JP3663105B2 - ディジタルカメラ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、ディジタルカメラに関し、特にたとえば、補色フィルタが装着されたイメージセンサを用いて被写体を撮影する、ディジタルカメラに関する。
【0002】
【背景技術】
図2に示すような補色フィルタがイメージセンサの受光面に装着された場合、イメージセンサからは、各々がYe(イエロー)、Cy(シアン),G(グリーン)およびMg(マゼンダ)のいずれか1つの色成分に対応する画素信号が出力される。この画素信号は、補間処理を経て輝度信号Yおよび色差信号CrおよびCbに変換され、輝度信号Yおよび色差信号CrおよびCbは、さらにR信号,G信号およびB信号に変換される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図2に示す2画素×2ラインの色ブロックBCに注目した場合、この色ブロックから生成される各々の画素信号は、G,Mg,YeおよびCyのいずれか1つの色成分にしか対応していない。このような画素信号に補間処理を施することで、4つの色成分の全てに対応する画素信号が色ブロックBCの中央(黒丸の位置)で生成される。さらに、補間処理が施された画素信号から色差信号CrおよびCbを生成するときに、数1に従う演算が行なわれる。
【0004】
【数1】
Cr=Mg+Ye−Cy−G
Cb=Mg+Cy−Ye−G
数1によれば、色差信号Crは、色ブロックBCの一方の対角線上に位置する2画素の加算結果と他方の対角線上に位置する2画素の加算結果との間で減算処理を施すことで生成される。これに対して、色差信号Cbは、色ブロックBCの右側に位置する2画素の加算結果と左側に位置する2画素の加算結果との間で減算処理を施すことで生成される。
【0005】
すると、被写体の明るさが水平方向において急激に変化するようなとき、色差信号Crは図7(D)に示すように常にゼロレベルをとるフラットな特性を示すが、色差信号Cbは、図6(C)に示すように極性が交互に変化する特性を示す。このように、色差信号Cbがゼロレベルとは異なるレベルをとることが原因で、被写体像の水平方向のエッジにモワレが発生してしまう。なお、垂直方向では、図8(D)に示すように、色差信号CrおよびCbのいずれもフラットな特性を示し、結局、色差信号Cbの水平方向における特性にのみレベルの変動が現われる。
【0006】
ただし、これは図2に示す配列の補色フィルタを用いたときの特性であり、Ye,Cy,MgおよびGのフィルタ要素からなる補色フィルタを用いる限り、色差信号CrまたはCbの水平方向または垂直方向における特性にレベルの変化が現われ、この結果、いずれかのエッジでモワレが発生してしまう。
【0007】
それゆえに、この発明の主たる目的は、モワレを低減することができる、ディジタルカメラを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数色のフィルタ要素が配置された補色フィルタ、補色フィルタが受光面に装着されるかつ各画素が複数色のいずれか1つの色成分を持つ第1画素信号を出力するイメージセンサ、複数の第1画素信号に基づいて各画素が複数色の色成分を持つ第2画素信号を生成する第1生成手段、第2画素信号に所定の演算処理を施して各画素が色差成分を含む第3画素信号を生成する第2生成手段、互いに隣接する2画素間における色差成分の差分を検出する検出手段、および第3画素信号に含まれる色差成分のレベルを差分に応じて低減させる低減手段を備える、ディジタルカメラである。
【0009】
【作用】
イメージセンサの受光面には、複数色のフィルタ要素が配置された補色フィルタが装着され、イメージセンサから出力される各画素の第1画素信号は、複数色のいずれか1つの色成分を持つ。第1生成手段は、イメージセンサから出力された複数の前記第1画素信号に基づいて、各画素が複数色の色成分を持つ第2画素信号を生成する。この第2画素信号は、第2生成手段によって所定の演算処理を施され、これによって各画素が色差成分を含む第3画素信号が生成される。検出手段は、互いに隣接する2画素間における色差成分の差分を検出し、低減手段は、第3画素信号に含まれる色差成分のレベルを検出された差分に応じて低減させる。
【0010】
