彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序的制作方法
彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序的制作方法
【专利摘要】本发明能够提高相位差检测用像素的AF精度。摄像元件（14）具有：滤色器（30），重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的基本排列图案，上述第一排列图案中，第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，第二滤光片配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，第三滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案中的第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将第二滤光片的配置与第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，至少配置在基本排列图案内的上端侧及下端侧的第一滤光片所对应的位置。
【专利说明】彩色摄像兀件、摄像装直及摄像程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序，特别涉及一种包括相位差检测用像素的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。
【背景技术】
[0002]在数码相机等摄像装置所搭载的固体摄像元件中，为了提高AF (自动对焦)性能，存在将形成于固体摄像元件受光面上的多个像素中的部分像素作为相位差检测用像素的结构(例如参照专利文献I?7)。
[0003]相位差检测用像素例如如下述专利文献I?7所述，由成对的搭载有同色滤光片的相邻的两个像素构成，并设置与设于普通像素的遮光膜开口相比分别较小的遮光膜开口。而且，设于成对相位差检测用像素中的一个相位差检测用像素的遮光膜开口向离开另一个相位差检测用像素的方向(例如左侧)偏心地设置，另一个相位差检测用像素的遮光膜开口向相反方向(例如右侧)偏心地设置。
[0004]在通过摄像装置进行AF动作时，从固体摄像元件的相位差检测用像素读出信号，根据遮光膜开口向右侧偏心的像素的检测信号和向左侧偏心的像素的检测信号来求算焦点的偏移量，并调整摄影镜头的焦点位置。
[0005]专利文献1:日本特开2000-156823号公报
[0006]专利文献2:日本特开2007-155929号公报
[0007]专利文献3:日本特开2009-89144号公报
[0008]专利文献4:日本特开2009-105682号公报
[0009]专利文献5:日本特开2010-66494号公报
[0010]专利文献6:日本特开2008-312073号公报
[0011]专利文献7:日本专利第3592147号公报
【发明内容】
[0012]该AF动作中，相位差检测用像素越多则精度越高，但在对普通的被摄体图像进行正式拍摄时，存在相位差检测用像素的遮光膜开口狭小、灵敏度低因此无法与普通像素一样进行处理的问题，无法过度增加相位差检测用像素。并且，有时AF精度会根据相位差检测用像素的位置不同而变差。
[0013]本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种能够提高相位差检测用像素的AF精度的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。
[0014]为了解决上述问题，技术方案I所述的发明的彩色摄像元件的特征在于，具有:摄像元件，包括在水平方向及垂直方向上排列的多个光电转换元件；滤色器，设置在由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6X6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央的行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置和上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，至少配置在上述基本排列图案内的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
[0015]根据本发明，构成为具有至少配置在基本排列图案内的上端侧及下端侧的第一滤光片所对应的位置的相位差检测用像素，因此能够提高相位差检测用像素的AF精度。
[0016]此外，如技术方案2所述，也可以构成为，在上述相位差检测用像素设置遮光单元，该遮光单元包括第一遮光膜或第二遮光膜，上述第一遮光膜对该像素的一部分区域进行遮光，而使光透过其他区域，上述第二遮光膜对该像素的一部分进行遮光，而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域。
[0017]并且，如技术方案3所述，也可以构成为，上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
[0018]并且，如技术方案4所述，也可以构成为，上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置于所有上述基本排列图案的所有上述第一滤光片所对应的位置。
[0019]并且，如技术方案5所述，也可以构成为，上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置于所有上述基本排列图案的上述垂直方向上的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
[0020]并且，如技术方案6所述，也可以构成为，上述第一遮光膜沿着上述水平方向配置而得到的排列行与上述第二遮光膜沿着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配置。
[0021]并且，如技术方案7所述，也可以构成为，按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替配置。
[0022]并且，如技术方案8所述，也可以构成为，上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
[0023]技术方案9所述的摄像装置的特征在于，具有:上述技术方案I?8中任一项所述的彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整。
[0024]技术方案10所述的摄像装置的特征在于，具有:上述技术方案5所述的彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据，并且从上述基本排列图案的上述垂直方向上的中央侧的普通像素读出动画生成用像素数据；调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整；及生成单元，基于上述动画生成用像素数据来生成动画数据。
[0025]技术方案11所述的摄像程序是用于使计算机作为构成技术方案9或10所述的摄像装置的各单元而发挥功能的摄像程序。
[0026]发明效果[0027]根据本发明，具有能够提高相位差检测用像素的AF精度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是摄像装置的概略框图。
[0029]图2是本发明所涉及的滤色器的结构图。
[0030]图3是表示第一实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0031]图4是由控制部执行的处理的流程图。
