JP5948167B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の受光部を有する光電変換層を複数層使用し、これら光電変換層の各受光部から各々読み出した画像信号を処理する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that uses a plurality of photoelectric conversion layers having a plurality of light receiving portions and processes image signals read from the respective light receiving portions of the photoelectric conversion layers.
積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号に変換して画像信号処理をした場合、画像信号処理の過程で各画素に対して周辺画素から色情報を補間演算処理する必要があり、補間演算処理をした際に偽色が発生してしまうという問題がある。この補間演算処理に発生する偽色を抑制するために、ローパスフィルタなどを用いると偽色を抑制することが可能となる一方で、解像感が低下してしまうという問題が新たに発生する。 When image signal processing is performed by converting a layered image signal into a Bayer image signal, it is necessary to interpolate color information from surrounding pixels for each pixel during the image signal processing. There is a problem that false colors are generated when If a low-pass filter or the like is used to suppress the false color generated in the interpolation calculation process, it becomes possible to suppress the false color, but a new problem that the resolution is lowered occurs.
そこで、解像感を残すための画像信号処理に関する発明が特許文献1、特許文献2によって開示されている。
Therefore,
特許文献1は、上下2つの撮像素子から構成される複合撮像素子で上側の撮像素子が検出する電気信号から輝度信号を生成し、下側の撮像素子が検出する電気信号から色信号を生成する。これらの高精度な輝度信号と色信号を合成することで解像感のある画像を取得する発明が開示されている。
特許文献2は、処理中の注目画素に所定の算出方向数及び複数の方向識別番号を設定し、設定された方向識別番号毎に対応する注目画素を含む4つの画素のレベル値の各々に対応する係数を乗算する。その中から、注目画素のレベル値に最も近い代表値を選択し、この代表値を注目画素のレベル値として置き換える。以上のプロセスを全画素に行うことで、解像感の低下を抑えてノイズを除去した画像を取得する発明が開示されている。
特許文献1に記載された発明は、上側の狭い画素ピッチである撮像素子と下側の広い画素ピッチである撮像素子とを受光面に対し垂直方向に重ね、さらに2つの撮像素子は回路と回路、受光部と受光部とが重なるように配置されている。また、上側の撮像素子と下側の撮像素子の間にカラーフィルタが配置されており、非常に複雑な構造となっている。故に、積層型固体撮像素子に適用することは、当然できない。また、特許文献1に記載された撮像装置は、工場における歩留まりが悪いという課題が発生する。つまり、コストが嵩んでしまうという課題がある。
In the invention described in
また、特許文献2に記載の発明を積層型固体撮像素子に適用した場合、特許文献2に記載の発明は、ベイヤー型の画像信号を前提としているため、本発明に用いる積層型固体撮像素子の検出する画像信号(以下、積層型の画像信号とする。)をベイヤー型固体撮像素子の検出する画像信号(以下、ベイヤー型の画像信号とする。)に変換してから適用することとなる。積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号に変換した場合、その後の過程の画像処理にて補間演算処理を行う際に偽色やノイズが発生する。また、ベイヤー型の画像信号に変換した際に、画像信号の解像感に占める影響の割合が大きな緑色(G)の輝度信号が減ってしまう。故に、取得する画像は、解像感の低下した画像となってしまうという課題を要する。
In addition, when the invention described in
さらに、積層型固体撮像素子特有の課題として、積層型固体撮像素子とベイヤー型固体撮像素子の画素数が同じとした場合、積層型固体撮像素子は、1画素で3色を検出することができるため、積層型の画像信号は、ベイヤー型の画像信号よりデータ量が多くなる。よって、画像信号処理に時間がかかってしまうという課題がある。 Furthermore, as a problem peculiar to the multilayer solid-state imaging device, when the number of pixels of the multilayer solid-state imaging device and the Bayer solid-state imaging device is the same, the multilayer solid-state imaging device can detect three colors with one pixel. Therefore, the data amount of the stacked image signal is larger than that of the Bayer image signal. Therefore, there is a problem that it takes time for image signal processing.
加えて、1画素に3受光部が積層配置される積層型固体撮像素子と1画素に1受光部が配置されるベイヤー型固体撮像素子とでは、受光部の配置が異なるため、画素数が同じ撮像素子であっても互いの撮像素子が検出した積層型の画像信号とベイヤー型の画像信号とでは、撮像素子から送られてくる画像信号の出力順も異なる。よって、世の中に多く流通しているベイヤー型の画像信号処理回路を積層型の画像信号処理回路へ流用することができない。故に、積層型の画像信号処理用に画像信号処理回路を製作する必要があるためコストが嵩んでしまうという課題がある。 In addition, since the arrangement of the light receiving units is different between the stacked solid-state imaging device in which three light receiving units are arranged in one pixel and the Bayer type solid-state imaging device in which one light receiving unit is arranged in one pixel, the number of pixels is the same. Even in the case of an image sensor, the output order of the image signals sent from the image sensor differs between the stacked image signal detected by the image sensor and the Bayer image signal. Therefore, the Bayer type image signal processing circuit that is widely distributed in the world cannot be diverted to the stacked type image signal processing circuit. Therefore, since it is necessary to manufacture an image signal processing circuit for laminated image signal processing, there is a problem that costs increase.
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号に変換の際に発生する偽色とノイズを抑制し、データ量を減らしながらも解像感を残した画像を提供する撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and suppresses false color and noise generated when converting a layered image signal into a Bayer image signal, while reducing the amount of data. An object of the present invention is to provide an imaging device that provides an image with a sense of image.
上記の課題を解決するための第1の発明は、撮像素子であって、1画素に少なくとも3層の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する撮像装置において、積層型の画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段と積層型の画像信号を平滑化演算するローパスフィルタ手段と輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段と平滑化演算を適用した積層型の画像信号に間引き処理を行うことでベイヤー型の画像信号へ画像信号変換を行う画像信号変換手段とベイヤー型の画像信号から第2輝度信号と色信号とを生成するYCbCr変換手段と輪郭信号と第2輝度信号とを合成する輝度信号合成手段と色信号と輝度信号合成手段にて合成された輝度信号とを合成するYCbCr合成手段とを含むことを特徴とする。 A first invention for solving the above-described problem is an image pickup device, which is a stacked type detected using a stacked solid-state image pickup device in which at least three photoelectric conversion layers are stacked on the top of a substrate per pixel. In an imaging apparatus for processing the image signal, a luminance signal generating means for generating a luminance signal from the laminated image signal, a low-pass filter means for smoothing the laminated image signal, and a contour signal for generating a contour signal from the luminance signal An image signal conversion means for converting an image signal into a Bayer image signal by performing a thinning process on the laminated image signal to which the generation means and the smoothing operation are applied; a second luminance signal and a color signal from the Bayer image signal; YCbCr conversion means for generating the luminance signal synthesis means for synthesizing the contour signal and the second luminance signal, and YCbCr for synthesizing the color signal and the luminance signal synthesized by the luminance signal synthesis means. Characterized in that it comprises a forming unit.
