JP5033700B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第一実施形態である撮像装置に搭載される撮像素子の部分平面模式図である。
図1に示す固体撮像素子5は、半導体基板上の水平方向とこれに直交する垂直方向とに正方格子状に配列されたR光を検出する光電変換素子51R(図中に“R”の文字を付してある)、G光を検出する光電変換素子51G(図中に“G”の文字を付してある)、B光を検出する光電変換素子51B(図中に“B”の文字を付してある)からなるRGB光電変換素子群と、半導体基板上の水平方向とこれに直交する垂直方向とに正方格子状に配列された光の輝度成分を検出する光電変換素子51W(図中に“W”の文字を付してある)からなるW光電変換素子群とを備え、これらが、それぞれの光電変換素子配列ピッチの略1/2だけ、水平方向及び垂直方向にずれた位置に配置されている。尚、RGB光電変換素子群の各光電変換素子とW光電変換素子群の各光電変換素子の配列ピッチは同じである。
図2に示す撮像装置は、図1に示した撮像素子5と、撮像素子5から出力されるアナログ信号に所定のアナログ信号処理及びデジタル変換処理を行うアナログフロントエンド(AFE)11と、AFE11からのデジタルの撮像信号に補間演算やガンマ補正演算,RGB/YC変換処理等を行ってカラー画像データを生成するデジタル信号処理部10とを備える。
輝度信号Y=α×R信号+β×G信号+γ×B信号・・・(1)
又、輝度信号Yの低周波成分を、カラー画像データの画素データを構成する輝度信号の低周波成分として使う場合と比較して、該輝度信号の低周波成分と高周波成分のつながりを改善することができる。
又、画素データを構成する輝度信号としてW信号をそのまま使う場合に比べて、輝度再現性を改善することができる。
撮像が行われて撮像素子5から出力された撮像信号は、AFE11でゲイン調整がなされてデジタル変換された後、撮像装置の内部メモリに記憶される。内部メモリには、撮像素子5の各光電変換素子に対応する画素位置に、その光電変換素子から得られた撮像信号が配置された状態で撮像信号が記憶される。次に、内部メモリに記憶された撮像信号から、撮像素子5の各光電変換素子に対応する画素位置にR信号、G信号、B信号、及びW信号が生成される。そして、撮像素子5の各光電変換素子に対応する画素位置に、そこにある信号から、その画素位置に対応する画素データを構成する色差信号Cと輝度信号Yが生成される。次に、画素位置に生成された輝度信号Y及びW信号に基づいて、その画素位置に対応する画素データを構成する輝度信号Y’が生成される。このような処理により、撮像素子5の各光電変換素子に対応する画素位置には、色差信号Cと輝度信号Y’が生成されることになる。
又、輝度信号Yの低周波成分とW信号の高周波成分の合成信号を輝度信号Y’としている従来と比較して、輝度信号Y’の低周波成分と高周波成分のつながりを改善することができる。
又、画素データを構成する輝度信号としてW信号をそのまま使う場合と比較して輝度再現性を向上させることができる。
第一実施形態では、図3に示したように、合成信号Y(L)の輝度再現性はW信号の低周波成分よりも良くなるが、色再現性は輝度信号Yの低周波成分よりも悪くなってしまう。本実施形態では、第一実施形態の撮像装置で生成される合成信号Y(L)の色再現性と輝度再現性をより向上させることが可能な撮像装置について説明する。
(第三実施形態)
第二実施形態の撮像装置では、上記係数及びゲインは固定とし、W信号のレベルを調整することで、上記レベル差を最小にするようにしている。
調整後のW信号=調整前のW信号+xR信号+yG信号+zB信号 ・・・(2)
第一実施形態〜第三実施形態で説明した撮像素子5の光電変換素子の配列は、図1に示したものに限らず、光電変換素子51Rと、光電変換素子51Gと、光電変換素子51Bと、光電変換素子51Wとが一次元状又は二次元状に配設された構成であれば良い。
図5に示すように、半導体基板上に光電変換素子51R,51G,51B,51Wからなる多数の光電変換素子を正方格子状に配列し、光電変換素子51R,51G,51BからなるRGB光電変換素子群と、光電変換素子51WからなるW光電変換素子群とで市松模様を構成するように、RGB光電変換素子群とW光電変換素子群を互いに市松状に配置した構成としても良い。
図1及び図5に示すRGB光電変換素子群の上方に設けるフィルタは、原色フィルタではなく、補色フィルタであっても良い。
補色フィルタを用いた場合でも、撮像素子5の各光電変換素子に対応する画素位置に、R成分の信号、G成分の信号、B成分の信号、及び輝度成分の信号を生成することは可能であるため、本発明を適用することができる。又、フィルタの色数は、3つに限らず、4つ以上であっても良い。
第一実施形態の撮像装置において、RGB光電変換素子群を構成する光電変換素子の数と同じ数の画素データからなるカラー画像データを生成する撮影モードがあっても良い。
