JP2014216735A - Imaging device and imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging system.
本技術分野の背景技術として、特許文献1がある。該公報には、「固体撮像素子10から出力される信号SR,SG,SBには赤外領域の光による電荷がノイズとして含まれる。したがって、これらの信号SR,SG,SBをそのまま用いてカラー画像を構成すると、正しいカラー再現性を得ることができない。本実施の形態の構成では、信号処理部14では、近赤外光フィルタが設けられた画素からの出力信号SIRに基づいて、出力信号SR,SG,SBから近赤外光領域の成分を除去する処理を行うことができる」と記載されている。
As a background art of this technical field, there is
可視光域及び近赤外光域に感度を持つ可視光画素と、近赤外光域に感度を持つ近赤外域画素からなる撮像部を用いてカラー画像を撮像する場合には、光量が低い箇所は輝度レベルが低く、光量が高い箇所は輝度レベルが高く撮像されることが好ましい。例えば、中央部の光量が高く画素レベルが飽和となり、周辺部では徐々に光量が低くなり画素レベルが飽和しなくなる、ハイライトと呼ばれる箇所の付近では、輝度レベルが中央部ほど高く、周辺部では徐々に低くなるのが好ましい。 The amount of light is low when a color image is picked up using an imaging unit consisting of a visible light pixel having sensitivity in the visible light region and near infrared light region and a near infrared region pixel having sensitivity in the near infrared light region. It is preferable that the location has a low luminance level and the location where the light quantity is high has a high luminance level. For example, the amount of light in the center is high and the pixel level is saturated, the amount of light gradually decreases in the periphery, and the pixel level does not saturate.In the vicinity of a place called highlight, the luminance level is higher in the center, and in the periphery It is preferable to gradually lower.
特許文献1では、近赤外光域の不要波長成分を除去する処理を実施した場合、SR画素・SG画素・SB画素・SIR画素から、例えば、R’=(SR−SIR)、G’=(SG−SIR)、B’=(SB−SIR)とし、Y=k1*R’+k2*G’+k3*B’(k1,k2,k3は任意係数)により、輝度信号Yを求める。このとき、特許文献1の手法では、光量を序々に高くした場合に、SR・SG・SBがSIRよりも先に飽和するため、ハイライトの中央部付近で、輝度信号Yが低下する現象が発生し、改善の余地がある。
In
本発明は、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象の発生を抑制した撮像装置を提供するものである。 The present invention provides an imaging apparatus that suppresses the occurrence of a phenomenon in which a luminance signal decreases near the center of a highlight.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次の通りでえある。
(1)被写体を撮像する撮像装置であって、可視光域及び近赤外光域に感度を持つ可視光域画素と、近赤外光域に感度を持つ近赤外域画素とを有する撮像部と、前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて輝度信号を生成する輝度信号生成部と、前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて飽和度を検出する飽和度検出部と、を具備し、前記輝度信号生成部は、前記飽和度検出部より検出された飽和度を応じて、前記輝度信号を生成することを特徴とする撮像装置である。
(2)可視光域及び近赤外光域に感度を持つ可視光域画素と、近赤外光域に感度を持つ近赤外域画素とを有する撮像部と、前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて飽和度を検出する飽和度検出部と、前記飽和度検出部により検出された飽和度に応じて、前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力とを用いて、輝度信号を生成する輝度信号生成部と、を有する撮像装置と、前記撮像装置が出力する画像を表示する表示装置と、前記撮像装置及び前記表示装置を制御するシステム制御装置と、を備えることを特徴とする撮像システムである。
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
(1) An imaging device that captures an image of a subject, the imaging unit having a visible light region pixel having sensitivity in a visible light region and a near infrared light region, and a near infrared region pixel having sensitivity in a near infrared light region A luminance signal generation unit that generates a luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel, the signal output of the visible light region pixel, and the signal output of the near infrared region pixel A saturation level detection unit that detects a saturation level using the luminance signal generation unit, and the luminance signal generation unit generates the luminance signal according to the saturation level detected by the saturation level detection unit. It is an imaging device.
(2) An imaging unit having a visible light region pixel having sensitivity in the visible light region and near infrared light region, and a near infrared region pixel having sensitivity in the near infrared light region, and a signal output of the visible light region pixel A saturation detection unit that detects saturation using the signal output of the near-infrared pixel, and the signal output of the visible light region pixel and the near-red according to the saturation detected by the saturation detection unit An imaging device having a luminance signal generation unit that generates a luminance signal using a signal output of an outer region pixel, a display device that displays an image output from the imaging device, the imaging device, and the display device An imaging system comprising: a system control device that performs the above-described operation.
