JP2018019296A - Imaging apparatus and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a control method thereof.
露出の異なる画像を合成することにより、撮像素子のダイナミックレンジを超えるダイナミックレンジを有する画像(HDR画像)を生成する技術が知られている。異なるタイミングで撮影した画像からHDR画像を生成すると、動きのある被写体はHDR画像においてブレた状態になる。そのため、1回の撮影で露出の異なる画像を得るための構成が提案されている(特許文献1)。 A technique for generating an image (HDR image) having a dynamic range that exceeds the dynamic range of the image sensor by combining images with different exposures is known. When an HDR image is generated from images taken at different timings, a moving subject is blurred in the HDR image. For this reason, a configuration has been proposed for obtaining images with different exposures in one shooting (Patent Document 1).
特許文献1には、1つのマイクロレンズに複数の画素が割り当てられた撮像素子を用いてHDR画像を生成することが開示されている。1つのマイクロレンズに複数の画素が割り当てられた撮像素子では、マイクロレンズに対する画素の相対位置は視点に相当し、1つのマイクロレンズに割り当てられた画素の数に等しい視差画像を1回の露光によって得ることができる。特許文献1では、このような視差画像のうち、マイクロレンズのケラレが大きな視点位置の画像を低露出の画像、ケラレが小さな視点位置の画像を高露出の画像として用いてHDR画像を生成している。
1対の視差画像の像ずれ量は位相差検出方式の焦点検出に用いることができるが、1対の視差画像のケラレの差が大きい場合、焦点検出領域で得られる画素信号波形の相関が低下し、位相差の検出精度が低下するという問題が生じる。従って、特許文献1の構成では、HDR画像の生成と精度の良い位相差検出の両立が容易でないという課題が生じる。
The image shift amount of a pair of parallax images can be used for focus detection in the phase difference detection method. However, when the difference in vignetting between a pair of parallax images is large, the correlation of pixel signal waveforms obtained in the focus detection region is reduced. However, there arises a problem that the detection accuracy of the phase difference is lowered. Therefore, in the configuration of
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、1回の撮影で露出量の異なる画像を得るとともに、得られた画像から精度の良い位相差検出が可能な撮像装置およびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides an imaging device capable of obtaining images with different exposure amounts in one shooting and capable of detecting phase differences with high accuracy from the obtained images. An object is to provide a control method thereof.
上述の目的は、複数の副画素を有する画素が行列状に配置された撮像素子と、複数の副画素に異なる露出条件を設定する設定手段と、異なる露出条件のうち、第1の露出条件が設定された副画素から得られる信号と、第2の露出条件が設定された副画素から得られる信号とから、ダイナミックレンジを拡大した信号を生成する処理手段と、複数の副画素で得られる信号から生成される、結像光学系の射出瞳の第1の領域を出射する光束による第1の像信号と、射出瞳の第2の領域を出射する光束による第2の像信号との位相差を検出する検出手段と、位相差に基づいて結像光学系のデフォーカス量を求める算出手段と、を有することを特徴とする撮像装置によって達成される。 The above-described object is to provide an imaging device in which pixels having a plurality of sub-pixels are arranged in a matrix, setting means for setting different exposure conditions for the plurality of sub-pixels, and the first exposure condition among the different exposure conditions. Processing means for generating a signal with an expanded dynamic range from a signal obtained from the set subpixel and a signal obtained from the subpixel for which the second exposure condition is set, and a signal obtained from the plurality of subpixels The phase difference between the first image signal generated by the light beam emitted from the first region of the exit pupil of the imaging optical system and the second image signal generated by the light beam emitted from the second region of the exit pupil. This is achieved by an imaging apparatus comprising: a detecting means for detecting the image and a calculating means for obtaining a defocus amount of the imaging optical system based on the phase difference.
本発明によれば、1回の撮影で露出量の異なる画像を得るとともに、得られた画像から精度の良い位相差検出が可能な撮像装置およびその制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus capable of obtaining images with different exposure amounts in one shooting and capable of detecting phase differences with high accuracy from the obtained images, and a control method thereof.
以下、本発明の例示的な実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラに関して説明する。しかしながら、本発明は固体撮像素子を用いる任意の電子機器に適用可能である。このような電子機器にはデジタルカメラをはじめ、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話機、スマートフォン、PDA、ゲーム機、ドライブレコーダ、ロボットなどが含まれるが、これらに限定されない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, a digital camera as an example of an imaging apparatus according to the present invention will be described. However, the present invention is applicable to any electronic device that uses a solid-state image sensor. Such electronic devices include, but are not limited to, digital cameras, personal computers, tablet computers, mobile phones, smartphones, PDAs, game machines, drive recorders, robots, and the like.
