JP2009118430A - Imaging device, driving method of the imaging device, image generation device, and image generation method - Google Patents
Imaging device, driving method of the imaging device, image generation device, and image generation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009118430A JP2009118430A JP2007292392A JP2007292392A JP2009118430A JP 2009118430 A JP2009118430 A JP 2009118430A JP 2007292392 A JP2007292392 A JP 2007292392A JP 2007292392 A JP2007292392 A JP 2007292392A JP 2009118430 A JP2009118430 A JP 2009118430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- signal charge
- image
- filter
- charge amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Landscapes
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
【課題】輝度フィルタが配置されたホワイト画素を有する撮像素子を備え、ダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置、該撮像装置の駆動方法、画像生成装置及び画像生成方法を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配列された赤のフィルタを有するR画素と、緑のフィルタを有するG画素と、青のフィルタを有するB画素と、輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する撮像装置であって、W画素からの撮像信号電荷量と所定の閾値と比較する飽和検出手段と、W画素から検出した信号電荷量が閾値以下である領域では、R画素とG画素とB画素とW画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、W画素から検出した信号電荷量が閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、R画素とG画素とB画素の信号電荷を取得して画像を生成するように制御する駆動部を備える。
【選択図】図5Provided are an imaging device that includes an imaging device having white pixels in which a luminance filter is arranged, and that can expand a dynamic range, a driving method of the imaging device, an image generation device, and an image generation method.
Signal charges are respectively received from an R pixel having a red filter, a G pixel having a green filter, a B pixel having a blue filter, and a W pixel having a luminance filter arranged in a matrix. An imaging device that acquires and generates a color image, in a region where the amount of image signal charge from the W pixel is compared with a predetermined threshold, and in the region where the amount of signal charge detected from the W pixel is equal to or less than the threshold , Obtain signal charges from the R, G, B, and W pixels to generate a color image, and obtain signal charges from the W pixels in areas where the amount of signal charges detected from the W pixels exceeds the threshold. And a drive unit that controls to acquire the signal charges of the R pixel, the G pixel, and the B pixel to generate an image.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、撮像装置、該撮像装置の駆動方法、画像生成装置及び画像生成方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, a driving method of the imaging apparatus, an image generation apparatus, and an image generation method.
下記特許文献1に示す撮像装置は、CCDやCMOS等の撮像素子を備えた撮像部によって画素毎に信号電荷を取得し、撮像素子には、RGBの色情報を取得するためのフィルタと輝度情報を取得するための輝度フィルタとを配列するカラーフィルタが設けられている。このような、カラーフィルタ配列を有する撮像素子によれば、輝度フィルタが配置された画素、所謂、ホワイト画素の感度が通常のカラーフィルタに対応するRGB画素の感度に比べて2倍程度大きいため、RGB及びW(ホワイト)画素を用いた画像処理アルゴリズムを用いることで、輝度ノイズを大幅に低減させることができる効果がある。 The image pickup apparatus shown in Patent Document 1 below acquires signal charges for each pixel by an image pickup unit including an image pickup element such as a CCD or a CMOS, and the image pickup element has a filter and luminance information for acquiring RGB color information. There is provided a color filter that arranges a luminance filter for obtaining. According to such an image sensor having a color filter array, the sensitivity of a pixel in which a luminance filter is arranged, that is, a so-called white pixel is about twice as large as that of an RGB pixel corresponding to a normal color filter. By using an image processing algorithm using RGB and W (white) pixels, there is an effect that luminance noise can be significantly reduced.
上記構成の撮像装置で撮像を行う場合、撮影するシーンには高輝度部分と低輝度部分との両方が含まれていることがある。このとき、高輝度部分の光量が撮像素子のいずれかの色又はホワイト画素のフォトダイオード容量を超える電子を生成するような場合に、高輝度部分の色を「白」に固定する、所謂、ホワイトクリップ処理が行われる。すると、その際に撮影したシーンのダイナミックレンジはホワイト画素がクリップされていない領域となる。ホワイトクリップ処理が高画質で撮像するためには望ましいものではなく、高輝度部分を含む画像をより高画質で生成するために拡大したいという要望があった。 When imaging is performed with the imaging apparatus having the above configuration, a scene to be captured may include both a high-luminance portion and a low-luminance portion. At this time, when the amount of light in the high-luminance part generates electrons that exceed any one of the colors of the image sensor or the photodiode capacity of the white pixel, the color of the high-luminance part is fixed to “white”. Clip processing is performed. Then, the dynamic range of the scene shot at that time is an area where white pixels are not clipped. White clip processing is not desirable for imaging with high image quality, and there has been a demand for enlargement in order to generate an image including a high-luminance portion with higher image quality.
