JP5054659B2 - Imaging device - Google Patents
Imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5054659B2 JP5054659B2 JP2008302548A JP2008302548A JP5054659B2 JP 5054659 B2 JP5054659 B2 JP 5054659B2 JP 2008302548 A JP2008302548 A JP 2008302548A JP 2008302548 A JP2008302548 A JP 2008302548A JP 5054659 B2 JP5054659 B2 JP 5054659B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- light
- image
- pixels
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 48
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 44
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 36
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
本発明は、デジタル式の撮像装置に係り、特に、高画質な画像を取得することが可能な撮像装置に関する。 The present invention relates to a digital imaging device, and more particularly to an imaging device capable of acquiring a high-quality image.
近年、静止画及び動画を取得する撮像装置としてデジタルカメラが普及している。画像の取得には、受光量に応じた信号値(画素値)を生成する光電変換素子を含む画素が行列状/ハニカム状などに配置された撮像素子が用いられる。撮像素子としては、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)等がある。 In recent years, digital cameras have become popular as imaging devices that acquire still images and moving images. For acquisition of an image, an imaging element in which pixels including photoelectric conversion elements that generate a signal value (pixel value) corresponding to the amount of received light are arranged in a matrix / honeycomb shape is used. Examples of the image pickup device include a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) and a charge coupled device (CCD).
撮像素子を用いてカラー画像を取得する場合、例えば、被写体に係る入射光を誘電体多層膜によって赤色、緑色、青色の光成分に分離し、各色の光(成分)を、それぞれ異なる撮像素子によって受光する方法がある。
また別の方法として、撮像素子の受光面に、当該素子の画素に対応して赤色、緑色、青色の何れかの光成分を選択的に透過する特性をもつベイヤ配列状の色フィルタを設け各色の光を受光する方法がある。
When acquiring a color image using an image sensor, for example, incident light related to a subject is separated into red, green, and blue light components by a dielectric multilayer film, and light (components) of each color is separated by different image sensors. There is a way to receive light.
As another method, a Bayer array color filter having a characteristic of selectively transmitting one of red, green, and blue light components corresponding to the pixel of the element is provided on the light receiving surface of the image sensor. There is a method of receiving the light.
ところで、被写体に係る色の再現性を向上させるために、いわゆる4色以上の画像を取得する撮像装置が提案されている(特許文献1参照)。 By the way, in order to improve the reproducibility of the color relating to the subject, an imaging device that acquires images of so-called four colors or more has been proposed (see Patent Document 1).
図11は、特許文献1に開示の撮像装置100の概略構成図である。
101は、レンズで、被写体Sに係る光を集光する。102は、分光プリズム(以下、光分離部と記す)で、被写体Sに係る入射光から所定波長領域の光成分を選択的に第1の光路(以下、第1光路と記す)に向けて反射し、更に、当該入射光を第2の光路(以下、第2光路と記す)に向けて透過する。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of the
111は、第1光路に配置された第1の撮像素子(以下、第1撮像素子と記す)、112は、第2光路に配置された第2の撮像素子(以下、第2撮像素子と記す)である。各撮像素子(111、112)の受光面には、上記の色フィルタが設けられている。
図12(A)は、第1撮像素子111の受光面に設けられた色フィルタの概略平面図であり、第1撮像素子111の画素(マトリクス)に対応して、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の何れかの光成分を選択的に透過する特性をもつ色フィルタが設けられている状態を示している。なお、図12(A)の画素“R1/G1/B1”で得られる信号値は、赤色(R)/緑色(G)/青色(B)のみである。
図12(B)は、図12(A)と同様の、第2撮像素子112の受光面に設けられた色フィルタの概略平面図である。
FIG. 12A is a schematic plan view of a color filter provided on the light receiving surface of the
FIG. 12B is a schematic plan view of a color filter provided on the light receiving surface of the
図13は、分離部102の分光反射率特性を示した図である。
図14は、色フィルタ付きの第1撮像素子111におけるR、G、Bの分光感度を示した図で、図中Rは、図12(A)に示したマトリクス(画素)“R”に対応するフィルタ部分における当該素子111の画素の分光感度、同Gは、前記マトリクス“G”に対応するフィルタ部分における当該素子111の画素の分光感度、同Bは、前記マトリクス“B”に対応するフィルタ部分における当該素子111の画素の分光感度を示した図である。なお、同第2撮像素子112についても同様である。
FIG. 13 is a diagram illustrating the spectral reflectance characteristics of the
FIG. 14 is a diagram showing the spectral sensitivities of R, G, and B in the
入射光が、図13の分光反射率特性グラフに示す分光反射率特性を持つ光分離部102により分離(反射)され、当該入射光の反射光が、図14の分光感度グラフに示す受光特性を持つ色フィルタ付きの第1撮像素子111によって受光された場合、当該撮像素子111における分光感度は、図15に示すようになる。
The incident light is separated (reflected) by the