好ましくは、ある画素の第2画素信号の生成に用いられる複数の第1画素信号は、この画素に隣接する画素の第2画素信号の生成に用いる複数の第1画素信号と部分的に共通する。
【0011】
さらに好ましくは、複数色の一部は第1列に属し、複数色の他の一部は第1列に隣接する第2列の属する。このとき、第2生成手段は、第1列に属する色成分を持つ第1画素信号の和から第2列に属する色成分を持つ第1画素信号の和を引き算して色差成分を求める。また、検出手段は、第1列および第2列に直交する方向に隣接する2画素間における色差成分の差分を検出する。
【0012】
なお、複数色は、好ましくはG,Mg,YeおよびCyである。このうち、GおよびYeが第1列に属し、MgおよびCyが第2列に属する。また、色差成分は、好ましくはCb成分である。
【0013】
低減手段においては、好ましくは、ゲイン発生手段が、差分に応じて“0”から“1”の間で変化するゲインを発生する。発生されたゲインは、乗算手段によって第2画素信号に含まれる色差成分に乗じられる。ここで、ゲイン発生手段は、好ましくは、差分が第1所定値未満のときにゲイン“1”を発生し、差分が第1所定値よりも大きい第2所定値以上のときにゲイン“0”を発生し、そして差分が第1所定値以上で第2所定値未満のときに“0”以上“1”未満のゲインを発生する。
【0014】
検出手段においては、好ましくは、現画素の色差成分と前画素の色差成分との間の第1差分が第1差分検出手段によって検出され、現画素の色差成分と次画素の色差成分との間の第2差分が第2差分検出手段によって検出される。出力手段は、第1差分および第2差分のうち絶対値が大きい方を出力する。
【0015】
【発明の効果】
この発明によれば、互いに隣接する2画素間における色差成分の差分に応じて色差成分のレベルを低減させるようにしたため、隣接する2画素間で色差成分のレベルが変動することに起因して発生するモワレを低減させることができる。
【0016】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0017】
【実施例】
図1を参照して、この実施例のディジタルカメラ10はレンズ12を含み、このレンズ12から入射された光像が、補色フィルタ14を介してCCDイメージャ16に照射される。補色フィルタ14は、図2に示すようにYe,Cy,GまたはMgのフィルタ要素を持つ。奇数ラインにはGおよびMgのフィルタ要素が1画素毎に交互に配置され、偶数ラインにはYeおよびCyのフィルタ要素が1画素毎に交互に配置される。Gのフィルタ要素はYeのフィルタ要素の上下に配置され、Mgのフィルタ要素はCyのフィルタ要素の上下に配置される。このため、2画素×2ラインの色ブロックBCに注目すると、左側の垂直列にはGおよびYeのフィルタ要素が存在し、右側の垂直列にはMgおよびCyのフィルタ要素が存在する。このようなフィルタ要素の各々が、CCDイメージャ16の1つの受光素子(画素)に対応する。
【0018】
CCDイメージャ16は、各々の受光素子で光電変換によって生成された画素信号を、タイミングジェネレータ20からのタイミング信号に応答してプログレッシブスキャン方式で出力する。このため、奇数ラインでは、GまたはMgの色成分に対応する画素信号が1画素毎に交互に出力され、偶数ラインでは、YeまたはCyの色成分に対応する画素信号が1画素毎に交互に出力される。A/D変換器18は、CCDイメージャ16から出力された各々の画素信号をディジタル信号に変換してRAM22に与える。A/D変換された画素信号は、タイミングジェネレータ20からのタイミング信号に応じて動作するメモリコントロール回路24によって、メモリエリア22aに書き込まれる。
【0019】
それぞれの画素はYe,Cy,GrおよびMgのいずれか1つの色成分しか持たないため、メモリコントロール回路24は、メモリエリア22aからの画素信号の読み出し時に図3に示すフロー図を処理し、それぞれの画素が不足する3つの色成分を補間する。図3を参照して、メモリコントロール回路24は、まずステップS1で、ロウ方向(水平方向)のアドレスを示すカウンタ24aのカウント値xおよびカラム方向(垂直方向)のアドレスを示すカウンタ24bのカウント値yを“1”にセットし、次にステップS3〜S9のそれぞれで(x,y),(x+1,y),(x,y+1)および(x+1,y+1)のアドレスから画素信号を順次読み出す。ステップS11では、カウント値xが所定値つまり水平画素数−1であるかどうか判断する。ここで“NO”であれば、ロウ方向における次の4画素を処理すべくステップS13でカウント値xをインクリメントし、ステップS3に戻る。一方、ステップS11で“YES”と判断されると、ステップS15でカウント値yが所定値つまり垂直画素数−1であるかどうか判断する。そして“NO”であれば、次のラインの左端に位置する4画素を処理すべく、ステップS17でカウント値xを“1”に戻すとともにカウント値yをインクリメントし、ステップS3に戻る。ステップS15で“YES”であれば処理を終了する。
