TWI508546B - 影像拾取裝置 - Google Patents
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Description
當前揭露之標的物是關於一種影像拾取裝置(image pickup apparatus)，且特定而言，是關於一種經組態以調整相位差(phase difference)偵測系統之自動聚焦(相位差AF)的影像拾取裝置。
圖15A至15C說明影像透鏡1與影像拾取表面「m」之間的關係。當對一標的聚焦時，穿過成像透鏡1之若干部分(組件)的光a0、b0以及c0會聚於影像拾取表面m，如圖15A之A部分及B部分中說明，且在影像拾取表面m上獲得經聚焦影像Z0。當聚焦位置與如圖15A所說明之經聚焦狀態相比處於前焦點狀態(front focus state)時，穿過成像透鏡1之組件的光a1、b1以及c1會聚於影像拾取表面m之後部(圖15B之A部分中的右側)，且光在影像拾取表面m上形成不同影像Za1、Zb1以及Zc1，如圖15B之B部分中說明。在後焦點狀態(back focus state)中，穿過成像透鏡1之組件的光a2、b2以及c2會聚於影像拾取表面m之前部(圖15C之A部分中的左側)，且光在影像拾取表面m上形成不同影像Za2、Zb2以及Zc2，如圖15C之B部分中說明。
用於進入圖15A中說明之已聚焦狀態的自動聚焦可藉由偵測前焦點狀態及後焦點狀態處的散焦(defocus)量(焦點位移量)來控制。
習知地，為偵測聚焦量，分束器(beam splitter)3配置於成像透鏡1與固態影像拾取元件2之間，如圖16中說明，且由分束器3劃分之光進入用於相位差偵測之感應器4。
然而，存在以下問題：若安裝專用感應器4，則大小及成本是不利的，且進入固態影像拾取元件2之光量由於分束器3而較小。
因此，在第2959142號日本專利中，並非配置分束器3及AF感應器4，而是將用於相位差偵測之專用像素(感應器單元)6配置於如圖17說明之固態影像拾取元件5之部分上以執行相位差AF。
更具體而言，第2959142號日本專利中描述之影像拾取裝置，在固態影像拾取元件5及配置於元件上方之透鏡(微透鏡)之預設的預定範圍中相對地移位，且基於在一方向上移位之元件之輸出信號與在另一方向上移位之元件之輸出信號的比較結果來偵測經聚焦狀態。
然而，在第2959142號日本專利中描述之影像拾取裝置中，相位差AF之資訊可僅在固態影像拾取元件5之預定部分處偵測到。因此，需要執行使視角移位以用於聚焦以及在聚焦之後恢復視角的相機操作，且所述操作對於使用者而言是繁瑣的。因此，存在以下問題：用於相位差偵測之像素變為影像之色斑(stain)，因為用於相位差偵測之像素不被用作影像。此外，存在以下問題：即使像素之色斑經校正(內插)亦無法防止影像之降級(degradation)，且用於相位差偵測之像素無法配置於固態影像拾取元件5上之多個位置處。
有鑒於上述情況製作當前揭露之標的物，且當前揭露之標的物的目的是提供一種影像拾取裝置，其能夠基於來自配置於固態影像拾取元件中的用於相位差偵測之像素的影像信號而達成相位差AF，且有效地使用影像之用於相位差偵測之像素來用於主成像，以達成取得寬動態範圍影像且取得高解析度影像。
為達成目的，當前揭露之標的物之第一態樣提供一種影像拾取裝置，包含：成像透鏡；影像拾取元件，其包含以矩陣配置之用於光電轉換之第一群的像素及第二群的像素，所述第二群之所述像素包含用於相位差偵測之像素，其中通過所述成像透鏡之發射光瞳且進入所述第一群之所述像素的光通量之入射方向不受限制，且通過所述成像透鏡之所述發射光瞳且進入所述第二群之所述像素的光通量之入射方向受到限制，所述影像拾取元件經組態以能夠分別自所述第一群之所述像素及所述第二群之所述像素獨立地讀出第一影像信號及第二影像信號；散焦量計算設備，其經組態以自所述影像拾取元件讀出所述第二影像信號，且基於自所述第二影像信號中用於相位差偵測之所述像素讀出的影像信號而計算所述成像透鏡之散焦量；聚焦控制設備，其經組態以藉由移動所述成像透鏡來執行焦點調整，以便使由所述散焦量計算設備計算之所述散焦量為「0」；影像處理設備，其經組態以在由所述聚焦控制設備執行之所述焦點調整之後自所述影像拾取元件讀出所述第一影像信號及所述第二影像信號，且基於所述讀出之第一影像信號及第二影像信號而產生用於記錄之影像；以及記錄設備，其經組態以將由所述影像處理設備產生之所述影像記錄於記錄媒體中。