●(第1実施形態)
図1(a)は、本実施形態に係るデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図である。デジタルカメラは、鏡筒101、撮像素子102、HDR処理部103、画像処理部104、圧縮伸長部105、信号処理部106、制御部107、発光部108、操作部109、表示部110、記録部111を備える。なお、図において点線矢印は被写体光、実線矢印は制御信号や画像信号以外の信号、一点鎖線矢印は画像信号を表している。
● (First embodiment)
FIG. 1A is a block diagram illustrating a functional configuration example of the digital camera according to the present embodiment. The digital camera includes a
鏡筒101はレンズユニット(結像光学系)であり、着脱可能であっても、固定されていてもよい。フォーカス機構部1011は、フォーカスレンズとその駆動機構を有する。ズーム機構部1012は、レンズの焦点距離(画角)を変更するズームレンズとその駆動機構を有する。絞り機構部103は、撮像素子102に入射する光量を調整する絞り羽根とその駆動機構を有する。シャッタ機構部1014はシャッターとその駆動機構を有する。なお、絞りがシャッターを兼ねる場合、絞り機構部1013とシャッタ機構部1014は統合される。フォーカス機構部1011、ズーム機構部1012、絞り機構部1013、シャッタ機構部1014の動作は制御部107によって制御される。
The
撮像素子102は、マイクロレンズごとに複数の光電変換部またはフォトダイオードが割り当てられた画素部や、アナログ・デジタル(AD)コンバータなどを有し、画像信号を出力する。なお、撮像素子102は、光電変換部を単位とした読み出しや、マイクロレンズを単位とした読み出しなど、複数の読み出しモードを有する。撮像素子102の電荷蓄積やリセット動作のタイミングは制御部107によって制御される。
The
HDR処理部103は、撮像素子102が出力する画像信号に基づいてダイナミックレンジを拡張するための合成処理を行う。HDR処理部103の処理の詳細は後述する。
The
画像処理部104は図1(b)に示すように信号生成部1041、色補正処理部1042、AE(Auto Exposure)処理部1043、およびホワイトバランス調整処理部1044を有する。
画像処理部104は、HDR処理部103から、HDR処理後の視差画像信号(A像信号群およびB像信号群(後述))を信号生成部1041で受信する。信号生成部1041はA像信号群にB像信号群を加算して1フレームの画像信号として、もしくは加算せずに1対の視差画像信号として出力する。色補正処理部1042は、信号生成部1041が出力する画像信号に色補正処理を適用して制御部107、AE処理部1043、およびホワイトバランス調整処理部1044に出力する。
As shown in FIG. 1B, the
The
制御部107は、色補正処理部1042から受信した画像信号を内部のRAM(Random Access Memory)に格納する。
The
AE処理部1043は色補正処理部1042から受信した画像信号から例えば輝度情報を生成し、絞り値、シャッタースピード、感度などの露出条件を決定し、制御部107に出力する。AE処理部1043はまた、輝度情報に基づいて発光部108の発光要否を判定し、制御部107に出力する。
ホワイトバランス調整処理部1044は色補正処理部1042から受信した画像信号にオートホワイトバランス調整処理を適用して制御部107に出力する。
The AE processing unit 1043 generates, for example, luminance information from the image signal received from the color
The white balance
圧縮伸長部105は、制御部107内のRAMに格納された画像信号を読み出し、JPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)方式などの所定の静止画像データフォーマットに準拠した符号化処理を適用して符号化画像データを生成する。また、圧縮伸長部105は、制御部107から供給された符号化画像データに復号処理を適用する。なお、圧縮伸長部105は、MPEG(Moving Picture Experts Group)方式などに準拠した動画の符号化や復号を実行してもよい。
The compression /
信号処理部106は、HDR処理部103から受信する、HDR処理されたA像信号とB像信号(後述)から、A像とB像の位相差(像ずれ量)を検出し、制御部107に送信する。算出手段としての制御部107は位相差を撮像光学系の焦点状態を示すデフォーカス量に変換し、デフォーカス量からフォーカスレンズの駆動量および駆動方向を決定する。制御部107は決定した駆動方向および駆動量を表す制御信号をフォーカス機構部1011に送信する。フォーカス機構部1011は制御部107から受信した制御信号に従ってフォーカスレンズの駆動機構を動作させる。
The
制御部107は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAMなどから構成されるプログラマブルコントローラである。制御部107は、ROMに記憶されたプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することにより、デジタルカメラの各部の動作を制御し、デジタルカメラの各機能を実現する。
The
発光部108は、画像処理部104でのAE処理によって被写体輝度が低いと判断された場合、撮影時に発光させる補助光源であり、キセノン管やLEDなどを光源として用いることができる。
操作部109は、例えばボタン、キー、レバー、ダイヤル、タッチパネルなどを有し、ユーザ操作に応じた制御信号を制御部107に出力する。操作部109には例えばシャッタレリーズボタン、メニューボタン、撮影モードダイヤル、再生/撮影モード切替ボタン、ズームレバー、方向キー、決定ボタンなどが含まれる。
The
The
表示部110は、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスとそのインタフェース回路などを有する。表示部110は、制御部107から供給された画像信号から表示デバイスに表示させるための画像信号を生成し、この信号を表示デバイスに供給して画像を表示させる。
The
記録部111は、例えば、着脱可能な半導体メモリ、光ディスク、HDD(Hard Disk Drive)、磁気テープなどを記録媒体とする記憶装置である。記録部111は例えば圧縮伸長部105が生成する符号化画像データを制御部107を通じて受け取り、記録する。記録部111はまた、制御部107から要求されたデータを記録媒体から読み出し、制御部107に出力する。
The
図2は撮像素子102の構成例を示す模式図である。撮像素子102は、例えばシリコン(Si)を用いた半導体基板に、複数の画素201が行列状に配列された画素アレイ部202と、周辺回路部とを有する。周辺回路部には、垂直駆動回路203、カラム信号処理回路204、水平駆動回路205、タイミング制御回路206などが含まれる。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the
画素201は、光電変換部としてのフォトダイオードを複数有する。また、画素201は、例えば、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタなどを含む、複数の画素トランジスタを有する。画素201については図3、図6を用いて後で詳細に説明する。
The
垂直駆動回路203は、例えばシフトレジスタを有し、画素駆動線208を選択し、選択された画素駆動線208に画素201を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素201を駆動する。すなわち、垂直駆動回路203は、画素アレイ部202の画素201を行単位で垂直方向に順次選択し、選択した行の画素201で生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線207を通してカラム信号処理回路204に供給する。
The
カラム信号処理回路204は、画素201の列ごとに配置され、垂直駆動回路203で選択された行の画素201から出力される画素信号に対してノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路204が行う信号処理は、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関2重サンプリング(Correlated Double Sampling)や、増幅、AD変換などであってよい。
The column
水平駆動回路205は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路204を順番に選択し、カラム信号処理回路204の各々から画素信号を水平信号線209に出力させる。
The
タイミング制御回路206は、垂直同期信号、水平同期信号、およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路203、カラム信号処理回路204、および水平駆動回路205などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。マスタクロックは例えば制御部107からタイミング制御回路206に供給される。また、タイミング制御回路206は、制御部107から受信するデータに基づく動作モードで動作する。
The
図3は、撮像素子102の画素201の構成例と画素アレイ部202とを模式的に示す平面図である。
画素201は、図3(a)に示すように、1つのマイクロレンズ210と、同様の構成を有する2つの副画素201L、201Rとを有する。副画素201Lにはフォトダイオード(PD)211と、PD211が発生する電荷を読み出す転送トランジスタ213と、転送トランジスタ213で読み出した電荷を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン(FD)215が設けられている。副画素201Rにも同様に、PD212、転送トランジスタ214、FD216が設けられている。このように、副画素201L、201Rは、独立した信号を生成および出力することができる。
FIG. 3 is a plan view schematically showing a configuration example of the
