JP2018117301A - カラー画像撮像素子、カラー画像撮像装置及びカラー画像撮像方法 - Google Patents
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
Description
動画像に限らずカラー画像信号は、R(Red, 赤),G(Green, 緑),B(Blue, 青)の3原色により形成され、撮像や表示はこの形態で行われている。一方、伝送や記録のための形態は、輝度とふたつの色差により形成されるコンポーネントカラー信号が使われる。これらは3原色から所定の変換により得られ、さらに色差がサブサンプリングされる場合が多い。具体的には、サブサンプリングされない4:4:4、水平方向に2分の1にサブサンプリングされた4:2:2、水平と垂直の両方で2分の1にサブンサンプリングされた4:2:0がある。各動画像カラーフォーマットは、規格で詳細に定義されており、テレビ放送などで広く使われている。
カラー画像撮像では、R,G,Bそれぞれのイメージセンサを持つ3板方式と、一枚のイメージセンサでセル(画素)ごとにR,G,Bを振り分ける単板方式がある。3板方式は、近年特殊な存在になりつつあり、スチルカメラでは存在せず、動画像でも3860×2160画素の4K画像カメラでは、ほぼすべてが単板方式になっている。
単板式カラー撮像装置では、イメージセンサから得られる画像(RAW画像)の各色は、セル(画素)が間引かれた状態になっているので、欠損画素を補間して全画素が揃った色プレーンを得る必要がある(例えば、特許文献1)。この欠損色補完処理は、デモザイキングと呼ばれている。基本的な処理としては、各色プレーンにおいて、その間引き構造に対応した2次元補間フィルタにより行う。Bayer配列の場合、GとR(B)で間引き構造が異なるので、補間フィルタは別のものとなる。この場合に、得られる解像度は間引き構造に応じたもので、2次元的にGで半分、R,Bでは4分の1となってしまう。
本発明の第1の実施形態の単板式カラー画像撮像装置について説明する。図2に本実施形態の単板式カラー画像撮像装置が備える色フィルタとその配置を示す。なお、本実施形態の特徴は色フィルタであり、撮像センサにおける他の機能(光学系、色フィルタ以外のセル構造、データ転送方法など)は、通常の単板式カラー画像撮像装置と共通である。
図2に本実施形態の色フィルタ配置を示す。図2(a)に示すPLSL配置は、ベイヤー配置のR,G,Bを、そのまま白色成分を加え、P,L,Sとしたもので、Lが1/2で,PとSがそれぞれ1/4存在する。wの値が小さく、比較的従来型に近い処理の場合は、この配置が妥当である。
カラー画像としては、最終的にR,G,B信号が必要となるが、P,L,SからR,G,Bへの変換は、輝度色差信号からRGB信号への変換などと同様に、マトリックス演算で実現できる。これはR,G,BからP,L,Sへの変換の逆変換であり、(1)式に対応するものは次式で表される。
次にRAW画像データからR,G,B画像データを得るまでの現像処理について説明する。図3に本実施形態の単板カラー画像撮像装置の機能ブロックを示す。イメージセンサ1の各受光セルの上述した淡色カラーフィルタを配置してなるカラー画像撮像素子で得られた各セルの光電変換値(RAW画像データ)は、デモザイキング2に与えられる。デモザイキング2は、一般的なR,G,Bに対する処理と同様にP,L,S等の各色プレーンの欠損画素を補間して、全画素の揃った各色プレーンを出力する。本実施形態では、補間処理は固定の線形フィルタにより行う。補間された信号を直ぐにR,G,Bに変換して出力しても良いが、成分ごとの処理を施すことで、本実施形態の効果をより高めることができる。
本実施形態を実現するためには、上述した淡色のカラーフィルタが必要になる。通常のカラーフィルタは、透明フィルム素材に染料を染み込ませるなどして作られ、透過における分光特性により、そのフィルタの色が決まる。現在のR,G,Bのカラーフィルタを、淡色(P,L,S)化するには、安易な方法としては、染料の量を減らして阻止される光の量を減らすことにより実現される。しかし、通常は抑圧される波長(色)について、完全に均一の特性でなくても、十分抑圧されていれば問題無いが、半分程度も透過させる場合は、透過率の違いが問題になる。例えばRをPにした場合、波長が近いGより波長が遠いBの方が、減衰は大きくなりやすい。この様な、フィルタ特性の理想との乖離に対する対策が必要になる。ここでは、3種類の方法を示す。
