摄像装置及信号处理方法_2

文档序号:8323844阅读:来源:国知局
镜I的光瞳区域的不同部分的一对光束中的一方(例如通过了光瞳区域的右半部的光束)进行受光,并输出与受光量对应的信号。即,设置于固体摄像元件5的多个相位差检测用像素单元51R对由通过了摄影透镜I的光瞳区域的不同部分的一对光束中的一方形成的像进行摄像。
[0050]多个相位差检测用像素单元51L对上述一对光束中的另一方(例如通过了光瞳区域的左半部的光束)进行受光,输出与受光量对应的信号。即,设置于固体摄像元件5的多个相位差检测用像素单元51L对由通过了摄影透镜I的光瞳区域的不同部分的一对光束中的另一方形成的像进行摄像。
[0051]此外,相位差检测用像素单元51R、51L以外的多个像素单元51 (下面,称为摄像用像素单元)对由通过了摄影透镜I的光瞳区域的大致全部部分的光束形成的像进行摄像。
[0052]在像素单元51的光电转换部上方设有遮光膜,在该遮光膜上形成有规定光电转换部的受光面积的开口。
[0053]摄像用像素单元51的开口(在图2中由符号a表示)的中心与摄像用像素单元51的光电转换部的中心(正方形的方块的中心)一致。此外,在图2中,为了对图进行简化,而仅对摄像用像素单元51的一部分图示了开口 a。
[0054]与此相对,相位差检测用像素单元51R的开口(在图2中由符号c表示)的中心相对于相位差检测用像素单元51R的光电转换部的中心向右侧偏心。
[0055]相位差检测用像素单元51L的开口(图2中由符号b表示)的中心相对于相位差检测用像素单元51L的光电转换部的中心向左侧偏心。
[0056]在固体摄像元件5中,搭载有绿色的滤色器的像素单元51的一部分成为相位差检测用像素单元51R或者相位差检测用像素单元51L。当然,也可以将搭载有其他颜色的滤色器的像素单元设成相位差检测用像素单元。
[0057]相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L分别在配置有像素单元51的区域中离散地及周期性地配置。
[0058]在图2的例子中,相位差检测用像素单元51R在偶数行的像素单元行的一部分(在图2的例子中,是每隔三个像素单元行地排列的四个像素单元行)中,在行方向X上每隔三个像素单元地配置。
[0059]在图2的例子中,相位差检测用像素单元51L在奇数行的像素单元行的一部分(处于包括相位差检测用像素单元51R的像素单元行的旁边的像素单元行)中,在行方向X上以与相位差检测用像素单元51R相同的周期配置。
[0060]通过这样的结构,通过遮光膜的开口 b而被像素单元51L接收的光中,来自设置于图2的纸面上方的摄影透镜I的从被摄体观察为左侧的光即来自用右眼观察被摄体的方向的光是主要的光,通过遮光膜的开口 c而被像素单元51R接收的光中,来自摄影透镜I的从被摄体观察为右侧的光即来自用左眼观察被摄体的方向的光是主要的光。
[0061]S卩,通过所有的相位差检测用像素单元51R,能够得到用左眼看被摄体的摄像图像信号,通过所有的相位差检测用像素单元51L,能够得到用右眼看被摄体的摄像图像信号。因此,能够通过组合两者而生成被摄体的立体图像数据,或者通过对两者进行相关运算而生成相位差?目息。
[0062]此外,相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L通过使遮光膜的开口向反方向偏心,从而能够分别接收通过了摄影透镜I的光瞳区域的不同部分的光束,而得到相位差信息。但是,用于得到相位差信息的结构不限于此,能够采用众所周知的结构。
[0063]固体摄像元件5还具备:垂直扫描电路52与水平扫描电路53。
[0064]垂直扫描电路52进行各像素单元51所包括的信号输出电路的转送晶体管、复位晶体管及行选择晶体管的通断控制。
[0065]水平扫描电路53与设置于每个像素单元列的输出信号线连接,上述像素单元列由在列方向Y上排列的像素单元51构成,将从处于像素单元行的各像素单元51输出到输出信号线的输出信号依次输出到固体摄像元件5外部。
