JP6932053B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置に係り、特に画素ピッチが小さいCMOS撮像素子を用いた4板型の撮像装置において、ダウンコンバートの際に、低域における変調度を改善すると共に、高域における変調度を相対的に低減できる撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus, and particularly in a four-plate type image pickup apparatus using a CMOS image sensor having a small pixel pitch, the degree of modulation in the low frequency range is improved and the degree of modulation in the high frequency range is improved at the time of down conversion. The present invention relates to an image pickup device that can be relatively reduced.
[先行技術の説明]
CCD(Charge Coupled Device)撮像素子から出力された信号から雑音を除去するCDS(Correlated Double Sampling)と、暗電流補正と、利得可変増幅回路(Automatic Gain Control、以下AGC)と、表示装置に出力するためデジタル映像信号Viに変換するADC(Analog Digital Converter)とを内蔵したAFE(Analog Front End)が普及し、従来10ビットだったAFEのADC階調は、12ビットや14ビットが一般的となった。
また、駆動回路や読み出し回路を統合し高速読み出しを可能にしたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子の改良も進んできた。
[Explanation of prior art]
CCD (Charge Coupled Device) CDS (Correlated Double Sampling) that removes noise from the signal output from the image pickup element, dark current correction, and variable gain control (AGC), and output to the display device. Therefore, AFE (Analog Front End) with a built-in ADC (Analog Digital Converter) that converts digital video signal Vi has become widespread, and the ADC gradation of AFE, which was 10 bits in the past, is now generally 12 bits or 14 bits. rice field.
In addition, improvements have been made to CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors that enable high-speed readout by integrating drive circuits and readout circuits.
更に、デジタル信号処理回路の集積化が進み、映像専用のメモリ集積DSP(Digital Signal Processor)だけでなく、安価な汎用のFPGA(Field Programmable Gate Array)でも、複数ラインの出力信号を記憶し算術処理することが容易に実現できるようになった。 Furthermore, the integration of digital signal processing circuits has progressed, and not only video-dedicated memory-integrated DSPs (Digital Signal Processors) but also inexpensive general-purpose FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) can store output signals of multiple lines for arithmetic processing. It has become easier to do.
それにより、画素数が百万以上のメガピクセルカメラ、HDTV(High Definition TeleVision;高精細テレビ)カメラ、高速撮像HDTVカメラ、記録部付HDTVカメラ、Internet Protocol(以下IP)伝送部付HDTV(1080×1920)カメラ、より高精細の4K(2160×3840)カメラ、8K(4320×7680)カメラ等が製品化され、HDD(Hard Disk Drive)を用いた非圧縮の記録装置も製品化されている。 As a result, a megapixel camera with more than one million pixels, an HDTV (High Definition TeleVision) camera, a high-speed imaging HDTV camera, an HDTV camera with a recording unit, and an HDTV with an Internet Protocol (IP) transmission unit (1080 x) 1920) Cameras, higher definition 4K (2160 x 3840) cameras, 8K (4320 x 7680) cameras and the like have been commercialized, and uncompressed recording devices using HDDs (Hard Disk Drive) have also been commercialized.
[撮像素子の構成:図17]
ここで、撮像素子の構成について図17用いて説明する。図17は、撮像素子の構成を示す断面説明図であり、(a)はCCDセンサー(撮像素子)、(b)は従来型CMOSセンサー(表面照射型CMOS撮像素子)、(c)はBSI(Back Side Illumination)型CMOSセンサー(裏面照射型CMOS撮像素子)を示している。
図17(a)に示すように、CCDセンサーは、マイクロレンズ91と、カラーフィルタ92と、フォトダイオード93とが積層され、フォトダイオード93とカラーフィルタ92との間にメタル配線層94が形成されている。
[Structure of image sensor: FIG. 17]
Here, the configuration of the image pickup device will be described with reference to FIG. 17A and 17B are cross-sectional explanatory views showing the configuration of an image sensor, in which FIG. 17A is a CCD sensor (image sensor), FIG. 17B is a conventional CMOS sensor (surface-illuminated CMOS image sensor), and FIG. A Back Side Illumination) type CMOS sensor (back side illumination type CMOS image sensor) is shown.
As shown in FIG. 17A, in the CCD sensor, the
マイクロレンズ91によって集光された入射光は、カラーフィルタ92を通過して、R(赤),G(緑),B(青)の成分に分解され、フォトダイオード93に入射されて電荷が発生し、垂直方向及び水平方向に転送されて画素毎の電圧に変換される。
CCDセンサーは、感度は高いものの、消費電力が大きく、CMOS撮像素子に比べて周辺回路の集積が困難である。
The incident light collected by the
Although the CCD sensor has high sensitivity, it consumes a large amount of power, and it is more difficult to integrate peripheral circuits than a CMOS image sensor.
図17(b)に示す表面照射型CMOS撮像素子は、画素毎にトランジスタ等が設けられた構成であり、低消費電力、集積化が容易であるものの、感度は低い。
図17(c)に示す裏面照射型CMOS撮像素子は、メタル配線層93がフォトダイオード93の裏面側に設けられており、高感度で、低消費電力、集積化が容易である。
The surface-illuminated CMOS image sensor shown in FIG. 17B has a configuration in which a transistor or the like is provided for each pixel, and although it has low power consumption and is easy to integrate, its sensitivity is low.
The back-illuminated CMOS image sensor shown in FIG. 17C has a
特に、一般的な低価格の表面照射型CMOS撮像素子(8Kで1.25型を含め4/3型以下、4Kで2/3型以下)は、5波長以下の画素ピッチで、フォトダイオード93とマイクロレンズ(オンチップレンズ)91との間にメタル配線層94が積層されているため、低域の変調度が低い。
In particular, a general low-priced surface-illuminated CMOS image sensor (4/3 type or less including 1.25 type at 8K or 2/3 type or less at 4K) has a pixel pitch of 5 wavelengths or less and a
更に、2つの緑色撮像素子(G1)(G2)で斜め画素ずらしを行うRG1G2Bの撮像素子を有し、フレームメモリを有する4板カメラでは、斜めの変調度が低い。
また、対域外の高域成分の折り返しの偽信号のモアレを抑圧するために光学低域通過フィルタ(O−LPF;Optical Low Pass Filter)を挿入すると、更に変調度が低くなる。
Further, in a four-plate camera having an RG1G2B image sensor that shifts oblique pixels with two green image sensors (G1) and (G2) and having a frame memory, the degree of oblique modulation is low.
Further, if an optical low pass filter (O-LPF; Optical Low Pass Filter) is inserted in order to suppress the moire of the folded false signal of the high frequency component outside the counter frequency, the degree of modulation is further lowered.
更にまた、2/3型4Kと1.25型8Kにおいては、撮像素子の画素ピッチが約2.5μmと緑波長0.55μmの約4.5倍となり、高倍率ズームレンズの収差を光学的に補正しきれず、低域での変調度(変調伝達関数特性:MTF;Modulation Transfer Function)が低下する。 Furthermore, in the 2/3 type 4K and 1.25 type 8K, the pixel pitch of the image pickup element is about 2.5 μm, which is about 4.5 times the green wavelength of 0.55 μm, and the aberration of the high-magnification zoom lens is optically reduced. The degree of modulation in the low frequency range (modulation transfer function characteristic: MTF; Modulation Transfer Function) is reduced.
また、従来の映像信号処理装置には、映像信号の輪郭部の傾斜方向を判定する。輪郭部の傾斜方向の判定結果に応じて映像信号における複数の原画素データを用いて補間画素データを生成し、画素数を増加させた映像信号を生成するものがある。 Further, in the conventional video signal processing device, the inclination direction of the contour portion of the video signal is determined. There is a device that generates interpolated pixel data by using a plurality of original pixel data in the video signal according to the determination result of the inclination direction of the contour portion, and generates a video signal in which the number of pixels is increased.
ところで、UHDTV(Ultra High Definition TeleVision;超高精細テレビ)カメラの映像を1K×2KのHDTVにダウンコンバートする場合は、2Kの飛越走査のHDTVの1MHzを100%として定義される2KのHDTVの27.5MHz変調度を50%に低下させることが要求されている。
また、低域の変調度の改善は常に放送局から求められている。
By the way, when down-converting the image of a UHDTV (Ultra High Definition TeleVision) camera to a 1K x 2K HDTV, the 1MHz of the 2K jump scanning HDTV is defined as 100%, which is 27 of the 2K HDTV. It is required to reduce the degree of modulation of 5.5 MHz to 50%.
Moreover, improvement of the modulation degree of a low region is always demanded by a broadcasting station.
また、表面照射型CMOS撮像素子を用いたUHDTVカメラにおいては、画素ピッチが撮像光の中心波長の5波長以下になると、低周波数におけるMTFが低下することが知られている。
例えば、2/3型4Kと1.25型8Kの撮像素子では、画素ピッチが約2.5umであり、緑波長0.55umの約4.5倍となり、高倍率ズームレンズの収差が光学的に補正しきれないで低域変調度が低下する。
Further, in a UHDTV camera using a surface-illuminated CMOS image sensor, it is known that the MTF at a low frequency decreases when the pixel pitch becomes 5 wavelengths or less of the center wavelength of the image pickup light.
For example, in the 2/3 type 4K and 1.25 type 8K image pickup elements, the pixel pitch is about 2.5 um, which is about 4.5 times the green wavelength of 0.55 um, and the aberration of the high magnification zoom lens is optical. The low frequency modulation degree drops because it cannot be corrected to.
[関連技術]
尚、撮像装置に関する従来技術としては、特開2013−207673号公報「映像信号処理装置及び方法」(特許文献1)、特開2007−336384号公報「画像処理装置及び方法」(特許文献2)、国際公開第2016/031764号公報「撮像装置及び撮像方法」(特許文献3)がある。
[Related technology]
As the prior art relating to the image pickup apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-207673 "Video Signal Processing Device and Method" (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-336384 "Image Processing Device and Method" (Patent Document 2). , International Publication No. 2016/031764, “Image Imaging Device and Imaging Method” (Patent Document 3).