本発明の第2の実施形態の単板式カラー画像撮像装置について説明する。図5に本実施形態の色フィルタとその配置を示す。なお、本実施形態と上述した第1の実施形態との違いは色フィルタであり、他は共通である。本実施形態では、第1の実施形態で用いた原色系淡色カラーフィルタの代わりに、可視光全域の光を透過させるフィルタであって、3種類の原色成分のうち1の原色成分のみの透過率を減じた補色系淡色カラーフィルタを用いる。具体的な色は、白色からRを減じたものは明るいシアンでA(Aqua)、Gを減じたものは明るいマゼンタでV(Violet)、Bを減じたものは明るい黄色でE(Lemon)とする。補色系淡色カラーフィルタAは、第1の原色成分(R成分)をその余の原色成分(G成分,B成分)よりも少なく透過させ、補色系淡色カラーフィルタVは、第2の原色成分(G成分)をその余の原色成分(R成分,B成分)よりも少なく透過させ、補色系淡色カラーフィルタEは、第3の原色成分(B成分)をその余の原色成分(R成分,G成分)よりも少なく透過させる。なお、Lemonは、第1の実施形態でLight GreenをLとしたので、区別するために2文字目のEとする。R,G,BからA,V,Eへの変換マトリックスは、第1の実施形態で用いた原色系淡色フィルタと同様にR,G,B各成分の光の透過程度であるが、補色系淡色カラーフィルタにおいて、各原色成分の透過に対して透過が減らされる(阻止される)割合をc(color)として、次の変換マトリックスで表わされる。
本発明の第3の実施形態の単板式カラー画像撮像装置について説明する。図6は、本実施形態の単板式カラー画像撮像装置の機能ブロックを示したものである。本実施例形態は、より画質を高めるための画像信号処理を追加したもので、イメージセンサ1と淡色カラーフィルタからなるカラー画像撮像素子の構成は、第1の実施例形態や第2の実施例形態と同じである。
Claims (9)
- 単一のイメージセンサの各受光セルの上に可視光全域の光を透過させる色フィルタを配置してなる単板式のカラー画像撮像素子であって、
前記色フィルタは、
第1の原色成分をより多く透過させる第1の淡色フィルタと、
第2の原色成分をより多く透過させる第2の淡色フィルタと、
第3の原色成分をより多く透過させる第3の淡色フィルタと、
を含むカラー画像撮像素子。 - 単一のイメージセンサの各受光セルの上に可視光全域の光を透過させる色フィルタを配置してなる単板式のカラー画像撮像素子であって、
前記色フィルタは、
第1の原色成分をより少なく透過させる第1の淡色フィルタと、
第2の原色成分をより少なく透過させる第2の淡色フィルタと、
第3の原色成分をより少なく透過させる第3の淡色フィルタと、
を含むカラー画像撮像素子。 - 請求項1または2に記載のカラー画像撮像素子を備える単板式のカラー画像撮像装置であって、
前記第1の淡色フィルタに対応する第1の淡色画像と前記第2の淡色フィルタに対応する第2の淡色画像と前記第3の淡色フィルタに対応する第3の淡色画像を取得する手段と、
3種類の前記淡色画像をマトリックス演算により白色成分と色差成分に変換する手段と、
前記白色成分と前記色差成分をマトリックス演算により3種類の原色画像に変換する手段と、
を含むカラー画像撮像装置。 - 前記白色成分の鮮鋭化処理を実行する手段と、
前記白色成分のエッジに合わせて前記色差成分の急峻化処理と平坦化処理を実行する手段とを含む、
請求項3に記載のカラー画像撮像装置。 - 請求項1または2に記載のカラー画像撮像素子を備える単板式のカラー画像撮像装置であって、
前記カラー画像撮像素子の全セルに対応するRAW画像からローパスフィルタを使用して低周波数帯域に存在する白色成分を分離する手段と、
前記白色成分と前記RAW画像の残差から色差成分を取得する手段と、
前記白色成分と前記色差成分をマトリックス演算により3種類の原色画像に変換する手段と、
を含むカラー画像撮像装置。 - 前記分離する手段は、
前記白色成分に対する前記色差成分の相対量に応じて前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を適応的に制御することを特徴とする、
請求項5に記載のカラー画像撮像装置。 - 前記色差成分の小振幅成分をカットするノイズ軽減手段を含み、該ノイズ軽減手段は、前記イメージセンサにおける光電変換された画像信号のゲインの大きさに応じてカットする小振幅の値を適応的に制御することを特徴とする、
請求項5または6に記載のカラー画像撮像装置。 - 請求項1または2に記載のカラー画像撮像素子を使用してカラー画像を撮像する方法であって、
前記第1の淡色フィルタに対応する第1の淡色画像と前記第2の淡色フィルタに対応する第2の淡色画像と前記第3の淡色フィルタに対応する第3の淡色画像を取得するステップと、
3種類の前記淡色画像をマトリックス演算により白色成分と色差成分に変換するステップと、
前記白色成分と前記色差成分をマトリックス演算により3種類の原色画像に変換するステップと、
を含むカラー画像撮像方法。 - 請求項1または2に記載のカラー画像撮像素子を使用してカラー画像を撮像する方法であって、