本発明によれば、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus that suppresses the occurrence of a phenomenon in which the luminance signal decreases near the center of the highlight.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る撮像装置の第一の実施例を示す図である。
撮像装置100は、レンズ101と、撮像部102と、同時化部103と、ホワイトバランス(WB)部104と、輝度信号生成部115と、輝度ガンマ部110と、飽和度検出部111と、色差信号生成部112と、色差ガンマ部113と、制御部114とを適宜用いて構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an imaging apparatus according to the present invention.
The
レンズ101は、被写体から来る光を結像するレンズである。
撮像部102は、可視光域及び近赤外光域に感度を持つ可視光域画素と、近赤外光域のみに感度を持つ近赤外域画素を用いて構成される。各画素は、レンズ101により結像される光に光電変換及びA/D変換を施し、デジタル画像である、各画素からの信号を出力する。
The
The
同時化部103は、撮像部102から出力される各画素からの信号に補間処理を施し、カラーの画像信号を生成して出力する。
The
WB部104は、同時化部103から出力される画像信号に、光源の色温度に応じたゲインを積算し、画像信号を出力する。
The WB
輝度信号生成部115は、WB部104から出力される画像信号から、輝度信号を計算し出力する。輝度信号生成部115は、第1輝度係数出力部105と、第2輝度係数出力部106と、第1輝度信号積和部107と、第2輝度信号積和部108と、輝度信号合成部109とを適宜用いて構成される。
The luminance
第1輝度係数出力部105は、制御部114から出力される輝度係数を設定し、第1輝度信号積和部107に対して出力する。
The first luminance coefficient output unit 105 sets the luminance coefficient output from the
第2輝度係数出力部106は、制御部114から出力される輝度係数を設定し、第2輝度信号積和部108に対して出力する。
The second luminance coefficient output unit 106 sets the luminance coefficient output from the
第1輝度信号積和部107は、WB部104から出力される画像信号と、第1輝度係数出力部105から出力される第1輝度係数を積和演算し、第1輝度信号を出力する。
The first luminance signal product-
第2輝度信号積和部108は、WB部104から出力される画像信号と、第2輝度係数出力部106から出力される第2輝度係数を積和演算し、第2輝度信号を出力する。
The second luminance signal product-
輝度信号合成部109は、第1輝度信号積和部107から出力される第1輝度信号と、第2輝度信号積和部108から出力される第2輝度信号とを、飽和度検出部111から出力される飽和度に応じて合成して、合成輝度信号を出力する。
The luminance
輝度ガンマ部110は、輝度信号合成部109から出力される合成輝度信号に、ガンマ処理を施して、ガンマ処理後の合成輝度信号を撮像部100の外部に出力する。
The
飽和度検出部111は、WB部104から出力される画像信号の飽和度を検出して出力する。
The
色差信号生成部112は、WB部104から出力される画像信号から、色差信号Pr,Pbを生成して出力する。
The color difference
色差ガンマ部113は、色差信号生成部112から出力される色差信号に、ガンマ処理を施して、ガンマ処理後の色差信号を撮像装置100の外部に出力する。
The color
制御部114は、撮像装置100全体を制御し、撮像装置100の外部から入力する制御信号に基づいて、レンズ101、撮像部102、同時化部103、WB部104、輝度ガンマ部110、飽和度検出部111、色差信号生成部112、色差ガンマ部113、輝度信号生成部115を適宜制御する。また、制御部114は、第1輝度係数出力部105、第2輝度係数出力部106に輝度係数を出力する。
The
本実施例によれば、上記構成により、後述するように、飽和度検出部111より検出された飽和度に応じて、輝度信号合成部109を制御することで、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象の発生を抑制した撮像装置100を提供できる。
According to the present embodiment, with the above configuration, as described later, the luminance
次に、本実施例における撮像部102についてその詳細を説明する。図4は、撮像部102に用いられる撮像素子の画素構成の一例を示した図である。同一の撮像素子上に、可視光域の赤色域(R)と近赤外光域(I)に感度を持つ可視光域画素である(R+I)画素401と、可視光域の緑色域(G)と近赤外光域(I)に感度を持つ可視光域画素である(G+I)画素402と、近赤外光域(I)に感度を持つ近赤外画素である(I)画素403と、可視光域の青色域(B)と近赤外光域に感度を持つ可視光域画素である(B+I)画素404の4種類の画素が2×2画素サイズの単位構成を成しており、その単位構成が縦・横それぞれに繰り返し配置され、図4のように構成される。
Next, the details of the
図5は、図4で示した各画素の光の波長に対する感度特性、すなわち分光特性を示したものであり、上記の通り、(R+I)画素401は可視光域の赤色域(R)と近赤外光域(I)に感度を持ち、(G+I)画素402は可視光域の緑色域(G)と近赤外光域(I)に感度を持ち、(I)画素403は近赤外光域(I)に感度を持ち、(B+I)画素404は可視光域の青色域(B)と近赤外光域に感度を持つことを示す。