特許文献1には、輪郭部の傾斜方向の判定結果に応じて高域周波数信号成分を生成する特性を異ならせることが記載されている。
特許文献2には、斜めアパーチャ補正のモアレを抑圧している画像処理装置が記載されている。
特許文献3には、RGGBの4板で斜め輪郭補正を行う撮像装置が記載されている。
上述したように、画素ピッチが5波長以下の撮像素子を用いた従来の撮像装置では、UHDTVカメラの映像をダウンコンバートする場合、低域の変調度に対して、高域の変調度を相対的に低下させることが困難であるという問題点があった。
また、従来の撮像装置では、低域の変調度が低いという問題点があった。
As described above, in a conventional image sensor using an image sensor having a pixel pitch of 5 wavelengths or less, when down-converting an image of a UHDTV camera, the degree of modulation in the high range is relative to the degree of modulation in the low range. There was a problem that it was difficult to reduce it.
Further, the conventional image pickup apparatus has a problem that the degree of modulation in the low frequency range is low.
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、画素ピッチが5波長以下の撮像素子を用いたUHDTVカメラの映像をダウンコンバートする際に、低域の変調度に対して、高域の変調度を相対的に低下させると共に、低域の変調度を改善することができ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 the above circumstances, and when down-converting an image of a UHDTV camera using an image sensor having a pixel pitch of 5 wavelengths or less, high-frequency modulation is performed with respect to low-frequency modulation. It is an object of the present invention to provide an image pickup device capable of relatively lowering the degree and improving the degree of modulation in the low frequency range.
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、画素ピッチが撮像光の中心波長の5倍以下である、赤色、青色及び2つの緑色のCMOS撮像素子を用い、2つの緑色のCMOS撮像素子で斜め画素ずらしを行う撮像装置であって、入力光を色毎に分解する色分解光学系と、色分解光学系で分解された光を色毎に光電変換して映像信号を出力する赤色、青色及び2つの緑色のCMOS撮像素子とを有する色分解部と、色分解部からの信号に基づいて補間処理を行う補間処理部と、補間処理部からの映像信号について、輪郭補正を行った後、ダウンコンバートして出力するダウンコンバータ部とを有し、ダウンコンバータ部が、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号と、当該補正対象の画素からの間隔が、3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出し、当該複数の差分を加算した差分加算信号に基づいて輪郭補正信号を生成し、補正対象の画素の映像信号に輪郭補正信号を加算して輪郭補正を行う輪郭補正部を備えることを特徴としている。 Above prior art the present invention for solving the problems, the pixel pitch is less than 5 times the center wavelength of the imaging light, red, a blue and two green CMOS imaging element, two green CMOS imaging an imaging apparatus for performing shifting oblique pixel elements, a color separation optical system for decomposing the input light for each color, red for outputting a video signal light decomposed by the color separation optical system photoelectric conversion for each color a color separation unit and a blue and two green CMOS image sensor, an interpolation processing unit for performing an interpolation process based on a signal from the color separation unit, the video signal from the interpolation processing section, was outline correction After that, it has a down converter unit that down-converts and outputs, and the down converter unit has a plurality of video signals of the pixel to be corrected for contour correction and the distance from the pixel to be corrected is 3 pixels or more. The difference from the video signal of the pixel is calculated, the contour correction signal is generated based on the difference addition signal obtained by adding the plurality of differences, and the contour correction signal is added to the video signal of the pixel to be corrected to perform contour correction. It is characterized in that it is provided with a contour correction unit to perform.
また、本発明は、上記撮像装置において、輪郭補正部が、補正対象の画素からの間隔が2画素以内の画素の映像信号を、補正対象の画素の映像信号に加算して、当該加算された信号と、補正対象の画素からの間隔が3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出して、輪郭補正を行うことを特徴としている。 Further, in the above-mentioned imaging device, in the above-mentioned imaging device, the contour correction unit adds the video signal of a pixel whose distance from the pixel to be corrected is within 2 pixels to the video signal of the pixel to be corrected, and the addition is performed. It is characterized in that contour correction is performed by calculating the difference between the signal and the video signal of a plurality of pixels having a distance of 3 or more pixels from the pixel to be corrected.
また、本発明は、上記撮像装置において、輪郭補正部が、垂直方向の輪郭を補正する垂直輪郭補正部と、水平方向の輪郭を補正する水平輪郭補正部と、右上斜め方向の輪郭及び左上斜め方向の輪郭を補正する斜め輪郭補正部とを備えたことを特徴としている。 Further, in the above-mentioned imaging device, in the above-mentioned imaging device, the contour correction unit includes a vertical contour correction unit that corrects a vertical contour, a horizontal contour correction unit that corrects a horizontal contour, an upper right diagonal contour, and an upper left diagonal. It is characterized by having an oblique contour correction unit that corrects the contour in the direction.
また、本発明は、上記撮像装置において、輪郭補正部が、差分加算信号の生成において、補正対象画素からの間隔が68画素までの画素を用いることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that, in the image pickup apparatus, the contour correction unit uses pixels having a distance of up to 68 pixels from the correction target pixel in generating the difference addition signal.
本発明によれば、画素ピッチが撮像光の中心波長の5倍以下である、赤色、青色及び2つの緑色のCMOS撮像素子を用い、2つの緑色のCMOS撮像素子で斜め画素ずらしを行う撮像装置であって、入力光を色毎に分解する色分解光学系と、色分解光学系で分解された光を色毎に光電変換して映像信号を出力する赤色、青色及び2つの緑色のCMOS撮像素子とを有する色分解部と、色分解部からの信号に基づいて補間処理を行う補間処理部と、補間処理部からの映像信号について、輪郭補正を行った後、ダウンコンバートして出力するダウンコンバータ部とを有し、ダウンコンバータ部が、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号と、当該補正対象の画素からの間隔が、3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出し、当該複数の差分を加算した差分加算信号に基づいて輪郭補正信号を生成し、補正対象の画素の映像信号に輪郭補正信号を加算して輪郭補正を行う輪郭補正部を備える撮像装置としているので、超低域を増強し、高域輪郭補正を行わないことにより、低域の変調度を改善し、高域の相対的な変調度を低減することができる効果がある。 According to the present invention, an image pickup device that uses two green CMOS image sensors, red, blue, and two green CMOS image sensors whose pixel pitch is 5 times or less the center wavelength of the image pickup light, and obliquely shifts pixels with two green CMOS image sensors. a is a color separation optical system for decomposing the input light for each color, red for outputting a video signal light decomposed by the color separation optical system photoelectric conversion for each color, blue and two green CMOS imaging a color separation unit having an element, and the interpolation processing unit for performing an interpolation process based on a signal from the color separation unit, the video signal from the interpolation processing section, after the contour correction, down to output the down-converted The down converter unit has a converter unit, and the down converter unit determines the difference between the video signal of the pixel to be corrected for contour correction and the video signal of a plurality of pixels having a distance of 3 or more pixels from the pixel to be corrected. As an image sensor provided with a contour correction unit that calculates and generates a contour correction signal based on the difference addition signal obtained by adding the plurality of differences, and adds the contour correction signal to the video signal of the pixel to be corrected to perform contour correction. Therefore, there is an effect that the degree of modulation of the low range can be improved and the relative degree of modulation of the high range can be reduced by enhancing the ultra-low range and not performing the high range contour correction.
また、本発明によれば、輪郭補正部が、補正対象の画素からの間隔が2画素以内の画素の映像信号を、補正対象の画素の映像信号に加算して、当該加算された信号と、補正対象の画素からの間隔が3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出して、輪郭補正を行う上記撮像装置としているので、低域の相対的な変調度を一層低減することができる効果がある。 Further, according to the present invention, the contour correction unit adds the video signal of the pixel whose distance from the pixel to be corrected is within 2 pixels to the video signal of the pixel to be corrected, and the added signal and the added signal are added. Since the image pickup device performs contour correction by calculating the difference from the video signal of a plurality of pixels having a distance of 3 pixels or more from the pixel to be corrected, the relative modulation degree in the low frequency range is further reduced. There is an effect that can be done.
また、本発明によれば、輪郭補正部が、垂直方向の輪郭を補正する垂直輪郭補正部と、水平方向の輪郭を補正する水平輪郭補正部と、右上斜め方向の輪郭及び左上斜め方向の輪郭を補正する斜め輪郭補正部とを備えた上記撮像装置としているので、垂直及び水平に加えて、4板カメラにおいて変調度の低い斜めの輪郭補正を行って、良好な映像信号を出力できる効果がある。 Further, according to the present invention, the contour correction unit includes a vertical contour correction unit that corrects the vertical contour, a horizontal contour correction unit that corrects the horizontal contour, an upper right diagonal contour, and an upper left diagonal contour. Since the image pickup device is provided with an oblique contour correction unit for correcting be.
また、本発明によれば、輪郭補正部が、差分加算信号の生成において、補正対象画素からの間隔が68画素までの画素を用いる上記撮像装置としているので、回路規模を増大させることなく、低コストで、低域の変調度を改善し、高域の相対的な変調度を低減することができる効果がある。 Further, according to the present invention, since the contour correction unit is the image pickup device that uses pixels with a distance of up to 68 pixels from the correction target pixel in the generation of the difference addition signal, it is low without increasing the circuit scale. At cost, it has the effect of improving the degree of modulation in the low frequency range and reducing the relative degree of modulation in the high frequency range.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る撮像装置は、画素ピッチが撮像光の中心波長の5波長以下のCMOS撮像素子を用い、2つの緑色撮像素子が斜め画素ずらしを行う撮像装置において、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号と、当該補正対象の画素からの間隔(隔たり、距離)が3画素以上となる複数の周辺画素の映像信号との差分を算出する周辺画素差分処理を行い、当該複数の差分を加算した差分加算信号に基づいて輪郭補正信号を生成し、補正対象画素の映像信号に輪郭補正信号を加算して、ダウンコンバートするようにしているので、低域の変調度を改善すると共に、低域の変調度に対して高域の変調度を相対的に低減することができるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of Embodiment]
The image pickup device according to the embodiment of the present invention uses a CMOS image pickup element having a pixel pitch of 5 or less of the center wavelength of the image pickup light, and performs contour correction in an image pickup device in which two green image pickup elements shift diagonal pixels. Peripheral pixel difference processing is performed to calculate the difference between the video signal of the pixel to be corrected and the video signal of a plurality of peripheral pixels having a distance (distance, distance) of 3 or more pixels from the pixel to be corrected. Since the contour correction signal is generated based on the difference addition signal obtained by adding the difference between the above and the contour correction signal is added to the video signal of the pixel to be corrected and down-converted, the degree of low frequency modulation is improved. At the same time, the degree of modulation in the high frequency range can be relatively reduced with respect to the degree of modulation in the low frequency range.