【0020】
このようにして2画素×2ラインの色ブロックBC毎に補間処理が施され、各画素がG,Mg,YeおよびCyの全ての色成分を持つ画素信号が生成される。この4つの色成分を持つ画素信号は、各色ブロックBCの中央(黒丸の位置)で生成されたものと考えることができる。
【0021】
RAM22からは、同じ画素位置で生成されたG,Mg,YeおよびCyの色成分がシリアル方式で出力される。このため、シリアル/パラレル変換回路26は、4つの色成分が入力される毎に、この4つの色成分にシリアル/パラレル変換を施す。この結果、同じ画素信号に含まれるG,Mg,YeおよびCyの色成分が、シリアル/パラレル変換回路26から同時に出力される。
【0022】
演算回路28は、シリアル/パラレル変換回路26から同時に出力されたYe,Cy,MgおよびGの色成分に対して数2に従う演算を施し、輝度成分Yならびに色差成分CrおよびCbを生成する。各々の画素信号を形成する成分は、G成分,Mg成分,Ye成分およびCy成分からY成分,Cr成分およびCb成分に変換される。
【0023】
【数2】
Y=Mg+Ye+Cy+G
Cr=Mg+Ye−Cy−G
Cb=Mg+Cy−Ye−G
このうち、輝度成分Yおよび色差成分CrはそのままRGB変換回路32に与えられるが、色差成分Cbはモワレ低減回路30を介してRGB変換回路32に与えられる。RGB変換回路32では、輝度成分Yならびに色差成分CrおよびCbに所定の演算が施され、これによって各画素信号の成分が原色系のR成分,G成分およびB成分に変換される。
【0024】
モワレ低減回路30は、具体的には図4に示すように構成される。演算回路28から入力されたCb成分は、レジスタ30aおよび30bによる2画素期間の遅延処理を経て、乗算器30nに与えられる。一方、減算器30cは、演算回路28から入力されたCb成分およびレジスタ30aから出力されたCb成分に減算処理を施し、減算結果の絶対値を絶対値比較回路30eに与える。また、減算器30dは、レジスタ30aおよび30bから出力された各々のCb成分に減算処理を施し、減算結果の絶対値を絶対値比較回路30eに与える。つまり、減算器30dは、前画素Cb成分および現画素Cb成分の差分の絶対値を絶対値比較回路30eに与え、減算器30cは、現画素Cb成分および次画素Cb成分の差分の絶対値を絶対値比較回路30eに与える。
【0025】
絶対値比較回路30eは、減算器30cおよび30dからから与えられた2つの絶対値を互いに比較し、値が大きい方の絶対値(差分絶対値CbS)を出力する。出力された差分絶対値CbSは減算器30fに与えられ、減算器30fは、差分絶対値CbSから所定閾値“CbTH”を減算する。乗算器30gは、減算器30fから出力された減算値に所定値“−CbINC”を乗算し、乗算値を加算器30hに与える。加算器30hでは、乗算値が所定値“1”と加算される。このため、加算器30hから出力される加算値CbAは、数3を満たす。
【0026】
【数3】
CbA=1−CbINC(CbS−CbTH)
加算値CbAはクリップ回路30jによってローレベルクリップを施される。つまり、加算値CbAが“0”以上の数値を示していれば、この加算値CbAがクリップ回路30jからそのまま出力されるが、加算値CbAが“0”を下回れば、“0”がクリップ回路30jから出力される。
【0027】
絶対値比較回路30eから出力された差分絶対値CbSはまた、比較器30iに与えられる。比較器30iは、入力された差分絶対値CbSを所定閾値CbTHと比較し、CbS>CbTHであればハイレベル信号を、CbS≦CbTHであればローレベル信号をセレクタ30kに出力する。セレクタ30kは、比較器30iの出力がハイレベルのときクリップ回路30jの出力を選択し、比較器30iの出力がローレベルのとき所定値“1”を出力する。セレクタ30kの出力つまりゲインCbGは、レジスタ30mで1画素期間遅延されてから乗算器30nに与えられ、乗算器30nによってレジスタ30bからのCb成分に乗じられる。そして、乗算器30nの乗算結果が、図1に示すRGB変換回路32に出力される。
【0028】
絶対値比較回路30eから出力される差分絶対値CbSと乗算器30nに与えられるCbGとの関係を図5に示す。差分絶対値CbSが閾値CbTH以下であれば比較器30iからローレベル信号が出力されるため、セレクタ30kはゲインCbGとして“1”を選択する。一方、差分絶対値CbSが閾値CbTHを超えると、セレクタ30kはゲインCbGとしてクリップ回路30iの出力を選択する。クリップ回路30iは加算値CbA(=1−CbINC(CbS−CbTH))が“0”以上のときこの加算値CbAを出力し、加算値CbAが“0”を下回るとき“0”を出力する。このため、セレクタ30kによってクリップ回路30iの出力が選択される場合、ゲインCbGは、差分絶対値CbSが大きくなるにつれて“1”から徐々に低下する。そして、差分絶対値CbSが所定値(=CbTH+1/CbINC)を超えると、ゲインCbGは“0”となる。
【0029】
図2に示す黒丸の配置および図3に示す処理から分かるように、ある黒丸の位置における画素信号の生成処理(補間処理)に用いられる4つの色成分は、この黒丸に隣接する黒丸の位置における画素信号の生成処理(補間処理)に用いられる4つの色成分と部分的に重複する。たとえば、図2に示す色ブロックBCを形成するG成分およびYe成分は、この色ブロックBCの中央に位置する黒丸ならびにこの黒丸の1つ左側に位置する黒丸の位置における画素信号の生成処理に用いられ、色ブロックBCを形成するMg成分およびCy成分は、この色ブロックBCの中央に位置する黒丸ならびにこの黒丸の1つ右側に位置する黒丸の位置における画素信号の生成処理に用いられる。
【0030】
すると、各色成分に対応するフィルタ要素への入射光の輝度が水平方向において変化する場合に、Cb=Mg+Cy−Ye−Gによって生成されるCb成分のレベルが、水平方向に位置する各々の黒丸の位置で変動してしまう。つまり、入射光の輝度が水平方向において図6(B)に示すように変化し、A/D変換器18から出力される画素信号のレベルが図6(C)に示すように変化すると、演算回路28によって求められるCb成分のレベルは、図6(D)に示すように正極および負極の間で交互に変化してしまう。これが、画像のエッジ部分で生じるモワレの原因となる。
【0031】
このため、この実施例では、図4に示すモワレ低減回路30を設け、図5に示すような特性を示すゲインCbGを演算回路28から出力されたCb成分に付与するようにしている。図6(D)に示すCb成分に対しては図6(E)に示す差分絶対値CbSが得られ、ゲインCbGは、差分絶対値CbSが閾値CbTH以下のとき“1”をとり、差分絶対値CbSが閾値CbTHを超えるとき“0”以上“1”未満の値をとる。この結果、乗算器30nからは、図6(F)に示すようにレベルが低減されたCb成分が出力される。これによって、画像のエッジ部分で生じるモワレを低減させることができる。
【0032】
なお、図6(G)は減算器30cから出力された差分絶対値を示す波形図である。図6(E)と比較すれば分かるように、差分絶対値が最大となるタイミングが互いにずれている。これは、図6(G)が前画素Cb成分および現画素Cb成分の差分の絶対値を示すのに対して、図6(E)は、前画素Cb成分および現画素Cb成分の差分絶対値ならびに現画素Cb成分および前画素Cb成分の差分絶対値のうち大きい方の値を示すからである。一方、Cb成分は図6(D)に示すタイミングで変化するため、図6(E)に示す差分絶対値を用いた方が、より効果的にCb成分のレベルを低減させることができる。
【0033】
なお、この実施例のディジタルカメラとしては、静止画像のみを記録するいわゆるディジタルスチルカメラならびに動画像を記録するビデオムービが含まれる。また、静止画像および動画像の両者を記録するディジタルカメラも考えられる。
【0034】
また、この実施例では、イメージセンサとしてCCD型のイメージセンサを用いているが、これに代えてCMOS型のイメージセンサを用いてもよいことは言うまでもない。
【0035】
さらに、この実施例では、図2に示すように各フィルタ要素が配置された補色フィルタを用いて説明したが、フィルタ要素の配列はこれに限られない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1実施例に適用される補色フィルタを示す図解図である。
【図3】図1実施例の動作の一部を示すフロー図である。
【図4】モワレ低減回路を示すブロック図である。
【図5】モワレ低減回路の特性を示すグラフである。
【図6】(A)は補色フィルタの配列の一部を示す図解図であり、(B)は入射光の輝度変化を示す波形図であり、(C)はA/D変換器の出力を示す波形図であり、(D)はモワレ低減処理を施す前の色差信号Cbを示す波形図であり、(E)はCb差分信号の一例を示す波形図であり、(F)はモワレ低減処理を施した後の色差信号Cbを示す波形図であり、そして(G)はCb差分信号の他の一例を示す波形図である。
【図7】(A)は補色フィルタの配列の一部を示す図解図であり、(B)は入射光の輝度変化を示す波形図であり、(C)はA/D変換器の出力を示す波形図であり、(D)は色差信号Crを示す波形図である。
【図8】(A)は補色フィルタの配列の一部を示す図解図であり、(B)は入射光の輝度変化を示す波形図であり、(C)はA/D変換器の出力を示す波形図であり、(D)は色差信号Crを示す波形図である。
【符号の説明】
10…ディジタルカメラ
14…補色フィルタ
16…CCDイメージャ
28…演算回路
30…モワレ低減回路
32…RGB変換回路
Claims (7)
- 複数色のフィルタ要素が配置された補色フィルタ、
前記補色フィルタが受光面に装着されるかつ各画素が前記複数色のいずれか1つの色成分を持つ第1画素信号を出力するイメージセンサ、
複数の前記第1画素信号に基づいて各画素が前記複数色の色成分を持つ第2画素信号を生成する第1生成手段、
前記第2画素信号に所定の演算処理を施して各画素が色差成分を含む第3画素信号を生成する第2生成手段、
互いに隣接する2画素間における前記色差成分の差分を検出する検出手段、および
前記第3画素信号に含まれる前記色差成分のレベルを前記差分に応じて低減させる低減手段を備える、ディジタルカメラ。 - ある画素の前記第2画素信号の生成に用いられる前記複数の第1画素信号は、前記ある画素に隣接する画素の前記第2画素信号の生成に用いる前記複数の第1画素信号と部分的に共通する、請求項1記載のディジタルカメラ。
- 前記複数色の一部は第1列に属し、
前記複数色の他の一部は前記第1列に隣接する第2列の属し、
前記第2生成手段は前記第1列に属する色成分を持つ前記第1画素信号の和から前記第2列に属する色成分を持つ前記第1画素信号の和を引き算して前記色差成分を求め、
前記検出手段は前記第1列および前記第2列に直交する方向に隣接する2画素間における前記色差成分の差分を検出する、請求項1または2記載のディジタルカメラ。 - 前記複数色はG,Mg,YeおよびCyであり、前記Gおよび前記Yeが前記第1列に属し、前記Mgおよび前記Cyが前記第2列に属し、そして前記色差成分はCb成分である、請求項3記載のディジタルカメラ。
- 前記低減手段は、前記差分に応じて“0”から“1”の間で変化するゲインを発生するゲイン発生手段、および前記ゲイン発生手段によって発生された前記ゲインを前記第2画素信号に含まれる前記色差成分に乗じる乗算手段を含む、請求項1ないし4のいずれかに記載のディジタルカメラ。
- 前記ゲイン発生手段は、前記差分が第1所定値未満のときにゲイン“1”を発生し、前記差分が前記第1所定値よりも大きい第2所定値以上のときにゲイン“0”を発生し、そして前記差分が前記第1所定値以上で前記第2所定値未満のときに“0”以上“1”未満のゲインを発生する、請求項5記載のディジタルカメラ。
- 前記検出手段は、現画素の前記色差成分と前画素の前記色差成分との間の第1差分を検出する第1差分検出手段、前記現画素の色差成分と次画素の前記色差成分との間の第2差分を検出する第2差分検出手段、および前記第1差分および前記第2差分のうち絶対値が大きい方を出力する出力手段を含む、請求項1ないし6のいずれかに記載のディジタルカメラ。
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