FIG. 5 shows the sensitivity characteristic with respect to the wavelength of light of each pixel shown in FIG. 4, that is, the spectral characteristic. As described above, the (R + I)
輝度信号を求める場合には、人間の目の輝度に対する感度特性の再現性の観点から、近赤外光域(I)の成分は不要波長成分とされる場合がある。そのような場合には、図5の各画素に含まれる近赤外光域(I)に対する感度はほぼ同じであると仮定すると、例えば、可視光域画素(R+I)画素から近赤外画素(I)を減算すれば、赤色域(R)のみに感度を持つ信号を得ることができる。緑色域(G)・青色域(B)についても同様である。また、もし各画素に含まれる近赤外画素(I)の感度が異なる場合であったとしても、減算する際の係数(後述する輝度係数)を調整することで、近赤外画素(I)の成分を少なくすることができる。 When obtaining a luminance signal, the component of the near-infrared light region (I) may be an unnecessary wavelength component from the viewpoint of reproducibility of sensitivity characteristics with respect to the luminance of human eyes. In such a case, assuming that the sensitivity to the near-infrared light region (I) included in each pixel in FIG. 5 is almost the same, for example, from the visible light region pixel (R + I) pixel to the near-infrared pixel ( If I) is subtracted, a signal having sensitivity only in the red region (R) can be obtained. The same applies to the green region (G) and the blue region (B). Even if the near-infrared pixel (I) included in each pixel has a different sensitivity, the near-infrared pixel (I) can be adjusted by adjusting a coefficient (a luminance coefficient described later) for subtraction. Can be reduced.
次に、本実施例に係る撮像装置100の具体的な動作について説明する。WB部104から出力する画像信号は色ごとに存在するが、ある座標における画像信号の画素レベルを、図1に示す通り、(R+I)、(G+I)、(I)、(B+I)のように表記する。このとき、第1輝度信号積和部107の出力する第1輝度信号Y1は下記(数1)のように計算される。
(数1)Y1= kr1×(R+I)+kg1×(G+I)
+kb1×(B+I)+ki1×(I)
ここで、kr1,kg1,kb1,ki1は第1輝度係数出力部105に設定される任意の係数(Y1の輝度係数)である。上式(数1)は、式変形により、下式(数2)のようになる。
(数2)Y1= kr1×((R+I)−(I))
+kg1×((G+I)−(I))
+kb1×((B+I)−(I))
+(kr1+kg1+kb1+ki1)×(I)
つまり、(kr1+kg1+kb1=−ki1)であれば、輝度信号を求めるにあたって、不要波長成分を除去していることと等価になる。また、kr1,kg1,kb1に関しては、例えばITU−R BT.709などの規格に基づいたRGB−輝度信号変換式に係数を設定することができる。例えば、下記(数3)のように設定することで、(R+I)、(G+I)、(B+I)のいずれも飽和していないときには、Y1に近赤外光域の不要波長成分が現れるのを防ぐことができる。
(数3) kr1=0.2126, kg1=0.7152,
kb1=0.0722, ki1=−1.0
また、第2輝度信号積和部108の出力する第2輝度信号Y2は下記(数4)のように計算される。
(数4)Y2= kr2×(R+I)+kg2×(G+I)
+kb2×(B+I)+ki2×(I)
ここで、kr2,kg2,kb2,ki2は第2輝度係数出力部106に設定される任意の係数(Y2の輝度係数)である。ただし、Y2の輝度係数については、後述する弊害を発生させないようにki2≧0)という制約をつける。例えば、kr2=kr1,kg2=kg1,kb2=kb1,ki2=0に変更したものを設定する。具体的には例えば下記(数5)のように設定する。
(数5) kr2=0.2126, kg1=0.7152,
kb2=0.0722, ki1=0.0
図3A、図3Bは、本実施例における、光量に対する輝度信号レベルの制御特性の例を示す図である。この例では、図3Aのように、(R+I)・(G+I)・(B+I)・(I)の順に画素レベルが高く、早く光量を上げると早く飽和する場合を想定している。
Next, a specific operation of the
(Expression 1) Y1 = kr1 × (R + I) + kg1 × (G + I)
+ Kb1 × (B + I) + ki1 × (I)
Here, kr1, kg1, kb1, ki1 are arbitrary coefficients (the luminance coefficient of Y1) set in the first luminance coefficient output unit 105. The above equation (Equation 1) becomes the following equation (Equation 2) by the equation modification.