[0032]图5A是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0033]图5B是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0034]图6是表示第二实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0035]图7是用于说明相位差检测用像素的变形例的图。
[0036]图8是用于说明根据滤色器所含有的2X2像素的G像素的像素值来判别相关方向的方法的图。
[0037]图9是用于说明滤色器所含有的基本排列图案的概念的图。
[0038]图10是用于说明利用平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况的图。
【具体实施方式】
[0039]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0040](第一实施方式)
[0041]图1表示本实施方式所涉及的摄像装置10的概略框图。摄像装置10构成为，包括光学系统12、摄像元件14、摄像处理部16、图像处理部20、驱动部22及控制部24。
[0042]光学系统12构成为，例如包括由多个光学镜头组成的镜头组、光圈调节机构、变焦机构及自动调焦机构等。
[0043]摄像元件14是在包括沿水平方向及垂直方向排列的多个光电转换元件在内的摄像兀件、例如 CCD (Charge Coupled Device:电荷稱合器件)、CM0S (Complementary MetalOxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等摄像元件上配置有滤色器的结构的所谓单板式摄像元件。
[0044]图2表示本实施方式所涉及的滤色器30的一部分。此外，像素数作为一例是(4896X3264)像素，纵横比是3:2，但像素数及纵横比不限于此。如该图所示，滤色器30是重复配置6X6像素的基本排列图案C的滤色器，其中，上述基本排列图案C是将第一排列图案A和第二排列图案B以点对称方式配置而得到的，上述第一排列图案A中，与最有助于获得亮度信号的G (绿)对应的第一滤光片G (以下称为G滤光片)配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与R (红)对应的第二滤光片R (以下称为R滤光片)配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，与B (蓝)对应的第三滤光片B (以下称为B滤光片)配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案B中，G滤光片的配置与第一基本排列图案A相同，且将R滤光片的配置和B滤光片的配置进行了对换。
[0045]S卩，滤色器30具有下述特征(I)、(2)、(3)、(4)及(5)。
[0046][特征(I)][0047]图2所示的滤色器30包括由与6X6像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案C，该基本排列图案C在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以规定的周期性排列。
[0048]由于R滤光片、G滤光片、B滤光片如此以规定的周期性排列，因此在进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克算法(插值)处理等时，能够按照重复图案进行处理。
[0049]并且，在以基本排列图案P为单位进行间拔处理而缩小图像的情况下，间拔处理后的缩小图像的滤色器排列能够与间拔处理前的滤色器排列相同，能够使用通用的处理电路。
[0050][特征(2)]
[0051]图2所示的滤色器30中，与最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向上的各行内。
[0052]由于与亮度系像素对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向上的各行内，因此不管高频的方向如何都能够提高高频区域中的去马赛克算法处理的重现精度。
[0053][特征(3)]
[0054]图2所示的滤色器30中，与上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B色)对应的R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
[0055]由于R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内，因此能够抑制莫尔条纹(伪色)的产生。由此，能够设置成不将用于抑制伪色产生的光学低通滤波器配置在从光学系统的入射面到摄像面的光路上。并且，即使在采用光学低通滤波器的情况下，也能够采用用于防止伪色产生的切断高频成分的作用较弱的滤波器，因而能够避免有损分辨率。
[0056]如图2所示，还可知:基本排列图案C是由虚线框围成的3X3像素的第一排列图案A和由单点划线框围成的3X3像素的第二排列图案B在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
[0057]第一排列图案A及第二排列图案B中，作为亮度系像素的G滤光片分别配置在四角和中央，配置在两条对角线上。并且，第一排列图案A中，B滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，R滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列，另一方面，第二排列图案B中，R滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，B滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列。即，第一排列图案A和第二排列图案B中,R滤光片和B滤光片的位置关系反转，而其他配置相同。
[0058]并且，第一排列图案A和第二排列图案B的四角的G滤光片如图8所示，通过第一排列图案A和第二排列图案B在水平、垂直方向上交替配置，形成与2X2像素对应的正方排列的G滤光片。
[0059][特征(4)]
[0060]图2所示的滤色器30包括与由G滤光片构成的2X2像素对应的正方排列。
[0061]如图8所示，取出由G滤光片构成的2X2像素，通过求算水平方向上的G像素的像素值之差的绝对值、垂直方向上的G像素的像素值之差的绝对值、倾斜方向(右上倾斜、左上倾斜)上的G像素的像素值之差的绝对值，能够判断水平方向、垂直方向及倾斜方向中的差的绝对值小的方向存在相关性。
[0062]S卩，根据该滤色器排列，使用最小像素间隔的G像素的信息，能够判别出水平方向、垂直方向及倾斜方向中的相关性高的方向。该方向判别结果能够用于根据周围像素进行插值的处理(去马赛克算法处理)。
[0063][特征(5)]
[0064]图2所示的滤色器30的基本排列图案C相对于该基本排列图案C的中心(四个G滤光片的中心)呈点对称。并且，如图2所示，基本排列图案C内的第一排列图案A及第二排列图案B也分别相对于中心的G滤光片呈点对称。
[0065]通过具有这样的对称性，能够减小或简化后段的处理电路的电路规模。
[0066]如图9所示，在基本排列图案C中，水平方向上的第一至第六行中的第一及第三行的滤色器排列是GRGGBG，第二行的滤色器排列是BGBRGR，第四及第六行的滤色器排列是GBGGRG,第五行的滤色器排列是RGRBGB。
[0067]现在，在图9中，若将基本排列图案C在水平方向及垂直方向上分别各移位一个像素而得到的基本排列图案设为C’，分别各移位两个像素而得到的基本排列图案设为C”，则即使在水平方向及垂直方向上重复配置这些基本排列图案C’、C”，也会形成相同的滤色器排列。