また、上記の課題を解決するための第2の発明は、撮像素子であって、1画素に少なくとも3層の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する撮像装置において、前記積層型の画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段と輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段と積層型の画像信号をビニング処理し、ビニング処理した画像信号をベイヤー型の画像信号となるよう並び替える画像信号変換手段とベイヤー型の画像信号から第2輝度信号と色信号とを生成するYCbCr変換手段と輪郭信号と第2輝度信号とを合成する輝度信号合成手段と色信号と輝度信号合成手段にて合成された輝度信号とを合成するYCbCr合成手段とを含むことを特徴とする。 In addition, a second invention for solving the above-described problem is an image sensor, which is detected using a stacked solid-state image sensor in which at least three photoelectric conversion layers are stacked on the top of the substrate per pixel. In an imaging apparatus for processing a laminated image signal, a luminance signal generating means for generating a luminance signal from the laminated image signal, a contour signal generating means for generating a contour signal from the luminance signal, and a binning process for the laminated image signal Then, the image signal conversion means for rearranging the binned image signal to become a Bayer type image signal, the YCbCr conversion means for generating the second luminance signal and the color signal from the Bayer type image signal, the contour signal, and the second luminance A luminance signal synthesizing unit that synthesizes the signal; and a YCbCr synthesizing unit that synthesizes the color signal and the luminance signal synthesized by the luminance signal synthesizing unit.
本発明は、積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号へ変換して画像信号処理を行うのに、従来から用いられる積層型固体撮像素子とベイヤー型の画像信号を処理する画像信号処理回路とを用いることから、歩留まりが悪化するなどして新たなコストが発生するなどのコストが嵩むことがない。 The present invention relates to a conventional stacked solid-state imaging device and an image signal processing circuit for processing a Bayer image signal to convert a stacked image signal into a Bayer image signal and perform image signal processing. Therefore, there is no increase in costs such as a new cost due to a decrease in yield.
その他にも本発明は、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へ変換する際に、ベイヤー型の画像信号に変換する前の積層型の画像信号の状態でローパスフィルタを適用することで、取得する画像の偽色やノイズを効果的に抑制することが可能となる。なぜなら、積層型の画像信号は、隣接する画素にも色信号が存在するため、ローパスフィルタを適用しても、本来の色情報とかけ離れたものになる可能性が低いからである。また、ビニング処理も同様である。さらにデータ量に着目すると、ローパスフィルタを適用して間引き処理を行う方法もビニング処理を行う方法もともに色信号は、積層型の色信号からベイヤー型の色信号へと変換することで、データ量を減らすことが可能である。輝度信号も、ローパスフィルタやビニング処理にて高周波成分が除去される前の解像感の高い積層型の輝度信号から新たに輪郭信号を生成し、生成した輪郭信号とベイヤー型の輝度信号とを合成することで、新たな輝度信号を生成する。生成された輝度信号は、データ量を減らしながら、輪郭部分は強調されている。従って、取得する画像は、データ量を減らしながらも解像感を残した画像となる。 In addition, the present invention applies a low-pass filter in the state of the stacked image signal before conversion to the Bayer image signal when converting the stacked image signal to the Bayer image signal. It is possible to effectively suppress false colors and noise in the acquired image. This is because the stacked image signal has a color signal also in adjacent pixels, and therefore, even if a low-pass filter is applied, it is unlikely that the image signal is far from the original color information. The binning process is the same. Focusing on the amount of data, the color signal is converted from a layered color signal to a Bayer type color signal in both thinning and binning methods using a low-pass filter. Can be reduced. As for the luminance signal, a new contour signal is generated from a layered luminance signal with high resolution before high-frequency components are removed by a low-pass filter or binning processing, and the generated contour signal and Bayer-type luminance signal are generated. By combining, a new luminance signal is generated. In the generated luminance signal, the contour portion is emphasized while reducing the data amount. Therefore, the acquired image is an image that leaves a sense of resolution while reducing the amount of data.
その他にも本発明の輝度信号は、補間処理を行わないことで輝度信号に発生する輝度ノイズを防ぐことが可能となる。以上の色信号と輝度信号を用いて生成された画像は、解像感の低下を抑えた画像となる。加えて、輝度信号のデータ量を減らしたことで、画像信号処理に費やす時間を減らすことが可能である。 In addition, the luminance signal of the present invention can prevent luminance noise generated in the luminance signal by not performing interpolation processing. An image generated using the above color signal and luminance signal is an image in which a decrease in resolution is suppressed. In addition, by reducing the data amount of the luminance signal, it is possible to reduce the time spent on image signal processing.
その他にも本発明は、積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号に変換することで、ベイヤー型の画像信号を処理するための画像信号処理回路を用いることが可能となる。よって、積層型の画像信号用に画像信号処理回路を製作しなくて済むため、製作コストを抑えることが可能となる。 In addition, the present invention makes it possible to use an image signal processing circuit for processing a Bayer image signal by converting a stacked image signal into a Bayer image signal. Therefore, since it is not necessary to manufacture an image signal processing circuit for a laminated image signal, manufacturing costs can be reduced.
以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
図1は、本発明に係る画像処理方法を適用した撮像装置の構成を示した構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an imaging apparatus to which an image processing method according to the present invention is applied.
100は、撮像装置である。本実施形態における撮像装置100は、デジタルカメラであり、被写体を撮影し、撮影した画像データを保存する。撮像装置100は、光学系200の交換が可能な構成となっている。 Reference numeral 100 denotes an imaging apparatus. The imaging apparatus 100 according to the present embodiment is a digital camera, captures a subject, and stores the captured image data. The imaging apparatus 100 has a configuration in which the optical system 200 can be replaced.
101は、積層型固体撮像素子である。積層型固体撮像素子101は、光学系200を通じて検出した光を画像信号に変換するCMOSやCCDである。 Reference numeral 101 denotes a stacked solid-state imaging device. The stacked solid-state imaging device 101 is a CMOS or CCD that converts light detected through the optical system 200 into an image signal.
ここで、画像信号について説明する。 Here, the image signal will be described.
積層型固体撮像素子の検出する画像信号を積層型の画像信号とする。ベイヤー型固体撮像素子の検出する画像信号をベイヤー型の画像信号とする。本発明の固体撮像素子は、積層型の撮像素子である。よって、積層型固体撮像素子101の検出した画像信号は、積層型の画像信号である。この積層型の画像信号は、画像信号変換部1023にて信号処理することで、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へと変換される。 An image signal detected by the multilayer solid-state imaging device is defined as a multilayer image signal. An image signal detected by the Bayer type solid-state imaging device is a Bayer type image signal. The solid-state image sensor of the present invention is a stacked image sensor. Therefore, the image signal detected by the multilayer solid-state imaging device 101 is a multilayer image signal. The laminated image signal is converted into a Bayer image signal from the laminated image signal by performing signal processing in the image signal conversion unit 1023.
さらに、画像信号でも、色に関するデータを持った信号を色信号とし、輝度に関するデータを持ったものを輝度信号とする。 Further, among image signals, a signal having data relating to color is referred to as a color signal, and a signal having data relating to luminance is referred to as a luminance signal.
