JP2018186388A - 撮像装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置が、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光を受光する複数の光電変換部のそれぞれから画像信号を読み出す第1の駆動と、複数の光電変換部から同時に画像信号を読み出す第2の駆動とを行う。撮像装置は、第1の駆動と第2の駆動のそれぞれについて、読み出された画像信号に対して、光電変換部に入射する光量と画像信号の明るさの線型性を補償する処理を行う。そして、撮像装置が、線形性が補償された画像信号を加算して、記録用の画像信号を生成する。
【選択図】図1
Description
撮像光学系101は、不図示の被写体から放射された光線を被写体像として結像させる。撮像光学系101は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズとその制御機構、焦点距離を変更するためのズームレンズとその制御機構、入射光量を調節するための絞り機構のうち、少なくとも1つ以上を備える。
S201において、制御部111が、撮像素子102を駆動する。撮像素子102は、制御部111からの撮像素子駆動情報に基づいて、撮像光学系101からの被写体像を電気信号に変換して出力する。ここで、図3、図4、図5を用いて、撮像素子102からの画像信号の読み出し方法について説明する。
垂直走査部301は、制御部111からの撮像素子駆動情報に基づき、行単位で出力する画像信号を決定し、画素アレイ302に対して画像信号を読み出す制御信号を出力する。画素アレイ302は、垂直走査部301からの制御信号に基づいて、画像信号を読み出す。列AD変換部303は、画素アレイ302から列方向に読み出された信号をデジタル信号に変換する。列AD変換部303は、各列に電圧比較器(コンパレータ)とカウンタを備えている。コンパレータの一端には、画素からの信号がアナログ信号として入力される。コンパレータの他端には、ランプ波形が印加され、各列の比較器が反転した時のカウンタの値で、デジタル信号への変換が実現される。ラインメモリ304は、列AD変換部から出力されたデジタル化された画像信号を一時的に記憶する。
画素部403は、入射光を電荷に変換するフォトダイオードに代表される複数の光電変換部を有する。図4に示す例では、画素部403が2つの光電変換部401、402を有している。光電変換部401、402は、図1の光電変換部103に対応する。画素部403は、複数の光電変換部に共通で1つのマイクロレンズ404を備える構造を有する。光電変換部401と光電変換部402は、撮像光学系の異なる瞳領域(射出瞳)を通過した光を受光する。この構造により、射出瞳を分割した状態で、視差のある画像(視差画像)に対応する画像信号を取得することが可能となる。また、撮像素子102上に存在する他の画素部についても、図示した位置関係に光電変換部が存在している。
フローティングデフュージョン部(以下、FD)503は、光電変換部401と402で発生した電荷を一時的に蓄積しておく蓄積領域である。第1の転送スイッチ501は、光電変換部401で発生した電荷を転送パルスpTX_AによってFD503に転送する。第2の転送スイッチ502は、光電変換部402で発生した電荷を転送パルスpTX_BによってFD503に転送する。
図6に示すグラフの横軸は、被写体像の明るさを示す。縦軸は、画像信号の信号レベルを示す。本来であれば、601に示すように、被写体像の明るさに対して得られる画像信号の信号レベルは線型(比例関係)であるべきである。しかし、撮像素子102に形成された読み出し部104を構成するトランジスタなどの電気素子の特性に起因して、被写体像の明るさに比例した電気信号が得られない場合がある。この場合には、例えば602で示すように、非線型な特性をもった画像信号が得られる。ある明るさ603の被写体像に対して、本来であれば604で示す信号レベルが画像信号として得られるところ、図6の例では、非線型性な特性により605で示すように低いレベルの信号レベルになってしまう。そこで、線型性補償部105は、記憶部106に記憶されている補正パラメータを用いて画像信号に対して線型性を補償する処理(信号補正処理)を行う。
線型性補償部105は、入力された画像信号の信号レベルに応じて、被写体像の明るさに比例した関係を持つ画像信号となるように信号補正処理を行う。701は、信号補正処理をしていない場合の入力画像信号レベルと出力画像信号レベルの関係を示す。線形性補償部105は、702で示すように、入力画像の信号レベルが増幅するように信号補正処理をする。これにより、図6に示した被写体像の明るさに対する画像信号の線型性が補償される。例えば、703に示す入力画像の信号レベルの場合、信号補正処理をする前は、信号レベルは705で示す信号レベルのままだが、信号補正処理をすることで、信号レベルが704で示す信号レベルに補償される。線型性補償手段105は、補正パラメータを記憶部106から読み出し、補正パラメータを用いて、入力画像の信号レベルを増幅する。
