JP2009164723A - Imaging apparatus and imaging control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置及び撮像制御方法に係り、特に2つの撮像素子で同時に撮像した撮像データから広ダイナミックレンジの画像を得る撮像装置及び撮像制御方法に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus and an image pickup control method, and more particularly to an image pickup apparatus and an image pickup control method for obtaining an image with a wide dynamic range from image pickup data simultaneously picked up by two image pickup elements.
今日のカメラ撮影処理においては、高解像でかつ広ダイナミックレンジな画像が求められている。このような画像を得る一般的な手法として、同一シーンにおいて露光量の異なる複数の画像を撮影し、これらの複数画像を合成処理して広ダイナミックレンジ画像を得る手法が知られている。 In today's camera photographing processing, an image with a high resolution and a wide dynamic range is required. As a general technique for obtaining such an image, a technique is known in which a plurality of images having different exposure amounts are photographed in the same scene, and these multiple images are combined to obtain a wide dynamic range image.
また、別な手法として、特許文献1には、1つの撮像面に対して複数の光学系を用意し、撮像エリア毎の感度を変え、合成処理を施すことで広ダイナミックレンジ処理を実現する装置が記載されている。この技術によれば、ダイナミックレンジの広い撮像系を実現することができると共に、複数の光学系での撮影を同時に行うことができるため、動きのある被写体にも対応することができる。
しかしながら、同一シーンにおいて露光量の異なる複数の画像を撮影する手法においては、大量のメモリ領域を必要とすることや、撮影後に処理時間が必要となるという欠点があった。また、特許文献1に記載の装置は、解像度が損なわれる上、各エリアデータの位相差調整が必要となる欠点があった。また、合成処理により、色補間処理時に発生する偽色の影響が増大するという問題点があった。
However, the method of photographing a plurality of images with different exposure amounts in the same scene has a drawback that a large amount of memory area is required and processing time is required after the photographing. In addition, the apparatus described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高解像、広ダイナミックレンジ、高画質の撮影を実現し、信号処理による負荷を低減する撮像装置及び撮像制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus and an imaging control method that realize high-resolution, wide dynamic range, high-quality imaging and reduce the load caused by signal processing. And
前記目的を達成するために請求項1に記載の撮像装置は、撮像光学系に入射した被写体からの入射光を第1の被写体光と第2の被写体光に分割する分光手段と、前記第1の被写体光を受光するカラー撮像素子を有し、3原色の第1の画像信号を取得する第1の撮像手段と、前記第2の被写体光を受光する白黒撮像素子を有し、前記第1の画像信号よりもダイナミックレンジの広い第2の画像信号を取得する第2の撮像手段と、前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出する手段と、前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出する手段と、前記第1の輝度情報と前記第2の輝度信号とを混合してダイナミックレンジの広い第3の輝度信号を算出する手段と、前記第1の画像信号と前記第3の輝度信号とに基づいて画素毎の色差信号を算出する手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the imaging apparatus according to
これにより、高解像、広ダイナミックレンジの撮影を実現し、信号処理による負荷を低減することができる。 Thereby, high-resolution and wide dynamic range shooting can be realized, and the load caused by signal processing can be reduced.
請求項2に示すように請求項1に記載の撮像装置において、前記分光手段は、前記第1の被写体光の光量よりも前記第2の被写体光の光量が少なくなるように分光することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the spectroscopic unit performs the spectroscopic analysis so that the amount of light of the second subject light is smaller than the amount of light of the first subject light. And
これにより、ダイナミックレンジの広い画像信号を取得することができる。 Thereby, an image signal with a wide dynamic range can be acquired.
請求項3に示すように請求項1に記載の撮像装置において、前記第1の撮像手段は、前記第2の撮像手段より撮影感度が高く設定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the first imaging unit is set to have higher imaging sensitivity than the second imaging unit.
これにより、ダイナミックレンジの広い画像信号を取得することができる。 Thereby, an image signal with a wide dynamic range can be acquired.