例えば、4KのUHDTVを2KのHDTVにダウンコンバートする場合、2Kの飛越走査のHDTVの1MHz以下の超低域の変調度を増強すると共に、2Kの飛越走査のHDTVの1MHzを100%として定義される2KのHDTVの27.5MHz変調度を相対的に低下させることができるものである。 For example, when down-converting a 4K UHDTV to a 2K HDTV, the degree of modulation in the ultra-low frequency range of 1 MHz or less of the 2K jump scan HDTV is enhanced, and 1 MHz of the 2K jump scan HDTV is defined as 100%. It is possible to relatively reduce the 27.5 MHz modulation degree of a 2K HDTV.
また、本発明の実施の形態に係る撮像装置は、更に、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号に、補正対象の画素からの間隔が2画素以内となる画素の映像信号を加算して、当該加算された信号と、補正対象の画素からの間隔が3画素以上となる複数の周辺画素の映像信号との差分を算出する周辺画素差分処理を行うようにしているので、超低域の変調度を改善すると共に、高域の変調度を一層低減することができるものである。 Further, in the imaging device according to the embodiment of the present invention, the video signal of the pixel to be corrected is further added with the video signal of the pixel whose distance from the pixel to be corrected is within 2 pixels. Since the peripheral pixel difference processing for calculating the difference between the added signal and the video signal of a plurality of peripheral pixels having a distance of 3 pixels or more from the pixel to be corrected is performed, the ultra-low range It is possible to improve the degree of modulation and further reduce the degree of modulation in the high frequency range.
[実施の形態に係る撮像装置の概略構成:図1]
本発明の実施の形態に係る撮像装置(本撮像装置)の概略構成について図1を用いて説明する。図1は、本撮像装置の概略構成を示す構成ブロック図である。
図1に示すように、本撮像装置102は、色分解光学系105、第1緑色(G1、Green1)撮像素子103G1、第2緑色(G2、Green2)撮像素子103G2、赤色(R、Red)撮像素子103R、青色(B、Blue)撮像素子103B、映像信号処理部104、CPU(Central Processing Unit)部106を備えた4板型の撮像装置である。
また、本撮像装置にはレンズ101が取り付けられている。
[Rough configuration of the imaging device according to the embodiment: FIG. 1]
The schematic configuration of the imaging apparatus (the present imaging apparatus) according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the present imaging apparatus.
As shown in FIG. 1, the
A
本撮像装置102の各部について説明する。
色分解光学系105は、レンズ101から入射された入射光を赤色(R)と、緑色(G1,G2)と、青色(B)に色分解する。
撮像素子103は、CMOS撮像素子であり、撮像素子103Rは赤色光を光電変換し、撮像素子103G1,103G2は緑色光を光電変換し、撮像素子103Bは青色光を光電変換して、各色の光の強弱に応じた電荷を発生する。
ここで、撮像素子103は、撮像光の中心波長となる緑色光の波長(0.55μm)を基準として5波長以下の画素ピッチで画素が配列されている。
色分解光学系105及び撮像素子103は、請求項に記載した色分解部に相当している。
Each part of the
The color separation
The image pickup element 103 is a CMOS image pickup element, the
Here, in the image pickup device 103, pixels are arranged at a pixel pitch of 5 wavelengths or less with reference to the wavelength of green light (0.55 μm) which is the center wavelength of the image pickup light.
The color separation
映像信号処理部104は、輪郭補正やダウンコンバート等の各種信号処理を行う。
CPU部106は、撮像装置全体の制御を行うものであり、特に、本撮像装置102では、後述するダウンコンバータ部の制御を行って適切な輪郭補正を実現する。
The video
The
そして、本撮像装置102では、入射光がレンズ101で結像され、色分解光学系105で4板用に色分解され、第1緑色(G1)撮像素子103G1と、第2緑色(G2)撮像素子103G2と、赤色(R)撮像素子103R及び青色(B)撮像素子103Bで光電変換され、映像信号処理部104で各種信号処理が施され、HD−SDI(High Definition Serial Digital Interface)信号を出力する。
尚、本撮像装置102から出力する映像信号は、HD−SDIに限定するものではなく、圧縮や暗号化等も問わない。
Then, in the present
The video signal output from the
本撮像装置の動作について簡単に説明する。
レンズ101から入力された光は、色分解光学系105においてG1,G2,R,Bの成分に分離され、それぞれ、撮像素子103G1,103G2,103R,103Bで光電変換されて電気信号となる。
そして、各色の信号は、映像信号処理部104において、ガンマ色補正や輪郭補正処理が施され、ダウンコンバートされて、HD−SDIの映像信号として外部に出力される。
4板型の撮像装置では、2つの緑色光G1,G2を用いて斜め画素ずらしを行って補間処理を行うことにより、解像度を上げている。
The operation of this imaging device will be briefly described.
The light input from the
Then, the signal of each color is subjected to gamma color correction and contour correction processing in the video
In the 4-plate type image pickup apparatus, the resolution is increased by performing the interpolation processing by shifting the oblique pixels using two green lights G1 and G2.
[撮像素子の貼り合わせ位置と解像:図2、図3]
次に、本撮像装置における撮像素子の貼り合わせ位置と解像について図2及び図3を用いて説明する。
図2は、図1に示した撮像装置における撮像素子の貼り合わせ位置の各画素の重なり具合を示す模式説明図であり、図3は、4板の撮像素子の各画素のG1とG2との斜め補間による斜め解像と縦横解像の違いを示す模式説明図である。
[Attachment position and resolution of image sensor: Fig. 2, Fig. 3]
Next, the bonding position and resolution of the image pickup elements in this image pickup apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the degree of overlap of each pixel at the bonding position of the image pickup device in the image pickup device shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows G1 and G2 of each pixel of the image pickup device of four plates. It is a schematic explanatory drawing which shows the difference between the oblique resolution and the vertical-horizontal resolution by oblique interpolation.
図2(a)は、本撮像素子における第1緑色(G1)撮像素子103G1と第2緑色(G2)撮像素子103G2の画素の貼り合わせ位置の一例を示している。また、図2(b)は、ベイヤー配列相当の画素の貼り合わせ位置の一例を示している。
図2(a)(b)の画素の貼り合わせ位置において、一般的な画像処理では、図3に示すように、(a)の左上がりの画像及び(b)の右上がりの画像は、G1G2補間で解像できず、(c)の縦線画像及び(d)の横線画像は、G1G2補間で解像できる。
FIG. 2A shows an example of the bonding position of the pixels of the first green (G1) image sensor 103G1 and the second green (G2) image sensor 103G2 in the present image sensor. Further, FIG. 2B shows an example of the bonding position of the pixels corresponding to the Bayer arrangement.
At the pixel bonding positions of FIGS. 2 (a) and 2 (b), in general image processing, as shown in FIG. 3, the left-up image of (a) and the right-up image of (b) are G1G2. The vertical line image (c) and the horizontal line image (d) cannot be resolved by interpolation, and can be resolved by G1G2 interpolation.
[映像信号処理部104の構成:図4]
次に、本撮像装置の映像信号処理部104の構成について、図4を用いて説明する。図4は、映像信号処理部104の構成を示す構成ブロック図である。
図4に示すように、映像信号処理部は、倍率色収差と貼合誤差補正部107と、補間処理部108と、信号処理部110と、ダウンコンバータ部114と、映像信号出力部180とを備え、撮像素子駆動部190に接続されている。
[Structure of video signal processing unit 104: FIG. 4]
Next, the configuration of the video
As shown in FIG. 4, the video signal processing unit includes a chromatic aberration of magnification and a bonding
倍率色収差と貼合誤差補正部107は、入力されたG1信号、G2信号、R信号、B信号に対して、レンズ101で発生する倍率色収差の補正と、撮像素子103と色分解光学系105の貼り合わせ誤差の補正を行い、補間処理部108に出力する。
The Magnification Chromatic Aberration and Binding
補間処理部108は、選択部115、LPF(Low Pass Filter)部111、LPF部112、LPF部113、減算部116、加算部118、加算部119を備えている。
選択部115は、撮像素子駆動部190からのクロック信号に従って、G1信号とG2信号とを交互に選択して出力することで、G1+G2信号を生成する。
The interpolation processing unit 108 includes a
The
そして、補間処理部108のLPF部111では、選択部115からのG1+G2信号を、LPF部111の画素遅延部209で遅延させ、加算部117で遅延していないG1+G2信号と遅延させたG1+G2信号とを加算する。
また、画素遅延部209の出力を更に画素遅延部211で遅延させ、加算部212で、加算部209の出力に加算し、加算した信号をビットシフト部210で感度を揃える。
そして、補間処理部108の減算部116で、ビットシフト部210の出力から画素遅延部209の出力を減算して、G差分信号を生成する。
Then, in the LPF unit 111 of the interpolation processing unit 108, the G1 + G2 signal from the
Further, the output of the
Then, the
LPF部112,113は、LPF部111で発生する遅延時間に相当する遅延を行う遅延部と、感度を揃えるビットシフト部とを備えており、それぞれ、R信号、B信号について処理を行う。
加算部118はR信号をLPF部112で処理した信号にG差分信号を加算する。
加算部119はG信号をLPF部113で処理した信号にG差分信号を加算する。
The
The
The
信号処理部110は、画像の階調を補正するガンマ色補正等の信号処理を行意、4K映像信号を出力する。
ダウンコンバータ部114は、本撮像装置の特徴部分であり、輪郭補正を行い、ダウンコンバートした信号を出力する。
The
The down
具体的には、ダウンコンバータ部114は、G,R,Bの各信号毎に、垂直輪郭補正を行う垂直輪郭補正部、水平輪郭補正を行う水平輪郭補正部、斜めの輪郭補正を行う斜め輪郭補正部を備えており、本撮像装置の特徴となる輪郭補正を行った後、4Kを2Kにダウンコンバートする。
特に、本撮像装置のダウンコンバータ部114は、UHDTVカメラのフレームメモリを備え、周辺68画素以上の差分処理によって輪郭補正信号を生成するようにしている。
各輪郭補正部については、後述する。
Specifically, the
In particular, the
Each contour correction unit will be described later.
