JP2009278577A5 - - Google Patents

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カラー撮像装置Color imaging device

本発明は、カラー撮影機能を有するデジタルカメラ等のカラー撮像装置に関する。   The present invention relates to a color imaging apparatus such as a digital camera having a color photographing function.

従来、デジタルカメラ等のカラー撮像装置において、撮像素子に被写体像を結像して光電変換し、カラー画像を生成する技術が用いられている。この際、撮像素子は、複数の光電変換素子がマトリクス状に配置されて、光電変換素子毎に受光量に応じた電気信号を出力するように構成されている。また、カラー撮像装置では、撮像光に含まれる複数の色成分を読み込む必要がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a color imaging apparatus such as a digital camera, a technique has been used in which a subject image is formed on an imaging element and subjected to photoelectric conversion to generate a color image. At this time, the imaging element is configured such that a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix and an electric signal corresponding to the amount of received light is output for each photoelectric conversion element. In a color imaging device, it is necessary to read a plurality of color components included in imaging light.

一方、カラー撮像装置では、撮像素子が1つで構成されているもの(以下、単板式カラー撮像装置という)と、撮像素子が複数で構成されているもの(以下、複板式カラー撮像装置という)とがある。 On the other hand, in the color imaging device, which imaging element is constituted by one (hereinafter, referred to as single-chip color image pickup device) and, as the image sensor is composed of a plurality (hereinafter, referred to as multi-plate type color image pickup device) There is.

単板式カラー撮像装置は、撮像素子の前面に複数色のカラーフィルタが備えられ、このカラーフィルタを透過した画素信号に信号処理を加えてカラー画像を生成する。   The single-plate color imaging device includes a plurality of color filters on the front surface of the imaging device, and generates a color image by performing signal processing on the pixel signal that has passed through the color filter.

単板式カラー撮像装置では、撮像素子として、マトリックス状に複数の光電変換素子が構成されると共に、その前面に光電変換素子に対応付けて、例えば、R(赤)G(緑)B(青)の各カラーフィルタが備えられ、このカラーフィルタを介して出力した単一色の画像信号に信号処理を加えてカラー画像を生成する(例えば、特許文献1参照)。   In the single-plate color image pickup apparatus, a plurality of photoelectric conversion elements are configured as an image pickup element in a matrix shape, and for example, R (red) G (green) B (blue) are associated with the photoelectric conversion elements on the front surface. Each color filter is provided, and signal processing is performed on a single color image signal output through the color filter to generate a color image (see, for example, Patent Document 1).

つまり、単板式の撮像素子を介して出力された画像では、各画素が単一色の色情報しか持たない色モザイク画像であって、カラー画像を生成するために信号処理を加えて、各画素に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等の複数の色情報を備える必要がある。   In other words, in an image output through a single-plate image sensor, each pixel is a color mosaic image having only single color information, and signal processing is performed to generate a color image. It is necessary to provide a plurality of pieces of color information such as red (R), green (G), and blue (B).

そこで、単板式撮像素子を用いたカラー画像処理では、各画素がR、G、B成分のうちの何れかのみの色情報を有する色モザイク画像にもとづいて、各画素において不足する他の色情報を、その画素周辺の他の画素の色情報を用いて補間演算することにより、各画素が夫々R、G、B成分の全ての色情報を有するカラー画像を生成する(所謂、色補間処理である)。   Therefore, in color image processing using a single-plate image sensor, other color information that is deficient in each pixel based on a color mosaic image in which each pixel has color information of only one of R, G, and B components. Is interpolated using the color information of other pixels around the pixel to generate a color image in which each pixel has all the R, G, and B component color information (so-called color interpolation processing). is there).

一方、複板式カラー撮像装置では、撮像光をRGBの各色光に分離するための色分解プリズムが光路上に配置されると共に、色分解プリズムを介して出射された各色光の結像面に、Rの色光を受光する撮像素子、Gの色光を受光する撮像素子、Bの色光を受光する撮像素子が配置され、夫々の撮像素子から出力された画素信号を合成して、画素毎に複数の色成分を有するカラー画像を生成する(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, in the multi-plate color imaging device, a color separation prism for separating the imaging light into RGB color lights is arranged on the optical path, and on the imaging surface of each color light emitted through the color separation prism, An image sensor that receives R color light, an image sensor that receives G color light, and an image sensor that receives B color light are arranged, and a plurality of pixel signals output from the respective image sensors are combined. A color image having color components is generated (see, for example, Patent Document 2).

例えば、複板式カラー撮像装置では、色分解プリズムが、色光の波長に対応付けられて、B(青)光反射ミラーと、R(赤)光反射ミラーと、G(緑)光透過フィルタ等によって構成され、撮像光がRGB毎に異なる撮像素子に結像して画素信号が生成される。そして、各撮像素子から出力された、R、G、Bの画素信号を合成することにより、1つの画素におけるRGBのカラー情報を生成する。
特開2005−286536号公報 特開平7−84177号公報
For example, in a multi-plate color imaging device, a color separation prism is associated with a wavelength of color light by a B (blue) light reflection mirror, an R (red) light reflection mirror, a G (green) light transmission filter, or the like. Thus, the imaging light is imaged on different imaging elements for each of RGB and a pixel signal is generated. Then, RGB color information in one pixel is generated by synthesizing R, G, and B pixel signals output from each image sensor.
JP 2005-286536 A JP-A-7-84177

従来の単板式カラー撮像装置によれば、撮像素子の1画素に1色ずつ色フィルタが配置された構成であって、1画素のカラー画像信号を得るために、各画素において不足する他の色情報を、その画素周辺の他の画素の色情報を用いて補間演算を行っているので、複板式カラー撮像装置に比べて解像度が低くなるという問題がある。   According to the conventional single-plate color image pickup device, a color filter is arranged for each pixel of the image pickup device, and other colors that are insufficient in each pixel to obtain a color image signal of one pixel. Since the information is interpolated using the color information of other pixels around the pixel, there is a problem that the resolution is lower than that of the double-plate type color imaging device.

また、従来の単板式カラー撮像装置によれば、複板式カラー撮像装置と同等の解像度を得るためには、撮像素子の画素数を増やす(例えば、2〜3倍)必要があって、この際、撮像素子の画素数の増加に応じて撮像面が広がり、同じ画角でもレンズから撮像素子までの焦点距離が長くなって、光軸方向のサイズの小型化が困難であるという問題があった。   Further, according to the conventional single-plate color image pickup device, in order to obtain the same resolution as the double-plate color image pickup device, it is necessary to increase the number of pixels of the image pickup element (for example, 2 to 3 times). As the number of pixels of the imaging device increases, the imaging surface widens, and the focal length from the lens to the imaging device becomes longer even at the same angle of view, which makes it difficult to reduce the size in the optical axis direction. .

一方、従来の複板式カラー撮像装置によれば、被写体像から撮像素子に向かう光軸上に、色分解プリズムの配置スペースや色分解プリズムを介してRGB毎に分岐させるための光路長等を構成する必要あるので、光軸方向のサイズが大きくなって小型化が困難であるという問題があった。さらに、従来の複板式カラー撮像装置によれば、色分解プリズムには、撮像光を撮像素子に導くための高い精度が要求され、生産性を損なう虞もあった。   On the other hand, according to the conventional double-plate type color image pickup device, the arrangement space of the color separation prism, the optical path length for branching for each RGB through the color separation prism, etc. are configured on the optical axis from the subject image to the image pickup device. Therefore, there is a problem that the size in the optical axis direction is increased and it is difficult to reduce the size. Further, according to the conventional double-plate type color image pickup device, the color separation prism is required to have high accuracy for guiding the image pickup light to the image pickup device, which may impair the productivity.

そこで、本発明は、色分解プリズムを必要とせず、複板式のカラー撮像装置並みの画質を維持しつつ、光軸方向のサイズを複板式カラー撮像装置よりも小さくでき、且つ、低コスト化が可能なカラー撮像装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention does not require a color separation prism, can maintain the same image quality as a double-plate color image pickup device, can be smaller in size in the optical axis direction than the double-plate color image pickup device, and can be reduced in cost. An object of the present invention is to provide a possible color imaging device.

かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、被写体光を撮像素子に導く結像光学系と、複数の光電変換素子がマトリクス状に配置され、前記結像光学系を介して結像した前記被写体光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子と、を備えたカラー撮像装置において、前記結像光学系及び前記撮像素子を、R(赤)、G(緑)、B(青)の色光の夫々と対となるように複数備えて、前記複数の撮像素子の受光面或いは前記結像光学系の光路上に、夫々、前記複数の色光の内の何れかを透過するカラーフィルタを備え、前記複数の結像光学系及び撮像素子が、R(赤)の色光を露光する結像光学系及び撮像素子と、G(緑)の色光を露光する結像光学系および撮像素子と、B(青)の色光を露光する結像光学系および撮像素子とによって構成され、前記複数の結像光学系及び前記複数の撮像素子が並設されて、前記複数の撮像素子の夫々に前記被写体の略同範囲が結像するように配置され、該複数の撮像素子の夫々を介して、R(赤)の画像、G(緑)の画像、B(青)の画像の画素信号を生成するように構成され、前記G(緑)の画像に対して、前記R(赤)の画像の視差量を検出すると共に前記B(青)の画像の視差量を検出する視差量検出手段と、前記視差量検出手段を介して検出された視差量を打ち消すように前記R(赤)の画像及びB(青)の画像を前記複数の撮像素子の並設方向に移動して前記視差量を補正する視差補正手段と、前記視差補正手段を介して前記視差量が補正されたRの画像及びBの画像と、前記Gの画像とを合成してカラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備えていることを特徴とする。 In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is characterized in that an imaging optical system that guides subject light to an imaging device and a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, and the imaging optical system is interposed therebetween. An image sensor that photoelectrically converts the subject light that has been imaged and outputs a pixel signal, wherein the imaging optical system and the image sensor are R (red), G (green), A plurality of B (blue) color lights are provided so as to be paired with each other, and one of the plurality of color lights is transmitted through the light receiving surfaces of the plurality of image sensors or the optical path of the imaging optical system. A plurality of imaging optical systems and imaging elements , wherein the imaging optical system and imaging element that exposes R (red) color light; and an imaging optical system that exposes G (green) color light; Image sensor, imaging optical system for exposing B (blue) color light, and image sensor Each of the plurality of imaging optical systems and the plurality of imaging elements are arranged in parallel, and are arranged so that substantially the same range of the subject is imaged on each of the plurality of imaging elements. Are configured to generate pixel signals of an R (red) image, a G (green) image, and a B (blue) image via each of the imaging elements of Detecting a parallax amount of the R (red) image and detecting a parallax amount of the B (blue) image, and canceling the parallax amount detected via the parallax amount detecting means. A parallax correction unit that corrects the parallax amount by moving the R (red) image and the B (blue) image in a parallel arrangement direction of the plurality of image sensors, and the parallax amount via the parallax correction unit. A color image is generated by synthesizing the R image and the B image with G corrected and the G image. Characterized in that it comprises a color image generation unit, a to.

請求項1に記載のカラー撮像装置は、結像光学系及び撮像素子を、R(赤)、G(緑)、B(青)の色光の夫々と対となるように複数備えて、複数の撮像素子の受光面或いは前記結像光学系の光路上に、夫々、複数の色光の内の何れかを透過するカラーフィルタを備え、複数の結像光学系及び撮像素子が、R(赤)の色光を露光する結像光学系及び撮像素子と、G(緑)の色光を露光する結像光学系および撮像素子と、B(青)の色光を露光する結像光学系および撮像素子とによって構成され、複数の結像光学系及び複数の撮像素子が並設されて、複数の撮像素子の夫々に被写体の略同範囲が結像するように配置され、該複数の撮像素子の夫々を介して、R(赤)の画像、G(緑)の画像、B(青)の画像の画素信号を生成するように構成され、G(緑)の画像に対して、R(赤)の画像の視差量を検出すると共に前記B(青)の画像の視差量を検出する視差量検出手段と、視差量検出手段を介して検出された視差量を打ち消すようにR(赤)の画像及びB(青)の画像を複数の撮像素子の並設方向に移動して視差量を補正する視差補正手段と、視差補正手段を介して視差量が補正されたRの画像及びBの画像と、Gの画像とを合成してカラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備えているので、従来の色分解プリズムを用いた複板式撮像装置に比べて、同等の画質を維持しつつ、光軸方向のサイズを小型化できるとともに低コスト化できる。 The color imaging apparatus according to claim 1 includes a plurality of imaging optical systems and imaging elements so as to be paired with R (red), G (green), and B (blue) color lights. On the light receiving surface of the image sensor or on the optical path of the imaging optical system, a color filter that transmits any one of a plurality of color lights is provided, and the plurality of imaging optical systems and the imaging elements are R (red). An imaging optical system and an image sensor for exposing colored light, an imaging optical system and an image sensor for exposing G (green) color light, and an imaging optical system and an image sensor for exposing B (blue) color light And a plurality of imaging optical systems and a plurality of imaging elements are arranged in parallel, and are arranged so that substantially the same range of the subject is imaged on each of the plurality of imaging elements. , R (red) image, G (green) image, and B (blue) image pixel signals are generated. With respect to the G (green) image, the parallax amount detecting unit detects the parallax amount of the R (red) image and detects the parallax amount of the B (blue) image, and the parallax amount detecting unit. A parallax correction unit that corrects the parallax amount by moving the R (red) image and the B (blue) image in a parallel arrangement direction of the plurality of image sensors so as to cancel the detected parallax amount; A color image generation unit that generates a color image by synthesizing the R image and the B image with the parallax amount corrected via the G image, so that a conventional color separation prism is used. Compared to a double-plate imaging device, the size in the optical axis direction can be reduced and the cost can be reduced while maintaining the same image quality.