根據第一態樣，可分別自影像拾取元件之第一群之像素及第二群之像素獨立地讀出第一影像信號及第二影像信號。特定而言，在相位差AF期間自包含用於相位差偵測之像素的第二群之像素讀出第二影像信號，且基於對應於第二影像信號中用於相位差偵測之像素的影像信號而控制聚焦。因此，快速AF是可能的。此外，在相位差AF之後在主成像期間自影像拾取元件讀出第一影像信號及第二影像信號，且基於所讀出之第一影像信號及第二影像信號而產生用於記錄之影像。因此，用於相位差偵測之像素可在主成像期間用於影像。因此，可達成寬動態範圍影像之成像、高解析度影像之成像等。
當前揭露之標的物之第二態樣提供根據第一態樣之影像拾取裝置，其中所述影像拾取元件包含用於所述第一群之所述像素及所述第二群之所述像素中之每一像素的微透鏡，且所述第二群之所述像素中的用於相位差偵測之所述像素包含第一像素及第二像素，所述第一像素具備相對於所述像素在第一方向上移位的第一微透鏡，所述第二像素具備在所述影像拾取元件之平面圖中在與所述第一方向相反之第二方向上移位的第二微透鏡。
當前揭露之標的物之第三態樣提供根據第一態樣之影像拾取裝置，其中所述影像拾取元件之用於相位偵測之所述像素包含用於兩個相鄰像素的一個微透鏡，且所述微透鏡致使通過所述成像透鏡之所述發射光瞳之所述光通量***且進入所述兩個相鄰像素。
當前揭露之標的物之第四態樣提供根據第一至第三態樣中任一態樣之影像拾取裝置，其中所述影像拾取元件之所述第二群之所有所述像素是用於相位差偵測之所述像素。
在相位差AF期間，基於自預設之預定範圍(螢幕中心之AF區域等)中之像素、由使用者指定之範圍中之像素、由面部偵測自動設定之範圍中之像素等或第二群之所有像素中的在螢幕中之多個範圍中的像素而獲得的影像信號來計算散焦量。
當前揭露之標的物之第五態樣提供根據第一至第三態樣中任一態樣之影像拾取裝置，其中用於相位差偵測之所述像素及用於非相位差偵測之像素在所述影像拾取元件之所述第二群之所述像素中混合。
舉例而言，用於相位差偵測之像素可在必要時散佈於一螢幕內，或所述像素可僅配置於一螢幕內之預定範圍中。
當前揭露之標的物之第六態樣提供根據第四態樣之影像拾取裝置，其中所述影像處理設備基於自所述影像拾取元件之所述第一群之所述像素讀出的高靈敏度的第一影像信號及自所述影像拾取元件之所述第二群之所述像素讀出的低靈敏度的第二影像信號而產生寬動態範圍影像。
影像拾取元件中之第二群之像素受到通過成像透鏡之發射光瞳之光通量的光接收方向限制。因此，與不受光接收方向限制之第一群之正常像素相比，入射光量較小，且像素是低靈敏度像素。因此，影像處理設備經設計以基於自第一群之正常(高靈敏度)像素讀出的高靈敏度的第一影像信號及自第二群之像素讀出的低靈敏度的第二影像信號而產生寬動態範圍影像。
當前揭露之標的物之第七態樣提供根據第四態樣之影像拾取裝置，其中所述影像處理設備基於自所述影像拾取元件之所述第一群之所述像素讀出的所述高靈敏度的第一影像信號及自所述第二群之所述像素讀出的所述低靈敏度的第二影像信號而產生高靈敏度影像及低靈敏度影像，所述影像拾取裝置進一步包含：影像顯示設備，其經組態以在由所述記錄設備記錄之前顯示所述所產生之高靈敏度影像及低靈敏度影像；以及操作設備，其經組態以接收使用者的指令以選擇顯示於所述影像顯示設備上的所述高靈敏度影像及所述低靈敏度影像中之一者，其中所述記錄設備僅記錄所述選定影像。
根據第七態樣，可產生兩個影像：高靈敏度影像及低靈敏度影像，且兩個影像中之一者可藉由使用者之選擇操作來記錄。舉例而言，可對高靈敏度影像中之高亮度部分進行亮區截割，且可對低靈敏度影像中之低亮度部分進行陰影截割。因此，呈現兩個影像(高靈敏度影像及低靈敏度影像)以供使用者選擇影像中之一者。
當前揭露之標的物之第八態樣提供根據第四態樣之影像拾取裝置，其進一步包含：曝光控制設備，其經組態以個別地控制所述影像拾取元件之所述第一群之所述像素及所述影像拾取元件之所述第二群之所述像素中的曝光，且使所述第一群之所述像素之曝光值與所述第二群之所述像素之曝光值相同，其中所述影像處理設備基於自所述第一群之所述像素讀出的所述第一影像信號及自所述第二群之所述像素讀出的所述第二影像信號而產生高解析度影像。
當前揭露之標的物之第九態樣提供根據第八態樣之影像拾取裝置，其中所述曝光控制設備個別地控制所述第一群之所述像素及所述第二群之所述像素的電荷儲存時間，以使所述第一群之所述像素之所述曝光值與所述第二群之所述像素之所述曝光值相同。
