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彩色攝像元件及攝像裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201180069713.8

申請日:

2011.07.29

公開號:

CN103460704B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04N 9/07申請日:20110729|||公開
IPC分類號: H04N9/07; H04N5/232 主分類號: H04N9/07
申請人: 富士膠片株式會社
發明人: 遠藤宏; 林健吉; 河村典子; 青木貴嗣; 井上和紀
地址: 日本東京
優先權: 2011.03.24 JP 2011-066631; 2011.07.26 JP 2011-163311
專利代理機構: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219 代理人: 熊傳芳;蘇卉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201180069713.8

授權公告號:

103460704B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2014.01.15|||2013.12.18

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

提供提高相位差檢測用像素的插值精度的彩色攝像元件、攝像裝置及攝像程序。攝像元件(14)具有:濾色器(30),重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的基本排列圖案,其中,上述第一排列圖案中,第一濾光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,第二濾光片配置在正方排列的水平方向上的中央行上,第三濾光片配置在正方排列的垂直方向上的中央行上,在上述第二排列圖案中,第一濾光片的配置與第一排列圖案相同,且將第二濾光片的配置與第三濾光片的配置進行了對換;及相位差檢測用像素,配置在構成基本排列圖案的兩組第一排列圖案及第二排列圖案中的、垂直方向上排列的至少一組第一排列圖案及第二排列圖案的四角中的一個角部所對應的上述像素的位置。

權利要求書

權利要求書
1.  一種彩色攝像元件,具有:
攝像元件,包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件;
濾色器,設于由上述多個光電轉換元件構成的多個像素上,并重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案;其中,上述第一排列圖案中,與最有助于獲得亮度信號的第一顏色對應的第一濾光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,與不同于上述第一顏色的第二顏色對應的第二濾光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上,與不同于上述第一顏色及上述第二顏色的第三顏色對應的第三濾光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上;上述第二排列圖案中,上述第一濾光片的配置與上述第一排列圖案相同,且將上述第二濾光片的配置與上述第三濾光片的配置進行了對換;及
相位差檢測用像素,配置在構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案中的、上述垂直方向上排列的至少一組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的四角中的一個角部所對應的上述像素的位置。

2.  根據權利要求1所述的彩色攝像元件,其中,
在上述相位差檢測用像素上設有遮光單元,該遮光單元包括對該像素的部分區域進行遮光而使光透過其他區域的第一遮光膜或對該像素的一部分進行遮光而使光透過與上述第一遮光膜透過的區域成對的區域的第二遮光膜。

3.  根據權利要求2所述的彩色攝像元件,其中,
上述遮光單元中的上述第一遮光膜對像素的水平方向上的左半部分區域進行遮光,上述第二遮光膜對像素的水平方向上的右半部分區域進行遮光。

4.  根據權利要求1至3中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
上述相位差檢測用像素分別設于構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的上述角部所對應的像素上,且在上述攝像元件的至少規定區域內在所有上述基本排列圖案中配置于與上述角部對應的像素的位置。

5.  根據權利要求1至3中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
上述相位差檢測用像素分別設于構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的上述角部所對應的像素的位置上,并且,配置有上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行與未配置上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。

6.  根據權利要求1至3中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
上述相位差檢測用像素設于構成上述基本排列圖案的一組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的上述角部所對應的像素上,并且,配置有上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行與未配置上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。

7.  一種彩色攝像元件,具有:
攝像元件,包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件;
濾色器,設于由上述多個光電轉換元件構成的多個像素上,并重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案;其中,上述第一排列圖案中,與最有助于獲得亮度信號的第一顏色對應的第一濾光片配置在3×3像素的正方排 列的四角及中央的像素上,與不同于上述第一顏色的第二顏色對應的第二濾光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上,與不同于上述第一顏色及上述第二顏色的第三顏色對應的第三濾光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上;上述第二排列圖案中,上述第一濾光片的配置與上述第一排列圖案相同,且將上述第二濾光片的配置與上述第三濾光片的配置進行了對換;及
相位差檢測用像素,配置在構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案中的、上述水平方向上排列的一組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的四角中的上述水平方向一側的兩個角部所對應的上述像素的位置。

8.  根據權利要求7所述的彩色攝像元件,其中,
配置有上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行與未配置上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。

9.  一種彩色攝像元件,具有:
攝像元件,包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件;
濾色器,設于由上述多個光電轉換元件構成的多個像素上,并重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案;其中,上述第一排列圖案中,與最有助于獲得亮度信號的第一顏色對應的第一濾光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,與不同于上述第一顏色的第二顏色對應的第二濾光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上,與不同于上述第一顏色及上述第二顏色的第三顏色對應的第三濾光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上;上述第二排列圖案中,上述第一濾光片的配置與上述第一排列圖案相同,且將上述第二濾光片的配置與上述第三濾光片的配置進行了對換;及
相位差檢測用像素,配置在構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案中的、一個上述第一排列圖案或上述第二排列圖案的四角所對應的上述像素的位置。