[0068]S卩，通过在水平方向及垂直方向上重复配置基本排列图案，使能够构成图9所示的滤色器排列的基本排列图案存在多个。在本实施方式中，为了便于说明，将基本排列图案为点对称的基本排列图案C称为基本排列图案。
[0069]此外，在图3中，在所有基本排列图案C均设置有遮光部40，但不限于此，也可以仅在摄像元件的一部分规定区域内的基本排列图案C设置。这一点在以下实施方式中也相同。
[0070]摄像装置10为了进行所谓相位差方式的AF控制，摄像元件14以预先规定的图案来配置相位差检测用像素。在该相位差检测用像素上，如图3所示，形成有遮光部40，该遮光部40包括对水平方向上的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A及对水平方向上的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B。在相位差AF控制中，基于设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的像素数据和设置有遮光膜40B的相位差检测用像素的像素数据来检测相位的偏移量，并基于该偏移量调整摄影镜头的焦点位置。
[0071]在本实施方式中，如图3所示，该遮光部40设置在所有基本排列图案C的垂直方向上的上端侧及下端侧的配置有G滤光片的相位差检测用像素上。即，遮光膜40设置在第一排列图案A、第二排列图案B的四角的配置有G滤光片的相位差检测用像素上。换言之，在所有基本排列图案C的中央的2X2的相位差检测用像素上设置有遮光膜40。
[0072]在进行相位差AF控制的情况下，在相位差检测用像素相邻或相位差检测用像素在垂直方向上配置时，AF控制的精度较高。
[0073]与之相对，在本实施方式中，在所有配置有G滤光片的相位差检测像素上设置有遮光膜40，相位差检测用像素相邻且在垂直方向上配置，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0074]摄像处理部16对从摄像元件14输出的摄像信号实施放大处理、相关双采样处理、A/D转换处理等预先规定的处理，并作为像素数据输出到图像处理部20。
[0075]图像处理部20对从摄像处理部16输出的像素数据实施所谓去马赛克算法处理。即，对于全部像素，根据周围像素的像素数据来对所对应颜色以外的颜色的像素数据进行插值，生成全部像素的R、G、B像素数据。并且，对所生成的R、G、B像素数据实施所谓YC转换处理，生成亮度数据Y、色差数据Cr、Cb。并且，进行缩放处理，将这些信号缩放成与摄影模式对应的大小。
[0076]驱动部22根据来自控制部24的指示，进行从摄像元件14读出摄像信号的读出驱动等。
[0077]控制部24根据摄影模式等集中控制驱动部22及图像处理部20等。详细情况后述，控制部24对驱动部22发出指示以通过与摄影模式对应的读出方法读出摄像信号，或者对图像处理部20发出指示以进行与摄影模式对应的图像处理。
[0078]由于需要根据摄影模式而间拔并读出来自摄像元件14的摄像信号，因此控制部24指示驱动部22以通过所指示的与摄影模式对应的间拔方法进行间拔并读出摄像信号。
[0079]作为摄影模式，包括拍摄静止图像的静止图像模式及HD动画模式、动画模式(实时取景模式)等动画模式，其中，上述HD动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，生成较高分辨率的HD (高清)动画数据，并记录于未图示的存储卡等记录介质；上述取景动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，并将分辨率较低的取景动画输出到未图示的显示部。
[0080]接着，作为本实施方式的作用，参照图4所示的流程图，对由控制部24执行的处理进行说明。
[0081]此外，图4所示的处理在被指示执行与摄影模式对应的摄影的情况下执行。
[0082]首先，在步骤100中，指示驱动部22以通过与摄影模式对应的间拔方法读出像素数据。
[0083]例如，在HD动画模式、取景动画模式等动画模式的情况下，进行相位差AF控制并生成动画数据，因此读出设置有遮光膜40A及遮光膜40B的至少一部分相位差检测用像素，
即在图3中垂直方向上的第(6n+l)、第(6n+3)、第(6n+4)、第(6n+6) (n=0、l、2、......)行中
的包括遮光膜40A及遮光膜40B的至少一部分的行，基于这些行的像素数据进行相位差AF控制，并且读出除这些行以外的第(6n+2)、第(6n+5)行即普通像素行的至少一部分的行，来生成动画数据。在生成该动画数据时，对相位差检测用像素根据其周围的普通像素的像素数据进行插值。
[0084]如图3所示，在本实施方式中，在所有配置有G滤光片的相位差检测用像素上设置有遮光膜40。因此，由于相位差检测用像素相邻且在垂直方向上配置，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0085]在步骤102中，指示图像处理部20以执行与摄影模式对应的图像处理(去马赛克算法处理及YC转换处理)及缩放处理。由此，图像处理部20进行上述YC转换处理及缩放处理。
[0086]此外，控制部24能够由包括CPU、R0M、RAM、非易失性ROM等在内的计算机构成。在这种情况下，能够将上述处理的处理程序预先存储到例如非易失性ROM中，由CPU将它们读入并执行。
[0087]并且，在本实施方式中，如图3、图5A所示，说明了遮光膜40A沿水平方向配置而得到的排列行与遮光膜40B沿水平方向配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置的情况，但如图5B所示，也可以构成为:按照遮光膜40A及遮光膜40B的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行与按照遮光膜40B及遮光膜40A的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置。此外，在图5中，仅示出了相位差检测用像素。在图5B所示的配置的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均倾斜地配置，因此在拍摄包括例如斜线在内的被摄体的情况下，能够高精度地使焦点对准。这一点在以下实施方式中也相同。
[0088](第二实施方式)
[0089]接着，说明本发明的第二实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分标以相同的附图标记，并省略其详细说明。
[0090]图6表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0091]如图6所示，在本实施方式中，遮光部40分别设置在所有基本排列图案C的垂直方向上的上端侧及下端侧的G滤光片的相位差检测用像素上。S卩，在图6的例子中，在垂直方向上的第(6n+3) (n=0、l、2、......)、第(6n+4)行上未配置遮光膜40A、40B。
[0092]在这种情况下，控制部24在摄影模式是动画模式的情况下读出配置有遮光膜40A.40B的行的相位差检测用像素的像素数据，进行相位差AF控制，并且读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素的像素数据，来生成动画数据。
[0093]这样一来，在本实施方式中，相位差检测用像素的像素数据仅用于相位差AF控制，而不用于动画数据的生成，因此无需根据周围像素进行插值。并且，动画数据是根据普通像素的像素数据生成的。因此，与将相位差检测用像素用于动画数据的生成的情况相比，能够提高相位差AF控制的处理速度。并且，与进行插值并生成动画数据的情况相比，能够提高动画数据生成的处理速度。
