JP2000316163A - カラー撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
カラー撮像素子及び撮像装置Info
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
ら、十分大きなダイナミックレンジを実現する。 【解決手段】 RGB系のフィルタをベイヤ配列してな
るカラー撮像素子において、高感度なブロックと低感度
なブロックを互いに辺を共有しない市松状に配置し、被
写体の明るさに応じて、高感度なブロックからの信号と
低感度なブロックからの信号を選択する。
Description
タルスチルカメラ)やビデオカメラ等に使用される撮像
素子に係わり、特に感度特性の改善をはかったカラー撮
像素子及びこれを用いた撮像装置に関する。
り撮像し、得られた画像データをコンパクトフラッシュ
(CF)やスマートメディア(SSFDC)等のフラッ
シュメモリに記憶する電子カメラが実用化されている。
この電子カメラは、小型・軽量であり、さらに画像デー
タの書き換えが可能であることから、今後益々普及する
と予想される。
撮像するには、撮像素子の各画素に色フィルタを配置
し、RGBの3原色に対応した信号を得る必要がある。
CCDカラー撮像素子の色フィルタには、原色系である
RGB系フィルタと補色系であるCMY系フィルタの2
種類がある。いずれの色フィルタを用いてもよいが、撮
像素子の感度を最適に設定することが重要である。
ー撮像素子においてはその感度を適切に設定することが
重要であり、一般に感度が高いとダイナミックレンジが
小さくなり、明るすぎる被写体に対して良好な撮像が困
難となる。これとは逆に感度が低いと、暗い被写体の撮
像が困難となる。
ので、その目的とするところは、比較的高い感度が得ら
れて、且つダイナミックレンジを広くできるカラー撮像
素子及びこれを用いた撮像装置を提供することにある。
するために本発明は次のような構成を採用している。
撮像面に周期的色コーディング配列を施し、その単位配
列(ブロック)毎に異なる感度を有したことを特徴とす
る。
を用いた撮像装置において、撮像素子の出力に基づいて
所定の画像信号を生成する画像信号生成手段と、この画
像信号生成手段による信号生成過程において前記高感度
なブロックからの信号出力と低感度なブロックからの信
号出力を加算する加算手段とを具備してなることを特徴
とする。
を用いた撮像装置において、撮像素子の出力に基づいて
所定の画像信号を生成する画像信号生成手段と、この画
像信号生成手段による信号生成過程において前記高感度
なブロックからの信号出力と低感度なブロックからの信
号出力との何れかを選択する選択手段とを具備してなる
ことを特徴とする。
を用いた撮像装置において、撮像素子の出力に基づいて
所定の画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記撮
像素子の出力に基づいて所定の自動制御処理を行う自動
制御手段と、被写体の輝度を判定する被写体輝度判定手
段と、この被写体輝度判定手段の出力に基づいて前記自
動制御手段における自動制御処理で使用する信号を、前
記高感度なブロックからの信号出力と低感度なブロック
からの信号出力とから選択する選択手段とを具備してな
ることを特徴とする。
は次のものがあげられる。 (1) 周期的色コーディング配列は、RGB原色から構成
されるベイヤ配列であり、高感度なブロックと低感度な
ブロックが互いに辺を共有しない市松状に配置されたこ
と。 (2) 自動制御手段は、被写体輝度判定手段の出力に基づ
いて露出及び焦点を調整するものであること。 (3) 4×4のマスから1つの画素信号を生成し、マスを
2画素ピッチずつずらして2次元の画素信号を得るこ
と。
色コーディング配列を施し、その単位配列(ブロック)
毎に異なる感度を持たせているので、それぞれの出力に
応じて選択的又は加算して画素値とすることにより、撮
像素子の感度特性の最適化をはかることができる。具体
的には、低輝度の被写体に対しては高感度の画素を用
い、高輝度の被写体に対しては低感度の画素を用いるこ
とにより、比較的高感度でありながらダイナミックレン
ジを十分に大きくすることが可能となる。
形態によって説明する。
装置の回路構成を示すブロック図である。
動機構、103は露出制御機構、104はLPF等のフ
ィルタ系、105は色フィルタを内蔵したCCDカラー
撮像素子、106はCCDドライバ、107はA/D変
換器等を含むプリプロセス部、108は色信号生成処
理,マトリックス変換処理,その他各種のデジタル処理
を行うためのデジタルプロセス部、109はカードイン
ターフェース、110はCF等のメモリカード、111
はLCD画像表示系、112はシステムコントローラ
(CPU)、113は操作スイッチ系、114は操作表
示系、115はレンズドライバ、116は露出制御ドラ
イバを示している。
であるが、本実施形態がこれと異なる点は、CCDカラ
ー撮像素子105の構成、更にはこれに伴うデジタルプ
ロセス部108による処理にある。本実施形態の撮像素
子は、撮像面に周期的色コーディング配列を施し、その
単位配列(ブロック)毎に異なる感度を有している。
は、図2に示すようにRGBのベイヤ配列である。そし
て、2×2のマス毎に高透過率フィルタを配置した高感
度ブロック21と低透過率フィルタを配置した低感度ブ
ロック22が、互いに辺を共有しない市松状に配置され
ている。
信号生成処理(色信号生成処理)について説明する。図
2中に破線で囲まれた4×4のマスが色信号生成の基本
格子であり、このマス内の各画素の信号を加算すること
により画素信号を生成する。即ち、マス内の高感度なブ
ロック21における2つのR,2つのB,4つのGと、
低感度ブロック22における2つのR,2つのB,4つ
のGとを加算することにより、1画素相当の画素信号を
生成する。そして、上記のマスを2画素ピッチずつずら
すことにより、2次元の画素信号を得るものとなってい
る。
度特性を示す図である。横軸は入射光量(対数)で、縦