根據第九態樣之裝置個別地控制影像拾取元件之第一群之像素及第二群之像素中的電荷儲存時間。替代於此，可個別地控制靈敏度(增益)以使第一群之像素之曝光值與第二群之像素之曝光值相同。
當前揭露之標的物之第十態樣提供根據第五態樣之影像拾取裝置，其中所述影像處理設備包含校正設備，所述校正設備經組態以根據相鄰於用於相位差偵測之所述像素的用於非相位差偵測之像素的所述影像信號，校正對應於自所述第二群之所述像素讀出的所述第二影像信號中用於相位差偵測之所述像素的所述影像信號，且所述影像處理設備基於自所述第一群之所述像素讀出的所述第一影像信號及在所述校正設備進行校正之後的所述第二影像信號而產生高解析度影像。所述校正設備對相鄰於用於相位差偵測之像素的用於非相位差偵測之像素的影像信號進行內插，以計算對應於用於相位差偵測之像素的影像信號。
根據當前揭露之標的物，可分別自影像拾取元件之第一群之像素及第二群之像素獨立地讀出第一影像信號及第二影像信號。特定而言，在相位差AF中，自包含用於相位差偵測之像素的第二群之像素讀出第二影像信號，且基於對應於第二影像信號中用於相位差偵測之像素的影像信號而控制焦點。因此，快速AF是可能的。此外，在相位差AF之後在主成像中自影像拾取元件讀取第一影像信號及第二影像信號，且基於所讀出的第一影像信號及第二影像信號而產生用於記錄之影像。因此，用於相位差偵測之影像可用於主成像之影像。因此，可達成寬動態範圍影像之成像、高解析度影像之成像等。
下文中，將參見所附圖式描述根據當前揭露之標的物之影像拾取裝置之實施例。
【影像拾取裝置之整個組態】
圖1是說明根據當前揭露之標的物之影像拾取裝置(數位相機10)之實施例的方塊圖。
數位相機10將所拍攝影像記錄於記憶卡(memory card)54中，且中央處理單元(central processing unit，CPU)40全面控制相機10之操作。
數位相機10包含操作單元38，操作單元38包含快門(shutter)按鈕、模式撥盤(mode dial)、重放(replay)按鈕、選單/OK鍵、箭頭鍵、後退鍵等。來自操作單元38之信號被輸入至CPU 40，且CPU 40基於輸入信號控制數位相機10之電路。舉例而言，CPU 40執行透鏡驅動控制、成像操作控制、影像處理控制、影像資料之記錄/重放控制、液晶監視器(liquid crystal monitor，LCD)30之顯示控制等。
快門按鈕是用於輸入開始成像之指令的操作按鈕，且由二步行程開關(two-step stroke switch)構成，所述開關包含在半按壓(half-press)期間接通之S1開關及在全按壓(full-press)期間接通之S2開關。模式撥盤是用於選擇以下模式中之一者的選擇設備：用於對靜止影像成像的自動影像模式、手動成像模式、人物、風景、夜景等之場景位置，以及用於對移動影像成像之移動影像模式。
重放按鈕是用於將所拍攝及記錄之靜止影像或移動影像切換至重放模式以在液晶監視器30上顯示的按鈕。選單/OK鍵是具有以下功能的操作鍵：作為用於指令在液晶監視器30之螢幕上顯示選單之選單按鈕的功能，及作為用於指令選定內容之確認及執行之OK按鈕的功能。箭頭鍵充當用於在上、下、左及右四個方向上輸入指令之操作單元，且充當用於自選單螢幕選擇項目或指令自選單選擇各種設定項目的按鈕(光標移動操作設備)。箭頭鍵之上/下鍵在成像期間充當變焦開關(zoom switch)或在重放模式期間充當重放變焦開關，且左/右鍵充當重放模式中之用於圖框前進(在向前方向/向後方向上前進)的按鈕。後退鍵用以刪除所要目標(諸如選擇項目)、取消指令之內容，或返回至先前操作狀態。
在成像模式中，照射一標的之影像光之影像經由成像透鏡12及光圈(aperture)14而形成於作為電荷耦合設備(Charge Coupled Device，CCD)影像感應器之固態影像拾取元件(下文中稱為(CCD))16之光接收表面上。由CPU 40控制之透鏡驅動單元36驅動成像透鏡12，且成像透鏡12執行聚焦控制、變焦控制等。光圈14由例如五個光圈葉片(aperture blade)製成。由CPU 40控制之光圈驅動單元34驅動光圈14，且基於光圈值(Aperture Value，AV)自光圈值F2.8至F11在例如五個步驟中控制光圈。
CPU 40經由光圈驅動單元34控制光圈14，且經由CCD控制單元32執行例如對CCD 16中之電荷儲存時間(快門速度)的或來自CCD 16之影像信號的讀取控制。