(Expression 2) Y1 = kr1 × ((R + I) − (I))
+ Kg1 × ((G + I) − (I))
+ Kb1 × ((B + I) − (I))
+ (Kr1 + kg1 + kb1 + ki1) × (I)
In other words, (kr1 + kg1 + kb1 = −ki1) is equivalent to removing unnecessary wavelength components when obtaining the luminance signal. Regarding kr1, kg1, kb1, for example, ITU-R BT. Coefficients can be set in the RGB-luminance signal conversion formula based on standards such as 709. For example, by setting as in the following (Equation 3), when any of (R + I), (G + I), and (B + I) is not saturated, an unnecessary wavelength component in the near infrared light region appears in Y1. Can be prevented.
(Equation 3) kr1 = 0.2126, kg1 = 0.7152,
kb1 = 0.0722, ki1 = −1.0
The second luminance signal Y2 output from the second luminance signal product-
(Expression 4) Y2 = kr2 × (R + I) + kg2 × (G + I)
+ Kb2 × (B + I) + ki2 × (I)
Here, kr2, kg2, kb2, ki2 are arbitrary coefficients (the luminance coefficient of Y2) set in the second luminance coefficient output unit 106. However, the Y2 luminance coefficient is constrained such that ki2 ≧ 0) so as not to cause the adverse effects described later. For example, kr2 = kr1, kg2 = kg1, kb2 = kb1, ki2 = 0 is set. Specifically, for example, the following (Equation 5) is set.
(Equation 5) kr2 = 0.2126, kg1 = 0.7152,
kb2 = 0.0722, ki1 = 0.0
3A and 3B are diagrams illustrating examples of control characteristics of the luminance signal level with respect to the light amount in the present embodiment. In this example, as shown in FIG. 3A, it is assumed that the pixel level is high in the order of (R + I), (G + I), (B + I), and (I), and that saturation occurs quickly when the amount of light is increased quickly.
図3Bで、第1輝度信号Y1の特性は、折れ線312のようになる。すなわち、光量を0から序々に上げていくと、光量が低い区間(a)(b)では光量に比例して輝度信号レベルが上がるが、光量が高くなった区間(c)(d)では輝度信号レベルが低下し、すべての画素が飽和した区間(e)では輝度信号レベルが0となる。このため、被写体の中にハイライトがあった場合、ハイライトの中央部付近で第1輝度信号Y1が低下する現象が発生し、もし第1輝度信号Y1をそのまま輝度ガンマ部110の入力とした場合には、実際に明るい部分が暗く見える画像になる。この弊害は、第1輝度信号Y1の輝度係数に、負の値が含まれているために発生する。
In FIG. 3B, the characteristic of the first luminance signal Y1 is like a
一方、第2輝度信号Y2の特性は、図3Bの折れ線311のようになる。すなわち、光量を0から序々に上げていくと、区間(a)(b)(c)では輝度信号レベルは単調増加となり、画素(R+I)・(G+I)・(B+I)が飽和した区間(d)(e)では、輝度レベルの最大値となる。この場合には、被写体の中にハイライトがあった場合であっても、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象は発生しない。ただし、このY2には、赤外光域の不要波長成分が含まれる。
On the other hand, the characteristic of the second luminance signal Y2 is as shown by a
そこで、本実施例では、近赤外光域の不要波長成分を除去したY1と、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象が発生しないY2を合成し、両方の利点を生かすために、飽和度検出部111と、輝度信号合成部109を導入している。本実施例において、飽和度とは、光量の増加に伴う、WB部104出力の画素レベルの高さを意味する。
Therefore, in this embodiment, in order to take advantage of both advantages, Y1 from which unnecessary wavelength components in the near-infrared light region are removed and Y2 in which the luminance signal does not decrease near the center of the highlight are synthesized. A