[0094]此外，在上述各实施方式中，说明了 RGB三原色的滤色器的滤色器排列，但滤色器的种类不限于此。
[0095]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素设置对水平方向上的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A及对水平方向上的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B的结构，但遮光的区域不限于此，只要遮光膜40A对相位差检测用像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域、遮光膜40B对相位差检测用像素的一部分进行遮光而使光透过与透光膜40A透过的区域成对的区域即可。
[0096]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素设置遮光膜的结构，但不限于此，通过设为例如日本特愿2009-227338号所述的结构，也可以形成相位差检测用像素。即，摄像元件由顶部微透镜、内部微透镜及同一形状的受光元件构成，并构成为，包括:第一像素D1，接受通过摄影镜头光瞳的整个区域的光线；第二像素D2，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分的光线；及第三像素D3，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分且与第二像素D2不同的区域的光线。并且，如图7所示，对于第二像素D2、第三像素D3，将直径小于第一像素Dl的顶部微透镜LI的顶部微透镜L2、L3相对于内部微透镜的光轴向各自不同的方向偏移而分别配置。由此，能够将第二像素D2、第三D3作为相位差检测用像素来形成。本发明也能够适用于这样的结构中。而且，根据摄像元件的结构，也可以是不设置内部透镜的形态。并且，作为相位差像素的结构，不限于上述结构，只要能够进行光瞳分割就可以替代。
[0097](第三实施方式)
[0098]接着，说明本发明的第三实施方式。
[0099]相位差检测用像素与普通像素相比灵敏度低等，其特性不同，因此在将相位差检测用像素的像素数据作为静止图像、动态图像来使用的情况下，需要校正相位差检测用像素的像素数据。因此，在本实施方式中，说明相位差检测用像素的像素数据的校正方法。
[0100]作为校正方法，公知有平均值校正及增益校正这两种方法。平均值校正是平均相位差检测用像素的周围的普通像素的像素值而将其作为相位差检测用像素的像素数据的方法。另一方面，增益校正是通过将相位差检测用像素的像素数据乘以与普通像素和相位差检测用像素的电平差相当的规定增益来提高相位差检测用像素的像素数据的方法。
[0101]图10表示以基本排列图案C的中央的2 X 2的G像素为中心的4 X 4像素内的G像素的配置。在该图中，将中心的2X2的G像素从左上方起按照顺时针分别设为Gl、G2、G3、G4，将其周围的G像素从左上方起按照顺时针分别设为G5、G6、G7、G8。
[0102]如图3、6所示，相位差检测用像素配置在Gl、G2、G3、G4的各像素。并且，在要对例如Gl的像素数据进行平均值校对的情况下，可考虑以作为普通像素的G5、G6、G8的像素数据的平均值进行校正。但是，G6、G8不是与Gl相邻的像素。
[0103]因此，在本实施方式中，进行替换校正，以相邻的普通像素的像素数据来替换相位差检测用像素的像素数据。
[0104]具体而言，将Gl的像素数据替换为相邻的G5的像素数据,将G2的像素数据替换为相邻的G6的像素数据，将G3的像素数据替换为相邻的G7的像素数据，将G4的像素数据替换为相邻的G8的像素数据。
[0105]如上所述，通过将相位差检测用像素的像素数据替换为相邻的普通像素的像素数据来进行校正。
[0106]此外，根据摄影图像的内容，进行增益校正及替换校正中的某一种校正可获得良好图像有时是不同的。因此，可以根据摄影图像的内容来分别使用增益校正和平均值校正。
[0107]附图标记
[0108]10摄像装置
[0109]12光学系统
[0110]14摄像元件
[0111]16摄像处理部
[0112]20图像处理部
[0113]22驱动部
[0114]24控制部
[0115]30滤色器
[0116]40遮光部
[0117]40A、40B 遮光膜
【权利要求】
1.一种彩色摄像元件，具有: 摄像元件，包括在水平方向及垂直方向上排列的多个光电转换元件； 滤色器，设置在由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6X6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央的行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及 相位差检测用像素，至少配置在上述基本排列图案内的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
2.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中， 在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括第一遮光膜或第二遮光膜， 上述第一遮光膜对该相位差检测用像素的一部分区域进行遮光，而使光透过其他区域， 上述第二遮光膜对该相位差检测用像素的一部分进行遮光，而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域。
3.根据权利要求2所述的彩色摄像元件，其中， 上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置在所有上述基本排列图案的所有上述第一滤光片所对应的位置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置于所有上述基本排列图案的上述垂直方向上的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述第一遮光膜沿着上述水平方向配置而得到的排列行与上述第二遮光膜沿着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配置。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替配置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
9.一种摄像装置，具有:上述权利要求1-8中任一项所述的彩色摄像元件； 驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据 '及 调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整。
10.一种摄像装置，具有: 权利要求5所述的彩色摄像元件； 驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据，并且从上述基本排列图案的上述垂直方向上的中央侧的普通像素读出动画生成用像素数据； 调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整；及 生成单元，基于上述动画生成用像素数据来生成动画数据。
11.一种摄像程序，用于使计算机作为构成权利要求9或10所述的摄像装置的各单元而发挥功能。`
【文档编号】H04N5/232GK103460702SQ201180069490
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年7月29日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】林健吉, 远藤宏, 河村典子, 青木贵嗣, 井上和纪 申请人:富士胶片株式会社