<CCD之組態之第一實例>
圖2是說明根據當前揭露之標的物之CCD 16之組態之第一實例的圖。
CCD 16包含以矩陣配置之偶數排像素群及奇數排像素群。可如下所述獨立地讀出由所述兩個像素群光電轉換之兩個表面之影像信號。
如圖2中說明，在包括紅(R)、綠(G)及藍(B)彩色濾光片之像素中，GBGB...像素配置中之若干排及RGRGRG...像素配置中之若干排交替提供於CCD 16之偶數排(0、2、4、...)中。另一方面，在奇數排(1、3、5、...)之像素中，GBGB...像素配置中之若干排及RGRGRG...像素配置中之若干排如同在偶數排中而交替地提供，且像素在排方向上相對於偶數排移位二分之一間距。
奇數排之像素充當用於相位差偵測之像素。更具體而言，如圖3中說明，在偶數排之正常像素中，光電轉換元件(光電二極體)PD之中心及配置於光電二極體PD上方之微透鏡L1之中心相匹配(match)。另一方面，在奇數排之用於相位差偵測之像素中，光電二極體PD之中心及配置於光電二極體PD上方之微透鏡L2之中心不匹配，且微透鏡L2小於微透鏡L1。
如藉由圖2及3中之參考符號A及B所區分，用於相位差偵測之像素包含兩類像素：微透鏡L2相對於光電二極體PD向右移位的像素；以及微透鏡L2向左移位的像素。
圖4示意性說明CCD 16之橫截面。如圖4中說明，微透鏡L1收集(聚集)光電二極體PD上之正常像素的光，使得通過成像透鏡12之發射光瞳(emission pupil)之光通量(light flux)不受光接收方向(入射方向)限制。然而，在用於相位差偵測之像素中，微透鏡L2及光電二極體PD經配置以使得通過成像透鏡12之發射光瞳之光通量受光接收方向限制。對光通量之光接收方向上進行限制的方向在像素A與B之間不同。
因此，像素A及B之輸出之相位視後聚焦(圖5C)、聚焦(圖5B)以及前聚焦(圖5A)之狀態而偏離或相同。用於相位差偵測之像素A及B之輸出信號的相位差對應於成像透鏡12之散焦量。因此，可藉由偵測相位差來控制成像透鏡12之AF。
用於相位差偵測之像素A及B之組態不限於如圖3及4說明之移位微透鏡L2的情況。光電二極體PD之位置可相對於微透鏡而移位。或者，一個微透鏡L3可如圖6說明配置於兩個光電二極體PD上方，且所述兩個光電二極體PD可被設定為像素A及B。
返回圖1，基於自CCD控制單元32提供之讀取信號，將儲存於CCD 16中之信號電荷作為對應於信號電荷之電壓信號而讀出。將自CCD 16讀出之電壓信號提供至類比信號處理單元18。類比信號處理單元18取樣且保持像素之R、G及B信號，且在將信號提供至A/D轉換器20之前放大信號。A/D轉換器20將依序輸入之R、G及B信號轉換為數位R、G及B信號，且將信號輸出至影像輸入控制器22。
自CCD 16讀出偶數排的一個螢幕(表面A)之影像信號，且讀出奇數的一個螢幕(表面B)之影像信號。如下文描述，在必要時將影像處理應用於表面A及B之影像信號。
數位信號處理單元24將預定信號處理(諸如偏移處理、包含白平衡校正(white balance correction)及靈敏度校正(sensitivity correction)之增益控制處理、灰階校正(gamma correction)處理以及RGB/YC轉換處理)應用於經由影像輸入控制器22輸入之影像信號，且對表面A及B之影像信號執行組合處理等。
將由數位信號處理單元24處理之影像資料輸入至視訊隨機存取記憶體(Video Random Access Memory，VRAM)50。VRAM 50包含用於儲存影像資料之區域M1及M2，其各自指示一圖框(frame)之影像。在VRAM 50中，指示一圖框之影像的影像資料在區域M1及M2中交替地重寫。自VRAM 50之區域M1及M2中正在重寫影像資料之區域以外的區域讀出經寫入影像資料。視訊編碼器28對自VRAM 50讀出的影像資料進行編碼，且將影像資料輸出至配置於相機之背(後)側上之液晶監視器(LCD)30。因此，在液晶監視器30之顯示螢幕上顯示標的之影像。
當存在對操作單元38之快門按鈕之第一步按壓(半按壓)時，自動聚焦調整(AF)操作及自動曝光(automatic exposure，AE)操作開始。更具體而言，將在自A/D轉換器20輸出之影像資料中的表面B之影像資料(用於相位差偵測之像素之輸出信號)導入至相位差偵測單元42。相位差偵測單元42偵測像素A之影像資料與表面B之影像資料中在預定聚焦區域內之像素B之影像資料之間的相位差，且將指示相位差之資訊輸出至CPU 40。CPU 40基於自相位差偵測單元42輸入之相位差資訊計算散焦量，且經由透鏡驅動單元36控制成像透鏡12中所包含之聚焦透鏡之位置以使散焦量為「0」。