つまり、請求項1に記載のカラー撮像装置によれば、RGBの夫々の色光に対応つけられた複数の撮像光学系及び撮像素子を備えているので、色分解プリズムを介して被写体光を複数の色光に分岐させるための構成不要となり、光軸方向のサイズの小型化と生産性の向上を図ることができる。また、請求項1に記載のカラー撮像装置によれば、G(緑)の画像に対して、R(赤)の画像の視差量を検出すると共に前記B(青)の画像の視差量を検出する視差量検出手段と、視差量検出手段を介して検出された視差量を打ち消すようにR(赤)の画像及びB(青)の画像を複数の撮像素子の並設方向に移動して視差量を補正する視差補正手段と、視差補正手段を介して視差量が補正されたRの画像及びBの画像と、Gの画像とを合成してカラー画像を生成するカラー画像生成部とを備えているので、色光間の視差による色ずれを精度良く抑制でき、従来の複板式撮像装置と同等の画質を得ることができる。 That is, according to the color imaging device according to claim 1, is provided with the plurality of imaging optical systems and the image pickup device which is to correspond to the RGB respective color lights, a plurality of subject light through the color decomposition prism The structure for branching into the colored light becomes unnecessary, and the size in the optical axis direction can be reduced and the productivity can be improved. According to the color imaging device of claim 1, with respect to the G (green) image, the parallax amount of the R (red) image and the parallax amount of the B (blue) image are detected. A parallax amount detecting unit that moves the R (red) image and the B (blue) image in a parallel arrangement direction of a plurality of image sensors so as to cancel the parallax amount detected through the parallax amount detecting unit. A parallax correction unit that corrects the amount, and a color image generation unit that generates a color image by synthesizing the R and B images and the G image whose parallax amount has been corrected through the parallax correction unit. Therefore, the color shift due to the parallax between the colored lights can be accurately suppressed, and the image quality equivalent to that of the conventional double-plate imaging device can be obtained.

次に、請求項1に記載のカラー撮像装置は、請求項2に記載の発明のように、前記複数の結像光学系には、焦点深度を広げる瞳フィルタが備えられ、前記瞳フィルタが、前記撮像素子に入射する被写体光に対し、瞳透過位置に応じて所定の光学的位相差を与える位相フィルタであって、前記複数の結像光学系毎に、対応する色光に応じて設計されていることにより、解像度及び被写体深度を良好にできる。 Next, in the color imaging device according to claim 1, as in the invention according to claim 2, the plurality of imaging optical systems include a pupil filter that increases a depth of focus, and the pupil filter includes: A phase filter that gives a predetermined optical phase difference to a subject light incident on the image sensor according to a pupil transmission position, and is designed according to a corresponding color light for each of the plurality of imaging optical systems. As a result, the resolution and the object depth can be improved.

次に、請求項1又は請求項2に記載のカラー撮像装置は、請求項3に記載の発明のように、前記視差量検出手段が、G(緑)の画像に対するR(赤)の画像及びB(青)の画像の視差量を検出する際に、注目画素の座標を基点とする所定のピクセル数の範囲で、視差を補正する方向にR(赤)の画像及びB(青)の画像を1ピクセルずつずらして、該ずらして得られた画像毎にG画像とR画像との相関係数及びG画像とB画像との相関係数を算出し、相関係数が最も高く算出された際のずらし量をRの画像の視差量及びBの画像の視差量として検出するように構成されていることにより、色光間の視差による色ずれを精度良く検出できる。 Next, in the color imaging device according to claim 1 or 2, as in the invention according to claim 3, the parallax amount detection unit includes an R (red) image with respect to a G (green) image, and When detecting the parallax amount of the B (blue) image, the R (red) image and the B (blue) image in the direction in which the parallax is corrected within a predetermined number of pixels with the coordinates of the target pixel as the base point And the correlation coefficient between the G image and the R image and the correlation coefficient between the G image and the B image are calculated for each image obtained by shifting, and the correlation coefficient is calculated to be the highest. Since the shift amount is detected as the parallax amount of the R image and the parallax amount of the B image, the color shift due to the parallax between the colored lights can be detected with high accuracy.

次に、請求項1乃至請求項3の何れか記載のカラー撮像装置は、請求項4に記載の発明のように、前記視差補正手段が、前記視差量を補正する際に、前記結像光学系から前記被写体までの距離に応じて、前記撮像素子の並設方向の移動量を変化させるように構成されていることにより、比較的色ずれの発生し易い近接撮影(マクロ撮影)でも色ずれを抑制できる。 Next, the color imaging device according to any one of claims 1 to 3, as in the invention according to claim 4, the parallax correcting unit corrects the parallax amount when the parallax correction unit corrects the parallax amount. Since it is configured to change the amount of movement of the image sensor in the parallel direction according to the distance from the system to the subject, color misalignment is possible even in close-up photography (macro photography) where color misalignment is relatively likely to occur. Can be suppressed.

次に、請求項1乃至請求項4の何れか記載のカラー撮像装置は、請求項5に記載の発明のように、前記カラー画像生成部には、前記複数の撮像素子から出力されたR(赤)G(緑)B(青)夫々の単色の画像における低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、前記抽出された低周波成分を用いて、カラー画像の色差を生成する色差生成手段とが備えられていることにより、カラー画像における色ずれを目立たなくさせることができる。 Next, in the color imaging device according to any one of claims 1 to 4, as in the invention according to claim 5, R (output from the plurality of imaging elements) is output to the color image generation unit. Low-frequency component extracting means for extracting low-frequency components in single-color images of red, G (green), and B (blue), and color-difference generating means for generating a color difference of a color image using the extracted low-frequency components. Are provided, the color shift in the color image can be made inconspicuous.

次に、請求項1乃至請求項5の何れか記載のカラー撮像装置は、請求項6に記載の発明のように、前記カラー画像生成部には、前記G(緑)の色光を受光した撮像素子から出力された単色の画像における高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、前記高周波成分抽出手段で抽出された高周波成分を用いて、カラー画像のエッジ強調及びノイズ抑制の少なくとも何れかの補正を行う画像補正部とが備えられていることにより、高周波成分におけるエッジ強調を良好にできると共にノイズを抑制できる。 Next, in the color imaging device according to any one of claims 1 to 5, as in the invention according to claim 6, the color image generation unit receives the G (green) color light. Using a high-frequency component extracting means for extracting a high-frequency component in a monochromatic image output from the element and a high-frequency component extracted by the high-frequency component extracting means, at least one of edge enhancement and noise suppression of the color image is corrected. By providing the image correction unit to be performed, edge enhancement in the high frequency component can be improved and noise can be suppressed.

次に、請求項1乃至請求項6の何れか記載のカラー撮像装置は、請求項7に記載の発明のように、前記カラー画像生成部には、前記低周波成分抽出手段で抽出されたR(赤)G(緑)B(青)夫々の色光の低周波成分を用いて低周波輝度信号を生成する低周波輝度信号生成手段と、前記低周波輝度信号生成手段で生成された前記低周波輝度信号と前記高周波成分抽出手段で生成されたG(緑)の色光の高周波成分とを合成して輝度信号を生成する輝度合成手段とが備えられていることにより、カラー画像に色ずれのない輝度の高周波成分を付与することができる。 Next, in the color imaging device according to any one of claims 1 to 6, as in the invention according to claim 7, the color image generation unit extracts the R extracted by the low-frequency component extraction unit. (Red) G (green) B (blue) Low frequency luminance signal generating means for generating a low frequency luminance signal using low frequency components of each color light, and the low frequency generated by the low frequency luminance signal generating means There is no color misregistration in the color image by including luminance combining means for combining the luminance signal and the high frequency component of the G (green) color light generated by the high frequency component extracting means to generate a luminance signal. A high frequency component of luminance can be imparted.

本発明のカラー撮像装置は、結像光学系及び前記撮像素子を、R(赤)、G(緑)、B(青)の色光の夫々と対となるように複数備えて、複数の撮像素子の受光面或いは前記結像光学系の光路上に、夫々、複数の色光の内の何れかを透過するカラーフィルタを備え、複数の結像光学系及び撮像素子が、R(赤)の色光を露光する結像光学系及び撮像素子と、G(緑)の色光を露光する結像光学系および撮像素子と、B(青)の色光を露光する結像光学系および撮像素子とによって構成され、複数の結像光学系及び複数の撮像素子が並設されて、複数の撮像素子の夫々に被写体の略同範囲が結像するように配置され、該複数の撮像素子の夫々を介して、R(赤)の画像、G(緑)の画像、B(青)の画像の画素信号を生成するように構成され、G(緑)の画像に対して、R(赤)の画像の視差量を検出すると共に前記B(青)の画像の視差量を検出する視差量検出手段と、視差量検出手段を介して検出された視差量を打ち消すようにR(赤)の画像及びB(青)の画像を複数の撮像素子の並設方向に移動して視差量を補正する視差補正手段と、視差補正手段を介して視差量が補正されたRの画像及びBの画像と、Gの画像とを合成してカラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備えているので、従来の色分解プリズムを用いた複板式撮像装置に比べて、同等の画質を維持しつつ、光軸方向のサイズを小型化できるとともに低コスト化できる。 Color image pickup apparatus of the present invention, the imaging optical system and the imaging element, R (red), G (green), B comprises a plurality such that the color light of each pair of (blue), a plurality of imaging elements On the light receiving surface or the optical path of the imaging optical system , each of which includes a color filter that transmits any one of the plurality of colored lights, and the plurality of imaging optical systems and the imaging device emit R (red) colored light. An imaging optical system and an imaging device for exposure, an imaging optical system and an imaging device for exposing G (green) color light, and an imaging optical system and an imaging device for exposing B (blue) color light, A plurality of imaging optical systems and a plurality of image sensors are arranged in parallel, and are arranged so that substantially the same range of the subject is imaged on each of the plurality of image sensors, and through each of the plurality of image sensors, R Configured to generate pixel signals of a (red) image, a G (green) image, and a B (blue) image, Detecting the parallax amount of the R (red) image and the parallax amount detecting means for detecting the parallax amount of the B (blue) image and the parallax amount detecting means for the G (green) image A parallax correction unit that corrects the parallax amount by moving the R (red) image and the B (blue) image in the juxtaposition direction of the plurality of imaging elements so as to cancel the parallax amount, and the parallax correction unit Since it includes a color image generation unit that generates a color image by synthesizing the R image and the B image in which the amount of parallax is corrected, and the G image, a double-plate type using a conventional color separation prism Compared to the imaging device, the size in the optical axis direction can be reduced and the cost can be reduced while maintaining the same image quality.

また、請求項1に記載のカラー撮像装置によれば、G(緑)の画像に対して、R(赤)の画像の視差量を検出すると共に前記B(青)の画像の視差量を検出する視差量検出手段と、視差量検出手段を介して検出された視差量を打ち消すようにR(赤)の画像及びB(青)の画像を複数の撮像素子の並設方向に移動して視差量を補正する視差補正手段と、視差補正手段を介して視差量が補正されたRの画像及びBの画像と、Gの画像とを合成してカラー画像を生成するカラー画像生成部とを備えているので、色光間の視差による色ずれを精度良く抑制できる。そして、請求項1に記載のカラー撮像装置によれば、色分解プリズムを介して分岐した複数の色光の夫々毎に撮像素子を備えた従来の複板式撮像装置と同等の画質を得ることができる。According to the color imaging device of claim 1, with respect to the G (green) image, the parallax amount of the R (red) image and the parallax amount of the B (blue) image are detected. A parallax amount detecting unit that moves the R (red) image and the B (blue) image in a parallel arrangement direction of a plurality of image sensors so as to cancel the parallax amount detected through the parallax amount detecting unit. A parallax correction unit that corrects the amount, and a color image generation unit that generates a color image by synthesizing the R and B images and the G image whose parallax amount has been corrected through the parallax correction unit. Therefore, the color shift due to the parallax between the colored lights can be accurately suppressed. According to the color imaging device of the first aspect, it is possible to obtain an image quality equivalent to that of a conventional double-plate imaging device provided with an imaging element for each of a plurality of color lights branched via the color separation prism. .

また、本発明のカラー撮像装置は、複数の結像光学系には、焦点深度を広げる瞳フィルタが備えられ、瞳フィルタが、撮像素子に入射する被写体光に対し、瞳透過位置に応じて所定の光学的位相差を与える位相フィルタであって、複数の結像光学系毎に、対応する色光に応じて設計されていることにより、解像度及び被写体深度を良好にできる。 In the color imaging device of the present invention, the plurality of imaging optical systems are provided with a pupil filter that increases the depth of focus, and the pupil filter is predetermined according to the pupil transmission position with respect to the subject light incident on the imaging device. This is a phase filter that provides the optical phase difference, and is designed in accordance with the corresponding color light for each of the plurality of imaging optical systems, so that the resolution and depth of field can be improved.

また、本発明のカラー撮像装置は、視差量検出手段が、G(緑)の画像に対するR(赤)の画像及びB(青)の画像の視差量を検出する際に、注目画素の座標を基点とする所定のピクセル数の範囲で、視差を補正する方向にR(赤)の画像及びB(青)の画像を1ピクセルずつずらして、該ずらした量毎にG画像とR画像との相関係数及びG画像とB画像との相関係数を算出し、相関係数が最も高く算出された際のずらしの量をRの画像の視差量及びBの画像の視差量として検出するように構成されていることにより、色光間の視差による色ずれを精度良く検出できる。 In the color imaging device of the present invention, when the parallax amount detection unit detects the parallax amount of the R (red) image and the B (blue) image with respect to the G (green) image, the coordinate of the target pixel is detected. The R (red) image and the B (blue) image are shifted by one pixel in the direction of correcting the parallax within a range of a predetermined number of pixels as a base point, and the G image and the R image are shifted for each shifted amount. The correlation coefficient and the correlation coefficient between the G image and the B image are calculated, and the shift amount when the correlation coefficient is calculated to be the highest is detected as the parallax amount of the R image and the parallax amount of the B image. With this configuration, it is possible to accurately detect a color shift due to parallax between colored lights.

また、本発明のカラー撮像装置は、視差補正手段が、視差量を補正する際に、結像光学系から被写体までの距離に応じて、撮像素子の並設方向の移動量を変化させるように構成されていることにより、比較的色ずれの発生し易い近接撮影(マクロ撮影)でも色ずれを抑制できる。 In the color imaging apparatus of the present invention, when the parallax correction unit corrects the parallax amount, the movement amount of the imaging elements in the juxtaposed direction is changed according to the distance from the imaging optical system to the subject. By being configured, color misregistration can be suppressed even in close-up photography (macro photography) where color misregistration is relatively likely to occur.

