JP5347707B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Description
〈実施形態1〉
図1(a)は、本発明の実施形態1に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラ(以下、「デジタルカメラ」という)を示す正面図、図1(b)は、その上面図、図1(c)は、その背面図、図2は、図1(a),(b),(c)に示したデジタルカメラ内のシステム構成の概要を示すブロック図である。
図1(a),(b),(c)に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ1の上面側には、レリーズボタン(シャッタボタン)2、電源ボタン3、撮影・再生切替ダイアル4が設けられており、デジタルカメラ1の正面(前面)側には、撮影レンズ系5を有する鏡胴ユニット6、ストロボ発光部(フラッシュ)7、光学ファインダ8が設けられている。
図2に示すように、このデジタルカメラ1は、鏡胴ユニット6の撮影レンズ系5を通して入射される被写体像が受光面上に結像する固体撮像素子としてのCCD20、CCD20から出力される電気信号(アナログRGB画像信号)をデジタル信号に処理するアナログフロントエンド部(以下、「AFE部」という)21、AFE部21から出力されるデジタル信号を処理する信号処理部22、データを一時的に格納するSDRAM23、制御プログラム等が記憶されたROM24、鏡胴ユニット6を駆動するモータドライバ25等を有している。
次に、前記したデジタルカメラ1のモニタリング動作と静止画撮影動作について説明する。このデジタルカメラ1は、静止画撮影モード時には、以下に説明するようなモニタリング動作を実行しながら静止画撮影動作が行われる。
本実施形態に係るデジタルカメラ1のYUV変換部36は、ダイナミックレンジを拡大するためのダイナミックレンジ拡大処理機能を有している。
Ge=K×Go …式(2)
ただし、l、m、nはRGBの各フィルタの感度比率から設定される係数、Goは予測補間処理前のGフィルタの画素出力である。また、f(Ro)、f(Go)、f(Bo)は、下記の数1(式(3)〜式(5))で設定される係数である。
Gフィルタの画素出力=4096×1.8=7372(14ビット)
などに設定してもよい。
前記実施形態1では図7に示したように、RGBフィルタを有するCCD20に対して、2×2画素を処理単位(最小単位)としていたが、本実施形態では、図14に示すように、太枠A内の5画素(1つのGフィルタの画素、2つずつのR(R1、R2)、B(B1、B2)フィルタの画素)を処理単位(最小単位)とし、処理単位を前記実施形態1の場合よりも広い範囲とした例である。なお、デジタルカメラの構成、モニタリング動作、静止画撮影動作、およびダイナミックレンジの拡大処理動作は、前記実施形態1と同様である。
Ge=K×Ga …式(7)
ただし、l、m、nはRGBの各フィルタの感度比率から設定される係数、Gaは補正前のGフィルタの画素出力である。また、f(Ra)、f(Ga)、f(Ba)は、下記の数2(式(8)〜式(10))で設定される係数である。
本実施形態では、図15に示すように、RGBフィルタを有するCCD20に対して、前記実施形態2の場合よりも更に処理単位(太枠A)を広くした例である。なお、デジタルカメラの構成、モニタリング動作、静止画撮影動作、およびダイナミックレンジの拡大処理動作は、前記実施形態1と同様である。ただし、Gフィルタの画素出力に対する予測補間の算出式は、前記実施形態2と同様に式(6)〜式(10)を用いる。
本実施形態では、図16に示すように、鏡胴ユニット6の撮影レンズ系5とメカシャッタユニット27間の空間に、光透過率の異なる2枚の第1、第2の緑色フィルタ70a,70bと開口部71を有する回転自在なターレット板72を設置した構成である。ターレット板72は、制御部28からの信号により駆動されるモータドライバ25によって回転し、第1、第2の緑色フィルタ70a,70b、および開口部71が選択されて撮影レンズ系5の光軸上に移動するように構成されている。なお、デジタルカメラの他の構成、モニタリング動作、静止画撮影動作は、前記実施形態1と同様である。
前記実施形態4では、ターレット板72の第1の緑色フィルタ70aを撮影レンズ系5の光軸上に移動させて、ダイナミックレンジを4倍に拡大する構成であったが、本実施形態では、図16に示したターレット板72の第2の緑色フィルタ70bを撮影レンズ系5の光軸上に移動させて、ダイナミックレンジを8倍に拡大する例である。なお、デジタルカメラの他の構成、モニタリング動作、静止画撮影動作は、前記実施形態1と同様である。
実施形態1で述べたように、例えば、図10(a)に示したように、前記した処理単位(図7参照)内にあるGフィルタの画素出力が飽和レベルA以上に達しているときに、その周囲のR、Bフィルタの画素出力がGフィルタの画素出力に対して極端に小さい場合がある。この場合には、前記式(1)から補正係数K=1となり、実質的に予測補間処理が行われないことになる。
