JP7001080B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
本実施形態は、撮像素子12に特徴を有するので、以降は撮像素子12を中心に説明する。撮像素子12は積層構造を有し、上部の光電変換層41(図4)と、下部の光電変換層43(図4)とが積層されている。上部の光電変換層41は、後述する波長成分の光を吸収(光電変換)する光導電膜で構成され、上部の光電変換層41で吸収(光電変換)されなかった波長成分の光が下部の光電変換層43へ透過し、該光電変換層43で光電変換される。
図2(a)および(b)は、撮像素子12の上部光電変換層41における画素の配置を例示する平面図である。ここでは、代表して10×10画素分を抜き出して図示している。各画素は略正方形にレイアウトされ、2次元状に配列されている。画素としては、シアン(Cy)成分の光を光電変換する画素(Cy画素)、マジェンタ(Mg)成分の光を光電変換する画素(Mg画素)、イエロー(Ye)成分の光を光電変換する画素(Ye画素)の3種類が設けられている。
図3(a)および(b)は、撮像素子12の下部光電変換層43(図4)における画素の配置を例示する平面図である。図2に例示した画素位置に対応する10×10画素分を図示している。各画素は略正方形にレイアウトされ、2次元状に配列されている。画素としては、赤(R)成分の光を光電変換する画素(R画素)、緑(G)成分の光を光電変換する画素(G画素)、青(B)成分の光を光電変換する画素(B画素)の3種類が設けられている。
次に、上述した構成の撮像素子12から焦点検出用の信号を取得する例を、図6~図12を用いて説明する。本実施形態では、上部光電変換層41からの出力信号に基づいて、以下のようにデフォーカス量演算が行われる。図6は、絞り6が開放された状態の交換レンズ2の射出瞳80を例示する図である。射出瞳80の4つの領域81~84を通過した光束は、それぞれ図2のマイクロレンズ40の左上、右上、左下、および右下に位置する画素に入射する。各マイクロレンズ40において左上、右上、左下、および右下に位置する画素に入射する光束と、上記第1領域81、第2領域82、第3領域83、および第4領域84との対応関係は、交換レンズ2の光軸Axを対称軸として上下左右を反転したものとして考えればよい。
次に、上記撮像素子12から画像信号を取得する例を、図13~図17を用いて説明する。本実施形態では、下部光電変換層43からの出力信号に基づいてカラーの画像信号を生成する画像信号生成処理として、以下の3方法のいずれかが用いられる。ボディ制御部14は、あらかじめ初期設定によって指示されている方法による画像信号生成処理を行う。
図13は、第1の画像信号生成処理を説明する図である。第1の画像信号生成処理を行うボディ制御部14は、図13(a)に示すように、同じマイクロレンズ40を介して光束を受光する4画素を1つの組200として扱う。各組200にはそれぞれ、G画素が2つ、B画素およびR画素が1つ含まれる。
図14は、第2の画像信号生成処理を説明する図である。第2の画像信号生成処理を行うボディ制御部14は、図14(a)に示すように、隣接する同色の2行2列の4画素を1つの組210として扱う。
第3の画像信号生成処理を行うボディ制御部14は、まず、各画素において不足する色成分を補間する色補間処理を行う。
図18は、ボディ制御部14が実行する撮影処理の流れを説明するフローチャートである。ボディ制御部14は、操作部材18を構成する不図示のメインスイッチがオン操作された場合に、図18に例示した処理を実行するプログラムを起動する。
(1)デジタルカメラシステム1は、交換レンズ2を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子12と、撮像素子12からの出力信号に基づき、画像信号を生成するボディ制御部14と、撮像素子12からの出力信号に基づき、交換レンズ2の焦点調節状態を位相差検出方式により検出するボディ制御部14と、を備え、撮像素子12は、上部光電変換層41の画素群と、上部光電変換層41の各画素を通過した被写体光束を受光する下部光電変換層43の画素群と、上部光電変換層41の画素群に被写体光束を導くように配置されたマイクロレンズ群とを有し、上部光電変換層41の画素群は、互いに異なる第1、第2および第3の分光感度をそれぞれ有するCy画素、Ye画素およびMg画素が2次元状に配列され、マイクロレンズ群の各マイクロレンズ40の背後には、一つのCy画素と一つのYe画素と二つのMg画素とが2行2列に配置され、これら4つの画素は、交換レンズ2の射出瞳の4つの瞳領域81~84をそれぞれ通過する4つの光束A~Dをそれぞれ受光し、下部光電変換層43の画素群は、上部光電変換層41の画素群の第1、第2および第3の分光感度とそれぞれ補色関係の第4、第5および第6の分光感度をそれぞれ有するR画素、B画素およびG画素が2次元状に配列され、上部光電変換層41のCy画素、Ye画素およびMg画素の位置と、下部光電変換層43のR画素、B画素およびG画素の位置とは、該R画素、B画素およびG画素がCy画素、Ye画素およびMg画素をそれぞれ通過した光束をそれぞれ受光するように定められ、ボディ制御部14は、上部光電変換層41の画素群および下部光電変換層43の画素群のうち一方の画素群からの出力信号に基づいて画像信号を生成し、ボディ制御部14は、上部光電変換層41の画素群および下部光電変換層43の画素群の他方の画素群からの出力信号に基づいて焦点調節状態を検出するように構成したので、撮像素子12に焦点検出専用の画素を設けることなく、撮像素子12の出力信号に基づいて画像信号の生成および位相差方式による焦点検出を行うことができる。