上記特許文献2は、可視光の感度がブルーフィルタよりも小さいグレイフィルタが配置されたグレイ画素を有する撮像素子であって、グレイ画素の出力信号を用いて各RGB信号を算出する構成であるが、感度の高いホワイト画素を用いた構成においてダイナミックレンジを拡大する手段については記載されていない。 The above-mentioned Patent Document 2 is an image pickup device having a gray pixel in which a gray filter whose visible light sensitivity is smaller than that of a blue filter is arranged, and is configured to calculate each RGB signal using an output signal of the gray pixel. No means for expanding the dynamic range in a configuration using highly sensitive white pixels is described.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、輝度フィルタが配置されたホワイト画素を有する撮像素子を備え、ダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置、該撮像装置の駆動方法、画像生成装置及び画像生成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that includes an image pickup element having a white pixel in which a luminance filter is arranged and can expand a dynamic range, and a method for driving the image pickup apparatus. Another object is to provide an image generation apparatus and an image generation method.
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
(1)赤,緑,青のフィルタと輝度フィルタとがマトリクス状に配列されたカラーフィルタと、
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する撮像装置であって、
撮像時に、前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値と比較する飽和検出手段と、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を取得して画像を生成するように制御する駆動部を備えていることを特徴とする撮像装置。
(2)赤,緑,青のフィルタと輝度フィルタとがマトリクス状に配列されたカラーフィルタと、
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する撮像装置の駆動方法であって、
撮像時に、前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値と比較し、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を取得して画像を生成するように制御することを特徴とする撮像装置の駆動方法。
(3)赤,緑,青のフィルタと輝度フィルタとがマトリクス状に配列されたカラーフィルタと、
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する画像生成装置であって、
前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値とを比較する飽和検出手段と、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を用いずに、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を用いて画像を生成するデジタル信号処理部を備えていることを特徴とする画像生成装置。
(4)赤,緑,青のフィルタと輝度フィルタとがマトリクス状に配列されたカラーフィルタと、
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する画像生成方法であって、
前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値とを比較し、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を用いず、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を用いて画像を生成するように制御することを特徴とする画像生成方法。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) a color filter in which red, green, and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. An imaging device for generating
Saturation detecting means for detecting a signal charge amount from the W pixel at the time of imaging, and comparing the signal charge amount with a predetermined threshold;
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not acquired, and the signal charges of the R pixel, the G pixel, and the B pixel are acquired. An image pickup apparatus comprising a drive unit that controls to generate an image.
(2) a color filter in which red, green and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. A method of driving an imaging device that generates
At the time of imaging, a signal charge amount is detected from the W pixel, and the signal charge amount is compared with a predetermined threshold value.
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not acquired, and the signal charges of the R pixel, the G pixel, and the B pixel are acquired. And a method for driving the imaging apparatus, wherein control is performed so as to generate an image.
(3) a color filter in which red, green and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. An image generation device for generating
Saturation detection means for detecting a signal charge amount from the W pixel and comparing the signal charge amount with a predetermined threshold;
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the R pixel, the G pixel, and the B pixel is used without using the signal charge from the W pixel. An image generation apparatus comprising a digital signal processing unit for generating an image.
(4) a color filter in which red, green and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. An image generation method for generating
A signal charge amount is detected from the W pixel, and the signal charge amount is compared with a predetermined threshold;
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not used, and the signal charge of the R pixel, the G pixel, and the B pixel is used. A method for generating an image, characterized in that control is performed to generate the image.