As shown in FIG. 3A, the
PD211とPD212には結像光学系(鏡筒101)の射出瞳のうち、互いに異なる部分領域から光が入射する。そのため、画素アレイ部202に含まれる複数の画素201について、副画素201Lから得られる画素信号で形成される画像と、副画素201Rから得られる画素信号で形成される画像とは、視点が異なる画像(視差画像)となる。
なお、画素201ごとに、PD211とPD212から得られる画素信号を加算すると、画素またはマイクロレンズ単位の画素信号が得られる。
Light enters the
For each
図3(b)は、図2の画素アレイ部202における画素の配列を模式的に示している。画素301、302、303、304を例にとって説明すると、301L、302L、303L、304Lは図3(a)のPD211に対応し、301R、302R、303R、304Rは図3(a)のPD212に対応している。
FIG. 3B schematically shows an arrangement of pixels in the
図3(b)のような画素配列を有する撮像素子102における、PD211、212と結像光学系の射出瞳との関係を図4を用いて説明する。
図4において、401は図3(a)における画素201が3つ並んだ状態の断面構成を模式的に示している。画素201の各々は、マイクロレンズ210、PD211、PD212の他に、所定の色パターンのカラーフィルタ403を有する。また、中央のマイクロレンズ210を有する画素に対して、射出瞳406から出射する光束の中心を光軸409とする。射出瞳406から出射した光束は、光軸409を中心として撮像素子102に入射する。407、408は射出瞳406の部分領域(瞳領域)を表す。瞳領域407(第1の領域)を出射する光束の最外周の光線を410、411で示し、瞳領域408(第2の領域)を出射する光束の最外周の光線を412、413で示す。図4からわかるように、射出瞳406を出射する光束のうち、光軸409を境にして、瞳領域407を出射する光束はPD212に入射し、瞳領域408を出射する光束はPD211に入射する。つまり、PD211とPD212は、各々、射出瞳406の瞳領域407、408を出射した光束を受光する。
The relationship between the PDs 211 and 212 and the exit pupil of the imaging optical system in the
In FIG. 4, 401 schematically shows a cross-sectional configuration in which three
以下では、PD211で得られる信号をA像信号、PD212で得られる信号をB像信号と呼ぶ。また、A像信号列で形成される像をA像、B像信号列で形成される像をB像と呼ぶ。図3(b)の行305に含まれる画素301、302、303、304から得られる信号の場合、301L、302L、303L、304Lから得られるA像信号で形成される像(信号列)がA像(第1の像信号)である。また、PD301R、302R、303R、304Rから得られるB像信号で形成される像(信号列)がB像(第2の像信号)である。A像およびB像は、信号処理部106で位相差を検出する対象であり、まとめて焦点検出用信号と呼ぶ。また、A像信号を出力するPDもしくは副画素をA像用副画素、B像信号を出力するPDもしくは副画素をB像用副画素と呼ぶ。
Hereinafter, a signal obtained from the
図5は、図3(b)に示した画素配列の一部について、原色ベイヤー配列のカラーフィルタが設けられている状態を示している。本実施形態においては、1度の撮影でHDR画像を生成するため、異なる露出条件(第1および第2の露出条件)を副画素に設定する。 FIG. 5 shows a state in which a color filter of the primary color Bayer array is provided for a part of the pixel array shown in FIG. In the present embodiment, different exposure conditions (first and second exposure conditions) are set for the sub-pixels in order to generate an HDR image by one shooting.
図5において、n,n+2,n+4行目は、赤(R)と緑(Gr)のカラーフィルタが交互に配置され、n+1,n+3,n+5行目は緑(Gb)と青(BL)のカラーフィルタが交互に配置されている。そして、n行目でA像信号を読み出す光電変換部(例えばPD301L)と、B像信号を読み出す光電変換部(例えばPD301R)との電荷蓄積時間を異ならせる(例えばPD301Lの電荷蓄積時間をPD301Rの電荷蓄積時間より短くする。逆でもよい)。また、n行目とカラーフィルタの配列が同じで、n行目とは電荷蓄積時間の関係を逆転させた行を設ける。図5の例では、n+2行目のPD301R’の電荷蓄積時間はPD301Lの電荷蓄積時間と等しく、PD301L’の電荷蓄積時間はPD301Rの電荷蓄積時間と等しい。 In FIG. 5, red (R) and green (Gr) color filters are alternately arranged in the n, n + 2, and n + 4 rows, and green (Gb) and blue (BL) colors are arranged in the n + 1, n + 3, and n + 5 rows. Filters are arranged alternately. Then, the charge accumulation time of the photoelectric conversion unit (for example, PD301L) that reads the A image signal in the n-th row is different from that of the photoelectric conversion unit (for example, PD301R) that reads the B image signal (for example, the charge accumulation time of PD301L is different from that of PD301R). Shorten the charge accumulation time or vice versa. Further, the arrangement of the color filters is the same as that of the n-th row, and a row in which the relationship of the charge accumulation time is reversed with respect to the n-th row is provided. In the example of FIG. 5, the charge accumulation time of the PD301R ′ in the (n + 2) th row is equal to the charge accumulation time of the PD301L, and the charge accumulation time of the PD301L ′ is equal to the charge accumulation time of the PD301R.
同様に、n+3行目においては、PD310Lの電荷蓄積時間をPD310Rの電荷蓄積時間より短く(または長く)する。また、n+5行目のPD310R’の電荷蓄積時間はPD310Lの電荷蓄積時間と等しく、PD310L’の電荷蓄積時間はPD310Rの電荷蓄積時間と等しい。
なお、後述するように、異なる露出条件は、実質的に露出量が異なる信号が得られれば電荷蓄積時間の長さを異ならせることに限らない。
また、HDR画像を生成する場合、n+1行目とn+4行目については画素信号の読み出しを行わない。
Similarly, in the (n + 3) th row, the charge accumulation time of the
As will be described later, the different exposure conditions are not limited to changing the length of the charge accumulation time if signals having substantially different exposure amounts are obtained.
Further, when generating an HDR image, pixel signals are not read out for the (n + 1) th row and the (n + 4) th row.
このように、HDR画像を生成する場合に読み出す画素行(読み出し行)において、行内で露出の異なるA像信号とB像信号を読み出す。また、A像信号とB像信号の露出量の大小関係を隣接す読み出し行で逆転させる。そのため、高露出の副画素が飽和するなどして画素信号が使用できない場合においても、行間が間引かれたり、A像用副画素とB像用副画素の一方だけ画素信号が用いられたりされないようにしている。 As described above, in the pixel row (reading row) read out when generating the HDR image, the A image signal and the B image signal having different exposure in the row are read out. Further, the magnitude relationship between the exposure amounts of the A image signal and the B image signal is reversed between adjacent readout rows. For this reason, even when the pixel signal cannot be used due to saturation of the highly exposed sub-pixel, the row spacing is not thinned, or only one of the A image sub-pixel and the B image sub-pixel is not used. I am doing so.