10.  根據權利要求7至9中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
在上述相位差檢測用像素上設有遮光單元,該遮光單元包括對該像素的部分區域進行遮光而使光透過其他區域的第一遮光膜或對該像素的一部分進行遮光而使光透過與上述第一遮光膜透過的區域成對的區域的第二遮光膜。

11.  根據權利要求10所述的彩色攝像元件,其中,
上述遮光單元中的上述第一遮光膜對像素的水平方向上的左半部分區域進行遮光,上述第二遮光膜對像素的水平方向上的右半部分區域進行遮光。

12.  根據權利要求2至6、10、11中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
沿上述水平方向配置有上述第一遮光膜的排列行與沿上述水平方向配置有上述第二遮光膜的排列行在上述垂直方向上交替地配置。

13.  根據權利要求2至6、10、11中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的順序在上述水平方向上交替配置的排列行與按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的順序在上述水平方向上交替配置的排列行在上述垂直方向上交替地配置。

14.  根據權利要求1至13中任一項所述的彩色攝像元件,其中,
上述第一顏色是綠(G)色,上述第二顏色是紅(R)色及藍(B)色中的一種顏色,上述第三顏色是紅(R)色及藍(B)色中的另一種顏色。

15.  一種攝像裝置,具有:
上述權利要求1至14中任一項所述的彩色攝像元件;
驅動單元,驅動上述彩色攝像元件以從上述相位差檢測用像素讀出相位差檢測用像素數據;及
焦點調節單元,基于上述相位差檢測用像素數據進行焦點調節。

16.  一種攝像裝置,具有:
權利要求5、6、8中的任一項所述的彩色攝像元件;
驅動單元,驅動上述彩色攝像元件以從上述相位差檢測用像素讀出相位差檢測用像素數據并且從上述相位差檢測用像素以外的普通像素讀出動畫生成用像素數據;
焦點調節單元,基于上述相位差檢測用像素數據進行焦點調節;及
生成單元,基于上述動畫生成用像素數據來生成動畫數據。