[0066]垂直扫描电路52及水平扫描电路53按照图1所示的摄像元件驱动部10的指示来进行动作。摄像元件驱动部10以使每个像素单元行的曝光期间错开一定时间的所谓卷帘快门方式来驱动固体摄像元件5。
[0067]图1所示的散焦量计算部19使用从相位差检测用像素单元51L及相位差检测用像素单元51R读出的输出信号群,来计算出由上述一对光束而形成的两个像的相对的位置偏移量、即相位差量,并根据该相位差量来计算出摄影透镜I的焦点调节状态,在此是偏离对焦状态的量及其方向、即散焦量。
[0068]图1所示的系统控制部11根据由散焦量计算部19计算出的散焦量,使摄像透镜I所包括的聚焦透镜移动到对焦位置而控制像透镜I的对焦状态。如此,系统控制部11起到作为对焦控制部的功能。
[0069]相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L的开口向反方向偏心。因此,即使该开口的偏心方向(图2的行方向X)上的位置大致相同,相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L也会产生灵敏度差。
[0070]图3是表示在固体摄像元件5中的行方向X的位置上的相位差检测用像素单元51R、51L的灵敏度比的图。由符号51R表示的直线表示相位差检测用像素单元51R的灵敏度比,由符号51L表示的直线表示相位差检测用像素单元51L的灵敏度比。
[0071]灵敏度比表示接近的相位差检测用像素单元与摄像用像素单元(其中,检测与相位差检测用像素单元相同颜色的光)各自的输出信号之比的意思。在本说明书中,接近的两个像素单元是指,接近到能够视为接收到来自实质上相同的被摄体部分的光的程度的两个像素单元。
[0072]另外,在将相位差检测用像素单元的输出信号电平设成A,并将摄像用像素单元的输出信号电平设成B时,灵敏度比是由A/B或者B/A表示的数值。
[0073]相位差检测用像素单元51R、51L在列方向Y上也周期性地配置。因此,图3所示的数据是对关于在行方向X上的位置相同的相位差检测用像素单元51R(51L)的灵敏度比的数据取平均而得到的数据。
[0074]多个相位差检测用像素单元51R的输出信号与多个相位差检测用像素单元51L的输出信号分别单独存在的话,行方向X上的每个位置电平由于被摄体而不同,所以不知道阴影形状变成什么样。但是,如图3所示,如果求出相位差检测用像素单元与接近它的摄像用像素单元的输出信号之比、即灵敏度比,则能够知道相位差检测用像素单元的灵敏度分布(阴影形状)。
[0075]另外,在固体摄像元件5中,相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L在行方向X上的位置不严格地相同,但在图3中,将接近的相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L作为在行方向X上的位置相同的像素单元来处理。
[0076]相位差检测用像素单元51L的开口 b在图2中向左侧偏心。因此,在图2中,与固体摄像元件5的中心部相比,光更容易进入处于固体摄像元件5的左侧端部的相位差检测用像素单元51L的开口 b中。另一方面,与固体摄像元件5的中心部相比,光更难以进入处于固体摄像元件5的右侧端部的相位差检测用像素单元51L的开口 b中。
[0077]另外,相位差检测用像素单元51R的开口c与相位差检测用像素单元51L在行方向X上向反方向偏心,因此其灵敏度比的特性与相位差检测用像素单元51L相反。
[0078]因此,如图3所示,从固体摄像元件5的左端部越向右端部,相位差检测用像素单元51L的灵敏度比越低。另外,从固体摄像元件5的左端部越向右端部,相位差检测用像素单元5IR的灵敏度比越高。
[0079]另外,相位差检测用像素单元51L的灵敏度比与相位差检测用像素单元51R的灵敏度比在固体摄像元件5的中央部分大致相同。