5 撮影レンズ系(光学系)
6 鏡胴ユニット
9 液晶モニタ
12 メニューボタン(動作選択手段)
20 CCD(撮像素子)
21 アナログフロントエンド部
22 信号処理部
23 SDRAM
28 制御部
34 CCDインターフェース
35 メモリコントローラ
36 YUV変換部
50 Dレンジ拡大予測補間部
51 ビット圧縮変換部(ビット圧縮変換手段)
60 補正係数算出部(画素出力検出手段)
61 画素出力補正処理部(画素出力補正処理手段)
62 ビット拡張処理部
70a 第1の緑色フィルタ(カラーフィルタ)
70b 第2の緑色フィルタ(カラーフィルタ)
72 ターレット板
Claims (18)
- 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子と、
前記各画素からの出力を検出するとともに、検出した画素出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する画素出力検出手段と、
前記画素出力検出手段により検出・判定された、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達している画素出力に対し、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上の特定色のフィルタが配置された画素からの画素出力を補正する画素出力補正処理手段と、
前記画素出力補正処理手段から出力される、第1のビット数から第2のビット数に一度拡張された画素出力のデータを、再度前記第1のビット数に圧縮するビット圧縮変換手段と、を備え、
前記ビット圧縮変換手段は、前記飽和レベル以上領域における画素出力に対応したデータに対する圧縮率よりも、前記飽和レベル以下における画素出力に対応したデータに対する圧縮率を小さくして圧縮することを特徴とする撮像装置。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子と、
前記各画素からの出力を検出するとともに、検出した画素出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する画素出力検出手段と、
前記画素出力検出手段により検出・判定された、特定色のフィルタが配置された画素からの出力に対し、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力のうちの該画素に対する所定の飽和レベル以上に達している画素出力に基づいて、前記特定色のフィルタが配置された画素からの画素出力を補正する画素出力補正処理手段と、
前記画素出力補正処理手段から出力される、第1のビット数から第2のビット数に一度拡張された画素出力のデータを、再度前記第1のビット数に圧縮するビット圧縮変換手段と、を備え、
前記ビット圧縮変換手段は、前記飽和レベル以上領域における画素出力に対応したデータに対する圧縮率よりも、前記飽和レベル以下における画素出力に対応したデータに対する圧縮率を小さくして圧縮することを特徴とする撮像装置。 - 前記画素出力検出手段が各画素の出力を検出する際の処理単位は、水平・垂直方向に2×2画素の大きさであることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記画素出力検出手段は、各画素出力に対して、その画素の周辺で少なくとも2つ以上の同色のフィルタが配置された画素の出力によって平均値を算出する平均値算出手段を備え、前記画素出力検出手段が各画素の出力を検出する際は、前記平均値を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記光学系の前方側または後方側に、前記特定色と同じ色のカラーフィルタを出し入れ自在に設け、前記カラーフィルタを前記光学系の前方側または後方側に入れることにより、前記特定色のフィルタの輝度に対する感度に対して、前記他の色のフィルタの輝度に対する感度を相対的に低下させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記カラーフィルタは複数設けられており、前記複数のカラーフィルタはそれぞれ光の透過率が異なっていることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記特定色のフィルタが配置された画素の出力に対して前記補正させる動作を、選択して実行させるための動作選択手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記飽和レベル以下で低輝度レベルにおける画素出力に対応したデータに対しては、前記ビット圧縮変換手段でビット圧縮する前とビット圧縮した後で略同じ値となるような圧縮率を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記画素出力補正処理手段は、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補間するための演算を行ったときに、その演算結果が元の前記画素出力よりも大きくなる場合のみ、前記画素出力の補正を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置の撮像方法において、