本実施例においては、積層型固体撮像素子101は、1画素に3層の光電変換層を積層した積層型固体撮像素子を用いている。しかし、積層型固体撮像素子101の1画素に積層される光電変換層は、3層に限定したものでなく、4層、5層若しくはそれ以上としても良い。 In this embodiment, the stacked solid-state imaging device 101 uses a stacked solid-state imaging device in which three photoelectric conversion layers are stacked in one pixel. However, the photoelectric conversion layer stacked on one pixel of the stacked solid-state imaging device 101 is not limited to three layers, and may be four layers, five layers, or more.
102は、FPGAである。FPGA102は、内部回路によって、輝度信号生成部1021、デジタルローパスフィルタ部1022、画像信号変換部1023を構成する。FPGA102の代わりにASICなどを中間デバイスとして用いることも可能である。
103は、CPUである。CPU103は、信号処理部1031、YCbCr変換部1032、色信号ノイズ除去部1033を内部に構成する。具体的には、積層型固体撮像素子101が積層型の画像信号を検出し、検出した積層型の画像信号は、FPGA102で画像信号処理が適用される。信号処理部1031は、ベイヤー型の画像信号へ変換後の画像信号に対して、ガンマ補正、ノイズ除去等の各種画像処理を行い、YCbCr変換部1032は、各種画像処理後のベイヤー型の画像信号をYCbCr変換を行う。色信号ノイズ除去部1033は、CbCr信号のノイズ除去を行う。さらには、不図示のAE機構やAF機構などの各種デバイスの制御も行う。
104は、DSPである。DSP104は、内部にCPU103を有しており輝度信号や色信号に信号処理を施す。DSP104は、輪郭信号生成部1041、輝度信号合成部1042、YCbCr合成部1043を内部に構成する。
105は、第一SDRAMである。第一SDRAM105は、DSP104と接続されている。
Reference numeral 105 denotes a first SDRAM. The first SDRAM 105 is connected to the
106は、外部記憶装置である。外部記憶装置106は、撮影画像を保存するためのメディアである。外部記憶装置106の例としては、例えば撮像装置に着脱自在なSDメモリカード(登録商標)、マルチメディアカード(登録商標)、xDピクチャカード(登録商標)、スマートメディア(登録商標)、に代表される半導体メモリカード、可搬型小型ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等、種々の記録媒体を用いることができる。 Reference numeral 106 denotes an external storage device. The external storage device 106 is a medium for storing captured images. Examples of the external storage device 106 are represented by, for example, an SD memory card (registered trademark), a multimedia card (registered trademark), an xD picture card (registered trademark), and a smart media (registered trademark) that are detachable from the imaging device. Various recording media such as a semiconductor memory card, a portable small hard disk, a magnetic disk, and a magneto-optical disk can be used.
107は、外部表示装置である。外部表示装置107は、撮影直後の画像や外部記憶装置106から読み出した画像などを表示できる。また、外部表示装置107は、カメラの動作モードやホワイトバランス、画像の画素数、感度などマニュアル設定する際の各種のメニュー画面を表示させ、ユーザの操作に応じてマニュアル設定が可能なユーザ・インタフェイス用の画面を表示する。外部表示装置107としては、例えば液晶や有機ELなどを用いることができる。 Reference numeral 107 denotes an external display device. The external display device 107 can display an image immediately after shooting, an image read from the external storage device 106, and the like. The external display device 107 also displays various menu screens for manual setting such as camera operation mode, white balance, image pixel count, and sensitivity, and allows user settings that can be manually set according to user operations. Display the screen for the face. As the external display device 107, for example, liquid crystal or organic EL can be used.
200は、交換が可能な光学系である。光学系200は、レンズ光学系の他、不図示のレンズCPUや絞りなどを有している。 Reference numeral 200 denotes an exchangeable optical system. The optical system 200 includes a lens CPU and a diaphragm (not shown) in addition to the lens optical system.
次に、以上の構成のうち本発明において特徴的な構成について説明する。 Next, a characteristic configuration of the present invention among the above configurations will be described.
1021は、輝度信号生成部である。輝度信号生成部1021は、積層型固体撮像素子101から送られてきた画像信号から、輝度信号を生成する。なお、輝度信号生成部1021は、輝度信号生成手段に該当する。 Reference numeral 1021 denotes a luminance signal generation unit. The luminance signal generation unit 1021 generates a luminance signal from the image signal sent from the stacked solid-state imaging device 101. Note that the luminance signal generation unit 1021 corresponds to a luminance signal generation unit.
1022は、デジタルローパスフィルタ部である。デジタルローパスフィルタ部1022は、積層型固体撮像素子101から輝度信号生成部1021を経て送られてきた画像信号にデジタルローパスフィルタをかける。これは、後工程で補間処理を行った際に、偽色として現れる画像信号の高周波成分を除くためである。なお、デジタルローパスフィルタ部1022は、ローパスフィルタ手段に該当する。 Reference numeral 1022 denotes a digital low-pass filter unit. The digital low-pass filter unit 1022 applies a digital low-pass filter to the image signal transmitted from the multilayer solid-state imaging device 101 via the luminance signal generation unit 1021. This is for removing high-frequency components of the image signal that appear as false colors when interpolation processing is performed in a later process. The digital low-pass filter unit 1022 corresponds to low-pass filter means.
デジタルローパスフィルタ部1022に用いられるローパスフィルタは、ガウシアンフィルタを画像信号に適用することにより、画像信号の高周波成分を除去する。本発明のデジタルローパスフィルタには、ガウシアンフィルタの他にも、平滑化フィルタ、エッジが保存されやすく輪郭がぼけにくいメディアンフィルタやイプシロンフィルタなど一般的に知られているフィルタを用いることも可能である。 The low-pass filter used in the digital low-pass filter unit 1022 removes high-frequency components of the image signal by applying a Gaussian filter to the image signal. As the digital low-pass filter of the present invention, in addition to a Gaussian filter, it is also possible to use a generally known filter such as a smoothing filter, a median filter whose edges are easily preserved and whose outline is difficult to blur, and an epsilon filter. .
1023は、画像信号変換部である。画像信号変換部1023は、積層型の画像信号を変換してベイヤー型の画像信号に変換する。なお、画像信号変換部1023は、画像信号変換手段に該当する。 Reference numeral 1023 denotes an image signal converter. The image signal converter 1023 converts the stacked image signal into a Bayer image signal. Note that the image signal conversion unit 1023 corresponds to an image signal conversion unit.
1031は、信号処理部である。信号処理部1031は、ホワイトバランス補正、デモザイク、OB減算、ノイズ低減、ガンマ補正、色再現、エッジ強調等の各種画像信号処理を行う。 Reference numeral 1031 denotes a signal processing unit. The signal processing unit 1031 performs various image signal processes such as white balance correction, demosaicing, OB subtraction, noise reduction, gamma correction, color reproduction, and edge enhancement.
1032は、YCbCr変換部である。YCbCr変換部1032は、信号処理部1031から送られてきた画像信号をYCbCrの輝度信号および色信号に変換する。なお、YCbCr変換部1032は、YCbCr変換手段に該当する。 Reference numeral 1032 denotes a YCbCr converter. The YCbCr converter 1032 converts the image signal sent from the signal processor 1031 into a YCbCr luminance signal and color signal. The YCbCr conversion unit 1032 corresponds to YCbCr conversion means.