在其中偵測相位差之預定聚焦區域包含以下至少一者：螢幕中心處之預設聚焦區域、由面部偵測單元46偵測之面部區域、由使用者指令為必要的區域。在面部偵測單元46進行面部偵測中，將預定目標區域之影像與面部影像模板(template)進行比較，同時移動所拍攝影像中之目標區域之位置以檢查影像與模板之間的校正，且在其校正得分(score)超過預設臨限值之情況下將目標區域偵測為面部區域。可使用之其它面部偵測方法包含已知方法，諸如藉由邊緣偵測或形狀圖案偵測之面部偵測方法及藉由色調(hue)偵測或膚色偵測之面部偵測方法。
將在快門按鈕之半按壓期間自A/D轉換器20輸出之影像資料導入至AE偵測單元44。AE偵測單元44整合整個螢幕之G信號，整合G信號與針對螢幕中心部分及周邊部分之不同權數(weight)，或整合由面部偵測單元46偵測到的面部區域之G信號且將經整合值輸出至CPU 40。CPU 40根據自AE偵測單元44輸入之經整合值而計算標的之亮度(成像Ev值)，根據預定程式圖基於成像Ev值來確定光圈14之光圈值及CCD 16之電快門(快門速度)，基於所確定之光圈值經由光圈驅動單元34控制光圈14，且基於所確定之快門速度經由CCD控制單元32控制CCD 16中之電荷儲存時間。
當AE操作及AF操作完成且存在快門按鈕之第二步按壓(全按壓)時，影像輸入控制器22回應於按壓，將自A/D轉換器20輸出之表面A及B之影像資料輸入至記憶體(SDRAM：同步動態隨機存取記憶體)48，且暫時儲存影像資料。
自記憶體48讀出表面A及B之影像資料，且數位信號按壓單元24對經組合影像資料之亮度資料及色差資料執行包含影像組合過程及產生過程的預定信號處理(RGB/YC轉換處理)。自數位信號處理單元24讀出經RGB/YC轉換處理之影像資料(YC資料)且再次儲存於記憶體48中。隨後，將YC資料輸出至壓縮/解壓縮處理單元26中，且執行諸如聯合影像專家群(joint photographic experts group，JPEG)之預定壓縮過程。輸出經壓縮之YC資料且再次儲存於記憶體48中，由媒體控制器52讀出，且記錄於記憶卡54中。
[成像操作]
接下來，將描述如上所述而組態之數位相機10之成像期間的操作。
圖7是說明根據當前揭露之標的物之影像拾取裝置(數位相機10)之成像期間的處理程序的流程圖。
在圖7中，確定操作單元38之快門按鈕是否被半按壓(S1接通)(步驟S10)。當快門按鈕之S1接通時，CPU 40命令讀出包含用於相位差偵測之像素之信號之表面B的影像資料(步驟S12)，且基於讀出之影像資料而執行相位差AF過程及AE過程(步驟S14)。更具體而言，如所描述，CPU 40致使相位差偵測單元42偵測像素A之影像資料與表面B之影像資料中在預定聚焦區域內之像素B之影像資料之間的相位差，基於相位差資訊而計算散焦量，且經由透鏡驅動單元36控制成像透鏡12以使散焦量為「0」。CPU 40進一步致使AE偵測單元44整合G信號，且基於經整合值而確定諸如快門速度及光圈值之成像條件。
隨後，確定快門按鈕是否被全按壓(S2接通)(步驟S16)。若S2未接通，則再次確定S1是否接通(步驟S18)。若S1接通，則過程移動至步驟S16，且若S1未接通，則過程移動至步驟S10。
若在步驟S16中確定快門按鈕之S2接通，則CPU 40命令在步驟S14之AE過程中設定之諸如快門速度及光圈值等成像條件下的主成像(步驟S20)。CPU 40獲取藉由主成像獲取之CCD 16之表面A及B的影像資料(步驟S22)，且對表面A及B之影像資料執行影像處理(步驟S24)。
如自圖3及4清楚可見，進入光電二極體PD之光量在表面A之正常像素與表面B之用於相位差偵測之像素之間不同。因此，表面A之像素為高靈敏度像素，且表面B之像素為低靈敏度像素。順便提及，表面B之像素之入射光量為表面A之像素之入射光量的約30%。
在圖7之步驟S24中，基於藉由主成像獲取之表面A之高靈敏度像素之影像資料及表面B之低靈敏度像素之影像資料而執行用於產生寬動態範圍影像之影像處理，如圖8中說明。