本発明によれば、出力する画像において、W画素から検出した信号電荷量が閾値以下である領域では、R画素とG画素とB画素とW画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、W画素から検出した信号電荷量が閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、R画素とG画素とB画素の信号電荷を取得して画像を生成する。閾値をW画素の飽和信号量に設定すれば、W画素を含む撮像素子を用いて画像を生成する場合に、ダイナミックレンジを拡大することができる。 According to the present invention, in the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or less than the threshold value, the signal charge is acquired from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel to generate a color image. At the same time, in the region where the amount of signal charge detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not acquired, and the signal charges of the R pixel, G pixel, and B pixel are acquired to generate an image. If the threshold is set to the saturation signal amount of W pixels, the dynamic range can be expanded when an image is generated using an image sensor including W pixels.
本発明によれば、輝度フィルタが配置されたホワイト画素を有する撮像素子を備え、ダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置、該撮像装置の駆動方法、画像生成装置及び画像生成方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which has an image pick-up element which has the white pixel by which the luminance filter is arrange | positioned, and can expand a dynamic range, the drive method of this imaging device, an image generation apparatus, and an image generation method can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、本発明の実施形態の撮像装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラの構成を用いて説明する。図1の撮像装置は、撮像部1と、アナログ信号処理部2と、A/D変換部3と、駆動部4と、ストロボ5と、デジタル信号処理部6と、圧縮/伸張処理部7と、表示部8と、システム制御部9と、内部メモリ10と、メディアインタフェース11と、記録メディア12と、操作部13とを備える。デジタル信号処理部6、圧縮/伸張処理部7、表示部8、システム制御部9、内部メモリ10、及びメディアインタフェース11は、システムバス14に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a configuration of a digital camera will be described as an example of an imaging apparatus. 1 includes an imaging unit 1, an analog signal processing unit 2, an A / D conversion unit 3, a driving unit 4, a strobe 5, a digital signal processing unit 6, and a compression / decompression processing unit 7. A
撮像部1は、撮影レンズ等の光学系、及び、CCDやCMOS等の撮像素子20によって被写体の撮影を行うものであり、アナログの撮像信号を出力する。撮像部1には、撮像素子20への光の入射の遮断制御を行うメカニカルシャッタも含まれている。アナログ信号処理部2は、撮像部1で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。A/D変換部3は、アナログ信号処理部2で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換部3の出力は、いわゆるRAW画像データとしてデジタル信号処理部6に送られる。RAW画像データは、撮像部1からの撮像信号の形式のままデジタル化したデジタル画像データである。
The imaging unit 1 shoots a subject using an optical system such as a photographic lens and an
撮影に際しては、駆動部4を介して光学系、メカニカルシャッタ、及び撮像素子20の制御が行われる。撮像素子20は、操作部13の一部である2段レリーズボタン(図示せず)の操作による2段レリーズスイッチ(図示せず)のS2オンを契機として、所定のタイミングで、駆動部4に含まれるタイミングジェネレータ(図1ではTGと記載)からの駆動信号によって駆動される。駆動部4は、システム制御部9によって所定の駆動信号を出力する。
At the time of shooting, the optical system, the mechanical shutter, and the
デジタル信号処理部6は、A/D変換部3からのデジタル画像データに対して、操作部13によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行う。デジタル信号処理部6が行う処理には、黒レベル補正処理(OB処理)、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、画像合成処理、同時化処理、及びY/C変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部6は、例えばDSPで構成される。
The digital signal processing unit 6 performs digital signal processing corresponding to the operation mode set by the
圧縮/伸張処理部7は、デジタル信号処理部6で得られたY/Cデータに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア12から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。
The compression / decompression processing unit 7 performs compression processing on the Y / C data obtained by the digital signal processing unit 6 and also performs decompression processing on the compressed image data obtained from the
表示部8は、例えばLCD表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た画像データに基づく画像を表示する。記録メディア12に記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。
The
内部メモリ10は、例えばDRAMであり、デジタル信号処理部6やシステム制御部9のワークメモリとして利用される他、記録メディアに12に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部8への表示画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース11は、メモリカード等の記録メディア12との間のデータの入出力を行うものである。
The
システム制御部9は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の制御を行う。 The system control unit 9 is mainly configured by a processor that operates according to a predetermined program, and controls the entire digital camera including a photographing operation.