1033は、色信号ノイズ除去部である。色信号ノイズ除去部1033は、YCbCr変換部1032にてRGBからYCbCrへ変換された画像信号の色信号からノイズを除去する。 Reference numeral 1033 denotes a color signal noise removing unit. The color signal noise removal unit 1033 removes noise from the color signal of the image signal converted from RGB to YCbCr by the YCbCr conversion unit 1032.
1041は、輪郭信号生成部である。輪郭信号生成部1041は、輝度信号生成部1021によって生成された輝度信号から輪郭信号を生成する。輪郭信号の生成方法については、後述する。なお、輪郭信号生成部1041は、輪郭信号生成手段に該当する。 Reference numeral 1041 denotes a contour signal generator. The contour signal generation unit 1041 generates a contour signal from the luminance signal generated by the luminance signal generation unit 1021. A method for generating the contour signal will be described later. The contour signal generation unit 1041 corresponds to a contour signal generation unit.
1042は、輝度信号合成部である。輝度信号合成部1042は、輪郭信号生成部1041にて処理された輪郭信号とYCbCr変換部1032にてRGBからYCbCrへ変換された画像信号の輝度信号とを合成する。合成方法については、後述する。なお、輝度信号合成部1042は、輝度信号合成手段に該当する。 Reference numeral 1042 denotes a luminance signal synthesis unit. The luminance signal synthesis unit 1042 synthesizes the contour signal processed by the contour signal generation unit 1041 and the luminance signal of the image signal converted from RGB to YCbCr by the YCbCr conversion unit 1032. The synthesis method will be described later. Note that the luminance signal synthesis unit 1042 corresponds to a luminance signal synthesis unit.
1043は、YCbCr合成部である。YCbCr合成部1043は、輝度信号合成部1042にて生成された輝度信号と色信号ノイズ除去部1033にてノイズ除去された色信号とを合成する。なお。YCbCr合成部1043は、YCbCr合成手段に該当する。 Reference numeral 1043 denotes a YCbCr combining unit. The YCbCr combining unit 1043 combines the luminance signal generated by the luminance signal combining unit 1042 and the color signal from which noise has been removed by the color signal noise removing unit 1033. Note that. The YCbCr synthesis unit 1043 corresponds to YCbCr synthesis means.
本発明における、輝度信号について使用する文字列について説明する。輝度信号生成部1021にて生成される輝度信号を輝度信号(Y)とする。YCbCr変換部1032にてYCbCrに変換された画像信号の輝度信号を輝度信号(Y')とする。最後に、輝度信号合成部1042にて輝度信号(Y')と輪郭信号を合成することで新たに生成される輝度信号を輝度信号(Y")とする。 A character string used for a luminance signal in the present invention will be described. Let the luminance signal generated by the luminance signal generation unit 1021 be a luminance signal (Y). The luminance signal of the image signal converted into YCbCr by the YCbCr conversion unit 1032 is defined as a luminance signal (Y ′). Finally, a luminance signal newly generated by synthesizing the luminance signal (Y ′) and the contour signal in the luminance signal synthesis unit 1042 is defined as a luminance signal (Y ″).
次に、本発明における撮像装置の行う画像信号処理について図2のフローチャートを用いて第1の実施例について説明する。 Next, image signal processing performed by the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップ#1は、輝度信号生成部1021が輝度信号(Y)を生成する。撮影動作が行われると撮影された画像信号が、積層型固体撮像素子101より出力され輝度信号生成部1021へ送られる。輝度信号生成部1021は、送られた画像信号から輝度信号(Y)を生成する。送られてきた画像信号は、デジタルローパスフィルタ部1022へ送られる。本発明における撮像素子は、積層型固体撮像素子101であることから出力される画像信号は、各画素に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色それぞれ色信号と輝度信号を持っている。輝度信号生成部1021は、各色の信号から輝度信号を生成し、以下の式1を用いて、各画素毎に1つの輝度信号にまとめた新たな輝度信号(Y)を生成する。新たに生成した輝度信号(Y)は輪郭信号生成部1041へ送られる。
(式1)Y=k1×R+k2×G+k3×B
(Y:生成された輝度信号、k1,k2,k3:係数)
In
(Formula 1) Y = k1 * R + k2 * G + k3 * B
(Y: generated luminance signal, k1, k2, k3: coefficient)
ステップ#2は、輪郭信号生成部1041が、輝度信号生成部1021から送られた輝度信号(Y)から輪郭信号を生成する。輪郭信号の生成方法は、輝度信号生成部1021から送られてきた輝度信号(Y)からノイズを除去する。次に、ノイズを除去した輝度信号(Y)から輪郭を検出することで輪郭信号が生成される。輪郭を検出する方法として、ラプラシアンフィルタやソーベルフィルタなどの輪郭検出フィルタを適用して輪郭信号を生成する方法がある。または、アンシャ−プマスクのようにローパスフィルタ適用後の信号と適用前の輝度信号(Y)との差分から輪郭信号を生成しても良い。生成した輪郭信号は、輝度信号合成部1042へ送られる。
In
ステップ#3は、デジタルローパスフィルタ部1022が、輝度信号生成部1021から送られてきた画像信号へローパスフィルタを適用する。ローパスフィルタを適用した画像信号は、画像信号変換部1023へ送られる。
In
ステップ#4は、画像信号変換部1023が、積層型固体撮像素子101が検出した画像信号を積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へ変換する。変換方法は、間引き読み出しを行う。変換の具体的な方法を説明する。積層型の画像信号は、各画素に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)それぞれの色の画像信号が存在する。そこで、奇数行奇数列の画素から赤色(R)の信号を読み出し、奇数行偶数列の画素から緑色(G)の信号を読み出し、偶数行奇数列から緑色(G)の信号を読み出し、偶数行偶数列は青色(B)の信号を読み出す。以上示した読み出し方を全ての画素について行うことで、積層型固体撮像素子101の検出した積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号へと変換できる。なお。各画素から読み出すカラーパターンとして、一般的なベイヤーパターンを一例として示したが、このカラーパターンに限らない。
In
ステップ#5は、信号処理部1031が、画像信号変換部1023にてベイヤー型の画像信号へ変換された画像信号へガンマ補正、ノイズ除去等の各種画像信号処理を行う。
In
ステップ#6は、YCbCr変換部1032が、信号処理部1031にて信号処理された画像信号をYCbCrへ変換する。
In
ステップ#7は、輝度信号合成部1042が、ステップ#6にてYCbCrに変換された画像信号のうち輝度信号(Y')とステップ#2にて輪郭信号生成部1041にて信号処理された輪郭信号とから新たに輝度信号(Y")を生成する。
In
次に、輝度信号(Y")の生成方法について説明する。 Next, a method for generating the luminance signal (Y ″) will be described.
