JP2018107731A - Image generating apparatus and imaging apparatus - Google Patents

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尚志 渡邉
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健夫 吾妻
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一生 登
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信彦 若井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image generating apparatus capable of generating a suitable image while suppressing deterioration of resolution.SOLUTION: An imaging system as an image generating apparatus, comprises: a random color filter array 202 including a plural kinds of color filters 202a to 202c; a photo diode 203a that receives a light permitting the random color filter array 202; an AD conversion part that converts the light received in the photo diode 203a into digital data; and a color image generation circuit 105 that generates an image by using the digital data and modulation information of the random color filter array 202. At least two color filters in the random color filter array 202 are positioned in front of the photo diode 203a. The color filter that is the smallest in the random color filter array 202 is smaller than the photo diode 203a.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、圧縮センシング技術を用いた画像生成装置等に関する。   The present disclosure relates to an image generation apparatus and the like using a compressed sensing technique.

カラー画像を撮像するためには、光の3原色に相当する赤(R)、緑(G)及び青(B)の3つの異なる波長域の情報を取得する必要がある。3つのイメージセンサでR、G及びBの情報を取得するカラー撮像装置も存在する。しかし、多くのカラー撮像装置は、小型化及び低コスト化のために1つのイメージセンサしか搭載していない。そのため、多くのカラー撮像装置は、1つのイメージセンサでR、G及びBの情報を取得する。   In order to capture a color image, it is necessary to acquire information of three different wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B) corresponding to the three primary colors of light. There is also a color imaging device that acquires R, G, and B information with three image sensors. However, many color imaging devices have only one image sensor for miniaturization and cost reduction. For this reason, many color imaging devices acquire R, G, and B information with a single image sensor.

従来、画素毎にR、G及びBのうち1つの波長域の情報を取得し、デモザイキングと呼ばれる処理を行うことで、画素毎にR、G及びBの3つの波長域の情報を取得する手法が知られている。   Conventionally, information on one wavelength region of R, G, and B is acquired for each pixel, and information on three wavelength regions of R, G, and B is acquired for each pixel by performing a process called demosaicing. Techniques are known.

図32は、広く利用されているベイヤー配列を示した模式図である(例えば、特許文献1)。ベイヤー配列では、人間の視覚特性に近いGの画素が全体の画素の1/2を占め、R及びBの画素がそれぞれ全体の画素の1/4を占める。そして、デモザイキング処理によって、すべての画素に対してR、G及びBの3つの波長域の情報が取得される。   FIG. 32 is a schematic diagram showing a widely used Bayer array (for example, Patent Document 1). In the Bayer array, G pixels close to human visual characteristics occupy 1/2 of the total pixels, and R and B pixels occupy 1/4 of the total pixels. Then, information on the three wavelength ranges of R, G, and B is acquired for all the pixels by the demosaicing process.

一方、特許文献2では、ランダムな色パターンで光フィルタ要素を配置し、サンプルデータ集合に対して圧縮センシング技術を適用することでデモザイキングを行う技術が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a technique for performing demosaicing by arranging optical filter elements in a random color pattern and applying a compressed sensing technique to a sample data set.

米国特許第5629734号明細書US Pat. No. 5,629,734 特表2013−511924号公報Special table 2013-511924 gazette

Rudin L. I., Osher S. J., and Fatemi E.: Nonlinear total variation based noise removal algorithms. Physica D, vol. 60, pp. 259−268, 1992.Rudin L. I. Osher S .; J. et al. , And Fatemi E .; Nonlinear total variation based noise removal algorithms. Physica D, vol. 60, pp. 259-268, 1992. Shunsuke Ono, Isao Yamada, “Decorrelated Vectorial Total Variation”, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2014.Shuunsuke Ono, Isao Yamada, “Decorrelated Vector Total Variation”, IEEE Conferencing on Computer Vision and Pattern Recognition, 2014. J. Ma, “Improved Iterative Curvelet Thresholding for Compressed Sensing and Measurement”, IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement, vol. 60, no. 1, pp. 126−136, 2011.J. et al. Ma, “Improved Iterative Curved Thresholding for Compressed Sensing and Measurement”, IEEE Transactions on Measurement & Measurement, vol. 60, no. 1, pp. 126-136, 2011. M. Aharon, M. Elad, and A. M. Bruckstein, “K−SVD: An Algorithm for Designing Overcomplete Dictionaries for Sparse Representation,” IEEE Transactions on Image Processing, vol. 54, no. 11, pp. 4311−4322, 2006.M.M. Aharon, M.M. Elad, and A.A. M.M. Brookstein, “K-SVD: An Algorithm for Designing Overcomplete Dictionaries for Sparse Representation,” IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 54, no. 11, pp. 4311-4322, 2006. D.Kiku, Y.Monno, M.Tanaka and M.Okutomi, “Minimized−Laplacian residual interpolation for color image demosaicking”, IS&T/SPIE Electronic Imaging (EI), 2014.D. Kiku, Y. et al. Monno, M.M. Tanaka and M.M. Okutomi, “Minimized-Laplacian residual interpolation for color image demosking”, IS & T / SPIE Electronic Imaging (EI), 2014. Manya V.Afonso,Jose M.Bioucas−Dias,and Mario A.T. Figueiredo,“Fast Image Recovery Using Variable Splitting and Constrained Optimization”,IEEE Transactions on Image Processing, VOL.19, NO.9,pp.2345−2356,2010.Manya V. Afonso, Jose M .; Biocas-Dias, and Mario A. et al. T.A. Figueiredo, “Fast Image Recovery Using Variable Splitting and Constrained Optimization”, IEEE Transactions on Image Processing, VOL. 19, NO. 9, pp. 2345-2356, 2010.

しかしながら、特許文献1及び2の手法では、イメージセンサの各画素において、R、G及びBのうち1つの波長域の情報しか取得されない。そのため、デモザイキング後のカラー画像の解像度が低下し、偽色と呼ばれるアーチファクトが発生し得る。   However, in the methods of Patent Documents 1 and 2, only information on one wavelength region among R, G, and B is acquired in each pixel of the image sensor. For this reason, the resolution of the color image after demosaicing is lowered, and an artifact called false color may occur.

本開示は、非限定的ではない例示的な一態様として、解像度の低下を抑制して適切な画像を生成することが可能な画像生成装置を提供する。また、本開示は、適切な画像を生成するために用いられる撮像装置を提供する。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び/又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その1以上を得るために全てが必要ではない。   The present disclosure provides, as an exemplary non-limiting example, an image generation apparatus capable of generating an appropriate image while suppressing a decrease in resolution. The present disclosure also provides an imaging device used to generate an appropriate image. Additional benefits and advantages of one aspect of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. This benefit and / or advantage may be provided individually by the various aspects and features disclosed in the specification and drawings, and not all are required to obtain one or more thereof.

本開示の一態様に係る画像生成装置は、複数種類の光学フィルタを有するランダム光学フィルタアレイと、ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部と、前記デジタルデータと、前記ランダム光学フィルタアレイの変調情報とを用いて、画像を生成する生成回路とを備え、前記ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、前記フォトダイオードの前に位置し、前記ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、前記フォトダイオードよりも小さい。   An image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a random optical filter array having a plurality of types of optical filters, wherein the plurality of types of optical filters are randomly arranged and transmitted through the random optical filter array A generation circuit that generates an image using a photodiode that receives light, an AD conversion unit that converts light received by the photodiode into digital data, the digital data, and modulation information of the random optical filter array Wherein at least two optical filters in the random optical filter array are positioned in front of the photodiode, and the optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode.

また、本開示の一態様に係る撮像装置は、複数種類の光学フィルタを有するランダム光学フィルタアレイと、ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部とを備え、前記ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、前記フォトダイオードの前に位置し、前記ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、前記フォトダイオードよりも小さい。   An imaging apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a random optical filter array having a plurality of types of optical filters, wherein the plurality of types of optical filters are randomly arranged, and passes through the random optical filter array. A photodiode that receives the received light, and an AD converter that converts the light received by the photodiode into digital data, wherein at least two optical filters in the random optical filter array are located in front of the photodiode. The optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode.

上述の一般的かつ特定の態様は、システム、方法及びコンピュータプログラムを用いて実装されてもよいし、システム、方法及びコンピュータプログラムの組み合わせを用いて実現されてもよい。   The general and specific aspects described above may be implemented using a system, method and computer program, or may be implemented using a combination of system, method and computer program.

本開示の一態様に係る画像生成装置等によれば、解像度の低下が抑制され、適切な画像が生成され得る。   According to the image generation device or the like according to an aspect of the present disclosure, a reduction in resolution can be suppressed and an appropriate image can be generated.

図1は、実施の形態1に係る撮像システムの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an imaging system according to the first embodiment. 図2は、撮像システムにおける波長変調部及び変調画像取得部の構成の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating details of the configuration of the wavelength modulation unit and the modulated image acquisition unit in the imaging system. 図3は、撮像システムにおけるランダムカラーフィルタアレイの構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a random color filter array in the imaging system. 図4は、ランダムカラーフィルタアレイを含む撮像システムの模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an imaging system including a random color filter array. 図5は、実施の形態に係る3種類のフィルタの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the transmittance as the wavelength characteristic of the three types of filters according to the embodiment. 図6は、3種類のフィルタで構成したランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の2次元平面上の配置を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the arrangement on a two-dimensional plane of a random color filter array composed of three types of filters and an image sensor. 図7は、3種類のフィルタで構成したランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の断面を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross section of a random color filter array constituted by three types of filters and an image sensor. 図8は、図6に示すランダムカラーフィルタアレイで実現した28通りの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the transmissivity as 28 wavelength characteristics realized by the random color filter array shown in FIG. 図9は、実施の形態に係る4種類のフィルタの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing transmittance as wavelength characteristics of the four types of filters according to the embodiment. 図10は、4種類のフィルタで構成したランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の2次元平面上の配置を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the arrangement on a two-dimensional plane of a random color filter array composed of four types of filters and an image sensor. 図11は、4種類のフィルタで構成したランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の断面を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a cross section of a random color filter array composed of four types of filters and an image sensor. 図12は、図10に示すランダムカラーフィルタアレイで実現した84通りの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the transmittance as 84 wavelength characteristics realized by the random color filter array shown in FIG. 図13は、3種類のフィルタの9個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光される形態のランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の2次元平面上の配置を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the arrangement on the two-dimensional plane of the random color filter array and the imaging device in a form in which light transmitted through nine of the three types of filters is received by one photodiode 203a. 図14は、図13に示すランダムカラーフィルタアレイで実現した55通りの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing transmittances as 55 wavelength characteristics realized by the random color filter array shown in FIG. 図15は、4種類のフィルタの9個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光される形態のランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の2次元平面上の配置を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing an arrangement on a two-dimensional plane of a random color filter array and an image sensor in which light transmitted through nine of four types of filters is received by one photodiode 203a. 図16は、図15に示すランダムカラーフィルタアレイで実現した220通りの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing transmittances as 220 wavelength characteristics realized by the random color filter array shown in FIG. 図17は、3種類の補色フィルタの波長特性としての透過率を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing transmittance as wavelength characteristics of three types of complementary color filters. 図18は、実施の形態1に係る撮像システムにおける画像生成装置の主要な処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart illustrating a main processing procedure of the image generation apparatus in the imaging system according to the first embodiment. 図19は、撮像素子の画素数がN=16である場合の変調画像と生成画像とを示す模式図である。FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a modulated image and a generated image when the number of pixels of the image sensor is N = 16. 図20は、各種手法で生成されたR画像を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating R images generated by various methods. 図21は、各種手法で生成されたG画像を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing G images generated by various methods. 図22は、各種手法で生成されたB画像を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing B images generated by various methods. 図23は、各種手法で生成されたカラー画像を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing color images generated by various methods. 図24は、各種手法で生成されたG画像を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating G images generated by various methods. 図25は、図24の(a)〜(c)の画像の一部の領域を拡大した画像の一例である。FIG. 25 is an example of an image obtained by enlarging a partial region of the images in FIGS. 図26は、ランダムカラーフィルタアレイとフォトダイオードの配列との位相をずらした配置の一例を示す模式図である。FIG. 26 is a schematic diagram showing an example of an arrangement in which the phase of the random color filter array and the arrangement of the photodiodes are shifted. 図27Aは、2次元平面に投影した配置において複数のフォトダイオードと重なるカラーフィルタを含むランダムカラーフィルタアレイの一例を示す模式図である。FIG. 27A is a schematic diagram illustrating an example of a random color filter array including color filters that overlap with a plurality of photodiodes in an arrangement projected onto a two-dimensional plane. 図27Bは、図27Aとは別のランダムカラーフィルタアレイの一例を示す模式図である。FIG. 27B is a schematic diagram showing an example of a random color filter array different from FIG. 27A. 図28は、実施の形態2に係る撮像システムの構成を示す模式図である。FIG. 28 is a schematic diagram illustrating a configuration of an imaging system according to the second embodiment. 図29は、実施の形態2に係る撮像システムにおける画像生成装置の主要な処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart illustrating a main processing procedure of the image generation apparatus in the imaging system according to the second embodiment. 図30は、撮像素子の画素数がN=16である場合の生成画像(マルチバンド画像)を示す模式図である。FIG. 30 is a schematic diagram illustrating a generated image (multiband image) when the number of pixels of the image sensor is N = 16. 図31は、3種類のフィルタで構成したランダムカラーフィルタアレイ及び撮像素子の2次元平面上の配置を示す模式図である。FIG. 31 is a schematic diagram showing an arrangement on a two-dimensional plane of a random color filter array composed of three types of filters and an image sensor. 図32は、ベイヤー配列を示す模式図である。FIG. 32 is a schematic diagram showing a Bayer array.

(本開示の基礎となる知見)
特許文献1及び2に記載の技術では、1つの画素において、R(赤)、G(緑)及びB(青)のいずれかの情報しか取得されない。このため、取得される情報は必ずしも十分ではなく、解像度の高い適切な画像が生成されない可能性がある。
(Knowledge that forms the basis of this disclosure)
In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, only one information of R (red), G (green), and B (blue) is acquired in one pixel. For this reason, the acquired information is not always sufficient, and an appropriate image with high resolution may not be generated.