17.  一種攝像程序,使計算機作為構成權利要求15或16所述的攝像裝置的各單元而發揮作用。

說明書

說明書彩色攝像元件、攝像裝置及攝像程序
技術領域
本發明涉及一種彩色攝像元件、攝像裝置及攝像程序,尤其涉及一種包括相位差檢測用像素的彩色攝像元件、攝像裝置及攝像程序。
背景技術
在搭載于數字相機等攝像裝置的固體攝像元件中,為提高AF(自動對焦)性能,存在將固體攝像元件受光面上形成的多個像素中的部分像素作為相位差檢測用像素的結構(例如參照專利文獻1至7)。
相位差檢測用像素例如如下述專利文獻1至7所述,由搭載了成對的同色濾光片的相鄰的兩個像素構成,設有與設置在普通像素的遮光膜開口相比分別較小的遮光膜開口。進一步,成對的一個相位差檢測用像素上設置的遮光膜開口向離開另一個相位差檢測用像素的方向(例如左側)偏心地設置,另一個相位差檢測用像素的遮光膜開口向相反方向(例如右側)偏心地設置。
由攝像裝置進行AF動作時,從固體攝像元件的相位差檢測用像素讀出信號,根據遮光膜開口向右側偏心的像素的檢測信號和向左側偏心的像素的檢測信號來求出焦點的偏離量,調整攝影鏡頭的焦點位置。
該AF動作在相位差檢測用像素越多時精度越高,在對普通的被攝體圖像進行正式攝影的情況下,相位差檢測用像素的遮光膜開口小、靈敏度低,因此存在無法與普通像素同樣進行處理的問題。
因此,當從全部像素讀出信號并生成被攝體圖像時,需要對相位 差檢測用像素的檢測信號進行與普通像素的靈敏度相同等程度的增益校正,或者將相位差檢測用像素作為缺陷像素處理,利用周圍的普通像素的檢測信號進行插值運算校正。
專利文獻1:日本特開2000-156823號公報
專利文獻2:日本特開2007-155929號公報
專利文獻3:日本特開2009-89144號公報
專利文獻4:日本特開2009-105682號公報
專利文獻5:日本特開2010-66494號公報
專利文獻6:日本特開2008-312073號公報
專利文獻7:特許第3592147號公報
發明內容
發明所要解決的課題
對于相位差檢測用像素,在利用周圍的普通像素的檢測信號進行插值運算校正的情況下,有時因相位差檢測用像素的位置不同而使插值精度變差,從而使畫質變差。
本發明為解決上述問題而提出,其目的在于提供一種可提高相位差檢測用像素的插值精度的彩色攝像元件、攝像裝置及攝像程序。
解決課題所用的方法
為解決上述問題,技術方案1所述的發明的彩色攝像元件的特征在于,具有:攝像元件,包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件;濾色器,設于由上述多個光電轉換元件構成的多個像素上,并重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案;其中,上述第一排列圖案中,與最有助于獲得亮度信號的第一顏色對應的第一濾光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,與不同于上述第一顏色的第二顏色對應的第二濾光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行 上,與不同于上述第一顏色及上述第二顏色的第三顏色對應的第三濾光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上;上述第二排列圖案中,上述第一濾光片的配置與上述第一排列圖案相同,且將上述第二濾光片的配置與上述第三濾光片的配置進行了對換;及相位差檢測用像素,配置在構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案中的、上述垂直方向上排列的至少一組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的四角中的一個角部所對應的上述像素的位置。
根據本發明,由于形成為具有相位差檢測用像素的結構,其中該相位差檢測用像素配置在構成基本排列圖案的2組第一排列圖案及第二排列圖案中的、垂直方向上排列的至少一組第一排列圖案及第二排列圖案的四角中的一個角部所對應的上述像素的位置,因此可提高相位差檢測用像素的插值精度。
此外,如技術方案2所述,也可以是如下結構,在上述相位差檢測用像素上設有遮光單元,該遮光單元包括對該像素的部分區域進行遮光而使光透過其他區域的第一遮光膜或對該像素的一部分進行遮光而使光透過與上述第一遮光膜透過的區域成對的區域的第二遮光膜。
并且,如技術方案3所述,也可以是如下結構,上述遮光單元中的上述第一遮光膜對像素的水平方向上的左半部分區域進行遮光,上述第二遮光膜對像素的水平方向上的右半部分區域進行遮光。
并且,如技術方案4所述,也可以是如下結構,上述相位差檢測用像素分別設于構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的上述角部所對應的像素上,且在上述攝像元件的至少規定區域內在所有上述基本排列圖案中配置于與上述角部對應的像素的位置。