請求項4に示すように請求項1に記載の撮像装置において、前記第1の撮像手段のカラー撮像素子は高感度素子を有し、前記第2の撮像手段の白黒撮像素子は低感度素子を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image pickup apparatus according to the first aspect, the color image pickup element of the first image pickup unit includes a high sensitivity element, and the monochrome image pickup element of the second image pickup unit includes a low sensitivity element. It is characterized by having.
これにより、ダイナミックレンジの広い画像信号を取得することができる。 Thereby, an image signal with a wide dynamic range can be acquired.
請求項5に示すように請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置において、前記第1の画像データと前記第2の画像データで異なる階調変換処理を行う階調変換処理手段を備え、前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出する手段は、前記階調変換処理手段により階調変換処理された前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出し、前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出する手段は、前記階調変換処理手段により階調変換処理された前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出することを特徴とする。
5. The image pickup apparatus according to
これにより、適切な階調の広ダイナミックレンジの画像を取得することができる。 As a result, it is possible to acquire a wide dynamic range image with appropriate gradation.
請求項6に示すように請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置において、前記第2の画像データに基づいてフォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦手段を備えたことを特徴とする。
6. The image pickup apparatus according to
これにより、暗いシーン等で精度よく合焦が可能となる。 Thereby, it is possible to focus accurately in a dark scene or the like.
前記目的を達成するために請求項7に記載の撮像制御方法は、撮像光学系に入射した被写体からの入射光を第1の被写体光と第2の被写体光に分割する分光工程と、前記第1の被写体光を受光するカラー撮像素子により、3原色の第1の画像信号を取得する第1の撮像工程と、前記第2の被写体光を受光する白黒撮像素子により、前記第1の画像信号よりもダイナミックレンジの広い第2の画像信号を取得する第2の撮像工程と、前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出する工程と、前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出する工程と、前記第1の輝度情報と前記第2の輝度信号とを混合してダイナミックレンジの広い第3の輝度信号を算出する工程と、前記第1の画像信号と前記3の輝度信号とに基づいて画素毎の色差信号を算出する工程とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging control method according to claim 7, wherein a spectroscopic step of dividing incident light from a subject incident on an imaging optical system into first subject light and second subject light; The first image signal is obtained by a first imaging step of acquiring a first image signal of three primary colors by a color imaging device that receives one subject light, and by a monochrome imaging device that receives the second subject light. A second imaging step of acquiring a second image signal having a wider dynamic range, a step of calculating a first luminance signal for each pixel based on the first image signal, and the second image signal Calculating a second luminance signal for each pixel based on the above, and calculating a third luminance signal having a wide dynamic range by mixing the first luminance information and the second luminance signal; The first image signal and the three luminance signals; Based characterized by comprising a step of calculating a color difference signal for each pixel.
これにより、高解像、広ダイナミックレンジの撮影を実現し、信号処理による負荷を低減することができる。 Thereby, high-resolution and wide dynamic range shooting can be realized, and the load caused by signal processing can be reduced.
本発明によれば、高解像、広ダイナミックレンジ、高画質の撮影を実現し、信号処理による負荷を低減する撮像装置及び撮像制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus and an imaging control method that realize high-resolution, wide dynamic range, high-quality imaging and reduce the load caused by signal processing.
以下、添付図面に従って本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明が適用されたデジタルカメラ10の電気的構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a digital camera 10 to which the present invention is applied.