上述した実施の形態では、上部光電変換層41のMg画素からの出力信号を用いて焦点検出処理を行うようにしたが、Cy画素やYe画素からの出力信号を用いて焦点検出処理を行うようにしてもよい。
上述した実施形態では、第1~第3の画像信号生成処理のうち、あらかじめ初期設定によって指示されている処理を用いて記録用の画像信号を生成するようにしたが、これに限らなくてよい。
上述した実施の形態では、上部光電変換層41のうち、第1の組P1に含まれるMg画素(Mg-b)と第2の組P2に含まれるMg画素(Mg-a)とから構成される画素列90からの出力信号列に基づいて、水平方向におけるデフォーカス量を求めるようにしたが、これに限らなくてよい。第3の組P3に含まれるMg画素(Mg-d)と第4の組P4に含まれるMg画素(Mg-c)とから構成される画素列に基づいて水平方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよいし、該画素列と画素列90の双方に基づいて水平方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、上部光電変換層41においてMg画素、Cy画素およびYe画素を設け、下部光電変換層43においてG画素、R画素およびB画素を設けるようにした。この代わりに、上部光電変換層においてG画素、R画素およびB画素を設け、下部光電変換層においてMg画素、Cy画素およびYe画素を設ける構成にしてもよい。
上述した実施の形態では、カメラボディ3に交換レンズ2が装着される構成のデジタルカメラシステム1に本発明を適用するようにしたが、これに限らなくてもよい。たとえば、レンズ一体型のデジタルカメラにも本発明を適用することができる。
日本国特許出願2012年第081165号(2012年3月30日出願)
Claims (6)
- 第1波長の光を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部及び第2光電変換部及び第3光電変換部と、前記第1波長と異なる第2波長の光を光電変換して電荷を生成する第4光電変換部及び第5光電変換部及び第6光電変換部及び第7光電変換部とを有し、第1方向に前記第1光電変換部と前記第4光電変換部と前記第5光電変換部と前記第2光電変換部とが順に配置され、前記第1方向と交差する第2方向に前記第1光電変換部と前記第6光電変換部と前記第7光電変換部と前記第3光電変換部とが順に配置される撮像素子と、
前記第4光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第5光電変換部で生成された電荷に基づく信号とを加算した信号を、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号とで補間する補間部と、
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号、及び前記第4光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第5光電変換部で生成された電荷に基づく信号、のうち少なくとも1つに基づいて焦点検出を行う検出部と、を備える撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記補間部は、前記第6光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第7光電変換部で生成された電荷に基づく信号とを加算した信号を、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号とで補間する、撮像装置。 - 請求項1または2に記載の撮像装置において、
前記補間部は、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号を、前記第4光電変換部で生成された電荷に基づく信号と前記第6光電変換部で生成された電荷に基づく信号とで補間する、撮像装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、
前記第1光電変換部を透過した光を光電変換して電荷を生成する第8光電変換部と、
前記第2光電変換部を透過した光を光電変換して電荷を生成する第9光電変換部と、
前記第4光電変換部を透過した光を光電変換して電荷を生成する第10光電変換部と、
前記第5光電変換部を透過した光を光電変換して電荷を生成する第11光電変換部とを有し、
前記第1方向に前記第8光電変換部と前記第10光電変換部と前記第11光電変換部と前記第9光電変換部とが順に配置される、撮像装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、
第1マイクロレンズと第2マイクロレンズとを有し、
前記第1光電変換部と前記第4光電変換部とは前記第1マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成し、
前記第2光電変換部と前記第5光電変換部とは前記第2マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する、撮像装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記補間部で補間された信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
を備える撮像装置。
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