操作部13は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものであり、レリーズボタン等を含んでいる。
The
図2は、本実施形態の撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子20は、図示しないシリコン等の半導体基板に、入射光を光電変換することで信号電荷を生成するフォトダイオード等の光電変換部がマトリクス状に配列されている。半導体基板の光入射側にはカラーフィルタが設けられている。カラーフィルタは、、R(赤)の波長の光を透過するフィルタと、G(緑)の波長の光を透過するフィルタと、B(青)の波長の光を透過するフィルタと、輝度情報を取得するため、全ての波長の光を透過する輝度フィルタとを有し、各フィルタを、半導体基板の受光面に対して平行な2次元方向に配列した構成である。本実施形態は、1つの光電変換部と、該光電変換部に入射した光を透過する一つのフィルタとが1画素を構成している。以下、Rのフィルタを有する画素をR画素とし、Gのフィルタを有する画素をG画素とし、Bのフィルタを有する画素をB画素とし、Wのフィルタを有する画素をW画素とする。
FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel array of the image sensor according to the present embodiment. In the
具体的には、各画素は撮像素子20の半導体基板の受光領域に垂直方向(図2の上下方向)及び水平方向(図2の左右方向)に並べられている。垂直方向に並べられた画素列のうち、第1画素列(図2では右端の列)は、W画素、B画素、W画素、G画素、・・・というように、W画素を挟んでB画素とG画素とが交互に配列されている。第1画素列に隣り合う第2画素列は、B画素、W画素、G画素、W画素、・・・というように、第1画素列と同様にW画素を挟んでB画素とG画素とが交互に配列されている。ここで、第1画素列が第2画素列に対して、各画素の位置が垂直方向に一画素分だけずれて配置されている。また、第2画素列に隣り合う第3画素列は、W画素、G画素、W画素、R画素、・・・というように、W画素を挟んでG画素とR画素とが交互に配列されている。第3画素列に隣り合う第4画素列は、G画素、W画素、R画素、W画素、・・・というように、第1画素列と同様にW画素を挟んでG画素とR画素とが交互に配列されている。ここで、第3画素列が第4画素列に対して、各画素の位置が垂直方向に一画素分だけずれて配置されている。図2に示すように4画素×4画素の画素配列でみた場合に、2画素×2画素からなる画素群が4つ配列され、B画素とW画素とからなる画素群が1つと、R画素とW画素とからなる画素群が1つと、G画素とW画素とからなる画素群が2つとを有している。
Specifically, the pixels are arranged in the vertical direction (up and down direction in FIG. 2) and the horizontal direction (left and right direction in FIG. 2) in the light receiving region of the semiconductor substrate of the
図3は、本実施形態の撮像装置の制御系を示す図である。図4は、撮像時に、撮像した画像データの一例を示す図である。
撮像時には、先ず、撮像部1によって被写体を撮像した画像データDを取得する。画像データDは、W画素の信号量を検出するために用いるため、W画素のみから信号電荷を取得して形成されたモノクロ画像であってもよく、通常のようにRGB画素とW画素とから信号電荷を取得して形成されたカラー画像であってもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating a control system of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of captured image data during imaging.
At the time of imaging, first, image data D obtained by imaging a subject by the imaging unit 1 is acquired. Since the image data D is used to detect the signal amount of the W pixel, the image data D may be a monochrome image formed by acquiring signal charges only from the W pixel, and from the RGB pixel and the W pixel as usual. It may be a color image formed by acquiring signal charges.