并且,如技術方案5所述,也可以是如下結構,上述相位差檢測用像素分別設于構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的上述角部所對應的像素的位置上,并且,配置有上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行與未配置上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且,如技術方案6所述,也可以是如下結構,上述相位差檢測用像素設于構成上述基本排列圖案的一組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的上述角部所對應的像素上,并且,配置有上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行與未配置上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且,如技術方案7所述,也可以是如下結構,彩色攝像元件具有:攝像元件,包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件;濾色器,設于由上述多個光電轉換元件構成的多個像素上,并重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案;其中,上述第一排列圖案中,與最有助于獲得亮度信號的第一顏色對應的第一濾光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,與不同于上述第一顏色的第二顏色對應的第二濾光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上,與不同于上述第一顏色及上述第二顏色的第三顏色對應的第三濾光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上;上述第二排列圖案中,上述第一濾光片的配置與上述第一排列圖案相同,且將上述第二濾光片的配置與上述第三濾光片的配置進行了對換;及相位差檢測用像素,配置在構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案中的、上述水平方向上排列的一組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案的四角中的上述水平方向一側的兩個角部所對應的上述像素的位置。
并且,如技術方案8所述,也可以是如下結構,配置有上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行與未配置上述相位差檢測用像素的上述基本排列圖案沿著上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且,如技術方案9所述,也可以是如下結構,具有:攝像元件,包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件;濾色器,設于由上述多個光電轉換元件構成的多個像素上,并重復配置有將第一排列圖案和第二排列圖案以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案;其中,上述第一排列圖案中,與最有助于獲得亮度信號的第一顏色對應的第一濾光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,與不同于上述第一顏色的第二顏色對應的第二濾光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上,與不同于上述第一顏色及上述第二顏色的第三顏色對應的第三濾光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上;上述第二排列圖案中,上述第一濾光片的配置與上述第一排列圖案相同,且將上述第二濾光片的配置與上述第三濾光片的配置進行了對換;及相位差檢測用像素,配置在構成上述基本排列圖案的兩組上述第一排列圖案及上述第二排列圖案中的、一個上述第一排列圖案或上述第二排列圖案的四角所對應的上述像素的位置。
并且,如技術方案10所述,也可以是如下結構,在上述相位差檢測用像素上設有遮光單元,該遮光單元包括對該像素的部分區域進行遮光而使光透過其他區域的第一遮光膜或對該像素的一部分進行遮光而使光透過與上述第一遮光膜透過的區域成對的區域的第二遮光膜。
并且,如技術方案11所述,也可以是如下結構,上述遮光單元中的上述第一遮光膜對像素的水平方向上的左半部分區域進行遮光,上述第二遮光膜對像素的水平方向上的右半部分區域進行遮光。
并且,如技術方案12所述,也可以是如下結構,沿上述水平方向配置有上述第一遮光膜的排列行與沿上述水平方向配置有上述第二遮光膜的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且,如技術方案13所述,也可以是如下結構,按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的順序在上述水平方向上交替配置的排列行與按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的順序在上述水平方向上交替配置的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且,如技術方案14所述,也可以是如下結構,上述第一顏色是綠(G)色,上述第二顏色是紅(R)色及藍(B)色中的一種顏色,上述第三顏色是紅(R)色及藍(B)色中的另一種顏色。
技術方案15所述的攝像裝置的特征在于具有:上述技術方案1至14中任一項所述的彩色攝像元件;驅動單元,驅動上述彩色攝像元件以從上述相位差檢測用像素讀出相位差檢測用像素數據;及焦點調節單元,基于上述相位差檢測用像素數據進行焦點調節。
技術方案16所述的攝像裝置的特征在于,具有:技術方案5、6、8中的任一項所述的彩色攝像元件;驅動單元,驅動上述彩色攝像元件以從上述相位差檢測用像素讀出相位差檢測用像素數據并且從上述相位差檢測用像素以外的普通像素讀出動畫生成用像素數據;焦點調節單元,基于上述相位差檢測用像素數據進行焦點調節;及生成單元,基于上述動畫生成用像素數據來生成動畫數據。