飽和度検出部111は、図1に示す通り、(R+I)(G+I)(B+I)(I)の4色を入力とし、例えば、(I)画素の画素レベルに応じて飽和度αを決定する。飽和度αは、注目画素の飽和度を示す0.0から1.0の間の値である。飽和度が高いほど、注目画素が飽和していることを示している。
As shown in FIG. 1, the
例えば、飽和度αの計算式を下記(数6)とすることで、光量の増加に対応する可視光域画素の飽和の程度を輝度に反映することができる。
(数6) α=f1(R+I)+f2(G+I)+f3(B+I)
(ただし、f1〜f3は単調増加関数)
また、例えば、飽和度αの計算式を下記(数7)とすることで、光量が高く可視光域画素が飽和した区間(区間(d))であっても、光量の増加を検出して輝度に反映することができる。
(数7) α=f4(I) (ただし、f4は単調増加関数)
また、例えば、飽和度αの計算式を下記(数8)とすることで、光量の増加に対応する可視光域画素の飽和の程度と、可視光域画素が飽和した後の光量の増加の両方を検出して輝度に反映することができる。
(数8) α=f1(R+I)+f2(G+I)+f3(B+I)+f4(I)
また、例えば、飽和度αの計算式を下記(数9)とすることで、光量の増加に対応する可視光域画素の飽和の程度を、簡素な式で求めて、輝度に反映することができる。
(数9) α=Max((R+I),(G+I),(B+I))
(ただし、Maxは3値の最大値を求める関数)
輝度信号合成部109は以下(数10)の計算をする。
(数10)Y=(1−α)×Y1+α×Y2
上式(数10)は、輝度信号Y1と輝度信号Y2を、αの割合に基づいて、内分する計算となっている。
For example, the saturation degree of the visible light region pixel corresponding to the increase in the amount of light can be reflected in the luminance by setting the calculation formula of the saturation α to the following (Equation 6).
(Equation 6) α = f1 (R + I) + f2 (G + I) + f3 (B + I)
(Where f1 to f3 are monotonically increasing functions)
In addition, for example, by calculating the saturation degree α as follows (Equation 7), an increase in the amount of light is detected even in a section where the amount of light is high and the visible light region pixel is saturated (section (d)). The brightness can be reflected.
(Expression 7) α = f4 (I) (where f4 is a monotonically increasing function)
Further, for example, by setting the calculation formula of the saturation α to the following (Equation 8), the degree of saturation of the visible light region pixel corresponding to the increase in the light amount and the increase in the light amount after the visible light region pixel is saturated. Both can be detected and reflected in luminance.
(Equation 8) α = f1 (R + I) + f2 (G + I) + f3 (B + I) + f4 (I)
Further, for example, by setting the equation for calculating the saturation α to the following (Equation 9), the degree of saturation of the visible light region pixel corresponding to the increase in the amount of light can be obtained by a simple equation and reflected in the luminance. it can.
(Equation 9) α = Max ((R + I), (G + I), (B + I))
(However, Max is a function for obtaining the maximum value of three values)
The luminance
(Equation 10) Y = (1−α) × Y1 + α × Y2
The above equation (Equation 10) is a calculation for internally dividing the luminance signal Y1 and the luminance signal Y2 based on the ratio of α.
図3の折れ点線313は、輝度信号合成部109の出力する合成輝度信号Yの輝度レベルを示す。この輝度信号Yは、光量が低い区間(a)では、近赤外光域の不要波長成分が少なく、また、区間(a)から(d)までで単調増加しているため、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象の発生を抑制することができる。
A
図2は、本発明に係る撮像装置の第二の実施例を示す図である。
撮像装置200は、レンズ101と、撮像部102と、同時化部103と、WB部104と、輝度信号生成部202と、輝度ガンマ部110と、飽和度検出部111と、色差信号生成部112と、色差ガンマ部113と、制御部114とを適宜用いて構成される。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the imaging apparatus according to the present invention.