同様に、前記入射光が前記光分離部102により分離(透過)され、当該入射光の透過光が、同フィルタ付きの第2撮像素子112によって受光された場合、当該撮像素子112における分光感度は、図16に示すようになる。
Similarly, when the incident light is separated (transmitted) by the
上記図15及び図16に示したように、特許文献1に開示の撮像装置100の撮像素子は、6つの異なる波長領域の光を受光することができる。
その後、撮像装置100は、図12(A)に示した第1撮像素子111の各画素において生成された色以外の色の信号値を、当該画素の周辺画素において生成された色の信号値に基づき算出・生成し(デモザイク処理)、画像データを生成する。
As shown in FIG. 15 and FIG. 16, the image sensor of the
Thereafter, the
前記デモザイク処理によれば、第1撮像素子111の画素“G1”における赤色(R)の信号値を、例えば、左右に隣接する画素“R1”の信号値の平均を取ることによって算出する。青色(B)の信号値も同様に、上下に隣接する画素“B1”の信号値の平均を取ることによって算出する。
なお、他にも、第1撮像素子111の画素“G1”からの距離に応じて、信号値に所定の係数を乗算する等して、信号値を算出することができる。
According to the demosaicing process, the red (R) signal value of the pixel “G1” of the
In addition, the signal value can be calculated by multiplying the signal value by a predetermined coefficient in accordance with the distance from the pixel “G1” of the
第2撮像素子112の画素においても同様のデモザイク処理を行い、画像データを生成する。
そして、第1撮像素子111、及び、第2撮像素子112において生成された各画像データを合成し、更に、所定の画像処理を施して、被写体Sに係る画像データを生成する。
Then, the image data generated by the
このように、波長領域ごとに光を分離し、画像データを生成すれば、光の利用効率を高め、色再現性を向上させることができる。
しかし、撮像装置100の各撮像素子(111、112)における分光感度(図15及び図16参照)は、色フィルタ付き撮像素子の各フィルタに対応する画素における分光感度(図14参照)に比較すると低下してしまう。何故なら、分離部102によって波長領域を2分割しているからである。
Thus, if light is separated for each wavelength region and image data is generated, the light use efficiency can be improved and the color reproducibility can be improved.
However, the spectral sensitivity (see FIGS. 15 and 16) in each image sensor (111, 112) of the
したがって、撮像装置100を利用していわゆる6色画像を得ようとすると、分光感度が約半分になってしまう。そこで、低下した感度を補う目的で撮像素子のゲインを高めて被写体を撮像するが、このようにすると、ノイズが増加してしまう。
Therefore, when trying to obtain a so-called six-color image using the
特に、図14の赤色(R)のように、感度特性が感度中心波長に対して対称でない場合、波長領域を1:1で分割することが難しく、4色以上の画像を取得するときの分光感度が、波長領域分割前の30%以下になることもある。暗い被写体を撮像するときは、分光感度の低下を補う目的でゲインを更に高めて撮像するが、このようにすると、ノイズが増加するだけで、かえって画質が劣化してしまう。 In particular, as shown in red (R) of FIG. 14, when the sensitivity characteristic is not symmetric with respect to the sensitivity center wavelength, it is difficult to divide the wavelength region by 1: 1, and the spectrum when acquiring images of four colors or more is obtained. The sensitivity may be 30% or less before the wavelength region division. When a dark subject is imaged, the gain is further increased in order to compensate for the decrease in spectral sensitivity. However, in this case, only the noise increases, and the image quality deteriorates.
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、撮像素子の受光量低下を補う目的で実行するゲイン処理によるノイズ発生を抑制することでSN比の向上を図り、更に、画像解像度を向上することができる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and by suppressing noise generation due to gain processing executed for the purpose of compensating for a decrease in the amount of light received by the image sensor, the SN ratio is improved, and the image resolution is further improved. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing the above.
第1の技術手段は、被写体からの入射光を、第1光路に向けて反射/透過し、第2光路に向けて透過/反射する光分離部と、前記第1光路に、受光量に応じた信号値を生成する光電変換素子を含む画素が複数配置された第1撮像素子を備え、前記第2光路に、受光する波長領域が異なる光電変換素子を含む画素が複数配置された第2撮像素子を備え、前記第1撮像素子で受光する感度が視感度特性となるように、前記光分離部が入射光を分離し、前記光分離部が前記第1光路に向けて反射/透過する光成分を可変制御することを特徴とする撮像装置。 The first technical means is configured to reflect / transmit incident light from a subject toward the first optical path, and transmit / reflect the incident light toward the second optical path, and to the first optical path according to the amount of received light. A second imaging device including a first imaging device in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements that generate a signal value are arranged, and a plurality of pixels in which the photoelectric conversion devices having different wavelength regions for receiving light are arranged in the second optical path. Light that includes an element and that separates incident light so that the sensitivity received by the first imaging element is a visibility characteristic, and the light separation section reflects / transmits toward the first optical path. An imaging apparatus characterized by variably controlling components .