これに対して、例えばR、G及びBの各波長帯域の情報を混合して各画素に与え、その混合を画素群に対してランダムに行うことで、各画素からより多くの情報が得られ、得られた情報から圧縮センシング技術によって適切な画像が生成され得る。例えば、主としてRの波長帯域を透過するRフィルタ、主としてGの波長帯域を透過するGフィルタ、主としてBの波長帯域を透過するBフィルタの合計3種類のカラーフィルタ等といった、少ない種類の光学フィルタを用いて、画素群に対して疑似的にランダムな情報の混合を実現することが有用となる。例えば、撮像素子が受光する光の光路上に、比較的少ない種類の各光学フィルタをランダムに配置して構成されるランダム光学フィルタアレイを設置して撮像することで、解像度が高い適切な画像の生成が可能となり得る。以上の知見に基づき、以下、本開示に係る画像生成装置等を説明する。   On the other hand, for example, information of each wavelength band of R, G, and B is mixed and given to each pixel, and the mixing is performed randomly on the pixel group, so that more information can be obtained from each pixel. From the obtained information, an appropriate image can be generated by a compression sensing technique. For example, a small number of optical filters such as an R filter that mainly transmits the R wavelength band, a G filter that mainly transmits the G wavelength band, and a total of three types of color filters such as a B filter that mainly transmits the B wavelength band. It is useful to realize pseudo-random information mixing for the pixel group. For example, by installing a random optical filter array configured by randomly arranging relatively few types of optical filters on the optical path of light received by the imaging device, an appropriate image with high resolution can be obtained. Generation may be possible. Based on the above knowledge, an image generation apparatus and the like according to the present disclosure will be described below.

本開示の一態様に係る画像生成装置は、複数種類の光学フィルタを有するランダム光学フィルタアレイと、ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部と、前記デジタルデータと、前記ランダム光学フィルタアレイの変調情報とを用いて、画像を生成する生成回路とを備え、前記ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、前記フォトダイオードの前に位置し、前記ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、前記フォトダイオードよりも小さい。ここでのランダムは、疑似的なランダムを含む。同じ種類の光学フィルタ同士は、光の波長と光透過率との関係に係る波長特性が同じであり、互いに異なる種類の光学フィルタ同士は、光の波長と光透過率との関係に係る波長特性が相違する。また、複数の光学フィルタは、フォトダイオードの前、つまりフォトダイオードの受光領域である受光面の前方に位置し、例えばレンズ等の光学系部材を通過した光が受光面に至るまでの光路上に配置される。ランダム光学フィルタアレイの変調情報は、光学フィルタを略平面において複数配置してなるランダム光学フィルタアレイにおける光透過率に関する情報であり、その平面上の位置及び光の波長に応じてその光透過率は変化し得る。   An image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a random optical filter array having a plurality of types of optical filters, wherein the plurality of types of optical filters are randomly arranged and transmitted through the random optical filter array A generation circuit that generates an image using a photodiode that receives light, an AD conversion unit that converts light received by the photodiode into digital data, the digital data, and modulation information of the random optical filter array Wherein at least two optical filters in the random optical filter array are positioned in front of the photodiode, and the optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode. Random here includes pseudo-randomness. Optical filters of the same type have the same wavelength characteristics related to the relationship between the wavelength of light and light transmittance, and optical filters of different types have wavelength characteristics related to the relationship between the wavelength of light and light transmittance. Is different. The plurality of optical filters are positioned in front of the photodiode, that is, in front of the light receiving surface that is the light receiving region of the photodiode, and are on the optical path from the light passing through the optical system member such as a lens to the light receiving surface. Be placed. The modulation information of the random optical filter array is information regarding the light transmittance in a random optical filter array in which a plurality of optical filters are arranged in a substantially plane, and the light transmittance is determined according to the position on the plane and the wavelength of light. Can change.

これにより、光の波長と透過率との関係に係る波長特性が相互に異なる複数種類の光学フィルタがランダムに配置されたランダム光学フィルタアレイを介して、各画素としてのフォトダイオードが十分な情報を取得することができるので、解像度の低下が抑制され、適切な画像が生成され得る。   As a result, the photodiode as each pixel has sufficient information through a random optical filter array in which a plurality of types of optical filters having different wavelength characteristics related to the relationship between the wavelength of light and the transmittance are arranged at random. Since it can be acquired, a decrease in resolution is suppressed and an appropriate image can be generated.

また、例えば、前記光学フィルタは、カラーフィルタであり、前記ランダム光学フィルタアレイは、ランダムカラーフィルタアレイであり、前記生成回路が生成する前記画像は、カラー画像であることとしてもよい。   Further, for example, the optical filter may be a color filter, the random optical filter array may be a random color filter array, and the image generated by the generation circuit may be a color image.

これにより、例えばRフィルタ、Gフィルタ及びBフィルタ等のカラーフィルタの複数組のそれぞれを透過した光がフォトダイオードで加算され、変調情報に基づいて例えば圧縮センシング技術で、解像度が高い適切なカラー画像が生成され得る。   Thereby, for example, light transmitted through a plurality of sets of color filters such as an R filter, a G filter, and a B filter is added by a photodiode, and an appropriate color image having a high resolution is obtained based on the modulation information by, for example, a compression sensing technique. Can be generated.

また、例えば、前記フォトダイオードの前方から見て、前記少なくとも2つの光学フィルタそれぞれは、互いに異なる位置で前記フォトダイオードと重なることとしてもよい。   For example, when viewed from the front of the photodiode, each of the at least two optical filters may overlap the photodiode at different positions.

これにより、フォトダイオードの受光面に平行な2次元平面上に投影した配置においてフォトダイオードに重畳される各位置の2以上の光学フィルタを透過した光をそのフォトダイオードが受光し得るので、画素単位で取得される光の情報量が従来のベイヤー配列等より多くなる。このため、解像度の高い適切な画像が生成され得る。また、2以上の光学フィルタは完全に重複する位置ではなく互いに異なる位置でフォトダイオードに重なるように配置されるので、フォトダイオードで受光する光の量の低下が抑制され得る。   Thereby, in the arrangement projected onto the two-dimensional plane parallel to the light receiving surface of the photodiode, the photodiode can receive the light transmitted through two or more optical filters at each position superimposed on the photodiode. The amount of information of light acquired in (1) becomes larger than that of the conventional Bayer array. For this reason, an appropriate image with high resolution can be generated. In addition, since the two or more optical filters are arranged so as to overlap the photodiodes at positions different from each other rather than at completely overlapping positions, a decrease in the amount of light received by the photodiodes can be suppressed.

また、例えば、前記ランダム光学フィルタアレイにおける光学フィルタの個数は、前記フォトダイオードの個数より6倍以上多いこととしてもよい。   Further, for example, the number of optical filters in the random optical filter array may be six times or more larger than the number of the photodiodes.

これにより、実用上十分なランダムさ(ランダム性)を有するランダム光学フィルタアレイが実現され得るので、圧縮センシングにより適切な画像の生成が可能となり得る。   As a result, a random optical filter array having practically sufficient randomness (randomness) can be realized, so that an appropriate image can be generated by compressed sensing.

また、例えば、前記複数種類の光学フィルタは、第1種の光学フィルタと、第2種の光学フィルタと、第3種の光学フィルタとを有し、前記第1種の光学フィルタと、前記第2種の光学フィルタと、前記第3種の光学フィルタとは、互いに異なる波長特性を有することとしてもよい。   Further, for example, the plurality of types of optical filters include a first type of optical filter, a second type of optical filter, and a third type of optical filter, and the first type of optical filter, The two types of optical filters and the third type of optical filter may have different wavelength characteristics.

これにより、例えばRフィルタ、Gフィルタ及びBフィルタ等の3種類の光学フィルタを用いて比較的容易に有用なランダム光学フィルタアレイを構成し得る。   Thus, a useful random optical filter array can be configured relatively easily using three types of optical filters such as an R filter, a G filter, and a B filter.

また、例えば、前記フォトダイオードは、第1の波長帯域と、第2の波長帯域と、第3の波長帯域とを含む光を受光し、前記第1の波長帯域における前記第1種の光学フィルタの光透過率と、前記第1の波長帯域における前記第2種の光学フィルタの光透過率と、前記第1の波長帯域における前記第3種の光学フィルタの光透過率とは異なり、前記第2の波長帯域における前記第1種の光学フィルタの光透過率と、前記第2の波長帯域における前記第2種の光学フィルタの光透過率と、前記第2の波長帯域における前記第3種の光学フィルタの光透過率とは異なり、前記第3の波長帯域における前記第1種の光学フィルタの光透過率と、前記第3の波長帯域における前記第2種の光学フィルタの光透過率と、前記第3の波長帯域における前記第3種の光学フィルタの光透過率とは異なることとしてもよい。   In addition, for example, the photodiode receives light including a first wavelength band, a second wavelength band, and a third wavelength band, and the first type optical filter in the first wavelength band. Different from the light transmittance of the second type optical filter in the first wavelength band and the light transmittance of the third type optical filter in the first wavelength band. Light transmittance of the first type optical filter in the second wavelength band, light transmittance of the second type optical filter in the second wavelength band, and third type in the second wavelength band. Unlike the light transmittance of the optical filter, the light transmittance of the first type optical filter in the third wavelength band, and the light transmittance of the second type optical filter in the third wavelength band, In the third wavelength band It may differ from the three light transmittance of the optical filter.

これにより、例えばR、G及びBそれぞれの波長帯域等といった各波長帯域において光透過率が相互に異なる3種類の光学フィルタを用いて比較的容易に有用なランダム光学フィルタアレイを構成し得る。   As a result, a useful random optical filter array can be configured relatively easily using three types of optical filters having different light transmittances in each wavelength band such as the wavelength bands of R, G, and B, for example.

また、例えば、前記生成回路が生成する前記画像は、マルチバンド画像であることとしてもよい。   Further, for example, the image generated by the generation circuit may be a multiband image.

これにより、解像度の高いマルチバンド画像が生成され得る。なお、例えば、ランダム光学フィルタアレイを、可視光以外の波長帯域の光を透過する光学フィルタを含めて構成してもよい。   Thereby, a multiband image with high resolution can be generated. For example, the random optical filter array may include an optical filter that transmits light in a wavelength band other than visible light.

また、例えば、前記生成回路は、圧縮センシング技術を用いて前記画像を生成することとしてもよい。   Further, for example, the generation circuit may generate the image using a compression sensing technique.

この圧縮センシングにより、適切に画像が生成され得る。   By this compressed sensing, an image can be generated appropriately.

また、本開示の一態様に係る撮像装置は、複数種類の光学フィルタを有するランダム光学フィルタアレイと、ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部とを備え、前記ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、前記フォトダイオードの前に位置し、前記ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、前記フォトダイオードよりも小さい。   An imaging apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a random optical filter array having a plurality of types of optical filters, wherein the plurality of types of optical filters are randomly arranged, and passes through the random optical filter array. A photodiode that receives the received light, and an AD converter that converts the light received by the photodiode into digital data, wherein at least two optical filters in the random optical filter array are located in front of the photodiode. The optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode.

これにより、光の波長と透過率との関係に係る波長特性が相互に異なる複数種類の光学フィルタがランダムに配置されたランダム光学フィルタアレイを介して、各画素としてのフォトダイオードが十分な情報を取得することができるようになる。このため、各画素の情報を用いて解像度が比較的高い適切な画像が生成され得る。   As a result, the photodiode as each pixel has sufficient information through a random optical filter array in which a plurality of types of optical filters having different wavelength characteristics related to the relationship between the wavelength of light and the transmittance are arranged at random. Be able to get. For this reason, an appropriate image having a relatively high resolution can be generated using the information of each pixel.

なお、これらの包括的又は具体的な各種態様には、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体等の1つ又は複数の組み合わせが含まれる。   These comprehensive or specific various aspects include one or a plurality of combinations of an apparatus, a system, a method, an integrated circuit, a computer program, a computer-readable recording medium, and the like.

以下、図面を参照しながら、本開示における画像生成装置に係る撮像システムの実施の形態について説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも一例に過ぎない。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって、限定的なものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。   Hereinafter, embodiments of an imaging system according to an image generation device of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Any of the embodiments shown here is merely an example. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of components, and steps and order of steps shown in the following embodiments are merely examples, and are not limited. Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims can be arbitrarily added. Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly.

(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る撮像システム10の構成を示す。撮像システム10は、撮像装置11と画像生成装置12とを備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of an imaging system 10 according to the present embodiment. The imaging system 10 includes an imaging device 11 and an image generation device 12.

撮像装置11は、波長変調部101と、変調画像取得部102と、送信回路103とを有する。一方、画像生成装置12は、受信回路104と、カラー画像生成回路105と、出力I/F(インタフェース)装置106とを有する。撮像装置11と画像生成装置12とは、一体化していてもよい。もちろん、撮像装置11と画像生成装置12とが一体化している場合、送信回路103及び受信回路104は省略し得る。   The imaging device 11 includes a wavelength modulation unit 101, a modulated image acquisition unit 102, and a transmission circuit 103. On the other hand, the image generation device 12 includes a reception circuit 104, a color image generation circuit 105, and an output I / F (interface) device 106. The imaging device 11 and the image generation device 12 may be integrated. Of course, when the imaging device 11 and the image generation device 12 are integrated, the transmission circuit 103 and the reception circuit 104 may be omitted.

(撮像装置11)
まず、図2を参照しながら撮像装置11を説明する。
(Imaging device 11)
First, the imaging device 11 will be described with reference to FIG.

図2は、波長変調部101及び変調画像取得部102の構成の詳細を示す。   FIG. 2 shows details of the configuration of the wavelength modulation unit 101 and the modulated image acquisition unit 102.

図2に示されるように、波長変調部101は、結像光学系201及びランダムカラーフィルタアレイ202に対応する。また、変調画像取得部102は、撮像素子203に対応する。   As shown in FIG. 2, the wavelength modulation unit 101 corresponds to the imaging optical system 201 and the random color filter array 202. The modulated image acquisition unit 102 corresponds to the image sensor 203.

(結像光学系201)
結像光学系201は、少なくとも、1枚又は複数枚のレンズと、レンズ位置調整機構とを有する(いずれも図示せず)。1枚又は複数枚のレンズは被写体からの光を集めて、光信号を結像する。光信号は被写体の像を示す。レンズ位置調整機構は、例えば、レンズによる結像位置を調整するためのアクチュエータ及びアクチュエータの駆動量を制御する制御回路(コントローラ)である。なお、1枚又は複数枚のレンズの焦点が固定されている場合には、レンズ位置調整機構は不要である。また、ピンホールカメラのように、レンズを利用せずに光信号を結像させてもよい。
(Imaging optical system 201)
The imaging optical system 201 includes at least one or a plurality of lenses and a lens position adjusting mechanism (none of which is shown). One or more lenses collect light from the subject and form an optical signal. The optical signal indicates an image of the subject. The lens position adjustment mechanism is, for example, an actuator for adjusting the imaging position by the lens and a control circuit (controller) that controls the drive amount of the actuator. Note that when the focus of one or more lenses is fixed, the lens position adjusting mechanism is unnecessary. Further, like a pinhole camera, an optical image may be formed without using a lens.

結像光学系201は光学系と呼んでもよい。   The imaging optical system 201 may be called an optical system.