また、本発明のカラー撮像装置は、カラー画像生成部には、複数の撮像素子から出力されたR(赤)G(緑)B(青)夫々の単色の画像における低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、抽出された低周波成分を用いて、カラー画像の色差を生成する色差生成手段とが備えられていることにより、カラー画像における色ずれを目立たなくさせることができる。 In the color imaging device of the present invention, the color image generating unit extracts a low frequency component in a single color image of R (red), G (green), and B (blue) output from a plurality of imaging elements. By providing the frequency component extracting means and the color difference generating means for generating the color difference of the color image using the extracted low frequency component, the color shift in the color image can be made inconspicuous.

また、本発明のカラー撮像装置は、カラー画像生成部には、G(緑)の色光を受光した撮像素子から出力された単色の画像における高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、高周波成分抽出手段で抽出された高周波成分を用いて、カラー画像のエッジ強調及びノイズ抑制の少なくとも何れかの補正を行う画像補正部とが備えられていることにより、高周波成分におけるエッジ強調を良好にできると共にノイズを抑制できる。 In the color imaging apparatus of the present invention, the color image generation unit includes a high-frequency component extraction unit that extracts a high-frequency component in a single-color image output from an image sensor that receives G (green) color light, and a high-frequency component extraction. The image correction unit that corrects at least one of edge enhancement and noise suppression of the color image using the high frequency component extracted by the means can be provided, and the edge enhancement in the high frequency component can be improved and the noise can be improved. Can be suppressed.

また、本発明のカラー撮像装置は、カラー画像生成部には、低周波成分抽出手段で抽出されたR(赤)G(緑)B(青)夫々の色光の低周波成分を用いて低周波輝度信号を生成する低周波輝度信号生成手段と、低周波輝度信号生成手段で生成された低周波輝度信号と高周波成分抽出手段で生成されたG(緑)の色光の高周波成分とを合成して輝度信号を生成する輝度合成手段とが備えられていることにより、カラー画像に色ずれのない輝度の高周波成分を付与することができる。 In the color imaging device of the present invention, the color image generation unit uses the low frequency components of the color lights of R (red), G (green), and B (blue) extracted by the low frequency component extraction unit to generate a low frequency. A low frequency luminance signal generating means for generating a luminance signal, a low frequency luminance signal generated by the low frequency luminance signal generating means and a high frequency component of G (green) color light generated by the high frequency component extracting means; By providing the luminance synthesis means for generating the luminance signal, it is possible to give a high-frequency component having luminance without color shift to the color image.

(第1の実施形態)
次に、図1、図2を用いて、本発明のカラー撮像装置の第1の実施形態を説明する。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the color imaging apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の第1の実施形態における、カラー撮像装置1Aの構成を表した図であって、(a)がカラー撮像装置全体の構成図、(b)が(a)中のY−Yから視た半導体基板5の構成図である。図2は、同第1の実施形態のカラー撮像装置における、画像処理部200の構成図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a color imaging apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention, where (a) is a configuration diagram of the entire color imaging apparatus, and (b) is Y in (a). It is a block diagram of the semiconductor substrate 5 seen from -Y. FIG. 2 is a configuration diagram of the image processing unit 200 in the color imaging apparatus according to the first embodiment.

図1(a)に表したように、カラー撮像装置1Aは、RGB三原色に対応つけられて、被写体光Sに含まれるR(赤)の色光のみを透過するカラーフィルタ6R、G(緑)の色光のみを透過するカラーフィルタ6G、B(青)の色光のみを透過するカラーフィルタ6B、カラーフィルタ6Rを透過したRの色光を受光部5Rに結像させる結像光学系110R、カラーフィルタ6Gを透過したGの色光を受光部5Gに結像させる結像光学系110G、カラーフィルタ6Bを透過したBの色光を受光部5Bに結像させる結像光学系110B、結像光学系110R、110G、110Bを支持する鏡筒7、受光部5R、5G、5Bの露光を制御する制御部11、等を備えている。受光部5R、5G、5Bは、検出された受光量に応じて画素毎にアナログ電気信号を生成して出力する。   As shown in FIG. 1A, the color imaging device 1A includes color filters 6R and G (green) which are associated with the three primary colors of RGB and transmit only R (red) color light included in the subject light S. A color filter 6G that transmits only color light, a color filter 6B that transmits only B (blue) color light, an imaging optical system 110R that forms an image of R color light transmitted through the color filter 6R on the light receiving unit 5R, and a color filter 6G An imaging optical system 110G that forms an image of the transmitted G color light on the light receiving unit 5G, an imaging optical system 110B that forms an image of the B color light transmitted through the color filter 6B on the light receiving unit 5B, and the imaging optical systems 110R, 110G, A lens barrel 7 that supports 110B, a control unit 11 that controls exposure of the light receiving units 5R, 5G, and 5B, and the like are provided. The light receiving units 5R, 5G, and 5B generate and output an analog electric signal for each pixel according to the detected amount of received light.

また、カラー撮像装置1Aは、受光部5R、5G、5Bから出力された色光毎のアナログ電気信号に対して、その利得を可変して感度調整やホワイトバランス調整を行う可変利得アンプPGA120R、PGA120G、PGA120B等と、PGA120R、PGA120G、PGA120Bを介して入力されたアナログ電気信号をデジタル画像データに変換するADC130R、ADC130G、ADC130B等と、を備えている。 In addition, the color imaging device 1A includes variable gain amplifiers PGA120R, PGA120G, which perform sensitivity adjustment and white balance adjustment by varying the gain of the analog electrical signals output from the light receiving units 5R, 5G, and 5B. PGA120B etc. and ADC130R, ADC130G, ADC130B etc. which convert the analog electric signal inputted via PGA120R, PGA120G, and PGA120B into digital image data are provided.

また、カラー撮像装置1Aは、ADC130R、ADC130G、ADC130B等から出力されたRGB毎の画像データを合成してカラー画像データを生成する画像処理部200と、画像処理部200で生成されたカラー画像データをJPEG(Joint Photographic Experts Group)、MPEG(Moving Picture Experts Group)等の方法で圧縮する圧縮部150と、圧縮部150で圧縮されたカラー画像データを記録媒体(例えば、フラッシュメモリである)に記録する記録部160と、を備えている。   In addition, the color imaging apparatus 1A includes an image processing unit 200 that generates color image data by combining image data for each RGB output from the ADC 130R, ADC 130G, ADC 130B, and the like, and color image data generated by the image processing unit 200. Is compressed by a method such as JPEG (Joint Photographic Experts Group) or MPEG (Moving Picture Experts Group), and color image data compressed by the compression unit 150 is recorded on a recording medium (for example, a flash memory). And a recording unit 160.

なお、本発明における複数の撮像素子は、後述の半導体基板5及び受光部5R、5G、5B等によってその機能が発現される。また、本発明におけるR(赤)の色光を露光する結像光学系及び撮像素子が、結像光学系110R、受光部5R及び半導体基板5等によってその機能が発現され、本発明における(G)の色光を露光する結像光学系及び撮像装置が、結像光学系110G、受光部5G及び半導体基板5等によってその機能が発現され、本発明におけるB(青)の色光を露光する結像光学系及び撮像装置が、結像光学系110B、受光部5B及び半導体基板5等によってその機能が発現される。   The functions of the plurality of image sensors in the present invention are expressed by the semiconductor substrate 5 and the light receiving portions 5R, 5G, 5B, which will be described later. In addition, the imaging optical system and the imaging device for exposing R (red) color light in the present invention have their functions expressed by the imaging optical system 110R, the light receiving unit 5R, the semiconductor substrate 5 and the like, and (G) in the present invention. The imaging optical system and the imaging device for exposing the colored light of the imaging optical system 110G, the light receiving unit 5G, the semiconductor substrate 5 and the like exhibit their functions, and the imaging optical for exposing the B (blue) colored light in the present invention. The functions of the system and the imaging device are expressed by the imaging optical system 110B, the light receiving unit 5B, the semiconductor substrate 5, and the like.

詳しくは、結像光学系110Rは、カラーフィルタ6Rを透過したRの色光を集光して受光部5Rに結像させる撮像レンズ2R及び4Rと、Rの色光が受光部5Rに結像する際の焦点深度を広げる瞳フィルタ3Rとが、光軸方向に沿って配置されている。   Specifically, the imaging optical system 110R collects the R color light that has passed through the color filter 6R and forms an image on the light receiving unit 5R, and the R color light forms an image on the light receiving unit 5R. A pupil filter 3R that expands the depth of focus is arranged along the optical axis direction.

結像光学系110Gは、カラーフィルタ6Gを透過したGの色光を集光して受光部5Gに結像させる撮像レンズ2G及び4Gと、Gの色光が受光面5Gに結像する際の焦点深度を広げる瞳フィルタ3Gとが、光軸方向に沿って配置されている。   The imaging optical system 110G condenses the G color light transmitted through the color filter 6G and forms an image on the light receiving unit 5G, and the depth of focus when the G color light forms an image on the light receiving surface 5G. Is arranged along the optical axis direction.

結像光学系110Bは、カラーフィルタ6Bを透過したBの色光を集光して受光部5Bに結像させる撮像レンズ2B及び4Bと、Bの色光が受光部5Bに結像する際の焦点深度を広げる瞳フィルタ3Bとが、光軸方向に沿って配置されている。   The imaging optical system 110B condenses the B color light transmitted through the color filter 6B and forms an image on the light receiving unit 5B, and the depth of focus when the B color light forms an image on the light receiving unit 5B. Is arranged along the optical axis direction.

また、結像光学系110R、110G、110Bは、互いに色光の混入が生じないように遮光壁10を介して配置されている。   In addition, the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B are arranged through the light shielding wall 10 so that color light is not mixed with each other.

また、結像光学系110R、110G、110Bは、受光部5R、5G、5Bの夫々に、被写体の略同範囲が結像するように配置されている。   Further, the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B are arranged so that substantially the same range of the subject is imaged on each of the light receiving portions 5R, 5G, and 5B.

また、結像光学系110R、110G、110Bは、R、G、B等の色光の内で最も視感度の高い色光に対応する結像光学系110G及び受光部5Gが中央に位置され、結像光学系110G及び受光部5Gを介して両側に、結像光学系110R及び受光部5R、結像光学系110B及び受光部5B等が配置されている。   The imaging optical systems 110R, 110G, and 110B have an imaging optical system 110G and a light receiving unit 5G that correspond to the color light having the highest visibility among color lights such as R, G, and B, and are positioned at the center. The imaging optical system 110R and the light receiving unit 5R, the imaging optical system 110B, the light receiving unit 5B, and the like are arranged on both sides via the optical system 110G and the light receiving unit 5G.

また、カラー撮像装置1Aは、カラーフィルタ6R、6G、6Bが、夫々、結像光学系110R、110G、110Bの入射光の光路上備えられ、カラーフィルタ6R、6G、6Bを透過した単色光の画像が、結像光学系110R、110G、110Bを介して受光部5R、5G、5Bに結像する。   Further, in the color imaging apparatus 1A, the color filters 6R, 6G, and 6B are provided on the optical paths of the incident light of the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B, respectively, and monochromatic light that has passed through the color filters 6R, 6G, and 6B. An image is formed on the light receiving portions 5R, 5G, and 5B via the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B.

そして、カラー撮像装置1Aは、結像光学系110R、カラーフィルタ6R、瞳フィルタ3R、受光部5Rが対となってRの色光の画像を撮影するカメラブロックが構成され、結像光学系110G、カラーフィルタ6G、瞳フィルタ3G、受光部5Gが対となってGの色光の画像を撮影するカメラブロックが構成され、結像光学系110B、カラーフィルタ6B、瞳フィルタ3B、受光部5Bが対となってBの色光の画像を撮影するカメラブロックが構成されている。   In the color imaging device 1A, the imaging optical system 110R, the color filter 6R, the pupil filter 3R, and the light receiving unit 5R are paired to form a camera block that captures an image of R color light, and the imaging optical system 110G, The color filter 6G, the pupil filter 3G, and the light receiving unit 5G are paired to form a camera block that captures an image of G color light, and the imaging optical system 110B, the color filter 6B, the pupil filter 3B, and the light receiving unit 5B are paired. Thus, a camera block that captures an image of B color light is configured.

次に、図1(b)に表したように、半導体基板5上に3つの受光部5R、5G、5Bが構成されている。   Next, as illustrated in FIG. 1B, three light receiving portions 5 </ b> R, 5 </ b> G, and 5 </ b> B are configured on the semiconductor substrate 5.

受光部5R、5G、5Bは、半導体基板5上に構成されたイメージセンサ(例えば、CCDやCMOS等のイメージセンサ)であって、視差を低減するために、長辺同士が近接するように配置され、夫々、1920×1080≒2Mの画素から構成されている。 The light receiving portions 5R, 5G, and 5B are image sensors (for example, image sensors such as CCD and CMOS) configured on the semiconductor substrate 5, and are arranged so that the long sides are close to each other in order to reduce parallax. Each pixel is composed of 1920 × 1080≈2M pixels.

また、受光部5R、5G、5Bは、夫々、一辺が1.4μmの正方画素がマトリクス状に配置されている。そして、L方向に1920個の画素が配置されると共にW方向に1080個の画素が配置され、L=2.7mm、W=1.5mm、受光部5R、5G、5B同士の間隙tが0.1mm、受光部5R、5G、5BのピッチPが1.6mmになるように構成されている。   In the light receiving portions 5R, 5G, and 5B, square pixels each having a side of 1.4 μm are arranged in a matrix. Then, 1920 pixels are arranged in the L direction and 1080 pixels are arranged in the W direction, L = 2.7 mm, W = 1.5 mm, and the gap t between the light receiving portions 5R, 5G, and 5B is 0. 0.1 mm, and the pitch P of the light receiving portions 5R, 5G, 5B is 1.6 mm.