在圖8中，提取表面A及B之像素資訊塊(影像資料)(A部分)。隨後，獲取表面A之影像資料(B部分：相對高靈敏度像素)及表面B之影像資料(C部分：已接收較小光量之相對低靈敏度像素或用於相位差AF之像素)。接下來，組合表面A之影像資料與表面B之影像資料，且產生拍攝影像(D部分)。在圖8之D部分中，所產生之拍攝影像之動態範圍增大。
作為基於相對高靈敏度像素之影像資料及相對低靈敏度像素之影像資料的用於產生寬動態範圍影像之影像處理，可使用在第2004-221928號及第2006-135684號日本專利申請公開案中描述之技術。舉例而言，根據第2006-135684號日本專利申請公開案中描述之影像處理，對高靈敏度影像資料及低靈敏度影像資料之色調進行轉換及相加，且將灰階校正等進一步應用於經相加的影像資料。在相加之前的色調轉換中，轉換色調以平穩地自亮度「0」至最大亮度來改變相加結果。
如所描述，表面B之像素之入射光量為表面A之像素之入射光量的約30%，且表面B之像素之靈敏度為表面A之像素的約三分之一。因此，假定自表面A之像素獲得之影像的動態範圍為100%，則在組合之後寬動態範圍影像之動態範圍為300%。
將壓縮過程等應用於具有增大動態範圍之影像資料，且將資料記錄於記憶卡54中(步驟S26)。
<CCD之組態之第二實例>
圖9是說明根據當前揭露之標的物的CCD之組態之第二實例的圖。
在圖9說明之CCD中，配置於表面B上之用於相位差偵測之像素A及B的配置與圖2中說明之CCD相比是不同的，且其它點是共同的。
更具體而言，在圖2中所說明之CCD的用於相位差偵測之像素A及B中，像素A及B是每兩個奇數排交替地配置。在圖9中說明之CCD中，兩個像素A及兩個像素B是每奇數排交替地配置。因此，可自一奇數排中之像素之輸出信號偵測相位差。
<成像操作及影像處理之第二實施例>
在第二實施例中，在圖7之步驟S20中之主成像期間的曝光控制是不同的，且步驟S24中之影像處理是不同的。
在步驟S20之主成像中，如圖10中說明，正常像素(高靈敏度像素)及用於相位差偵測之像素(低靈敏度像素)中之曝光時間(快門速度)經設計為不同的，以獲得具有相同靈敏度之影像。
更具體而言，機械快門打開，且在時間t1在低靈敏度像素中停止電荷之清除(sweeping out)以開始儲存電荷(開始曝光)。在時間t2(>t1)在高靈敏度像素中停止電荷之清除以開始儲存電荷(開始曝光)，且機械快門在時間t3關閉。
高靈敏度像素之電荷儲存時間與低靈敏度像素之電荷儲存時間的比率經設定為高靈敏度像素之靈敏度與低靈敏度像素之靈敏度之比率的倒數。
在圖11中，藉由主成像獲取之表面A之影像之靈敏度(B部分：主拍攝影像之像素)及表面B之影像之靈敏度(D部分：曝光時間比表面A之像素長的用於相位差AF之像素)是相同的。在步驟S24之影像處理中，藉由處理及組合表面A及B之影像而自所述兩個影像產生一高解析度拍攝影像(F部分)，其中影像之像素交替地配置。
由於表面B之影像之快門速度比表面A之影像之快門速度慢，因此影像可能受到相機振動影響(C部分及E部分)。在影像受到相機振動影響的快門速度之情況下，不改變快門速度，而是改變表面B之影像之增益(靈敏度)，以使表面A及B之影像之亮度位準相同。
<CCD之組態之第三實例>
圖12之A部分是說明根據當前揭露之標的物的CCD之組態之第三實例的圖。
在圖12之A部分中說明之CCD中，配置於表面B上之用於相位差偵測之像素A及B之配置與圖2中說明之CCD相比是不同的，且其它點是共同的。
更具體而言，在圖12A中說明之CCD中，像素A及B在奇數排中每三個G像素而交替地配置(D部分)。雖然用於相位差偵測之像素A及B變稀疏，但在所要聚焦區域中包含多個像素A及B之情況下可偵測相位差(D部分至F部分)。
<影像處理之第三實施例>
在圖12之A部分中說明之CCD中，用於相位差偵測之低靈敏度像素及正常高靈敏度像素(用於非相位偵測之像素)混合於表面B之像素中。因此，用於相位差偵測之像素由用於非相位差偵測之周圍像素校正以提昇用於相位差偵測之像素的靈敏度。
校正方法之實例(F部分)包含以下方法：對靠近用於相位差偵測之像素且呈相同顏色之用於非相位差偵測之多個像素的像素值進行內插，以及將經內插值設定為用於相位差偵測之像素的像素值。可執行提昇用於相位差偵測之像素之僅影像資料之增益(靈敏度)的影像處理。
以此方式，藉由主成像獲取之表面A之影像之靈敏度及具有經校正之用於相位差偵測之像素的表面B之影像之靈敏度是相同的。自所述兩個影像藉由交替地配置影像之像素而產生一個高解析度影像(G部分)。