同図に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ10は、CPU11、操作部12、ズームレンズ用モータドライバ13、フォーカスレンズ用モータドライバ14、ズームレンズ15、フォーカスレンズ16、分光器17、第1のCCD18、第1のアナログ信号処理部19、第1のA/D変換器20、第2のCCD21、第2のアナログ信号処理部22、第2のA/D変換器23、画像入力コントローラ24、画像信号処理回路25、圧縮伸張処理回路26、表示回路27、LCDモニタ28、バス29、AE検出回路30、AF検出回路31、ROM32、メモリ33、メディアコントローラ34、記録メディア35等を備えて構成される。
As shown in the figure, the digital camera 10 of the present embodiment includes a
各部はCPU11に制御されて動作し、CPU11は、操作部12からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ10の各部を制御する。
Each unit operates under the control of the
ROM32にはCPU11が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。CPU11は、ROM32に記録された制御プログラムをメモリ33に読み出し、逐次実行することにより、デジタルカメラ10の各部を制御する。
In addition to the control program executed by the
なお、このメモリ33は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。
The
操作部12は、レリーズボタンの他、電源スイッチや撮影モードダイヤル等のカメラの一般的な操作手段を含み、操作に応じた信号をCPU11に出力する。図示しないレリーズボタンは、半押し時にONしてフォーカスロック、測光等の撮影準備を行わせるスイッチS1と、全押し時にONして画像の取り込みを行わせるスイッチS2とを有している。
In addition to the release button, the
ズームレンズ15は、ズームレンズ用モータドライバ13に駆動されて、フォーカスレンズ16の光軸上を前後移動する。CPU11は、ズームレンズ用モータドライバ13を介してズームレンズ15の移動を制御し、ズーミングを行う。
The
フォーカスレンズ16は、フォーカスレンズ用モータドライバ14に駆動されて、ズームレンズ15の光軸上を前後移動する。CPU11は、フォーカスレンズ用モータドライバ14を介してフォーカスレンズ16の移動を制御し、フォーカシングを行う。
The focus lens 16 is driven by the focus
分光部17は、フォーカスレンズ16の後段に配置されており、フォーカスレンズ16を透過した被写体光を2等分割するプリズム等の光学部材である。 The spectroscopic unit 17 is disposed behind the focus lens 16 and is an optical member such as a prism that divides subject light transmitted through the focus lens 16 into two equal parts.
第1のCCD18は、分光部17により分割された被写体光の一方を受光する。第1のCCD18は画面の1画素に対して1つの素子が対応している。図2(a)に示すように、その受光面には多数の受光素子が二次元的に配列されており、各受光素子に対応して赤(R)、緑(G)、青(B)の原色カラーフィルタ36が所定の配列構造で配置されている。
The first CCD 18 receives one of the subject lights divided by the spectroscopic unit 17. In the first CCD 18, one element corresponds to one pixel of the screen. As shown in FIG. 2A, a large number of light receiving elements are two-dimensionally arranged on the light receiving surface, and red (R), green (G), and blue (B) corresponding to each light receiving element.
また、分光部17により分割されたもう一方の被写体光は、第2のCCD21が受光する。第2のCCD21は、第1のCCD18と素子の数及び配列が同様に構成されており、第1のCCD18と同じ被写体像を撮像することが可能であるが、図2(b)に示すように、受光素子の表面にカラーフィルタが配置されていないところが異なっている。また、第2のCCD21は、広いダイナミックレンジの処理に対応させるために、第1のCCD18よりも素子感度が低く設定されている。図3に、第1のCCD18と第2のCCD21の入力光量と出力値の関係を示す。図3の例では、第2のCCD21は、第1のCCD18の半分の感度となっている。
The other subject light divided by the spectroscopic unit 17 is received by the
このように、分光部17により分割された被写体光は、第1のCCD18及び第2のCCD21の受光面上に結像され、それぞれ各受光素子によって電気信号に変換される。
Thus, the subject light divided by the spectroscopic unit 17 forms an image on the light receiving surfaces of the first CCD 18 and the
なお、第1のCCD18及び第2のCCD21は、CCDに代えてMOS型など他の方式の撮像素子を用いてもよい。
Note that the first CCD 18 and the
また、画像信号の出力は、デジタルカメラ10が撮影モードにセットされると開始される。すなわち、デジタルカメラ10が撮影モードにセットされると、LCDモニタ28にスルー画像を表示するため、画像信号の出力が開始される。このスルー画像用の画像信号の出力は、本撮影の指示が行われると、一旦停止され、本撮影が終了すると、再度開始される。
The output of the image signal is started when the digital camera 10 is set to the shooting mode. That is, when the digital camera 10 is set to the photographing mode, output of an image signal is started to display a through image on the
第1のCCD18から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、第1のアナログ信号処理部19に取り込まれる。第1のアナログ信号処理部19は、相関二重サンプリング回路(CDS)、及び自動ゲインコントロール回路(AGC)を含んで構成される。CDSは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、AGCは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅する。この第1のアナログ信号処理部19で所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、第1のA/D変換器20に取り込まれる。 The image signal output from the first CCD 18 is an analog signal, and this analog image signal is taken into the first analog signal processing unit 19. The first analog signal processing unit 19 includes a correlated double sampling circuit (CDS) and an automatic gain control circuit (AGC). The CDS removes noise contained in the image signal, and the AGC amplifies the noise-removed image signal with a predetermined gain. The analog image signal subjected to the required signal processing by the first analog signal processing unit 19 is taken into the first A / D converter 20.