(撮像素子203)
図3は、ランダムカラーフィルタアレイ202及び撮像素子203の構成の詳細の一例を示す。
(Image sensor 203)
FIG. 3 shows an example of the detailed configuration of the random color filter array 202 and the image sensor 203.

撮像素子203は、複数のフォトダイオード203aと、少なくとも1つのAD変換部203bとを含んで構成される。   The image sensor 203 includes a plurality of photodiodes 203a and at least one AD converter 203b.

フォトダイオード203aにより、結像光学系201が結像した光信号を受け付け、AD変換部203bにより、電気信号に変換する。電気信号は、画素毎の変調された画像である変調画像を示す。即ち、撮像素子203は、変調画像を撮像する。撮像素子203は、レンズの焦点距離に配置される。   The optical signal formed by the imaging optical system 201 is received by the photodiode 203a, and converted into an electrical signal by the AD conversion unit 203b. The electrical signal indicates a modulated image that is a modulated image for each pixel. That is, the image sensor 203 captures a modulated image. The image sensor 203 is disposed at the focal length of the lens.

撮像素子203は光学系で集光された光を受光して、電気信号を出力する複数の画素を含む。画素は、フォトダイオード203aに対応する。撮像素子203の複数のフォトダイオード203aと複数の電気信号とは1対1に対応する。   The image sensor 203 includes a plurality of pixels that receive light collected by the optical system and output an electrical signal. The pixel corresponds to the photodiode 203a. The plurality of photodiodes 203a of the image sensor 203 and the plurality of electrical signals correspond one-to-one.

(ランダムカラーフィルタアレイ202)
ランダムカラーフィルタアレイ202は、複数種類のカラーフィルタ202a〜202cを有する。ランダムカラーフィルタアレイ202は、例えば、複数のカラーフィルタ202a〜202cが、略平面上の互いに異なる位置であり、かつランダムに配置(例えば複数種類のカラーフィルタからカラーフィルタをランダムに選択して配置)されているカラーフィルタの集合体である。ランダムカラーフィルタアレイ202は、フォトダイオード203aの前、つまり、結像光学系201から入射した光が撮像素子203に至る光路上(例えば入射光がフォトダイオード203aの受光面に至る手前)に配置される。
(Random color filter array 202)
The random color filter array 202 has a plurality of types of color filters 202a to 202c. In the random color filter array 202, for example, the plurality of color filters 202a to 202c are at mutually different positions on a substantially plane, and are randomly arranged (for example, a color filter is randomly selected from a plurality of types of color filters). This is a collection of color filters. The random color filter array 202 is disposed in front of the photodiode 203a, that is, on the optical path where the light incident from the imaging optical system 201 reaches the image sensor 203 (for example, before the incident light reaches the light receiving surface of the photodiode 203a). The

カラーフィルタ202aと、カラーフィルタ202bと、カラーフィルタ202cとは互いに種類(つまり、光の波長と透過率との関係に係る波長特性)の異なるカラーフィルタである。一例としては、1つの種類のカラーフィルタ202aは、主としてRの波長帯域を透過するRフィルタであり、別の1つの種類のカラーフィルタ202bは、主としてGの波長帯域を透過するGフィルタであり、また別の1つの種類のカラーフィルタ202cは、主としてBの波長帯域を透過するBフィルタである。   The color filter 202a, the color filter 202b, and the color filter 202c are color filters of different types (that is, wavelength characteristics related to the relationship between light wavelength and transmittance). As an example, one type of color filter 202a is an R filter that mainly transmits the R wavelength band, and another type of color filter 202b is a G filter that mainly transmits the G wavelength band. Another type of color filter 202c is a B filter that mainly transmits the B wavelength band.

図3の例において、ランダムカラーフィルタアレイ202は、1つのフォトダイオード203a毎に、3種類のカラーフィルタ202a〜202cからなる集合からランダムに選択された6つのカラーフィルタを有する。なお、各フォトダイオード203aに対する各カラーフィルタ202a〜202cの配置の詳細(つまり6つのカラーフィルタの集合における個々のカラーフィルタの配置)については、図6、図7等を用いて後述する。   In the example of FIG. 3, the random color filter array 202 includes six color filters randomly selected from a set of three types of color filters 202a to 202c for each photodiode 203a. Details of the arrangement of the color filters 202a to 202c with respect to the photodiodes 203a (that is, the arrangement of individual color filters in a set of six color filters) will be described later with reference to FIGS.

典型的には、ランダムカラーフィルタアレイ202は、撮像素子203の前面つまり受光面に接して配置される。なお、ランダムカラーフィルタアレイ202は、撮像素子203の前に、前面から所定の間隔を空けて配置されてもよい。   Typically, the random color filter array 202 is disposed in contact with the front surface of the image sensor 203, that is, the light receiving surface. The random color filter array 202 may be disposed in front of the image sensor 203 with a predetermined interval from the front surface.

ランダムカラーフィルタアレイ202は、撮像素子203に入射する複数の波長帯域の光をフィルタリングするために用いられ、ランダムカラーフィルタアレイ202を透過して撮像した画像を変調画像と呼ぶ。ランダムカラーフィルタアレイ202は、複数の波長帯域の光が透過する任意の位置において、異なる光透過率を有している。ここで言う「位置」は、一定の面積を有する微小領域の位置を意味している。略平面形状の各カラーフィルタ202a〜202cで構成されるランダムカラーフィルタアレイ202が略平面形状であるとしてその平面上の各微小領域の位置毎に、光透過率は相違し得る。このような位置毎の光透過率は、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成する複数種類のカラーフィルタ202a〜202cの波長特性と、ランダムカラーフィルタアレイ202の配置によって決まり、変調情報と呼ぶ。各微小領域の面積は、例えば撮像素子203の各フォトダイオード203aの受光面積と等しくてもよいし、その受光面積より小さくてもよい。なお、光透過率は透過する波長(波長帯域)によっても異なり得る。   The random color filter array 202 is used for filtering light of a plurality of wavelength bands incident on the image sensor 203, and an image captured through the random color filter array 202 is referred to as a modulated image. The random color filter array 202 has different light transmittances at arbitrary positions where light of a plurality of wavelength bands is transmitted. Here, “position” means the position of a minute region having a certain area. Assuming that the random color filter array 202 composed of the substantially planar color filters 202a to 202c has a substantially planar shape, the light transmittance may be different for each position of each minute region on the plane. The light transmittance at each position is determined by the wavelength characteristics of the plurality of types of color filters 202a to 202c constituting the random color filter array 202 and the arrangement of the random color filter array 202, and is referred to as modulation information. The area of each minute region may be equal to or smaller than the light receiving area of each photodiode 203a of the image sensor 203, for example. The light transmittance may vary depending on the wavelength (wavelength band) to be transmitted.

複数のフォトダイオード203aとランダムカラーフィルタアレイ202に係る上述の複数の微小領域の位置とは、1対1で対応してもよいし、1対複数で対応してもよい。   The plurality of photodiodes 203a and the positions of the plurality of minute regions related to the random color filter array 202 may correspond one-to-one or one-to-many.

ランダムカラーフィルタアレイ202の更なる詳細は後に説明する。   Further details of the random color filter array 202 will be described later.

(送信回路103)
送信回路103は、撮像素子203が撮像した変調画像と、ランダムカラーフィルタアレイ202に対応して設定された変調情報とを、画像生成装置12に送信する。送信は、有線通信及び無線通信のいずれで行われてもよい。
(Transmission circuit 103)
The transmission circuit 103 transmits the modulation image captured by the image sensor 203 and the modulation information set corresponding to the random color filter array 202 to the image generation device 12. Transmission may be performed by either wired communication or wireless communication.

なお、本実施の形態では、撮像システム10が、送信回路103及び受信回路104を備え、概ねリアルタイムで変調画像及び変調情報を送受信して処理を行うことが想定されている。しかしながら、撮像システム10は、変調画像及び変調情報を保存する記憶装置(例えばハードディスクドライブ)を備え、非リアルタイムで処理を行ってもよい。   In the present embodiment, it is assumed that the imaging system 10 includes the transmission circuit 103 and the reception circuit 104 and performs processing by transmitting and receiving modulated images and modulation information in substantially real time. However, the imaging system 10 may include a storage device (for example, a hard disk drive) that stores a modulated image and modulation information, and may perform processing in non-real time.

(画像生成装置12)
再び図1を参照し、画像生成装置12の受信回路104、カラー画像生成回路105及び出力インタフェース装置106をそれぞれ説明する。
(Image generation device 12)
With reference to FIG. 1 again, the receiving circuit 104, the color image generating circuit 105, and the output interface device 106 of the image generating device 12 will be described.

(受信回路104)
受信回路104は、撮像装置11から出力された変調画像と変調情報とを受け取る。受信回路104と送信回路103との間の通信は、有線通信でも無線通信でもよい。なお、送信回路103が変調画像及び変調情報を有線通信で送信したとしても、有線通信を無線通信に変換する機器を経由することにより、受信回路104がこれらの情報を無線で受信してもよい。その逆も同様である。
(Receiving circuit 104)
The receiving circuit 104 receives the modulated image and the modulation information output from the imaging device 11. Communication between the reception circuit 104 and the transmission circuit 103 may be wired communication or wireless communication. Even if the transmission circuit 103 transmits the modulated image and the modulation information through wired communication, the reception circuit 104 may receive the information wirelessly through a device that converts the wired communication into wireless communication. . The reverse is also true.

(カラー画像生成回路105)
カラー画像生成回路105は、受信回路104が受信した変調画像及び変調情報を利用してカラー画像を生成する。カラー画像を生成する処理(カラー画像生成処理)の詳細については後述する。カラー画像生成回路105は、生成されたカラー画像を出力インタフェース装置106に送る。
(Color image generation circuit 105)
The color image generation circuit 105 generates a color image using the modulation image and modulation information received by the reception circuit 104. Details of the color image generation process (color image generation process) will be described later. The color image generation circuit 105 sends the generated color image to the output interface device 106.

(出力インタフェース装置106)
出力インタフェース装置106は、映像出力端子等である。出力インタフェース装置106は、カラー画像を、デジタル信号として又はアナログ信号として画像生成装置12の外部に出力する。
(Output interface device 106)
The output interface device 106 is a video output terminal or the like. The output interface device 106 outputs the color image to the outside of the image generation device 12 as a digital signal or an analog signal.

(ランダムカラーフィルタアレイ202の詳細)
次に、図4〜図7を参照しながら、ランダムカラーフィルタアレイ202をより詳細に説明する。
(Details of the random color filter array 202)
Next, the random color filter array 202 will be described in more detail with reference to FIGS.

図4は、ランダムカラーフィルタアレイ202を含む撮像システム10の模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram of the imaging system 10 including the random color filter array 202.

上述したように、ランダムカラーフィルタアレイ202は波長特性として、位置に応じて、かつ、波長帯域に応じて、異なり得る光透過率を有している。つまり、複数の波長帯域の光が透過する任意の複数の位置それぞれでは、各波長帯域の光透過率の組み合わせが互いに異なっている。このような光学特性を実現するために、本実施の形態のランダムカラーフィルタアレイ202は、光の波長帯域に応じた光透過率の互いに異なる複数種類のカラーフィルタ202a〜202cを有し、1つのフォトダイオード203aに対応するように、複数種類のカラーフィルタ202a〜202cのうちからランダムに選択した複数のカラーフィルタを配置している。そのため、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成するカラーフィルタの個数は、撮像素子203を構成するフォトダイオード203aの個数よりも多くなる。また、ランダムカラーフィルタアレイ202において各位置に配置されたカラーフィルタの種類は相違し得る。なお、図4に例示するように、ランダムカラーフィルタアレイ202は、例えば、フォトダイオード203aの前方から見て(つまり入射光の光路で上流の結像光学系201の方から見て)、複数のカラーフィルタそれぞれを、互いに異なる位置でフォトダイオード203aと重なるように配置している。フォトダイオード203aの前方から見て、各カラーフィルタは、相互に一部重なり合ってもよいが、図4の例のように、相互に重ならないことで、フォトダイオード203aが受光する光量の低減が抑制され得る。   As described above, the random color filter array 202 has a light transmittance that can vary depending on the position and the wavelength band as the wavelength characteristic. That is, the combinations of the light transmittances of the respective wavelength bands are different from each other at arbitrary positions where the light of the plurality of wavelength bands is transmitted. In order to realize such optical characteristics, the random color filter array 202 of the present embodiment includes a plurality of types of color filters 202a to 202c having different light transmittances according to the wavelength band of light. A plurality of color filters randomly selected from a plurality of types of color filters 202a to 202c are arranged so as to correspond to the photodiode 203a. Therefore, the number of color filters constituting the random color filter array 202 is greater than the number of photodiodes 203a constituting the image sensor 203. Further, the types of color filters arranged at each position in the random color filter array 202 can be different. As illustrated in FIG. 4, the random color filter array 202 includes, for example, a plurality of random color filter arrays 202 as viewed from the front of the photodiode 203a (that is, as viewed from the upstream imaging optical system 201 in the optical path of incident light). Each color filter is arranged so as to overlap the photodiode 203a at a different position. As seen from the front of the photodiode 203a, the color filters may partially overlap each other, but as shown in the example of FIG. 4, the amount of light received by the photodiode 203a is suppressed by not overlapping each other. Can be done.

なお、図4では、1つのフォトダイオード203aに対応付けて、3種類のカラーフィルタ202a〜202cを組み合わせた3つのカラーフィルタを記載しているが、これは一例に過ぎず、組み合わされるカラーフィルタの数及び種類数はいずれも、3に限られない。   In FIG. 4, three color filters in which three types of color filters 202a to 202c are combined in association with one photodiode 203a are described, but this is only an example, and the color filters to be combined are shown. Both the number and the number of types are not limited to three.

図5は、3種類のカラーフィルタ202a〜202cの各波長特性としての光透過率を示す図である。同図において、フィルタ1は、カラーフィルタ202aであり、フィルタ2は、カラーフィルタ202bであり、フィルタ3は、カラーフィルタ202cである。   FIG. 5 is a diagram illustrating the light transmittance as each wavelength characteristic of the three types of color filters 202a to 202c. In the figure, the filter 1 is a color filter 202a, the filter 2 is a color filter 202b, and the filter 3 is a color filter 202c.

フィルタの波長特性は、フィルタに入射した光が、波長に応じて、どの程度、反射、透過及び吸収されるかを示す。反射光、透過光及び吸収光の総和は入射光に等しい。透過光と入射光との比率は、「透過率」と呼ばれる。この透過率を、光透過率とも称する。吸収光と入射光との比率は「吸収率」と呼ばれる。吸収率は、入射光の光量から反射光の光量と透過光の光量とを減算し、さらに入射光の光量で除算することでも求められる。図5では、各フィルタにおける光透過率と光の波長との関係を示している。   The wavelength characteristic of the filter indicates how much light incident on the filter is reflected, transmitted, and absorbed according to the wavelength. The sum of the reflected light, transmitted light and absorbed light is equal to the incident light. The ratio of transmitted light to incident light is called “transmittance”. This transmittance is also referred to as light transmittance. The ratio of absorbed light to incident light is called “absorption rate”. The absorptance can also be obtained by subtracting the amount of reflected light and the amount of transmitted light from the amount of incident light, and further dividing by the amount of incident light. FIG. 5 shows the relationship between the light transmittance and the wavelength of light in each filter.