<影像處理之第四實施例>
在第四實施例中，圖7之步驟S24中之影像處理是不同的。
如圖13中說明獲取表面A之高靈敏度影像(B部分及C部分)及表面B之低靈敏度影像(D部分及E部分)。CPU 40如圖14A至14C中說明在液晶監視器30上顯示表面A及B之影像。使用者選擇顯示於液晶監視器30上之表面A及B之影像中的一者，且指令記錄選定影像(圖13之F部分)。
雖然表面A之影像通常為具有適當曝光之影像，但可能在高亮度部分處發生亮區截割(highlight clipping)，因為影像之靈敏度比表面B之影像之靈敏度高。另一方面，由於表面B之影像為低靈敏度影像，因此可能在低亮度部分處發生陰影截割。使用者可操作箭頭鍵之左鍵及右鍵以選擇表面A及B之影像中的一者，且可操作選單/OK鍵以將選定影像記錄於記憶卡54中。
圖14A說明選定具有適當曝光且不具有亮區截割之表面A之影像的狀態。圖14B說明因為在表面A之影像中存在亮區截割而選定表面B之影像的狀態。
若表面B之快門速度如圖10中說明之實施例中一般減慢，則在表面B之影像中可能存在相機振動。因此，可如圖14C中說明一般顯示表面A及B之影像，且可考慮相機振動之存在而選擇影像。
即使藉由當在手動成像模式中執行曝光校正等而獲得影像時亦可獲得在曝光校正之後的兩個影像。因此，可選擇具有較最佳控制之曝光的影像。
顯而易見，當前揭露之標的物不限於所述實施例，且在不背離當前揭露之標的物之範疇的情況下可作出各種修改。
1．．．成像透鏡
2．．．固態影像拾取元件
3．．．分束器
4．．．感應器
5．．．固態影像拾取元件
6．．．用於相位差偵測之專用像素
10．．．數位相機
12．．．成像透鏡
14．．．光圈
16．．．電荷耦合設備
18．．．類比信號處理單元
20．．．A/D轉換器
22．．．影像輸入控制器
24．．．數位信號處理單元
26．．．壓縮/解壓縮處理單元
28．．．視訊編碼器
30．．．液晶監視器
32．．．CCD控制單元
34．．．光圈驅動單元
36．．．透鏡驅動單元
38‧‧‧操作單元
40‧‧‧中央處理單元
42‧‧‧相位差偵測單元
44‧‧‧AE偵測單元
46‧‧‧面部偵測單元
48‧‧‧記憶體
50‧‧‧視訊隨機存取記憶體
52‧‧‧媒體控制器
54‧‧‧記憶卡
A‧‧‧表面
a0、b0、c0‧‧‧光
a1、b1、c1‧‧‧光
a2、b2、c2‧‧‧光
B‧‧‧表面
L1‧‧‧微透鏡
L2‧‧‧微透鏡
L3‧‧‧微透鏡
m‧‧‧影像拾取表面
PD‧‧‧光電二極體
Z0‧‧‧經聚焦影像
Za1、Zb1、Zc1‧‧‧影像
Za2、Zb2、Zc2‧‧‧影像
圖1是說明根據當前揭露之標的物之影像拾取裝置(數位相機)之實施例的方塊圖。
圖2是說明根據當前揭露之標的物的CCD之組態之第一實例的圖。
圖3是圖2中說明之CCD之一部分的放大視圖。
圖4是示意性說明圖3中說明之CCD之橫截面的圖。
圖5A至5C是說明聚焦狀態與用於相位差偵測之像素A及B(相位差)之輸出之間的關係的圖。
圖6是說明CCD之組態之另一實例的圖。
圖7是說明根據當前揭露之標的物之影像拾取裝置(數位相機)之成像期間的處理程序的流程圖。
圖8是說明經放大動態範圍之影像處理的影像圖。
圖9是說明根據當前揭露之標的物的CCD之組態之第二實例的圖。
圖10是說明根據當前揭露之標的物之曝光控制之實例的圖。
圖11是說明高解析度影像處理之流程的圖。
圖12是說明根據當前揭露之標的物的CCD之組態之第三實例以及自CCD獲得之影像之高解析度影像處理的流程的圖。
圖13是說明根據當前揭露之標的物的在表面A之影像及表面B之影像之選擇期間的流程的圖。
圖14A至14C是說明顯示表面A之影像及表面B之影像之液晶監視器的螢幕之實例的圖。
圖15A至15C是說明在聚焦、前聚焦以及後聚焦期間的狀態的圖。
圖16是說明用於相位差偵測之習知感應器之配置之實例的圖。
圖17是說明CCD中用於相位差偵測之像素之配置之實例的圖。
S10．．．S1是否接通
S12．．．讀出表面B之影像
S14．．．相位差AF處理、AE處理
S16．．．S2是否接通
S18．．．S1是否接通
S20．．．主成像
S22．．．讀出表面A及B之影像
S24．．．處理影像
S26．．．記錄影像
Claims (9)