図4に示す画像データDでは、太陽光などの光量が多い領域では、W画素の信号電荷量の飽和が生じる部分が発生することがある。また、光量が少ない領域では、W画素の信号電荷量が飽和量より少なくなる。図5は、露光時間又は入射光量に対する各画素に蓄積される信号電荷の変化を示すグラフである。図5に示すように、W画素が飽和していない領域は、R画素、G画素、B画素、W画素に蓄積された信号電荷を超えないため、画質の劣化を引き起こすことはない。しかし、一方で、W画素が飽和している領域では、R画素、G画素、B画素、及び、W画素で蓄積された信号電荷を読み出すと、信号電荷が生成されやすいW画素ではRGB画素に比べて早い露光時間で飽和信号量に到達し、画質の低下が生じてしまう。しかし、光量が多い領域でW画素の信号電荷量の飽和が生じないようにするため、W画素の信号電荷を用いずにRGB画素のみで画像を形成しようとすると、光量が少ない領域では、十分な輝度情報を得られず、画質が低下してしまうことが考えられる。 In the image data D shown in FIG. 4, a portion where the signal charge amount of the W pixel is saturated may occur in a region with a large amount of light such as sunlight. In the region where the amount of light is small, the signal charge amount of the W pixel is less than the saturation amount. FIG. 5 is a graph showing changes in signal charges accumulated in each pixel with respect to exposure time or incident light quantity. As shown in FIG. 5, the region where the W pixel is not saturated does not exceed the signal charge accumulated in the R pixel, G pixel, B pixel, and W pixel, and therefore does not cause deterioration in image quality. However, on the other hand, when the signal charges accumulated in the R pixel, G pixel, B pixel, and W pixel are read out in the region where the W pixel is saturated, the RGB pixel is changed to the RGB pixel in the W pixel where the signal charge is easily generated. In comparison, the saturation signal amount is reached in an earlier exposure time, and the image quality deteriorates. However, in order to prevent saturation of the signal charge amount of the W pixel in a region with a large amount of light, if an image is formed only with RGB pixels without using the signal charge of the W pixel, the region with a small amount of light is sufficient. It is conceivable that the luminance information cannot be obtained and the image quality is deteriorated.
本実施形態では、撮像部1で取得された画像データDに基づいて、W画素の信号電荷量を検出し、W画素の信号電荷量を飽和検出部31に入力する。飽和検出部31は、予め設定された所定の閾値(ここでは、W画素の飽和量に相当する値とした。)と取得したW画素の信号電荷量とを比較する。そして、W画素の信号電荷量と閾値とを比較した結果を含む制御情報を駆動部4に入力する。
In the present embodiment, the signal charge amount of the W pixel is detected based on the image data D acquired by the imaging unit 1, and the signal charge amount of the W pixel is input to the
駆動部4は、W画素から検出した信号電荷量が閾値以下である領域では、通常の静止画撮像時と同様に、該W画素を含む所定の領域内のR画素とG画素とB画素とW画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するように撮像部1を制御する。一方で、W画素から検出した信号電荷量が閾値を超える場合には、該W画素を含む所定の領域内のW画素からの信号電荷を取得せず、R画素と、G画素と、B画素の信号電荷を取得して画像を生成するように撮像部1を制御する。本実施形態では、W画素から信号電荷を読み出さないで、RGB画素のみを転送し、出力アンプから出力する。しかし、駆動部4は、RGBのみの信号電荷を読み出すように制御する場合には、例えば、W画素を含む全画素を読み出して、W画素の信号電荷のみ出力しないではき棄てて、RGB画素を転送領域において画素加算してもよい。 In the region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or less than the threshold value, the driving unit 4 performs the R pixel, G pixel, and B pixel in a predetermined region including the W pixel, as in normal still image capturing. The imaging unit 1 is controlled to acquire a signal charge from the W pixel and generate a color image. On the other hand, when the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold, the signal charge from the W pixel in a predetermined region including the W pixel is not acquired, and the R pixel, the G pixel, and the B pixel The image pickup unit 1 is controlled so as to generate the image by acquiring the signal charges. In the present embodiment, without reading out signal charges from W pixels, only RGB pixels are transferred and output from an output amplifier. However, when the driving unit 4 controls to read out only the signal charges of RGB, for example, all the pixels including the W pixel are read out, and only the signal charges of the W pixel are not output and discarded. Pixel addition may be performed in the transfer area.
つまり、図4及び5に示すように、本実施形態の撮像装置は、W画素が飽和している領域では、W画素の信号電荷を用いずにRGB画素で画像を形成し、W画素が飽和していない領域では、通常のRGB画素とW画素とから取得した信号電荷を用いて画像を形成する。 That is, as shown in FIGS. 4 and 5, in the imaging apparatus of the present embodiment, in the region where the W pixel is saturated, an image is formed with RGB pixels without using the signal charge of the W pixel, and the W pixel is saturated. In an area where no image is generated, an image is formed using signal charges acquired from normal RGB pixels and W pixels.