軸はCCD出力(対数)である。高感度ブロック21に
おける感度は図中のAに示すように高くなっており、低
感度ブロック22における感度は図中のBに示すように
低くなっている。
感度ブロック21と低感度ブロック22の各々の画素信
号を加算することにより、最終的に得られる感度は図中
のCに示すようになる。即ち、入射光量の低い時点から
感度を持ち、且つ入射光量の大きなところまで飽和レベ
ルに達しない。つまり、比較的高感度でありながら十分
大きなダイナミックレンジを得ることができる。
るためのフローチャートである。まず、処理のスタート
により(1stレリーズ)、被写体における絶対輝度レ
ベルを測定する(S1)。この測定においては、被写体
方向の輝度をセンサにより測定しても良いし、CCD撮
像素子の出力を用いることも可能である。
るか否かを判定し(S2)、所定値以上であれば、低感
度画素の出力を用いて露出及びフォーカスを自動調整す
る(S3)。測定輝度が所定値より小さければ、高感度
画素の出力を用いて露出及びフォーカスを自動調整する
(S4)。
RGBの色フィルタがベイヤ配列され且つ高透過率フィ
ルタと低透過率フィルタが市松格子状に配置されたカラ
ー撮像素子により被写体像を撮像し、カラー撮像素子の
各光電変換素子(各画素)からの信号を増幅する。そし
て、増幅された信号をA/D変換したのち、各々のベイ
ヤデータを格納する(S6)。
を加算して画像信号生成処理を行う(S7)。この画像
信号生成に関しては、前記図2及び図3を用いて説明し
た通りであり、4×4のマス内の高感度画素及び低感度
画素の各出力を加算して1画素相当分のカラー信号を生
成し、マスを2画素ピッチずつずらして2次元画像信号
を生成する。
さらにマトリックス処理を行う(S8)。マトリックス
処理では、色再現誤差を低減するために周知のマトリッ
クス変換により分光感度の補正を行う。
変換処理及びY/C分離処理を施した後、JPEG圧縮
処理を行い、圧縮された画像データをメモリカード等に
記録する(S9)。
素と低感度画素の信号を加算することにより、比較的高
い感度を維持しながらダイナミックレンジの拡大をはか
ることができる。なお、RGBの1つのベイヤ配列を1
単位とすると4単位で画素加算することにより、従来に
比して解像度は1/2に低下する。しかし、将来の高画
素化により撮像素子の画素数が十分に多くなった場合、
画素の選択的使用による解像度の低下が無視できるよう
になり、上記した本実施形態の効果がより有効となる。
値以上の場合、即ち被写体が明るい場合は、低感度画素
を用いてAE,AFの調整を行うことにより、被写体が
明るすぎることによるAE,AFの調整不良を未然に防
止することができる。これとは逆に、被写体の輝度が所
定値より小さい場合、即ち被写体が暗い場合は、高感度
画素を用いてAE,AFの調整を行うことにより、被写
体が暗いことによるAE,AFの調整不良を未然に防止
することができる。
れるものではない。実施形態では、高感度画素と低感度
画素の信号を加算したが、この代わりに、画像信号生成
処理において、被写体の明るさに応じて高感度画素又は
低感度画素の何れかを選択する選択手段を設け、被写体
が明るい場合は低感度画素の信号のみを用い、被写体が
暗い場合は高感度画素の信号のみを用いるようにしても
よい。
に限るものではなく、各種の配列が可能である。さら
に、撮像装置の構成は図1に何ら限定されるものではな
く、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
像面に周期的色コーディング配列を施し、その単位配列
(ブロック)毎に異なる感度を持たせているので、それ
ぞれの出力に応じて選択的又は加算して画素値とするこ
とにより、高い感度と高いダイナミックレンジを有する
カラー撮像素子を実現することが可能となる。そして、
これを用いることにより、暗いシーンから明るいシーン
まで良好な撮像を行うことのできる撮像装置を実現する
ことが可能となる。
成を示すブロック図。
ィルタの配列を示す図。
特性を示す図。
ト。
Claims (5)
- 【請求項1】撮像面に周期的色コーディング配列を施
し、その単位配列(ブロック)毎に異なる感度を有した
ことを特徴とするカラー撮像素子。 - 【請求項2】前記周期的色コーディング配列は、RGB
原色から構成されるベイヤ配列であり、高感度なブロッ
クと低感度なブロックが互いに辺を共有しない市松状に
配置されたことを特徴とする請求項1記載のカラー撮像
素子。 - 【請求項3】請求項2に記載のカラー撮像素子と、この
撮像素子の出力に基づいて所定の画像信号を生成する画
像信号生成手段と、この画像信号生成手段による信号生
成過程において前記高感度なブロックからの信号出力と
低感度なブロックからの信号出力を加算する加算手段と
を具備してなることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項4】請求項2に記載のカラー撮像素子と、この
撮像素子の出力に基づいて所定の画像信号を生成する画
像信号生成手段と、この画像信号生成手段による信号生
成過程において前記高感度なブロックからの信号出力と
低感度なブロックからの信号出力との何れかを選択する
選択手段とを具備してなることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項5】請求項2に記載のカラー撮像素子と、この
撮像素子の出力に基づいて所定の画像信号を生成する画
像信号生成手段と、前記撮像素子の出力に基づいて所定
の自動制御処理を行う自動制御手段と、被写体の輝度を
判定する被写体輝度判定手段と、この被写体輝度判定手
段の出力に基づいて前記自動制御手段における自動制御
処理で使用する信号を、前記高感度なブロックからの信
号出力と低感度なブロックからの信号出力とから選択す
る選択手段とを具備してなることを特徴とする撮像装
置。
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