技術方案17所述的攝像程序是使計算機作為構成技術方案15或技術方案16所述的攝像裝置的各單元而發揮作用的程序。
發明效果
根據本發明,具有可提高相位差檢測用像素的插值精度的效果。
附圖說明
圖1是攝像裝置的概略框圖。
圖2是本發明涉及的濾色器的構成圖。
圖3是表示第一實施方式涉及的遮光部的配置的圖。
圖4是由控制部執行的處理的流程圖。
圖5A是用于說明遮光膜的配置圖案的圖。
圖5B是用于說明遮光膜的配置圖案的圖。
圖6是表示第二實施方式涉及的遮光部的配置的圖。
圖7是表示第三實施方式涉及的遮光部的配置的圖。
圖8是表示第四實施方式涉及的遮光部的配置的圖。
圖9是表示第五實施方式涉及的遮光部的配置的圖。
圖10是表示第六實施方式涉及的遮光部的配置的圖。
圖11是用于說明相位差檢測用像素的變形例的圖。
圖12是用于說明根據包含于濾色器的2×2像素的G像素的像素值來判斷相關方向的方法的圖。
圖13是用于說明包含于濾色器的基本排列圖案的概念的圖。
圖14是用于說明通過平均值校正來校正相位差檢測用像素的像素數據的情況的圖。
具體實施方式
以下參照附圖說明本發明的實施方式。
(第一實施方式)
圖1表示本實施方式涉及的攝像裝置10的概略框圖。攝像裝置10構成為,包括:光學系統12、攝像元件14、攝像處理部16、圖像處理部20、驅動部22及控制部24。
光學系統12構成為,例如包括由多個光學鏡頭組成的鏡頭組、光 圈調節機構、變焦機構及自動焦點調節機構等。
攝像元件14是在包括排列于水平方向及垂直方向上的多個光電轉換元件在內的攝像元件、例如CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導體)等攝像元件上配置有濾色器的結構的所謂單板式的攝像元件。
圖2表示本實施方式涉及的濾色器30的一部分。此外,像素數作為一例是(4896×3264)像素,縱橫比是3:2,但像素數及縱橫比不限于此。如該圖所示,濾色器30是重復配置有將第一排列圖案A和第二排列圖案B以點對稱方式配置而得到的6×6像素的基本排列圖案C的濾色器,上述第一排列圖案A中,與最有助于獲得亮度信號的G(綠)對應的第一濾光片G(以下稱為G濾光片)配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上,與R(紅)對應的第二濾光片R(以下稱為R濾光片)配置在正方排列的水平方向上的中央的行上,與B(藍)對應的第三濾光片B(以下稱為B濾光片)配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上,上述第二排列圖案B中的濾光片G的配置與第一基本排列圖案A相同,且將第一基本排列圖案A中的濾光片R的配置與濾光片B的配置進行了對換。
即,濾色器30具有下述特征(1)、(2)、(3)、(4)及(5)。
(特征(1))
圖2所示的濾色器30包括由與6×6像素對應的正方排列圖案構成的基本排列圖案C,該基本排列圖案C在水平方向及垂直方向上重復配置。即,該濾色器排列中,R、G、B各色濾光片(R濾光片、G濾光片、B濾光片)具有規定周期性地進行排列。
由于R濾光片、G濾光片、B濾光片如此具有規定周期性地進行 排列,所以在進行從彩色攝像元件讀出的R、G、B信號的去馬賽克(插值)處理(也稱為去馬賽克處理)等時,可根據圖案重復進行處理。
并且,在以基本排列圖案P為單位進行間拔處理以縮小圖像的情況下,間拔處理后的縮小圖像的濾色器排列可與間拔處理前的濾色器排列相同,可使用通用的處理電路。
(特征(2))
圖2所示的濾色器30中,與最有助于獲得亮度信號的顏色(在本實施方式中是G色)所對應的G濾光片配置在濾色器排列的水平、垂直及傾斜方向的各行內。
與亮度系統像素所對應的G濾光片在濾色器排列的水平、垂直、及傾斜方向上的各行內配置,因此不借助變為高頻的方向即可提高高頻區域中的去馬賽克處理的重現精度。
(特征(3))
圖2所示的濾色器30中,與除上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實施方式中是R、B色)對應的R濾光片、B濾光片配置在濾色器排列的水平及垂直方向上的各行內。
R濾光片、B濾光片配置在濾色器排列的水平及垂直方向上的各行內,因此可抑制莫爾條紋(偽色)的產生。由此,可避免將用于抑制偽色產生的光學低通濾波器配置在從光學系統的入射面到攝像面的光路上。并且,即使在采用光學低通濾波器的情況下,也可采用將用于防止偽色產生的高頻成分切斷的作用較弱的濾波器,可避免有損分辨率。
如圖2所示還可知,基本排列圖案C是由虛線框圍成的3×3像素的第一排列圖案A和由單點劃線框圍成的3×3像素的第二排列圖案B 在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
第一排列圖案A及第二排列圖案B中,作為亮度系像素的G濾光片分別配置在四角和中央,配置在兩條對角線上。并且,第一排列圖案A中,以隔著中央的G濾光片的方式B濾光片排列于水平方向而R濾光片排列在垂直方向,另一方面,第二排列圖案B中,以隔著中央的G濾光片的方式R濾光片排列于水平方向上而B濾光片排列于垂直方向。即,第一排列圖案A和第二排列圖案B中,R濾光片和B濾光片的位置關系相反,其他配置相同。
并且,第一排列圖案A和第二排列圖案B的四角的G濾光片如圖12所示,通過第一排列圖案A和第二排列圖案B在水平、垂直方向上交替配置,形成與2×2像素對應的正方排列的G濾光片。
(特征(4))
圖2所示的濾色器30包括與由G濾光片構成的2×2像素對應的正方排列。