図6及び図7は、3種類のカラーフィルタ202a〜202cで構成したランダムカラーフィルタアレイ202の模式図である。図6は、ランダムカラーフィルタアレイ202の各カラーフィルタ、及び、撮像素子203の各フォトダイオード203aの2次元平面上の配置を示す。この2次元平面は、例えば撮像素子203の受光面に平行な平面である。図7は、ランダムカラーフィルタアレイ202及び撮像素子203の断面を示す。図6等では、カラーフィルタ202a、202b及び202cをそれぞれ、R、G、Bで表している。   6 and 7 are schematic views of a random color filter array 202 composed of three types of color filters 202a to 202c. FIG. 6 shows the arrangement of the color filters of the random color filter array 202 and the photodiodes 203a of the image sensor 203 on a two-dimensional plane. This two-dimensional plane is a plane parallel to the light receiving surface of the image sensor 203, for example. FIG. 7 shows a cross section of the random color filter array 202 and the image sensor 203. In FIG. 6 and the like, the color filters 202a, 202b, and 202c are represented by R, G, and B, respectively.

本実施の形態では、3種類のカラーフィルタ202a、202b、202cから選択された6個のカラーフィルタを透過した光が、1つのフォトダイオード203aで受光される。図6に示すように、3種類のカラーフィルタ202a〜202cから、重複を許して6個のカラーフィルタを選択する組み合わせは、3H6=28通りである。   In this embodiment, light that has passed through six color filters selected from the three types of color filters 202a, 202b, and 202c is received by one photodiode 203a. As shown in FIG. 6, there are 3H6 = 28 combinations in which six color filters are selected from the three types of color filters 202a to 202c while allowing duplication.

ここで、波長λについての、カラーフィルタ202aの光透過率をC1(λ)、カラーフィルタ202bの光透過率をC2(λ)、カラーフィルタ202cの光透過率をC3(λ)とする。また、位置(u,v)の画素に係るフォトダイオード203aに対応するカラーフィルタの数をNP(u,v)、そのうち、カラーフィルタ202aの数をNR(u,v)、カラーフィルタ202bの数をNG(u,v)、カラーフィルタ202cの数をNB(u,v)とすると、ランダムカラーフィルタアレイ202のある位置(u,v)における波長特性としての光透過率CA(λ,u,v)は、次式で表現される。   Here, for the wavelength λ, the light transmittance of the color filter 202a is C1 (λ), the light transmittance of the color filter 202b is C2 (λ), and the light transmittance of the color filter 202c is C3 (λ). The number of color filters corresponding to the photodiode 203a related to the pixel at the position (u, v) is NP (u, v), of which the number of color filters 202a is NR (u, v) and the number of color filters 202b. Is NG (u, v), and the number of color filters 202c is NB (u, v), the light transmittance CA (λ, u, v) as the wavelength characteristic at a certain position (u, v) of the random color filter array 202. v) is expressed by the following equation.

CA(λ,u,v)={NR(u,v)・C1(λ)+NG(u,v)・C2(λ)+NB(u,v)・C3(λ)}/NP(u,v) ・・・(式1)   CA (λ, u, v) = {NR (u, v) · C1 (λ) + NG (u, v) · C2 (λ) + NB (u, v) · C3 (λ)} / NP (u, v (1)

ここで、NR(u,v)+NG(u,v)+NB(u,v)=NP(u,v)である。また、NP(u,v)=6である。   Here, NR (u, v) + NG (u, v) + NB (u, v) = NP (u, v). Further, NP (u, v) = 6.

図8は、上述のランダムカラーフィルタアレイ202で実現した28通りの波長特性としての、波長に応じた光透過率を示す。   FIG. 8 shows the light transmittance according to the wavelength as the 28 wavelength characteristics realized by the random color filter array 202 described above.

このように、本実施の形態におけるランダムカラーフィルタアレイ202は、3種類のカラーフィルタ202a〜202cしか利用しないが、1つのフォトダイオード203aに対してその3種類のうちから選択した6個のフィルタを対応させることで、28通りの波長特性を画素毎に与えることができるため、ある程度十分なランダムさを有するランダムカラーフィルタアレイ(つまりある程度十分なランダムさでのランダムサンプリングを可能とする光学フィルタアレイ)を実現している。   Thus, although the random color filter array 202 in this embodiment uses only three types of color filters 202a to 202c, six filters selected from the three types are used for one photodiode 203a. By making it correspond, 28 wavelength characteristics can be given to each pixel, so that a random color filter array having a certain degree of randomness (that is, an optical filter array that enables random sampling with a certain degree of randomness) Is realized.

(ランダムカラーフィルタアレイ202の変形例1)
以上の説明では、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成するフィルタは3種類のカラーフィルタ202a〜202cとしたが、フィルタを4種類以上にしてもよく、互いに波長特性として光透過率の異なる光学フィルタとして機能するものであれば、必ずしもカラーフィルタでなくてもよい。以下、上述のランダムカラーフィルタアレイ202として、4種類のフィルタを利用する形態(変形例1)について、説明する。
(Variation 1 of the random color filter array 202)
In the above description, the filters constituting the random color filter array 202 are three types of color filters 202a to 202c. However, four or more types of filters may be used and function as optical filters having different light transmittances as wavelength characteristics. If it does, it is not necessarily a color filter. Hereinafter, a mode (Modification 1) in which four types of filters are used as the random color filter array 202 described above will be described.

図9は、4種類のフィルタの各波長特性としての光透過率を示す図である。同図において、フィルタ1〜3は、カラーフィルタ202a〜202cであり、フィルタ4は、全域を透過するフィルタである。このフィルタ4は、ランダムカラーフィルタアレイを生成する際、フィルタとしての部材を入れないことで実現可能である。このように部材を入れない部分を設けることで、全域を透過するフィルタを、ランダムカラーフィルタアレイ202に含ませると、コストを抑えることができる。ここでは、ランダムカラーフィルタアレイ202における、この全域を透過するフィルタを、便宜上カラーフィルタと称して説明を続ける。   FIG. 9 is a diagram showing the light transmittance as each wavelength characteristic of the four types of filters. In the figure, filters 1 to 3 are color filters 202a to 202c, and a filter 4 is a filter that transmits the entire region. The filter 4 can be realized by not including a member as a filter when generating a random color filter array. By providing a portion that does not contain a member in this way and including a filter that transmits the entire region in the random color filter array 202, the cost can be reduced. Here, in the random color filter array 202, the filter that transmits the entire region will be referred to as a color filter for the sake of convenience, and the description will be continued.

図10及び図11は、4種類のフィルタで構成したランダムカラーフィルタアレイ202の模式図である。図10は、ランダムカラーフィルタアレイ202の各フィルタ、及び、撮像素子203の各フォトダイオード203aの2次元平面上の配置を示す。図10において全域を透過するカラーフィルタ202dをWで表している。図11は、ランダムカラーフィルタアレイ202及び撮像素子203の断面を示す。図11等では、カラーフィルタ202dをWで表している。   10 and 11 are schematic views of a random color filter array 202 composed of four types of filters. FIG. 10 shows the arrangement of the filters of the random color filter array 202 and the photodiodes 203a of the image sensor 203 on a two-dimensional plane. In FIG. 10, the color filter 202d that transmits the entire region is denoted by W. FIG. 11 shows a cross section of the random color filter array 202 and the image sensor 203. In FIG. 11 and the like, the color filter 202d is represented by W.

本変形例では、4種類のカラーフィルタ202a、202b、202c、202dから選択された6個のフィルタを透過した光が、1つのフォトダイオード203aで受光される。カラーフィルタ202dは、全域を透過するフィルタである。図10に示すように、4種類のフィルタから、重複を許して6個のフィルタを選択する組み合わせは、4H6=84通りである。   In this modification, light that has passed through six filters selected from four types of color filters 202a, 202b, 202c, and 202d is received by one photodiode 203a. The color filter 202d is a filter that transmits the entire area. As shown in FIG. 10, there are 4H6 = 84 combinations in which 6 filters are selected from the four types of filters while allowing overlap.

ここで、波長λについての、カラーフィルタ202aの光透過率をC1(λ)、カラーフィルタ202bの光透過率をC2(λ)、カラーフィルタ202cの光透過率をC3(λ)、カラーフィルタ202dの光透過率をC4(λ)とする。また、位置(u,v)の画素に係るフォトダイオード203aに対応するカラーフィルタの数をNP(u,v)、そのうち、カラーフィルタ202aの数をNR(u,v)、カラーフィルタ202bの数をNG(u,v)、カラーフィルタ202cの数をNB(u,v)、カラーフィルタ202dの数をNW(u,v)とすると、ランダムカラーフィルタアレイ202のある位置(u,v)における波長特性としての光透過率CA(λ,u,v)は、次式で表現される。   Here, for the wavelength λ, the light transmittance of the color filter 202a is C1 (λ), the light transmittance of the color filter 202b is C2 (λ), the light transmittance of the color filter 202c is C3 (λ), and the color filter 202d. Is assumed to be C4 (λ). The number of color filters corresponding to the photodiode 203a related to the pixel at the position (u, v) is NP (u, v), of which the number of color filters 202a is NR (u, v) and the number of color filters 202b. Is NG (u, v), the number of color filters 202c is NB (u, v), and the number of color filters 202d is NW (u, v), the random color filter array 202 is located at a certain position (u, v). The light transmittance CA (λ, u, v) as the wavelength characteristic is expressed by the following equation.

CA(λ,u,v)={NR(u,v)・C1(λ)+NG(u,v)・C2(λ)+NB(u,v)・C3(λ)+NW(u,v)・C4(λ)}/NP(u,v) ・・・(式2)   CA (λ, u, v) = {NR (u, v) · C1 (λ) + NG (u, v) · C2 (λ) + NB (u, v) · C3 (λ) + NW (u, v) · C4 (λ)} / NP (u, v) (Formula 2)

ここで、NR(u,v)+NG(u,v)+NB(u,v)+NW(u,v)=NP(u,v)である。また、NP(u,v)=6である。   Here, NR (u, v) + NG (u, v) + NB (u, v) + NW (u, v) = NP (u, v). Further, NP (u, v) = 6.

図12は、本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202で実現した84通りの波長特性としての、波長に応じた光透過率を示す。   FIG. 12 shows light transmittance according to wavelength as 84 wavelength characteristics realized by the random color filter array 202 according to this modification.

このように、本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202は、4種類のカラーフィルタ202a〜202dしか利用しないが、1つのフォトダイオード203aに対してその4種類のうちから選択した6個のフィルタを対応させることで、84通りの波長特性を画素毎に与えることができるため、ある程度十分なランダムさを有するランダムカラーフィルタアレイを実現している。   As described above, the random color filter array 202 according to the present modification uses only four types of color filters 202a to 202d. However, six filters selected from the four types are selected for one photodiode 203a. By making it correspond, 84 kinds of wavelength characteristics can be given to each pixel, so that a random color filter array having a certain degree of randomness is realized.

(ランダムカラーフィルタアレイ202の変形例2)
また、以上の説明では、ランダムカラーフィルタアレイ202が、3種類以上のフィルタのうちから、選択した6個のフィルタを透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光されるように構成されることを示したが、1つのフォトダイオード203aで受光される光が透過するフィルタの個数は7個以上でもよい。以下、ランダムカラーフィルタアレイ202を、3種類のフィルタの9個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光されるように構成した形態(変形例2)について、説明する。
(Modification 2 of the random color filter array 202)
In the above description, the random color filter array 202 is configured such that light that has passed through six filters selected from three or more types of filters is received by one photodiode 203a. Although shown, the number of filters through which light received by one photodiode 203a passes may be seven or more. Hereinafter, a mode (Modification 2) in which the random color filter array 202 is configured such that light that has passed through nine of the three types of filters is received by one photodiode 203a will be described.

図13は、3種類のフィルタの9個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光される形態におけるランダムカラーフィルタアレイ202の各フィルタ、及び、撮像素子203の各フォトダイオード203aの2次元平面上の配置を示す。   FIG. 13 illustrates a two-dimensional plane of each filter of the random color filter array 202 and each photodiode 203a of the image sensor 203 in a form in which light transmitted through nine of the three types of filters is received by one photodiode 203a. The above arrangement is shown.

図13に示すように、3種類のフィルタから、重複を許して9個のフィルタを選択する組み合わせは、3H9=55通りである。   As shown in FIG. 13, there are 3H9 = 55 combinations in which nine filters are selected from three types of filters while allowing duplication.

本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202のある位置(u,v)における波長特性としての光透過率CA(λ,u,v)は、上述の式1で表現される。但し、NP(u,v)=9である。   The light transmittance CA (λ, u, v) as a wavelength characteristic at a certain position (u, v) of the random color filter array 202 according to the present modification is expressed by the above-described Expression 1. However, NP (u, v) = 9.

図14は、本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202で実現した55通りの波長特性としての、波長に応じた光透過率を示す。   FIG. 14 shows the light transmittance according to the wavelength as 55 kinds of wavelength characteristics realized by the random color filter array 202 according to this modification.

このように、本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202は、3種類のカラーフィルタしか利用しないが、1つのフォトダイオード203aに対してその3種類のうちから選択した9個のフィルタを対応させることで、55通りの波長特性を画素毎に与えることができるため、ある程度十分なランダムさを有するランダムカラーフィルタアレイを実現している。   As described above, the random color filter array 202 according to this modification uses only three types of color filters, but nine photodiodes selected from the three types are associated with one photodiode 203a. Thus, since 55 types of wavelength characteristics can be provided for each pixel, a random color filter array having a certain degree of randomness is realized.

(ランダムカラーフィルタアレイ202の変形例3)
また、ランダムカラーフィルタアレイ202を、4種類以上のフィルタ202a、202b、202c、202dのうちから選択した7個以上のフィルタを透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光されるように構成してもよい。以下、ランダムカラーフィルタアレイ202を、4種類のフィルタの9個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光されるように構成した形態(変形例3)について、説明する。
(Modification 3 of the random color filter array 202)
Further, the random color filter array 202 is configured so that light that has passed through seven or more filters selected from four or more types of filters 202a, 202b, 202c, and 202d is received by one photodiode 203a. Also good. Hereinafter, a mode (Modification 3) in which the random color filter array 202 is configured such that light that has passed through nine of the four types of filters is received by one photodiode 203a will be described.