第1のA/D変換器20は、取り込んだアナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。この画像信号は、いわゆるRAWデータであり、画素ごとR、G、Bの濃度を示す階調値を有している。 The first A / D converter 20 converts the captured analog image signal into a digital image signal having a gradation width of a predetermined bit. This image signal is so-called RAW data, and has a gradation value indicating the density of R, G, and B for each pixel.
第2のアナログ信号処理部22、第2のA/D変換器23は、第1のアナログ信号処理部19、第1のA/D変換器20と同様の内部構成となっている。第2のCCD21から出力されるアナログの画像信号は、第2のアナログ信号処理部22で所要の信号処理が施された後、第2のA/D変換器23において所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換される。第2のCCD21にはカラーフィルタが配置されていないため、第2のCCD21から出力される画像信号には、R、G、Bの情報がないが、全画素において輝度情報のサンプリングが可能であり、高精度かつ広ダイナミックな輝度情報を得ることができる。
The second analog
画像入力コントローラ24は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、第1のA/D変換器20や第2のA/D変換器23から出力された1コマ分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ24に蓄積された1コマ分の画像信号は、バス29を介してメモリ33に格納される。なお、メモリ33には2コマ分以上の画像信号が蓄積可能であり、第1のCCD18と第2のCCD21で同時に撮影した画像データをともに蓄積することができる。
The image input controller 24 has a built-in line buffer having a predetermined capacity, and accumulates image signals for one frame output from the first A / D converter 20 and the second A /
バス29には、上記CPU11、メモリ33、画像入力コントローラ24のほか、デジタル信号処理回路25、圧縮伸張処理回路26、表示回路27、メディアコントローラ34、AE検出回路30、AF検出回路31等が接続されており、これらはバス29を介して互いに情報を送受信できるようにされている。
In addition to the
AE検出回路30は、CPU11の指令に従い、画像入力コントローラ24を介してメモリ33に格納された第1のA/D変換器20の出力信号であるR、G、Bの画像信号を取り込み、AE制御に必要な積算値を算出する。CPU11は、積算値から輝度値を算出し、輝度値から露出値を求める。また露出値から所定のプログラム線図に従って、絞り値及びシャッタスピードを決定する。
The
AF検出回路31は、CPU11の指令に従い、画像入力コントローラ24を介してメモリ33に格納された第2のA/D変換器23の出力信号を取り込み、AF(Automatic Focus)制御に必要な焦点評価値を算出する。このAF検出回路31は、画面に設定された所定のフォーカス領域内の信号を切り出すフォーカス領域抽出部、及び、フォーカス領域内の絶対値データを積算する積算部を含み、この積算部で積算されたフォーカス領域内の絶対値データを焦点評価値としてCPU11に出力する。CPU11は、AF制御時、このAF検出回路31から出力される焦点評価値が極大となる位置をサーチし、その位置にフォーカスレンズ16を移動させることにより、主要被写体への焦点合わせを行う。
The
第2のCCD21にはカラーフィルタがないため、可視光全域についてサンプリングが可能となる。したがって、カラーフィルタ36を備えた第1のCCD18の出力信号を用いて焦点評価値を算出する場合よりも、暗いシーン等で精度よく合焦が可能となる。また、S/N比が向上し、ノイズの影響を受けにくくなる利点もある。
Since the
なお、AF検出回路31は、第1のA/D変換器20の出力値であるR、G、Bの画像信号に基づいて焦点評価値を算出してもよい。この場合は、G信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、及び絶対値化処理部が必要となる。
The