前記各画素からの出力を検出するとともに、検出した画素出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する判定処理ステップと、
前記判定処理ステップにより検出・判定された、特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記所定の飽和レベル以上に達している画素出力に対し、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、前記所定の飽和レベル以上の特定色のフィルタが配置された画素出力を補正する補正処理ステップと、
前記補正処理ステップから出力される、第1のビット数から第2のビット数に一度拡張された画素出力のデータを、再度前記第1のビット数に圧縮するビット圧縮変換ステップと、を有し、
前記ビット圧縮変換ステップは、前記飽和レベル以上領域における画素出力に対応したデータに対する圧縮率よりも、前記飽和レベル以下における画素出力に対応したデータに対する圧縮率を小さくして圧縮することを特徴とする撮像方法。 - 光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置の撮像方法において、
前記各画素からの出力を検出するとともに、検出した画素出力が所定の飽和レベル以上に達しているか否かを判定する判定処理ステップと、
前記判定処理ステップにより検出・判定された、特定色のフィルタが配置された画素からの出力に対し、その周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力のうちの該画素に対する所定の飽和レベル以上に達している画素出力に基づいて、前記特定色のフィルタが配置された画素出力を補正する補正処理ステップと、
前記補正処理ステップから出力される、第1のビット数から第2のビット数に一度拡張された画素出力のデータを、再度前記第1のビット数に圧縮するビット圧縮変換ステップと、を有し、
前記ビット圧縮変換ステップは、前記飽和レベル以上領域における画素出力に対応したデータに対する圧縮率よりも、前記飽和レベル以下における画素出力に対応したデータに対する圧縮率を小さくして圧縮することを特徴とする撮像方法。 - 前記各画素からの出力を検出する際の処理単位は、水平・垂直方向に2×2画素の大きさであることを特徴とする請求項10又は11に記載の撮像方法。
- 前記判定処理ステップは、各画素出力に対して、その画素の周辺で少なくとも2つ以上の同色のフィルタが配置された画素の出力によって平均値を算出する平均値算出ステップを有し、前記判定処理ステップが各画素の出力を検出する際は、前記平均値を用いることを特徴とする請求項10又は11に記載の撮像方法。
- 前記光学系の前方側または後方側に、前記特定色と同じ色のカラーフィルタを出し入れ自在に設け、前記カラーフィルタを前記光学系の前方側または後方側に入れることにより、前記特定色のフィルタの輝度に対する感度に対して、前記他の色のフィルタの輝度に対する感度を相対的に低下させることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載の撮像方法。
- 前記カラーフィルタは複数設けられており、前記複数のカラーフィルタはそれぞれ光の透過率が異なっていることを特徴とする請求項14に記載の撮像方法。
- 前記特定色のフィルタが配置された画素の出力に対して前記補正させる動作は、動作選択手段で動作選択することにより実行されることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載の撮像方法。
- 前記飽和レベル以下で低輝度レベルにおける画素出力に対応したデータに対しては、前記ビット圧縮変換ステップでビット圧縮する前とビット圧縮した後で略同じ値となるような圧縮率を用いることを特徴とする請求項10又は11に記載の撮像方法。
- 前記補正処理ステップは、前記所定の飽和レベル以上と判定した画素出力を補正するための演算を行ったときに、その演算結果が元の前記画素出力よりも大きくなる場合のみ、前記画素出力の補正を行うことを特徴とする請求項10又は11に記載の撮像方法。
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