読み出し行のA像信号とB像信号ついて露出差が出るように撮影を実施し、露出差の関係が逆転している異なる読み出し行の同種の像信号と組み合わせて用いることでHDR処理を実施する。つまり、HDR処理部103は、高露出のA像信号と低露出のA像信号との組み合わせ、高露出のB像信号と低露出のB像信号との組み合わせを用いてHDR処理を実施する。
Photographing is performed so that an exposure difference is generated with respect to the A image signal and the B image signal of the readout row, and HDR processing is performed by using in combination with the same type of image signal of different readout rows in which the relationship of the exposure difference is reversed. . That is, the
副画素間で露出差を生じさせる手法に制限は無いが、例えば、電荷蓄積時間を異ならせてもよいし、電荷蓄積時間は共通とし、画素信号に対してカラム信号処理回路204で適用する信号増幅率(ゲイン)を異ならせてもよい。なお、以下では電荷蓄積時間を異ならせるものとし、図5で斜線を付したPD(例えばPD301L)には低露出の露出条件、縦線を付したPD(例えばPD301R)が高露出の露出条件にそれぞれ設定されるものとして説明する。
There is no limitation on the method for causing the exposure difference between the sub-pixels. For example, the charge accumulation time may be different, or the charge accumulation time may be common, and the signal applied by the column
図5の例では、カラーフィルタの配列が等しい隣接する2行を1組として、垂直方向に隣接する組のカラーフィルタの配列が異なるようにHDRモードにおける読み出し行を設定している。
なお、読み出し行内の副画素の露出量は共通として、行単位で露出量を異ならせてもよい。例えば図5のn行目の副画素は全て高露出に設定し、n+2行目の副画素を全て低露出に設定してもよい。
In the example of FIG. 5, readout rows in the HDR mode are set so that two adjacent rows having the same color filter arrangement are set as one set, and the arrangement of the color filters adjacent in the vertical direction is different.
Note that the exposure amount of the sub-pixels in the readout row may be common, and the exposure amount may be different for each row. For example, all the subpixels in the nth row in FIG. 5 may be set to high exposure, and all the subpixels in the (n + 2) th row may be set to low exposure.
また、ここではA像とB像の水平方向の位相差を検出するため、位相差検出方向である水平方向に並んだ同種の副画素に対しては同一の露出条件を設定し、位相差検出方向に直交する垂直方向に並んだ同種の副画素に対しては異なる露出条件を設定した。しかし、位相差検出方向が垂直方向の場合には、上下に分割された副画素について、位相差検出方向とそれに直交する方向とで露出条件の設定を異ならせればよい。 Here, in order to detect the horizontal phase difference between the A image and the B image, the same exposure condition is set for the same type of sub-pixels arranged in the horizontal direction, which is the phase difference detection direction, and the phase difference detection is performed. Different exposure conditions were set for the same type of sub-pixels arranged in the vertical direction orthogonal to the direction. However, when the phase difference detection direction is the vertical direction, for the sub-pixels divided vertically, the exposure condition may be set differently in the phase difference detection direction and the direction orthogonal thereto.
このような露出設定および読み出し行の設定によって読み出された1画面分の画素信号は、HDR処理部103で後述するHDR処理が行われた後、画像処理部104と、信号処理部106へそれぞれ供給される。
The pixel signal for one screen read out by such exposure setting and readout row setting is subjected to HDR processing described later in the
次に図6を用いて、画素201の回路構成と動作について説明する。図6は画素201が有する副画素201L、201Rのうち、副画素201Lに関する回路構成を示す図である。副画素201Rも同様の回路構成を有する。
Next, the circuit configuration and operation of the
図6に示すように、副画素201Lには、フォトダイオードPD211、転送トランジスタ213、増幅トランジスタ610、選択トランジスタ611、およびリセットトランジスタ612が設けられている。なおここでは、各トランジスタはnチャネルMOSFET(MOS Field-Effect Transistor)である。
As shown in FIG. 6, the sub-pixel 201L is provided with a photodiode PD211, a
また、転送トランジスタ213、選択トランジスタ611およびリセットトランジスタ612の各ゲートには、画素駆動線208に含まれる転送信号線613、行選択信号線614、リセット信号線615が接続されている。これらの信号線は同一行に含まれる副画素に共通であり、行順次動作型のローリングシャッタや、全行同時動作型のグローバルリセット動作を制御することが可能である。また、転送信号線613を副画素201L、201Rで別個とすることにより、副画素201L、201Rに別個の露出時間(露出量)を設定することが可能になる。さらに、選択トランジスタ611のソースには垂直信号線207が接続され、垂直信号線207の一方の端部は、定電流源616を介して接地されている。
In addition, a
PD211は、光電変換により電荷を生成する。PD211のP側は接地され、N側が転送トランジスタ213のソースに接続されている。転送トランジスタ213がONすると、PD211で生成および蓄積された電荷がFD215に転送され、FD215の寄生容量C61に電荷が蓄積される。
The
増幅トランジスタ610のドレインは電源電圧Vddとされ、ゲートはFD215に接続されている。この増幅トランジスタ610は、FD215の電圧を電気信号に変換する。選択トランジスタ611は、信号を読み出す画素を行単位で選択するためのものであり、そのドレインは増幅トランジスタ610のソースに、ソースは垂直信号線207に接続されている。この選択トランジスタ611がONしたときには、増幅トランジスタ610と定電流源616とがソースフォロアを構成するので、FD215の電圧に対応する電圧が垂直信号線207に出力される。リセットトランジスタ612のドレインは電源電圧Vddとされ、ソースはFD215に接続されている。このリセットトランジスタ612は、FD215の電圧を電源電圧Vddにリセットする。
The drain of the
図7は、HDR処理部103が実行するHDR処理に関する模式図であり、入射光量と信号量の関係を示している。
高露出量が設定される副画素(高露出副画素)では、入射光量がP2となった時点で飽和信号量Q2に到達し、低露出量が設定される副画素(低露出副画素)では、入射光量がP3となった時点で飽和信号量Q2に到達するものとする。一方、ノイズレベルQ1以下の信号量の画素信号は利用することができない。この場合、高露出副画素のダイナミックレンジは入射光量P0からP2までの範囲となり、低露出副画素のダイナミックレンジは入射光量P1からP3までの範囲となる。
FIG. 7 is a schematic diagram related to the HDR processing executed by the
For sub-pixels with high exposure (high-exposure sub-pixel), the saturation signal amount Q2 is reached when the incident light quantity reaches P2, and for sub-pixels with low exposure (low-exposure sub-pixel) Assume that the saturation signal amount Q2 is reached when the incident light quantity reaches P3. On the other hand, a pixel signal having a signal amount equal to or lower than the noise level Q1 cannot be used. In this case, the dynamic range of the high exposure sub-pixel is in the range from the incident light amount P0 to P2, and the dynamic range of the low exposure sub-pixel is in the range from the incident light amount P1 to P3.