如圖12所示,取出由G濾光片構成的2×2像素,求出水平方向上的G像素的像素值的差分絕對值、垂直方向的G像素的像素值之差的絕對值、傾斜方向(右上傾斜、左上傾斜)的G像素的像素值之差的絕對值,由此,可判斷為水平方向、垂直方向及傾斜方向上差的絕對值小的方向存在相關性。
即,根據該濾色器排列,使用最小像素間隔的G像素的信息,可判斷為水平方向、垂直方向及傾斜方向中的相關性高的方向。該方向判斷結果可用于根據周圍像素進行插值的處理(去馬賽克處理)。
(特征(5))
圖2所示的濾色器30的基本排列圖案C相對于該基本排列圖案C 的中心(四個G濾光片的中心)呈點對稱。并且,如圖2所示,基本排列圖案C內的第一排列圖案A及第二排列圖案B也分別相對于中心的G濾光片呈點對稱。
通過這樣的對稱性,可減小或簡化后段的處理電路的電路規模。
如圖13所示,在基本排列圖案C中,水平方向的第一至第六行中的第一及第三行的濾色器排列是GRGGBG,第二行的濾色器排列是BGBRGR,第四及第六行的濾色器排列是GBGGRG,第五行的濾色器排列是RGRBGB。
現在,在圖13中,若將基本排列圖案C在水平方向及垂直方向上分別移位一個像素的基本排列圖案設為C’,分別移位兩個像素的基本排列圖案設為C”,則即使在水平方向及垂直方向上重復配置這些基本排列圖案C’、C”,也會形成相同的濾色器排列。
即,通過在水平方向及垂直方向上重復配置基本排列圖案,存在多個可構成圖13所示的濾色器排列的基本排列圖案。在本實施方式中,為便于說明,將基本排列圖案呈點對稱的基本排列圖案C稱為基本排列圖案。
攝像裝置10中,為了進行所謂相位差方式的AF控制,攝像元件14以預先規定的圖案來配置相位差檢測用像素。如圖3所示,在該相位差檢測用像素上形成遮光部40,該遮光部40包括遮擋水平方向的左半部分像素的遮光膜40A及遮擋水平方向的右半部分像素的遮光膜40B。在相位差AF控制中,基于設有遮光膜40A的相位差檢測用像素的像素數據和設有遮光膜40B的相位差檢測用像素的像素數據來檢測相位的偏移量,并據此來調整攝影鏡頭的焦點位置。
該遮光部40在本實施方式中如圖3所示,分別設于構成基本排列 圖案C的兩組第一排列圖案A及第二排列圖案B的左上角部的設有G濾光片的相位差檢測用像素上,且對所有基本排列圖案C均配置該遮光部40。即,在圖3的例子中,在垂直方向上,在第(6n+1)行上配置遮光膜40A,在第(6n+4)行上配置遮光膜40B。并且在圖3中,在所有基本排列圖案C上設有遮光部40,但不限于此,也可僅設置在攝像元件的部分規定區域內的基本排列圖案C上。這一點在以下實施方式中也相同。
這樣一來,本實施方式涉及的濾色器30形成如下構成:遮光部40設于所有第一排列圖案A及第二排列圖案B的左上角部的設有G濾光片的相位差檢測用像素上,在垂直方向及水平方向上按照每三個像素中有一個像素上設有相位差檢測用像素的方式規則地配置。因此,在相位差檢測用像素的周圍配置較多的普通像素,所以可提高根據普通像素的像素數據對相位差檢測用像素的像素數據進行插值時的插值精度。
攝像處理部16對從攝像元件14輸出的攝像信號實施放大處理、相關雙重采樣處理、A/D轉換處理等預先規定的處理,并作為像素數據輸出到圖像處理部20。
圖像處理部20對從攝像處理部16輸出的像素數據實施所謂去馬賽克處理。即,對于全部像素,根據周圍的像素的像素數據對除對應的顏色以外的顏色的像素數據進行插值,并生成全部像素的R、G、B的像素數據。并且,對生成的R、G、B像素數據實施所謂YC轉換處理,并生成亮度數據Y、色差數據Cr、Cb。并且,進行調整大小處理,將這些信號調整成與攝影模式對應的大小。
驅動部22根據來自控制部24的指示進行驅動等以讀出來自攝像元件14的攝像信號。
控制部24根據攝影模式等來集中控制驅動部22及圖像處理部20等。后文詳述,控制部24對驅動部22發出指示,使得以與攝影模式對應的讀出方法讀出攝像信號,或者對圖像處理部20發出指示,以進行與攝影模式對應的圖像處理。
根據攝影模式不同,需要將來自攝像元件14的攝像信號進行間拔而讀出,因此控制部24指示驅動部22,使得以與指示的攝影模式對應的間拔方法進行間拔而讀出攝像信號。
作為攝影模式,包括拍攝靜止圖像的靜止圖像模式和間拔所拍攝的圖像而生成較高分辨率的HD(高精細)動畫數據并記錄到未圖示的存儲卡等記錄介質中的HD動畫模式、間拔拍攝的圖像而將較低分辨率的取景動畫輸出到未圖示的顯示部的取景動畫模式(實時取景模式)等動畫模式。
接著,作為本實施方式的作用,參照圖4所示的流程圖對由控制部24執行的處理進行說明。
此外,圖4所示的處理在發出指示以執行與攝影模式對應的攝影的情況下進行。
首先,在步驟100中,指示驅動部22,使得以與攝影模式對應的間拔方法讀出像素數據。
例如,在HD動畫模式、取景動畫模式等動畫模式的情況下,進行相位差AF控制的同時生成動畫數據,因此讀出設有遮光膜40A及遮光膜40B的至少部分相位差檢測用像素,即,在圖3中讀出垂直方向上的第(6n+1)、第(6n+4)(n=0、1、2、……)行,根據該行的像素差檢測用像素的像素數據進行相位差AF控制,并且讀出這以外的第(6n+2)、第(6n+3)、第(6n+5)、第(6n+6)行、即普通像素行 的至少一部分行,生成動畫數據。在生成該動畫數據時,對于相位差檢測用像素,根據其周圍的普通像素的像素數據進行插值。
如圖3所示,在本實施方式中,構成是,在垂直方向及水平方向上每三個像素中的一個像素處規則地配置相位差檢測用像素。因此,在相位差檢測用像素的周圍配置較多的普通像素,所以可提高根據普通像素的像素數據對相位差檢測用像素的像素數據進行插值時的插值精度。
在步驟102中,指示圖像處理部20,以執行與攝影模式對應的圖像處理(去馬賽克處理及YC轉換處理)及調整大小處理。
此外,控制部24可由包括CPU、ROM、RAM、非易失性ROM等的計算機構成。這種情況下,將上述處理的處理程序例如預先存儲到非易失性ROM中,可由CPU讀取它們來執行