デジタル信号処理回路25は、点順次に取り込んだR、G、Bの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)を生成する。図4に示すように、デジタル信号処理回路25は、積算値データからホワイトバランスゲイン調整用のゲイン値を算出するホワイトバランスゲイン算出回路40と、R、G、Bの各色の画像信号を取り込んでオフセット処理を行うオフセット補正回路41と、オフセット補正回路41の出力信号を取り込んでホワイトバランス調整をゲイン算出回路40で算出されたゲイン値を用いて行うゲイン補正回路42と、ゲイン補正回路42から出力される信号に対して所定のγ値を用いガンマ変換を行うガンマ補正回路43とを備えている。デジタル信号処理回路25は更に、ガンマ補正回路43から出力されるRGBの色信号を補間演算して各画素位置におけるRGB3色の信号を求めるRGB補間演算部44と、RGB補間演算後のRGB信号から輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとを求めるRGB/YC変換回路45と、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbからノイズを低減するノイズフィルタ46と、ノイズ低減後の輝度信号Yに対して輪郭補正を行う輪郭補正回路47と、ノイズ低減後の色差信号Cr、Cbに対して色差マトリクス(C−MTX)を乗算して色調補正を行う色差マトリクス回路48と、積算値データを取り込んで光源種別を判定し、色差マトリクス回路48に色差マトリクス選択信号を出力する光源種別判定回路49とを備えている。
The digital
RGB補間演算部44は、撮像素子が3板色の撮像素子であれば不要であるが、本実施の形態で使用する第1のCCD18は単板式の固体撮像素子であり、各画素からは、R、G、Bのうちの一色の信号しか出力されないため、出力しない色、即ち、Rを出力する画素では、この画素位置においてG、Bの色信号がどの程度になるかを、周りの画素のG、B信号から補間演算により求めるものである。
The RGB
光源種別判定回路49は、撮像した一画面を例えば8×8=64の領域に分割し、各分割領域における信号電荷のΣR、ΣG、ΣBの値を積算値から求め、ΣR/ΣGのデータとΣB/ΣGのデータの組を求め、これら64組のデータをR/G軸とB/G軸で張る二次元空間にプロットし、その分布の形状から撮影光源種を検出する。色差マトリクス回路48には、光源対応の色差マトリクスが複数種類設けられており、光源種別判定回路49が求めた光源種別に応じて使用する色差マトリクスを切り替え、この切り替え後の色差マトリクス(C−MTX)を、入力してくる色差信号Cr、Cbに乗算し、色調補正された色差信号Cr’、Cb’を出力する。
The light source
以上のように、デジタル信号処理回路25は、点順次に取り込んだR、G、Bの画像信号に所定の信号処理を施して、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)を生成する。
As described above, the digital
圧縮伸張処理回路26は、CPU11からの圧縮指令に従い、入力された輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)に所定形式(たとえば、JPEG)の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、CPU11からの伸張指令に従い、入力された圧縮画像データに所定形式の伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。
The compression / decompression processing circuit 26 performs compression processing of a predetermined format (for example, JPEG) on the image signal (Y / C signal) composed of the input luminance signal Y and color difference signals Cr and Cb in accordance with a compression command from the
表示回路27は、CPU11からの指令に従い、LCDモニタ28への表示を制御する。
The
メディアコントローラ34は、CPU11からの指令に従い、記録メディア35に対してデータの読み/書きを制御する。なお、記録メディア35は、メモリカードのようにカメラ本体に対して着脱自在なものでもよいし、また、カメラ本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、カメラ本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。
The
次に、図5を用いてデジタルカメラ10の広ダイナミックレンジ撮影について説明する。図5は、デジタルカメラ10の広ダイナミックレンジ撮影モードの動作を示すフローチャートである。 Next, wide dynamic range imaging of the digital camera 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the digital camera 10 in the wide dynamic range shooting mode.