低露出副画素と高露出副画素の露出量の比が1:3(低露出副画素の露出量:高露出副画素の露出量=1:3)であるとする。この場合、HDR処理部103は、低露出副画素と高露出副画素を1つずつ有する画素について、P0<入射光量≦P1の範囲の入射光量Aについて、以下の式(1)により、HDR処理後の画素信号HDL_Aを求める。
画素信号HDL_A=高露出副画素信号×1+低露出副画素信号×0・・・(1)
Assume that the ratio of the exposure amount of the low exposure subpixel and the high exposure subpixel is 1: 3 (exposure amount of the low exposure subpixel: exposure amount of the high exposure subpixel = 1: 3). In this case, the
Pixel signal HDL_A = high exposure subpixel signal × 1 + low exposure subpixel signal × 0 (1)
また、HDR処理部103は、P1<入射光量≦P2の範囲の入射光量Bについて、以下の式(2)により、HDR処理後の画素信号HDL_Bを求める。
画素信号HDL_B=高露出副画素信号×(1-α)+低露出副画素信号×α×3・・・(2)
さらに、HDR処理部103は、P2<入射光量の範囲の入射光量Cについて、以下の式(3)により、HDR処理後の画素信号HDL_Cを求める。
画素信号HDL_C=高露出副画素信号×0+低露出副画素信号×3・・・(3)
Also, the
Pixel signal HDL_B = high exposure subpixel signal × (1−α) + low exposure subpixel signal × α × 3 (2)
Further, the
Pixel signal HDL_C = high exposure subpixel signal × 0 + low exposure subpixel signal × 3 (3)
HDR処理部103は、読み出し行に含まれる各画素201について、画素の信号量を、低レベル(入射光量Aに対応)、中レベル(入射光量Bに対応)、高レベル(入射光量Cに対応)に分類する。分類は、同一画素が有する低露出副画素(例えば301L)の信号量と高露出副画素(例えば301R)の信号量の関係に基づいて行うことができる。
For each
そして、HDR処理部103は、信号量が低レベルの画素201については、高露出副画素の画素信号のみを用いた式(1)により、HDR処理後の画素信号を求める。また、HDR処理部103は、信号量が中レベルの画素201については、高露出副画素の画素信号と低露出の画素信号を(1−α):αの比率で合成した式(2)により、HDR処理後の画素信号を求める。ここで、α(αは0以上1以下)は合成比率を表す。さらに、HDR処理部103は、信号量が高レベルの画素201については、低露出の光電変換部信号のみを用いた式(3)により、HDR処理後の画素信号を求める。
Then, the
このようなHDR処理により、図7に示されるように、各画素のダイナミックレンジが入射光量P0〜P3に対応する信号量Q1からQ3に拡張されら高ダイナミックレンジの画像(HDR画像)が得られる。
なお、信号量レベルの低レベル、中レベル、及び高レベルの区分(図7における入射光量P0、P1、P2に相当する信号量)については予め定めておくことができる。
By such HDR processing, as shown in FIG. 7, the dynamic range of each pixel is expanded from the signal amount Q1 corresponding to the incident light quantity P0 to P3 to Q3, and an image with a high dynamic range (HDR image) is obtained. .
Note that low, medium, and high levels of signal amount levels (signal amounts corresponding to the incident light amounts P0, P1, and P2 in FIG. 7) can be determined in advance.
なお、式(1)〜式(3)で用いる高露出副画素、低露出副画素は、隣接する読み出し行内の、水平位置が同一の画素に含まれる同種の副画素である。例えば、画素の信号量を低露出副画素301Lと高露出副画素301Rの出力に基づいて分類したとする。この場合、式(1)〜式(3)を用いて低露出副画素301Lの出力と合成されるのは、高露出副画素301L’の出力である。同様に、高露出副画素301Rの出力と合成されるのは低露出副画素301R’の出力である。
Note that the high-exposure subpixel and the low-exposure subpixel used in Expressions (1) to (3) are the same type of subpixels included in the same horizontal position in adjacent readout rows. For example, assume that pixel signal amounts are classified based on the outputs of the low-
従って、m行目のCフィルタ(CはR、Gr、Gb、BLのいずれか)が設けられたn像信号(nはAまたはB)用の副画素の出力をC(m)nと表すと、例えば図5のn行目とn+2行目の読み出し行からは、
R(n)A+R(n+2)A, Gr(n)A+Gr(n+2)A, R(n)A+R(n+2)A,...というA像信号と、
R(n)B+R(n+2)B, Gr(n)B+Gr(n+2)B, R(n)B+R(n+2)B,...というB像信号とがHDR処理後の画素信号として得られる。
Therefore, the output of the sub-pixel for the n image signal (n is A or B) provided with the C filter in the m-th row (C is any of R, Gr, Gb, and BL) is expressed as C (m) n. For example, from the read lines of the nth line and the n + 2th line in FIG.
R (n) A + R (n + 2) A, Gr (n) A + Gr (n + 2) A, R (n) A + R (n + 2) A, ... ,
B image signals R (n) B + R (n + 2) B, Gr (n) B + Gr (n + 2) B, R (n) B + R (n + 2) B,. Is obtained as a pixel signal after HDR processing.