映像信号出力部180は、映像信号をインタフェースに応じて変換して出力する。ここでは、2KのHD−SDI信号を出力する。
撮像素子駆動部190は、撮像素子画素クロック信号を生成する。
The video
The image
[第1、第2の撮像装置]
本撮像装置の輪郭補正部について具体的に説明する。本撮像装置としては、輪郭補正部の構成が異なる第1の撮像装置と、第2の撮像装置とがある。
[First and second imaging devices]
The contour correction unit of this image pickup apparatus will be specifically described. The present imaging apparatus includes a first imaging apparatus having a different configuration of a contour correction unit and a second imaging apparatus.
[第1の撮像装置]
第1の撮像装置は、各輪郭補正部において、補正対象画素に近い画素の映像信号と、補正対象画素の映像信号との差分を算出せず、輪郭補正信号に高域成分を含まないようにすることにより、低域の変調度を改善し、相対的に高域の変調度を低減させるものである。
[First imaging device]
The first imaging device does not calculate the difference between the video signal of the pixel close to the correction target pixel and the video signal of the correction target pixel in each contour correction unit so that the contour correction signal does not include a high frequency component. By doing so, the degree of modulation in the low frequency range is improved and the degree of modulation in the high frequency range is relatively reduced.
[第1の撮像装置の垂直輪郭補正部:図5]
次に、第1の撮像装置の特徴部分である、ダウンコンバータ部114の垂直輪郭補正部(第1の垂直輪郭補正部)の構成について図5を用いて説明する。図5は、第1の垂直輪郭補正部の構成図である。
尚、第1の撮像装置において、第1の垂直輪郭補正部14は、G,R,B信号のそれぞれに対応して設けられている(第1の垂直輪郭補正部14G,14R,14B)が、いずれも同じ構成であるため、ここでは共通する第1の垂直輪郭補正部14として説明する。
[Vertical contour correction unit of the first imaging device: FIG. 5]
Next, the configuration of the vertical contour correction unit (first vertical contour correction unit) of the
In the first imaging device, the first vertical
第1の垂直輪郭補正部14は、垂直方向に複数配列されたライン(H)において、垂直に配列されている画素間の映像信号を比較して、垂直方向の輪郭を補正するものである。
図5に示すように、第1の垂直輪郭補正部14は、フレームメモリ部M0と、複数の負の乗算器N0〜N31及びN37〜N68と、正の乗算器P4と、複数の加算器300〜367と、映像レベル判定器(映像レベル判定部)28と、乗算器29,32と、小振幅大振幅圧縮制限器(小振幅大振幅圧縮制限部)31と、補正信号加算部33とを備えている。
The first vertical
As shown in FIG. 5, the first vertical
ここで、フレームメモリ部M0と、負の乗算器N0〜N31及びN37〜N68と、正の乗算器P4と、複数の加算器300〜367とが請求項に記載した差分加算部に相当し、映像レベル判定器28と、乗算器29,32が輪郭補正信号生成部に相当している。
Here, the frame memory unit M0, the negative multipliers N0 to N31 and N37 to N68, the positive multiplier P4, and the plurality of
第1の垂直輪郭補正部の各部について説明する。
フレームメモリ部M0は、補正対象となるライン(34Hとする)の映像信号と、0H〜31H、37H〜68Hのラインの映像信号との差分を求めるために、映像信号を保持してクロックに応じて1ラインずつ負の乗算器N0〜N31及びN37〜N68に出力するものである。
Each part of the first vertical contour correction part will be described.
The frame memory unit M0 holds the video signal and responds to the clock in order to obtain the difference between the video signal of the line to be corrected (let's say 34H) and the video signal of the lines 0H to 31H and 37H to 68H. Each line is output to the negative multipliers N0 to N31 and N37 to N68.
第1の撮像装置の特徴として、補正対象となるラインの映像信号と、補正対象ラインから垂直方向に1画素又は2画素だけ離れたラインの映像信号との差分は算出しない。
つまり、第1の垂直輪郭補正部14のフレームメモリ部M0は、32H,33H,35H,36Hの映像データは読み出さない。
すなわち、第1の撮像装置では、補正対象ライン(画素)から3画素以上離れた複数のライン(画素)を用いて補正対象画素との差分を算出するものである。
As a feature of the first imaging device, the difference between the video signal of the line to be corrected and the video signal of the line vertically separated from the correction target line by one pixel or two pixels is not calculated.
That is, the frame memory unit M0 of the first vertical
That is, in the first imaging device, the difference from the correction target pixel is calculated using a plurality of lines (pixels) separated from the correction target line (pixel) by 3 pixels or more.
また、フレームメモリ部M0は、補正対象ライン(34H)を正の乗算器P4、映像レベル判定器28、及び輪郭補正信号加算部33に出力する。
Further, the frame memory unit M0 outputs the correction target line (34H) to the positive multiplier P4, the image
負の乗算器N0〜N31は、フレームメモリ部M0から出力された映像信号に負の係数を乗算し、それぞれ、加算器300〜331に出力する。
負の乗算器N37〜N68は、フレームメモリ部M0から出力された映像信号に負の係数を乗算し、それぞれ、加算器337〜367に出力する。
正の乗算器P4は、フレームメモリM0から出力された補正対象ライン(34H)の映像信号に、正の係数を乗算する。
The negative multipliers N0 to N31 multiply the video signal output from the frame memory unit M0 by a negative coefficient, and output the video signals to the
The negative multipliers N37 to N68 multiply the video signal output from the frame memory unit M0 by a negative coefficient, and output the video signals to the
The positive multiplier P4 multiplies the video signal of the correction target line (34H) output from the frame memory M0 by a positive coefficient.
加算器300〜367は、負の乗算器N0〜N31、N37〜N68と、正の乗算器P4の出力を加算して、加算器300から差分加算信号を出力する。加算器300〜369は、請求項における差分加算部に相当している。
The
ここで、加算器300から出力される差分加算信号が、各負の乗算器からの出力と正の乗算器P4からの出力との差分の合計に基づく適切な信号となるよう、CPU106からの指示により、正の乗算器P4の係数又は/及び負の乗算器N0〜N31、N37〜N68の係数が調整されている。
尚、負の乗算器N0〜N31及びN37〜N68には、1より小さい係数が設定されており、除算器と称してもよい。
Here, an instruction from the
The negative multipliers N0 to N31 and N37 to N68 are set with a coefficient smaller than 1, and may be referred to as a divider.
つまり、加算器300から出力される差分加算信号は、補正対象ライン(34H)の映像信号と、補正対象ラインからの距離が2画素以内となる4ラインを除く周辺68ライン(補正対象ラインを中心として±34ライン)までの映像信号との差分の合計となる。
このように、第1の撮像装置では、補正対象ラインから2画素以内のラインとの差分を含まない(5H3Hを含まない)垂直輪郭補正信号を生成することにより、高域輪郭補正を行わないようにしている。
That is, the difference addition signal output from the
In this way, the first imaging device does not perform high-frequency contour correction by generating a vertical contour correction signal that does not include the difference from the line within 2 pixels from the correction target line (not including 5H3H). I have to.
映像レベル判定器28は、補正対象ラインの映像信号のレベルを判定して、しきい値判定により暗部を検出する。
乗算器29は、暗部の輪郭補正信号を減衰させるため、正負及び増幅度を可変調整する。
The image
The
CPU106は、各負の乗算器N0〜N31,N37〜N68と正の乗算器P4の係数を制御すると共に、乗算器29で乗算される増幅値の正負及び増幅度をレベル制御信号によって制御する。
The
つまり、CPU106は、加算器300からの出力が、補正対象ライン(34H)の映像信号と、補正対象ラインから2画素以内のラインを除く周辺68ラインまでの映像信号との差分の合計となるよう、係数を制御し、垂直輪郭補正信号のレベルが適切となるよう制御する。
That is, in the
小振幅大振幅圧縮制限器31は、差分加算信号が大振幅であれば圧縮し、小振幅の場合には圧縮を制限する。
乗算器32は、小振幅大振幅圧縮制限器31からの出力に乗算器29からの係数を乗算して、適切な極性及びレベルの垂直輪郭補正信号を生成する。
補正信号加算部33は、フレームメモリ部M0から出力される補正対象ラインの映像信号(34H)に、垂直輪郭補正信号を加算して垂直輪郭補正を行い、補正後信号を出力する。
The small-amplitude large-
The
The correction
このように、第1の撮像装置では、補正対象ラインから2画素以内のラインの映像信号との周辺画素差分処理を行わないため、超低域の変調度を増強でき、高域変調度を相対的に低下させるものである。
つまり、第1の垂直輪郭補正部15では、5H3Hによる高域輪郭補正を行わないようにして、高域の変調度を低減するようにしている。
As described above, in the first imaging device, since the peripheral pixel difference processing with the video signal of the line within 2 pixels from the correction target line is not performed, the modulation degree of the ultra-low region can be enhanced and the modulation degree of the high region is relative. It lowers the target.