図6は、W画素の信号電荷を用いずにRGB画素の信号電荷のみを用いた領域の画素の配列を模式的に示す図である。このとき、4画素×4画素のパターンをみたときに2画素×2画素の領域で2画素分のB画素を有する画素群と、2画素分のR画素を有する画素群と、各々2画素分のG画素を有する画素群とで構成される。 FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an arrangement of pixels in a region using only signal charges of RGB pixels without using signal charges of W pixels. At this time, when a pattern of 4 pixels × 4 pixels is viewed, a pixel group having 2 pixels of B pixels and a pixel group having 2 pixels of R pixels in a 2 pixel × 2 pixel region, each of 2 pixels And a pixel group having G pixels.
本発明の撮像装置の構成によれば、出力する画像において、W画素から検出した信号電荷量が閾値以下である領域では、R画素とG画素とB画素とW画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、W画素から検出した信号電荷量が閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、R画素とG画素とB画素の信号電荷を取得して画像を生成する。閾値をW画素の飽和信号量に設定すれば、W画素を含む撮像素子を用いて画像を生成する場合に、ダイナミックレンジを拡大することができる。例えば、上記実施形態の画素配列のように、RGB画素に対してW画素が2倍の感度を持つ場合には、ダイナミックレンジを2倍に拡大することができる。 According to the configuration of the imaging device of the present invention, in the output image, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or less than the threshold, the signal charge is acquired from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. While generating a color image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not acquired, and the signal charge of the R pixel, the G pixel, and the B pixel is acquired. Is generated. If the threshold is set to the saturation signal amount of W pixels, the dynamic range can be expanded when an image is generated using an image sensor including W pixels. For example, as in the pixel arrangement of the above embodiment, when the W pixel has twice the sensitivity with respect to the RGB pixel, the dynamic range can be doubled.
また、本発明は、上実施形態の構成の撮像装置に限定されず、W画素から検出した信号電荷量が閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を用いずに、R画素とG画素とB画素の信号電荷を用いて画像を生成するデジタル信号処理部によってカラー画像を形成する画像生成装置とすることができる。 Further, the present invention is not limited to the image pickup apparatus having the configuration of the above embodiment. In a region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the R pixel and the G pixel are not used without using the signal charge from the W pixel. An image generating apparatus that forms a color image by a digital signal processing unit that generates an image using signal charges of pixels and B pixels can be provided.
1 撮像部
20 撮像素子
31 飽和検出部
B 青(B)画素
G 緑(G)画素
R 赤(R)画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image pick-up
Claims (4)
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する撮像装置であって、
撮像時に、前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値とを比較する飽和検出手段と、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を取得して画像を生成するように制御する駆動部を備えていることを特徴とする撮像装置。 A color filter in which red, green, and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. An imaging device for generating
Saturation detecting means for detecting a signal charge amount from the W pixel at the time of imaging, and comparing the signal charge amount with a predetermined threshold;
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not acquired, and the signal charges of the R pixel, the G pixel, and the B pixel are acquired. An image pickup apparatus comprising a drive unit that controls to generate an image.
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する撮像装置の駆動方法であって、
撮像時に、前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値とを比較し、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を取得せず、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を取得して画像を生成するように制御することを特徴とする撮像装置の駆動方法。 A color filter in which red, green, and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. A method of driving an imaging device that generates
At the time of imaging, a signal charge amount is detected from the W pixel, the signal charge amount is compared with a predetermined threshold value,
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not acquired, and the signal charges of the R pixel, the G pixel, and the B pixel are acquired. And a method for driving the imaging apparatus, wherein control is performed so as to generate an image.
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する画像生成装置であって、
前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値とを比較する飽和検出手段と、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を用いずに、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を用いて画像を生成するデジタル信号処理部を備えていることを特徴とする画像生成装置。 A color filter in which red, green, and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. An image generation device for generating
Saturation detection means for detecting a signal charge amount from the W pixel and comparing the signal charge amount with a predetermined threshold;
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the R pixel, the G pixel, and the B pixel is used without using the signal charge from the W pixel. An image generation apparatus comprising a digital signal processing unit for generating an image.
前記赤のフィルタを有するR画素と、前記緑のフィルタを有するG画素と、前記青のフィルタを有するB画素と、前記輝度フィルタを有するW画素とのそれぞれから信号電荷を取得して、カラー画像を生成する画像生成方法であって、
前記W画素から信号電荷量を検出し、該信号電荷量と所定の閾値とを比較し、
出力する画像において、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値以下である領域では、前記R画素と前記G画素と前記B画素と前記W画素から信号電荷を取得してカラー画像を生成するとともに、前記W画素から検出した前記信号電荷量が前記閾値を超える領域では、該W画素からの信号電荷を用いず、前記R画素と前記G画素と前記B画素の信号電荷を用いて画像を生成するように制御することを特徴とする画像生成方法。 A color filter in which red, green, and blue filters and luminance filters are arranged in a matrix;
A signal charge is obtained from each of the R pixel having the red filter, the G pixel having the green filter, the B pixel having the blue filter, and the W pixel having the luminance filter to obtain a color image. An image generation method for generating
A signal charge amount is detected from the W pixel, and the signal charge amount is compared with a predetermined threshold;
In the output image, in a region where the signal charge amount detected from the W pixel is equal to or smaller than the threshold value, a color image is generated by acquiring signal charges from the R pixel, the G pixel, the B pixel, and the W pixel. In addition, in the region where the signal charge amount detected from the W pixel exceeds the threshold value, the signal charge from the W pixel is not used, and the signal charge of the R pixel, the G pixel, and the B pixel is used. A method for generating an image, characterized in that control is performed to generate the image.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007292392A JP2009118430A (en) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Imaging device, driving method of the imaging device, image generation device, and image generation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007292392A JP2009118430A (en) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Imaging device, driving method of the imaging device, image generation device, and image generation method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009118430A true JP2009118430A (en) | 2009-05-28 |
Family
ID=40785011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007292392A Abandoned JP2009118430A (en) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Imaging device, driving method of the imaging device, image generation device, and image generation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009118430A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010157951A (en) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Fujifilm Corp | Output level estimation apparatus and method, photographing apparatus and control method of the same, and program |
| JP2013187572A (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Honda Motor Co Ltd | Image processing apparatus |
| US9137432B2 (en) | 2011-09-16 | 2015-09-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Backside illumination image sensor, operating method thereof, image processing system and method of processing image using the same |
-
2007
- 2007-11-09 JP JP2007292392A patent/JP2009118430A/en not_active Abandoned
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010157951A (en) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Fujifilm Corp | Output level estimation apparatus and method, photographing apparatus and control method of the same, and program |
| US9137432B2 (en) | 2011-09-16 | 2015-09-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Backside illumination image sensor, operating method thereof, image processing system and method of processing image using the same |
| JP2013187572A (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Honda Motor Co Ltd | Image processing apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4448888B2 (en) | Imaging apparatus and signal processing method of imaging apparatus | |
| JP4484944B2 (en) | Imaging device and driving method of imaging device | |
| JP5161706B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
| US20070076269A1 (en) | Imaging unit and image sensor | |
| JP4253634B2 (en) | Digital camera | |
| JP4997359B2 (en) | Imaging apparatus and color mixing correction method | |
| US20170019583A1 (en) | Image sensor and driving method thereof, and image capturing apparatus | |
| JP2009268078A (en) | Imaging element and imaging apparatus | |
| WO2012169318A1 (en) | Image pickup device imaging three-dimensional moving image and two-dimensional moving image, and image pickup apparatus mounting image pickup device | |
| JP4129338B2 (en) | Color imaging device and imaging apparatus | |
| JP5199736B2 (en) | Imaging device | |
| TW200417251A (en) | Solid photographing element and digital camera | |
| JP5033711B2 (en) | Imaging device and driving method of imaging device | |
| CN100525383C (en) | Image-data noise reduction apparatus and method of controlling same | |
| JP2009118430A (en) | Imaging device, driving method of the imaging device, image generation device, and image generation method | |
| JP2012080297A (en) | Imaging device, and imaging control method of the same | |
| JP2006237245A (en) | Microlens mounted single-plate color solid-state imaging device and image input device | |
| JP4130592B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
| JP2003287674A (en) | camera | |
| JP2017085377A (en) | Imaging apparatus and its control method, program, and storage medium | |
| JP4229234B2 (en) | Digital camera | |
| JP2009302653A (en) | Image pickup device | |
| JP5256084B2 (en) | Imaging device and driving method of imaging device | |
| JP2004297449A (en) | Solid-state imaging apparatus and shading correction method | |
| JP5637326B2 (en) | Imaging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100707 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111011 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111108 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20111121 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20111122 |