また、結像光学系110R、110G、110Bは、焦点距離f=2.1mmに設計されている。これは、35mmフィルム換算(通称ライカ判換算)で焦点距離f=28mm相当の画角になる。   The imaging optical systems 110R, 110G, and 110B are designed to have a focal length f = 2.1 mm. This is an angle of view equivalent to a focal length f = 28 mm in 35 mm film conversion (commonly known as Leica size conversion).

結像光学系110R、110G、110Bは、焦点距離が同一であるが、夫々を透過する色光の波長が異なるので、撮像レンズ2R、2G、2B、4R、4G、4B等の曲率や厚みが、夫々、対応する色光に関連つけて最適となるように設計されている。これにより、結像光学系110R、110G、110Bは、高い結像性能が得られる。   The imaging optical systems 110R, 110G, and 110B have the same focal length, but have different wavelengths of colored light that pass through the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B. Therefore, the curvature and thickness of the imaging lenses 2R, 2G, 2B, 4R, 4G, and 4B are Each is designed to be optimal in relation to the corresponding color light. Thereby, the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B can obtain high imaging performance.

例えば、従来の単板式撮像装置(色モザイク画像を出力する単板の撮像素子を用いた撮像装置)では、2Mピクセルの3板の撮像素子と同等の画質(所謂、本実施形態と同等の画質である)を得るために5Mピクセル(5Mピクセル=3072×1728である)が必要とすると、画素数が、L方向に1920×√(5M/2M)≒3072、W方向に1080×√(5M/2M))≒1728、となる。そして、この際、一辺が1.4μmの正方画素とすれば、受光部のサイズが4.3mm(L)×2.4mm(W)となり、本実施形態と同じ画角を備えるものとすれば、その焦点距離がf=3.3mmとなる。   For example, in a conventional single-plate image pickup device (an image pickup device using a single-plate image pickup device that outputs a color mosaic image), an image quality equivalent to that of a 3M image pickup device of 2M pixels (so-called image quality equivalent to this embodiment) 5M pixels (5M pixels = 3072 × 1728) is needed to obtain 1920 × √ (5M / 2M) ≈3072 in the L direction and 1080 × √ (5M in the W direction) / 2M)) ≈1728. In this case, if a square pixel with a side of 1.4 μm is used, the size of the light receiving unit is 4.3 mm (L) × 2.4 mm (W), and the same angle of view as in this embodiment is provided. The focal length is f = 3.3 mm.

これにより、基本的に結像光学系の光軸方向のサイズが焦点距離に比例するので、本実施形態の結像光学系110R、110G、110Bは、従来の単板式撮像装置の結像光学系に比べて、光軸方向のサイズが約63%(2.1/3.3≒0.63)に削減され、カラー撮像装置1Aの光軸方向の厚みを薄型化できる。   As a result, the size of the imaging optical system in the optical axis direction is basically proportional to the focal length, so that the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B of this embodiment are imaging optical systems of conventional single-plate imaging devices. As compared with the above, the size in the optical axis direction is reduced to about 63% (2.1 / 3.3≈0.63), and the thickness of the color imaging device 1A in the optical axis direction can be reduced.

次に、結像光学系110R、110G、110Bにおける瞳面には、解像度及び被写体深度を向上させるために、瞳フィルタ3R、3G、3Bが設置されている。瞳フィルタ3R、3G、3Bは、入射する被写体光に対して、瞳透過位置(所謂、瞳フィルタのどの部分(例えば、中心か外縁か右か左か)を光線が透過するかを表す、瞳フィルタ面における透過光線の位置である)に応じて所定の光学的位相差を与える位相フィルタであって、結像光学系110R、110G、110Bを透過する色光の波長域に適応して、その効果が十分に得られるように、夫々毎に設計されている。   Next, pupil filters 3R, 3G, and 3B are installed on the pupil planes in the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B in order to improve resolution and subject depth. The pupil filters 3R, 3G, and 3B represent pupil transmission positions (so-called pupil filtering positions (for example, center, outer edge, right, left) that transmit light rays with respect to incident subject light) A phase filter that gives a predetermined optical phase difference in accordance with the position of the transmitted light on the filter surface, and is adapted to the wavelength range of the colored light transmitted through the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B, and its effect Is designed for each of them.

従来、位相フィルタが波長依存性を備えているので、波長範囲が400nm〜600nmといった広帯域の可視光に対して、被写体深度向上の十分な効果を得ることが困難であったが、本実施形態では、位相フィルタが、結像光学系110R、110G、110B毎に、透過する色光の波長に応じて設計されているので、十分な効果を得ることができる。   Conventionally, since the phase filter has wavelength dependency, it has been difficult to obtain a sufficient effect of improving the depth of field for visible light having a wide wavelength range of 400 nm to 600 nm. Since the phase filter is designed for each of the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B according to the wavelength of the transmitted color light, a sufficient effect can be obtained.

次に、制御部11は、3つの受光部5R、5G、5Bを制御して同時に露光させる制御回路が構成されて、各受光部5R、5G、5Bに露光したRGB毎の単色画像を、アナロク電気信号として出力する。   Next, the control unit 11 is configured with a control circuit that controls and simultaneously exposes the three light receiving units 5R, 5G, and 5B, and converts the monochrome image exposed to each light receiving unit 5R, 5G, and 5B into an analog image. Output as an electrical signal.

制御部11から出力されたアナログ電気信号は、PGA120R、PGA120G、PGA120Bにおいてホワイトバランスや感度調整のための利得調整が施され、その後、ADC130R、ADC130G、ADC130Bにおいて、アナロク電気信号がデジタル信号(以下、デシタル画像データともいう)に変換されて画像処理部200に出力される。   The analog electric signal output from the control unit 11 is subjected to gain adjustment for white balance and sensitivity adjustment in the PGA 120R, PGA 120G, and PGA 120B. After that, the analog electric signal is converted into a digital signal (hereinafter, referred to as a digital signal) Converted to digital image data) and output to the image processing unit 200.

次に、画像処理部200は、図2に表したように、ADC130R、ADC130G、ADC130Bから出力された単色のR画像、G画像、B画像を合成してカラー画像信号を出力するように構成されている。なお、本発明のカラー画像生成部は、画像処理部200によってその機能が発現される。   Next, as shown in FIG. 2, the image processing unit 200 is configured to combine the monochrome R image, G image, and B image output from the ADC 130 R, ADC 130 G, and ADC 130 B and output a color image signal. ing. Note that the color image generation unit of the present invention has its function expressed by the image processing unit 200.

画像処理部200は、Gの画像に対するRの画像の視差量を検出するR視差量検出部210R、Gの画像に対するBの画像の視差量を検出するB視差量検出部210B、Rの視差量を補正するR視差補正部220R、Bの視差量を補正するB視差補正部220B、等を備えている。なお、本発明における視差補正手段は、R視差補正部220R、B視差補正部220B等によってその機能が発現される。   The image processing unit 200 includes an R parallax amount detection unit 210R that detects the parallax amount of the R image with respect to the G image, a B parallax amount detection unit 210B that detects the parallax amount of the B image with respect to the G image, and the R parallax amount. R parallax correction unit 220R for correcting the B, B parallax correction unit 220B for correcting the parallax amount of B, and the like. Note that the parallax correction means in the present invention exhibits its function by the R parallax correction unit 220R, the B parallax correction unit 220B, and the like.

また、画像処理部200は、Rの画像における低周波成分を抽出する第1のLPF(ローパスフィルタ)230Rと、Gの画像における低周波成分を抽出する第2のLPF(ローパスフィルタ)230Gと、Bの画像における低周波成分を抽出する第3のLPF(ローパスフィルタ)230Bと、Gの画像における高周波成分を抽出するHPF(ハイパスフィルタ)240と、第1のLPF230R、第2のLPF230G、第3のLPF230B等から出力された低周波成分を用いて輝度及び色差(YCbCr)を生成する色変換部250と、を備えている。   The image processing unit 200 also includes a first LPF (low-pass filter) 230R that extracts a low-frequency component in the R image, a second LPF (low-pass filter) 230G that extracts a low-frequency component in the G image, A third LPF (low-pass filter) 230B that extracts a low-frequency component in the B image, an HPF (high-pass filter) 240 that extracts a high-frequency component in the G image, a first LPF 230R, a second LPF 230G, a third And a color conversion unit 250 that generates luminance and color difference (YCbCr) using the low-frequency component output from the LPF 230B.

また、画像処理部200は、HPF240で抽出された高周波成分を用いてカラー画像のエッジ強調及びノイズ抑制を行うエッジ強調及びノイズ抑制部260、色変換部250で生成された低周波成分から成る輝度にHPF240で抽出された高周波成分を合成して輝度を生成する合成部270、色補正及びγ補正部280、等を備えている。 In addition, the image processing unit 200 uses the high-frequency component extracted by the HPF 240 to perform edge enhancement and noise suppression of a color image, an edge enhancement and noise suppression unit 260, and a luminance composed of low-frequency components generated by the color conversion unit 250. Are combined with a high frequency component extracted by the HPF 240 to generate a luminance , a color correction and γ correction unit 280, and the like.

なお、本発明における低周波成分抽出手段は、第1のLPF230R、第2のLPF230G、第3のLPF230B等によってその機能が発現される。また、本発明の高周波成分抽出手段は、HPF240によってその機能が発現される。また、本発明における画像補正部は、エッジ強調及びノイズ抑制部260によってその機能が発現される。また、本発明における輝度合成手段は、合成部270によってその機能が発現される。 The function of the low-frequency component extracting means in the present invention is expressed by the first LPF 230R, the second LPF 230G , the third LPF 230B , and the like . Further, the function of the high frequency component extracting means of the present invention is expressed by the HPF 240. Further, the function of the image correction unit in the present invention is expressed by the edge enhancement and noise suppression unit 260. Further, the function of the luminance synthesizing means in the present invention is expressed by the synthesizing unit 270.

R視差量検出部210Rは、G画像における各画素位置(u,v)(u=0,1,…1919、v=0,1,…1079)におけるR画像の視差量を検出する。つまり、図1に表したようにGの結像光学系に対してRの結像光学系が左方に位置するため、Rの画像の視差量が正立画像右方(つまり、vの正方向)になる。ここで、vが受光部5R、5G、5Bの並設方向に沿った画素座標、uがv方向に直交する方向の画素座標である。なお、一般に受光部上に形成される画像は倒立像であり、Rの画像の視差量は、図1の受光部上では左方である。   The R parallax amount detection unit 210R detects the parallax amount of the R image at each pixel position (u, v) (u = 0, 1,... 1919, v = 0, 1,..., 1079) in the G image. That is, as shown in FIG. 1, since the R imaging optical system is located on the left side with respect to the G imaging optical system, the parallax amount of the R image is set to the right of the erect image (that is, v Direction). Here, v is a pixel coordinate along the parallel arrangement direction of the light receiving parts 5R, 5G, and 5B, and u is a pixel coordinate in a direction orthogonal to the v direction. In general, the image formed on the light receiving unit is an inverted image, and the parallax amount of the R image is leftward on the light receiving unit in FIG.

ここでの視差量の検出処理は、一般にステレオマッチングといわれる処理と同様であるが、本実施形態では、結像光学系110Rと結像光学系110G間のピッチPを小さく(1.6mmである)できるので、検出範囲を小さくできて、演算処理を軽減できる。   The parallax amount detection processing here is the same as the processing generally referred to as stereo matching, but in this embodiment, the pitch P between the imaging optical system 110R and the imaging optical system 110G is small (1.6 mm). ), The detection range can be reduced, and arithmetic processing can be reduced.

また、結像光学系110R、110G、110Bの光軸が平行に構成されているので、被写体距離が∞の際には、結像面における視差が0(ゼロ)となる。   Further, since the optical axes of the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B are configured in parallel, the parallax on the imaging plane is 0 (zero) when the subject distance is ∞.

一方、被写体距離が0.6mの際には、結像面における視差が1.6mm×2.1mm(=f)/0.6m=5.6μmになり、G画像とR画像との間、G画像とB画像との間に、画素数に換算して、4ピクセル相当の視差が生じることになる。   On the other hand, when the subject distance is 0.6 m, the parallax on the imaging plane is 1.6 mm × 2.1 mm (= f) /0.6 m = 5.6 μm, and between the G image and the R image, A parallax equivalent to 4 pixels occurs between the G image and the B image in terms of the number of pixels.

従って、カラー撮像装置1Aの最短撮影距離を0.6mとするなら、0〜4ピクセルの範囲で、視差を補正する方向(図1中の左方)にR画像をずらし、注目画素の座標(u,v)近傍において2つの画像(R画像とG画像である)の相関が最も高くなったときのズレ量kを視差量Drとして出力する。なお、結像光学系110R、110G、110Bの光軸が1.2m先で交わるようにすれば、被写体距離が1.2mの際には視差が0(ゼロ)、被写体距離が∞の際にはvの負方向に2ピクセル、被写体距離が0.6mの際にはvの正方向に2ピクセルの処理となる。   Accordingly, if the shortest shooting distance of the color imaging device 1A is 0.6 m, the R image is shifted in the direction of correcting the parallax (to the left in FIG. 1) in the range of 0 to 4 pixels, and the coordinates of the pixel of interest ( In the vicinity of u, v), the deviation amount k when the correlation between the two images (the R image and the G image) becomes the highest is output as the parallax amount Dr. If the optical axes of the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B intersect 1.2m ahead, the parallax is 0 (zero) when the subject distance is 1.2m, and the subject distance is ∞. Is 2 pixels in the negative direction of v, and 2 pixels in the positive direction of v when the subject distance is 0.6 m.

この際、例えば(式1)の演算式を用いて積率相関係数を求め、相関度を検出することができる。
At this time, for example, the product-moment correlation coefficient is obtained using the arithmetic expression of (Expression 1), and the degree of correlation can be detected.

(式1)において、<X(u,v)>は、(u,v)近傍内でのXの平均値<X(u,v)>=mean|(u´,v´)−(u,v)|<ωX(u´,v´)を示す。また、ωは、注目画素からの近傍とみなす画素までの距離に相当する画素数であってω=2〜3が好適であるが、画像のノイズレベル等に応じて適宜変更しても良い。 In (Expression 1), <X (u, v)> is the average value of X in the vicinity of (u, v) <X (u, v)> = mean | ( u ′, v ′) − (u , V) | <ω X (u ′ , v ′) . Further, ω is the number of pixels corresponding to the distance from the pixel of interest to the pixel considered as the vicinity, and ω = 2 to 3 is preferable, but may be appropriately changed according to the noise level of the image.