輝度信号合成部にて合成される輝度信号(Y")は、YCbCr変換部1032にて変換された画像信号の輝度信号(Y')に輪郭信号生成部1041にて生成された輪郭信号を加算することで生成される。 The luminance signal (Y ″) synthesized by the luminance signal synthesis unit adds the contour signal generated by the contour signal generation unit 1041 to the luminance signal (Y ′) of the image signal converted by the YCbCr conversion unit 1032. To be generated.
新たに生成された輝度信号(Y")は、YCbCr変換部1032にて変換された画像信号の輝度信号(Y')に輪郭信号を加算したので、輪郭など輝度差の生じる部分が強調された輝度信号(Y")となる。故に、この輝度信号(Y")を用いた画像は、解像感を残した画像となる。 Since the newly generated luminance signal (Y ″) is obtained by adding the contour signal to the luminance signal (Y ′) of the image signal converted by the YCbCr conversion unit 1032, the portion where the luminance difference such as the contour is generated is emphasized. It becomes a luminance signal (Y "). Therefore, an image using this luminance signal (Y ″) is an image with a sense of resolution.
ステップ#8は、色信号ノイズ除去部1033が、ステップ#6にてYCbCrへ変換された画像信号の色信号に信号処理を施して、ノイズの除去を行う。
In
ステップ#9は、YCbCr合成部1043が、ステップ#7にて生成した輪郭信号(Y")とステップ#8にて信号処理を施した色信号とを合成することで、新たな画像信号を生成する。
In
ステップ#10は、ステップ#9にて生成された画像信号をSDRAM105が一時的に保存する。外部表示装置107は、SDRAM105から読み出さしプレビュー画像として表示する。外部記憶装置106は、SDRAM105から画像信号を読み出し撮影画像として保存する。
In
以上のステップを行うことで、積層型の画像信号を変換してベイヤー型の画像信号を生成し、画像信号処理の際に発生するパターンノイズを減少させながら解像感を残した画像を記録することが可能となる。 By performing the above steps, a layered image signal is converted to generate a Bayer image signal, and an image with a sense of resolution is recorded while reducing pattern noise generated during image signal processing. It becomes possible.
第1の実施例を行うことで、パターンノイズを減少させながら解像感を残した画像を記録することが可能となる理由を述べる。 The reason why it is possible to record an image with a sense of resolution while reducing pattern noise by performing the first embodiment will be described.
まず、パターンノイズについて説明する。 First, pattern noise will be described.
積層型固体撮像素子を用いて撮影した積層型の画像信号を単純に間引き処理を行いベイヤー型の画像信号に変換した場合、その後の補間演算処理の際に偽色が発生しやすいことは既に述べた。その他に、輪郭部では隣り合う画素の画像信号値が大きく変化する。故に、補間演算処理をした際に輪郭部には顕著にモザイク状のノイズが発生する。これが、パターンノイズである。 It has already been mentioned that false color is likely to occur during the subsequent interpolation calculation process when a layered image signal captured using a layered solid-state image sensor is simply thinned and converted to a Bayer type image signal. It was. In addition, the image signal value of the adjacent pixel greatly changes in the contour portion. Therefore, when the interpolation calculation process is performed, mosaic noise is noticeably generated in the contour portion. This is pattern noise.
そこで、このパターンノイズを減らすために、本発明は輝度信号を生成した後、デジタルローパスフィルタ部1022にて積層型の画像信号へローパスフィルタを適用している。これは、ローパスフィルタを適用することで画像信号値の高周波成分を取り除き、画像信号値の変化を滑らかにして、補間演算処理の際に発生する偽色とパターンノイズの抑制を行うためである。しかし、ローパスフィルタを適用して、画像信号値の変化を滑らかにしたため解像感が低下する。ローパスフィルタを画像信号に適用した結果、輪郭部は、モザイク状のノイズつまりパターンノイズは解消したが、解像感の低下を招いてしまう。 Therefore, in order to reduce this pattern noise, the present invention applies a low-pass filter to the laminated image signal in the digital low-pass filter unit 1022 after generating a luminance signal. This is because a high-frequency component of the image signal value is removed by applying a low-pass filter, the change of the image signal value is smoothed, and false color and pattern noise generated during the interpolation calculation process are suppressed. However, since the change in the image signal value is smoothed by applying a low-pass filter, the resolution is lowered. As a result of applying the low-pass filter to the image signal, the outline portion eliminates mosaic noise, that is, pattern noise, but causes a reduction in resolution.
そこで、本発明は、輝度信号(Y')に輪郭信号を加算することで輪郭部が強調された輝度信号(Y")を生成し、解像感の低下によって輪郭部がぼやけてしまった画像信号の輝度信号(Y')を輝度信号(Y")と入れ替えることで、ぼやけてしまった輪郭部が強調される。結果として、解像感を残した画像を記録することができる。 Therefore, the present invention generates a luminance signal (Y ″) in which the contour portion is emphasized by adding the contour signal to the luminance signal (Y ′), and the image in which the contour portion is blurred due to a decrease in resolution. By replacing the luminance signal (Y ′) of the signal with the luminance signal (Y ″), the blurred outline is emphasized. As a result, an image with a sense of resolution can be recorded.
次に、解像感を残せる理由を述べる。 Next, the reason why the feeling of resolution can be left will be described.
画像信号処理においてRGBからYCbCrへ変換を行って輝度信号を得る。輝度信号は、白黒の明るさ情報しか含まない。しかし、輝度信号のみの画像である輝度信号画像の繊細さが、画像全体の解像感の印象を左右する。よって、解像感のある画像を得るためには、繊細な輝度信号画像が必要となる。 In the image signal processing, conversion from RGB to YCbCr is performed to obtain a luminance signal. The luminance signal includes only black and white brightness information. However, the delicateness of the luminance signal image, which is an image of only the luminance signal, affects the impression of resolution of the entire image. Therefore, in order to obtain an image with a sense of resolution, a delicate luminance signal image is required.
一方、人の目は、緑色(G)に対する視覚感度が他の色よりもあるとされている。よって、緑色(G)の輝度信号(Y)は、画像の解像感の印象に占める割合が高いと言える。 On the other hand, it is said that the human eye has a visual sensitivity to green (G) more than other colors. Therefore, it can be said that the green (G) luminance signal (Y) has a high ratio in the impression of resolution of the image.
本発明に用いる撮像素子は、積層型固体撮像素子であり、検出する画像信号は、積層型の画像信号となる。積層型の画像信号は、各画素に緑色(G)の受光部を備えていることから、ベイヤー型の画像信号とは異なり各画素から緑色(G)の輝度信号を取得することが容易である。 The image sensor used in the present invention is a stacked solid-state image sensor, and an image signal to be detected is a stacked image signal. Since the stacked image signal includes a green (G) light receiving portion in each pixel, it is easy to obtain a green (G) luminance signal from each pixel, unlike the Bayer image signal. .
よって、より多くの緑色(G)の輝度信号を用いて生成された新たな輝度信号は、ベイヤー型の画像信号から生成された輝度信号よりも人の目に解像感が高いと感じられることは、言うまでもない。 Therefore, a new luminance signal generated using more green (G) luminance signals can be felt to have higher resolution to the human eye than a luminance signal generated from a Bayer image signal. Needless to say.
