JP4781825B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
近赤外カットフィルタが設けられておらず、受光素子の分光感度特性が略400nmから700nmまでの可視領域および略700nmから1100nmまでの近赤外領域まで感度を有し、各画素がグリーン、シアン、マジェンタ、及びイエローの色フィルタのいずれかを備え、前記グリーン、シアン、マジェンタ、及びイエローの色フィルタが所定の繰り返しパターンで配列されたイメージセンサと、
前記イメージセンサのそれぞれ垂直方向に隣り合う2つの画素の信号を混合して、各々前記垂直方向に隣り合う2つの画素で構成され、それぞれイメージセンサ上の位置に対応して行列状に配置された4種の画素対の、4種の混合信号を前記イメージセンサから読み出す駆動手段と、
前記画素対のうちの、水平方向に隣り合う2つの画素対の2つの混合信号を加算して、該2つの画素対の明るさを示す明るさ信号を生成する第1のマトリクス演算手段と、
前記画素対のうちの、水平方向及び垂直方向に隣り合う2行2列の画素対から成る画素対群のうちの斜め方向に整列した2つの画素対の混合信号の加減算により、赤及び青の色信号を生成し、垂直方向に隣り合う2つの画素対の混合信号の加減算により緑の色信号を生成する第2のマトリクス演算手段と、
前記第2のマトリクス演算手段によって生成された赤、緑、及び青の色信号から、前記2行2列の画素対から成る画素対群の彩度及び色相を表す2種の色差信号を生成する第3のマトリクス演算手段とを具備し、
前記明るさ信号を水平方向に隣り合う2つの画素対の明るさの情報として、前記2つの色差信号を前記水平方向及び垂直方向に隣り合う前記2行2列の画素対から成る画素対群の色の情報として出力し、
前記色フィルタを備えた画素の各々の信号が、可視領域の信号成分と近赤外領域の信号成分とを含み、
近赤外領域において、グリーン及びシアンの色フィルタの感度が、マジェンタ及びイエローの色フィルタの感度よりも高く、
前記4種の混合信号のうちの、
前記シアンの色フィルタを備えた画素の信号と、前記グリーンの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(Cy+G)で表し、
前記イエローの色フィルタを備えた画素の信号と、前記マジェンタの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(Ye+Mg)で表し、
前記マジェンタの色フィルタを備えた画素の信号と、前記シアンの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(Mg+Cy)で表し、
前記グリーンの色フィルタを備えた画素の信号と、前記イエローの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(G+Ye)で表すとき、
前記第2のマトリクス演算手段(7)が、
R=(Ye+Mg)−(Mg+Cy)
で表される赤の色信号を生成し、
G=(Cy+G)−(Mg+Cy)
で表される緑の色信号を生成し、
B=(Cy+G)−(G+Ye)
で表される青の色信号を生成することを特徴とする撮像装置を提供する。
図1はこの発明の実施の形態1による撮像装置の概略構成図である。図1において、レンズ1を介して入射された光はイメージセンサ2上に結像される。イメージセンサ2は図2に示すように光電変換するための光電変換素子(以後、「受光素子」或いは「フォトダイオード」と言うときがある)が行乃至ライン方向(図2で横方向)及び列方向(図2で縦方向))に整列した複数の画素として設けられており、各画素は、互いに異なる複数種類の色の色フィルタのいずれかを備え、それぞれの画素には互いに異なる色の色フィルタが所定の繰り返しパターンで配列されている。図示の例では、色フィルタとして、シアン(Cy)、マジェンタ(Mg)、グリーン(G)、イエロー(Ye)の補色の4種が配列されている。図示の例の色フィルタの配列は、補色市松状の配列とも言われるものである。
これらの混合信号は、イメージセンサ2上の位置に対応して行列状に配置された画素対の混合信号であると言える。即ち、これらの画素対は、イメージセンサ2の行方向及び列方向に対応する行方向及び列方向を有し、各行(ライン)がイメージセンサ2の垂直方向に隣り合う2行に対応し、各列がイメージセンサ2上の各列に対応して行列状に配列されたものであり、その配列の一部が図4に示されている。以下の説明では、イメージセンサ2の各行との混同を避けるため、画素対の各行を各ラインと言うことがある。
…式(1A)
Ln+1,m=(Mg+Cy)n+1,m+(G+Ye)n+1,m+1
…式(1B)
…式(2A)
Ln+1,m+1=(G+Ye)n+1,m+1 + (Mg+Cy)n+1,m+2
…式(2B)
Cy=Cyv+Cyir …式(3A)
Mg=Mgv+Mgir …式(3B)
G=Gv+Gir …式(3C)
Ye=Yev+Yeir …式(3D)
L=(Cyv+Mgv+Gv+Yev)+(Cyir+Mgir+Gir+Yeir)
…式(4)
第2のマトリクス演算手段7は、互いに水平方向及び垂直方向に隣り合う2行2列の画素対から成る画素対群のそれぞれの画素対の混合信号の加減算を含む演算により前記2行2列の画素対から成る画素対群の3種の色信号R,G,Bを生成する。
より具体的には、水平方向及び垂直方向に隣り合う2行2列の画素対から成る画素対群のうちの、斜め方向に整列した2つの画素対の混合信号の加減算により、赤(R)および青(B)の色信号を生成し、垂直方向に隣り合う2つの画素対の混合信号の加減算により緑(G)の色信号を生成する。そのためのマトリクス演算の一例を式(5)及び式(6)に示す。
R=(Ye+Mg)−(Mg+Cy)
=Ye−Cy
=(Yev−Cyv)+(Yeir−Cyir)
…式(7)
G=(Cy+G)−(Mg+Cy)
=G−Mg
=(Gv−Mgv)+(Gir−Mgir) …式(8)