デジタルカメラ10が広ダイナミックレンジ撮影モードに設定され、レリーズボタンが
全押しされると、第1のCCD18及び第2のCCD21に同時に露光が行われる(ステップS1、S2)。露光が終了後、第1のCCD18及び第2のCCD21のデータの取り込みを行う(ステップS3、S4)。第1のCCD18のデータについては、第1のアナログ信号処理部19で所定の処理が施された後、第1のA/D変換器20において、デジタルの画像信号に変換される。また、第2のCCD21のデータについては、第2のアナログ信号処理部22で所定の処理が施された後、第2のA/D変換器23において、デジタルの画像信号に変換される。これらの画像信号を画像入力コントローラ24がメモリ33に格納する。
When the digital camera 10 is set to the wide dynamic range shooting mode and the release button is fully pressed, the first CCD 18 and the
次に、第1のCCD18で撮像した画像データ、即ち第1のA/D変換器20の出力信号について、デジタル信号処理回路25において信号処理を行う(ステップS5〜S7)。デジタル信号処理回路25には、メモリ33から第1のA/D変換器20の出力データの他、AE検出回路30において算出された積算値データが入力される。これらのデータについて、ガンマ補正回路43において、図7(a)に示すガンマカーブを用いてガンマ変換を行い(ステップS5)、RGB補間演算部44において補間演算をして各画素位置におけるRGB3色の信号を算出する(ステップS6)。さらに、RGB/YC変換回路45において、このRGB補間演算後のRGB信号から輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとを算出し、ノイズフィルタ46において、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbからノイズを低減する。輪郭補正回路47は、ノイズ低減後の輝度信号Y1に対して輪郭補正を行い、色差マトリクス回路48は、ノイズ低減後の色差信号Cr、Cbに対して色差マトリクス(C−MTX)を乗算して色調補正を行う。
Next, signal processing is performed on the image data captured by the first CCD 18, that is, the output signal of the first A / D converter 20, in the digital signal processing circuit 25 (steps S5 to S7). In addition to the output data of the first A / D converter 20 from the
以上のように、第1のA/D変換器20の出力信号から、輝度信号Y1と色差信号Cr1、Cb1を生成する。図6(a)は、第1のCCD18の各画素の輝度信号Y1、及び色差信号Cr1、Cb1をイメージした図である。 As described above, the luminance signal Y1 and the color difference signals Cr1 and Cb1 are generated from the output signal of the first A / D converter 20. FIG. 6A is an image of the luminance signal Y1 and the color difference signals Cr1 and Cb1 of each pixel of the first CCD 18.
次に、第2のCCD21で撮像した画像データ、即ち第2のA/D変換器23の出力信号について、デジタル信号処理を行う。第2のA/D変換器23の出力信号については、ガンマ補正回路43において図7(b)に示すガンマカーブを用いてガンマ変換(ステップS8)した値が、そのまま輝度信号Y2となる。図6(b)は、第2のCCD21の各画素の輝度信号Y2をイメージした図である。
Next, digital signal processing is performed on the image data captured by the
なお、図7(a)、図7(b)に示すように、ガンマ補正回路43で施されるガンマ変換処理において、第1のCCD18についての処理と第2のCCD21についての処理では、使用するガンマカーブが異なっている。
As shown in FIGS. 7A and 7B, in the gamma conversion process performed by the
次に、輝度信号Y1とY2を所定の混合比で混合して、輝度信号Y3を生成する(ステップS9)。この混合比率は、ユーザ操作により調整可能となっており、輝度信号Y2の混合比率を上げるほど、よりダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。また、メリハリのついた画像を求めるときには、輝度信号Y1の混合比率を上げればよい。なお、予め設定されている混合比率に応じて撮影感度及びガンマカーブを変更してもよい。 Next, the luminance signals Y1 and Y2 are mixed at a predetermined mixing ratio to generate the luminance signal Y3 (step S9). This mixing ratio can be adjusted by a user operation, and an image with a wider dynamic range can be obtained as the mixing ratio of the luminance signal Y2 is increased. Further, when obtaining a sharp image, the mixing ratio of the luminance signal Y1 may be increased. Note that the photographing sensitivity and the gamma curve may be changed according to a preset mixing ratio.