つまり、画像R(u,v)と画像G(u´,v´)との相関度を、|(u´,v´)−(u,v)|<ωの範囲において、(画像Rと画像Gの共分散)/((画像Rの標準偏差)×(画像Gの標準偏差))の関係式から算出する。   That is, the degree of correlation between the image R (u, v) and the image G (u ′, v ′) is expressed in the range of | (u ′, v ′) − (u, v) | <ω (the image R and It is calculated from a relational expression of (covariance of image G) / ((standard deviation of image R) × (standard deviation of image G)).

この、(式1)の相関の絶対値が最大になる際のズレ量kを、(式2)のようにR画像とG画像との視差量Drとする。
The deviation amount k when the absolute value of the correlation in (Equation 1) is maximized is set as the parallax amount Dr between the R image and the G image as in (Equation 2).

また、(式2)では、R及びGの画素値そのものの相関をもちいて視差量を求めたが、R及びGの微分値∂R/∂vと∂G/∂vとの相関が最大となる際のズレ量を視差量としても良い。 Further, in the equation (2) has been calculated amount of parallax by using a pixel value Monono correlation that the R and G, a correlation between the differential value ∂R / ∂v and ∂g / ∂v of R and G maximum The amount of deviation at this time may be the amount of parallax.

次に、R視差補正部220Rは、R視差量検出部210Rで検出された視差量Drを打ち消す方向へR画像を平行移動し、補正画像R´を、R´(u,v)=R(u,v+Dr(u,v))として出力する。その後、R視差補正部220Rから出力された補正画像R´は、第1のLPF230Rを経て色変換部250で利用される。   Next, the R parallax correction unit 220R translates the R image in a direction to cancel the parallax amount Dr detected by the R parallax amount detection unit 210R, and converts the corrected image R ′ into R ′ (u, v) = R ( u, v + Dr (u, v)). Thereafter, the corrected image R ′ output from the R parallax correction unit 220R is used by the color conversion unit 250 via the first LPF 230R.

次に、B視差量検出部210Bは、G画像における各画素位置(u,v)(u=0,1,…1919、v=0,1,…1079)におけるB画像の視差量を検出する。つまり、図1に表したようにGの結像光学系に対してBの結像光学系が右方に配置されるため、Bの画像の視差量が正立画像左方(つまり、vの負方向)になる。   Next, the B parallax amount detection unit 210B detects the parallax amount of the B image at each pixel position (u, v) (u = 0, 1,... 1919, v = 0, 1,... 1079) in the G image. . That is, as shown in FIG. 1, since the B imaging optical system is arranged on the right side with respect to the G imaging optical system, the parallax amount of the B image is set to the left of the erect image (that is, v Negative direction).

B視差量検出部210Bにおける視差量の検出処理は、R視差量検出部210Rと同じように、結像光学系110Bと結像光学系110G間のピッチPが非常に小さい(1.6mmである)ので、検出範囲を小さくできて、演算処理を軽減できる。   In the parallax amount detection process in the B parallax amount detection unit 210B, the pitch P between the imaging optical system 110B and the imaging optical system 110G is very small (1.6 mm), as in the R parallax amount detection unit 210R. Therefore, the detection range can be reduced and the calculation processing can be reduced.

詳しくは、0〜−4ピクセルの範囲でB画像を図1中の右方にずらし、注目画素の座標(u,v)近傍において2つの画像(B画像とG画像である)の相関が最も高くなったときのズレ量kを視差量Dbとして出力する。   Specifically, the B image is shifted to the right in FIG. 1 in the range of 0 to −4 pixels, and the correlation between the two images (the B image and the G image) is the highest in the vicinity of the coordinate (u, v) of the target pixel. The shift amount k when it becomes higher is output as the parallax amount Db.

この際、例えば、相関の指標として(式3)のように積率相関係数を用いることができる。
At this time, for example, a product-moment correlation coefficient can be used as a correlation index as shown in (Expression 3).

次に、B視差補正部220Bは、B視差量検出部210Bで検出された視差量Dbを打ち消す方向へB画像を平行移動し、補正画像B´を、B´(u,v)=B(u,v+Db(u,v))として出力する。その後、B視差補正部220Bから出力された補正画像B´は、第3のLPF230Bを経て色変換部250で利用される。 Next, the B parallax correction unit 220B translates the B image in a direction to cancel the parallax amount Db detected by the B parallax amount detection unit 210B, and converts the corrected image B ′ into B ′ (u, v) = B ( u, v + Db (u, v)). Thereafter, the corrected image B ′ output from the B parallax correction unit 220B is used by the color conversion unit 250 via the third LPF 230B .

次に、ADC130Gから出力されたGの単色画像は、第2のLPF230G及びHPF240により、高周波成分と低周波成分に分離される。   Next, the G monochrome image output from the ADC 130G is separated into a high frequency component and a low frequency component by the second LPF 230G and the HPF 240.

この際、第2のLPF230Gは、第1のLPF230R及び第3のLPF230Bと同じ構成にすることが好ましい。また、HPF240とLPF230Gは、相補的である(所謂、互いに共通の周波数成分を抽出することがないように構成する)ことが好ましい。   At this time, the second LPF 230G preferably has the same configuration as the first LPF 230R and the third LPF 230B. Further, HPF 240 and LPF 230G are preferably complementary (configured so as not to extract so-called common frequency components).

そして、このようなフィルタとして、第1のLPF230R、第2のLPF230G、第3のLPF230Bには、(式4)に表したカーネルの空間フィルタを適用し、HPF240には(式5)に表したカーネルの空間フィルタを適用すればよい。
As such a filter, a kernel spatial filter expressed by (Expression 4) is applied to the first LPF 230R, the second LPF 230G, and the third LPF 230B, and the HPF 240 is expressed by (Expression 5). A kernel spatial filter may be applied.

次に、色変換部250は、第1のLPF230R、第2のLPF230G、第3のLPF230B等から出力された低周波成分に対して所定の色変換行列を適用し、YCrCbの輝度及び色差信号からなるカラー画像を生成する。なお、前述のカラー画像信号において、Yが輝度、CrがYに対するRの色差、CbがYに対するBの色差である。   Next, the color conversion unit 250 applies a predetermined color conversion matrix to the low-frequency components output from the first LPF 230R, the second LPF 230G, the third LPF 230B, and the like, and based on the luminance and color difference signals of YCrCb. A color image is generated. In the color image signal described above, Y is the luminance, Cr is the R color difference with respect to Y, and Cb is the B color difference with respect to Y.

一方、HPF240より出力されたG画像の高周波成分は、エッジ強調及びノイズ抑制部260に入力され、エッジ強調及びノイズ抑制部260において、高周波成分の内でノイズとみなされる成分を抑制すると共に、画像のエッジとみなされる成分を増幅する。   On the other hand, the high-frequency component of the G image output from the HPF 240 is input to the edge enhancement and noise suppression unit 260, and the edge enhancement and noise suppression unit 260 suppresses a component regarded as noise among the high-frequency components and Amplifies components that are considered as edges.

例えば、高周波成分をGと表した際に、ある画素座標(u,v)におけるG(u,v)が、所定値σ以下であればノイズとみなし、所定値σを超える値であればエッジ成分と見なして、(式6)を用いてエッジ成分を増幅する。(式6)において、G´がGを増幅して得られたエッジ成分である。Pはエッジの強調係数であり、一般には3から5が好適である。
For example, when a high frequency component is expressed as GH , if GH (u, v) at a certain pixel coordinate (u, v) is equal to or smaller than a predetermined value σ, it is regarded as noise, and is a value exceeding the predetermined value σ. For example, the edge component is amplified by using (Equation 6). In (Expression 6), GH ′ is an edge component obtained by amplifying GH . P is an edge enhancement coefficient, and generally 3 to 5 is preferable.

次に、合成部270は、エッジ強調及びノイズ抑制部260から出力された高周波成分を色変換部250から出力されたカラー画像の輝度信号Yに合成する。この際、色差CrCbには高周波成分が含まれないので、R視差補正部210R及びB視差補正部210Bにおいて補正誤差が生じても、その誤差の影響を低減できて、高画質のカラー画像が得られる。   Next, the synthesis unit 270 synthesizes the high-frequency component output from the edge enhancement and noise suppression unit 260 with the luminance signal Y of the color image output from the color conversion unit 250. At this time, since the color difference CrCb does not include a high frequency component, even if a correction error occurs in the R parallax correction unit 210R and the B parallax correction unit 210B, the influence of the error can be reduced, and a high-quality color image can be obtained. It is done.

次に、合成部270から出力されたカラー画像データは、色補正及びγ補正部280において肌色補正やγ補正といった各種の補正が施され、その後、圧縮部150に出力され、圧縮部150で圧縮される。また、圧縮部150で圧縮されたカラー画像データは、記録部160において、例えばフラッシュメモリ等の記録媒体に記録される。 Next, the color image data output from the synthesis unit 270 is subjected to various corrections such as skin color correction and γ correction in the color correction and γ correction unit 280, and then output to the compression unit 150 and compressed by the compression unit 150. Is done. The color image data compressed by the compression unit 150 is recorded in a recording medium such as a flash memory in the recording unit 160 .

以上のように、第1の実施形態に記載のカラー撮像装置1Aは、RGBの各色光に対応付けて、結像光学系110R、110G、110B及び受光部5R、5G、5Bが並設されて、受光部5R、5G、5Bの夫々に、被写体の略同範囲が結像するように配置されているので、従来の色分解プリズムを用いた複板式撮像装置に比べて、同等の画質を維持しつつ、光軸方向のサイズを小型化できるとともに低コスト化できる。   As described above, in the color imaging device 1A described in the first embodiment, the imaging optical systems 110R, 110G, and 110B and the light receiving units 5R, 5G, and 5B are arranged in parallel in association with RGB color lights. Since the light receiving units 5R, 5G, and 5B are arranged so that substantially the same range of the subject is imaged, the same image quality is maintained as compared with the conventional multi-plate imaging device using the color separation prism. However, the size in the optical axis direction can be reduced and the cost can be reduced.

また、第1の実施形態に記載のカラー撮像装置1Aは、受光部5R、5G,5Bを同一の半導体基板5上に設置して近接させているので、視差の影響を低減できる。   Further, in the color imaging device 1A described in the first embodiment, the light receiving units 5R, 5G, and 5B are installed on the same semiconductor substrate 5 so as to be close to each other, so that the influence of parallax can be reduced.

また、第1の実施形態に記載のカラー撮像装置1Aは、従来の単板式撮像装置(色モザイク画像を出力する単板の撮像素子を用いた撮像装置)に比べて、同等の画質を得る際の、各受光部5R、5G、5Bの面積を小さくできると共に、各結像光学系110R、110G、110Bの焦点距離を短くでき、当該カラー撮像装置1Aの光軸方向の厚みを薄型化できる。   In addition, the color imaging device 1A described in the first embodiment has an image quality equivalent to that of a conventional single-plate imaging device (an imaging device using a single-plate imaging device that outputs a color mosaic image). In addition, the area of each of the light receiving portions 5R, 5G, and 5B can be reduced, the focal length of each imaging optical system 110R, 110G, and 110B can be shortened, and the thickness of the color imaging device 1A in the optical axis direction can be reduced.

(第2の実施形態)
次に、図3及び図4を用いて、本発明のカラー撮像装置の第2の実施形態を説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the color imaging device of the present invention will be described with reference to FIGS.

図3は、本発明の第2の実施形態における、カラー撮像装置1Bの構成を表した図であって、(a)がカラー撮像装置全体の構成図、(b)が(a)中のY−Yから視た半導体基板31の構成図である。図4は、同第1の実施形態のカラー撮像装置における、画像処理部400の構成図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the color imaging apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention, in which (a) is a configuration diagram of the entire color imaging apparatus, and (b) is Y in (a). It is a block diagram of the semiconductor substrate 31 seen from -Y. FIG. 4 is a configuration diagram of the image processing unit 400 in the color imaging apparatus according to the first embodiment.

尚、第2の実施形態におけるカラー撮像装置1Bは、基本的に第1の実施形態で表したカラー撮像装置1Aと同じ構成なので、共通と成る構成部分については同一の符号を付与して詳細な説明を省き、特徴と成る部分について以下に説明する。   Note that the color imaging device 1B in the second embodiment is basically the same in configuration as the color imaging device 1A shown in the first embodiment, and therefore, common components are assigned the same reference numerals and detailed description is given. The description will be omitted and the characteristic parts will be described below.

図3(a)に表したように、カラー撮像装置1Bは、RGB三原色に対応つけられて、カラーフィルタ25Rを介して被写体光Sを撮像素子30に結像させる結像光学系111R、カラーフィルタ25Gを介して被写体光Sを撮像素子30に結像させる結像光学系111G、カラーフィルタ25Bを介して被写体光Sを撮像素子30に結像させる結像光学系111B、被写体光Sに含まれるR(赤)の色光のみを透過するカラーフィルタ25R、G(緑)の色光のみを透過するカラーフィルタ25G、B(青)の色光のみを透過するカラーフィルタ25B、等を備えている。なお、これらの結像光学系111R、111G、111Bは、倒立光学系とする。   As illustrated in FIG. 3A, the color imaging device 1B includes an imaging optical system 111R that is associated with the three primary colors RGB and forms an image of the subject light S on the imaging device 30 via the color filter 25R, and a color filter. An imaging optical system 111G that forms an image of the subject light S on the image sensor 30 through 25G, an imaging optical system 111B that forms an image of the subject light S on the image sensor 30 through the color filter 25B, and the subject light S. A color filter 25R that transmits only R (red) color light, a color filter 25G that transmits only G (green) color light, a color filter 25B that transmits only B (blue) color light, and the like are provided. These imaging optical systems 111R, 111G, and 111B are inverted optical systems.

