JP4334668B2

JP4334668B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4334668B2
Application number: JP12484499A
Authority: JP
Inventors: 哲也豊田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP2000315784A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラ（デジタルスチルカメラ）やビデオカメラ等に使用される撮像素子に係わり、特に色フィルタ配置の改良をはかった撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、被写体像をＣＣＤ撮像素子等により撮像し、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。
【０００３】
ところで、ＣＣＤ撮像素子でカラー画像を撮像するには、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＲＧＢ系フィルタやＣＭＹ系フィルタを用いた場合には次のような問題があった。即ち、ＲＧＢ系フィルタを用いた場合、色再現性は良いが感度が低いため、暗い場面の撮像が難しい。また、ＣＭＹ系フィルタを用いた場合、感度が高く暗い場面の撮像も可能であるが、ＲＧＢ系フィルタに比べて色再現性が劣る。つまり、いずれのフィルタを用いても、色再現性と感度の両方を満足することはできなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、ＲＧＢ系フィルタを用いた場合と同様に色再現性が良く、且つＣＭＹ系フィルタを用いた場合と同様に感度の高い特性を実現し得るカラー撮像素子を用いた撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【０００８】
即ち本発明は、色フィルタが配置された光電変換面たる撮像面を構成する各画素の分光感度特性が、加色混合の３原色たるＲＧＢ及び減色混合の３原色たるＣＭＹの計６色を含むカラー撮像素子を用いた撮像装置において、撮像素子のＲＧＢ系出力又はＣＭＹ系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、被写体の明るさ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画像信号生成手段における画像信号生成過程で使用する撮像素子の２系統の出力の何れかを選択する選択制御手段とを具備してなることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、色フィルタが配置された光電変換面たる撮像面を構成する各画素の分光感度特性が、加色混合の３原色たるＲＧＢ及び減色混合の３原色たるＣＭＹの計６色を含むカラー撮像素子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ＲＧＢ系出力又はＣＭＹ系出力に基づいて所定の自動制御を行う自動制御手段と、被写体の明るさ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撮像素子出力の２系統の出力の何れかを選択する選択制御手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１１】
（作用）
本発明によれば、撮像面を構成する各画素の分光感度特性に、加色混合の３原色たるＲＧＢ及び減色混合の３原色たるＣＭＹの計６色を持たせ、被写体の明るさ等に応じてＲＧＢ系かＣＭＹ系の何れかのフィルタを選択することにより、被写体に応じた最適な撮像が可能となる。即ち、被写体が十分に明るい場合は、ＲＧＢ系フィルタを選択することにより、色再現性の良い画像が得られる。被写体が暗い場合は、ＣＭＹ系フィルタを選択することにより、暗い場合であってもノイズの少ない撮像が可能となる。
【００１３】
なお、本発明では色信号を生成するのに全ての画素を用いるのではないため、解像度は低下する（通常は１／２となる）。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、上記した本発明の効果がより有効となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
【００１６】
図中１０１はレンズ系、１０２はレンズ駆動機構、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。
【００１７】
上記の基本構成は従来一般的な装置と同様であるが、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、加色混合の３原色ＲＧＢと減色混合のＣＭＹの６つの分光感度特性である６つの色特性を有した光電変換素子の配列からなる撮像面を有する。
【００１８】
カラー撮像素子における色フィルタの配列は、図２に示すようにベイヤ配列である。即ち、光電変換素子は水平及び垂直２方向の直交配列であり、ＲＧＢ系フィルタの３色の配列はＲとＢ及びＧとＧがそれぞれ対角配置されたベイヤ配列であり、同様にＣＭＹ系フィルタの３色の配列はＣとＭ及びＹとＹがそれぞれ対角配置されたベイヤ配列である。そして、ＲＧＢ系フィルタとＣＭＹ系フィルタの各々のベイヤ配列は、互いに辺を共有しない市松状に配置されている。
【００１９】
上記のカラー撮像素子を用いた場合の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、ＲＧＢ系を選択する場合はマス内の２つのＲ，２つのＢ，４つのＧで画素信号を生成し、ＣＭＹ系を選択する場合はマス内の２つのＣ，２つのＭ，４つのＹで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。
【００２０】
図３はＣＣＤ撮像素子の受光感度分布を示す図であり、（ａ）はＲＧＢ系フィルタにおける受光感度分布、（ｂ）はＣＭＹ系フィルタにおける受光感度分である。
【００２１】
図４は、本実施形態における動作を説明す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。
【００２２】
次いで、測定された輝度が所定値以上であるか否かを判定し（Ｓ２）、所定値以上であれば、ＲＧＢ系の出力を用いて露出及びフォーカスを自動調整する（Ｓ３）。所定値より小さければ、ＣＭＹ系の出力を用いて露出及びフォーカスを自動調整する（Ｓ４）。
【００２３】
次いで、２ｎｄレリーズ（Ｓ５）により、ＲＧＢ系及びＣＭＹ系の色フィルタがそれぞれベイヤ配列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し、ホワイトバランスの調整を行う（Ｓ６）。
【００２４】
次いで、測定された輝度が所定値以上であるか否かを判定し（Ｓ７）、所定値以上であれば、ＲＧＢ系の出力を用いて色信号生成処理を行い（Ｓ８）、さらにＲＧＢ用マトリックス処理を行う（Ｓ９）。色信号生成に関しては、前記図２を用いて説明した通りであり、４×４のマス内のＲＧＢ系出力から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。マトリックス処理では、周知のマトリックス変換により色再現誤差を低減するために分光感度の補正を行う。一方、輝度が所定値以下であれば、ＣＭＹ系の出力を用いて色信号生成処理を行い（Ｓ１０）、さらにＣＭＹ用マトリックス処理を行う（Ｓ１１）。
【００２５】
次いで、得られたＲＧＢ信号に対して、γ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、圧縮した画像データをメモリカード等に記録する（Ｓ１２）。
【００２６】
このように本実施形態によれば、被写体の輝度が所定値以上の場合、即ち被写体が明るい場合は、ＲＧＢ系フィルタを配置した光電変換素子の出力（ＲＧＢ系出力）を用いて色信号生成処理を行うことにより、色再現性の良いＲＧＢ信号が得られる。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、ＣＭＹ系フィルタを配置した光電変換素子の出力（ＣＭＹ系出力）を用いて色信号生成処理を行うことにより、色再現性は多少劣るがノイズの少ないＲＧＢ信号が得られる。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、ＲＧＢ及びＣＭＹをそれぞれベイヤ配列にしたが、これに限らず各種の配列が可能である。例えば、図５に示すように、図２に示す配列からＧとＹの一部を入れ替えたような配置も可能である。また、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。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、撮像面を構成する各画素の分光感度特性に、加色混合の３原色たるＲＧＢ及び減色混合の３原色たるＣＭＹの計６色を持たせることにより、１つの撮像素子でＲＧＢ系の出力とＣＭＹ系の出力を得ることができる。そして、被写体の明るさ等に応じて２系統の何れかの出力を選択することによって、色再現性が良く且つノイズの少ない撮像が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に用いたカラー撮像素子における色フィルタの配列を示す図。
【図３】実施形態に用いたカラー撮像装置におけるＲＧＢ系及びＣＭＹ系の分光感度特性を示す図。
【図４】実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の変形例に係わるカラー撮像素子における色フィルタの配列を示す図。
【符号の説明】
１０１…レンズ系
１０２…レンズ駆動機構
１０３…露出制御機構
１０４…フィルタ系
１０５…ＣＣＤ撮像素子
１０６…ＣＣＤドライバ
１０７…プリプロセス
１０８…デジタルプロセス
１０９…カードインターフェース
１１０…メモリカード
１１１…ＬＣＤ画像表示系
１１２…システムコントローラ
１１３…操作スイッチ系
１１４…操作表示系
１１５…レンズドライバ
１１６…露出制御ドライバ