第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記第1撮像素子の画素数と、前記第2撮像素子の画素数とが1対1で対応していることを特徴する。 According to a second technical means, in the first technical means, the number of pixels of the first image sensor and the number of pixels of the second image sensor are in a one-to-one correspondence.
第3の技術手段は、第1の技術手段において、前記第1撮像素子の画素数と前記第2撮像素子の画素数とが同じであり、前記第1撮像素子の画素と、前記第2撮像素子の画素との対応関係が、前記第1撮像素子の画素に対して半画素ずれていることを特徴とする。 According to a third technical means, in the first technical means, the number of pixels of the first image sensor and the number of pixels of the second image sensor are the same, and the pixels of the first image sensor and the second image sensor The correspondence relationship between the pixel of the element and the pixel of the first image sensor is shifted by half a pixel.
第4の技術手段は、第1から第3のいずれか一の技術手段において、前記第1撮像素子で取得される画像と、前記第2撮像素子で取得される画像から、赤色、緑色、青色を原色とする画像を生成することを特徴とする。
According to a fourth technical means, in any one of the first to third technical means, red, green and blue colors are obtained from an image acquired by the first image sensor and an image acquired by the second image sensor. An image having a primary color is generated.
本発明により、色再現性及び画像解像度が高く、画質劣化の少ない撮像装置を提供することできる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging device with high color reproducibility and image resolution and with little deterioration in image quality.
(実施例1)
以下、図面を使って本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、各図における構成は理解しやすいように誇張して記載しており、実際の間隔や大きさとは異なる。
Example 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The configuration in each drawing is exaggerated for easy understanding, and is different from the actual interval and size.
図1は、本発明に係る撮像装置1の概略構成図及び機能ブロック図である。
光分離部3では、レンズ2によって集光された、被写体Sに係る入射光から人間の視感度である分光視感効率の特性を示す光成分を選択的に、第1光路P1に向けて反射し、更に、当該入射光を第2光路P2に向けて透過する。即ち、第1撮像素子11で受光する感度が視感度特性となるように、光分離部3が入射光を分離する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram and a functional block diagram of an
The
第1撮像素子11は、第1光路P1に設けられた撮像素子で、受光量に応じた信号値を生成する光電変換素子を含む画素が複数、行列状又はハニカム配列状に配置されている。 The first image sensor 11 is an image sensor provided in the first optical path P1, and a plurality of pixels including photoelectric conversion elements that generate a signal value corresponding to the amount of received light are arranged in a matrix or a honeycomb array.
第2撮像素子12は、第2光路P2に設けられた撮像素子で、受光する波長領域が異なる光電変換素子を含む画素が複数、行列状又はハニカム配列状に配置されている。
具体的には、第2撮像素子12の受光面には、当該素子12の画素に対応して赤色、緑色、青色の何れかの光成分を選択的に透過する特性をもつベイヤ配列状の色フィルタ12aが設けられている。
なお、各撮像素子(11、12)は、前述のように、CMOSやCCD等から構成される。
The
Specifically, the light receiving surface of the
In addition, each image pick-up element (11, 12) is comprised from CMOS, CCD, etc. as mentioned above.
画像処理部13は、第2撮像素子12の各画素についてデモザイク処理を行う。また第1撮像素子11により取得される画像と、第2撮像素子12により取得される画像から赤色、緑色、青色を原色とする画像を生成する。また、この生成処理により生成した画像データに各種画像処理を施し、メモリ(図示しない)に記録しても良い。
The
操作部14は、撮像装置1を操作するキーを備え、表示部15は、前記メモリに記録された画像データや撮像装置1の状態情報を表示する表示部である。
The operation unit 14 includes keys for operating the
制御部16は、CPU、ROM、RAM等から構成され各機能ブロックを制御する。
The
以下、光分離部3、各撮像素子(11、12)、画像処理部13の詳細について説明する。
図2は、光分離部3に設けられた誘電体多層膜の反射率特性を示した図である。光分離部3の誘電体多層膜は、図2の反射率特性グラフに示したように、入射光、特に、約555nm付近の光を選択的に反射する。
Hereinafter, details of the
FIG. 2 is a diagram showing the reflectance characteristics of the dielectric multilayer film provided in the
図3は、各撮像素子(11、12)の分光感度を示した図である。前記各撮像素子は、同図から明らかなように、約480nm付近の光に対して高感度の特性を有する。 FIG. 3 is a diagram showing the spectral sensitivity of each image sensor (11, 12). As is apparent from the figure, each of the imaging elements has a high sensitivity characteristic with respect to light around 480 nm.