The
図2のレンズ101、撮像部102、同時化部103、WB部104、輝度ガンマ部110、飽和度検出部111、色差信号生成部112、色差ガンマ部113、制御部114は図1と同様であり、本実施例では適宜説明を省略し、図1と相違する輝度信号生成部202を主として説明する。
The
輝度信号生成部202は、WB部104から出力される画像信号から、輝度信号を計算し出力する。輝度信号生成部202は、第1輝度係数出力部105と、第1輝度信号積和部107と、輝度信号合成部201とを適宜用いて構成される。なお、図2の第1輝度係数出力部105、第1輝度信号積和部107は図1と同様であり、適宜説明を省略する。
The luminance
輝度信号合成部202は、第1輝度信号積和部107から出力される第1輝度信号と、WB部104から出力される画像信号とを、飽和度検出部111から出力される飽和度に応じて合成して、合成輝度信号を出力する。
The luminance
本実施例によれば、飽和度検出部111より検出された飽和度に応じて、輝度信号合成部201を制御することにより、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象の発生を抑制した撮像装置200を提供できる。
According to the present embodiment, by controlling the luminance
さらに、本実施例の図2では、実施例1の図1の構成と比較して、第2輝度係数出力部106及び第2信号積和部108が削減され、輝度信号合成部201も簡素化されているので、図1の場合よりも少ない回路規模で撮像装置200を提供できる。
Further, in FIG. 2 of the present embodiment, the second luminance coefficient output unit 106 and the second signal product-
次に、本実施例に係る撮像装置200の具体的な動作について説明する。本実施例では、実施例1の場合と同様に、第1輝度信号積和部107の出力する第1輝度信号Y1は、下記(数11)のように計算される。
(数11)Y1= kr1×(R+I)+kg1×(G+I)
+kb1×(B+I)+ki1×(I)
具体的には、例えば、Y1の輝度係数に関しては、実施例1の場合と同様に、下記(数12)のように設定することで、(R+I)、(G+I)、(B+I)のいずれも飽和していないときには、Y1に近赤外光域の不要波長成分が現れるのを防ぐことができる。
(数12)kr1=0.2126, kg1=0.7152,
kb1=0.0722, ki1=−1.0
飽和度検出部111は、実施例1の場合と同様に、(R+I)(G+I)(B+I)(I)の4色を入力とし、例えば、(I)画素の画素レベルに応じて飽和度αを決定する。飽和度αは、注目画素の飽和度を示す0.0から1.0の間の値である。飽和度が高いほど、注目画素が飽和していることを示している。
Next, a specific operation of the
(Equation 11) Y1 = kr1 × (R + I) + kg1 × (G + I)
+ Kb1 × (B + I) + ki1 × (I)
Specifically, for example, with respect to the luminance coefficient of Y1, as in the case of the first embodiment, all of (R + I), (G + I), and (B + I) are set by the following (Equation 12). When not saturated, it is possible to prevent unnecessary wavelength components in the near infrared light region from appearing in Y1.
(Equation 12) kr1 = 0.2126, kg1 = 0.7152,
kb1 = 0.0722, ki1 = −1.0
As in the case of the first embodiment, the
輝度信号合成部201は、以下(数13)の計算を行う。
(数13)Y=Y1+α×(I)
図2では、図1の場合と異なり、第2輝度係数出力部106及び第2輝度積算部108の出力ではなく、WB部104の出力する画像信号の(I)が輝度信号合成部201へ入力されるようになっている。
The luminance
(Equation 13) Y = Y1 + α × (I)
In FIG. 2, unlike the case of FIG. 1, (I) of the image signal output from the
本実施例に係る撮像装置においても、実施例1と同様、輝度信号合成部201の出力する輝度信号Yの輝度レベルは、折れ点線313のように、光量が低い区間(a)では、近赤外光域の不要波長成分が少なく、また、区間(a)から(d)までで単調増加するため、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象が発生しない。
Also in the imaging apparatus according to the present embodiment, as in the first embodiment, the luminance level of the luminance signal Y output from the luminance
従って、本実施例に係る撮像装置によれば、輝度信号低下の抑制に加え、上記の通り、輝度信号合成部201も簡素化されているので、図1の場合よりも回路規模を少なくするという効果も奏する撮像装置を提供することができる。
Therefore, according to the imaging apparatus according to the present embodiment, in addition to the suppression of the luminance signal decrease, as described above, the luminance
また、本実施例の変形例として、本実施例において、ki1=0に固定し、光量の増加に対して、飽和度αが単調に減少するように、飽和度αの計算式を設定しても同様の効果を得ることができる。この場合、第1輝度信号積和部107からki1×(I)の項を除去することができるので、より少ない回路規模で撮像装置200を提供できる。