That is, in the first vertical
[第1の垂直輪郭補正部の動作:図5]
第1の垂直輪郭補正部14の動作について図5を用いて説明する。
補正前信号は、フレームメモリ部M0に入力され、クロックのタイミングで蓄積されると共に1ラインずつ負の乗算器N0〜N31,N37〜N68、及び正の乗算器P4に出力される。
[Operation of the first vertical contour correction unit: FIG. 5]
The operation of the first vertical
The pre-correction signal is input to the frame memory unit M0, accumulated at the clock timing, and output line by line to the negative multipliers N0 to N31, N37 to N68, and the positive multiplier P4.
具体的には、フレームメモリ部M0から出力される補正対象ラインを34Hとすると、負の乗算器N0〜N34には、それぞれ、0H,1H,…31Hが入力され、正の乗算器P4にはH34が入力され、負の乗算器N37〜N68には、それぞれ37H,38H,…68Hが入力される。
補正対象ラインから2画素以内の32H,33H,35H,36Hはフレームメモリ部M0から出力されない。
Specifically, assuming that the correction target line output from the frame memory unit M0 is 34H, 0H, 1H, ... 31H are input to the negative multipliers N0 to N34, respectively, and 0H, 1H, ... 31H are input to the positive multiplier P4, respectively. H34 is input, and 37H, 38H, ... 68H are input to the negative multipliers N37 to N68, respectively.
32H, 33H, 35H, and 36H within 2 pixels from the correction target line are not output from the frame memory unit M0.
そして、各負の乗算器N0〜N31、N37〜N68、正の乗算器P4において負又は正の係数が乗算され、加算器300〜367で加算されて、補正対象ラインの映像信号と他のラインの映像信号との差分の合計が算出されて、加算器300から差分加算信号として出力される。
Then, the negative or positive coefficients are multiplied by the negative multipliers N0 to N31, N37 to N68, and the positive multiplier P4, and added by the
差分加算信号は、小振幅大振幅圧縮制限器31で振幅調整が施され、更に乗算器32において映像レベルに応じた適切なレベルとなるよう増幅又は減衰されて、垂直輪郭補正信号が生成され、補正信号加算部33において、補正対象ラインの映像信号と垂直輪郭補正信号とが加算されて、垂直方向の輪郭補正が行われる。
このようにして第1の垂直輪郭補正部14の動作が行われるものである。
The difference addition signal is amplitude-adjusted by the small-amplitude large-
In this way, the operation of the first vertical
尚、本実施の形態においては、補正対象ラインからの間隔(隔たり、距離)が3画素以上34画素までのラインを用いて周辺画素差分処理を行って垂直輪郭補正信号を生成するようにしているが、補正対象ラインからの間隔が34画素より大きいラインの画素も用いるようにすることも可能である。
いずれの場合にも、補正対象ラインからの間隔が2画素以内となるラインとの差分を算出しないことにより、超低域の変調度を増強した垂直輪郭補正信号を生成できるものである。
In the present embodiment, a vertical contour correction signal is generated by performing peripheral pixel difference processing using a line having a distance (distance, distance) from the correction target line of 3 pixels or more and 34 pixels. However, it is also possible to use pixels of a line whose distance from the correction target line is larger than 34 pixels.
In either case, a vertical contour correction signal with an enhanced degree of modulation in the ultra-low region can be generated by not calculating the difference from the line whose distance from the correction target line is within 2 pixels.
[第1の水平輪郭補正部の構成:図6]
次に、第1の撮像装置の水平輪郭補正部(第1の水平輪郭補正部)の構成について図6を用いて説明する。図6は、第1の水平輪郭補正部の構成図である。
第1の水平輪郭補正部は、同一ラインにおいて水平方向に配列された複数の画素間の映像信号を比較して、水平方向の輪郭を補正するものである。
尚、第1の水平輪郭補正部15も、上述した第1の垂直輪郭補正部と同様に、G,R,B信号のそれぞれに対応して設けられているが、ここでは共通の構成の第1の水平輪郭補正部15として説明する。
[Structure of the first horizontal contour correction unit: FIG. 6]
Next, the configuration of the horizontal contour correction unit (first horizontal contour correction unit) of the first imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a configuration diagram of the first horizontal contour correction unit.
The first horizontal contour correction unit corrects the horizontal contour by comparing the video signals between a plurality of pixels arranged in the horizontal direction on the same line.
The first horizontal
図6に示すように、第1の水平輪郭補正部15は、複数の画素遅延部D0〜D67と、複数の負の乗算器N100〜N131及びN137〜N168と、正の乗算器P14と、複数の加算器200〜267と、映像レベル判定器48と、乗算器49,42と、小振幅大振幅圧縮制限器41と、補正信号加算部43とを備えている。
As shown in FIG. 6, the first horizontal
つまり、第1の水平輪郭補正部15は、図2に示した第1の垂直輪郭補正部のフレームメモリ部M0の代わりに、画素遅延部D0〜D30,D313,D343,D36〜D67が設けられ、水平方向に配列された画素について処理を行う点が異なるが、その他の基本的な構成及び動作は第1の垂直輪郭補正部14と同等であるため、詳細な説明は省略する。
That is, the first horizontal
第1の水平輪郭補正部15においては、画素遅延部D313及びD343は、3画素遅延部となっており、これにより、補正対象画素(34dとする)の前後2画素は出力されず、周辺画素差分処理に用いられない。
これにより、5画素3画素による高域輪郭補正は行わず、高域の変調度を低減するものである。
In the first horizontal
As a result, the high frequency contour correction by 5 pixels and 3 pixels is not performed, and the degree of modulation in the high frequency band is reduced.
つまり、第1の水平輪郭補正部15では、補正対象画素の映像信号と、当該補正対象画素から水平方向に3画素以上離れた複数の画素の映像信号との差分の合計が加算器200から加算差分信号として出力され、小振幅大振幅圧縮制限器41において、加算差分信号の振幅補正が行われ、映像レベル判定器48での判定結果に基づいて乗算器42で調整されて水平輪郭補正信号が生成され、補正信号加算部43において、補正対象画素(34d)の映像信号と水平輪郭補正信号とが加算されて、水平方向の輪郭補正が行われる。
That is, in the first horizontal
水平方向の輪郭補正においても、補正対象画素からの隔たりが2画素以内となる画素との周辺画素差分処理を行わないため、超低域の変調度を増強でき、高域変調度を相対的に低下させるものである。 Even in horizontal contour correction, peripheral pixel difference processing with pixels whose distance from the correction target pixel is within 2 pixels is not performed, so the degree of modulation in the ultra-low range can be increased and the degree of modulation in the high range is relatively high. It lowers it.
[斜め輪郭補正の概略:図7]
次に、本撮像装置のダウンコンバータ部114の斜め輪郭補正部で行われる斜め輪郭補正の概略について図7を用いて説明する。図7は、斜め輪郭補正の概略を示す模式説明図であり、(a)は右上斜め輪郭補正、(b)は左上斜め輪郭補正を示している。
斜め輪郭補正部は、右上斜め輪郭補正部と左上斜め輪郭補正部とを備え、それぞれが、補正対象の画素に対して右上斜め輪郭補正、左上斜め輪郭補正を行い、それらを加算して斜め輪郭補正後の信号として出力する。
[Outline of diagonal contour correction: Fig. 7]
Next, the outline of the oblique contour correction performed by the oblique contour correction unit of the
The diagonal contour correction unit includes an upper right diagonal contour correction unit and an upper left diagonal contour correction unit, each of which performs upper right diagonal contour correction and upper left diagonal contour correction for the pixel to be corrected, and adds them to diagonal contour. Output as a corrected signal.
図7(a)に示すように、補正対象画素を4Hの4dとすると、右上斜め補正では、8Hの0d,7Hの1d,6Hの2d,5Hの3d,3Hの5d,2Hの6d,1Hの7d,0Hの8dの画素を用いて周辺画素差分処理を行って、右斜め上輪郭補正信号を生成する。 As shown in FIG. 7A, assuming that the pixel to be corrected is 4d of 4H, in the upper right oblique correction, 0d of 8H, 1d of 7H, 2d of 6H, 3d of 5H, 5d of 3H, 6d of 2H, 1H Peripheral pixel difference processing is performed using the 7d and 0H 8d pixels of the above, and a right diagonal upper contour correction signal is generated.
また、図7(b)に示すように、左上斜め補正では、0Hの0d,1Hの1d,2Hの2d,3Hの3d,5Hの5d,6Hの6d,7Hの7d,8Hの8dの画素を用いて周辺画素差分処理を行って、左斜め上輪郭補正信号を生成する。
Further, as shown in FIG. 7B, in the upper left oblique correction,
[第1の右上斜め輪郭補正部の構成:図8]
次に、第1の撮像装置の右上斜め輪郭補正部(第1の右上斜め輪郭補正部)の構成について図8を用いて説明する。図8は、第1の右上斜め輪郭補正部の構成図である。
図8に示すように、第1の右上斜め輪郭補正部16aは、フレームメモリM8と、複数の負の乗算器N200〜N231及びN237〜N268と、正の乗算器P54と、複数の加算器400〜467と、映像レベル判定器58と、乗算器59,52と、小振幅大振幅圧縮制限器51と、補正信号加算部53とを備えている。
[Structure of the first upper right diagonal contour correction unit: FIG. 8]
Next, the configuration of the upper right oblique contour correction unit (first upper right oblique contour correction unit) of the first imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a configuration diagram of the first upper right oblique contour correction unit.