図4(A)は、第2撮像素子12の受光面に設けられた色フィルタの概略平面図で、図中Rは、赤色光を選択的に透過する赤フィルタ、同Gは、緑色光を選択的に透過する緑フィルタ、図中Bは、青色光を選択的に透過する青フィルタを示す。
前記色フィルタは、緑フィルタGを中心にして、上下方向に2つの青フィルタB、左右方向に赤フィルタRがベイヤ配列状に配置されている。
なお、符号Gxは、緑フィルタG(画素)の一つを示している。
FIG. 4A is a schematic plan view of a color filter provided on the light receiving surface of the
The color filter has a green filter G as a center, and two blue filters B in the vertical direction and a red filter R in the horizontal direction are arranged in a Bayer array.
A symbol Gx indicates one of the green filters G (pixels).
図4(B)は、当該色フィルタが設けられていない第1撮像素子11の受光面の概略平面図を示したもので、図中Yは、後述する三刺激値Yを示している。
なお、符号Yxは、図4(A)の符号Gxに対応する画素を示している。
FIG. 4B shows a schematic plan view of the light receiving surface of the first image sensor 11 in which the color filter is not provided. In the drawing, Y indicates a tristimulus value Y described later.
Note that a symbol Yx indicates a pixel corresponding to the symbol Gx in FIG.
このように、第2撮像素子12の画素数と、第1撮像素子11の画素数とが1対1で対応し、一画素の面積は同一である。
Thus, the number of pixels of the
図5は、前記色フィルタの透過率を示した図で、図中Rは、図4(A)に示した画素“R”に対応するフィルタ部分の透過率、同Gは、画素“G”に対応するフィルタ部分の透過率、同Bは、画素“B”に対応するフィルタ部分の透過率を示した図である。 FIG. 5 is a diagram showing the transmittance of the color filter, in which R is the transmittance of the filter portion corresponding to the pixel “R” shown in FIG. 4A, and G is the pixel “G”. FIG. 7B is a diagram showing the transmittance of the filter portion corresponding to the pixel “B”.
図3及び図5から、色フィルタ付きの第2撮像素子12におけるR、G、Bの分光感度は、前述の図14に示した特性を持つ。
From FIG. 3 and FIG. 5, the spectral sensitivities of R, G, and B in the
被写体に係る入射光が図2に示した反射率特性を有する光分離部3によって分離(透過)されて、前記色フィルタ付きの第2撮像素子12で受光された場合、当該素子12における分光感度は、図2及び図14から、図6のようになる。
When incident light related to a subject is separated (transmitted) by the
図14と図6の各波長領域の分光感度を面積比(積分比)で比較すると、図14に対して図6での赤色波長領域感度は約75%、緑色波長領域感度は約70%、青色波長領域感度は約95%となる。従来の手法を用いた場合、各波長領域感度の比は、平均で約35%から60%となる。 Comparing the spectral sensitivities of each wavelength region in FIG. 14 and FIG. 6 by area ratio (integration ratio), the red wavelength region sensitivity in FIG. 6 is about 75%, the green wavelength region sensitivity is about 70%, compared to FIG. The blue wavelength region sensitivity is about 95%. When the conventional method is used, the ratio of each wavelength region sensitivity is about 35% to 60% on average.
このように、本実施例の方法で、赤色、緑色、青色の波長領域の光を撮像素子によって受光した場合、従来の方法に比べて分光感度が高くなるので、ノイズの少ない画像データを得ることができる。 As described above, in the method of this embodiment, when light in the red, green, and blue wavelength regions is received by the image sensor, the spectral sensitivity is higher than that of the conventional method, so that image data with less noise can be obtained. Can do.
また、図2及び図3から、色フィルタがない第1撮像素子11における分光感度は、図7の曲線Yに示すようになる。 Further, from FIGS. 2 and 3, the spectral sensitivity in the first image sensor 11 without the color filter is as shown by a curve Y in FIG.
前記特性を示す曲線Yは、人間の視感度である分光視感効率の特性を示す曲線Vと相似の関係となっており、第1撮像素子11で得られる信号値は三刺激値Yに相当する。換言すれば、第1撮像素子11で得られる信号値が三刺激値Yの特性となるように誘電体多層膜の反射率特性を設定している。 The curve Y indicating the characteristic is similar to the curve V indicating the spectral luminous efficiency characteristic which is human visual sensitivity, and the signal value obtained by the first image sensor 11 corresponds to the tristimulus value Y. To do. In other words, the reflectance characteristic of the dielectric multilayer film is set so that the signal value obtained by the first image sensor 11 has the tristimulus value Y characteristic.
また、前述したように、第1撮像素子11の分光感度は、図7のようになるが、分光感度の面積比では図6の緑色波長領域と同程度となっている。これは、誘電体多層膜での反射率特性のピークを約50%にしているからである。
したがって、反射率特性のピークを45%から55%にしておくことで、第1撮像素子11は、ノイズの少ない画像データを生成することできる。
As described above, the spectral sensitivity of the first image sensor 11 is as shown in FIG. 7, but the area ratio of the spectral sensitivity is about the same as the green wavelength region in FIG. This is because the peak of the reflectance characteristic in the dielectric multilayer film is set to about 50%.
Therefore, by setting the reflectance characteristic peak to 45% to 55%, the first image sensor 11 can generate image data with less noise.