結像光学系111R、111G、111Bは、複数の光学板22、23、24を積層して構成され、光学板22、23、24の上面及び境界面には、球面状の光学面22R、22G、22Bが備えられている。   The imaging optical systems 111R, 111G, and 111B are configured by laminating a plurality of optical plates 22, 23, and 24, and spherical optical surfaces 22R and 22G are formed on the upper surfaces and boundary surfaces of the optical plates 22, 23, and 24, respectively. , 22B.

また、光学板22、23、24は、夫々の上面に、結像光学系111R、111G、111Bの透過部を除いて遮光層26、27、28が被覆されている。   The optical plates 22, 23, and 24 are covered with light-shielding layers 26, 27, and 28 except for the transmission portions of the imaging optical systems 111 </ b> R, 111 </ b> G, and 111 </ b> B.

図3(b)に表したように、撮像素子30は、半導体基板31の上面に、画素を構成する複数の光電変換素子がマトリクス状に配置されたCCDやCMOS等のイメージセンサであって、ガードバンド30nによって画成された矩形状の3つの露光エリア30r、30g、30bが、重ならないように主走査方向に配置されている。 As shown in FIG. 3B, the image sensor 30 is an image sensor such as a CCD or CMOS in which a plurality of photoelectric conversion elements constituting pixels are arranged in a matrix on the upper surface of a semiconductor substrate 31. Three rectangular exposure areas 30r, 30g, and 30b defined by the guard band 30n are arranged in the main scanning direction so as not to overlap.

そして、露光エリア30rには、カラーフィルタ25Rを透過したRの色光のみが結像し、露光エリア30gには、カラーフィルタ25Gを透過したGの色光のみが結像し、露光エリア30bには、カラーフィルタ25Bを透過したBの色光のみが結像するように構成されている。   Then, only the R color light transmitted through the color filter 25R forms an image on the exposure area 30r, only the G color light transmitted through the color filter 25G forms an image on the exposure area 30g, and the exposure area 30b includes Only the B color light that has passed through the color filter 25B forms an image.

また、露光エリア30r、30g、30bは、視差を低減するために、長辺同士が隣り合って近接するように配置され、さらには、RGBの色光の内でもっとも視感度が高い色光が結像する受光エリア30gが中央に配置されている。   The exposure areas 30r, 30g, and 30b are arranged so that the long sides are adjacent to each other in order to reduce the parallax, and further, the color light having the highest visibility among the RGB color lights is imaged. A light receiving area 30g is arranged at the center.

また、結像光学系111R、111G、111Bは、露光エリア30r、30g、30bの夫々に、被写体の略同範囲が結像するように、光軸が平行に配置されている。 In addition, the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B are arranged in parallel with their optical axes so that substantially the same range of the subject is imaged in each of the exposure areas 30r, 30g, and 30b .

そして、カラー撮像装置1Bは、結像光学系111R、カラーフィルタ25R、露光エリア30rが対となってRの色光の画像を撮影するカメラブロックを備え、結像光学系111G、カラーフィルタ25G、露光エリア30gが対となってGの色光の画像を撮影するカメラブロックを備え、結像光学系111B、カラーフィルタ25B、露光エリア30bが対となってBの色光の画像を撮影するカメラブロックを備えている。   The color imaging device 1B includes an imaging optical system 111R, a color filter 25R, and a camera block that captures an image of R color light with the exposure area 30r as a pair, and includes an imaging optical system 111G, a color filter 25G, and an exposure. The area 30g is provided with a camera block that captures a G color light image, and the imaging optical system 111B, the color filter 25B, and the exposure area 30b are paired to capture a B color light image. ing.

この際、第1の実施形態と同様に、結像光学系111R、111G、111B等は、焦点距離が同一であるが、夫々を透過する色光の波長が異なるので、光学面22R、22G、22Bの曲率を、夫々、透過する色光に合わせて最適となるように設計してもよい。ただし、第2の実施形態では、後述するように、画像処理部400において撮像素子30から出力されたR画像及びB画像の高周波成分が利用されないので、露光エリア30r及び露光エリア30bに結像したR及びB画像のボケを重視せずに、結像光学系111R、111G、111B共に、Gの色光に合わせて最適になるように設計してもよい。   At this time, as in the first embodiment, the imaging optical systems 111R, 111G, 111B, etc. have the same focal length, but the wavelengths of the colored lights that pass through the optical surfaces 22R, 22G, 22B are different. These curvatures may be designed to be optimal in accordance with the transmitted color light. However, in the second embodiment, as will be described later, since the high-frequency components of the R image and the B image output from the image sensor 30 are not used in the image processing unit 400, the image is formed in the exposure area 30r and the exposure area 30b. The image-forming optical systems 111R, 111G, and 111B may be designed to be optimal for the G color light without regard to blurring of the R and B images.

本実施形態のカラー撮像装置1Bは、撮像素子30を形成した半導体基板31上にカラーフィルタ25R、25G、25B、複数の光学板22、23、24、遮光層26、27、28等が隙間なく積層されて、組み立て時におけるアライメント(位置調整)が簡素化されている。   In the color image pickup apparatus 1B of the present embodiment, the color filters 25R, 25G, 25B, the plurality of optical plates 22, 23, 24, the light shielding layers 26, 27, 28, etc. are formed without gaps on the semiconductor substrate 31 on which the image pickup device 30 is formed. By stacking, alignment (position adjustment) at the time of assembly is simplified.

また、本実施形態のカラー撮像装置1Bは、光学板22、23、24における境界上において、光学面22R、22G、22B等を除いて、遮光層26、27、28等が被覆されており、この遮光層26、27、28等が絞り環として作用して迷光を吸収する。遮光層26、27、28は、例えばエッチング等によって、光学板22、23、24の表面に形成される。   Further, the color imaging device 1B of the present embodiment covers the light shielding layers 26, 27, 28, etc. on the boundaries of the optical plates 22, 23, 24 except for the optical surfaces 22R, 22G, 22B, etc. The light shielding layers 26, 27, 28, etc. act as a stop ring to absorb stray light. The light shielding layers 26, 27, and 28 are formed on the surfaces of the optical plates 22, 23, and 24, for example, by etching or the like.

これにより、結像光学系111R、111G、111B間に遮光壁(第1の実施形態の図1中の符号10である)がなくても、これらのカメラブロック間で光が混じることがない。   Thereby, even if there is no light shielding wall (reference numeral 10 in FIG. 1 of the first embodiment) between the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B, light is not mixed between these camera blocks.

次に、図3(b)に表したように、露光エリア30r、30g、30bは、夫々、横方向(主走査方向)に480画素、縦方向(主走査方向に直交する方向)に640画素とする。また、各露光エリア30r、30g、30b間のガードバンド30nを80ピクセル分とし、撮像素子30は、横方向に1600画素(480+80+480+80+480=1600)画素、縦方向に640画素で構成されている。   Next, as shown in FIG. 3B, the exposure areas 30r, 30g, and 30b have 480 pixels in the horizontal direction (main scanning direction) and 640 pixels in the vertical direction (direction orthogonal to the main scanning direction), respectively. And Further, the guard band 30n between the exposure areas 30r, 30g, and 30b is 80 pixels, and the image sensor 30 is composed of 1600 pixels (480 + 80 + 480 + 80 + 480 = 1600) pixels in the horizontal direction and 640 pixels in the vertical direction.

また、画素間のピッチを2.2μmにすれば、撮像素子のサイズは、縦方向が2.2μm×6401.4mm、横方向が2.2μm×16003.5mmになる。また、各受光部系間の距離(ピッチ)が、2.2μm×(480+80)1.2mmになる。そして、各結像光学系111R、111G、111B等の光軸の間隔も、ピッチと同様に1.2mmになるように構成する。 Further, if the pitch between pixels to 2.2 .mu.m, the size of the imaging device, the vertical direction is 2.2 .mu.m × 640 1.4 mm, lateral becomes 2.2μm × 1600 3.5mm. Further, the distance (pitch) between the light receiving unit systems is 2.2 μm × (480 + 80) ≈1.2 mm. The interval between the optical axes of the imaging optical systems 111R, 111G, 111B, etc. is also set to 1.2 mm, similar to the pitch.

一方、結像光学系111R、111G、111Bにおける焦点距離は、f=1.4mmとする。これは、35mmフィルム換算で焦点距離f=35mm相当の画角になる。   On the other hand, the focal length in the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B is f = 1.4 mm. This is an angle of view equivalent to a focal length f = 35 mm in terms of 35 mm film.

また、結像光学系111R、111G、111Bの光軸が平行に構成されているので、被写体距離が∞の際には、結像面における視差が0(ゼロ)になる。   Further, since the optical axes of the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B are configured in parallel, when the subject distance is ∞, the parallax on the imaging plane is 0 (zero).

一方、被写体距離が0.75mの際には、結像面における視差が1.2mm×1.4mm(=f)/0.75m≒2.2μmになり、G画像とR画像との間、G画像とB画像との間に、画素数に換算して1ピクセルの視差が生じることになる。 On the other hand, when the subject distance is 0.75 m, the parallax on the imaging plane is 1.2 mm × 1.4 mm (= f) /0.75 m≈2.2 μm, and between the G image and the R image, A 1-pixel parallax is generated between the G image and the B image in terms of the number of pixels.

また、被写体距離が0.38mの際には、画素数に換算して2ピクセルの視差が、G画像とR画像との間、G画像とB画像との間に生じ、被写体距離が0.19mの際には、画素数に換算して4ピクセルの視差が、G画像とR画像との間、G画像とB画像との間に生じることになる。   When the subject distance is 0.38 m, a parallax of 2 pixels in terms of the number of pixels is generated between the G image and the R image, and between the G image and the B image. At 19 m, a 4-pixel parallax in terms of the number of pixels occurs between the G image and the R image, and between the G image and the B image.

これらの視差量は、被写体距離に応じてテレ・マクロ切替スイッチ170が切り替えられて、後述の画像処理部400において補正される。本実施形態のカラー撮像装置1Bでは、ユーザーの操作によって、撮影の際に被写体距離が0.4m以上であるときはスイッチをテレ側に、被写体距離が0.3m前後であるときにはスイッチをマクロ側に切り替えるように構成されている。なお、本発明における視差量検出手段は、被写体距離によって動作するテレ・マクロ切替スイッチ170によって、その機能が発現される。 These parallax amounts are corrected in the image processing unit 400 described later by switching the tele / macro selector switch 170 according to the subject distance. In the color imaging device 1B of the present embodiment, the switch is set to the tele side when the subject distance is 0.4 m or more, and the switch is set to the macro side when the subject distance is around 0.3 m. It is configured to switch to. The function of the parallax amount detection means in the present invention is expressed by the tele / macro changeover switch 170 that operates according to the subject distance.

撮像素子30からは、3つの露光エリアを介して受光したR画像、G画像、B画像が並んだ1枚の画像としてのアナログ電気信号が出力されて、このアナログ電気信号がADC131に入力にされる。 The image sensor 30 outputs an analog electric signal as one image in which the R image, the G image, and the B image received through the three exposure areas are arranged, and the analog electric signal is input to the ADC 131. Is done.

次に、ADC131は、撮像素子30から入力されたアナログ電気信号を、デジタル画像データに変換して、画像処理部400に出力する。   Next, the ADC 131 converts the analog electric signal input from the image sensor 30 into digital image data and outputs the digital image data to the image processing unit 400.

また、画像処理部400は、ADC131から入力されたデジタル画像データをカラー画像信号に変換して圧縮部150に出力する。なお、本発明におけるカラー画像生成部は、画像処理部400によってその機能が発現される。   The image processing unit 400 converts the digital image data input from the ADC 131 into a color image signal and outputs the color image signal to the compression unit 150. Note that the function of the color image generation unit in the present invention is expressed by the image processing unit 400.

圧縮部150は、画像処理部400から入力されたカラー画像信号に対してJPEGやMPEG等の圧縮を施し、出力部161へ出力する。   The compression unit 150 performs compression such as JPEG or MPEG on the color image signal input from the image processing unit 400 and outputs the compressed signal to the output unit 161.

出力部161は、圧縮部150から入力された圧縮データを、当該カラー撮像装置1Bに接続された外部機器(図示せず)に送信する。外部機器としては、遠隔モニター表示装置、画像/映像記録装置、画像/映像処理装置、等の画像/映像機器が挙げられる。   The output unit 161 transmits the compressed data input from the compression unit 150 to an external device (not shown) connected to the color imaging device 1B. Examples of the external device include image / video devices such as a remote monitor display device, an image / video recording device, and an image / video processing device.

次に、画像処理部400は、図4に表したように、ADC131から入力された単色のR画像、G画像、B画像を合成してカラー画像信号を出力するように構成されている。   Next, as shown in FIG. 4, the image processing unit 400 is configured to synthesize a monochrome R image, G image, and B image input from the ADC 131 and output a color image signal.

詳しくは、画像処理部400は、ADC131を介して入力された入力画像におけるRの領域を抽出するR領域抽出部410R、Gの領域を抽出するG領域抽出部410G、Bの領域を抽出するB領域抽出部410B、等を備えている。   Specifically, the image processing unit 400 extracts an R region in the input image input via the ADC 131, an R region extracting unit 410R that extracts an R region, a G region extracting unit 410G that extracts a G region, and B that extracts a B region. An area extraction unit 410B is provided.

また、画像処理部400は、R領域抽出部410Rにおいて抽出されたRの画像データを増幅するRゲイン乗算機器415R、G領域抽出部410Gにおいて抽出されたGの画像データを増幅するGゲイン乗算機器415G、B領域抽出部410Bにおいて抽出されたBの画像データを増幅するBゲイン乗算機器415B、G画像に対するR画像の視差量を補正するR視差補正部420R、G画像に対するB画像の視差量を補正するB視差補正部420B、等を備えている。なお、本発明における視差補正手段は、R視差補正部420R、B視差補正部420B等によってその機能が発現される。   Further, the image processing unit 400 amplifies the R image data extracted by the R region extraction unit 410R, an R gain multiplication device 415R, and the G gain multiplication device amplifies the G image data extracted by the G region extraction unit 410G. 415G, a B gain multiplier 415B that amplifies the B image data extracted by the B region extraction unit 410B, an R parallax correction unit 420R that corrects the parallax amount of the R image with respect to the G image, and a parallax amount of the B image with respect to the G image A B parallax correction unit 420B for correction is provided. Note that the parallax correction means in the present invention has its function expressed by the R parallax correction unit 420R, the B parallax correction unit 420B, and the like.