【专利摘要】本发明能够提高相位差检测用像素的AF精度。摄像元件（14）具有：滤色器（30），重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的基本排列图案，上述第一排列图案中，第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，第二滤光片配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，第三滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案中的第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将第二滤光片的配置与第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，至少配置在基本排列图案内的上端侧及下端侧的第一滤光片所对应的位置。
【专利说明】彩色摄像兀件、摄像装直及摄像程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序，特别涉及一种包括相位差检测用像素的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。
【背景技术】
[0002]在数码相机等摄像装置所搭载的固体摄像元件中，为了提高AF (自动对焦)性能，存在将形成于固体摄像元件受光面上的多个像素中的部分像素作为相位差检测用像素的结构(例如参照专利文献I?7)。
[0003]相位差检测用像素例如如下述专利文献I?7所述，由成对的搭载有同色滤光片的相邻的两个像素构成，并设置与设于普通像素的遮光膜开口相比分别较小的遮光膜开口。而且，设于成对相位差检测用像素中的一个相位差检测用像素的遮光膜开口向离开另一个相位差检测用像素的方向(例如左侧)偏心地设置，另一个相位差检测用像素的遮光膜开口向相反方向(例如右侧)偏心地设置。
[0004]在通过摄像装置进行AF动作时，从固体摄像元件的相位差检测用像素读出信号，根据遮光膜开口向右侧偏心的像素的检测信号和向左侧偏心的像素的检测信号来求算焦点的偏移量，并调整摄影镜头的焦点位置。
[0005]专利文献1:日本特开2000-156823号公报
[0006]专利文献2:日本特开2007-155929号公报
[0007]专利文献3:日本特开2009-89144号公报
[0008]专利文献4:日本特开2009-105682号公报
[0009]专利文献5:日本特开2010-66494号公报
[0010]专利文献6:日本特开2008-312073号公报
[0011]专利文献7:日本专利第3592147号公报
【发明内容】
[0012]该AF动作中，相位差检测用像素越多则精度越高，但在对普通的被摄体图像进行正式拍摄时，存在相位差检测用像素的遮光膜开口狭小、灵敏度低因此无法与普通像素一样进行处理的问题，无法过度增加相位差检测用像素。并且，有时AF精度会根据相位差检测用像素的位置不同而变差。
[0013]本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种能够提高相位差检测用像素的AF精度的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。
[0014]为了解决上述问题，技术方案I所述的发明的彩色摄像元件的特征在于，具有:摄像元件，包括在水平方向及垂直方向上排列的多个光电转换元件；滤色器，设置在由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6X6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央的行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置和上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，至少配置在上述基本排列图案内的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
[0015]根据本发明，构成为具有至少配置在基本排列图案内的上端侧及下端侧的第一滤光片所对应的位置的相位差检测用像素，因此能够提高相位差检测用像素的AF精度。
[0016]此外，如技术方案2所述，也可以构成为，在上述相位差检测用像素设置遮光单元，该遮光单元包括第一遮光膜或第二遮光膜，上述第一遮光膜对该像素的一部分区域进行遮光，而使光透过其他区域，上述第二遮光膜对该像素的一部分进行遮光，而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域。
[0017]并且，如技术方案3所述，也可以构成为，上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
[0018]并且，如技术方案4所述，也可以构成为，上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置于所有上述基本排列图案的所有上述第一滤光片所对应的位置。
[0019]并且，如技术方案5所述，也可以构成为，上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置于所有上述基本排列图案的上述垂直方向上的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
[0020]并且，如技术方案6所述，也可以构成为，上述第一遮光膜沿着上述水平方向配置而得到的排列行与上述第二遮光膜沿着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配置。
[0021]并且，如技术方案7所述，也可以构成为，按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替配置。
[0022]并且，如技术方案8所述，也可以构成为，上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
[0023]技术方案9所述的摄像装置的特征在于，具有:上述技术方案I?8中任一项所述的彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整。
[0024]技术方案10所述的摄像装置的特征在于，具有:上述技术方案5所述的彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据，并且从上述基本排列图案的上述垂直方向上的中央侧的普通像素读出动画生成用像素数据；调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整；及生成单元，基于上述动画生成用像素数据来生成动画数据。
[0025]技术方案11所述的摄像程序是用于使计算机作为构成技术方案9或10所述的摄像装置的各单元而发挥功能的摄像程序。
[0026]发明效果[0027]根据本发明，具有能够提高相位差检测用像素的AF精度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是摄像装置的概略框图。
[0029]图2是本发明所涉及的滤色器的结构图。
[0030]图3是表示第一实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0031]图4是由控制部执行的处理的流程图。