Further, as a modification of the present embodiment, in this embodiment, ki1 = 0 is fixed, and a calculation formula for the saturation α is set so that the saturation α decreases monotonously as the amount of light increases. The same effect can be obtained. In this case, since the term ki1 × (I) can be removed from the first luminance signal product-
図6は、本発明に係る撮像装置を用いた撮像システム600を示す図である。
撮像システム600は、撮像装置100と、表示装置101と、システム制御部602とを用いて構成される。
FIG. 6 is a diagram showing an
The
撮像装置100は、実施例1の図1で示した撮像装置100と同様であるが、実施例2の図2で示した撮像装置200を用いた構成としても良い。
The
表示装置601は、撮像部100から出力される輝度信号及び色差信号を表示する、液晶モニタなどのカラー画像表示装置である。撮像装置100と接続可能なインターフェースを持つパーソナルコンピュータやモニタテレビなど画像表示機能を持つものであれば制限はない。また、撮像装置100から表示装置601への信号の送信は有線であっても無線であっても構わない。
システム制御部602は、撮像装置100及び表示装置601を制御する。本システム制御部602は、パーソナルコンピュータなどにより表示装置と一体となっていても構わない。
The
The
本実施例によれば、撮像装置100から出力される輝度信号に関して、ハイライトの中央部付近で輝度信号が低下する現象が発生しない、見栄えの良い画像を表示装置601に表示することができる、撮像システムを提供できる。
According to the present embodiment, with respect to the luminance signal output from the
以上の通り、各実施例に記載した撮像装置並びに撮像システムによれば、ハイライト付近において、中央部ほど輝度レベルが高く、周辺部では輝度レベルが徐々に低くなるように処理可能な撮像装置並びに撮像システムを提供できる。 As described above, according to the imaging device and the imaging system described in each embodiment, the imaging device and the imaging system that can be processed so that the luminance level is higher in the central portion and the luminance level is gradually lower in the peripheral portion in the vicinity of the highlight. An imaging system can be provided.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, each of the above-described configurations may be configured such that some or all of them are configured by hardware, or are implemented by executing a program by a processor. Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
100 撮像装置
101 レンズ
102 撮像部
103 同時化部
104 WB部
105 第1輝度係数出力部
106 第2輝度信号積和部
107 第1輝度係数出力部
108 第2輝度信号積和部
109 輝度信号合成部
110 輝度ガンマ部
111 飽和度検出部
112 色差信号生成部
113 色差ガンマ部
114 制御部
200 撮像装置
201 輝度信号合成部
202 輝度信号生成部
301 区間(a)
302 区間(b)
303 区間(c)
304 区間(d)
305 区間(e)
311 第1輝度信号Y1の光量−輝度信号レベル特性
312 第2輝度信号Y2の光量−輝度信号レベル特性
313 合成輝度信号Yの光量−輝度信号レベル特性
401 (R+I)画素
402 (G+I)画素
403 (I)画素
404 (B+I)画素
600 撮像システム
601 表示装置
602 システム制御部
DESCRIPTION OF
302 Section (b)
303 Section (c)
304 Section (d)
305 Section (e)
311 Light intensity-luminance
Claims (9)
可視光域及び近赤外光域に感度を持つ可視光域画素と、近赤外光域に感度を持つ近赤外域画素とを有する撮像部と、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて飽和度を検出する飽和度検出部と、
を具備し、
前記輝度信号生成部は、前記飽和度検出部より検出された飽和度に応じて、前記輝度信号を生成することを特徴とする撮像装置。 An imaging device for imaging a subject,
An imaging unit having a visible light region pixel having sensitivity in a visible light region and a near infrared light region, and a near infrared region pixel having sensitivity in a near infrared light region;
A luminance signal generation unit that generates a luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
A saturation detector that detects saturation using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
Comprising
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the luminance signal generation unit generates the luminance signal in accordance with a saturation level detected by the saturation level detection unit.