画像信号801は、入力画像信号つまり線型性補償部105によって信号補正処理が行われた画像信号である。図中の点線の間隔が1ライン分の画像信号が出力される期間を示している。
入力画像信号901は、分離部107から出力された分離後の画像信号を示す。図中の点線の間隔が1ライン分の画像信号が出力される期間を示している。入力画像信号901には、射出瞳を分割して読み出す第1の駆動により読み出された第1の画像信号(D0(A),D1(B))と、第2の駆動で読み出された第2の画像信号(D2(A+B),D3(A+B))とが混在している。書き込み制御信号902は、第1の画像信号を加算処理するために、入力画像信号の一部を選択して一時的に画像信号記憶部110に記憶するための制御信号である。書き込み制御信号902は、制御部111から送信される加算制御信号のうちの1つである。メモリ画像903は、画像信号記憶部110に記憶された画像信号に係る画像である。書き込み制御信号902がHiのタイミングで書き込まれた画像信号がメモリ画像903として画像信号記憶部110に記憶される。
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。
105 線形性補償部
107 分離部
109 記録用画像生成部
111 制御部
Claims (9)
- 撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光を受光する複数の光電変換部のそれぞれから画像信号を読み出す第1の駆動と、前記複数の光電変換部から同時に画像信号を読み出す第2の駆動とを行う読み出し手段と、
前記第1の駆動と前記第2の駆動のそれぞれについて、前記読み出し手段により読み出された画像信号に対して、前記光電変換部に入射する光量と画像信号の明るさの線型性を補償する処理を行う補償手段と、
前記線形性が補償された画像信号を加算して、記録用の画像信号を生成する生成手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記線形性を補償するためのパラメータを記憶する記憶手段を備え、
前記補償手段は、前記記憶手段に記憶されたパラメータに基づいて、前記画像信号に対して前記線形性を補償する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記記憶手段には、前記画像信号の信号レベルの階調よりも少ない階調の前記パラメータが記憶されており、
前記補償手段は、前記記憶手段に記憶された前記パラメータに基づく補間処理によって、前記線形性の補償に用いるパラメータを生成する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 - 被写体までの距離情報を算出する算出手段と、
前記線形性を補償する処理が行われた画像信号を、前記算出手段への入力信号と前記生成手段への入力信号とに分離する分離手段とを備える
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記分離手段は、前記第1の駆動により読み出され、前記線形性を補償する処理が行われた画像信号を、前記算出手段への入力信号として出力し、
前記算出手段は、デフォーカス量に対応する情報として前記距離情報を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記デフォーカス量に基づいて、前記撮像光学系が有するフォーカスレンズを制御する制御手段を備える
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記生成手段への入力信号には、前記第1の駆動により読み出された第1の画像信号と、前記第2の駆動で読み出された第2の画像信号とが混在しており、
前記生成手段は、前記第1の画像信号を加算し、前記加算により得られる画像信号と、前記第2の画像信号とを前記記録用の画像信号として出力する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する画素部と、前記読み出し手段とを有する撮像素子を備える
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光を受光する複数の光電変換部のそれぞれから画像信号を読み出す第1の駆動と、前記複数の光電変換部から同時に画像信号を読み出す第2の駆動とを行う読み出し工程と、
前記第1の駆動と前記第2の駆動のそれぞれについて、前記読み出し工程により読み出された画像信号に対して、前記光電変換部に入射する光量と画像信号の明るさの線型性を補償する処理を行う補償工程と、
前記線形性が補償された画像信号を加算して、記録用の画像信号を生成する生成工程とを有する
ことを特徴とする制御方法。
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