前記カラー画像撮像素子の全セルに対応するRAW画像からローパスフィルタを使用して低周波数帯域に存在する白色成分を分離するステップと、
前記白色成分と前記RAW画像の残差から色差成分を取得するステップと、
前記白色成分と前記色差成分をマトリックス演算により3種類の原色画像に変換するステップと、
を含むカラー画像撮像方法。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60254892A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-16 | Nec Corp | カラ−固体撮像装置 |
JPS62277879A (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Matsushita Electronics Corp | 色分離フイルタ |
JPH0378388A (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-03 | Toshiba Corp | カラー固体撮像素子 |
JP2005184786A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Victor Co Of Japan Ltd | ノイズ抑圧回路 |
JP2005354585A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Olympus Corp | 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム |
US20070159541A1 (en) * | 2006-01-09 | 2007-07-12 | Sparks Andrew W | Single camera multi-spectral imager |
JP2011146893A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Nikon Corp | 画像処理装置、撮像装置及び画像処理プログラム |
JP2013526170A (ja) * | 2010-04-20 | 2013-06-20 | サントル ナシオナル デ ラ ルシェルシュ シアンティフィク セエヌエールエス | カラーセンサのフォトサイトによって放射される信号を補償するためのデジタル処理 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60254892A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-16 | Nec Corp | カラ−固体撮像装置 |
JPS62277879A (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Matsushita Electronics Corp | 色分離フイルタ |
JPH0378388A (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-03 | Toshiba Corp | カラー固体撮像素子 |
JP2005184786A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Victor Co Of Japan Ltd | ノイズ抑圧回路 |
JP2005354585A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Olympus Corp | 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム |
US20070159541A1 (en) * | 2006-01-09 | 2007-07-12 | Sparks Andrew W | Single camera multi-spectral imager |
JP2011146893A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Nikon Corp | 画像処理装置、撮像装置及び画像処理プログラム |
JP2013526170A (ja) * | 2010-04-20 | 2013-06-20 | サントル ナシオナル デ ラ ルシェルシュ シアンティフィク セエヌエールエス | カラーセンサのフォトサイトによって放射される信号を補償するためのデジタル処理 |
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