従って、この輝度信号を用いて生成した輪郭信号も高い解像感を有する。よって、ベイヤー型の画像信号から生成された輝度信号に輪郭信号を加算することで得られる輝度信号は、ベイヤー型の画像信号から生成された輝度信号よりも解像感を残した輝度信号となることは言うまでもない。従って、解像感を残した輝度信号を用いて生成した画像は、解像感を残した画像となることは、言うまでもない。 Therefore, the contour signal generated using this luminance signal also has a high resolution. Therefore, the luminance signal obtained by adding the contour signal to the luminance signal generated from the Bayer-type image signal is a luminance signal that has a sense of resolution more than the luminance signal generated from the Bayer-type image signal. Needless to say. Therefore, it goes without saying that an image generated using a luminance signal that leaves a sense of resolution becomes an image that leaves a sense of resolution.
以上のことから、本発明ではパターンノイズを減少させながら解像感を残した画像を取得することが可能となる。 From the above, in the present invention, it is possible to acquire an image with a sense of resolution while reducing pattern noise.
次に、図3のフローチャートを用いて第2の実施例についても説明する。 Next, the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
第2の実施例は、第1の実施例と異なり、ビニング処理を行う。 Unlike the first embodiment, the second embodiment performs binning processing.
ステップ#21は、輝度信号生成部1021が輝度信号(Y)を生成する。輝度信号(Y)の生成方法は、第1の実施例と同じであるので説明は省略する。積層型固体撮像素子101より出力された画像信号は、画像信号変換部1023へ送る。
In
ステップ#22は、輪郭信号生成部1041が、ステップ#21にて輝度信号生成部1021が生成した輝度信号(Y)に信号処理を施す。具体的には、輝度信号から低周波成分を除去することで輪郭信号を生成する。生成した輪郭信号は、輝度信号合成部1042へ送られる。(第1の実施例のステップ#2と同じ。)
In
ステップ#23は、画像信号変換部1023が、積層型固体撮像素子101が検出して、輝度信号生成部1021から送られてきた積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号へ変換する。変換方法は、ビニング処理を用いて行う。具体的な方法は、2×2のビニング処理を行い隣接する4つの画素から1つの大きな画素を生成する(図4(a)→図4(b))。4つの画素から1つの大きな画素を生成する際に、1つの大きな画素は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)それぞれが4つの画素を持つ。よって、同色の4つの画素を単純平均したものを、ビニング処理後の各色の色信号とする。これを赤色(R)、緑色(G)、青色(B)各色について行う。次に、1つの画素を4つの画素へ戻す(図4(b)→図4(c))。この、1つの大きな画素は、各画素に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)各色を有しているので、積層型の画像信号となる。そこで、この積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号へ変換するために、積層されている各色の画像信号をベイヤー型の画像信号配列へ並び替える。但し、1つの画素には赤色(R)、緑色(G)、青色(B)それぞれ1つずつ積層されているので、緑色(G)が不足する。そこで、緑色(G)は、既に1つある緑色(G)を複製することで不足分を補う。
In
ステップ#24は、信号処理部1031が、画像信号変換部1023にてベイヤー型の画像信号へ変換された画像信号へ信号処理を行う。
In
ステップ#25は、YCbCr変換部1032が、信号処理部1031にて信号処理された画像信号をYCbCrへ変換する。
In
ステップ#26は、輝度信号合成部1042が、ステップ#25にてYCbCrへ変換された画像信号の輝度信号(Y')とステップ#22にて輪郭信号生成部1041にて信号処理された輪郭信号とから新たな輝度信号(Y")を生成する。輝度信号(Y")の生成方法は第1の実施例と同じであるから省略する。
In
ステップ#27は、色信号ノイズ除去部1033が、ステップ#25にてYCbCrへ変換された画像信号の色信号に信号処理を施して、ノイズ除去を行う。
In
ステップ#28は、YCbCr合成部1032が、ステップ#26にて生成した輝度信号(Y")とステップ#27にて信号処理を施した色信号とを合成することで、新たな画像信号を生成する。
In
ステップ#29は、ステップ#28にて生成された画像信号をSDRAM105が一時的に保存する。外部表示装置107は、SDRAM105から画像信号を読み出し、プレビュー画像として表示する。外部記憶装置106は、SDRAM105から画像信号を読み出し撮影画像として保存する。
In
以上のステップを行うことで、パターンノイズを減少させながら解像感を残した画像を記録することが可能となる。 By performing the above steps, it is possible to record an image with a sense of resolution while reducing pattern noise.
また、本発明の第1の実施例と第2の実施例は、ともに輪郭信号生成部1041にて輝度信号(Y)から輪郭信号を生成し、生成した輪郭信号とYCbCr変換部にて生成した輝度信号(Y')とを輝度信号合成部1042にて合成することで新たな輝度信号(Y")を生成する。 In both the first and second embodiments of the present invention, the contour signal is generated from the luminance signal (Y) by the contour signal generation unit 1041 and is generated by the generated contour signal and the YCbCr conversion unit. The luminance signal synthesis unit 1042 synthesizes the luminance signal (Y ′) to generate a new luminance signal (Y ″).
しかし、輪郭信号生成部1041にて輪郭信号を生成せずに、輝度信号生成部1021にて生成した輝度信号(Y)に信号処理を施した輝度信号とYCbCr変換部1032にて生成した輝度信号とを合成することで新たな輝度信号を生成する。 However, the luminance signal generated by the YCbCr conversion unit 1032 and the luminance signal obtained by performing signal processing on the luminance signal (Y) generated by the luminance signal generation unit 1021 without generating the contour signal by the contour signal generation unit 1041. Are combined to generate a new luminance signal.
以上の方法で新たに生成した輝度信号と色信号ノイズ除去部1033にてノイズ除去を行った色信号とをYCbCr合成部1043にて合成する信号処理を行って取得した画像も解像感を残した画像を取得することが可能である。なぜなら、取得した画像の輝度信号は、積層型の画像信号から生成した輝度信号(Y)を基としている。故に、解像感に占める影響の大きな緑色(G)の輝度がベイヤー型の画像信号と比べて多いので、解像感を残した画像を取得することが可能である。 The image obtained by performing signal processing for synthesizing the luminance signal newly generated by the above method and the color signal subjected to noise removal by the color signal noise removing unit 1033 by the YCbCr synthesizing unit 1043 also leaves a sense of resolution. Images can be acquired. This is because the acquired luminance signal of the image is based on the luminance signal (Y) generated from the stacked image signal. Therefore, since the luminance of green (G), which has a large influence on the resolution, is higher than that of the Bayer image signal, it is possible to acquire an image with a sense of resolution.
しかし、この画像を取得するには問題がある。信号処理の適用された輝度信号と色信号とでは、信号処理を行った際に、輝度の明るさなどが輝度信号と色信号とで異なることがある。故に、輝度信号を調整することで色信号と合わせる必要がある。したがって、輝度の明るさなどの調整処理が必要となる。 However, there is a problem in obtaining this image. When the signal processing is performed on the luminance signal and the color signal to which the signal processing is applied, the luminance brightness may be different between the luminance signal and the color signal. Therefore, it is necessary to match the color signal by adjusting the luminance signal. Therefore, adjustment processing such as brightness is required.