As shown in FIG. 8, the first upper right oblique contour correction unit 16a includes a frame memory M8, a plurality of negative multipliers N200 to N231 and N237 to N268, a positive multiplier P54, and a plurality of
そして、第1の右上斜め輪郭補正部16aでは、フレームメモリ部M8が、補正対象画素(34Hの34d)の映像信号を正の乗算器P54に出力すると共に、図7(a)に示したように、補正対象画素の左下から右上に配列されている画素を、各負の乗算器N200〜N231及びN237〜N268に出力して、加算器400〜467で差分の合計を算出する。
Then, in the first upper right oblique contour correction unit 16a, the frame memory unit M8 outputs the video signal of the correction target pixel (34d of 34H) to the positive multiplier P54, and as shown in FIG. 7A. The pixels arranged from the lower left to the upper right of the correction target pixel are output to the respective negative multipliers N200 to N231 and N237 to N268, and the total difference is calculated by the
ここで、第1の右上斜め輪郭補正部16aの特徴として、第1の垂直輪郭補正部14、第1の水平輪郭補正部15と同様に、補正対象画素から2画素以内となる画素は周辺画素差分処理に用いない。
つまり、36Hの32dと、35Hの33dと、33Hの35dと、32Hの36dは、フレームメモリ部M8から出力されない。
Here, as a feature of the first upper right diagonal contour correction unit 16a, similarly to the first vertical
That is, 32d of 36H, 33d of 35H, 35d of 33H, and 36d of 32H are not output from the frame memory unit M8.
すなわち、第1の右上斜め輪郭補正部16aでは、補正対象画素から3画素以上離れた画素の映像信号と補正対象画素の映像信号との差分を算出して、右斜め上輪郭補正信号を生成する。
これにより、超低域の変調度を増強して、相対的に高域の変調度を低減することができるものである。
That is, the first upper right diagonal contour correction unit 16a calculates the difference between the video signal of the pixel separated from the correction target pixel by 3 pixels or more and the video signal of the correction target pixel to generate the right diagonal upper contour correction signal. ..
As a result, the degree of modulation in the ultra-low region can be increased and the degree of modulation in the relatively high region can be relatively reduced.
[第1の左斜め上輪郭補正部の構成:図9]
次に、第1の撮像装置の左上斜め輪郭補正部(第1の左上斜め輪郭補正部)の構成について図9を用いて説明する。図9は、第1の左上斜め輪郭補正部の構成図である。
左上斜め輪郭補正部16bの構成は、図8に示した右上斜め輪郭補正部16aと同等であり、フレームメモリM8から出力される画素が、補正対象画素(34Hの34d)の左上から右下に配列されている画素である点が異なっている。
[Structure of the first diagonally upper left contour correction unit: FIG. 9]
Next, the configuration of the upper left oblique contour correction unit (first upper left oblique contour correction unit) of the first imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a configuration diagram of the first upper left oblique contour correction unit.
The configuration of the upper left diagonal
第1の左斜め輪郭補正部16bにおいても、補正対象画素から2画素以内となる画素は周辺画素差分処理に用いず、補正対象画素から3画素以上離れた画素の映像信号と補正対象画素の映像信号との差分を算出して、左斜め上輪郭補正信号を生成する。
Even in the first left diagonal
[第1の撮像装置の輪郭補正部の一般的な構成:図10]
ここで、これまでに説明した第1の撮像装置の輪郭補正部の一般的な構成について図10を用いて説明する。図10は、第1の撮像装置の輪郭補正部の一般的な構成図である。
図10に示すように、第1の撮像装置の輪郭補正部18は、垂直輪郭補正部、水平輪郭補正部、右斜め上輪郭補正部、左斜め上輪郭補正部の全てを表現するものであり、補正対象画素から3画素以上離れた複数の画素を用いて補正対象画素との差分を算出して、それに基づいて輪郭補正信号を生成する構成である。
[General configuration of contour correction unit of the first imaging device: FIG. 10]
Here, the general configuration of the contour correction unit of the first image pickup apparatus described so far will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a general configuration diagram of a contour correction unit of the first image pickup apparatus.
As shown in FIG. 10, the
図10の構成において、補正対象画素を34Hの0dとした場合に、フレームメモリ部M8から読み出される画素を、(34−34m)Hの−34nd〜(34−3m)Hの−3nd、(34+3m)Hの3nd〜68Hの34ndと記載することができる。 In the configuration of FIG. 10, when the correction target pixel is 0d of 34H, the pixels read from the frame memory unit M8 are (34-34m) H of −34nd to (34-3m) H of -3nd, (34 + 3m). ) It can be described as 3nd of H to 34nd of 68H.
m、nは、それぞれ、+1,0、−1のいずれかを取る定数であり、m=1,n=0の場合には、図10の構成は垂直輪郭補正部となり、m=0,n=1の場合には、水平輪郭補正部となる。
同様に、m=−1,n=1の場合には右上斜め輪郭補正部となり、m=1,n=−1の場合には左上斜め輪郭補正部となる。
m and n are constants that take any of +1, 0, and -1, respectively. When m = 1, n = 0, the configuration of FIG. 10 becomes a vertical contour correction unit, and m = 0, n. When = 1, it becomes a horizontal contour correction unit.
Similarly, when m = -1, n = 1, it becomes the upper right diagonal contour correction part, and when m = 1, n = -1, it becomes the upper left diagonal contour correction part.
ここで、第1の撮像装置における各輪郭補正部では、周辺画素差分処理を行う画素の範囲を、補正対象画素からの間隔(距離)が3画素以上68画素までとなる画素としたが、これより少なくても多くても構わない。
但し、斜め輪郭補正部においては、補正対象画素からの間隔が68画素以上、例えば136画素となるように周辺画素差分処理の範囲を設定し、それに応じて負の乗算器及び加算器を設けることが望ましい。
Here, in each contour correction unit in the first image pickup apparatus, the range of pixels for which peripheral pixel difference processing is performed is defined as pixels in which the distance (distance) from the correction target pixel is 3 pixels or more and 68 pixels. It can be less or more.
However, in the oblique contour correction unit, the range of peripheral pixel difference processing is set so that the distance from the correction target pixel is 68 pixels or more, for example, 136 pixels, and a negative multiplier and an adder are provided accordingly. Is desirable.
[第2の撮像装置]
第2の撮像装置は、第1の撮像装置の構成に加えて、各輪郭補正部において、補正対象画素に近い画素の映像信号を補正対象画素の映像信号に加算することによって、低域通過成分を増強し、低域の輪郭補正を強く行って、高域の相対的な変調度をより低減させるものである。
[Second imaging device]
In addition to the configuration of the first imaging device, the second imaging device adds a video signal of a pixel close to the correction target pixel to the video signal of the correction target pixel in each contour correction unit, so that a low frequency passing component is obtained. Is strengthened, the contour correction of the low region is performed strongly, and the relative modulation degree of the high region is further reduced.
[第2の垂直輪郭補正部の構成:図11]
次に、第2の撮像装置の垂直輪郭補正部(第2の垂直輪郭補正部)の構成について、図11を用いて説明する。図11は、第2の垂直輪郭補正部の構成図である。
図11に示すように、第2の垂直輪郭補正部24は、図5に示した第1の垂直輪郭補正部14の構成に加えて、補正対象ラインからの隔たりが2画素以内となるラインの映像信号を、補正対象ラインの映像信号に加算する構成を備えたものである。
第1の垂直輪郭補正部と同等の構成部分には同一の符号を付している。
[Structure of Second Vertical Contour Correction Unit: FIG. 11]
Next, the configuration of the vertical contour correction unit (second vertical contour correction unit) of the second imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a configuration diagram of the second vertical contour correction unit.
As shown in FIG. 11, in the second vertical
The same reference numerals are given to the components equivalent to the first vertical contour correction unit.
具体的には、第2の垂直輪郭補正部24は、第1の垂直輪郭補正部14の構成に、更に、正の乗算器P32,P33,P35,P36と、加算器332,333,335,336とを備えている。
Specifically, the second vertical
そして、第2の垂直輪郭補正部24では、フレームメモリ部M0が、補正対象ライン(34H)からの距離が2画素以内となる32H,33H,35H,36Hを読み出して、それぞれ、正の乗算器P32,P33,P35,P36に出力する。
各正の乗算器P32,P33,P35,P36では、CPU部106からの制御により適切な正の係数が乗算されて、それぞれ、加算器332,333,335,336に出力される。
Then, in the second vertical
In each of the positive multipliers P32, P33, P35, and P36, an appropriate positive coefficient is multiplied by the control from the
つまり、第2の垂直輪郭補正部24では、補正対象ラインの映像信号に、補正対象ラインから2画素以内のラインの映像信号を適切なレベルで加算した加算信号と、補正対象ラインからの距離が3画素以上となる複数のラインの映像信号との差分を算出して、垂直輪郭補正信号を生成するものである。
That is, in the second vertical
これにより、第2の垂直輪郭補正部24では、5H3Hを加算して低域通過成分を生成し、低域の輪郭を一層補正(強調)することができると共に、高域の変調度を相対的に低下させることができるものである。
As a result, in the second vertical
[第2の水平輪郭補正部の構成:図12]
次に、第2の撮像装置の水平輪郭補正部(第2の水平輪郭補正部)の構成について図12を用いて説明する。図12は、第2の水平輪郭補正部の構成図である。
図12に示すように、第2の水平輪郭補正部25は、第1の水平輪郭補正部15の構成に加えて、正の乗算器P132,P133,P135,P136と、加算器232,233,235,236を備えている。
また、第1の水平輪郭補正部15に設けられていた3画素遅延部である画素遅延部D313及びD343の代わりに、1画素遅延を行う画素遅延部D31〜D36が設けられている。
[Structure of Second Horizontal Contour Correction Unit: FIG. 12]
Next, the configuration of the horizontal contour correction unit (second horizontal contour correction unit) of the second imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a configuration diagram of the second horizontal contour correction unit.
As shown in FIG. 12, the second horizontal
Further, instead of the pixel delay units D313 and D343, which are the three pixel delay units provided in the first horizontal
そして、第2の水平輪郭補正部25では、画素遅延部D31,D32,D35,D36が、補正対象画素(34d)からの距離が2画素以内となる32d,33d,35d,36dを、それぞれ、正の乗算器P132,P133,P135,P136に出力してレベル調整後、加算器232,233,235,236に出力する。
Then, in the second horizontal
そして、第2の水平輪郭補正部25は、補正対象画素の映像信号に、補正対象画素からの距離が2画素以内となる画素の映像信号を適切なレベルで加算して、当該加算信号と、補正対象画素からの距離が3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出して、水平輪郭補正信号を生成する。
これにより、水平輪郭補正においても低域の変調度を一層増強して、高域の変調度を相対的に低下させるものである。
Then, the second horizontal
As a result, even in the horizontal contour correction, the degree of modulation in the low region is further enhanced, and the degree of modulation in the high region is relatively lowered.