前記輝度信号生成部は、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて第一の輝度信号を生成する第一の輝度信号生成部と、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて第二の輝度信号を生成する第二の輝度信号生成部と、
前記飽和度に応じて、前記第一の輝度信号生成部により生成された第一の輝度信号と前記第二の輝度信号生成部により生成された第二の輝度信号とを合成して、前記輝度信号を生成する輝度信号合成部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The luminance signal generator is
A first luminance signal generation unit that generates a first luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
A second luminance signal generation unit that generates a second luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
According to the saturation, the first luminance signal generated by the first luminance signal generation unit and the second luminance signal generated by the second luminance signal generation unit are combined, and the luminance A luminance signal synthesizer for generating a signal;
An imaging apparatus comprising:
前記輝度信号生成部は、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて第一の輝度信号を生成する第一の輝度信号生成部と、
前記飽和度に応じて、前記第一の輝度信号生成部により生成された第一の輝度信号と前記近赤外域画素による出力信号とを合成して、前記輝度信号を生成する輝度信号合成部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The luminance signal generator is
A first luminance signal generation unit that generates a first luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
A luminance signal combining unit that generates the luminance signal by combining the first luminance signal generated by the first luminance signal generation unit and the output signal from the near-infrared pixel according to the degree of saturation; ,
An imaging apparatus comprising:
さらに、輝度係数を設定する制御部を備え、
前記第一の輝度信号を生成する際に前記制御部から出力される輝度係数には負の値が含まれ、
前記第二の輝度信号を生成する際に前記制御部から出力される輝度係数には負の値が含まれていないことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 2,
Furthermore, a control unit for setting the luminance coefficient is provided,
The luminance coefficient output from the control unit when generating the first luminance signal includes a negative value,
An imaging apparatus, wherein the luminance coefficient output from the control unit when generating the second luminance signal does not include a negative value.
前記飽和度検出部は、局所領域内の前記近赤外域画素に基づく値を前記飽和度とすることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The said saturation detection part makes the value based on the said near infrared region pixel in a local area | region the said saturation, The imaging device characterized by the above-mentioned.
前記飽和度検出部は、局所領域内の前記可視光域画素に基づく値を前記飽和度とすることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The said saturation detection part makes the value based on the said visible light area pixel in a local area | region the said saturation, The imaging device characterized by the above-mentioned.
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて飽和度を検出する飽和度検出部と、
前記飽和度検出部により検出された飽和度に応じて、前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力とを用いて、輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
を有する撮像装置と、
前記撮像装置が出力する画像を表示する表示装置と、
前記撮像装置及び前記表示装置を制御するシステム制御装置と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 An imaging unit having a visible light region pixel having sensitivity in a visible light region and a near infrared light region, and a near infrared region pixel having sensitivity in a near infrared light region;
A saturation detector that detects saturation using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
A luminance signal generation unit that generates a luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel according to the saturation detected by the saturation detection unit,
An imaging device having
A display device for displaying an image output by the imaging device;
A system control device for controlling the imaging device and the display device;
An imaging system comprising:
前記撮像装置の輝度信号生成部は、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて第一の輝度信号を生成する第一の輝度信号生成部と、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて第二の輝度信号を生成する第二の輝度信号生成部と、
前記飽和度に応じて、前記第一の輝度信号生成部により生成された第一の輝度信号と前記第二の輝度信号生成部により生成された第二の輝度信号とを合成して、前記輝度信号を生成する輝度信号合成部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 The imaging system according to claim 7,
The luminance signal generation unit of the imaging device is
A first luminance signal generation unit that generates a first luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
A second luminance signal generation unit that generates a second luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
According to the saturation, the first luminance signal generated by the first luminance signal generation unit and the second luminance signal generated by the second luminance signal generation unit are combined, and the luminance A luminance signal synthesizer for generating a signal;
An imaging system comprising:
前記撮像装置の輝度信号生成部は、
前記可視光域画素の信号出力と前記近赤外域画素の信号出力を用いて第一の輝度信号を生成する第一の輝度信号生成部と、
前記飽和度に応じて、前記第一の輝度信号生成部により生成された第一の輝度信号と前記近赤外域画素による出力信号とを合成して、前記輝度信号を生成する輝度信号合成部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 The imaging apparatus according to claim 7,
The luminance signal generation unit of the imaging device is
A first luminance signal generation unit that generates a first luminance signal using the signal output of the visible light region pixel and the signal output of the near infrared region pixel;
A luminance signal combining unit that generates the luminance signal by combining the first luminance signal generated by the first luminance signal generation unit and the output signal from the near-infrared pixel according to the degree of saturation; ,
An imaging system comprising:
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