ところで、人間の視覚は、色に対する変化よりも明るさに対する変化の方が高感度であり、画像の解像度や鮮鋭感といった画質の重要な要素は、明るさの解像度に大きく依存することが知られている。 By the way, human vision is more sensitive to changes in brightness than changes in color, and it is known that important factors of image quality such as image resolution and sharpness depend greatly on the resolution of brightness. ing.
本発明に係る撮像装置1においては、従来例と同様に、色フィルタ(色付き画素配列)をベイヤ配列としているので、RGBの解像度の点では、従来例と変わらない。しかし、画素の輝度値(明るさ)を、第1撮像素子11によって取得することができるので、解像感の高い画像データを得ることができる。
In the
次に、画像処理部13で実行する画像処理の一例について説明する。
まず、デモザイク処理、即ち、第2撮像素子12の画素が生成する色以外の色の信号値(画素値)を生成する処理を実行する。
ここで、デモザイク処理の一例を説明する。まず、第2撮像素子12のG画素(注目画素)において、4近傍画素の信号値平均Aを算出する。また、前記注目画素に対応する第1撮像素子11の画素の信号値(Y値)を、当該画素の4近傍画素のY値の平均値で除算した除算値Dを算出する。
そして、前記平均値Aと前記除算値Dを乗算すれば、第2撮像素子12の信号値を生成することができる。したがって、高解像度画像からG画素のデモザイク処理を行うことにより、高画質なG画像を得ることが可能である。
Next, an example of image processing executed by the
First, demosaic processing, that is, processing for generating a signal value (pixel value) of a color other than the color generated by the pixel of the
Here, an example of demosaic processing will be described. First, in the G pixel (target pixel) of the
Then, by multiplying the average value A by the division value D, the signal value of the
R画素およびB画素についても同様な手法を適用することが可能である。また、R画素およびB画素はG画素に比べ画素数が少ないため、R画素およびB画素のみ一般的なデモザイク処理を行っても良い。 A similar method can be applied to the R pixel and the B pixel. In addition, since the R pixel and the B pixel have a smaller number of pixels than the G pixel, only the R pixel and the B pixel may be subjected to general demosaic processing.
このように、第1撮像素子11から得られた高解像度のY値を使うことにより、第2撮像素子12の画素におけるデモザイク処理を高精度に行うことが可能となる。
As described above, by using the high-resolution Y value obtained from the first image sensor 11, it is possible to perform the demosaic process on the pixels of the
また、第1撮像素子11の画素が生成するY値によりエッジ方向を検出し、エッジ方向考慮型のデモザイク処理などにも応用することが可能である。これにより、高精度のデモザイク処理が可能となり、高画質な画像を得ることが可能となる。 Further, it is possible to detect the edge direction based on the Y value generated by the pixel of the first image sensor 11 and to apply it to a demosaic process that considers the edge direction. Thereby, highly accurate demosaic processing can be performed, and a high-quality image can be obtained.
上記デモザイク処理により生成されたRGB画像データと、第1撮像素子11が生成したY画像データに基づき新たにRGB画像データを生成する例を示す。
まず、RGBY値(信号値)からXYZ値を算出する。これは(数1)のような計算により得ることができる。
An example of newly generating RGB image data based on the RGB image data generated by the demosaic process and the Y image data generated by the first image sensor 11 will be described.
First, XYZ values are calculated from RGBY values (signal values). This can be obtained by calculation such as (Equation 1).
ここで、第1撮像素子11の感度が分光視感効率と誤差が無い場合には、i=j=k=0として、lに定数を与えればY値を得ることができる。
一方、第1撮像素子11の感度が分光視感効率と誤差が有る場合には、i、j、kに適切な値を与えることで、Y値を多少補正することができ、Y値の精度を向上することが可能である。
Here, if the sensitivity of the first image sensor 11 is not different from the spectral luminous efficiency, it is possible to obtain a Y value by setting i = j = k = 0 and giving a constant to l.
On the other hand, when the sensitivity of the first image sensor 11 has an error from the spectral luminous efficiency, the Y value can be slightly corrected by giving appropriate values to i, j, and k. It is possible to improve.
次に、(数2)に示したように、XYZからRGBに変換する。RGBがsRGBのような規格であれば、行列の値として既に決められている行列の値を使用すればよい。
即ち、(数1)、(数2)の行列をそれぞれA、Bとすると、RGBYからRGBを算出するためには、(数3)の計算をすればよいことになる。
Next, as shown in (Expression 2), conversion from XYZ to RGB is performed. If RGB is a standard such as sRGB, a matrix value already determined as a matrix value may be used.
In other words, assuming that the matrices of (Equation 1) and (Equation 2) are A and B, respectively, in order to calculate RGB from RGBY, it is only necessary to calculate (Equation 3).