B=(Cy+G)−(G+Ye)
=Cy−Ye
=(Cyv−Yev)+(Cyir−Yeir) …式(9)
第3のマトリクス演算手段8による演算は式(10)で表すことができる。
マトリクス演算手段で生成された明るさ信号Lが水平方向に隣り合う2つの画素対の明るさの情報として、2つの色差信号Cr,Cbが水平方向及び垂直方向に隣り合う2行2列の画素対から成る画素対群の色の情報として出力される。
図10は、この発明の実施の形態2による撮像装置の概略構成図である。図10に示す撮像装置は、図1の撮像装置と概して同じであるが、第1乃至第3のマトリクス演算手段6〜8の代わりに、第4のマトリクス演算手段9と第5のマトリクス演算手段10とを有する点で異なる。
図11はこの発明の実施の形態3による撮像装置の概略構成図である。図10に示す撮像装置は、図1の撮像装置と概して同じであるが、図1の第3のマトリクス演算手段8の代わりに、第3のマトリクス演算手段11を有し、さらに、選択手段12を備えている。実施の形態3の第3のマトリクス演算手段11は式(21)に示すように、入力したR、G、B信号から、2行2列の画素対から成る画素対群の彩度及び色相を示す2種の色差信号Cr、Cbのみならず、2行2列の画素対から成る画素対群の輝度を示す輝度信号Yを生成する。生成のための演算の一例が次の式(21)で表される。
Claims (4)
- 近赤外カットフィルタが設けられておらず、受光素子の分光感度特性が略400nmから700nmまでの可視領域および略700nmから1100nmまでの近赤外領域まで感度を有し、各画素がグリーン、シアン、マジェンタ、及びイエローの色フィルタのいずれかを備え、前記グリーン、シアン、マジェンタ、及びイエローの色フィルタが所定の繰り返しパターンで配列されたイメージセンサと、
前記イメージセンサのそれぞれ垂直方向に隣り合う2つの画素の信号を混合して、各々前記垂直方向に隣り合う2つの画素で構成され、それぞれイメージセンサ上の位置に対応して行列状に配置された4種の画素対の、4種の混合信号を前記イメージセンサから読み出す駆動手段と、
前記画素対のうちの、水平方向に隣り合う2つの画素対の2つの混合信号を加算して、
該2つの画素対の明るさを示す明るさ信号を生成する第1のマトリクス演算手段と、
前記画素対のうちの、水平方向及び垂直方向に隣り合う2行2列の画素対から成る画素対群のうちの斜め方向に整列した2つの画素対の混合信号の加減算により、赤及び青の色信号を生成し、垂直方向に隣り合う2つの画素対の混合信号の加減算により緑の色信号を生成する第2のマトリクス演算手段と、
前記第2のマトリクス演算手段によって生成された赤、緑、及び青の色信号から、前記2行2列の画素対から成る画素対群の彩度及び色相を表す2種の色差信号を生成する第3のマトリクス演算手段とを具備し、
前記明るさ信号を水平方向に隣り合う2つの画素対の明るさの情報として、前記2つの色差信号を前記水平方向及び垂直方向に隣り合う前記2行2列の画素対から成る画素対群の色の情報として出力し、
前記色フィルタを備えた画素の各々の信号が、可視領域の信号成分と近赤外領域の信号成分とを含み、
近赤外領域において、グリーン及びシアンの色フィルタの感度が、マジェンタ及びイエローの色フィルタの感度よりも高く、
前記4種の混合信号のうちの、
前記シアンの色フィルタを備えた画素の信号と、前記グリーンの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(Cy+G)で表し、
前記イエローの色フィルタを備えた画素の信号と、前記マジェンタの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(Ye+Mg)で表し、
前記マジェンタの色フィルタを備えた画素の信号と、前記シアンの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(Mg+Cy)で表し、
前記グリーンの色フィルタを備えた画素の信号と、前記イエローの色フィルタを備えた画素の信号との混合信号を(G+Ye)で表すとき、
前記第2のマトリクス演算手段(7)が、
R=(Ye+Mg)−(Mg+Cy)
で表される赤の色信号を生成し、
G=(Cy+G)−(Mg+Cy)
で表される緑の色信号を生成し、
B=(Cy+G)−(G+Ye)
で表される青の色信号を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記第3のマトリクス演算手段は前記2種の色差信号のほかに前記2行2列の画素対から成る画素対群の輝度を表す輝度信号を生成し、
被写体の明るさに基づいて前記輝度信号または前記明るさ信号のいずれかを選択し、又は前記輝度信号及び前記明るさ信号を混合して出力する選択手段をさらに具備したことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記選択手段は、被写体の明るさに基づいて前記輝度信号または前記明るさ信号のいずれかを選択して出力するものであり、
被写体の明るさが所定値よりも高いときは、輝度信号を選択し、被写体の明るさが上記所定値よりも低いときは、上記明るさ信号を選択することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記選択手段は、前記輝度信号及び前記明るさ信号を混合して出力するものであり、
被写体が明るいほど輝度信号の混合割合を大きくし、被写体の暗いほど上記明るさ信号の混合割合を小さくすることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
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Family Applications (1)
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