[0080]如此,当在相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L之间存在灵敏度差时,从多个相位差检测用像素单元51R得到的输出信号群与从多个相位差检测用像素单元51L得到的输出信号群的相关运算的结果包含误差。因此,无法准确地算出由相位差检测用像素单元51R拍摄的像与由相位差检测用像素单元51L拍摄的像之间的相位差量。
[0081]因此,在本实施方式的数码相机中,散焦量计算部19起到作为为了消除相位差检测用像素单元51R与相位差检测用像素单元51L的灵敏度差而按照校正数据来校正相位差检测用像素单元51R的输出信号与相位差检测用像素单元51L的输出信号的信号校正部的功能,并起到作为使用校正后的输出信号来计算出相位差量的相位差量计算部的功能。
[0082]散焦量计算部19起到作为使用由固体摄像元件5进行摄像而得到的摄像图像信号中的、各相位差检测用像素单元51R(51L)的输出信号与接近该各相位差检测用像素单元51R(51L)的摄像用像素单元51的输出信号来生成上述校正数据的校正数据生成部及将所生成的校正数据记录于记录介质的记录控制部的功能。
[0083]例如,散焦量计算部19使用摄像图像信号,而对于行方向X上的每个位置计算出相位差检测用像素单元51R的灵敏度比与相位差检测用像素单元51L的灵敏度比,并生成图3所示的数据。而且,作为上述校正数据,散焦量计算部19生成与相位差检测用像素单元51R、51L的输出信号相乘的系数,该系数如图4所示使相位差检测用像素单元51R的灵敏度比与相位差检测用像素单元51L的灵敏度比分别在任何位置都成为相同的值。
[0084]或者,作为上述校正数据,散焦量计算部19生成为了使相位差检测用像素单元51L的灵敏度比的坐标图(graph)与图3所示的相位差检测用像素单元51R的灵敏度比的坐标图一致而需要的、应该与相位差检测用像素单元51L的输出信号相乘的系数。
[0085]或者,作为上述校正数据,散焦量计算部19生成为了使相位差检测用像素单元51R的灵敏度比的坐标图与图3所示的相位差检测用像素单元51L的灵敏度比的坐标图一致而需要的、应该与相位差检测用像素单元51R的输出信号相乘的系数。
[0086]对这样构成的数码相机的动作进行说明。
[0087]图5是用于对图1所示的数码相机的动作进行说明的流程图。
[0088]当被设定成摄影模式时,系统控制部11通过固体摄像元件5开始用于将即时预览图像显示于显示部23的摄像(动态图像摄像)。当该摄像开始时,从固体摄像元件5输出的摄像图像信号由数字信号处理部17进行处理,基于处理后的摄像图像数据的图像被显示于显示部23。由此,通过显示于显示部23的图像,能够实时地确认摄像中的被摄体。
[0089]另一方面,当设定成摄影模式时,散焦量计算部19从系统控制部11取得用于识别安装于相机主体的镜头装置的识别信息、即镜头ID(步骤SI)。
[0090]接下来,散焦量计算部19从系统控制部11取得镜头装置的光学条件的信息(步骤S2)。该光学条件是与确定入射到固体摄像元件5的光线的角度的参数相关的信息,包括摄像时的光圈F值及焦距等信息。
[0091]接着,如果在主存储器16中存储有与在步骤SI中取得的镜头ID及在步骤S2中取得的光学条件的组合对应的校正数据(步骤S3 是”),则散焦量计算部19将处理移向步骤S7,如果在主存储器16中未存储有校正数据(步骤S3 否”),则散焦量计算部19将处理移向步骤S4。
[0092]在步骤S4中,散焦量计算部19取得从固体摄像元件5输出的摄像图像信号。而且,散焦量计算部19使用所取得的摄像图像信号而生成图3所示的数据,并根据该数据生成校正数据(步骤S5)。
[0093]接着,散焦量计算部19将所生成的校正数据、在步骤SI中取得的镜头ID及在步骤S2中取得的光学条件的信息建立关联地存储到主存储器16(步骤S6)。
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