なお、式3において、行列C=行列A×行列Bである。
In
以上の手法により、RGBY画像データからRGB画像データを得ることができる。
ここでY値は、デモザイクされない最も高解像度な画像であり、解像度への寄与率も高く、生成されたRGB画像データは高精細な高画質画像となる。
With the above method, RGB image data can be obtained from RGBY image data.
Here, the Y value is the highest resolution image that is not demosaiced, has a high contribution rate to the resolution, and the generated RGB image data is a high definition high quality image.
以上の方法により、高解像度な明るさ画像Yを撮像することにより、高解像度でノイズが低減された、高色再現性の高画質画像を取得することができる。 By capturing the high-resolution brightness image Y by the above method, it is possible to acquire a high-quality image with high color reproducibility and high noise with reduced noise.
(実施例2)
次に、本発明に係る撮像装置の第2実施例について図面を参照しながら説明する。なお、第2実施例の撮像装置の概略構成図及び機能ブロック図は、図1と同様なので説明を省略する。
(Example 2)
Next, a second embodiment of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The schematic configuration diagram and functional block diagram of the image pickup apparatus of the second embodiment are the same as those in FIG.
図8(A)は、図4(A)と同様の、第2撮像素子12の受光面に設けられた色フィルタの概略平面図であり、図8(B)は、第1撮像素子11の受光面の概略平面図を示したものである。
FIG. 8A is a schematic plan view of a color filter provided on the light receiving surface of the
実施例1の撮像装置では、第2撮像素子12の画素数と、第1撮像素子11の画素数とが1対1で対応し、一画素の面積は同一であった。
しかし、実施例2の撮像装置では、第2撮像素子12の画素数と、第1撮像素子11の画素数とが複数対1で対応している。
例えば、図8(B)に示したように、第2撮像素子12の画素数と、第1撮像素子11の画素数とが4対1で対応するようにし、第2撮像素子12の画素面積が、第1撮像素子11の画素面積の1/4となるようにする。
In the imaging device of Example 1, the number of pixels of the
However, in the image pickup apparatus according to the second embodiment, the number of pixels of the second
For example, as shown in FIG. 8B, the number of pixels of the
このように、第1撮像素子11の画素数が低下した分、当該素子11の画素面積(開口率)は、大きくなっている。
それ故、一画素の受光量を約4倍にすることができるので、暗い場所で被写体を撮像しても、十分な光量を得ることができノイズが低減された画像データを生成することができる。
Thus, the pixel area (aperture ratio) of the first image sensor 11 is increased by the amount of decrease in the number of pixels of the first image sensor 11.
Therefore, the amount of light received by one pixel can be increased by about four times, so that even when a subject is imaged in a dark place, a sufficient amount of light can be obtained and image data with reduced noise can be generated. .
また、光量が多いのでシャッタ速度を速くすることができ、動きのある被写体を撮像した場合でも、撮像ぼけの少ない高画質な画像データを生成することができる。
第1実施例では、第1撮像素子11の画素数が多いので、解像度が高くなる効果があったが、デモザイクによる高解像度化で十分の場合は、本実施例のように、第1撮像素子11の画素数を小さくして画素面積を大きくした方が好適である。
Further, since the amount of light is large, the shutter speed can be increased, and even when a moving subject is imaged, high-quality image data with little imaging blur can be generated.
In the first embodiment, since the number of pixels of the first image sensor 11 is large, there is an effect of increasing the resolution. However, when the high resolution by demosaic is sufficient, the first image sensor as in the present embodiment. It is preferable to reduce the number of pixels 11 and increase the pixel area.
他にも、解像度を向上させる他の手法を、図9を用いて説明する。
図9は、図4に示した、第2撮像素子12の画素(数)と第1撮像素子11の画素(数)とが1対1で対応している場合における、第1撮像素子11の画素と第2撮像素子12の画素との対応関係が、当該第1撮像素子11の画素に対して半画素ずれている様子を示した図である。
In addition, another method for improving the resolution will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows the first image sensor 11 in the case where the pixel (number) of the
図からも明らかなように、符号Yで示した第1撮像素子11の画素1つに対して、符号Rで示した第2撮像素子12における1つのR画素、符号Gで示した2つのG画素、符号Bで示した1つのB画素が対応している。換言すれば、R画素、G画素、B画素1つに対して4種類の第1撮像素子11の画素が対応している。
このずれを利用してデモザイクすることにより、より高解像度な画像データを得ることが可能となる。
As is apparent from the figure, one R pixel in the
By demosaicing using this shift, it is possible to obtain higher resolution image data.