第一実施形態の場合には、固体撮像素子5に含まれる全ての光電変換素子に対応する画素位置が上記座標位置になり、第六実施形態の場合には、RGB光電変換素子群を構成する光電変換素子に対応する画素位置が上記座標位置になる。
12 RGBW補間部
13 輝度信号生成部
51R,G,B 色検出用の光電変換素子
51W 輝度検出用の光電変換素子
Claims (8)
- それぞれ異なる色の光を検出する少なくとも3種類の色検出用の光電変換素子と、光の輝度成分を検出する輝度検出用の光電変換素子とを含む固体撮像素子を有する撮像装置であって、
生成すべきカラー画像データを構成する画素データの座標位置に、前記色検出用の光電変換素子及び前記輝度検出用の光電変換素子から得られた信号を用いてR(赤色)成分の信号と、G(緑色)成分の信号と、B(青色)成分の信号と、輝度成分の信号とを生成する信号生成手段と、
前記座標位置に生成された前記R成分の信号、前記G成分の信号、及び前記B成分の信号から前記座標位置に第一の輝度信号を生成する第一の輝度信号生成手段と、
前記座標位置に生成された前記第一の輝度信号の低周波成分と前記座標位置に生成された前記輝度成分の信号の低周波成分とを合成した合成信号と、前記座標位置に生成された前記輝度成分の信号の高周波成分とを合成して、前記座標位置の前記画素データを構成する輝度信号である第二の輝度信号を生成する第二の輝度信号生成手段とを備える撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置であって、
前記第一の輝度信号生成手段が、前記座標位置に生成された前記R成分の信号、前記G成分の信号、及び前記B成分の信号を、所定の輝度生成係数で重み付け加算して前記第一の輝度信号を生成するものであり、
前記所定の輝度生成係数が、前記所定の輝度生成係数を前記色検出用の光電変換素子から得られる信号のみでカラー画像データを生成する場合に最適な値としたときの前記第一の輝度信号の低周波成分と前記合成信号とのレベル差が最小となるような値に設定されている撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置であって、
前記第一の輝度信号生成手段が、前記座標位置に生成された前記R成分の信号、前記G成分の信号、及び前記B成分の信号を、前記色検出用の光電変換素子から得られる信号のみでカラー画像データを生成する場合に最適な輝度生成係数で重み付け加算して前記第一の輝度信号を生成するものであり、
前記第一の輝度信号の生成前に、前記色検出用の光電変換素子から得られる信号のレベルを調整するレベル調整手段を備え、
前記レベル調整手段が、前記第一の輝度信号の低周波成分と前記合成信号とのレベル差が最小となるようなゲインを用いて、前記信号のレベルを調整する撮像装置。 - 請求項2記載の撮像装置であって、
前記レベル差が最小となるような前記輝度生成係数を被写体光源毎に記憶する記憶手段を備え、
前記第一の輝度信号生成手段が、撮影時に設定された被写体光源に応じた前記輝度生成係数を用いて前記第一の輝度信号を生成する撮像装置。 - 請求項3記載の撮像装置であって、
前記レベル差が最小となるようなゲインを被写体光源毎に記憶する記憶手段を備え、
前記レベル調整手段が、撮影時に設定された被写体光源に応じた前記ゲインを用いて前記信号のレベルを調整する撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置であって、
前記第一の輝度信号生成手段が、前記座標位置に生成された前記R成分の信号、前記G成分の信号、及び前記B成分の信号を、前記色検出用の光電変換素子から得られる信号のみで画像データを生成する場合に最適な輝度生成係数で重み付け加算して前記第一の輝度信号を生成するものであり、
前記第一の輝度信号の低周波成分と前記合成信号とのレベル差が最小となるように、前記座標位置に生成された前記輝度成分の信号のレベルを、前記座標位置に生成された前記R成分の信号、前記G成分の信号、及び前記B成分の信号に基づいて調整するレベル調整手段を備える撮像装置。 - 請求項6記載の撮像装置であって、
前記レベル調整手段が、前記座標位置に生成された前記R成分の信号と、前記G成分の信号と、前記B成分の信号とを所定の係数で重み付け加算して得られる調整データを、前記座標位置に生成された前記輝度成分の信号に加算して前記レベルの調整を行う撮像装置。 - 請求項7記載の撮像装置であって、
前記所定の係数を被写体光源毎に記憶する記憶手段を備え、
前記レベル調整手段が、撮影時に設定された被写体光源に応じた前記所定の係数を用いて前記輝度成分の信号のレベルを調整する撮像装置。
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