[0032]图5A是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0033]图5B是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0034]图6是表示第二实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0035]图7是用于说明相位差检测用像素的变形例的图。
[0036]图8是用于说明根据滤色器所含有的2X2像素的G像素的像素值来判别相关方向的方法的图。
[0037]图9是用于说明滤色器所含有的基本排列图案的概念的图。
[0038]图10是用于说明利用平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况的图。
【具体实施方式】
[0039]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0040](第一实施方式)
[0041]图1表示本实施方式所涉及的摄像装置10的概略框图。摄像装置10构成为，包括光学系统12、摄像元件14、摄像处理部16、图像处理部20、驱动部22及控制部24。
[0042]光学系统12构成为，例如包括由多个光学镜头组成的镜头组、光圈调节机构、变焦机构及自动调焦机构等。
[0043]摄像元件14是在包括沿水平方向及垂直方向排列的多个光电转换元件在内的摄像兀件、例如 CCD (Charge Coupled Device:电荷稱合器件)、CM0S (Complementary MetalOxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等摄像元件上配置有滤色器的结构的所谓单板式摄像元件。
[0044]图2表示本实施方式所涉及的滤色器30的一部分。此外，像素数作为一例是(4896X3264)像素，纵横比是3:2，但像素数及纵横比不限于此。如该图所示，滤色器30是重复配置6X6像素的基本排列图案C的滤色器，其中，上述基本排列图案C是将第一排列图案A和第二排列图案B以点对称方式配置而得到的，上述第一排列图案A中，与最有助于获得亮度信号的G (绿)对应的第一滤光片G (以下称为G滤光片)配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与R (红)对应的第二滤光片R (以下称为R滤光片)配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，与B (蓝)对应的第三滤光片B (以下称为B滤光片)配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案B中，G滤光片的配置与第一基本排列图案A相同，且将R滤光片的配置和B滤光片的配置进行了对换。
[0045]S卩，滤色器30具有下述特征(I)、(2)、(3)、(4)及(5)。
[0046][特征(I)][0047]图2所示的滤色器30包括由与6X6像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案C，该基本排列图案C在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以规定的周期性排列。
[0048]由于R滤光片、G滤光片、B滤光片如此以规定的周期性排列，因此在进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克算法(插值)处理等时，能够按照重复图案进行处理。
[0049]并且，在以基本排列图案P为单位进行间拔处理而缩小图像的情况下，间拔处理后的缩小图像的滤色器排列能够与间拔处理前的滤色器排列相同，能够使用通用的处理电路。
[0050][特征(2)]
[0051]图2所示的滤色器30中，与最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向上的各行内。
[0052]由于与亮度系像素对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向上的各行内，因此不管高频的方向如何都能够提高高频区域中的去马赛克算法处理的重现精度。
[0053][特征(3)]
[0054]图2所示的滤色器30中，与上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B色)对应的R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
[0055]由于R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内，因此能够抑制莫尔条纹(伪色)的产生。由此，能够设置成不将用于抑制伪色产生的光学低通滤波器配置在从光学系统的入射面到摄像面的光路上。并且，即使在采用光学低通滤波器的情况下，也能够采用用于防止伪色产生的切断高频成分的作用较弱的滤波器，因而能够避免有损分辨率。
[0056]如图2所示，还可知:基本排列图案C是由虚线框围成的3X3像素的第一排列图案A和由单点划线框围成的3X3像素的第二排列图案B在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
[0057]第一排列图案A及第二排列图案B中，作为亮度系像素的G滤光片分别配置在四角和中央，配置在两条对角线上。并且，第一排列图案A中，B滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，R滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列，另一方面，第二排列图案B中，R滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，B滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列。即，第一排列图案A和第二排列图案B中,R滤光片和B滤光片的位置关系反转，而其他配置相同。
[0058]并且，第一排列图案A和第二排列图案B的四角的G滤光片如图8所示，通过第一排列图案A和第二排列图案B在水平、垂直方向上交替配置，形成与2X2像素对应的正方排列的G滤光片。
[0059][特征(4)]
[0060]图2所示的滤色器30包括与由G滤光片构成的2X2像素对应的正方排列。
[0061]如图8所示，取出由G滤光片构成的2X2像素，通过求算水平方向上的G像素的像素值之差的绝对值、垂直方向上的G像素的像素值之差的绝对值、倾斜方向(右上倾斜、左上倾斜)上的G像素的像素值之差的绝对值，能够判断水平方向、垂直方向及倾斜方向中的差的绝对值小的方向存在相关性。
[0062]S卩，根据该滤色器排列，使用最小像素间隔的G像素的信息，能够判别出水平方向、垂直方向及倾斜方向中的相关性高的方向。该方向判别结果能够用于根据周围像素进行插值的处理(去马赛克算法处理)。
[0063][特征(5)]
[0064]图2所示的滤色器30的基本排列图案C相对于该基本排列图案C的中心(四个G滤光片的中心)呈点对称。并且，如图2所示，基本排列图案C内的第一排列图案A及第二排列图案B也分别相对于中心的G滤光片呈点对称。
[0065]通过具有这样的对称性，能够减小或简化后段的处理电路的电路规模。
[0066]如图9所示，在基本排列图案C中，水平方向上的第一至第六行中的第一及第三行的滤色器排列是GRGGBG，第二行的滤色器排列是BGBRGR，第四及第六行的滤色器排列是GBGGRG,第五行的滤色器排列是RGRBGB。
[0067]现在，在图9中，若将基本排列图案C在水平方向及垂直方向上分别各移位一个像素而得到的基本排列图案设为C’，分别各移位两个像素而得到的基本排列图案设为C”，则即使在水平方向及垂直方向上重复配置这些基本排列图案C’、C”，也会形成相同的滤色器排列。
[0068]S卩，通过在水平方向及垂直方向上重复配置基本排列图案，使能够构成图9所示的滤色器排列的基本排列图案存在多个。在本实施方式中，为了便于说明，将基本排列图案为点对称的基本排列图案C称为基本排列图案。