[第2の右上斜め輪郭補正部の構成:図13]
第2の右上斜め輪郭補正部の構成について図13を用いて説明する。図13は、第2の右上斜め輪郭補正部の構成図である。
図13に示すように、第2の右上斜め輪郭補正部26aは、図8に示した第1の右上斜め輪郭補正部16aの構成に加えて、正の乗算器P232,P233,P235,P236と、加算器432,433,435,436とを備えている。
[Structure of the second upper right diagonal contour correction unit: FIG. 13]
The configuration of the second upper right diagonal contour correction unit will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a configuration diagram of a second upper right oblique contour correction unit.
As shown in FIG. 13, the second upper right oblique
そして、第2の垂直輪郭補正部24、第2の水平輪郭補正部25と同様に、補正対象画素(34Hの34d)の映像信号に、補正対象画素からの距離が2画素以内となる画素の映像信号を、適切なレベルで加算した加算信号と、補正対象画素からの距離が3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出して、垂直輪郭補正信号を生成するものである。
Then, similarly to the second vertical
[第2の左上斜め輪郭補正部の構成:図14]
第2の左上斜め輪郭補正部の構成について図14を用いて説明する。図14は、第2の左上斜め輪郭補正部の構成図である。
図14に示すように、第2の右上斜め輪郭補正部26bは、図9に示した第1の左上斜め輪郭補正部26bの構成に加えて、正の乗算器P332,P333,P335,P336と、加算器532,533,535,536とを備えている。
[Structure of the second upper left diagonal contour correction unit: FIG. 14]
The configuration of the second upper left oblique contour correction unit will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a configuration diagram of a second upper left oblique contour correction unit.
As shown in FIG. 14, the second upper right oblique
そして、第2の右上斜め輪郭補正部26aと同様に、補正対象画素(34Hの34d)からの距離が2画素以内となる画素の映像信号を、補正対象画素の映像信号に加算した加算信号と、補正対象画素からの距離が3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出して、垂直輪郭補正信号を生成するものである。
Then, similarly to the second upper right oblique
[第1、第2の撮像装置の輪郭補正後信号:図15]
次に、第1、第2の撮像装置における輪郭補正後の信号(輪郭補正後信号)について図15を用いて説明する。
図15は、第1、第2の撮像装置における輪郭補正後信号の説明図であり、(a)は、補正前信号、(b)は、7H成分/7画素成分による輪郭補正信号、(c)は、9H成分/9画素成分による輪郭補正信号、(d)は、11H成分/11画素成分による輪郭補正信号、(e)は、13H成分/13画素成分による輪郭補正信号、(f)は、第1の撮像装置の輪郭補正後信号、(g)は第2の撮像装置の輪郭補正後信号、(h)は、5H成分/5画素成分による輪郭補正信号、(i)は、3H成分/3画素成分による輪郭補正信号を示している。
[Signals after contour correction of the first and second imaging devices: FIG. 15]
Next, the signal after contour correction (signal after contour correction) in the first and second imaging devices will be described with reference to FIG.
15A and 15B are explanatory views of the contour-corrected signal in the first and second imaging devices, where FIG. 15A is a signal before correction, FIG. 15B is a contour correction signal based on a 7H component / 7 pixel component, and (c). ) Is a contour correction signal based on the 9H component / 9 pixel component, (d) is a contour correction signal based on the 11H component / 11 pixel component, (e) is a contour correction signal based on the 13H component / 13 pixel component, and (f) is a contour correction signal based on the 13H component / 13 pixel component. , The contour-corrected signal of the first imaging device, (g) is the contour-corrected signal of the second imaging device, (h) is the contour correction signal by the 5H component / 5 pixel component, and (i) is the 3H component. The contour correction signal by the / 3 pixel component is shown.
尚、(i)の3H成分/3画素成分による輪郭補正信号は、補正対象画素から1画素だけ離れたライン/画素の映像信号と、補正対象画素との差分に基づく輪郭補正信号であり、第1,第2の撮像装置では生成されないものである。
同様に、(h)の5H成分/5画素成分による輪郭補正信号は、補正対象画素から2画素だけ離れたライン/画素の映像信号と、補正対象画素との差分に基づく輪郭補正信号であり、第1,第2の撮像装置では生成されない。
The contour correction signal based on the 3H component / 3 pixel component in (i) is a contour correction signal based on the difference between the video signal of the line / pixel separated by one pixel from the correction target pixel and the correction target pixel. It is not generated by the first and second imaging devices.
Similarly, the contour correction signal based on the 5H component / 5 pixel component in (h) is a contour correction signal based on the difference between the video signal of the line / pixel separated by 2 pixels from the correction target pixel and the correction target pixel. It is not generated by the first and second imaging devices.
(f)に示した第1の撮像装置の輪郭補正後信号は、68H67H・・・13H11H9H7H成分/68画素67画素・・・13画素11画素9画素7画素成分による輪郭補正信号で補正された輪郭補正後信号である。
当該輪郭補正信号には、5H3H成分/5画素3画素成分は含まれず、超低域輪郭を強調するものである。
The contour-corrected signal of the first imaging device shown in (f) is a contour corrected by a contour correction signal consisting of 68H67H ... 13H11H9H7H component / 68 pixel 67 pixel ... 13 pixel 11 pixel 9
The contour correction signal does not include the 5H3H component / 5
そして、第1の撮像装置のダウンコンバータ部114では、生成された(f)の信号を1つおきに出力してダウンコンバートする。10kHzを基準とした場合の27.5MHz変調度を35%とし、補正前と比べて増大させず一定としている。
Then, the
また、(g)に示した第2の撮像装置の輪郭補正後信号は、5H3H成分/5画素3画素成分を補正対象画素成分に加算して、輪郭補正を行ったものである。つまり、5H3H成分/5画素3画素成分LPF出力を含み、68H67H・・・13H11H9H7H成分/68画素67画素・・・13画素11画素9画素7画素成分による輪郭補正信号で補正された輪郭補正後信号である。
5H3H成分/5画素3画素成分の低域通過補正を行うことで、一層超低域の輪郭を強調できるものである。
Further, the contour-corrected signal of the second image pickup apparatus shown in (g) is obtained by adding the 5H3H component / 5
By correcting the low frequency passage of the 5H3H component / 5
第2の撮像装置のダウンコンバータ部114では、生成された(g)の信号を1つおきに出力してダウンコンバートすることで、10kHz基準の27.5MHzの変調度を15%に低減している。
The down
[第1、第2の撮像装置における変調度:図16]
次に、第1、第2の撮像装置における変調度について図16を用いて説明する。図16は、第1、第2の撮像装置における変調度を示す説明図であり、(a)は第1の撮像装置、(b)は第2の撮像装置の補正前信号と輪郭補正後信号の変調度を示している。
図16(a)に示すように、第1の撮像装置では、3H5H成分/3画素5画素成分による輪郭補正を行わない場合であり、10kHz基準の1MHzのMTFが、補正前の65%から補正後には70%に向上し、1MHz基準の27.5MHzのMTFが35/65=54%から35/70=50%に低下する。
すなわち、第1の撮像装置では、低域の変調度を改善し、高域の相対的な変調度を十分低減できるものである。
[Modulation degree in the first and second imaging devices: FIG. 16]
Next, the degree of modulation in the first and second imaging devices will be described with reference to FIG. 16A and 16B are explanatory views showing the degree of modulation in the first and second image pickup devices, where FIG. 16A is a first image pickup device and FIG. 16B is a pre-correction signal and a post-correction signal of the second image pickup device. Indicates the degree of modulation of.
As shown in FIG. 16A, in the first imaging device, the contour correction by the 3H5H component / 3
That is, in the first imaging device, the degree of modulation in the low region can be improved and the relative degree of modulation in the high region can be sufficiently reduced.
図16(b)は、3H5H成分/3画素5画素成分LPF出力を補正対象画素の映像信号に加算した場合であり、10kHz基準の1MHzのMTFが補正前の65%から補正後には70%に向上し、1MHz基準の27.5MHzのMTFが35/65=54%から15/70=21%に低下する。
第2の撮像装置においては、第1の撮像装置と同様に低域の変調度を改善すると共に、高域における相対的なMTFを大幅に低減できるものである。
FIG. 16B shows a case where the 3H5H component / 3
In the second imaging device, the modulation degree in the low frequency range can be improved and the relative MTF in the high frequency range can be significantly reduced as in the case of the first imaging device.
[実施の形態の効果]
本発明の実施の形態に係る第1,第2の撮像装置によれば、画素ピッチが撮像光の中心波長の5波長以下のCMOS撮像素子を用い、2つの緑色撮像素子が斜め画素ずらしを行う4板撮像装置において、ダウンコンバータ部114が、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号と、当該補正対象の画素からの間隔(隔たり、距離)が3画素以上となる複数の周辺画素の映像信号との差分を算出する周辺画素差分処理を行い、当該複数の差分を加算した差分加算信号に基づいて輪郭補正信号を生成し、補正対象画素の映像信号に輪郭補正信号を加算して、ダウンコンバートするようにしているので、視覚的に重要な低域の輪郭及び変調度を改善すると共に、高域輪郭補正を行わないことにより、高域の変調度を相対的に低減することができる効果がある。
[Effect of Embodiment]
According to the first and second image pickup devices according to the embodiment of the present invention, a CMOS image pickup element having a pixel pitch of 5 or less of the center wavelength of the image pickup light is used, and two green image pickup elements perform oblique pixel shift. In the four-plate image sensor, the
特に、第1,第2の撮像装置によれば、4KのUHDTVを2KのHDTVにダウンコンバートする際に、2Kの飛越走査のHDTVの1MHz以下の超低域を増強して、2Kの飛越走査のHDTVの1MHzを100%として定義される2KのHDTVの27.5MHz変調度を50%にまで低下させることができる効果がある。 In particular, according to the first and second imaging devices, when down-converting a 4K UHDTV to a 2K HDTV, the ultra-low range of the HDTV of 2K jump scanning of 1 MHz or less is enhanced to enhance the ultra-low frequency of 2K jump scanning. There is an effect that the 27.5 MHz modulation degree of 2K HDTV, which is defined as 100% of 1 MHz of HDTV, can be reduced to 50%.