図15は、4種類のフィルタの9個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光される形態におけるランダムカラーフィルタアレイ202の各フィルタ、及び、撮像素子203の各フォトダイオード203aの2次元平面上の配置を示す。   FIG. 15 shows a two-dimensional plane of each filter of the random color filter array 202 and each photodiode 203a of the image sensor 203 in a form in which light transmitted through nine of the four types of filters is received by one photodiode 203a. The above arrangement is shown.

図15に示すように、4種類のフィルタから、重複を許して9個のフィルタを選択する組み合わせは、4H9=220通りである。   As shown in FIG. 15, there are 4H9 = 220 combinations for selecting nine filters from the four types of filters while allowing duplication.

本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202のある位置(u,v)における波長特性としての光透過率CA(λ,u,v)は、上述の式2で表現される。但し、NP(u,v)=9である。   The light transmittance CA (λ, u, v) as a wavelength characteristic at a certain position (u, v) of the random color filter array 202 according to this modification is expressed by the above-described Expression 2. However, NP (u, v) = 9.

図16は、本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202で実現した220通りの波長特性としての、波長に応じた光透過率を示す。   FIG. 16 shows the light transmittance according to the wavelength as 220 wavelength characteristics realized by the random color filter array 202 according to this modification.

このように、本変形例に係るランダムカラーフィルタアレイ202は、4種類のフィルタしか利用しないが、1つのフォトダイオード203aに対してその4種類のうちから選択した9個のフィルタを対応させることで、220通りの波長特性を画素毎に与えることができるため、ある程度十分なランダムさを有するランダムカラーフィルタアレイを実現している。   As described above, the random color filter array 202 according to this modification uses only four types of filters, but nine photodiodes selected from the four types correspond to one photodiode 203a. , 220 wavelength characteristics can be provided for each pixel, so that a random color filter array having a certain degree of randomness is realized.

(ランダムカラーフィルタアレイ202の変形例4)
また、上述の実施の形態で、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成する3種類のカラーフィルタ202a〜202cは、それぞれ、R(赤)フィルタ、G(緑)フィルタ、B(青)フィルタであることとしたが、フィルタ特性は、これに限らない。ここでは、ランダムカラーフィルタアレイ202に補色フィルタを含ませた形態について説明する。
(Modification 4 of the random color filter array 202)
In the above-described embodiment, the three types of color filters 202a to 202c constituting the random color filter array 202 are an R (red) filter, a G (green) filter, and a B (blue) filter, respectively. However, the filter characteristics are not limited to this. Here, a mode in which a complementary color filter is included in the random color filter array 202 will be described.

例えば、ランダムカラーフィルタアレイ202において、Rフィルタ、Gフィルタ或いはBフィルタという原色フィルタに比べて透過帯域の広い補色フィルタ(例えばマゼンタ、シアン、黄色のフィルタ)を利用する。   For example, in the random color filter array 202, a complementary color filter (for example, a magenta, cyan, or yellow filter) having a wider transmission band than the primary color filter such as an R filter, a G filter, or a B filter is used.

図17は、3種類の補色フィルタの各波長特性としての光透過率を示す図である。同図において、フィルタ1は、例えばマゼンタのフィルタであり、フィルタ2は、例えばシアンのフィルタであり、フィルタ3は、例えば黄色のフィルタである。   FIG. 17 is a diagram showing the light transmittance as each wavelength characteristic of the three types of complementary color filters. In the figure, a filter 1 is, for example, a magenta filter, a filter 2 is, for example, a cyan filter, and a filter 3 is, for example, a yellow filter.

このような補色フィルタを利用することで、透過帯域が広がるため、ノイズを低減した画像を取得することができる。   By using such a complementary color filter, the transmission band is widened, so that an image with reduced noise can be acquired.

もちろん、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成するフィルタとして、R、G、Bのカラーフィルタつまり原色フィルタと、波長帯域の全域を透過するフィルタと、補色フィルタとを組み合わせるようにしてもよい。例えば、図9と図17とで示した各フィルタを組み合わせてランダムカラーフィルタアレイ202を構成してもよい。この場合には、7種類のフィルタの6個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光されるようにランダムカラーフィルタアレイ202が構成される。7種類のフィルタから、重複を許して6個のフィルタを選択する組み合わせは、7H6=924通りである。この場合のランダムカラーフィルタアレイ202は、7種類のフィルタしか利用しないが、1つのフォトダイオード203aに対して7種類のうちから選択した6個のフィルタを対応させることで、924通りの波長特性を画素毎に与えることができるため、ある程度十分なランダムさを有するランダムカラーフィルタアレイを実現している。   Of course, R, G, and B color filters, that is, primary color filters, filters that transmit the entire wavelength band, and complementary color filters may be combined as filters constituting the random color filter array 202. For example, the random color filter array 202 may be configured by combining the filters shown in FIGS. 9 and 17. In this case, the random color filter array 202 is configured such that light transmitted through six of the seven types of filters is received by one photodiode 203a. There are 7H6 = 924 combinations in which 6 filters are selected from the 7 types of filters while allowing duplication. In this case, the random color filter array 202 uses only seven types of filters, but by associating six filters selected from the seven types with one photodiode 203a, 924 wavelength characteristics can be obtained. Since it can be given for each pixel, a random color filter array having a certain degree of randomness is realized.

同様に、図5と図17とで示した各フィルタを組み合わせてランダムカラーフィルタアレイ202を構成してもよい。この場合には、6種類のフィルタの6個を透過した光が1つのフォトダイオード203aで受光されるようにランダムカラーフィルタアレイ202が構成される。6種類のフィルタから、重複を許して6個のフィルタを選択する組み合わせは、6H6=462通りである。この場合のランダムカラーフィルタアレイ202は、6種類のフィルタしか利用しないが、1つのフォトダイオード203aに対して6種類のうちから選択した6個のフィルタを対応させることで、462通りの波長特性を画素毎に与えることができるため、ある程度十分なランダムさを有するランダムカラーフィルタアレイを実現している。   Similarly, the random color filter array 202 may be configured by combining the filters shown in FIGS. 5 and 17. In this case, the random color filter array 202 is configured such that light transmitted through six of the six types of filters is received by one photodiode 203a. There are 6H6 = 462 combinations in which 6 filters are selected from 6 types of filters while allowing overlap. In this case, the random color filter array 202 uses only six types of filters, but by associating six filters selected from the six types with one photodiode 203a, 462 kinds of wavelength characteristics can be obtained. Since it can be given for each pixel, a random color filter array having a certain degree of randomness is realized.

(画像生成装置12の処理)
次に、図18に即して画像生成装置12(図1参照)における処理について説明する。
(Processing of image generation device 12)
Next, processing in the image generation apparatus 12 (see FIG. 1) will be described with reference to FIG.

図18は、画像生成装置12の主要な処理の手順を示すフローチャートである。   FIG. 18 is a flowchart showing a main processing procedure of the image generation apparatus 12.

画像生成装置12の受信回路104は、撮像装置11の送信回路103が送信した変調画像と変調情報とを受信する(ステップS101)。   The reception circuit 104 of the image generation device 12 receives the modulated image and the modulation information transmitted by the transmission circuit 103 of the imaging device 11 (step S101).

次に、カラー画像生成回路105は、変調画像と変調情報から、画像復元技術(例えば圧縮センシング技術)を利用して、カラー画像を生成する(ステップS102)。   Next, the color image generation circuit 105 generates a color image from the modulated image and the modulation information using an image restoration technique (for example, a compression sensing technique) (step S102).

次に、出力インタフェース装置106は、カラー画像生成回路105が生成したカラー画像を、ディスプレイに表示したり人検出等の画像処理に利用したりするために出力する(ステップS103)。   Next, the output interface device 106 outputs the color image generated by the color image generation circuit 105 for display on a display or use for image processing such as human detection (step S103).

(カラー画像生成処理)
以下、ステップS102でのカラー画像生成回路105によるカラー画像生成処理について、より詳しく説明する。
(Color image generation processing)
Hereinafter, the color image generation processing by the color image generation circuit 105 in step S102 will be described in more detail.

カラー画像生成処理は、撮像された変調画像をy、生成されるカラーRGB画像である生成画像をxとした場合、以下のように定式化できる。   The color image generation process can be formulated as follows, where y is a captured modulated image and x is a generated image that is a color RGB image to be generated.

ここで、行列Aは、変調情報を示すサンプリング行列である。サンプリング行列Aは、変調画像yと、生成画像xとの関係を示している。また、例えば、画素数がNである場合、変調画像yはN行1列の行列で表現され、生成画像xは3N行1列の行列で表現され、サンプリング行列AはN行3N列の行列で表現される。   Here, the matrix A is a sampling matrix indicating modulation information. The sampling matrix A shows the relationship between the modulated image y and the generated image x. Further, for example, when the number of pixels is N, the modulated image y is represented by an N × 1 matrix, the generated image x is represented by a 3N × 1 matrix, and the sampling matrix A is an N × 3N matrix. It is expressed by

以下、サンプリング行列Aの取得方法を説明する。ここでは、マクベスカラーチェッカーによるカラーキャリブレーションを利用する手法を説明する。マクベスカラーチェッカーは、マンセルカラーシステムに基づいた、24色の色見本である。マクベスカラーチェッカーにおいて、各色見本のXYZ値及びsRGB値が規定されている。   Hereinafter, a method for obtaining the sampling matrix A will be described. Here, a method using color calibration by the Macbeth color checker will be described. The Macbeth Color Checker is a 24-color sample based on the Munsell color system. In the Macbeth color checker, XYZ values and sRGB values of each color sample are defined.

例えば、各色見本j(j=1,2,3,…,24)のsRGB値は、R’(j)、G’(j)及びB’(j)で表現される。また、この各色見本jを本実施の形態の撮像装置11で撮像することで、各画素i(i=1,2,3,…,N)で変調画像の画素信号I(j,i)が取得される。この場合、以下の関係式が成り立つ。   For example, the sRGB values of each color sample j (j = 1, 2, 3,..., 24) are expressed by R ′ (j), G ′ (j), and B ′ (j). Further, by imaging each color sample j with the imaging device 11 of the present embodiment, the pixel signal I (j, i) of the modulated image is obtained at each pixel i (i = 1, 2, 3,..., N). To be acquired. In this case, the following relational expression holds.

c(1,i)・R(j)+c(2,i)・G(j)+c(3,i)・B(j)=I(j,i) ・・・(式4)   c (1, i) .R (j) + c (2, i) .G (j) + c (3, i) .B (j) = I (j, i) (Formula 4)

但し、c(x,i)(x=1,2,3)は、サンプリング行列Aのi行(3(i−1)+x)列の要素である。サンプリング行列Aのi行(3(i−1)+x)列以外の要素は0である。また、R(j)、G(j)及びB(j)は、R’(j)、G’(j)及びB’(j)をリニアに変換することによって得られる。具体的には以下のような計算によって得られる。   However, c (x, i) (x = 1, 2, 3) is an element of i rows (3 (i−1) + x) columns of the sampling matrix A. Elements other than i rows (3 (i−1) + x) columns of the sampling matrix A are zero. R (j), G (j) and B (j) are obtained by linearly converting R ′ (j), G ′ (j) and B ′ (j). Specifically, it is obtained by the following calculation.

式4の関係から、3つの未知数c(1,i)、c(2,i)及びc(3,i)に対し、24の方程式が導出される。従って、最小二乗法により、c(1,i)、c(2,i)及びc(3,i)を導出することが可能である。この処理を、すべての画素iに対して行うことにより、サンプリング行列Aを取得することが可能である。   From the relationship of Equation 4, 24 equations are derived for the three unknowns c (1, i), c (2, i), and c (3, i). Therefore, it is possible to derive c (1, i), c (2, i) and c (3, i) by the least square method. By performing this process on all the pixels i, the sampling matrix A can be acquired.

次に、カラー画像生成回路105においてサンプリング行列A及び変調画像yから生成画像xを取得する方法を説明する。説明を簡略化するために、撮像素子203の画素数がN=16である場合について説明する。   Next, a method for obtaining the generated image x from the sampling matrix A and the modulated image y in the color image generating circuit 105 will be described. In order to simplify the description, a case where the number of pixels of the image sensor 203 is N = 16 will be described.

図19は、撮像素子203の画素数がN=16である場合の変調画像yとこの変調画像yに基づいて生成される生成画像(カラーRGB画像)xのR画像r、G画像g、B画像bを示す模式図である。この図において、(a)は変調画像y、(b)は変調画像yに基づいて生成されたカラーRGB画像の赤(R)チャネルであるR画像r、(c)は変調画像yに基づいて生成されたカラー画像の緑(G)チャネルであるG画像g、(d)は変調画像yに基づいて生成されたカラー画像の青(B)チャネルであるB画像bを示している。変調画像yと生成画像xとは、次式で表される。   FIG. 19 shows a modulated image y when the number of pixels of the image sensor 203 is N = 16 and an R image r, a G image g, and a B of a generated image (color RGB image) x generated based on the modulated image y. It is a schematic diagram which shows the image b. In this figure, (a) is a modulated image y, (b) is an R image r which is a red (R) channel of a color RGB image generated based on the modulated image y, and (c) is based on the modulated image y. G images g and (d) which are green (G) channels of the generated color image indicate B images b which are blue (B) channels of the color image generated based on the modulated image y. The modulated image y and the generated image x are expressed by the following equations.

この式6から明らかなように、式3において、未知数であるxの要素数が48であり、観測数であるyの要素数が16である。つまり、未知数に対して方程式の数が少ない。そのため、式3は、不良設定問題となっている。   As is apparent from Equation 6, in Equation 3, the number of elements of x, which is an unknown number, is 48, and the number of elements of y, which is the number of observations, is 16. That is, the number of equations is smaller than the unknown. Therefore, Expression 3 is a defect setting problem.

撮像システム10は、この不良設定問題を解くために、圧縮センシング技術を利用する。圧縮センシング技術とは、信号のセンシング時に加算処理(符号化)することによりデータ量を圧縮し、圧縮したデータを利用して復元処理を行うことで元の信号を復号(復元)する技術である。圧縮センシング処理では、不良設定問題を解くために、事前知識が利用される。   The imaging system 10 uses a compressed sensing technique to solve this defect setting problem. The compression sensing technique is a technique for compressing the amount of data by performing addition processing (encoding) at the time of signal sensing and decoding (restoring) the original signal by performing restoration processing using the compressed data. . In the compressed sensing process, prior knowledge is used to solve the defect setting problem.