また、画像処理部400は、Rの画像における低周波成分を抽出する第1のLPF(ローパスフィルタ)430R、Gの画像における低周波成分を抽出する第2のLPF(ローパスフィルタ)430G、Bの画像における低周波成分を抽出する第3のLPF(ローパスフィルタ)430B、Gの画像における高周波成分を抽出するHPF(ハイパスフィルタ)440、第1のLPF430R、第2のLPF430G、第3のLPF430Bから出力されたRGB毎の低周波成分を用いて輝度及び色差(YCbCr)を生成する色変換部250、等を備えている。   The image processing unit 400 also includes first LPFs (low pass filters) 430R that extract low frequency components in the R image, and second LPFs (low pass filters) 430G and B that extract low frequency components in the G image. Output from a third LPF (low-pass filter) 430B that extracts a low-frequency component in the image, HPF (high-pass filter) 440 that extracts a high-frequency component in the G image, the first LPF 430R, the second LPF 430G, and the third LPF 430B And a color conversion unit 250 that generates luminance and color difference (YCbCr) using the low frequency components for each of RGB.

また、画像処理部400は、HPF440で抽出された高周波成分を用いてカラー画像のエッジ強調及びノイズ抑制を行うエッジ強調及びノイズ抑制部260、色変換部250で生成された低周波成分から成る輝度にHPF440で抽出された高周波成分を合成して輝度を生成する合成部270、色補正及びγ補正部280、等を備えている。なお、本発明における低周波数成分抽出手段は、第1のLPF430R、第2のLPF430G、第3のLPF430B等によってその機能が発現される。また、本発明の高周波成分抽出手段は、HPF440によってその機能が発現される。
In addition, the image processing unit 400 uses the high-frequency component extracted by the HPF 440 to perform edge enhancement and noise suppression of a color image, an edge enhancement and noise suppression unit 260, and a luminance composed of low-frequency components generated by the color conversion unit 250. Are combined with a high frequency component extracted by the HPF 440 to generate a luminance, a color correction and γ correction unit 280, and the like. The low-frequency component extraction means of the present invention, first LPF430R, second LPF430G, thus its function to a third LPF430B like are expressed. Further, the function of the high-frequency component extracting means of the present invention is expressed by the HPF 440.

詳しくは、R領域抽出部410Rは、ADC131を介して入力された入力画像からRの露光エリア30rに対応する領域を抽出して、この領域の画像データをRゲイン乗算器415Rに出力する。   Specifically, the R region extraction unit 410R extracts a region corresponding to the R exposure area 30r from the input image input via the ADC 131, and outputs the image data of this region to the R gain multiplier 415R.

Rゲイン乗算器415Rは、乗算器として実装され、R領域抽出部410Rから入力されたR画像信号に対して、感度補正、ホワイトバランス、シェーデイング等の補正に係る値を乗算し、R視差補正部420Rに出力する。   The R gain multiplier 415R is implemented as a multiplier, and multiplies the R image signal input from the R region extraction unit 410R by values related to corrections such as sensitivity correction, white balance, and shading, and performs R parallax correction. To the unit 420R.

R視差補正部420Rは、テレ・マクロ切替スイッチ170を参照し、テレ側であればR画像を倒立画像の状態で主走査方向の逆側へ1ピクセル平行移動し、マクロ側であればR画像を主走査方向の逆側へ3ピクセル平行移動するように補正する。   The R parallax correction unit 420R refers to the tele / macro selector switch 170, translates the R image by 1 pixel to the opposite side in the main scanning direction in the inverted image state if the tele side, and the R image if the macro side. Is corrected so as to translate 3 pixels to the opposite side in the main scanning direction.

つまり、R視差補正部420Rの補正前において、テレ側(被写体距離が∞から0.4mの範囲)であれば、Rのカメラブロックで撮影されたR画像は、Gのカメラブロックで撮影されたG画像よりも、図3(b)中の主走査方向側に0〜2ピクセルずれて写る。そこで、R画像を主走査方向の逆側へ1ピクセル平行移動することにより、G画像に対するR画像のズレを±1ピクセル以内に補正する。   That is, before the correction by the R parallax correction unit 420R, if the tele side (the subject distance is in the range of ∞ to 0.4 m), the R image captured by the R camera block is captured by the G camera block. The image is shifted by 0 to 2 pixels on the main scanning direction side in FIG. Therefore, by shifting the R image by 1 pixel in the reverse direction in the main scanning direction, the deviation of the R image from the G image is corrected within ± 1 pixel.

一方、R視差補正部420Rの補正前において、マクロ側(被写体距離が0.4m未満〜0.2mの範囲)であれば、Rのカメラブロックで撮影されたR画像は、Gのカメラブロックで撮影されたG画像よりも、図3(b)中の主走査方向側に2〜4ピクセルずれて写る。そこで、R画像を主走査方向の逆側へ3ピクセル平行移動することにより、G画像に対するR画像のズレを±1ピクセル以内になるように補正する。   On the other hand, before correction by the R parallax correction unit 420R, on the macro side (the subject distance is less than 0.4 m to 0.2 m), the R image captured by the R camera block is the G camera block. The captured G image is shifted by 2 to 4 pixels on the main scanning direction side in FIG. Therefore, the shift of the R image with respect to the G image is corrected to be within ± 1 pixel by translating the R image to the opposite side in the main scanning direction by 3 pixels.

これにより、被写体距離が∞〜0.2mの範囲において、R視差補正部420Rによって、G画像に対するR画像のズレが常に±1ピクセルの範囲内になるように補正されて、この補正されたR画像像が第1のLPF430Rに出力される。   As a result, when the subject distance is in the range of ∞ to 0.2 m, the R parallax correction unit 420R corrects the deviation of the R image with respect to the G image so as to be always within a range of ± 1 pixel. The image is output to the first LPF 430R.

次に、B領域抽出部410Bは、ADC131を介して入力された入力画像からBの露光エリア30Bに対応する領域を抽出して、Bゲイン乗算器415Bに出力する。   Next, the B region extraction unit 410B extracts a region corresponding to the B exposure area 30B from the input image input via the ADC 131, and outputs the region to the B gain multiplier 415B.

Bゲイン乗算器415Bは、乗算器として実装され、B領域抽出部410Bから入力されたB画像信号に対して、感度補正、ホワイトバランス、シェーデイング等の補正に係る値を乗算し、B視差補正部420Bに出力する。   The B gain multiplier 415B, which is implemented as a multiplier, multiplies the B image signal input from the B region extraction unit 410B by values related to corrections such as sensitivity correction, white balance, and shading, and performs B parallax correction. To the unit 420B.

B視差補正部420Bは、テレ・マクロ切替スイッチを参照し、テレ側であればB画像を倒立画像の状態で主走査方向へ1ピクセル平行移動し、マクロ側であればB画像を主走査方向へ3ピクセル平行移動するように補正する。   The B parallax correction unit 420B refers to the tele / macro changeover switch, and translates the B image by 1 pixel in the main scanning direction in the inverted image state if the tele side, and moves the B image in the main scanning direction if the macro side. Correct to move 3 pixels in parallel.

つまり、B視差量補正部420Bの補正前において、テレ側(被写体距離が∞から0.4mmの範囲)であれば、Bのカメラブロックで撮影されたR画像は、Bのカメラブロックで撮影されたG画像よりも、図3(b)中の主走査方向の逆側に0〜2ピクセルずれて写る。そこで、B画像を主走査方向側へ1ピクセル平行移動することにより、G画像に対するB画像のズレを1ピクセル以内に補正する。   In other words, before the correction by the B parallax amount correction unit 420B, if it is on the tele side (the subject distance is in the range of ∞ to 0.4 mm), the R image captured by the B camera block is captured by the B camera block. The G image is shifted by 0 to 2 pixels on the opposite side in the main scanning direction in FIG. Therefore, by shifting the B image by 1 pixel in the main scanning direction, the deviation of the B image from the G image is corrected within 1 pixel.

一方、B視差量補正部420Bの補正前において、マクロ側(被写体距離が0.4m未満〜0.2mの範囲)であれば、Bのカメラブロックで撮影されたB画像は、Gのカメラブロックで撮影されたG画像よりも、主走査方向の逆側に2〜4ピクセルずれて写る。そこで、B画像を図3(b)中の主走査方向側へ3ピクセル平行移動することにより、G画像に対するB画像のズレを1ピクセル以内に補正する。   On the other hand, before the correction by the B parallax amount correction unit 420B, on the macro side (the subject distance is in the range of less than 0.4 m to 0.2 m), the B image captured by the B camera block is the G camera block. The G image taken in step 2 is shifted by 2 to 4 pixels on the opposite side in the main scanning direction. Therefore, by shifting the B image by 3 pixels in the main scanning direction in FIG. 3B, the deviation of the B image with respect to the G image is corrected within 1 pixel.

これにより、被写体距離が∞〜0.2mの際に、B視差量補正部420Bによって、G画像に対するB画像のズレが常に±1ピクセルの範囲内に補正されて、この補正されたB画像が第3のLPF430Bに出力される。 Accordingly, when the subject distance is ∞ to 0.2 m, the B parallax amount correction unit 420B always corrects the deviation of the B image from the G image within a range of ± 1 pixel, and the corrected B image is It is output to the third LPF 430B .

G領域抽出部410Gは、ADC131を介して入力された入力画像からGの露光エリア30Gに対応する領域を抽出して、Gゲイン乗算器415Gに出力する。   The G region extraction unit 410G extracts a region corresponding to the G exposure area 30G from the input image input via the ADC 131, and outputs the region to the G gain multiplier 415G.

Gゲイン乗算器415Gは、乗算器として実装され、G領域抽出部410Gから入力されたG画像信号に対して、感度補正、ホワイトバランス、シェーデイング等の補正に係る値を乗算し、第2のLPF430G及びHPF440Bに出力する。   The G gain multiplier 415G is implemented as a multiplier, and multiplies the G image signal input from the G region extraction unit 410G by values related to corrections such as sensitivity correction, white balance, and shading, and the second Output to LPF430G and HPF440B.

次に、R視差補正部420R及びB視差補正部420Bから出力されたR及びBの画像は、G画像に対するズレが±1ピクセル以内に補正されているが、さらにこのズレを目立たなくさせるために、第1のLPF430R、第2のLPF430G、第3のLPF430B等によって、低周波フィルタが施される。 Next, in the R and B images output from the R parallax correction unit 420R and the B parallax correction unit 420B, the deviation from the G image is corrected within ± 1 pixel. In order to make this deviation inconspicuous. , first LPF430R, second LPF430G, depending on the third LPF430B like, low-frequency filter is applied.

つまり、各画像のズレが撮像光学系111R、111G、111Bの並設方向にのみ生じているので、例えば、(式7)に表したカーネルの空間フィルタを適用し、撮像光学系111R、111G、111Bの並設方向の高周波を除去すればよい。(式7)における縦列が結像光学系の並設方向に対応している。
That is, each image shift occurs only in the direction in which the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B are juxtaposed. For example, the kernel spatial filter expressed by (Equation 7) is applied, and the imaging optical systems 111R, 111G, What is necessary is just to remove the high frequency of the parallel direction of 111B. The column in (Expression 7) corresponds to the parallel direction of the imaging optical system.

次に、色変換部250は、第1のLPF430R、第2のLPF430G、第3のLPF430B等から出力された低周波成分に対して所定の色変換行列を適用し、YCrCbの輝度及び色差信号からなるカラー画像を生成する。   Next, the color conversion unit 250 applies a predetermined color conversion matrix to the low-frequency components output from the first LPF 430R, the second LPF 430G, the third LPF 430B, and the like, and based on the YCrCb luminance and color difference signals. A color image is generated.

次に、色変換部250で生成されるカラー画像信号にはLPFで除去された高周波成分が含まれていないので、HPF440を用いて高周波成分を生成する。   Next, since the high-frequency component removed by the LPF is not included in the color image signal generated by the color conversion unit 250, the high-frequency component is generated using the HPF 440.

HPF440において高周波成分を生成する際には、複数の結像光学系111R、111G、111B等によるズレの影響を与えないように、単一の色光画像のみを用いる。この際の色光としては、複数の結像光学系111R、111G、111B等の内で、最も視感度が高く中央に配置されたGの結像光学系111Gで撮影されたG画像が最適である。   When generating high-frequency components in the HPF 440, only a single color light image is used so as not to be affected by a shift caused by the plurality of imaging optical systems 111R, 111G, 111B and the like. As the color light at this time, the G image photographed by the G imaging optical system 111G having the highest visual sensitivity among the plurality of imaging optical systems 111R, 111G, 111B, etc. is optimal. .

そこで、HPF440は、G領域抽出部410G及びGゲイン乗算器415Gを介して入力されたG画像から高周波成分を抽出する。この際、HPF440は、第1のLPF430R、第2のLPF430G、第3のLPF430Bで除去された低周波成分を補う目的も兼ねて、結像光学系111R、111G、111B等の並設方向の成分を強めにするように、(式8)に表したカーネルの空間フィルタを適用すればよい。(式8)における縦列が結像光学系111R、111G、111Bの並設方向に対応している。
Therefore, the HPF 440 extracts a high-frequency component from the G image input via the G region extraction unit 410G and the G gain multiplier 415G. At this time, the HPF 440 serves to compensate for the low-frequency components removed by the first LPF 430R, the second LPF 430G, and the third LPF 430B, and the components in the juxtaposed direction of the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B, etc. The kernel spatial filter expressed in (Equation 8) may be applied so that The column in (Equation 8) corresponds to the parallel arrangement direction of the imaging optical systems 111R, 111G, and 111B.