并且,在本實施方式中,如圖3、圖5A所示,說明了遮光膜40A沿水平方向配置的排列行和遮光膜40B沿水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置的情況,但如圖5B所示,也可是如下構成:按照遮光膜40A及遮光膜40B的順序在水平方向上交替配置的排列行和按照遮光膜40B及遮光膜40A的順序在水平方向上交替配置的排列行在垂直方向上交替配置。此外,在圖5中,僅示出了相位差檢測用像素。該圖5B所示的配置的情況下,遮光膜40A及遮光膜40B均斜向配置,因此例如在拍攝包括斜線的被攝體的情況下,可高精度地對準焦點。這一點在以下實施方式中也相同。
(第二實施方式)
接著說明本發明的第二實施方式。此外,對與第一實施方式相同的部分附加同樣的附圖標記,省略其詳細說明。
圖6表示本實施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本實施方式與第一實施方式的不同點在于遮光膜40A、40B的配置。
如圖6所示,在本實施方式中,遮光部40分別設于構成基本排列圖案C的兩組第一排列圖案A及第二排列圖案B上,并且,配置有遮光部40的基本排列圖案C沿著水平方向配置的排列行與未配置遮光部40的基本排列圖案C沿著水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置。即,在圖6的例子中,在垂直方向上,在第(12n+1)行上配置遮光膜40A,在第(12n+4)行上配置遮光膜40B。
這種情況下,控制部24在攝影模式為動畫模式的情況下,讀出配置有遮光膜40A、40B的行的相位差檢測用像素的像素數據而進行相位差AF控制,并且讀出未配置遮光膜40A、40B的普通像素、例如第(12n+7)至第(12n+12)行的像素數據,生成動畫數據。
這樣一來,在本實施方式中,相位差檢測用像素的像素數據僅用于相位差AF控制而不用于動畫數據的生成,因此無需根據周圍像素進行插值。并且,動畫數據根據普通像素的像素數據生成。因此,與將相位差檢測用像素用于動畫數據的生成的情況相比,可提高相位差AF控制的處理速度。而且,與進行插值而生成動畫數據的情況相比,可提高動畫數據生成的處理速度。
(第三實施方式)
接著說明本發明的第三實施方式。此外,對與上述實施方式相同的部分附加同樣的附圖標記,省略其詳細說明。
圖7表示本實施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本實施方式與第一實施方式的不同點在于遮光膜40A、40B的配置。關于間拔驅動,則與第二實施方式相同。
如圖7所示,在本實施方式中,遮光部40設于構成基本排列圖案C的兩組第一排列圖案A及第二排列圖案B中、在垂直方向上排列的一組第一排列圖案A及第二排列圖案B上,并且,配置有遮光部40的基本排列圖案C沿著水平方向配置的排列行與未配置遮光部40的基本排列圖案C沿著水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置。即,在圖7的例子中,在垂直方向上第(12n+1)、第(12n+4)行與水平方向上第(12m+4)(m=0、1、2、……)、(12m+10)行所交叉的位置的相位差檢測用像素上配置有遮光膜40A,40B。
因此,與第二實施方式相比,在相位差檢測用像素的周圍,普通像素增加,因此可提高插值精度,提高畫質。
(第四實施方式)
接著說明本發明的第四實施方式。此外,對與上述實施方式相同的部分附加同樣的附圖標記,省略其詳細說明。
圖8表示本實施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本實施方式與第一實施方式的不同點在于遮光膜40A、40B的配置。
如圖8所示,在本實施方式中,遮光膜40分別設于水平方向上排列的一組第一排列圖案A及第二排列圖案B的四角中、水平方向的一側(左側)的兩個角部的相位差檢測用像素上,且對所有基本排列圖案C進行配置。即,在圖8的例子中,在垂直方向第(6n+1)行上配置有遮光膜40A,并在第(6n+3)行上配置遮光膜40B。
在進行相位差AF控制的情況下,當相位差檢測用像素相鄰或相位差檢測用像素沿垂直方向配置時,AF控制的精度良好。相對于此,在本實施方式中,如圖8所示,垂直方向上的遮光膜40A、40B的間隔較小而接近近,因此可提高相位差AF控制的精度。
(第五實施方式)
接著說明本發明的第五實施方式。此外,對與上述實施方式相同的部分附加同樣的附圖標記,省略其詳細說明。
圖9表示本實施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本實施方式與第一實施方式的不同點在于遮光膜40A、40B的配置。間拔驅動與第二實施方式相同。
如圖9所示,在本實施方式中,遮光膜40分別設于水平方向上排列的一組第一排列圖案A及第二排列圖案B的四角中、水平方向的一側(左側)的兩個角部的相位差檢測用像素上,并且,配置有遮光膜40的基本排列圖案C沿著水平方向配置的排列行與未配置遮光膜40的基本排列圖案C沿著水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置。即,在圖9的例子中,在垂直方向第(12n+1)行上配置遮光膜40A,并在第(12n+3)行上配置遮光膜40B。
這種情況下,控制部24與第二實施方式同樣,在攝影模式為動畫模式的情況下,讀出配置有遮光膜40A、40B的行的相位差檢測用像素的像素數據而進行相位差AF控制,并且讀出未配置遮光膜40A、40B的普通像素、例如第(12n+7)至第(12n+12)行的像素數據,生成動畫數據。