自然画像に対する事前知識として、画像上の近傍位置間における輝度変化の絶対値和であるトータル・バリエーション(Total Variation)(例えば、非特許文献1及び非特許文献2)が利用されてもよい。また、ウェーブレット(Wavelet)変換、DCT変換、カーブレット(Curvelet)変換等の線形変換において多くの係数が0になるというスパース性(例えば、非特許文献3)が利用されてもよい。また、上述の線形変換の変換係数を学習によって取得するディクショナリ・ラーニング(Dictionary Learning)(例えば、非特許文献4)等が利用されてもよい。   As prior knowledge about a natural image, a total variation (for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) that is the sum of absolute values of luminance changes between neighboring positions on the image may be used. Further, sparsity (for example, Non-Patent Document 3) that many coefficients become 0 in linear transformation such as wavelet transformation, DCT transformation, and curvelet transformation may be used. Moreover, dictionary learning (Dictionary Learning) (for example, nonpatent literature 4) etc. which acquire the conversion factor of the above-mentioned linear transformation by learning may be utilized.

ここでは、トータル・バリエーションの一種に分類される手法である、デ・コリレイテッド・ベクトリアル・トータル・バリエーション(Decorrelated Vectorial Total Variation)について説明する。この手法は、カラー画像の輝度成分と色差成分の勾配とを分離して計算することにより、偽色と呼ばれるアーチファクトの発生を抑制する。これは、以下の評価関数を最小化することで実現される。   Here, Decorrelated Vectorial Total Variation, which is a technique classified as a kind of total variation, will be described. This technique suppresses the occurrence of artifacts called false colors by separately calculating the luminance component and the gradient of the color difference component of a color image. This is realized by minimizing the following evaluation function.

この評価関数は、以下の3つの項から成り立っている。   This evaluation function is composed of the following three terms.

1.データフィデリティ(Data Fidelity)項:||Ax−y|| :式3を満たすための拘束項。
2.ダイナミックレンジ(Dynamic Range)項:最小値minを演算するためのxの範囲([0,255]3×N):画素値が0以上255以下であるための拘束項。
3.デ・コリレイテッド・ベクトリアル・トータル・バリエーション(Decorrelated Vectorial Total Variation)項:J(x):カラー画像の輝度成分と色差成分との勾配を分離したトータル・バリエーション(Total Variation)項。
1. Data Fidelity term: || Ax−y || 2 2 : A constraint term for satisfying Equation 3.
2. Dynamic range term: a range of x for calculating the minimum value min ([0, 255] 3 × N ): a constraint term for a pixel value being 0 or more and 255 or less.
3. De correlated vectorial total variation term: J (x): Total variation term in which the gradient of the luminance component and the color difference component of the color image is separated.

ここで、||Ax−y|| は、Ax−yの2乗和(L2ノルムの2乗)を示す。また、J(x)は、画像全体における輝度成分及び色差成分に関する近傍画素間の差分に対応し、以下の式8〜式12で表現される。なお、式8〜式12において、Rは実数、Rは非負の実数を示す。 Here, || Ax−y || 2 2 represents the square sum of Ax−y (the square of the L2 norm). J (x) corresponds to the difference between neighboring pixels regarding the luminance component and the color difference component in the entire image, and is expressed by the following Expressions 8 to 12. In Expressions 8 to 12, R represents a real number, and R + represents a non-negative real number.

図20〜図22は、本実施の形態におけるカラー画像生成回路105が生成したカラー画像の一例を色毎に示す。図20はR画像を示し、図21はG画像を示し、図22はB画像を示す。本願発明者らは実際にカラー画像を生成し比較したが、図20〜図22では、各画像が、その画像の輝度値に応じた濃淡により図示されている。   20 to 22 show an example of a color image generated by the color image generation circuit 105 in this embodiment for each color. 20 shows an R image, FIG. 21 shows a G image, and FIG. 22 shows a B image. The inventors of the present application actually generated and compared color images. In FIGS. 20 to 22, each image is shown by shading according to the luminance value of the image.

これらの図において、(a)は3板式カメラで撮像した正解画像(正解カラー画像)を示す。(b)は一般的なデモザイキング手法であって特許文献1に記載のACPI(Adaptive Color Plane Interpolation)法によるデモザイキング画像を示す。(c)は非特許文献5に記載のMLRI(Minimized-Laplacian Residual Interpolation)法によるデモザイキング画像を示す。(d)は本実施の形態におけるカラー画像生成回路105により、デ・コリレイテッド・ベクトリアル・トータル・バリエーションを用いて、生成した生成画像(復元画像)を示している。   In these drawings, (a) shows a correct image (correct color image) captured by a three-plate camera. (B) is a general demosaicing technique and shows a demosaicing image by the ACPI (Adaptive Color Plane Interpolation) method described in Patent Document 1. (C) shows the demosaicing image by MLRI (Minimized-Laplacian Residual Interpolation) method of the nonpatent literature 5. FIG. (D) shows a generated image (restored image) generated by the color image generation circuit 105 according to the present embodiment using de-correlated vector total variation.

以下では、例として図20を参照して説明するが、図21及び図22にも同様の説明が適用され得る。   Hereinafter, an example will be described with reference to FIG. 20, but the same description can be applied to FIGS. 21 and 22.

図20の(a)の中央部には、格子状のパターンを有する窓が示されている。   A window having a lattice pattern is shown in the center of FIG.

図20の(b)及び(c)には、図32に示した従来のベイヤー配列を用いて撮像した画像が利用されている。本願発明者らは検証を行い、図20の(b)に示すACPI法によるデモザイキング画像では、エッジ近傍に偽色と呼ばれるアーチファクトが存在することを確認した。具体的には、窓のエッジ部分に実際に偽色の存在を確認した。本願発明者らは、このような偽色は、図20の(d)に示す本実施の形態による復元画像には存在していないことも確認した。   20B and 20C, images captured using the conventional Bayer array shown in FIG. 32 are used. The inventors of the present application have verified and confirmed that an artifact called a false color exists in the vicinity of the edge in the demosaicing image by the ACPI method shown in FIG. Specifically, the presence of a false color was confirmed at the edge of the window. The inventors of the present application have also confirmed that such a false color does not exist in the restored image according to the present embodiment shown in FIG.

図20の(c)に示すMLRI法によるデモザイキング画像では、窓の格子状のパターン等の高周波成分が復元できていない。一方、本実施の形態におけるカラー画像生成回路105は、従来技術に比べ、アーチファクトもなく、高周波領域まで復元できていることをこれらの画像は示している。   In the demosaicing image by the MLRI method shown in FIG. 20C, high-frequency components such as a lattice pattern of windows cannot be restored. On the other hand, these images indicate that the color image generation circuit 105 according to the present embodiment can restore up to a high frequency region without artifacts as compared with the prior art.

図23は、全ての色を含むカラー画像の一例である。図23では、各画像が、その画像の輝度値(つまり色毎の係数を乗じてR、G及びBの各成分値を加算することで算定した輝度値)に応じた濃淡により図示されている。窓の格子状のパターンを一見すると明らかなように、本実施の形態による生成画像(復元画像)が正解画像に最も近い。   FIG. 23 is an example of a color image including all colors. In FIG. 23, each image is shown by shading according to the luminance value of the image (that is, the luminance value calculated by adding the R, G, and B component values multiplied by the coefficient for each color). . As apparent from a glance at the grid pattern of the window, the generated image (restored image) according to the present embodiment is closest to the correct image.

なお、撮像素子203で受光した信号が飽和している場合、式3は成り立たず、式7におけるデータフィデリティ項は、生成画像の画質である復元画質を低下させる原因となってしまう。そこで、カラー画像生成回路105は、飽和している画素に対しては、式7におけるデータフィデリティ項を変更することで、復元画質を向上させる。これは、式7における第2項を以下のように変更すればよい。   Note that when the signal received by the image sensor 203 is saturated, Equation 3 does not hold, and the data fidelity term in Equation 7 causes a reduction in the restored image quality, which is the image quality of the generated image. Therefore, the color image generation circuit 105 improves the restored image quality by changing the data fidelity term in Equation 7 for saturated pixels. This can be done by changing the second term in Equation 7 as follows.

ここで、式13の第2項は、飽和した画素に対するデータフィデリティ項であり、飽和拘束と呼ぶ。   Here, the second term of Equation 13 is a data fidelity term for a saturated pixel and is called saturation constraint.

また、
は、撮像された変調画像yの飽和していない画素を示す。
Also,
Indicates unsaturated pixels in the captured modulated image y.

また、
は、撮像された変調画像yの飽和している画素を示す。
Also,
Indicates saturated pixels of the captured modulated image y.

また、
は、サンプリング行列Aのi行目を転置したベクトルを示す。
Also,
Indicates a vector obtained by transposing the i-th row of the sampling matrix A.

また、
である。これは、推定値xにサンプリング行列Aを乗算した値が飽和している場合、即ちy以上の場合には0を、その他の場合には∞の値を返す関数である。ここで、式14の近接作用素は、
で表現される。そのため、ADMM(Alternating Direction Method of Multipliers)等の凸最適化の手法を利用することで、解くことができる(非特許文献6参照)。
Also,
It is. This is a function that returns 0 when the value obtained by multiplying the estimated value x by the sampling matrix A is saturated, that is, when y i or more, and ∞ in other cases. Here, the proximity operator of Equation 14 is
It is expressed by Therefore, it can be solved by using a convex optimization technique such as ADMM (Alternating Direction Method of Multipliers) (see Non-Patent Document 6).

図24及び図25は、各種手法で生成されたG画像を示す。本願発明者らは実際にカラー画像を生成し比較したが、図24及び図25では、各画像が、G画像の輝度値に応じた濃淡により図示されている。   24 and 25 show G images generated by various methods. The inventors of the present application actually generated and compared color images. In FIG. 24 and FIG. 25, each image is shown by shading according to the luminance value of the G image.

図24及び図25において、(a)は3板式カメラで撮像した正解画像を示す。(b)及び(c)は、カラー画像生成回路105が生成した生成画像(復元画像)を示す。詳細には、(b)は、式7の評価関数で復元した画像、つまり飽和拘束なしの復元画像を示し、(c)は式7の評価関数における第2項を式13に変更して復元した画像、つまり飽和拘束ありの復元画像を示している。また、図25の(a)〜(c)は、それぞれ、図24の(a)〜(c)の画像の、図24の(d)で矩形枠で囲んで示す「拡大対象の領域」に相当する範囲を拡大した画像を示す。   24 and 25, (a) shows a correct image captured by a three-plate camera. (B) and (c) show the generated image (restored image) generated by the color image generating circuit 105. Specifically, (b) shows an image restored by the evaluation function of Equation 7, that is, a restored image without saturation constraint, and (c) is restored by changing the second term in the evaluation function of Equation 7 to Equation 13. In other words, a restored image with saturation constraint is shown. Also, (a) to (c) in FIG. 25 are “enlargement target areas” indicated by the rectangular frames in FIG. 24 (d) of the images in (a) to (c) in FIG. The image which expanded the corresponding range is shown.

図24の(a)の一部の画素は、輝度値が高く、観測した変調画像の一部の画素は飽和している。そのため、図24の(b)及び図25の(b)に示すように、飽和拘束なしの復元画像では、データフィデリティ項が正確に機能せず、ごま塩ノイズのようなアーチファクトが生じている。一方、図24の(c)及び図25の(c)に示す、飽和拘束を利用して復元画質を向上させた復元画像では、このようなアーチファクトが生じていないことを確認した。この図25の(c)に示す本実施の形態による生成画像(復元画像)は、(a)の正解画像と非常に近い。   Some pixels in FIG. 24A have high luminance values, and some pixels in the observed modulated image are saturated. Therefore, as shown in FIGS. 24B and 25B, in the restored image without saturation constraint, the data fidelity term does not function correctly, and artifacts such as sesame salt noise occur. On the other hand, it was confirmed that such an artifact did not occur in the restored image shown in FIG. 24C and FIG. 25C in which the restoration image quality was improved using the saturation constraint. The generated image (restored image) according to the present embodiment shown in (c) of FIG. 25 is very close to the correct image of (a).

以上のように、本実施の形態の撮像システム10では、ランダムカラーフィルタアレイ202を利用して撮像を行い、圧縮センシング技術に飽和画素による拘束を導入してカラー画像生成処理を行うことにより、アーチファクトを低減し、高精細のカラー画像を取得することができる。即ち、撮像システム10では、撮像に1つの撮像素子(イメージセンサ)しか用いないが、図25の(a)及び(c)に示すように、3板式カメラで撮像した画像に近い高画質の画像を得ることが可能である。   As described above, in the imaging system 10 of the present embodiment, imaging is performed using the random color filter array 202, and color image generation processing is performed by introducing constraints due to saturated pixels in the compression sensing technique, thereby producing artifacts. And a high-definition color image can be acquired. That is, in the imaging system 10, only one image sensor (image sensor) is used for imaging, but as shown in FIGS. 25A and 25C, a high-quality image close to an image captured by a three-plate camera. It is possible to obtain

(ランダムカラーフィルタアレイ202と撮像素子203との位置関係に係る変形例)
以上の説明では、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成する複数(例えば6個、9個等)のカラーフィルタが、撮像素子203における1つのフォトダイオード203aに対応して配置される例を示したが、そのカラーフィルタの個数と1つのフォトダイオード203aとの対応関係は必ずしも一定である必要はない。また、ランダムカラーフィルタアレイ202を構成するカラーフィルタの個数が、撮像素子203におけるフォトダイオード203aの個数よりも多くなる例を示したが、そのカラーフィルタの個数は必ずしもフォトダイオード203aの個数より多くなくてもよい。
(Variation related to the positional relationship between the random color filter array 202 and the image sensor 203)
In the above description, an example in which a plurality of (for example, six, nine, etc.) color filters constituting the random color filter array 202 is arranged corresponding to one photodiode 203a in the image sensor 203 has been shown. The correspondence relationship between the number of color filters and one photodiode 203a is not necessarily constant. Further, although the example in which the number of color filters constituting the random color filter array 202 is larger than the number of photodiodes 203a in the image sensor 203 is shown, the number of color filters is not necessarily larger than the number of photodiodes 203a. May be.

例えば、ランダムカラーフィルタアレイ202におけるカラーフィルタ群の配置と、撮像素子203におけるフォトダイオード203a群の配置との位相をずらして配置するようにしてもよい。図26に、このようにランダムカラーフィルタアレイ202とフォトダイオード203aの配列との位相をずらした配置の一例を示す。   For example, the arrangement of the color filter group in the random color filter array 202 and the arrangement of the photodiode 203a group in the image sensor 203 may be shifted from each other. FIG. 26 shows an example of an arrangement in which the phases of the random color filter array 202 and the photodiode 203a are shifted in this way.