また、第2の撮像装置によれば、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号に、補正対象の画素からの間隔が2画素以内となる画素の映像信号を加算して低域通過信号を生成し、当該低域通過信号と、補正対象の画素からの間隔が3画素以上となる複数の周辺画素の映像信号との差分を算出する周辺画素差分処理を行うようにしているので、超低域の輪郭補正信号を増強して、超低域の変調度を改善すると共に、高域の変調度を大幅に低減することができる効果がある。 Further, according to the second imaging device, the low-frequency passing signal is obtained by adding the video signal of the pixel to be corrected to the image signal of the pixel to be corrected and the distance from the pixel to be corrected to be within 2 pixels. Since the peripheral pixel difference processing is performed to calculate the difference between the generated low-frequency passing signal and the video signal of a plurality of peripheral pixels having a distance of 3 pixels or more from the pixel to be corrected, it is ultra-low. It has the effect of enhancing the contour correction signal of the region, improving the modulation degree of the ultra-low region, and significantly reducing the modulation degree of the high region.
また、第1、第2の撮像装置によれば、ダウンコンバータにおいて、垂直輪郭補正、水平輪郭補正に加えて、右上斜め輪郭補正及び左上斜め輪郭補正を行うようにしているので、4板カメラにおいて変調殿低い右斜めと左斜めの輪郭補正を強く行うことができ、視覚的に重要な斜めの輪郭を改善することができる効果がある。 Further, according to the first and second imaging devices, in the down converter, in addition to the vertical contour correction and the horizontal contour correction, the upper right diagonal contour correction and the upper left diagonal contour correction are performed. Modulation Hall It is possible to strongly correct the low right diagonal and left diagonal contours, which has the effect of improving visually important diagonal contours.
更に、第1及び第2の撮像装置によれば、低域MTFが高いものの、高価で大型のスーパー35mmサイズの大型撮像素子を使用することなく、電子的に低域MTFを補正するようにしているので、8K4K2Kの映像制作の自由度を低コストで増加させることができる効果がある。 Further, according to the first and second image pickup devices, although the low frequency MTF is high, the low frequency MTF is electronically corrected without using an expensive and large super 35 mm size large image sensor. Therefore, there is an effect that the degree of freedom of 8K4K2K video production can be increased at low cost.
第1及び第2の撮像装置によれば、ダウンコンバータ114の各輪郭補正部における周辺画素差分処理を行う画素の範囲を、補正対象画素からの間隔(隔たり)が3画素以上68画素までとなる画素としているので、回路構成を大規模にすることなく、低域の変調度を改善し、高域の変調度を低減できる効果がある。
According to the first and second imaging devices, the range of pixels for which peripheral pixel difference processing is performed in each contour correction unit of the
尚、周辺画素差分処理を行う範囲はこれに限るものではなく、補正対象画素からの間隔が68画素を超え、例えば136画素等、より遠くの画素まで含むようにしてもよく、低域の変調度を更に改善し、高域の変調度を低減できる効果がある。 The range in which the peripheral pixel difference processing is performed is not limited to this, and the distance from the correction target pixel may exceed 68 pixels, and may include a farther pixel such as 136 pixels, and the degree of modulation in the low frequency range may be adjusted. It has the effect of further improving and reducing the degree of modulation in the high frequency range.
また、報道用2/3型4K撮像素子と、中継用1.25型8K撮像素子は、2.5μmの同一画素間隔で、緑波長の約4.5倍の画素ピッチとなっており、超望遠での収差が大きく、絞りが暗く、MTFが低い状態になるが、第1、第2の撮像装置によれば、それらの特性を許容して、低周波でのMTFを改善することができ、撮像装置の低価格化を実現できる効果がある。 In addition, the 2 / 3-inch 4K image sensor for news reports and the 1.25-inch 8K image sensor for relay have the same pixel spacing of 2.5 μm and a pixel pitch of about 4.5 times the green wavelength, which is super. The aberration at the telephoto is large, the aperture is dark, and the MTF is low, but according to the first and second image sensors, those characteristics can be tolerated and the MTF at low frequencies can be improved. , There is an effect that the price of the image sensor can be reduced.
本発明は、画素ピッチが小さいCMOS撮像素子を用いた4板型の撮像装置において、ダウンコンバートの際に、低域における変調度を改善すると共に、高域における変調度を相対的に低減できる撮像装置に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY In a 4-plate type image pickup device using a CMOS image sensor having a small pixel pitch, the present invention can improve the degree of modulation in the low range and relatively reduce the degree of modulation in the high range during down-conversion. Suitable for equipment.
14,24…垂直輪郭補正部、 15,25…水平輪郭補正部、 16a,26a…右上斜め輪郭補正部、 16b,26b…左上斜め輪郭補正部、 18…輪郭補正部、 28,48,58,68…映像レベル判定器、 29,32,42,49,52,59,62,69…乗算器、 31,41,51,61…小振幅大振幅圧縮制限器、 33,43,63…補正信号加算部、 101…レンズ、 102…撮像装置、 103,103G1,103G2,103R,103B…撮像素子、 104…映像信号処理部、 105……色分解光学系、 106…CPU部、 107…倍率色収差と貼合誤差補正部、 108…補間処理部、 110…信号処理部、 114…ダウンコンバータ部、 180…映像信号出力部、 190…撮像素子駆動部、 111,112,113…LPF部、 116…減算器、 117,118,119,212,200〜267,300〜367、400〜467、500〜567…加算器、 209,211…画素遅延部、 210…ビットシフト部、 M0,M8…フレームメモリ部、 N0〜N68,N100〜N168,N200〜N268,N300〜N368…負の乗算器、 P4,P14、P54,P64,P32,P33,P35,P36,P132,P133,P135,P136、P232、P233,P235,P236,P332,P333,P335,P336…正の乗算器、 D0〜D67…画素遅延部、 91…マイクロレンズ、 92…カラーフィルタ、 93…フォトダイオード、 94…メタル配線層 14, 24 ... Vertical contour correction unit, 15, 25 ... Horizontal contour correction unit, 16a, 26a ... Upper right diagonal contour correction unit, 16b, 26b ... Upper left diagonal contour correction unit, 18 ... Contour correction unit, 28, 48, 58, 68 ... Video level judge, 29, 32, 42, 49, 52, 59, 62, 69 ... Multiplier, 31, 41, 51, 61 ... Small amplitude Large amplitude compression limiter, 33, 43, 63 ... Correction signal Adder unit, 101 ... Lens, 102 ... Imaging device, 103, 103G1, 103G2, 103R, 103B ... Imaging element, 104 ... Video signal processing unit, 105 ... Color separation optical system, 106 ... CPU unit, 107 ... Magnification chromatic aberration Lamination error correction unit, 108 ... interpolation processing unit, 110 ... signal processing unit, 114 ... down converter unit, 180 ... video signal output unit, 190 ... image pickup element drive unit, 111, 112, 113 ... LPF unit, 116 ... subtraction Instrument, 117,118,119,212,200-267,300-367, 400-467,500-567 ... Adder, 209,211 ... Pixel delay part, 210 ... Bit shift part, M0, M8 ... Frame memory part , N0 to N68, N100 to N168, N200 to N268, N300 to N368 ... Negative multipliers, P4, P14, P54, P64, P32, P33, P35, P36, P132, P133, P135, P136, P232, P233 P235, P236, P332, P333, P335, P336 ... Positive multiplier, D0 to D67 ... Pixel delay, 91 ... Microlens, 92 ... Color filter, 93 ... Photodiond, 94 ... Metal wiring layer
Claims (4)
入力光を色毎に分解する色分解光学系と、前記色分解光学系で分解された光を色毎に光電変換して映像信号を出力する前記赤色、青色及び2つの緑色のCMOS撮像素子とを有する色分解部と、
前記色分解部からの信号に基づいて補間処理を行う補間処理部と、
前記補間処理部からの映像信号について、輪郭補正を行った後、ダウンコンバートして出力するダウンコンバータ部とを有し、
前記ダウンコンバータ部が、輪郭補正を施す補正対象の画素の映像信号と、当該補正対象の画素からの間隔が、3画素以上となる複数の画素の映像信号との差分を算出し、当該複数の差分を加算した差分加算信号に基づいて輪郭補正信号を生成し、前記補正対象の画素の映像信号に前記輪郭補正信号を加算して輪郭補正を行う輪郭補正部を備えることを特徴とする撮像装置。 An image pickup device that uses two green CMOS image sensors, red, blue, and two green CMOS image sensors whose pixel pitch is 5 times or less the center wavelength of the image pickup light, and diagonally shifts the pixels with the two green CMOS image sensors.
A color separation optical system for decomposing the input light for each color, the red output image signal by photoelectric conversion for each color light decomposed by the color separation optical system, a blue and two green CMOS image sensor And the color separation part with
An interpolation processing unit that performs interpolation processing based on the signal from the color separation unit, and an interpolation processing unit.
It has a down converter unit that down-converts and outputs the video signal from the interpolation processing unit after performing contour correction.
The down converter unit calculates the difference between the video signal of the pixel to be corrected for contour correction and the video signal of a plurality of pixels having a distance of 3 or more pixels from the pixel to be corrected, and the plurality of An imaging device including a contour correction unit that generates a contour correction signal based on a difference addition signal obtained by adding differences and adds the contour correction signal to the video signal of the pixel to be corrected to perform contour correction. ..
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