次に、生成した輝度信号Y3に応じて色差信号を算出する(ステップS10)。色差信号Cb2、Cr2は、下記の式に従って生成する。 Next, a color difference signal is calculated according to the generated luminance signal Y3 (step S10). The color difference signals Cb2 and Cr2 are generated according to the following formula.
[数1]
Cb2=B−Y3
[数2]
Cr2=R−Y3
ここで、B及びRは、メモリ33に蓄積されている、第1のA/D変換器20の出力値であるB、R各色の画像信号である。
[Equation 1]
Cb2 = B−Y3
[Equation 2]
Cr2 = R−Y3
Here, B and R are image signals of B and R colors, which are output values of the first A / D converter 20, stored in the
なお、色差信号Cb2、Cr2は、生成した輝度信号Y3に応じて色差信号Cb1、Cr1を補正することにより算出してもよい。図8は、輝度信号Y1、Y2、色差信号Cr1、Cb1から輝度信号Y3、色差信号Cr2、Cb2を生成する様子を示した図である。 Note that the color difference signals Cb2 and Cr2 may be calculated by correcting the color difference signals Cb1 and Cr1 according to the generated luminance signal Y3. FIG. 8 is a diagram showing how the luminance signal Y3 and the color difference signals Cr2 and Cb2 are generated from the luminance signals Y1 and Y2 and the color difference signals Cr1 and Cb1.
このように算出したCb2、Cr2、Y3信号に基づいて、画像を生成する(ステップS11)。 An image is generated based on the Cb2, Cr2, and Y3 signals calculated in this way (step S11).
以上のように、2つのCCDを備え、一方のCCDについてはカラーフィルタを外して低感度での撮影をすることで、広ダイナミックレンジの輝度データを取得する。さらに、この輝度データを通常のカラーフィルタを備えたCCDのRAWデータと組み合わせて信号処理することで、白飛び、黒つぶれのない、広ダイナミックレンジで高画質な撮影を行うことができる。また、色差データについては、輝度信号の変化に応じて調整することで、高画質な出力結果を得ることができる。さらに、2つのCCD面に対して共通の光学系を用いることで、少ない部品点数、小型が可能になる。 As described above, two CCDs are provided, and with respect to one of the CCDs, luminance data with a wide dynamic range is acquired by taking a low sensitivity image by removing the color filter. Further, by processing the luminance data in combination with RAW data of a CCD having a normal color filter, it is possible to perform high-quality shooting with a wide dynamic range without overexposure and underexposure. In addition, the color difference data can be adjusted according to the change in the luminance signal, whereby an output result with high image quality can be obtained. Further, by using a common optical system for the two CCD surfaces, it is possible to reduce the number of parts and the size.
本実施の形態においては、分光器17において被写体光を2等分割し、第1のCCD18と第2のCCD21に同じ光量を受光させ、第1のCCD18の素子感度を第2のCCD21の素子感度より高く構成したが、第1のCCD18と第2のCCD21とを同じ素子感度とし、分光器17において第1のCCD18の光量を多くしてもよい。例えば、第1のCCD18と第2のCCD21の感度の比を2:1で同光量を受光させる代わりに、同じ感度に構成して受光量が2:1になるように分光器17を構成してもよい。また、分光器17において被写体光を2等分割し、第2のCCD21の光路に光量を減光するためのNDフィルタを挿入してもよい。
In the present embodiment, the subject light is divided into two equal parts in the spectroscope 17, the same amount of light is received by the first CCD 18 and the
10…デジタルカメラ、11…CPU、17…分光器、18…第1のCCD、19…第1のアナログ信号処理回路、20…第1のA/D変換器、21…第2のCCD、22…第2のアナログ信号処理回路、23…第2のA/D変換器、24…画像入力コントローラ、25…デジタル信号処理回路、30…AE検出回路、31…AF検出回路、42…ゲイン補正回路、43…ガンマ補正回路、44…RGB補間回路、45…RGB/YC変換回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Digital camera, 11 ... CPU, 17 ... Spectroscope, 18 ... 1st CCD, 19 ... 1st analog signal processing circuit, 20 ... 1st A / D converter, 21 ... 2nd CCD, 22 2nd analog signal processing circuit, 23 ... 2nd A / D converter, 24 ... Image input controller, 25 ... Digital signal processing circuit, 30 ... AE detection circuit, 31 ... AF detection circuit, 42 ...