図26に示すランダムカラーフィルタアレイ202では、カラーフィルタ202a〜202cとフォトダイオード203aとの位置関係が揃わないように、いくつかのカラーフィルタ202a〜202cは、複数のフォトダイオード203aにかぶさるように配置されている。即ち、図26の例では、ランダムカラーフィルタアレイ202は、複数のフォトダイオード203aを2次元状に配列した2次元平面上に投影した配置において、複数のフォトダイオード203aと重なるカラーフィルタ202a〜202cを含む。   In the random color filter array 202 shown in FIG. 26, some color filters 202a to 202c are arranged to cover a plurality of photodiodes 203a so that the positional relationship between the color filters 202a to 202c and the photodiodes 203a is not aligned. Has been. That is, in the example of FIG. 26, the random color filter array 202 includes color filters 202a to 202c that overlap with the plurality of photodiodes 203a in an arrangement in which the plurality of photodiodes 203a are projected on a two-dimensional plane arranged two-dimensionally. Including.

ここで、位置(u,v)の画素に係るフォトダイオード203aの面積をSP(u,v)、そのうち、カラーフィルタ202aが配置されている面積をSR(u,v)、カラーフィルタ202bが配置されている面積をSG(u,v)、カラーフィルタ202cが配置されている面積をSB(u,v)とすると、位置(u,v)における波長特性としての光透過率CA(λ,u,v)は、次式で表現される。なお、波長λについての、カラーフィルタ202aの光透過率をC1(λ)、カラーフィルタ202bの光透過率をC2(λ)、カラーフィルタ202cの光透過率をC3(λ)とする。   Here, the area of the photodiode 203a related to the pixel at the position (u, v) is SP (u, v), of which the area where the color filter 202a is arranged is SR (u, v), and the color filter 202b is arranged. If the area where SG (u, v) is arranged and the area where the color filter 202c is arranged is SB (u, v), the light transmittance CA (λ, u) as the wavelength characteristic at the position (u, v) , V) is expressed by the following equation. For the wavelength λ, the light transmittance of the color filter 202a is C1 (λ), the light transmittance of the color filter 202b is C2 (λ), and the light transmittance of the color filter 202c is C3 (λ).

CA(λ,u,v)={SR(u,v)・C1(λ)+SG(u,v)・C2(λ)+SB(u,v)・C3(λ)}/SP(u,v) ・・・(式16)   CA (λ, u, v) = {SR (u, v) · C1 (λ) + SG (u, v) · C2 (λ) + SB (u, v) · C3 (λ)} / SP (u, v (Equation 16)

ここで、SR(u,v)+SG(u,v)+SB(u,v)≦SP(u,v)である。   Here, SR (u, v) + SG (u, v) + SB (u, v) ≦ SP (u, v).

このように、カラーフィルタ202a〜202cとフォトダイオード203aとの配置の位相が一致しないようにランダムカラーフィルタアレイ202を構成する場合、カラーフィルタ202a〜202cは、必ずしもフォトダイオード203aより小さいものである必要はなく、例えば、カラーフィルタ202a〜202cは、フォトダイオード203aの大きさと概略等しいほどに大きくてもよい。   As described above, when the random color filter array 202 is configured such that the arrangement phases of the color filters 202a to 202c and the photodiode 203a do not coincide with each other, the color filters 202a to 202c are necessarily smaller than the photodiode 203a. For example, the color filters 202a to 202c may be as large as approximately the size of the photodiode 203a.

このようなカラーフィルタ202a〜202cの大きさが、フォトダイオード203aの大きさと概略等しいほどに大きいランダムカラーフィルタアレイ202の例を、図27A及び図27Bに示す。図27A及び図27Bの例では、ランダムカラーフィルタアレイ202は、2次元平面に投影した配置において複数のフォトダイオード203aと重なるカラーフィルタを含んでいる。図27Bは、撮像素子203の全てのフォトダイオード203aの範囲より、ランダムカラーフィルタアレイ202が大きい例を示している。図27A或いは図27Bのように、カラーフィルタ202a〜202cそれぞれと、フォトダイオード203aとの範囲が完全に一致しないように配置すると、位置(u,v)における波長特性としての光透過率CA(λ,u,v)は、式16で表現される。   An example of the random color filter array 202 in which the size of the color filters 202a to 202c is approximately equal to the size of the photodiode 203a is shown in FIGS. 27A and 27B. In the example of FIGS. 27A and 27B, the random color filter array 202 includes a color filter that overlaps the plurality of photodiodes 203a in an arrangement projected onto a two-dimensional plane. FIG. 27B shows an example in which the random color filter array 202 is larger than the range of all the photodiodes 203 a of the image sensor 203. As shown in FIG. 27A or FIG. 27B, when the color filters 202a to 202c are arranged so that the ranges of the photodiodes 203a do not completely coincide with each other, the light transmittance CA (λ as a wavelength characteristic at the position (u, v)). , U, v) is expressed by Equation 16.

上述した各種構成のランダムカラーフィルタアレイ202を利用して撮像を行う撮像システム10によれば、圧縮センシング技術によってカラー画像生成処理が行われることにより、アーチファクトが低減された、高精細のカラー画像を取得することができる。   According to the imaging system 10 that performs imaging using the random color filter array 202 having various configurations described above, a high-definition color image with reduced artifacts can be obtained by performing color image generation processing using a compression sensing technique. Can be acquired.

(実施の形態2)
図28は、本実施の形態に係る撮像システム10の構成を示す。本実施の形態に係る撮像システム10の構成要素のうち、実施の形態1で示した撮像システム10と同じ構成要素については、図28において図1と同一の符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。本実施の形態に係る撮像システム10は、画像生成装置12において、実施の形態1で示したカラー画像生成回路105の代わりに、マルチバンド画像生成回路107を備える。この撮像システム10は、3原色のRGBカラー画像に限られないマルチバンド画像を生成し得る。マルチバンド画像は、光の波長帯域を4以上の領域に分割した信号で表現する画像である。その波長帯域は可視光に限られず、近赤外、赤外、紫外等の波長帯域であってもよく、マルチバンド画像は、例えば近赤外光画像、赤外光画像、紫外光画像等であり得る。
(Embodiment 2)
FIG. 28 shows a configuration of the imaging system 10 according to the present embodiment. Of the components of the imaging system 10 according to the present embodiment, the same components as those of the imaging system 10 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in FIG. 28 as those in FIG. Is omitted as appropriate. The imaging system 10 according to the present embodiment includes a multiband image generation circuit 107 in the image generation apparatus 12 instead of the color image generation circuit 105 shown in the first embodiment. The imaging system 10 can generate a multiband image that is not limited to an RGB color image of the three primary colors. A multiband image is an image expressed by a signal obtained by dividing the wavelength band of light into four or more regions. The wavelength band is not limited to visible light, and may be a wavelength band such as near infrared, infrared, and ultraviolet. A multiband image is, for example, a near infrared light image, an infrared light image, an ultraviolet light image, or the like. possible.

マルチバンド画像生成回路107は、変調画像と変調情報から、画像復元技術(例えば圧縮センシング技術)を利用して、マルチバンド画像を生成する。マルチバンド画像生成回路107は、生成されたマルチバンド画像を出力インタフェース装置106に送る。   The multiband image generation circuit 107 generates a multiband image from the modulated image and the modulation information using an image restoration technique (for example, a compression sensing technique). The multiband image generation circuit 107 sends the generated multiband image to the output interface device 106.

本実施の形態に係る出力インタフェース装置106は、マルチバンド画像を、デジタル信号として又はアナログ信号として画像生成装置12の外部に出力する。出力インタフェース装置106は、明るいシーンでは可視光のカラー画像を出力し、暗いシーンでは近赤外光画像を出力するよう、出力画像を切り替えるようにしてもよい。   The output interface device 106 according to the present embodiment outputs a multiband image to the outside of the image generation device 12 as a digital signal or an analog signal. The output interface device 106 may switch the output image so that a color image of visible light is output in a bright scene and a near-infrared light image is output in a dark scene.

また、本実施の形態に係る撮像システム10の波長変調部101(図28参照)におけるランダムカラーフィルタアレイ202は、Rフィルタ、Gフィルタ、Bフィルタ等のカラーフィルタの他に、例えば主として近赤外光を透過するフィルタ等を含む複数種類の光学フィルタの配列として構成されるランダム光学フィルタアレイであることとしてもよい。例えば、マルチバンド画像として近赤外光画像を取得する場合において、ランダム光学フィルタアレイには、近赤外光を透過するフィルタを含ませ得る。   In addition, the random color filter array 202 in the wavelength modulation unit 101 (see FIG. 28) of the imaging system 10 according to the present embodiment includes, for example, mainly near-infrared in addition to color filters such as an R filter, a G filter, and a B filter. It may be a random optical filter array configured as an array of a plurality of types of optical filters including filters that transmit light. For example, when a near-infrared light image is acquired as a multiband image, the random optical filter array can include a filter that transmits near-infrared light.

以下、図29に即して本実施の形態に係る画像生成装置12(図28参照)における処理について説明する。   The processing in the image generation apparatus 12 (see FIG. 28) according to the present embodiment will be described below with reference to FIG.

図29は、本実施の形態における画像生成装置12の主要な処理の手順を示すフローチャートである。同図において、図18と同じ要素には、同一の符号を付している。   FIG. 29 is a flowchart showing a main processing procedure of the image generation apparatus 12 in the present embodiment. In the figure, the same elements as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals.

画像生成装置12の受信回路104は、送信回路103が送信した変調画像と変調情報を受信する(ステップS101)。   The receiving circuit 104 of the image generating device 12 receives the modulated image and the modulation information transmitted by the transmitting circuit 103 (step S101).

次にマルチバンド画像生成回路107は、変調画像と変調情報から、画像復元技術(例えば圧縮センシング技術)を利用して、マルチバンド画像を生成するマルチバンド画像生成処理を行う(ステップS104)。   Next, the multiband image generation circuit 107 performs multiband image generation processing for generating a multiband image from the modulated image and the modulation information using an image restoration technique (for example, a compression sensing technique) (step S104).

次に、出力インタフェース装置106は、マルチバンド画像生成回路107が生成したマルチバンド画像を、ディスプレイに表示したり人検出等の画像処理に利用したりするために出力する(ステップS105)。   Next, the output interface device 106 outputs the multiband image generated by the multiband image generation circuit 107 for display on a display or use for image processing such as human detection (step S105).

(マルチバンド画像生成処理)
以下、ステップS104でのマルチバンド画像生成処理について、より詳しく説明する。
(Multiband image generation processing)
Hereinafter, the multiband image generation process in step S104 will be described in more detail.

マルチバンド画像の生成処理は、撮像された変調画像をy’、生成されるMバンドのマルチバンド画像をx’とした場合(Mは4以上の整数)、以下のように定式化できる。   The multiband image generation process can be formulated as follows, where y ′ is a captured modulated image and x ′ is an M band multiband image to be generated (M is an integer of 4 or more).

ここで、行列Aは、変調情報を示すサンプリング行列である。   Here, the matrix A is a sampling matrix indicating modulation information.

説明を簡略化するために、撮像素子203の画素数がN=16(図19参照)であるとすると、この変調画像y’と、この変調画像y’に基づいて生成されるマルチバンド画像である生成画像x’とは、次式で表される。生成画像x’を、M個のチャネルそれぞれの画像に分けて表すと図30に示すようになる。   In order to simplify the description, assuming that the number of pixels of the image sensor 203 is N = 16 (see FIG. 19), this modulated image y ′ and a multiband image generated based on the modulated image y ′ A generated image x ′ is expressed by the following equation. FIG. 30 shows the generated image x ′ divided into images of M channels.

この式18から明らかなように、式17において未知数であるx’の要素数が16Mであり、観測数であるy’の要素数が16である。つまり、未知数に対して方程式の数が少ない。そのため、式17は、不良設定問題となっている。しかし、実施の形態1で示したように、圧縮センシング技術を利用することでこの不良設定問題を解くことができる。本実施の形態の撮像によりマルチバンド画像を生成する撮像システム10についても、実施の形態1で示した各種技術を適用し得る。   As is clear from Equation 18, the number of elements of x ′ that is an unknown number in Equation 17 is 16M, and the number of elements of y ′ that is the number of observations is 16. That is, the number of equations is smaller than the unknown. Therefore, Expression 17 is a defect setting problem. However, as shown in the first embodiment, this defect setting problem can be solved by using the compression sensing technique. Various techniques shown in the first embodiment can also be applied to the imaging system 10 that generates a multiband image by imaging according to the present embodiment.

以上のように、本実施の形態の撮像システム10は、ランダムカラーフィルタアレイ202或いはランダム光学フィルタアレイを利用して撮像を行い、圧縮センシング技術によってマルチバンド画像生成処理を行うことにより、アーチファクトを低減し、高精細のマルチバンド画像を取得することができる。   As described above, the imaging system 10 of the present embodiment performs imaging using the random color filter array 202 or the random optical filter array, and reduces artifacts by performing multiband image generation processing using a compression sensing technique. In addition, a high-definition multiband image can be acquired.

(他の実施の形態)
以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態1、2を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これらの実施の形態に限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。即ち、本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施した形態、互いに異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態等は、本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。例えば、以下のような変形例も本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。
(Other embodiments)
As described above, Embodiments 1 and 2 have been described as examples of the technology according to the present disclosure. However, the technology according to the present disclosure is not limited to these embodiments, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like have been made as appropriate. That is, unless departing from the gist of the present disclosure, the forms in which various modifications conceived by those skilled in the art have been applied to the above-described embodiments, the forms constructed by combining the components in the different embodiments, etc. In one embodiment. For example, the following modifications are also included in one embodiment of the technology according to the present disclosure.

上記実施の形態では、撮像システム10が撮像装置11と画像生成装置12とを備える例を示したが、本開示に係る画像生成装置は、上述した撮像装置11を包含したものであってもよく、つまり、上述した撮像システム10で構成されてもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the imaging system 10 includes the imaging device 11 and the image generation device 12 has been described. However, the image generation device according to the present disclosure may include the imaging device 11 described above. That is, the imaging system 10 described above may be used.

上記実施の形態では、カラー画像或いはマルチバンド画像を生成する撮像システム10を示したが、撮像システム10は、光の任意の波長帯域を2つ以上の領域に分割した信号で表現する画像を生成することとしてもよく、例えば、撮像システム10が、赤外光領域を3つの領域に分割した信号で表現する画像を生成することとしてもよい。   In the above embodiment, the imaging system 10 that generates a color image or a multiband image is shown. However, the imaging system 10 generates an image that is expressed by a signal obtained by dividing an arbitrary wavelength band of light into two or more regions. For example, the imaging system 10 may generate an image represented by a signal obtained by dividing the infrared light region into three regions.

また、上述した結像光学系201は、結像のためにレンズを用いるものに限られず、例えば反射鏡等を用いるものであってもよい。   In addition, the imaging optical system 201 described above is not limited to the one that uses a lens for imaging, and may be one that uses a reflecting mirror, for example.