[0069]此外，在图3中，在所有基本排列图案C均设置有遮光部40，但不限于此，也可以仅在摄像元件的一部分规定区域内的基本排列图案C设置。这一点在以下实施方式中也相同。
[0070]摄像装置10为了进行所谓相位差方式的AF控制，摄像元件14以预先规定的图案来配置相位差检测用像素。在该相位差检测用像素上，如图3所示，形成有遮光部40，该遮光部40包括对水平方向上的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A及对水平方向上的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B。在相位差AF控制中，基于设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的像素数据和设置有遮光膜40B的相位差检测用像素的像素数据来检测相位的偏移量，并基于该偏移量调整摄影镜头的焦点位置。
[0071]在本实施方式中，如图3所示，该遮光部40设置在所有基本排列图案C的垂直方向上的上端侧及下端侧的配置有G滤光片的相位差检测用像素上。即，遮光膜40设置在第一排列图案A、第二排列图案B的四角的配置有G滤光片的相位差检测用像素上。换言之，在所有基本排列图案C的中央的2X2的相位差检测用像素上设置有遮光膜40。
[0072]在进行相位差AF控制的情况下，在相位差检测用像素相邻或相位差检测用像素在垂直方向上配置时，AF控制的精度较高。
[0073]与之相对，在本实施方式中，在所有配置有G滤光片的相位差检测像素上设置有遮光膜40，相位差检测用像素相邻且在垂直方向上配置，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0074]摄像处理部16对从摄像元件14输出的摄像信号实施放大处理、相关双采样处理、A/D转换处理等预先规定的处理，并作为像素数据输出到图像处理部20。
[0075]图像处理部20对从摄像处理部16输出的像素数据实施所谓去马赛克算法处理。即，对于全部像素，根据周围像素的像素数据来对所对应颜色以外的颜色的像素数据进行插值，生成全部像素的R、G、B像素数据。并且，对所生成的R、G、B像素数据实施所谓YC转换处理，生成亮度数据Y、色差数据Cr、Cb。并且，进行缩放处理，将这些信号缩放成与摄影模式对应的大小。
[0076]驱动部22根据来自控制部24的指示，进行从摄像元件14读出摄像信号的读出驱动等。
[0077]控制部24根据摄影模式等集中控制驱动部22及图像处理部20等。详细情况后述，控制部24对驱动部22发出指示以通过与摄影模式对应的读出方法读出摄像信号，或者对图像处理部20发出指示以进行与摄影模式对应的图像处理。
[0078]由于需要根据摄影模式而间拔并读出来自摄像元件14的摄像信号，因此控制部24指示驱动部22以通过所指示的与摄影模式对应的间拔方法进行间拔并读出摄像信号。
[0079]作为摄影模式，包括拍摄静止图像的静止图像模式及HD动画模式、动画模式(实时取景模式)等动画模式，其中，上述HD动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，生成较高分辨率的HD (高清)动画数据，并记录于未图示的存储卡等记录介质；上述取景动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，并将分辨率较低的取景动画输出到未图示的显示部。
[0080]接着，作为本实施方式的作用，参照图4所示的流程图，对由控制部24执行的处理进行说明。
[0081]此外，图4所示的处理在被指示执行与摄影模式对应的摄影的情况下执行。
[0082]首先，在步骤100中，指示驱动部22以通过与摄影模式对应的间拔方法读出像素数据。
[0083]例如，在HD动画模式、取景动画模式等动画模式的情况下，进行相位差AF控制并生成动画数据，因此读出设置有遮光膜40A及遮光膜40B的至少一部分相位差检测用像素，
即在图3中垂直方向上的第(6n+l)、第(6n+3)、第(6n+4)、第(6n+6) (n=0、l、2、......)行中
的包括遮光膜40A及遮光膜40B的至少一部分的行，基于这些行的像素数据进行相位差AF控制，并且读出除这些行以外的第(6n+2)、第(6n+5)行即普通像素行的至少一部分的行，来生成动画数据。在生成该动画数据时，对相位差检测用像素根据其周围的普通像素的像素数据进行插值。
[0084]如图3所示，在本实施方式中，在所有配置有G滤光片的相位差检测用像素上设置有遮光膜40。因此，由于相位差检测用像素相邻且在垂直方向上配置，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0085]在步骤102中，指示图像处理部20以执行与摄影模式对应的图像处理(去马赛克算法处理及YC转换处理)及缩放处理。由此，图像处理部20进行上述YC转换处理及缩放处理。
[0086]此外，控制部24能够由包括CPU、R0M、RAM、非易失性ROM等在内的计算机构成。在这种情况下，能够将上述处理的处理程序预先存储到例如非易失性ROM中，由CPU将它们读入并执行。
[0087]并且，在本实施方式中，如图3、图5A所示，说明了遮光膜40A沿水平方向配置而得到的排列行与遮光膜40B沿水平方向配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置的情况，但如图5B所示，也可以构成为:按照遮光膜40A及遮光膜40B的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行与按照遮光膜40B及遮光膜40A的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置。此外，在图5中，仅示出了相位差检测用像素。在图5B所示的配置的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均倾斜地配置，因此在拍摄包括例如斜线在内的被摄体的情况下，能够高精度地使焦点对准。这一点在以下实施方式中也相同。
[0088](第二实施方式)
[0089]接着，说明本发明的第二实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分标以相同的附图标记，并省略其详细说明。
[0090]图6表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0091]如图6所示，在本实施方式中，遮光部40分别设置在所有基本排列图案C的垂直方向上的上端侧及下端侧的G滤光片的相位差检测用像素上。S卩，在图6的例子中，在垂直方向上的第(6n+3) (n=0、l、2、......)、第(6n+4)行上未配置遮光膜40A、40B。
[0092]在这种情况下，控制部24在摄影模式是动画模式的情况下读出配置有遮光膜40A.40B的行的相位差检测用像素的像素数据，进行相位差AF控制，并且读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素的像素数据，来生成动画数据。
[0093]这样一来，在本实施方式中，相位差检测用像素的像素数据仅用于相位差AF控制，而不用于动画数据的生成，因此无需根据周围像素进行插值。并且，动画数据是根据普通像素的像素数据生成的。因此，与将相位差检测用像素用于动画数据的生成的情况相比，能够提高相位差AF控制的处理速度。并且，与进行插值并生成动画数据的情况相比，能够提高动画数据生成的处理速度。
[0094]此外，在上述各实施方式中，说明了 RGB三原色的滤色器的滤色器排列，但滤色器的种类不限于此。