Claims (7)
前記第1の被写体光を受光するカラー撮像素子を有し、3原色の第1の画像信号を取得する第1の撮像手段と、
前記第2の被写体光を受光する白黒撮像素子を有し、前記第1の画像信号よりもダイナミックレンジの広い第2の画像信号を取得する第2の撮像手段と、
前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出する手段と、
前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出する手段と、
前記第1の輝度情報と前記第2の輝度信号とを混合してダイナミックレンジの広い第3の輝度信号を算出する手段と、
前記第1の画像信号と前記3の輝度信号とに基づいて画素毎の色差信号を算出する手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 Spectroscopic means for dividing incident light from a subject incident on the imaging optical system into first subject light and second subject light;
A first imaging means having a color imaging element for receiving the first subject light, and acquiring a first image signal of three primary colors;
A second imaging means having a monochrome imaging element for receiving the second subject light, and acquiring a second image signal having a wider dynamic range than the first image signal;
Means for calculating a first luminance signal for each pixel based on the first image signal;
Means for calculating a second luminance signal for each pixel based on the second image signal;
Means for mixing the first luminance information and the second luminance signal to calculate a third luminance signal having a wide dynamic range;
Means for calculating a color difference signal for each pixel based on the first image signal and the three luminance signals;
An imaging apparatus comprising:
前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出する手段は、前記階調変換処理手段により階調変換処理された前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出し、前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出する手段は、前記階調変換処理手段により階調変換処理された前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置。 Gradation conversion processing means for performing gradation conversion processing different between the first image data and the second image data;
The means for calculating the first luminance signal for each pixel based on the first image signal is the first for each pixel based on the first image signal subjected to gradation conversion processing by the gradation conversion processing means. And calculating a second luminance signal for each pixel based on the second image signal. The means for calculating the second luminance signal for each pixel based on the second image signal The imaging device according to claim 1, wherein a second luminance signal for each pixel is calculated based on the image.
前記第1の被写体光を受光するカラー撮像素子により、3原色の第1の画像信号を取得する第1の撮像工程と、
前記第2の被写体光を受光する白黒撮像素子により、前記第1の画像信号よりもダイナミックレンジの広い第2の画像信号を取得する第2の撮像工程と、
前記第1の画像信号に基づいて画素毎の第1の輝度信号を算出する工程と、
前記第2の画像信号に基づいて画素毎の第2の輝度信号を算出する工程と、
前記第1の輝度情報と前記第2の輝度信号とを混合してダイナミックレンジの広い第3の輝度信号を算出する工程と、
前記第1の画像信号と前記第3の輝度信号とに基づいて画素毎の色差信号を算出する工程と、
を備えたことを特徴とする撮像制御方法。 A spectroscopic step of dividing incident light from a subject incident on the imaging optical system into first subject light and second subject light;
A first imaging step of acquiring a first image signal of three primary colors by a color imaging element that receives the first subject light;
A second imaging step of acquiring a second image signal having a wider dynamic range than the first image signal by a monochrome imaging element that receives the second subject light;
Calculating a first luminance signal for each pixel based on the first image signal;
Calculating a second luminance signal for each pixel based on the second image signal;
Mixing the first luminance information and the second luminance signal to calculate a third luminance signal having a wide dynamic range;
Calculating a color difference signal for each pixel based on the first image signal and the third luminance signal;
An imaging control method comprising:
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JP2011223221A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Photographing device and image integration program |
JP2012209618A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Kyocera Corp | Electronic device |
KR20140054733A (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-09 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for processing the image |
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- 2007-12-28 JP JP2007339624A patent/JP2009164723A/en active Pending
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