また、上記の実施の形態で示した撮像システム10の各構成要素(特に、各回路等)は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェア(プログラム)を実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、マイクロプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記憶媒体(或いは記録媒体)に記録されたプログラムを読み出して実行することによって、実現されてもよい。   In addition, each component (particularly each circuit) of the imaging system 10 shown in the above embodiment is configured by dedicated hardware, or executes software (program) suitable for each component. It may be realized by. Each component may be realized by a program execution unit such as a microprocessor reading and executing a program recorded in a storage medium (or recording medium) such as a hard disk or a semiconductor memory.

また、撮像装置11に含まれる複数の回路は、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。同様に、画像生成装置12に含まれる複数の回路は、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。また、例えば、上記実施の形態における特定の構成要素が実行する処理を特定の構成要素の代わりに別の構成要素が実行してもよい。また、上記実施の形態における各種処理の実行順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。   The plurality of circuits included in the imaging device 11 may constitute one circuit as a whole, or may be separate circuits. Similarly, the plurality of circuits included in the image generation device 12 may constitute one circuit as a whole, or may be separate circuits. Each of these circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit. Further, for example, another constituent element may execute the process executed by a specific constituent element in the above embodiment instead of the specific constituent element. In addition, the execution order of the various processes in the above embodiment may be changed, and a plurality of processes may be executed in parallel.

以上説明したように本開示に係る画像生成装置は、複数種類の光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202a〜202d、或いは、補色フィルタ、可視光以外を主として透過するフィルタ等)を有するランダム光学フィルタアレイ(例えばランダムカラーフィルタアレイ202)と、ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオード203aと、フォトダイオード203aで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部203bと、そのデジタルデータとランダム光学フィルタアレイの変調情報とを用いて画像を生成する生成回路(例えばカラー画像生成回路105、マルチバンド画像生成回路107等)とを備え、ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、フォトダイオード203aの前(例えば結像光学系201を通過した光がフォトダイオード203aの受光領域に至るまでの光路上等といった、受光領域の前方)に位置し、ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、フォトダイオード203aよりも小さい。これにより、光の波長と透過率との関係に係る波長特性が相互に異なる複数種類の光学フィルタがランダムに配置されたランダム光学フィルタアレイを介して、各画素としてのフォトダイオード203aが十分な情報を取得することができるので、解像度の低下が抑制され、適切な画像が生成され得る。ところで、カラーフィルタアレイは、一般的にカラーレジスト塗布で作成するため、図6のように個々のカラーフィルタ202a〜202cは分離しておらず、図31のように、隣接した同じ種類のカラーフィルタは大きなサイズとなる。この場合、最も小さい大きさを有する光学フィルタとは、このカラーフィルタアレイの最小構成要素の大きさを示す。具体的には、図31では右上隅のカラーフィルタ202aの大きさが、最も小さい大きさを有する光学フィルタの大きさとなる。   As described above, the image generation apparatus according to the present disclosure has a random optical filter array (for example, a color filter 202a to 202d, or a complementary color filter, a filter that mainly transmits light other than visible light). A random color filter array 202), and the plurality of types of optical filters are randomly arranged. The photodiode 203a that receives light transmitted through the random optical filter array and the light received by the photodiode 203a are digital. An AD conversion unit 203b for converting data, and a generation circuit (for example, a color image generation circuit 105, a multiband image generation circuit 107) that generates an image using the digital data and the modulation information of the random optical filter array. Random optical filter array At least two optical filters are positioned in front of the photodiode 203a (for example, in front of the light receiving region such as on the optical path until the light that has passed through the imaging optical system 201 reaches the light receiving region of the photodiode 203a). The optical filter having the smallest size in the optical filter array is smaller than the photodiode 203a. Thereby, the photodiode 203a as each pixel has sufficient information through the random optical filter array in which a plurality of types of optical filters having different wavelength characteristics related to the relationship between the wavelength of light and the transmittance are mutually arranged. Therefore, a decrease in resolution can be suppressed and an appropriate image can be generated. By the way, since the color filter array is generally formed by applying a color resist, the individual color filters 202a to 202c are not separated as shown in FIG. 6, and adjacent color filters of the same type as shown in FIG. Is a large size. In this case, the optical filter having the smallest size indicates the size of the minimum component of the color filter array. Specifically, in FIG. 31, the size of the color filter 202a in the upper right corner is the size of the optical filter having the smallest size.

また、例えば、光学フィルタは、カラーフィルタ202a〜202cであり、ランダム光学フィルタアレイは、ランダムカラーフィルタアレイ202であり、生成回路は、カラー画像生成回路105であることとしてもよい。   Further, for example, the optical filter may be the color filters 202a to 202c, the random optical filter array may be the random color filter array 202, and the generation circuit may be the color image generation circuit 105.

また、例えば、フォトダイオード203aの前方から見て、少なくとも2つの光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202a〜202d等)それぞれは、互いに異なる位置でフォトダイオード203aと重なることとしてもよい。   For example, when viewed from the front of the photodiode 203a, at least two optical filters (for example, color filters 202a to 202d) may overlap the photodiode 203a at different positions.

また、例えば、ランダム光学フィルタアレイにおける光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202a〜202d等)の個数(例えば配列された光学フィルタの配置位置毎の数)は、フォトダイオード203aの個数より6倍以上多いこととしてもよい。   In addition, for example, the number of optical filters (for example, color filters 202a to 202d) in the random optical filter array (for example, the number for each arrangement position of the arranged optical filters) is more than six times the number of the photodiodes 203a. Also good.

また、例えば、上述の複数種類の光学フィルタは、第1種の光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202a)と、第2種の光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202b)と、第3種の光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202c)とを有し、第1種の光学フィルタと、第2種の光学フィルタと、第3種の光学フィルタとは、互いに異なる波長特性を有することとしてもよい。   Further, for example, the plurality of types of optical filters include a first type optical filter (for example, a color filter 202a), a second type optical filter (for example, a color filter 202b), and a third type optical filter (for example, a color filter). The first type optical filter, the second type optical filter, and the third type optical filter may have different wavelength characteristics.

また、例えば、フォトダイオード203aは、第1の波長帯域と、第2の波長帯域と、第3の波長帯域とを含む光を受光し、第1の波長帯域における第1種の光学フィルタの光透過率と、第1の波長帯域における第2種の光学フィルタの光透過率と、第1の波長帯域における第3種の光学フィルタの光透過率とは異なり、第2の波長帯域における第1種の光学フィルタの光透過率と、第2の波長帯域における第2種の光学フィルタの光透過率と、第2の波長帯域における第3種の光学フィルタの光透過率とは異なり、第3の波長帯域における第1種の光学フィルタの光透過率と、第3の波長帯域における第2種の光学フィルタの光透過率と、第3の波長帯域における第3種の光学フィルタの光透過率とは異なることとしてもよい。   Further, for example, the photodiode 203a receives light including the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength band, and the light of the first type optical filter in the first wavelength band. Unlike the transmittance, the light transmittance of the second type optical filter in the first wavelength band, and the light transmittance of the third type optical filter in the first wavelength band, the first in the second wavelength band is different. The light transmittance of the seed optical filter, the light transmittance of the second kind optical filter in the second wavelength band, and the light transmittance of the third kind optical filter in the second wavelength band differ from the third kind. Light transmittance of the first type optical filter in the third wavelength band, light transmittance of the second type optical filter in the third wavelength band, and light transmittance of the third type optical filter in the third wavelength band. It may be different.

また、例えば、生成回路は、マルチバンド画像生成回路107であることとしてもよい。   For example, the generation circuit may be the multiband image generation circuit 107.

また、例えば、生成回路(例えばカラー画像生成回路105、マルチバンド画像生成回路107等)は、圧縮センシング技術を用いて画像を生成することとしてもよい。   Further, for example, the generation circuit (for example, the color image generation circuit 105, the multiband image generation circuit 107, etc.) may generate an image using a compression sensing technique.

また、本開示に係る撮像装置は、複数種類の光学フィルタ(例えばカラーフィルタ202a〜202d等)を有するランダム光学フィルタアレイ(例えばランダムカラーフィルタアレイ202)と、ここで前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオード203aと、フォトダイオード203aで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部203bとを備え、ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、フォトダイオード203aの上に位置し、ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、フォトダイオード203aよりも小さい。これにより、光の波長と透過率との関係に係る波長特性が相互に異なる複数種類の光学フィルタがランダムに配置されたランダム光学フィルタアレイを介して、各画素としてのフォトダイオード203aが十分な情報を取得し得る。   In addition, the imaging apparatus according to the present disclosure includes a random optical filter array (for example, the random color filter array 202) having a plurality of types of optical filters (for example, the color filters 202a to 202d), and the plurality of types of optical filters are randomly selected. And a photodiode 203a that receives the light transmitted through the random optical filter array, and an AD converter 203b that converts the light received by the photodiode 203a into digital data, and includes at least two in the random optical filter array. One optical filter is located above the photodiode 203a, and the optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode 203a. Thereby, the photodiode 203a as each pixel has sufficient information through the random optical filter array in which a plurality of types of optical filters having different wavelength characteristics related to the relationship between the wavelength of light and the transmittance are mutually arranged. You can get.

本開示に係る撮像システムは、各種カメラに適用可能である。   The imaging system according to the present disclosure can be applied to various cameras.

10 撮像システム
11 撮像装置
12 画像生成装置
101 波長変調部
102 変調画像取得部
103 送信回路
104 受信回路
105 カラー画像生成回路
106 出力I/F(インタフェース)装置
107 マルチバンド画像生成回路
201 結像光学系
202 ランダムカラーフィルタアレイ
202a、202b、202c、202d カラーフィルタ
203 撮像素子
203a フォトダイオード
203b AD変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging system 11 Imaging apparatus 12 Image generation apparatus 101 Wavelength modulation part 102 Modulated image acquisition part 103 Transmission circuit 104 Reception circuit 105 Color image generation circuit 106 Output I / F (interface) apparatus 107 Multiband image generation circuit 201 Imaging optical system 202 Random Color Filter Array 202a, 202b, 202c, 202d Color Filter 203 Image Sensor 203a Photodiode 203b AD Converter

Claims (9)

複数種類の光学フィルタを有するランダム光学フィルタアレイと、
ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、
前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部と、
前記デジタルデータと、前記ランダム光学フィルタアレイの変調情報とを用いて、画像を生成する生成回路とを備え、
前記ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、前記フォトダイオードの前に位置し、
前記ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、前記フォトダイオードよりも小さい
画像生成装置。
A random optical filter array having a plurality of types of optical filters;
Here, the plurality of types of optical filters are randomly arranged,
A photodiode for receiving light transmitted through the random optical filter array;
An AD converter that converts light received by the photodiode into digital data;
Using the digital data and the modulation information of the random optical filter array, a generation circuit that generates an image,
At least two optical filters in the random optical filter array are located in front of the photodiode;
The optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode.
前記光学フィルタは、カラーフィルタであり、
前記ランダム光学フィルタアレイは、ランダムカラーフィルタアレイであり、
前記生成回路が生成する前記画像は、カラー画像である
請求項1に記載の画像生成装置。
The optical filter is a color filter,
The random optical filter array is a random color filter array;
The image generation apparatus according to claim 1, wherein the image generated by the generation circuit is a color image.
前記フォトダイオードの前方から見て、前記少なくとも2つの光学フィルタそれぞれは、互いに異なる位置で前記フォトダイオードと重なる
請求項1又は2に記載の画像生成装置。
The image generation apparatus according to claim 1, wherein each of the at least two optical filters overlaps the photodiode at a position different from each other when viewed from the front of the photodiode.
前記ランダム光学フィルタアレイにおける光学フィルタの個数は、前記フォトダイオードの個数より6倍以上多い
請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像生成装置。
The image generation device according to claim 1, wherein the number of optical filters in the random optical filter array is six times or more than the number of the photodiodes.
前記複数種類の光学フィルタは、第1種の光学フィルタと、第2種の光学フィルタと、第3種の光学フィルタとを有し、
前記第1種の光学フィルタと、前記第2種の光学フィルタと、前記第3種の光学フィルタとは、互いに異なる波長特性を有する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像生成装置。
The plurality of types of optical filters include a first type optical filter, a second type optical filter, and a third type optical filter,
The image generation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first type optical filter, the second type optical filter, and the third type optical filter have different wavelength characteristics. .
前記フォトダイオードは、第1の波長帯域と、第2の波長帯域と、第3の波長帯域とを含む光を受光し、
前記第1の波長帯域における前記第1種の光学フィルタの光透過率と、前記第1の波長帯域における前記第2種の光学フィルタの光透過率と、前記第1の波長帯域における前記第3種の光学フィルタの光透過率とは異なり、
前記第2の波長帯域における前記第1種の光学フィルタの光透過率と、前記第2の波長帯域における前記第2種の光学フィルタの光透過率と、前記第2の波長帯域における前記第3種の光学フィルタの光透過率とは異なり、
前記第3の波長帯域における前記第1種の光学フィルタの光透過率と、前記第3の波長帯域における前記第2種の光学フィルタの光透過率と、前記第3の波長帯域における前記第3種の光学フィルタの光透過率とは異なる
請求項5に記載の画像生成装置。
The photodiode receives light including a first wavelength band, a second wavelength band, and a third wavelength band,
The light transmittance of the first type optical filter in the first wavelength band, the light transmittance of the second type optical filter in the first wavelength band, and the third wavelength in the first wavelength band. Unlike the light transmittance of some optical filters,
The light transmittance of the first type optical filter in the second wavelength band, the light transmittance of the second type optical filter in the second wavelength band, and the third wavelength in the second wavelength band. Unlike the light transmittance of some optical filters,
The light transmittance of the first type optical filter in the third wavelength band, the light transmittance of the second type optical filter in the third wavelength band, and the third wavelength band in the third wavelength band. The image generation apparatus according to claim 5, wherein the image generation apparatus is different from a light transmittance of a seed optical filter.
前記生成回路が生成する前記画像は、マルチバンド画像である
請求項1に記載の画像生成装置。
The image generation apparatus according to claim 1, wherein the image generated by the generation circuit is a multiband image.
前記生成回路は、圧縮センシング技術を用いて前記画像を生成する
請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像生成装置。
The image generation apparatus according to claim 1, wherein the generation circuit generates the image using a compression sensing technique.
複数種類の光学フィルタを有するランダム光学フィルタアレイと、
ここで、前記複数種類の光学フィルタがランダムに配置されており、
前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部とを備え、
前記ランダム光学フィルタアレイにおける少なくとも2つの光学フィルタは、前記フォトダイオードの前に位置し、
前記ランダム光学フィルタアレイにおける最も小さい大きさを有する光学フィルタは、前記フォトダイオードよりも小さい
撮像装置。
A random optical filter array having a plurality of types of optical filters;
Here, the plurality of types of optical filters are randomly arranged,
A photodiode for receiving light transmitted through the random optical filter array;
An AD conversion unit that converts light received by the photodiode into digital data;
At least two optical filters in the random optical filter array are located in front of the photodiode;
The optical filter having the smallest size in the random optical filter array is smaller than the photodiode.
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