Claims

色フィルタが配置された光電変換面たる撮像面を構成する各画素の分光感度特性が、加色混合の３原色たるＲＧＢ及び減色混合の３原色たるＣＭＹの計６色を含むカラー撮像素子と、この撮像素子のＲＧＢ系出力又はＣＭＹ系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、被写体の明るさ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画像信号生成手段における画像信号生成過程で使用する撮像素子の２系統の出力の何れかを選択する選択制御手段とを具備してなることを特徴とする撮像装置。
色フィルタが配置された光電変換面たる撮像面を構成する各画素の分光感度特性が、加色混合の３原色たるＲＧＢ及び減色混合の３原色たるＣＭＹの計６色を含むカラー撮像素子と、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ＲＧＢ系出力又はＣＭＹ系出力に基づいて所定の自動制御を行う自動制御手段と、被写体の明るさ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撮像素子出力の２系統の出力の何れかを選択する選択制御手段とを具備してなることを特徴とする撮像装置。
前記色フィルタは、ベイヤ配列のＲとＢ及びＧとＧを単位とする単位ＲＧＢ系フィルタと、ＣとＭ及びＹとＹを単位とする単位ＣＭＹ系フィルタが前記撮像面に二次元状に配置されたものであり、前記単位ＲＧＢ系フィルタは市松状に配置され、且つ前記単位ＣＭＹ系フィルタは前記単位ＲＧＢ系フィルタが配置されていない空き領域に市松状に配置されて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。