったときに、その演算結果が元の前記画素出力よりも小さくなる場合には、前記演算に用いる画素の範囲を拡大する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記演算に用いる画素の範囲を拡大する場合には、前記特定色のフィルタが配置された画素と同色のフィルタが配置された画素も併せて用いる、
ことを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。 - 前記第1、第2の画素出力補正処理手段は、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間するための演算を行ったときに、その演算結果が元の前記画素出力よりも大きくなる場合のみ、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力の補間を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記第1、第2の画素出力補正処理手段は、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間するための演算を行ったときに、その演算結果が元の前記画素出力よりも小さくなる場合には、前記演算に用いる画素の範囲を拡大する、
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記演算に用いる画素の範囲を拡大する場合には、前記特定色のフィルタが配置された画素と同色のフィルタが配置された画素も併せて用いる、
ことを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置の撮像方法において、
前記各画素からの出力に対し、いずれかの画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する判定処理ステップと、
前記判定処理ステップにより、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する補間処理ステップと、を含む、
ことを特徴とする撮像方法。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置の撮像方法において、
前記各画素からの出力に対し、いずれかの画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する判定処理ステップと、
前記判定処理ステップにより、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色と同じ色のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する補完処理ステップと、を含む、
ことを特徴とする撮像方法。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置の撮像方法において、
前記各画素からの出力に対し、いずれかの画素からの出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する判定処理ステップと、
前記判定ステップにより、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する第1の補間処理ステップと、
前記判定ステップにより、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の前記特定色と同じ色のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する第2の補間処理ステップと、
前記第1の補間処理ステップと前記第2の補間処理ステップからそれぞれ出力される補間情報に基づいて、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間する第3の補間処理ステップと、を含む、
ことを特徴とする撮像方法。
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