HDR処理後の1画面分のA像信号とB像信号はそれぞれ異なる視点で撮影したHDR画像である。また、焦点検出領域内で得られるA像信号から生成したA像と、焦点検出領域内で得られるB像信号から生成したB像との位相差を信号処理部106で検出し、デフォーカス量に変換することで、自動焦点検出を行うことができる。なお、1画面分のA像信号とB像信号は、加算して記録してもよいし、別々に記録してもよい。
The A image signal and B image signal for one screen after HDR processing are HDR images taken from different viewpoints. The phase difference between the A image generated from the A image signal obtained in the focus detection area and the B image generated from the B image signal obtained in the focus detection area is detected by the
図8は本実施形態のデジタルカメラのHDR撮影時の動作に関するフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、例えばHDR撮影モードが設定されている際に操作部109から撮影指示が入力されたことによって実行されてよい。なお、撮影準備動作中にAE処理部1043によって適性な露出条件が決定されているものとする。また、HDRモードでの露光時間は電子シャッター(電荷蓄積時間の設定)によって制御するものとする。
FIG. 8 is a flowchart regarding the operation at the time of HDR shooting of the digital camera of the present embodiment. The operation shown in this flowchart may be executed when a shooting instruction is input from the
S801で制御部107は、AE処理部1043が決定した撮影条件に応じて、高露出条件と低露出条件を決定し、所定の撮影条件に設定する。例えば、AE処理部1043が決定した撮影条件を基準として、+n段と−n段の撮影条件を高露出条件と低露出条件として決定することができる。
In step S801, the
S802で制御部107は、S801で決定した撮影条件と、HDRモードでの読み出し行に関する設定を撮像素子102のタイミング制御回路206に行い、撮影を実行する。これにより、例えば図5に示したような副画素単位の露出量制御と読み出しが実行される。
In step S <b> 802, the
S803でHDR処理部103は、図5および図7を用いて説明したように、各画素の信号量を複数のレベルに分類する。そしてHDR処理部103は、分類に応じた式(1)〜(3)によって、低露出量の副画素と高露出量の副画素の出力を加算することにより、HDR処理されたA像信号とB像信号とを生成し、画像処理部104および信号処理部106に出力する。
In step S803, the
S804では画像処理部104内の信号生成部1041で、受信したHDR処理後のA像信号群およびB像信号群のそれぞれについて、色補間やホワイトバランス調整処理などを行い、1対のHDR画像を生成する。なお、信号生成部1041は、A像信号群とB像信号群を加算して1フレーム分のHDR画像としてから色補間やホワイトバランス調整処理などを行ってもよい。また、画像処理部104は、1対のHDR画像を加算してもよい。画像処理部104は、処理をS806へ移行する。
In step S804, the
一方、S805では信号処理部106が、焦点検出領域内のHDR処理後のA像信号およびB像信号からA像とB像を生成し、A像とB像との位相差(像ずれ量)を例えば相関量に基づいて検出し、処理をS806へ移行する。
On the other hand, in S805, the
S806で制御部107は撮影処理を終了するか否かを判断し、終了する場合は待機状態へと遷移する。一方、終了しない場合は、処理をS801へ戻して次の撮影処理を実行する。
In step S <b> 806, the
本実施形態によれば、1つのマイクロレンズに複数の副画素が割り当てられた撮像素子を用い、副画素間で露出量の大小関係を異ならせるとともに、副画素間の露出量の大小関係を逆転させた画素行を設ける。そして、マイクロレンズに対する相対位置が同じで、露出量の設定が異なる副画素の出力を用いてダイナミックレンジを拡大した像信号を生成し、この像信号を用いてHDR画像を生成したり、位相差を検出したりする。そのため、1回の撮影で得られる1フレームの画像信号から、HDR画像の生成と、焦点検出用の位相差検出とを行うことができる。そして、位相差検出を行う1対の像信号の相関にケラレの差が与える影響は少ないため、ケラレの差を露出量の差として用いる構成に対して良好な位相差検出精度を得ることができる。 According to this embodiment, an imaging device in which a plurality of subpixels are assigned to one microlens is used, and the magnitude relationship of the exposure amount is varied between the subpixels, and the magnitude relationship of the exposure amount between the subpixels is reversed. Provided pixel rows. Then, an image signal with an expanded dynamic range is generated using the output of sub-pixels having the same relative position with respect to the micro lens and different exposure settings, and an HDR image is generated using this image signal, or a phase difference is generated. Is detected. Therefore, it is possible to perform generation of an HDR image and detection of a phase difference for focus detection from one frame of image signal obtained by one shooting. Further, since the vignetting difference has little influence on the correlation between the pair of image signals for performing the phase difference detection, it is possible to obtain good phase difference detection accuracy for a configuration using the vignetting difference as the exposure amount difference. .
●(第2実施形態)
図9は第2実施形態に係るデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図である。図9において、第1実施形態のデジタルカメラと同様の構成には同様の参照数字を付してある。以下、第1実施形態と同一の構成や動作に関する説明は省略し、第1実施形態と異なる点を重点的に説明する。
● (Second Embodiment)
FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a digital camera according to the second embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals are attached to the same components as those of the digital camera of the first embodiment. Hereinafter, descriptions regarding the same configurations and operations as those in the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described.
第1実施形態と異なる点は、撮像素子102で得られた撮像信号をHDR処理部103と信号処理部106のそれぞれへ入力することである。すなわち、信号処理部106で位相差検出を行う焦点検出用信号が、第1実施形態ではHDR処理後の信号であったのに対し、本実施形態ではHDR処理されていない点で異なる。
The difference from the first embodiment is that an image signal obtained by the
図9(b)は信号処理部106の機能構成例を示すブロック図である。信号処理部106は、加算処理部1061と位相差検出部1062とを有する。加算処理部1061は、撮像素子102の異なる読み出し行のA像用副画素間およびB像用副画素間で露出量を異ならせた撮影によって得られた撮像信号に対し、同色のカラーフィルタに対応する同種の副画素の出力を加算して加算信号を生成する。具体的には加算処理部1061は図5におけるn行目とn+2行目の同じ水平位置のA像用副画素の出力を加算し、またB像用副画素の出力を加算する。加算処理部1061は、n+3行目とn+5行目、n+6行目とn+7行目、・・・についても同様に加算する。なお、加算処理部1061が加算処理するのは、A像およびB像の生成に用いる画素についてだけでよい。
FIG. 9B is a block diagram illustrating a functional configuration example of the
HDR処理では画素の入射光量のレベルによって低露出副画素と高露出副画素の一方の出力しか用いられない場合があった。しかし、本実施形態では低露出副画素と高露出副画素の出力の両方を常に用いてA像信号およびB像信号を生成する。そのため、位相差検出に用いるA像およびB像において空間周波数帯域の欠損を防ぐことができ、位相差検出の精度を落とさないようにすることができる。 In HDR processing, only one output of the low exposure subpixel and the high exposure subpixel may be used depending on the level of incident light quantity of the pixel. However, in this embodiment, the A image signal and the B image signal are generated by always using both the outputs of the low exposure subpixel and the high exposure subpixel. Therefore, it is possible to prevent the loss of the spatial frequency band in the A image and the B image used for the phase difference detection, and it is possible to prevent the accuracy of the phase difference detection from being deteriorated.
なお、加算処理については同色画素同士に限らず、異色画素同士で加算してもよい。この場合には、加算後の信号を輝度信号として取り扱う。 Note that the addition processing is not limited to the same color pixels but may be performed between different color pixels. In this case, the signal after addition is handled as a luminance signal.