そこで、本発明では輝度信号を合成するのではなく、輪郭信号を生成し用いることとした。輪郭信号は、輪郭に関するデータしか保持していないために、明るさの調整をする必要がない。従って、輪郭信号を加算する輝度信号(Y')と合成する色信号とでは、同様の信号処理を適用しているので、明るさを調整する必要がないので、輝度信号(Y')に輪郭信号を加算しても同様である。つまり、必要な明るさの調整処理を減らすことが可能となる。 Therefore, in the present invention, the contour signal is generated and used instead of synthesizing the luminance signal. Since the contour signal holds only data regarding the contour, it is not necessary to adjust the brightness. Therefore, since the same signal processing is applied to the luminance signal (Y ′) to which the contour signal is added and the color signal to be synthesized, it is not necessary to adjust the brightness, and therefore the luminance signal (Y ′) has the contour. The same applies when signals are added. That is, the necessary brightness adjustment processing can be reduced.
また、本発明では、第1の実施例と第2の実施例とでは、画像信号変換部1023にて行うプロセスが異なる。 In the present invention, the process performed by the image signal converter 1023 is different between the first embodiment and the second embodiment.
第1の実施例は、積層型固体撮像素子101の検出した積層型の画像信号から輝度信号を生成した後、間引き処理を行うことで、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へ変換している。 In the first embodiment, a luminance signal is generated from a laminated image signal detected by the laminated solid-state imaging device 101, and then a thinning process is performed to convert the laminated image signal into a Bayer image signal. ing.
一方、第2の実施例は、積層型の画像信号の状態で縦横それぞれ2×2画素を用いてビニング処理を施し、1画素にまとめる。この1画素は、積層型の画像信号であるため、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の情報を持っている。この1画素の持つ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を図4(c)に示すようなベイヤー型に配列する。この際、緑色(G)が1画素分不足するが、もう一方にある緑色(G)を用いて補足する。以上の手順を行うことで、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へ変換している。 On the other hand, in the second embodiment, binning processing is performed using 2 × 2 pixels in the vertical and horizontal directions in the state of a stacked image signal, and the signals are combined into one pixel. Since this one pixel is a laminated image signal, it has red (R), green (G), and blue (B) information. The red (R), green (G), and blue (B) of each pixel is arranged in a Bayer type as shown in FIG. At this time, green (G) is deficient by one pixel, but supplementation is performed using the green (G) on the other side. By performing the above procedure, the layered image signal is converted into the Bayer image signal.
第2の実施例でビニング処理を入れた理由を述べる。積層型の画像信号にビニング処理を行わないで、積層型の画像信号をベイヤー型に配列することでベイヤー型の画像信号へ変換した場合、積層型の画像信号では、1画素で済んでいた(図4(b))が、ベイヤー型に配列することで、4画素となる(図4(c))。故に、全ての積層型の画像信号をこの方法でベイヤー型の画像信号に変換した場合、縦・横ともに2倍の画素数となり画像信号のデータ量が増える。よって、画像信号処理に要する時間が増えてしまう。そこで、画像信号のデータ量の増加を抑制するために、予め縦・横それぞれ2画素を用いた2×2のビニング処理(図4(a)→図4(b))を施しておくことで、ベイヤー型に配列した際の画素数の増加を抑制している(図4(a)→図4(c))。つまり、画像信号のデータ量の増加を抑制し、画像信号処理に要する時間も抑制する。 The reason why the binning process is performed in the second embodiment will be described. When binarization processing is not performed on a stacked image signal and the stacked image signal is converted into a Bayer image signal by arranging the stacked image signal in a Bayer format, the stacked image signal requires only one pixel ( FIG. 4 (b)) is arranged in a Bayer pattern, so that there are four pixels (FIG. 4 (c)). Therefore, when all the stacked image signals are converted into Bayer image signals by this method, the number of pixels is doubled both vertically and horizontally, and the amount of image signal data increases. Therefore, the time required for image signal processing increases. Therefore, in order to suppress an increase in the data amount of the image signal, a 2 × 2 binning process (FIG. 4 (a) → FIG. 4 (b)) using two vertical and horizontal pixels is performed in advance. The increase in the number of pixels when arranged in a Bayer type is suppressed (FIG. 4 (a) → FIG. 4 (c)). That is, an increase in the data amount of the image signal is suppressed, and the time required for image signal processing is also suppressed.
具体的に示すと、画像信号処理を行う前の状態である積層型の画像信号のデータ量は、2(画素)×2(画素)×3(赤色(R)+ 緑色(G)+ 青色(B))(色)である。この積層型の画像信号にビニング処理を行うことで、2(画素)×2(画素)×1(赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のいずれか1色)と輪郭信号の2(画素)×2(画素)×1(層)となる。結果、第2の実施例における画像信号のデータ量は、積層型の画像信号の2/3となる。 Specifically, the data amount of the stacked image signal in a state before image signal processing is 2 (pixels) × 2 (pixels) × 3 (red (R) + green (G) + blue ( B)) (color). By performing binning processing on this stacked image signal, 2 (pixels) × 2 (pixels) × 1 (any one of red (R), green (G), and blue (B)) and the contour signal 2 (pixel) × 2 (pixel) × 1 (layer). As a result, the data amount of the image signal in the second embodiment is 2/3 of the stacked image signal.
第1の実施例についても同様である。具体的に示すと、画像信号処理を行う前の状態である積層型の画像信号のデータ量は、第1の実施例と同じである。積層型の画像信号を間引き処理を行うことでベイヤー型の画像信号へ変換を行うので、2(画素)×2(画素)×1(赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のいずれか1色)と輪郭信号の2(画素)×2(画素)×1(層)となる。結果、第2の実施例と同じく、第1の実施例における画像信号のデータ量は、積層型の画像信号の2/3となる。 The same applies to the first embodiment. More specifically, the data amount of the stacked image signal, which is the state before image signal processing, is the same as that in the first embodiment. Since the layered image signal is converted into a Bayer image signal by performing a thinning process, 2 (pixel) × 2 (pixel) × 1 (red (R), green (G), and blue (B) Any one color) and 2 (pixels) × 2 (pixels) × 1 (layer) of the contour signal. As a result, as in the second embodiment, the data amount of the image signal in the first embodiment is 2/3 of the stacked image signal.
次に、第1の実施例と第2の実施例との画像信号変換部にて行うプロセスの違いから生じるローパスフィルタの要否の違いを述べる。 Next, the difference in necessity of the low-pass filter that arises from the difference in the processes performed in the image signal conversion unit between the first embodiment and the second embodiment will be described.