這樣一來,在本實施方式中,相位差檢測用像素的像素數據僅用于相位差AF控制而不用于動畫數據的生成,因此無需根據周圍像素進行插值。并且,動畫數據根據普通像素的像素數據而生成。因此,與將相位差檢測用像素用于動畫數據的生成的情況相比,可提高相位差AF控制的處理速度。并且,與進行插值而生成動畫數據的情況相比,可提高動畫數據生成的處理速度。
(第六實施方式)
接著說明本發明的第六實施方式。此外,對與上述實施方式相同的部分附加同樣的附圖標記,省略其詳細說明。
圖10表示本實施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本實施方式與第一實施方式的不同點在于遮光膜40A、40B的配置。
如圖10所示,在本實施方式中,遮光部40分別設于構成基本排列圖案C的兩組第一排列圖案A及第二排列圖案B中、一個第一排列圖案或第二排列圖案(在圖9中是右上的第二排列圖案B)的四角的相位差檢測用像素上,并且對所有基本排列圖案進行配置。即,在圖10的例子中,在垂直方向上第(6n+1)、第(6n+3)行與水平方向上第(6m+4)(m=0、1、2、……)、(6m+6)行所交叉的位置的相位差檢測用像素上配置有遮光膜40A,40B。
這種情況下,間拔減少,因此例如可提高取景動畫的畫質。
此外,在上述各實施方式中,說明了RGB三原色的濾色器的濾色器排列,但濾色器的種類不限于此。
并且,在上述各實施方式中,說明了在相位差檢測用像素上設有遮擋水平方向的左半部分像素的遮光膜40A或遮擋水平方向的右半部分像素的遮光膜40B的構成,但遮擋的區域不限于此,只要是遮光膜40A遮擋相位差檢測用像素的部分區域而使光透過其他區域、遮光膜40B遮擋相位差檢測用像素的一部分而使光透過與透光膜40A的透過區域成對的區域即可。
并且,在上述各實施方式中,說明了在相位差檢測用像素上設有遮光膜的構成,但不限于此,例如也可以通過日本特愿2009-227338號所述的構成來形成相位差檢測用像素。即,通過頂部微透鏡、內部微透鏡及同一形狀的受光元件構成攝像元件,并包括:接受通過攝影 鏡頭光瞳的全部區域的光線的第一像素D1;僅接受通過攝影鏡頭光瞳的一半區域的一部分區域的光線的第二像素D2;僅接受通過攝影鏡頭光瞳的一半區域的一部分區域中、與第二像素D2不同的區域的光線的第三像素D3。并且,如圖11所示,對于第二像素D2、第三像素D3,將直徑小于第一像素D1的頂部微透鏡L1的頂部微透鏡L2、L3相對內部微透鏡的光軸分別向不同的方向偏移地配置。由此,可將第二像素D2、第三D3形成為相位差檢測用像素。在該構成中,也可適用本發明。進而,根據攝像元件的構成不同,也可是未設置內部透鏡的方式。并且,作為相位差像素的構成,不限于上述構成,只是可進行光瞳分割就可替代。
(第七實施方式)
接著說明本發明的第七實施方式。
與普通像素相比,相位差檢測用像素的靈敏度低等,其特性不同,因此將相位差檢測用像素的像素數據用作靜止圖像、動畫圖像的的圖像數據的情況下,相位差檢測用像素的像素數據需要校正。因此,在本實施方式中,說明相位差檢測用像素的像素數據的校正方法。
作為校正方法,公知有平均值校正及增益校正這兩種方法,可使用任一種方法。平均值校正是如下方法:將相位差檢測用像素周圍的普通像素的像素值進行平均而將其作為相位差檢測用像素的像素數據。另一方面,增益校正是如下方法:對相位差檢測用像素的像素數據乘以相當于普通像素與相位差檢測用像素的電平差的規定增益,從而提高相位差檢測用像素的像素數據。
以下具體說明通過平均值校正來校正相位差檢測用像素的像素數據的情況。
圖14表示以基本排列圖案C的中央的2×2的G像素為中心的4 ×4像素內的G像素的配置。在該圖14中,將中心的2×2的G像素從左上開始沿順時針分別設為G1、G2、G3、G4,將其周圍的G像素從左上開始沿順時針分別設為G5、G6、G7、G8。
在相位差檢測用像素如圖3、6、7所示進行配置的情況下,在圖14中,G3像素成為相位差檢測用像素。
并且,在相位差檢測用像素如圖8、9所示進行配置的情況下,在圖14中,G2或G3像素成為相位差檢測用像素。
并且,在相位差檢測用像素如圖10所示進行配置的情況下,在圖14中,G1、G2、G3及G4像素的任一個成為相位差檢測用像素。
在將相位差檢測用像素即G1像素的像素數據用作圖像數據的情況下,將其周圍的普通像素、例如G2、G4、G5的各像素的像素數據的平均值設為G1像素的像素數據。
并且,在將相位差檢測用像素即G2像素的像素數據用作圖像數據的情況下,將其周圍的普通像素、例如G1、G3、G6的各像素的像素數據的平均值設為G2像素的像素數據。
并且,在將相位差檢測用像素即G3像素的像素數據用作圖像數據的情況下,將其周圍的普通像素、例如G2、G4、G7的各像素的像素數據的平均值設為G3像素的像素數據。
并且,在將作為相位差檢測用像素即G4像素的像素數據用作圖像數據的情況下,將其周圍的普通像素、例如G1、G3、G8的各像素的像素數據的平均值設為G4像素的像素數據。
如上所述,根據周圍的普通像素的像素數據對相位差檢測用像素 的像素數據進行平均值校正。
此外,根據攝影圖像的內容不同,存在進行增益校正及平均值校正的某一個時可獲得良好圖像的情況。因此,可根據攝影圖像的內容來分開地使用增益校正和平均值校正。
附圖標記
10 攝像裝置
12 光學系統
14 攝像元件
16 攝像處理部
20 圖像處理部
22 驅動部
24 控制部
30 濾色器

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彩色 攝像 元件 裝置
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