加算処理部1061で加算処理して得られた複数のA像信号からA像を、複数のB像信号からB像を生成したのち、位相差検出部1062でA像とB像の位相差を検出し、制御部107に出力する。
After generating an A image from a plurality of A image signals obtained by the
図10は図5と同様のカラーフィルタ配列および露出量の設定を行った場合のHDR処理後の信号と、加算処理後の信号を模式的に示している。斜線が付された副画素は低露出副画素、縦線が付された副画素は高露出副画素である。 FIG. 10 schematically shows a signal after HDR processing and a signal after addition processing when the same color filter arrangement and exposure amount as in FIG. 5 are set. The subpixels with diagonal lines are low exposure subpixels, and the subpixels with vertical lines are high exposure subpixels.
図示の通り、異なる読み出し行の同色フィルタに対応する同種の副画素(露出量が異なる同種の副画素)の出力を用いてHDR処理と加算処理をそれぞれ実施する。具体的にはHDR処理部103は、n行目とn+2行目、n+3行目とn+5行目、n+6行目とn+8行目、n+9行目とn+11行目、・・・の組み合わせでHDR処理を行う。
As shown in the figure, HDR processing and addition processing are performed using outputs of the same type of subpixels (same type of subpixels with different exposure amounts) corresponding to the same color filters in different readout rows. Specifically, the
一方、位相差処理部106の加算処理部1061は、位相差検出に用いる1対の像信号(A像およびB像)を生成するため、n行目とn+2行目、n+3行目とn+5行目、n+6行目とn+8行目、n+9行目とn+11行目・・の組み合わせで加算処理を行う。このように、HDR処理と加算処理とで用いる読み出し行の組み合わせは同じだが、HDR処理では画素の入射光量によって高露出副画素と低露出副画素の一方が用いられない場合がある点で異なる。
On the other hand, the
図11は本実施形態のデジタルカメラのHDR撮影時の動作に関するフローチャートであり、第1実施形態と同じ処理ステップについては図8と同じ参照数字を付してある。図8との比較から明らかなように、本実施形態ではS805の位相差検出処理の前にS803のHDR処理はなくS1205の加算処理を実行することが第1実施形態と異なる。S1205では加算処理部1061が上述した加算処理を実行する。
FIG. 11 is a flowchart regarding the operation of the digital camera according to the present embodiment during HDR shooting. The same processing steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. As is clear from the comparison with FIG. 8, the present embodiment differs from the first embodiment in that there is no HDR processing in S803 and the addition processing in S1205 is executed before the phase difference detection processing in S805. In step S1205, the
以上説明したように本実施形態によれば、位相差検出に用いる像信号についてはHDR処理前の画素信号に基づいて生成することにより、第1実施形態の効果に加え、第1実施形態よりも位相差検出精度を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the image signal used for phase difference detection is generated based on the pixel signal before HDR processing, so that in addition to the effects of the first embodiment, the image signal used for phase difference detection is more effective than the first embodiment. The phase difference detection accuracy can be improved.
●(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第1および第2実施形態では、1つのマイクロレンズに対して2つの光電変換部もしくは副画素が割り当てられた構成を有する撮像素子を用いていた。しかし、第1および第2実施形態の手法は、1つのマイクロレンズに3つ以上の光電変換部もしくは副画素が割り当てられた構成の撮像素子を用いる場合にも適用可能である。本実施形態では一例として、第1実施形態の手法を1つのマイクロレンズに水平垂直方向に2つずつの光電変換部もしくは副画素が割り当てられた撮像素子に適用する場合について説明する。
● (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, an image sensor having a configuration in which two photoelectric conversion units or sub-pixels are assigned to one microlens is used. However, the methods of the first and second embodiments can also be applied when using an imaging device having a configuration in which three or more photoelectric conversion units or sub-pixels are assigned to one microlens. In this embodiment, as an example, a case will be described in which the method of the first embodiment is applied to an image sensor in which two photoelectric conversion units or subpixels are assigned to one microlens in the horizontal and vertical directions.
図12は第3実施形態における撮像素子102の画素アレイ部202に配列される画素201’の構成例を図3(a)と同様に模式的に示した平面図である。画素アレイ部202に配列されるすべての画素201’が、同一のマイクロレンズ210に割り当てられた4つの副画素1301a〜1301dを有する。
FIG. 12 is a plan view schematically showing a configuration example of the
副画素1301a〜1301dは、第1実施形態の副画素201Lや201Rと同様、PD1310a〜1310d、転送トランジスタ1311a〜1311d、およびFD1312a〜1312dをそれぞれ有する。
FD1312a〜1312dに蓄積された電荷が表す信号は、それぞれ独立して垂直信号線207、カラム信号処理回路204を通り、水平駆動回路205によって行単位で水平信号線209へ読みだされる。
Similar to the
Signals represented by charges accumulated in the
図13(a)は図3(b)と同様に、本実施形態における撮像素子102の画素アレイ部202における画素の配列を模式的に示す図である。また、図13(b)は図13(a)で示す画素配列に設けられるカラーフィルタのパターンおよび副画素に設定する露出量と、HDR処理によって得られる信号列とを模式的示す図である。図13(b)においては上述の実施形態と同様に、低露出副画素には斜線を、高露出副画素には縦線を付している。
FIG. 13A is a diagram schematically illustrating the arrangement of pixels in the
本実施形態では同一画素内にA像用副画素とB像用副画素がそれぞれ複数存在するため、同一画素内に高露出副画素のA像用副画素と低露出副画素のA像用副画素、高露出副画素のB像用副画素と低露出副画素のB像用副画素を設定可能である。そのため、同一画素で得られる副画素の信号を用いてHDR処理が可能であり、全ての画素行から信号を読み出すことができる。 In this embodiment, since there are a plurality of A image subpixels and a plurality of B image subpixels in the same pixel, the A image subpixel of the high exposure subpixel and the A image subpixel of the low exposure subpixel in the same pixel. It is possible to set a pixel, a B image subpixel of a high exposure subpixel, and a B image subpixel of a low exposure subpixel. Therefore, HDR processing can be performed using subpixel signals obtained from the same pixel, and signals can be read from all pixel rows.