次に、第1の実施形態のカラー撮像装置1Aと同じように、エッジ強調及びノイズ抑制部260において、HPF440から入力された高周波成分を用いて、高周波成分の内でノイズとみなされる成分を抑制すると共に、画像のエッジとみなされる成分を増幅し、その後、合成部270において、エッジ強調及びノイズ抑制部260から出力された高周波成分を色変換部250から出力されたカラー画像の輝度信号Yに合成し、その後、色補正及びγ補正部280において、肌色補正やγ補正といった各種の補正が施して、圧縮部150に出力される。   Next, as in the color imaging device 1A of the first embodiment, the edge enhancement and noise suppression unit 260 uses the high-frequency component input from the HPF 440 to suppress the component regarded as noise among the high-frequency components. In addition, the components regarded as the edges of the image are amplified, and then, in the synthesis unit 270, the high frequency component output from the edge enhancement and noise suppression unit 260 is converted into the luminance signal Y of the color image output from the color conversion unit 250. After that, the color correction and γ correction unit 280 performs various corrections such as skin color correction and γ correction, and outputs the result to the compression unit 150.

以上のように、第2の実施形態に記載のカラー撮像装置1Bは、簡便な回路構成によって結像光学系111R、111G、111B間の視差を補正できると共に、画質の良好なカラー画像を生成できる。 As described above, the color image pickup apparatus 1B according to the second embodiment, the imaging optical system 111R by simple and convenient circuit configuration, 111G, it is possible to correct the disparity between 111B, produce good color image quality it can.

また、第2の実施形態に記載のカラー撮像装置1Bは、一枚の半導体基板31上にカラーフィルタ25R、25G、25Bや光学板22、23、24等を積層することにより複数のカメラブロックを構成しているので、組み立て時におけるアライメント(位置調整)を簡素化できて生産性を向上でき、低コスト化を実現できる。   The color imaging device 1B described in the second embodiment has a plurality of camera blocks by stacking the color filters 25R, 25G, 25B, the optical plates 22, 23, 24, etc. on a single semiconductor substrate 31. Since it is configured, alignment (position adjustment) during assembly can be simplified, productivity can be improved, and cost can be reduced.

また、第2の実施形態に記載のカラー撮像装置1Bは、従来の単板式撮像装置(色モザイク画像を出力する単板の撮像素子を用いた撮像装置)に比べて光軸方向の厚みを薄型化できることにより、光学板22、23、24等を薄くできて光学材の少資源化が可能になると共に、光学板22、23、24等を透過する被写体光の透過率の低化を抑えることができる。   Further, the color imaging device 1B described in the second embodiment has a thinner thickness in the optical axis direction than a conventional single-plate imaging device (an imaging device using a single-plate imaging device that outputs a color mosaic image). Can reduce the thickness of the optical plates 22, 23, 24, etc., thereby reducing the resources of the optical material and suppressing the decrease in the transmittance of the subject light that passes through the optical plates 22, 23, 24, etc. Can do.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものでなく、種々の態様を取ることができる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various aspect can be taken.

本発明の第1の実施形態における、カラー撮像装置の構成を表した図であって、(a)がカラー撮像装置全体の構成図、(b)が(a)中のY−Yから視た半導体基板の構成図である。1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of a color imaging device according to a first embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a configuration diagram of the entire color imaging device, and FIG. 2B is a view taken from YY in FIG. It is a block diagram of a semiconductor substrate. 同第1の実施形態のカラー撮像装置における、画像処理部の構成図である。It is a block diagram of the image process part in the color imaging device of the 1st embodiment. 本発明の第2の実施形態における、カラー撮像装置の構成を表した図であって、(a)がカラー撮像装置全体の構成図、(b)が(a)中のY−Yから視た半導体基板の構成図である。4A and 4B are diagrams illustrating a configuration of a color imaging device according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a configuration diagram of the entire color imaging device, and FIG. 5B is a view taken from YY in FIG. It is a block diagram of a semiconductor substrate. 同第2の実施形態のカラー撮像装置における、画像処理部の構成図である。It is a block diagram of the image process part in the color imaging device of the said 2nd Embodiment.

1A,1B…カラー撮像装置、2R,2G,2B,4R,4G,4B…撮像レンズ、3R,3G,3B…瞳フィルタ、5,31…半導体基板、5R,5G,5B…受光部、6R,6G,6B,25R,25G,25B…カラーフィルタ、7…鏡筒、10…遮光壁、11…制御部、22,23,24…光学板、26〜28…遮光層、30…撮像素子、110R,110G,110B,111R,111G,111B…結像光学系、30r、30g、30b…露光エリア、30n…ガードバンド、120R,120G,120B…可変ゲインアンプ(PGA:Programmable Gain Amplifer)、130R,130G,130B,131…A/D変換器(ADC:Analog Digital Converter)、200,400…画像処理部、150…圧縮部、160…記録部、161…出力部、170…テレ・マクロ切替スイッチ、210R…R視差量検出部、210B…B視差量検出部、220R,420R…R視差補正部、220B,420B…B視差補正部、230R,430R…第1のLPF、230G,430G…第2のLPF、230B,430B…第3のLPF、240,440…HPF、250…色変換部、260…エッジ強調及びノイズ抑制部、270…合成部、280…色補正及びγ補正部、410R…R領域抽出部、410G…G領域抽出部、410B…B領域抽出部、415R…Rゲイン乗算器、415G…Gゲイン乗算器、415B…Bゲイン乗算器。   1A, 1B ... Color imaging device, 2R, 2G, 2B, 4R, 4G, 4B ... Imaging lens, 3R, 3G, 3B ... Pupil filter, 5, 31 ... Semiconductor substrate, 5R, 5G, 5B ... Light receiving unit, 6R, 6G, 6B, 25R, 25G, 25B ... color filter, 7 ... lens barrel, 10 ... light shielding wall, 11 ... control section, 22, 23, 24 ... optical plate, 26-28 ... light shielding layer, 30 ... imaging device, 110R , 110G, 110B, 111R, 111G, 111B ... imaging optical system, 30r, 30g, 30b ... exposure area, 30n ... guard band, 120R, 120G, 120B ... variable gain amplifier (PGA), 130R, 130G , 130B, 131 ... A / D converter (ADC: Analog Digital Converter), 2 DESCRIPTION OF SYMBOLS 0,400 ... Image processing part, 150 ... Compression part, 160 ... Recording part, 161 ... Output part, 170 ... Tele macro switch, 210R ... R parallax amount detection part, 210B ... B parallax amount detection part, 220R, 420R ... R parallax correction unit, 220B, 420B ... B parallax correction unit, 230R, 430R ... first LPF, 230G, 430G ... second LPF, 230B, 430B ... third LPF, 240, 440 ... HPF, 250 ... Color conversion unit, 260 ... edge enhancement and noise suppression unit, 270 ... composition unit, 280 ... color correction and γ correction unit, 410R ... R region extraction unit, 410G ... G region extraction unit, 410B ... B region extraction unit, 415R ... R gain multiplier, 415G... G gain multiplier, 415B... B gain multiplier.

Claims (7)

被写体光を撮像素子に導く結像光学系と、複数の光電変換素子がマトリクス状に配置され、前記結像光学系を介して結像した前記被写体光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子と、を備えたカラー撮像装置において、
前記結像光学系及び前記撮像素子を、R(赤)、G(緑)、B(青)の色光の夫々と対となるように複数備えて、前記複数の撮像素子の受光面或いは前記結像光学系の光路上に、夫々、前記複数の色光の内の何れかを透過するカラーフィルタを備え、
前記複数の結像光学系及び撮像素子が、R(赤)の色光を露光する結像光学系及び撮像素子と、G(緑)の色光を露光する結像光学系および撮像素子と、B(青)の色光を露光する結像光学系および撮像素子とによって構成され、
前記複数の結像光学系及び前記複数の撮像素子が並設されて、前記複数の撮像素子の夫々に前記被写体の略同範囲が結像するように配置され、該複数の撮像素子の夫々を介して、R(赤)の画像、G(緑)の画像、B(青)の画像の画素信号を生成するように構成され、
前記G(緑)の画像に対して、前記R(赤)の画像の視差量を検出すると共に前記B(青)の画像の視差量を検出する視差量検出手段と、
前記視差量検出手段を介して検出された視差量を打ち消すように前記R(赤)の画像及びB(青)の画像を前記複数の撮像素子の並設方向に移動して前記視差量を補正する視差補正手段と、
前記視差補正手段を介して前記視差量が補正されたRの画像及びBの画像と、前記Gの画像とを合成してカラー画像を生成するカラー画像生成部と、
を備えていることを特徴とするカラー撮像装置。
An imaging optical system that guides subject light to the image sensor and a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, and the subject light imaged through the imaging optical system is photoelectrically converted to output a pixel signal. In a color imaging device comprising an element,
A plurality of the imaging optical system and the imaging device are provided so as to be paired with R (red), G (green), and B (blue) color lights, respectively, and the light receiving surfaces of the plurality of imaging devices or the connection are provided. A color filter that transmits any one of the plurality of color lights on the optical path of the image optical system;
The plurality of imaging optical systems and imaging devices are an imaging optical system and imaging device that exposes R (red) color light, an imaging optical system and imaging device that exposes G (green) color light, and B ( It is composed of an imaging optical system that exposes (blue) colored light and an image sensor,
The plurality of imaging optical systems and the plurality of imaging elements are arranged in parallel, and are arranged so that substantially the same range of the subject is imaged on each of the plurality of imaging elements. To generate pixel signals of an R (red) image, a G (green) image, and a B (blue) image,
Parallax amount detection means for detecting the parallax amount of the R (red) image and detecting the parallax amount of the B (blue) image with respect to the G (green) image;
The R (red) image and the B (blue) image are moved in the juxtaposition direction of the plurality of image sensors so as to cancel the parallax amount detected through the parallax amount detecting means, and the parallax amount is corrected. Parallax correction means for
A color image generation unit that generates a color image by combining the R image and the B image in which the amount of parallax has been corrected through the parallax correction unit and the G image;
A color imaging apparatus comprising:
前記複数の結像光学系には、焦点深度を広げる瞳フィルタが備えられ、
前記瞳フィルタが、前記撮像素子に入射する被写体光に対し、瞳透過位置に応じて所定の光学的位相差を与える位相フィルタであって、前記複数の結像光学系毎に、対応する色光に応じて設計されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のカラー撮像装置。
The plurality of imaging optical systems are provided with pupil filters that increase the depth of focus,
The pupil filter is a phase filter that gives a predetermined optical phase difference to subject light incident on the imaging element according to a pupil transmission position, and converts the color light corresponding to each of the plurality of imaging optical systems. Designed according to the
The color imaging apparatus according to claim 1.
前記視差量検出手段が、G(緑)の画像に対するR(赤)の画像及びB(青)の画像の視差量を検出する際に、注目画素の座標を基点とする所定のピクセル数の範囲で、視差を補正する方向にR(赤)の画像及びB(青)の画像を1ピクセルずつずらして、該ずらして得られた画像毎にG画像とR画像との相関係数及びG画像とB画像との相関係数を算出し、相関係数が最も高く算出された際のずらし量をRの画像の視差量及びBの画像の視差量として検出する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカラー撮像装置。
When the parallax amount detecting means detects the parallax amount of the R (red) image and the B (blue) image with respect to the G (green) image, a range of a predetermined number of pixels based on the coordinates of the target pixel Then, the R (red) image and the B (blue) image are shifted by one pixel in the direction in which the parallax is corrected, and the correlation coefficient between the G image and the R image and the G image are obtained for each of the shifted images. Calculating a correlation coefficient between the image B and the B image, and detecting a shift amount when the correlation coefficient is calculated to be the highest as a parallax amount of the R image and a parallax amount of the B image,
The color imaging apparatus according to claim 1, wherein the color imaging apparatus is a color imaging apparatus.
前記視差補正手段が、前記視差量を補正する際に、前記結像光学系から前記被写体までの距離に応じて、前記撮像素子の並設方向の移動量を変化させるように構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のカラー撮像装置。
The parallax correction unit is configured to change the amount of movement of the imaging elements in the juxtaposition direction according to the distance from the imaging optical system to the subject when correcting the parallax amount .
The color imaging device according to claim 1, wherein the color imaging device is a color imaging device.
前記カラー画像生成部には、前記複数の撮像素子から出力されたR(赤)G(緑)B(青)夫々の単色の画像における低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、前記抽出された低周波成分を用いて、カラー画像の色差を生成する色差生成手段とが備えられている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか記載のカラー撮像装置。
The color image generation unit includes a low-frequency component extraction unit that extracts a low-frequency component in each monochrome image of R (red), G (green), and B (blue) output from the plurality of image sensors, and the extraction A color difference generation means for generating a color difference of a color image using the low frequency component that is made,
The color imaging device according to claim 1, wherein the color imaging device is a color imaging device.
前記カラー画像生成部には、
前記G(緑)の色光を受光した撮像素子から出力された単色の画像における高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、
前記高周波成分抽出手段で抽出された高周波成分を用いて、カラー画像のエッジ強調及びノイズ抑制の少なくとも何れかの補正を行う画像補正部とが備えられている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか記載のカラー撮像装置。
In the color image generator,
High-frequency component extraction means for extracting a high-frequency component in a monochromatic image output from an image sensor that has received the G (green) color light;
An image correction unit that performs correction of at least one of edge enhancement and noise suppression of a color image using the high-frequency component extracted by the high-frequency component extraction unit;
The color imaging device according to claim 1, wherein the color imaging device is a color imaging device.
前記カラー画像生成部には、In the color image generator,
前記低周波成分抽出手段で抽出されたR(赤)G(緑)B(青)夫々の色光の低周波成分を用いて低周波輝度信号を生成する低周波輝度信号生成手段と、Low-frequency luminance signal generating means for generating a low-frequency luminance signal using the low-frequency components of each color light of R (red) G (green) B (blue) extracted by the low-frequency component extracting means;
前記低周波輝度信号生成手段で生成された前記低周波輝度信号と前記高周波成分抽出手段で生成されたG(緑)の色光の高周波成分とを合成して輝度信号を生成する輝度合成手段とが備えられている、Luminance combining means for generating a luminance signal by combining the low frequency luminance signal generated by the low frequency luminance signal generating means and the high frequency component of G (green) color light generated by the high frequency component extracting means; Provided,
ことを特徴とする請求項6に記載のカラー撮像装置。The color imaging apparatus according to claim 6.
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