- 一種影像拾取裝置，包括：成像透鏡；影像拾取元件，包含以矩陣配置的用於光電轉換之第一群的像素及第二群的像素，所述第二群之所述像素包含用於相位差偵測之像素，其中通過所述成像透鏡之發射光瞳且進入所述第一群之所述像素的光通量之入射方向不受限制，且通過所述成像透鏡之所述發射光瞳且進入所述第二群之所述像素的光通量之入射方向受到限制，所述影像拾取元件經組態以能夠分別自所述第一群之所述像素及所述第二群之所述像素獨立地讀出第一影像信號及第二影像信號；散焦量計算設備，經組態以自所述影像拾取元件讀出所述第二影像信號，且基於自所述第二影像信號中的用於相位差偵測之所述像素讀出的影像信號而計算所述成像透鏡之散焦量；聚焦控制設備，經組態以藉由移動所述成像透鏡來執行焦點調整，以便使由所述散焦量計算設備計算之所述散焦量為「0」；影像處理設備，經組態以在由所述聚焦控制設備執行之所述焦點調整之後自所述影像拾取元件讀出所述第一影像信號及所述第二影像信號，且基於所述讀出的第一影像信號及第二影像信號而產生用於記錄之影像；以及記錄設備，經組態以將由所述影像處理設備產生之所 述影像記錄於記錄媒體中，其中所述影像拾取元件包含用於所述第一群之所述像素及所述第二群之所述像素中之每一像素的微透鏡，且所述第二群之所述像素中的用於相位差偵測之所述像素包含第一像素及第二像素，所述第一像素具備相對於所述像素在第一方向上移位的第一微透鏡，所述第二像素具備在所述影像拾取元件之平面圖中在與所述第一方向相反之第二方向上移位的第二微透鏡。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像拾取裝置，其中所述影像拾取元件的用於相位偵測之所述像素包含用於兩個相鄰像素的一個微透鏡，且所述微透鏡致使通過所述成像透鏡之所述發射光瞳之所述光通量***且進入所述兩個相鄰像素。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像拾取裝置，其中所述影像拾取元件之所述第二群之所有所述像素是用於相位差偵測之所述像素。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像拾取裝置，其中用於相位差偵測之所述像素及用於非相位差偵測之所述像素混合於所述影像拾取元件之所述第二群之所述像素中。
- 如申請專利範圍第3項所述之影像拾取裝置，其中所述影像處理設備基於自所述影像拾取元件之所述第一群之所述像素讀出的高靈敏度的第一影像信號及自所述影像拾取元件之所述第二群之所述像素讀出的低靈敏度的第二影像信號而產生寬動態範圍影像。
- 如申請專利範圍第3項所述之影像拾取裝置，其中所述影像處理設備基於自所述影像拾取元件之所述第一群之所述像素讀出的所述高靈敏度的第一影像信號及自所述第二群之所述像素讀出的所述低靈敏度的第二影像信號而產生高靈敏度影像及低靈敏度影像，所述影像拾取裝置進一步包括：影像顯示設備，經組態以在由所述記錄設備記錄之前顯示所產生之高靈敏度影像及低靈敏度影像；以及操作設備，經組態以接收使用者的指令以選擇顯示於所述影像顯示設備上的所述高靈敏度影像及所述低靈敏度影像中之一者，其中所述記錄設備僅記錄所選擇的影像。
- 如申請專利範圍第3項所述之影像拾取裝置，更包括：曝光控制設備，經組態以個別地控制所述影像拾取元件之所述第一群之所述像素及所述影像拾取元件之所述第二群之所述像素中的曝光，且使所述第一群之所述像素之曝光值與所述第二群之所述像素之曝光值相同，其中所述影像處理設備基於自所述第一群之所述像素讀出的所述第一影像信號及自所述第二群之所述像素讀出的所述第二影像信號而產生高解析度影像。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像拾取裝置，其中所述曝光控制設備個別地控制所述第一群之所述像素及所述第二群之所述像素的電荷儲存時間，以使所述第一群之 所述像素之所述曝光值與所述第二群之所述像素之所述曝光值相同。
- 如申請專利範圍第4項所述之影像拾取裝置，其中所述影像處理設備包含校正設備，所述校正設備經組態以根據相鄰於用於相位差偵測之所述像素的用於非相位差偵測之像素的所述影像信號，校正對應於自所述第二群之所述像素讀出的所述第二影像信號中的用於相位差偵測之所述像素的所述影像信號，且所述影像處理設備基於自所述第一群之所述像素讀出的所述第一影像信號及在所述校正設備進行校正之後的所述第二影像信號而產生高解析度影像。
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