本実施形態では、同一画素内において同じ露出量が設定される同種の副画素の水平方向の位置が異なるように、副画素の露出量を設定している。すなわち、図13(b)に示すように、A像用副画素1301aを低露出副画素、1301bを高露出副画素と設定した場合、A像用副画素1301aと水平方向で隣接するB像用副画素1301cは高露出副画素(従って1301dは低露出副画素)に設定する。これは、白飛びを起こした場合など、高露出副画素の信号が使用できない場合においても、A像、B像それぞれ同一の位相を持った信号が失われることを防止するためである。これにより、HDR処理後の信号の欠落や解像度の低下などの影響を減らすことができる。
In the present embodiment, the exposure amount of the sub-pixel is set so that the horizontal position of the same type of sub-pixel in which the same exposure amount is set in the same pixel is different. That is, as shown in FIG. 13B, when the
本実施形態において、HDR処理部103は、各画素において、副画素1301aと副画素1301bの組み合わせと、副画素1301cと副画素1301dの組み合わせそれぞれでHDR処理を行い、A像信号とB像信号のダイナミックレンジの拡大を実現する。これにより、図13(b)の右側に示すように、各行でダイナミックレンジが拡大されたA像信号とB像信号が得られる。以後の処理は第1実施形態と同様でよい。
In the present embodiment, the
また、第2実施形態の構成の場合、信号処理部106は、各画素において、副画素1301aと副画素1301bの出力を加算し、副画素1301cと副画素1301dの出力を加算して、A像信号およびB像信号を生成する(図14)。そして、信号処理部106は、複数のA像信号からA像を、複数のB像信号からB像を生成し、A像とB像の位相差を検出する。
In the case of the configuration of the second embodiment, the
なお、本実施形態では水平方向の位相差検出を行う構成について説明したが、縦方向もしくは斜め方向の位相差を検出する構成にも同様の考え方を適用できる。例えば垂直方向の位相差を検出する場合には低露出副画素と高露出副画素の配置と組み合わせを90度帰ればよい。 In the present embodiment, the configuration for detecting the phase difference in the horizontal direction has been described. However, the same concept can be applied to the configuration for detecting the phase difference in the vertical direction or the oblique direction. For example, when detecting the phase difference in the vertical direction, the arrangement and combination of the low exposure subpixel and the high exposure subpixel may be returned by 90 degrees.
本実施形態によれば、第1または第2実施形態の効果に加え、1つの画素内に同種の副画素が複数存在するので、全ての行の信号を用いることができる。また、垂直および水平方向の両方に複数の副画素を設けた場合、位相差検出方向を変更することも容易であるという効果がある。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the first or second embodiment, a plurality of the same kind of sub-pixels exist in one pixel, so that signals of all rows can be used. Further, when a plurality of subpixels are provided in both the vertical and horizontal directions, there is an effect that it is easy to change the phase difference detection direction.
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
101…鏡筒、102…撮像素子、103…HDR処理部、104…画像処理部、105…圧縮伸長部、106…処理部、107…制御部、108…発光部、109…操作部、110…表示部、111…記録部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数の副画素に異なる露出条件を設定する設定手段と、
前記異なる露出条件のうち、第1の露出条件が設定された副画素から得られる信号と、第2の露出条件が設定された副画素から得られる信号とから、ダイナミックレンジを拡大した信号を生成する処理手段と、
前記複数の副画素で得られる信号から生成される、結像光学系の射出瞳の第1の領域を出射する光束による第1の像信号と、前記射出瞳の第2の領域を出射する光束による第2の像信号との位相差を検出する検出手段と、
前記位相差に基づいて前記結像光学系のデフォーカス量を求める算出手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 An image sensor in which pixels having a plurality of sub-pixels are arranged in a matrix;
Setting means for setting different exposure conditions for the plurality of sub-pixels;
Of the different exposure conditions, a signal with an expanded dynamic range is generated from a signal obtained from a subpixel for which the first exposure condition is set and a signal obtained from a subpixel for which the second exposure condition is set. Processing means to
A first image signal generated from a signal obtained from the plurality of sub-pixels and emitted from a first region of the exit pupil of the imaging optical system and a light beam emitted from the second region of the exit pupil Detecting means for detecting a phase difference from the second image signal by
An imaging apparatus comprising: a calculating unit that obtains a defocus amount of the imaging optical system based on the phase difference.
前記処理手段は、同色のフィルタが設けられた画素が有する副画素のうち、前記第1の露出条件が設定された副画素と、前記第2の露出条件が設定された副画素とから得られる信号から前記ダイナミックレンジを拡大した信号を生成することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The image sensor has a color filter of a predetermined color pattern,
The processing means is obtained from subpixels set with the first exposure condition and subpixels set with the second exposure condition among subpixels of a pixel provided with a filter of the same color. 5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a signal in which the dynamic range is expanded is generated from a signal. 6.
前記第1の露出条件が設定された副画素から得られる信号と、前記第2の露出条件が設定された副画素から得られる信号との加算信号を生成する加算手段を有し、
前記加算信号から前記第1の像信号と前記第2の像信号を生成し、前記位相差を検出することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置。 The detection means includes
Adding means for generating an addition signal of a signal obtained from the sub-pixel for which the first exposure condition is set and a signal obtained from the sub-pixel for which the second exposure condition is set;
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the first image signal and the second image signal are generated from the addition signal, and the phase difference is detected.
設定手段が、前記複数の副画素に異なる露出条件を設定する設定工程と、
処理手段が、前記異なる露出条件のうち、第1の露出条件が設定された副画素から得られる信号と、第2の露出条件が設定された副画素から得られる信号とから、ダイナミックレンジを拡大した信号を生成する処理工程と、
検出手段が、前記複数の副画素で得られる信号から生成される、結像光学系の射出瞳の第1の領域を出射する光束による第1の像信号と、前記射出瞳の第2の領域を出射する光束による第2の像信号との位相差を検出する検出工程と、
算出手段が、前記位相差に基づいて前記結像光学系のデフォーカス量を求める算出工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A method for controlling an imaging apparatus having an imaging device in which pixels having a plurality of subpixels are arranged in a matrix,
A setting step in which setting means sets different exposure conditions for the plurality of sub-pixels;
The processing means expands the dynamic range from the signal obtained from the sub-pixel for which the first exposure condition is set and the signal obtained from the sub-pixel for which the second exposure condition is set, among the different exposure conditions. Processing steps to generate
The detection means generates a first image signal by a light beam emitted from a first region of the exit pupil of the imaging optical system, which is generated from signals obtained from the plurality of sub-pixels, and a second region of the exit pupil. A detection step of detecting a phase difference from the second image signal due to the light beam emitted from
And a calculating step of calculating a defocus amount of the imaging optical system based on the phase difference.
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