第1の実施例は、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へ変換する際に、間引き処理を行っている。例えば、赤色(R)を残した画素に注目する。この画素の緑色(G)と青色(B)は、変換後のベイヤー型の画像信号に何ら影響を及ぼさない。これは、緑色(G)を残した画素に対する赤色(R)と青色(B)、青色(B)を残した画素に対する赤色(R)と緑色(G)も同様である。従って、変換後のベイヤー型の画像信号の色信号は、元の画素の色信号から間引いただけなので、補間演算処理を行う際には、偽色が発生しやすい。よって、この偽色を抑制するためにローパスフィルタを適用し高周波成分の除去処理を行った。 In the first embodiment, thinning processing is performed when converting a laminated image signal into a Bayer image signal. For example, attention is paid to a pixel in which red (R) is left. The green (G) and blue (B) of this pixel have no effect on the converted Bayer image signal. The same applies to red (R) and blue (B) for pixels that have left green (G), and red (R) and green (G) for pixels that have left blue (B). Accordingly, since the color signal of the converted Bayer image signal is only thinned out from the color signal of the original pixel, a false color is likely to occur when performing the interpolation calculation process. Therefore, in order to suppress this false color, a low-pass filter was applied to perform a high frequency component removal process.
一方、第2の実施例は、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へ変換する際に、ビニング処理を行っている。このビニング処理の際に、各色について同色の隣接する4つの画素をまとめて1つの画素を生成する。この時、4つの画素を平均することで1つの画素を生成しているので、ベイヤー型の画像信号に変換した後の各画素は、周辺の画素の持っている色情報の影響を受けている。また、この4つの画素の中に高周波成分を含む1画素が存在していても、ビニング処理を行った際にその他の3画素の影響によって高周波成分は除去されてしまう。よって、補間演算処理する際に発生する偽色は、第1の実施例と第2の実施例とを比べると第2の実施例の方が、少なくなっている。従って、ローパスフィルタを適用する処理を省略することが可能となる。 On the other hand, in the second embodiment, binning processing is performed when converting a laminated image signal into a Bayer image signal. In this binning process, for each color, four adjacent pixels of the same color are combined to generate one pixel. At this time, since one pixel is generated by averaging the four pixels, each pixel after being converted into a Bayer-type image signal is affected by the color information possessed by the surrounding pixels. . Even if one pixel including a high-frequency component exists among these four pixels, the high-frequency component is removed by the influence of the other three pixels when the binning process is performed. Therefore, the false color generated when performing the interpolation calculation process is smaller in the second embodiment than in the first embodiment and the second embodiment. Therefore, it is possible to omit the process of applying the low-pass filter.
ベイヤー型固体撮像素子に用いられる光学的ローパスフィルタを適用することで、同様の効果を得る方法もあるが、本発明では、ローパスフィルタを用いる第1実施例では、デジタルローパスフィルタ部1022を設けることで、偽色の原因となる画像信号の高周波成分を除去している。これは、光学的ローパスフィルタを適用することで積層型固体撮像素子101の検出する光の高周波成分が除去されてしまうため、解像感を失った画像信号となってしまう。従って、この解像感を失った画像信号から生成される輝度信号、輪郭信号ともに本発明の第1の実施例に示すようにデジタルローパスフィルタを用いた場合よりも取得する画像は、解像感を失った画像となる。 Although there is a method of obtaining the same effect by applying an optical low-pass filter used in the Bayer type solid-state imaging device, in the first embodiment using the low-pass filter, the digital low-pass filter unit 1022 is provided in the present invention. Thus, the high-frequency component of the image signal causing the false color is removed. This applies an optical low-pass filter to remove the high-frequency component of the light detected by the stacked solid-state imaging device 101, resulting in an image signal that has lost resolution. Accordingly, both the luminance signal and the contour signal generated from the image signal that has lost the sense of resolution, as compared with the case where the digital low-pass filter is used, as shown in the first embodiment of the present invention, The image will be lost.
以上の実施例においては、レンズ交換式のデジタルカメラを用いたが、レンズ交換式でないデジタルカメラに本発明を用いても問題ないことは言うまでもない。 In the above embodiments, an interchangeable lens type digital camera is used, but it goes without saying that there is no problem even if the present invention is applied to a digital camera that is not interchangeable lens.
100 撮像装置
101 積層型固体撮像素子
102 FPGA
1021 輝度信号生成部
1022 デジタルローパスフィルタ部
1023 画像信号変換部
103 CPU
1031 信号処理部
1032 YCbCr変換部
1033 色信号ノイズ除去部
104 DSP
1041 輪郭信号生成部
1042 輝度信号合成部
1043 YCbCr合成部
106 外部記憶装置
107 外部表示装置
200 光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging device 101 Multilayer solid-
1021 Luminance signal generation unit 1022 Digital low-pass filter unit 1023 Image
1031 Signal processor 1032 YCbCr converter 1033 Color
1041 Contour signal generation unit 1042 Luminance signal synthesis unit 1043 YCbCr synthesis unit 106 External storage device 107 External display device 200 Optical system
Claims (2)
前記積層型の画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記積層型の画像信号を平滑化演算するローパスフィルタ手段と、
前記輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段と、
前記平滑化演算を適用した積層型の画像信号に間引き処理を行うことでベイヤー型の画像信号へ画像信号変換を行う画像信号変換手段と、
前記ベイヤー型の画像信号から第2輝度信号と色信号とを生成するYCbCr変換手段と、
前記輪郭信号と前記第2輝度信号とを合成する輝度信号合成手段と、
前記色信号と前記輝度信号合成手段にて合成された輝度信号とを合成するYCbCr合成手段とを含むことを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus that processes a laminated image signal detected using a laminated solid-state imaging device in which at least three photoelectric conversion layers are laminated on a substrate on one pixel,
A luminance signal generating means for generating a luminance signal from the laminated image signal;
Low-pass filter means for smoothing the laminated image signal;
Contour signal generating means for generating a contour signal from the luminance signal;
Image signal conversion means for converting an image signal into a Bayer image signal by performing a thinning process on the laminated image signal to which the smoothing operation is applied ;
YCbCr conversion means for generating a second luminance signal and a color signal from the Bayer-type image signal;
Luminance signal synthesis means for synthesizing the contour signal and the second luminance signal;
An imaging apparatus comprising: a YCbCr synthesizing unit that synthesizes the color signal and the luminance signal synthesized by the luminance signal synthesizing unit.
前記積層型の画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段と、
前記積層型の画像信号をビニング処理し、ビニング処理した画像信号をベイヤー型の画像信号となるよう並び替える画像信号変換手段と、
前記ベイヤー型の画像信号から第2輝度信号と色信号とを生成するYCbCr変換手段と、
前記輪郭信号と前記第2輝度信号とを合成する輝度信号合成手段と、
前記色信号と前記輝度信号合成手段にて合成された輝度信号とを合成するYCbCr合成手段とを含むことを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus that processes a laminated image signal detected using a laminated solid-state imaging device in which at least three photoelectric conversion layers are laminated on a substrate on one pixel,
A luminance signal generating means for generating a luminance signal from the laminated image signal;
Contour signal generating means for generating a contour signal from the luminance signal;
Image signal conversion means for binning the laminated image signal and rearranging the binned image signal to become a Bayer image signal;
YCbCr conversion means for generating a second luminance signal and a color signal from the Bayer-type image signal;
Luminance signal synthesis means for synthesizing the contour signal and the second luminance signal;
An imaging apparatus comprising: a YCbCr synthesizing unit that synthesizes the color signal and the luminance signal synthesized by the luminance signal synthesizing unit.
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