[0095]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素设置对水平方向上的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A及对水平方向上的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B的结构，但遮光的区域不限于此，只要遮光膜40A对相位差检测用像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域、遮光膜40B对相位差检测用像素的一部分进行遮光而使光透过与透光膜40A透过的区域成对的区域即可。
[0096]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素设置遮光膜的结构，但不限于此，通过设为例如日本特愿2009-227338号所述的结构，也可以形成相位差检测用像素。即，摄像元件由顶部微透镜、内部微透镜及同一形状的受光元件构成，并构成为，包括:第一像素D1，接受通过摄影镜头光瞳的整个区域的光线；第二像素D2，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分的光线；及第三像素D3，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分且与第二像素D2不同的区域的光线。并且，如图7所示，对于第二像素D2、第三像素D3，将直径小于第一像素Dl的顶部微透镜LI的顶部微透镜L2、L3相对于内部微透镜的光轴向各自不同的方向偏移而分别配置。由此，能够将第二像素D2、第三D3作为相位差检测用像素来形成。本发明也能够适用于这样的结构中。而且，根据摄像元件的结构，也可以是不设置内部透镜的形态。并且，作为相位差像素的结构，不限于上述结构，只要能够进行光瞳分割就可以替代。
[0097](第三实施方式)
[0098]接着，说明本发明的第三实施方式。
[0099]相位差检测用像素与普通像素相比灵敏度低等，其特性不同，因此在将相位差检测用像素的像素数据作为静止图像、动态图像来使用的情况下，需要校正相位差检测用像素的像素数据。因此，在本实施方式中，说明相位差检测用像素的像素数据的校正方法。
[0100]作为校正方法，公知有平均值校正及增益校正这两种方法。平均值校正是平均相位差检测用像素的周围的普通像素的像素值而将其作为相位差检测用像素的像素数据的方法。另一方面，增益校正是通过将相位差检测用像素的像素数据乘以与普通像素和相位差检测用像素的电平差相当的规定增益来提高相位差检测用像素的像素数据的方法。
[0101]图10表示以基本排列图案C的中央的2 X 2的G像素为中心的4 X 4像素内的G像素的配置。在该图中，将中心的2X2的G像素从左上方起按照顺时针分别设为Gl、G2、G3、G4，将其周围的G像素从左上方起按照顺时针分别设为G5、G6、G7、G8。
[0102]如图3、6所示，相位差检测用像素配置在Gl、G2、G3、G4的各像素。并且，在要对例如Gl的像素数据进行平均值校对的情况下，可考虑以作为普通像素的G5、G6、G8的像素数据的平均值进行校正。但是，G6、G8不是与Gl相邻的像素。
[0103]因此，在本实施方式中，进行替换校正，以相邻的普通像素的像素数据来替换相位差检测用像素的像素数据。
[0104]具体而言，将Gl的像素数据替换为相邻的G5的像素数据,将G2的像素数据替换为相邻的G6的像素数据，将G3的像素数据替换为相邻的G7的像素数据，将G4的像素数据替换为相邻的G8的像素数据。
[0105]如上所述，通过将相位差检测用像素的像素数据替换为相邻的普通像素的像素数据来进行校正。
[0106]此外，根据摄影图像的内容，进行增益校正及替换校正中的某一种校正可获得良好图像有时是不同的。因此，可以根据摄影图像的内容来分别使用增益校正和平均值校正。
[0107]附图标记
[0108]10摄像装置
[0109]12光学系统
[0110]14摄像元件
[0111]16摄像处理部
[0112]20图像处理部
[0113]22驱动部
[0114]24控制部
[0115]30滤色器
[0116]40遮光部
[0117]40A、40B 遮光膜
【权利要求】
1.一种彩色摄像元件，具有: 摄像元件，包括在水平方向及垂直方向上排列的多个光电转换元件； 滤色器，设置在由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6X6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央的行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及 相位差检测用像素，至少配置在上述基本排列图案内的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
2.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中， 在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括第一遮光膜或第二遮光膜， 上述第一遮光膜对该相位差检测用像素的一部分区域进行遮光，而使光透过其他区域， 上述第二遮光膜对该相位差检测用像素的一部分进行遮光，而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域。
3.根据权利要求2所述的彩色摄像元件，其中， 上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置在所有上述基本排列图案的所有上述第一滤光片所对应的位置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述相位差检测用像素在上述摄像元件的至少规定区域内配置于所有上述基本排列图案的上述垂直方向上的上端侧及下端侧的上述第一滤光片所对应的位置。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述第一遮光膜沿着上述水平方向配置而得到的排列行与上述第二遮光膜沿着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配置。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替配置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
9.一种摄像装置，具有:上述权利要求1-8中任一项所述的彩色摄像元件； 驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据 '及 调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整。
10.一种摄像装置，具有: 权利要求5所述的彩色摄像元件； 驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据，并且从上述基本排列图案的上述垂直方向上的中央侧的普通像素读出动画生成用像素数据； 调焦单元，基于上述相位差检测用像素数据对焦点进行调整；及 生成单元，基于上述动画生成用像素数据来生成动画数据。
11.一种摄像程序，用于使计算机作为构成权利要求9或10所述的摄像装置的各单元而发挥功能。`
【文档编号】H04N5/232GK103460702SQ201180069490
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年7月29日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】林健吉, 远藤宏, 河村典子, 青木贵嗣, 井上和纪 申请人:富士胶片株式会社
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