このデモザイクの場合には、実施例1で説明した、Y値として、4種類の第1撮像素子11の画素の信号値(Y値)の平均値を用いればよい。次に、第2撮像素子12で取得されたG画素と、デモザイク処理により取得されたG画素を使って、第1撮像素子11で取得されたY画素を4分割する。例えば、注目Y画素に対応した4つのG画素の比によって分割する。次に、RGBの画素を分割されたY画素値の比によって分割する。これにより高解像度画像を取得することが可能である。
In the case of this demosaic, the average value of the signal values (Y values) of the four types of pixels of the first image sensor 11 may be used as the Y value described in the first embodiment. Next, using the G pixel acquired by the
以上で説明した方法により、撮像素子の画素数(解像度)を変化させることで、ノイズが低減された画像、動きぼけの少ない画像データを得ることができる。また第1撮像素子と第2撮像素子の画素配列を半画素ずらすことで、デモザイクによる高解像度化が可能となる。 By changing the number of pixels (resolution) of the image sensor by the method described above, an image with reduced noise and image data with less motion blur can be obtained. Further, by shifting the pixel arrangement of the first image sensor and the second image sensor by half a pixel, high resolution can be achieved by demosaic.
(実施例3)
次に、本発明に係る撮像装置1の第3実施例について図面を参照しながら説明する。なお、第3実施例の撮像装置1の概略構成図及び機能ブロック図は、図1と同様なので説明を省略する。
(Example 3)
Next, a third embodiment of the
図10は、光分離部3に設けられた誘電体多層膜の反射率特性を示した他の図である。実施例1、実施例2では、図2で説明したように、誘電体多層膜の反射率のピークを50%程度に固定していた。
FIG. 10 is another diagram showing the reflectance characteristics of the dielectric multilayer film provided in the
実施例3では、図10に示したように、反射率のピークを、例えば、50%、80%、100%と可変にする。即ち、光分離部3が第1光路P1に設けられた第1撮像素子11に向けて反射(透過)する光成分を可変制御する。
In Example 3, as shown in FIG. 10, the reflectance peak is variable, for example, 50%, 80%, and 100%. That is, the
これら3種類の反射率の特性を示す曲線は、人間の視感度である分光視感効率の特性を示す曲線V(図6参照)と相似であるので、第1撮像素子11で得られる信号値は三刺激値Yに相当する。 Since the curves showing the characteristics of these three types of reflectance are similar to the curve V (see FIG. 6) showing the characteristics of the spectral luminous efficiency, which is the human visual sensitivity, the signal value obtained by the first image sensor 11 is obtained. Corresponds to the tristimulus value Y.
また、反射率のピークを高くすれば、第1撮像素子11に入射する光量が大きくなるので、暗い環境においてもノイズの少ない画像データを得ることができる。 Further, if the reflectance peak is increased, the amount of light incident on the first image sensor 11 increases, so that image data with less noise can be obtained even in a dark environment.
一方、第2撮像素子12では、反射率のピークが高くなると、第1撮像素子11に入射する光量が減少する。
しかし、図10から分かるように、反射率特性に大きく変化がある波長領域は限られている。それ故、反射率のピークを80%にしても、第2撮像素子12の各色の分光感度、特に、青色の分光感度は、図14に比べ大きく低下することはない。
On the other hand, in the
However, as can be seen from FIG. 10, the wavelength region in which the reflectance characteristics vary greatly is limited. Therefore, even if the reflectance peak is set to 80%, the spectral sensitivity of each color of the
このように、光分離部3に設けられた誘電体多層膜の反射率特性を変化させることにより、第1撮像素子11及び第2撮像素子12へ入射する光量を変化させることができる。
それ故、ノイズレベルを重視した画像データを得るか、又は、色再現性を重視した画像データを得るかを選択することができる。
例えば、晴天の下で撮影する場合、十分に明るいので、反射率のピーク値を小さくする。また、室内での撮影のように明るさが不十分である場合には、反射率のピーク値を大きくすることができる。このようにすることで、様々な環境下で撮影しても、ノイズを低減した高画質な画像データを取得することが可能となる。
As described above, the amount of light incident on the first image sensor 11 and the
Therefore, it is possible to select whether to obtain image data with an emphasis on the noise level or to obtain image data with an emphasis on color reproducibility.
For example, when shooting in fine weather, the peak value of the reflectance is reduced because it is sufficiently bright. Further, when the brightness is insufficient as in indoor shooting, the peak value of the reflectance can be increased. By doing so, it is possible to acquire high-quality image data with reduced noise even when shooting under various environments.
反射率は、様々な手法を用いて変化させることができる。例えば、液晶材料を使って電気的に反射率を制御するようにしてもよい。また、光分離部3をダイクロイックミラーから構成し、当該ダイクロイックミラーを移動させ、レンズから入射される光が所望の反射率を有している誘電体多層膜へ照射されるようにすることもできる(可動式光分離部)。
The reflectivity can be changed using various techniques. For example, the reflectance may be electrically controlled using a liquid crystal material. Alternatively, the
上記実施例では、光分離部3として分光プリズムを用いたが、ダイクロイックミラーなど波長選択性のあるものを用いてもよい。
In the above embodiment, a spectroscopic prism is used as the
また、光分離部3の誘電体多層膜の反射特性を逆転させ、被写体に係る入射光から所定波長領域の光成分を選択的に第1光路に向けて透過し、更に、当該入射光を第2光路に向けて反射するように光分離部3を構成してもよい。
この場合、図1のブロック図に記載されている第1光路P1及び第1撮像素子11と第2光路P2と色フィルタ12a付き第2撮像素子12とが入れ替わるように配置される。
Further, the reflection characteristic of the dielectric multilayer film of the
In this case, the first optical path P1, the first image sensor 11, the second optical path P2, and the
1,100…撮像装置、2,102…レンズ、3,103…光分離部、11,111…撮像素子、12,112…撮像素子、12a…色フィルタ、13…画像処理部、14…操作部、15…表示部、16…制御部、P1…第1光路、P2…第2光路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Imaging device, 2,102 ... Lens, 3,103 ... Light separation part, 11, 111 ... Imaging element, 12, 112 ... Imaging element, 12a ... Color filter, 13 ... Image processing part, 14 ... Operation part , 15 ... display section, 16 ... control section, P1 ... first optical path, P2 ... second optical path.
Claims (4)
前記第1光路に、受光量に応じた信号値を生成する光電変換素子を含む画素が複数配置された第1撮像素子を備え、
前記第2光路に、受光する波長領域が異なる光電変換素子を含む画素が複数配置された第2撮像素子を備え、
前記第1撮像素子で受光する感度が視感度特性となるように、前記光分離部が入射光を分離し、
前記光分離部が前記第1光路に向けて反射/透過する光成分を可変制御することを特徴とする撮像装置。 A light separation unit that reflects / transmits incident light from the subject toward the first optical path and transmits / reflects toward the second optical path;
A first imaging element in which a plurality of pixels including a photoelectric conversion element that generates a signal value corresponding to the amount of received light is arranged in the first optical path;
A second imaging element in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements having different wavelength regions for receiving light are arranged in the second optical path;
The light separating unit separates incident light so that the sensitivity received by the first image sensor becomes a visibility characteristic ,
The imaging apparatus, wherein the light separation unit variably controls a light component reflected / transmitted toward the first optical path .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008302548A JP5054659B2 (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008302548A JP5054659B2 (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010130321A JP2010130321A (en) | 2010-06-10 |
JP5054659B2 true JP5054659B2 (en) | 2012-10-24 |
Family
ID=42330384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008302548A Expired - Fee Related JP5054659B2 (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5054659B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5673186B2 (en) * | 2011-02-16 | 2015-02-18 | 株式会社Jvcケンウッド | Imaging apparatus and interpolation processing method of imaging apparatus |
JP2015035782A (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | オリンパス株式会社 | Image processing device, imaging device, microscope system, image processing method, and image processing program |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001157109A (en) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Nikon Corp | Electronic camera and recording medium for image data processing |
JP2003299113A (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-17 | Canon Inc | Imaging apparatus |
JP2005175893A (en) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Two-plate type color solid-state image pickup device and digital camera |
JP4533261B2 (en) * | 2005-06-30 | 2010-09-01 | 日本放送協会 | Imaging device |
-
2008
- 2008-11-27 JP JP2008302548A patent/JP5054659B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010130321A (en) | 2010-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9591239B2 (en) | Physical information acquisition method, physical information acquisition device, and semiconductor device | |
US8125543B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus with color correction based on light sensitivity detection | |
US10419685B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, and computer-readable recording medium | |
JP4603011B2 (en) | Image capturing apparatus and operation method thereof | |
US8508625B2 (en) | Image processing apparatus | |
TWI442780B (en) | Solid-state imaging device, color filter arrangement method therefor and image recording apparatus | |
US10404953B2 (en) | Multi-layer image sensor, image processing apparatus, image processing method, and computer-readable recording medium | |
JP5901935B2 (en) | Solid-state imaging device and camera module | |
JP4867448B2 (en) | Physical information acquisition method and physical information acquisition device | |
JP5698875B2 (en) | Color imaging device and imaging apparatus | |
US9013623B2 (en) | Color image sensor | |
US10416026B2 (en) | Image processing apparatus for correcting pixel value based on difference between spectral sensitivity characteristic of pixel of interest and reference spectral sensitivity, image processing method, and computer-readable recording medium | |
WO2012046522A1 (en) | Imaging device and colour mixing correction method | |
EP2031881B1 (en) | Image pickup device and signal processing method | |
JP5621057B2 (en) | Color image sensor | |
JP2007006061A (en) | Color filter and image pickup apparatus having the same | |
US20110149126A1 (en) | Multiband image pickup method and device | |
WO2013099917A1 (en) | Imaging device | |
JP5054659B2 (en) | Imaging device | |
JP4305848B2 (en) | Imaging device using color filter array | |
WO2018193544A1 (en) | Image capturing device and endoscope device | |
JP7083912B2 (en) | Image sensor, image pickup device, image pickup method and program | |
WO2011162155A1 (en) | Image capturing device | |
WO2012008070A1 (en) | Image capturing device and signal processing method | |
JP5920144B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110223 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120416 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120611 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120703 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120727 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |