CN102196180A - 摄像机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像机，该摄像机具有：拍摄元件，具有第一像素行和第二像素行，该第一像素行具备输出调焦用的信号的多个第一像素，该第二像素行仅具备输出图像数据生成用的信号的多个第二像素；及插值处理装置，在从拍摄元件将多个像素行彼此的输出按照规定混合步骤进行混合输出时，在该规定混合步骤上，对于应该与第一像素行混合的特定的第二像素行的输出，使用该特定的第二像素行的输出和该特定的第二像素行的周围的第二像素行彼此的混合输出进行插值处理。

Description

摄像机
下述在先申请和公告的公开内容在此处作为参考引用：2010年3月18日提交的日本专利申请2010-062736、日本特开2009-94881和日本特开2009-303194。
技术领域
本发明涉及摄像机。
背景技术
在日本特开2009-94881号公报中公开有一种在通过具有调焦用的像素的拍摄元件取得的图像中，使用周边像素的像素值对调焦用的像素的像素值进行插值的拍摄元件。
以往的基于摄像装置的插值方法，目的在于以静止图像为对象进行，关于拍摄动画时的插值方法并未讨论。
发明内容
本发明的第一方式的摄像机具有：拍摄元件，具有第一像素行和第二像素行，所述第一像素行具备输出调焦用的信号的多个第一像素，所述第二像素行仅具备输出图像数据生成用的信号的多个第二像素；及插值处理装置，在从所述拍摄元件将多个像素行彼此的输出按照规定混合步骤进行混合输出时，在该规定混合步骤上，对于应该与所述第一像素行混合的特定第二像素行的输出，使用该特定的第二像素行的输出和该特定的第二像素行周围的所述第二像素行彼此的混合输出进行插值处理。
本发明的第二方式以第一方式的摄像机为基础，也可以是，所述插值处理装置在第二动画摄影状态时进行所述插值处理，在所述第二动画摄影状态下使用基于所述第二像素的输出进行调焦的第二调焦方法而进行动画图像的拍摄。
本发明的第三方式以第二方式的摄像机为基础，优选，包括所述第二动画摄影状态和第一动画摄影状态，且还具备切换这些摄影状态的切换装置，在所述第一动画摄影状态下使用基于所述第一像素的输出进行调焦的第一调焦方法而拍摄动画图像，所述插值处理装置根据由所述切换装置切换后的摄影状态而变更所述插值处理的方法。
本发明的第四方式以第三方式的摄像机为基础，优选，所述插值处理装置根据所述摄影状态，变更所述插值处理时使用的信息量而进行所述插值处理。
本发明的第五方式以第三方式的摄像机为基础，也可以是，所述插值处理装置在所述第二动画摄影状态时，与所述第一动画摄影状态时相比，较多地利用所述插值处理时使用的信息量。
本发明的第六方式以第二方式的摄像机为基础，也可以是，所述第一动画摄影状态包括动画摄影状态和实时取景摄影状态中的至少一个摄影状态，在所述动画摄影状态下拍摄动画图像并存储在存储介质中，在所述实时取景摄影状态下拍摄动画图像且不存储在所述存储介质中而是显示于显示装置。
本发明的第七方式以第一方式的摄像机为基础，优选，作为摄影状态，还具有拍摄静止图像的第三摄影状态，所述切换装置能够切换所述第一动画摄影状态、第二动画摄影状态和所述第三摄影状态，所述插值处理装置在通过所述切换装置切换成所述第三摄影状态时，使用与所述第一动画摄影状态及第二动画摄影状态不同的插值处理方法对与所述第一像素对应的图像数据生成用的信息进行插值处理。
本发明的第八方式以第七方式的摄像机为基础，也可以是，所述插值处理装置在所述第三摄影状态时，使用该第一像素的输出和存在于该第一像素周围的所述第二像素的输出，对与所述第一像素对应的图像数据生成用的信息进行插值处理。
本发明的第九方式以第一方式的摄像机为基础，也可以是，所述插值处理装置根据拍摄所述动画图像时的帧率，变更所述插值处理中使用的所述第二像素的数目。
本发明的第十方式以第九方式的摄像机为基础，优选，所述帧率越为高速，所述插值处理装置越减少所述插值处理中使用的所述第二像素的数目。
本发明的第十一方式以第一方式的摄像机为基础，优选，所述插值处理装置根据所述第一像素与插值中使用的所述第二像素的各个像素之间的距离，决定所述插值处理中使用的所述第二像素的输出的混合比率。
附图说明
图1是表示本发明的摄像机的一实施方式的结构的框图。
图2是示意性地表示具备AF像素行的拍摄元件的像素配置例的一部分的图。
图3是说明本摄像机的动作流程的图。
图4是示意性地表示实时取景摄影时的插值处理动作的图。
图5是示意性地说明静止图像摄影时的插值处理动作的图。
图6是示意性地表示使用对比度AF的动画摄影时的插值处理动作的图。
图7是示意性地表示使用相位差AF的动画摄影时的插值处理动作的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的摄像机的一实施方式的结构的框图。摄像机100具备操作部件101、透镜102、拍摄元件103、控制装置104、存储卡槽105、监视器106。操作部件101包括被使用者操作的各种输入部件，例如电源按钮、指示静止摄影的快门按钮、指示动画摄影(动画存储)的开始/结束的录像按钮、指示实时取景显示的实时取景按钮、变焦按钮、十字键、决定按钮、重放按钮、删除按钮等。
透镜102由多个光学透镜构成，但在图1中由一个透镜代表表示。需要说明的是，在构成透镜102的透镜中包括用于进行调焦的调焦用透镜(AF透镜)。
作为拍摄元件103，使用具备输出调焦用的信号的像素(以下称为AF像素)和输出图像数据生成用的信号的像素(以下称为通常像素)的拍摄元件。图2是摘录本实施方式的拍摄元件103的像素配置例的一部分而示意性地表示的图。在图2中，摘录提取拍摄元件103中的仅24行(线)×10列的像素配置而表示。如图2所示，拍摄元件103包括输出调焦用的AF信号的像素行(以下称为AF像素行)2a和除此之外的输出图像数据生成用的图像信号的像素行(以下称为通常像素行)。通常像素行具备R、G的像素交替配置的像素行和G、B的像素交替配置的像素行。摄像机100构成为，使用AF像素行2a的AF像素的信号，例如进行在日本特开2009-94881号公报等中作为周知的方法的相位差检测方式下的焦点检测动作。需要说明的是，摄像机100也可以使用通常像素行的通常像素的信号，通过周知的方法进行对比度检测方式的焦点检测动作。
拍摄元件103根据摄像机100的动作状态(动作模式)来切换信号的读出方法。摄像机100设定为静止图像摄影状态(静止摄影模式)时，进行从包括拍摄元件103的AF像素和通常像素这双方的全部像素读出信号的全像素读出。摄像机100设定为对用于存储在后述的存储介质中的动画图像进行拍摄的动画图像摄影状态(动画摄影模式)时，进行将同色的像素行彼此(一对像素行)的像素混合而读出信号的像素混合读出。而且，摄像机100设定为对用于实时显示在后述的显示部即监视器106上的动画图像(实时取景图像或取景画面)进行拍摄的实时取景状态(实时取景模式)时，进行所谓的跳行读出(間引き読出し)。
如上所述在动画摄影模式时，拍摄元件103对同色的像素行彼此(在图2中分别由虚线成对表示的行彼此，例如第1行与第3行、第2行与第4行等的对)的像素，进行像素混合读出。然而，构成为，只要是AF像素行2a(例如图2的第8行的像素行)及原本应该与该AF像素行在像素混合读出上成对的通常像素行(例如图2的第6行的像素行)，就不进行像素混合读出。
其理由是AF像素行2a构成为，不经由滤色器而经由透明的滤光器接收光，因此输出所谓白色光成分的信号。相对于此，通常像素行按像素设置R、G、B中的任一种滤色器，而输出各色的信号。若对AF像素的白色光信号及通常像素的颜色信号这两者进行混合读出，则在使用作为焦点检测用信号时，有可能导致焦点检测精度的劣化，而使用作为图像信号时，也有可能导致画质的劣化。因此，拍摄元件103构成为，在进行像素混合读出的动画摄影模式时，关于AF像素行及应该与其成对的通常像素行的读出，取代像素混合读出，而读出AF像素行和通常像素行中的一方的像素行。
并且，读出该AF像素行2a和通常像素行中的一方时，拍摄元件103根据上述的动画摄影模式下使用的焦点检测方法，对读出哪一方进行切换。具体来说，焦点检测方式为相位差检测方式时，读出AF像素行2a，为对比度检测方式时，读出通常像素行。而且，为上述的实时取景模式时，以不拉长间距地读出AF像素行2a的方式，即将通常像素行的一部分的行进行跳行读出而作为对象像素行的方式控制拍摄元件103。关于上述的各读出方法的详细情况在后面进一步进行说明。
控制装置104具备简易插值处理部1041、存储器1042、静止图像插值处理部1043、信号处理部1044、AF(自动调焦)运算部1045。
简易插值处理部1041是摄像机的动作状态在上述的动画摄影模式或实时取景模式时进行动作的处理部。在简易插值处理部1041中，进行与输出调焦用的AF信号的AF像素行2a相关的图像信号的插值处理。关于通过简易插值处理部1041进行的插值方法的详细情况，在后面进行说明。
存储器1042包括SDRAM、闪存。SDRAM是挥发性的存储器，在控制装置104动作时被使用作为用于展开动作程序的工作存储器，或使用作为用于临时存储数据(图像数据等)的缓冲存储器。而闪存是不挥发性的存储器，对控制装置104执行的动作程序的数据、动作程序执行时读入的各种参数等进行存储。
在本实施方式中，在静止摄影模式时，若使用者将操作部件101所包含的快门按钮半压下，则控制装置104基于从拍摄元件103输出的AF信号来驱动透镜102的AF透镜从而进行调焦。在此，AF信号是基于来自AF像素的相位差AF用信号或来自通常像素的对比度AF用信号，通过后述的AF运算部1045运算后的结果。然后，若使用者将快门按钮全压下，则控制装置104执行摄影处理。即，控制装置104将从拍摄元件103输出的图像信号取入并临时保存(临时存储)在存储器1042的SDRAM中。
SDRAM具有取入预先决定的帧数(例如以RAW图像数据计为10帧)的静止图像信号的容量。取入到SDRAM中的静止图像信号依次送入静止图像插值处理部1043。静止图像插值处理部1043相对于上述的简易插值处理部1041，进行与输出调焦用的AF信号的AF像素行2a相关的图像信号的插值处理这一目的相同，但其插值处理的方法不同。
与通过简易插值处理部1041进行的插值处理相比，静止图像插值处理部1043是使用大量的信息进行插值处理的处理部，因此插值结果具有比简易插值处理部1041的插值处理结果彻底的特征。关于该静止图像插值处理部1043的插值处理方法的详细情况，在后面进行详细说明。需要说明的是，如上所述，对于静止图像插值处理部1043，摄像机100的动作状态在静止摄影模式时进行动作。
信号处理部1044对于由简易插值处理部1041或静止图像插值处理部1043分别进行了插值处理后的图像信号，实施各种图像处理而生成规定形式的动画图像数据，该规定形式例如对于静止图像为JPEG形式，对于动画图像为MPEG方式。然后，生成收纳图像数据的图像文件(用于存储在后述的存储介质中的图像文件)。
此外，信号处理部1044也生成用于显示在后述的监视器106上的与收纳在上述图像文件中的存储用图像不同的显示用图像。在实时取景模式时，该显示用图像是实时取景图像本身，在动画摄影模式时，该显示用图像是在生成存储用动画图像期间显示在监视器106上的动画图像(类似于实时取景图像的图像)，在静止摄影模式时，该显示用图像是在静止摄影后为了确认摄影图像而显示规定时间的确认用图像。
AF运算部1045基于来自拍摄元件103的AF像素的信号而算出散焦量，另一方面基于来自拍摄元件103的通常像素的信号而算出对比度值。使用所述算出结果经由未图示的AF透镜控制部而进行AF动作。需要说明的是，AF运算部1045构成为，在静止摄影模式时，将临时取入到存储器1042中的拍摄元件输出(AF像素输出或通常像素输出)取入而进行AF运算。另一方面构成为，在动画摄影模式或实时取景模式时，将取入到简易插值处理部1041中的拍摄元件输出(AF像素输出或通常像素输出)取入而进行AF运算。
存储卡槽105是用于插入作为存储介质的存储卡的槽，将由控制装置104生成的图像文件写入并存储在存储卡中。而且，存储卡槽105基于来自控制装置104的指示，读入存储卡内存储的图像文件。
监视器106是搭载在摄像机100背面上的液晶监视器(背面监视器)。监视器106上显示实时取景模式时的摄影图像(实时取景图像)、存储在存储卡中的图像(静止图像、动画图像)、以及用于设定摄像机100的设定菜单等。在实时取景模式时，控制装置104将从拍摄元件103以时序取得的图像的显示用图像数据(实时取景图像数据)向监视器106输出。由此，在监视器106上显示实时取景图像(取景画面)。
如上所述，在本实施方式的摄像机100中，由于拍摄元件103具备AF像素行2a，因此不从该AF像素行2a输出形成静止图像、动画图像的图像信号。因此，控制装置104在摄影处理中，使用其他像素的像素值对该AF像素行2a的像素值进行插值而生成图像数据。
此时，以某帧率进行实时取景(取景画面)显示时或以某帧率进行动画摄影时，需要在帧率时间内结束各帧的插值处理。另一方面，在静止图像时，比动画摄影时稍麻烦也无妨，因此要求以能得到尽可能高精细的图像的方式进行处理。因此，在本实施方式中，控制装置104根据摄影模式为静止摄影模式还是除此之外的动画摄影模式或实时取景模式，换言之，根据摄影对象为静止图像或者是取景画面、动画，而变更插值处理的方法。
另外，在动画摄影模式时，根据此时的焦点检测方式，即根据是相位差检测方式还是对比度检测方式，而变更插值处理的方法。此外，在动画摄影模式、实时取景模式(即，摄影对象为取景画面、动画)时，根据其摄影帧率，也通过变更插值处理的方法，而使各帧的像素的插值处理在帧率时间内结束。
以下，对本实施方式的摄像机100的动作进行说明。图3是说明摄像机100的动作的流程图，具体来说是说明摄像机100内的CPU的动作的流程图。对摄像机100的电源按钮进行ON(开)操作时，本流程开始。
在步骤S100中，判断是否对未图示的实时取景按钮进行了ON操作。若进行ON操作，则向步骤S103前进，若未进行ON操作，则向步骤S105前进。需要说明的是，也可以以不设置本步骤S100，而在摄像机100的电源为ON时直接向步骤S103前进的方式构成流程。
在步骤S103中，在实时取景模式下使摄像机100动作。对实时取景模式的动作的概要说明如下，拍摄元件103进行跳行读出，控制装置104进行使用了简易插值处理部1041的简易插值处理，而在信号处理部1044中，将生成的显示用图像(实时取景图像)显示在监视器106上。关于该步骤S103的动作的详细情况如下所述。在步骤S103之后，向步骤S105前进。
需要说明的是，该实时取景模式时的AF(自动调焦)动作基本上使用相位差检测方式AF，该相位差检测方式AF使用了AF像素行2a的输出。然而，AF检测区域设定在AF像素不存在的区域时或AF像素输出的可靠性小时，切换成使用了AF像素周围的通常像素的输出的对比度检测方式AF而进行。需要说明的是，AF像素输出的可靠性依赖于从AF像素输出的信号波形形状、检测到的散焦量等。在信号波形形状因光束的渐晕、噪声的影响等而走样时、检测散焦量非常大时，判断为可靠性低。
在步骤S105中，判断摄像机100的快门按钮是否被进行半压下操作。若被半压下，则向步骤S107前进，若未被半压下，则向步骤S113前进。在步骤S107中，进行针对被拍摄体的焦点检测动作、曝光控制动作。此时的焦点检测动作原则上以基于来自拍摄元件103的AF像素行2a的输出的相位差检测方式进行。若在通过来自AF像素行的输出不能进行焦点检测的所谓相位差检测方式不擅长的被拍摄体的情况下，则进行基于通常像素输出的对比度AF。
在接下来的步骤S109中，判断是否对快门按钮进行了全压下操作。若进行了全压下，则向步骤S111前进，若未进行全压下，则向步骤S113前进。在步骤S111中，在静止摄影模式下使摄像机100动作。对该静止摄影模式的动作的概要说明如下，拍摄元件103进行全像素读出，控制装置104进行使用了静止图像插值处理部1043的插值处理，将信号处理部1044中生成的确认用图像显示在监视器106上。关于该步骤S111的动作的详细情况如下所述。在步骤S111的动作之后，返回步骤S105，反复进行上述处理。
另一方面，在步骤S113中，判断是否对录像按钮进行了ON操作。若进行了ON操作，则向步骤S115前进，若未进行ON操作，则向步骤S125前进。在步骤S115中，判断使用AF像素的输出的相位差AF方式、使用通常像素的输出的对比度AF方式中的哪个AF方式被使用。若判断为对比度AF方式，则向步骤S117前进，若判断为相位差AF方式，则向步骤S119前进。
在动画摄影模式下，与上述的实时取景模式的情况同样地，AF动作基本上使用相位差检测方式AF，该相位差检测方式AF使用AF像素行2a的输出。然而，如上所述，用户选择AF像素不存在的区域(即仅存在通常像素的区域)作为AF检测区域或摄像机侧自动(在识别出被拍摄体的基础上)选择时，或AF像素输出的可靠性小时，使用对比度AF方式。控制装置104进行该使用相位差AF方式还是使用对比度AF方式的切换。
在步骤S117中，由于是使用了对比度AF的动画摄影状态，因此在对比度AF动画模式下使摄像机100动作。对该对比度AF动画模式的动作的概要说明如下，拍摄元件103进行像素混合读出。在此，AF像素行2a不进行像素混合读出。控制装置104进行使用了简易插值处理部1041的插值处理，并将信号处理部1044中生成的动画图像(类似于实时取景图像，在生成存储用动画图像期间显示在监视器106上的动画图像)显示在监视器106上。而且，AF动作以对比度AF方式进行。关于该步骤S117的动作的详细情况如下所述。在步骤S117的动作之后，向步骤S121前进。
另一方面，在步骤S119中，由于是使用了相位差AF的动画摄影状态，因此在相位差AF动画模式下使摄像机100动作。对该相位差AF动画模式的动作的概要说明如下，拍摄元件103进行像素混合读出。在此，读出AF像素行2a作为像素混合读出。控制装置104进行使用了简易插值处理部1041的插值处理，并将信号处理部1044中生成的动画图像(类似于实时取景图像的图像)显示在监视器106上。需要说明的是，AF动作基本上以使用了AF像素的相位差AF方式进行。
然而，如步骤S103中已述的情况那样，在AF像素输出的可靠性低时，切换成使用了根据附近的通常像素的像素混合输出(若以图7右图而言，则是紧邻像素行7a的像素混合输出7b或7c的任一方)所求出的对比度值的对比度AF方式而进行AF动作。需要说明的是，该AF像素(图7的第8行)输出的可靠性的判断在相位差AF动画模式期间一直进行判定，在可靠性提高的阶段，从对比度AF方式切换成相位差AF方式。
关于上述步骤S119的动作的详细情况如下所述。在步骤S119的动作之后，向步骤S121前进。在步骤S121中，判断是否再次对录像按钮进行了ON操作。若再次进行了ON操作，则使在上述步骤S113中开始的动画摄影(动画存储)停止(步骤S123)，向步骤S125前进。若未再次进行ON操作，则向步骤S115前进，反复进行上述处理，继续进行动画摄影。
在步骤S125中，判断是否对电源按钮进行了OFF(关)操作。若未进行OFF操作，则返回步骤S100，反复进行上述处理，若进行了OFF操作，则结束本流程。
在此，关于上述的步骤S103中说明的实时取景模式的动作，使用图4进行详细说明。图4的左图是摘录了图2中说明的拍摄元件103的一部分(拍摄元件的第1行～第14行的一部分)的图。图4的中央图是表示与左图的对应关系而说明从拍摄元件103进行跳行读出后的状态的图。图4的右图是表示与左图、中央图的对应关系而将通过控制装置104的简易插值处理部1041对从拍摄元件103进行跳行读出后的像素输出进行插值处理时的插值处理方法进行了图示化的图。
在本实施方式中，在实时取景模式时，在拍摄元件103中进行1/3跳行读出。因此，如图4(右图、中央图)所示，将第3、6、9、12行跳过(即不读出)。需要说明的是，通过拍摄元件103进行跳行读出时，必然以读出AF像素行(第8行)的方式进行读出控制(即不跳过AF像素行)。
从拍摄元件103进行了跳行读出后的像素输出被取入到控制装置104中。并且，在简易插值处理中1041中，进行周边的同色的两像素行彼此的像素混合处理。即，在图4的中央图中，进行G、B像素行彼此(例如第2行和第4行)及R、G像素行彼此(例如第5行和第7行)的像素混合处理。在此，本来第10行的G、B像素行应该与第8行的像素行进行像素混合。然而，由于第8行为AF像素行，因此该AF像素行(第8行)的输出不使用于像素混合(参照中央图与右图之间的虚线)。因此，作为第8行的AF像素行的代替，将AF像素行的周围的同色行(第4行的G、B像素行)作为插值处理时使用的像素行4b。
即，本来应该成为“第8、10行的像素混合”结果的像素混合行4a的像素输出(有关与AF像素相对应的图像数据的输出)使用AF像素行(第8行)的周围行即第4行的像素输出(4b)进行插值。具体来说，通过下式(1)、(2)进行插值。
与像素混合行4a的G成分的各像素相对应的输出的插值运算：
像素行4a(Gn)＝{G(4行)×a}+{G(10行)×b}…(1)
与像素混合行4a的B成分的各像素相对应的输出的插值运算：
像素行4a(Bn)＝{B(4行)×a}+{B(10行)×b}…(2)
其中，4a(Gn)是上述像素混合行4a中的G成分的各像素(Gn)的输出，G(4行)是第4行的G成分的各像素的输出，G(10行)是第10行的G成分的各像素的输出，4a(Bn)是上述像素混合行4a中的B成分的各像素(Bn)的输出，B(4行)是第4行的B成分的各像素的输出，B(10行)是第10行的B成分的各像素的输出。a、b是决定像素混合时的混合比率的加权可变系数(根据在运算中使用哪个像素行而可变的系数)且其加权的分辨率的系数b远大于系数a。而且系数a、b的值根据从插值对象行4a到像素混合中使用的周边像素(第4行、第10行的像素行的各像素)的距离进行设定。
在此，加权可变系数b的加权分辨率远大于系数a的理由是基于如下目的：像素混合行4a的配置位置(重心位置)处于比混合对象的第4行的配置位置更接近第10行的配置位置的位置，因此能够细微地设定配置上较近的行的加权的分辨率，由此提高像素混合结果的精度。
如此，在简易插值处理部1041中，使用上述式(1)、(2)，换言之取代AF像素行的输出而使用紧邻该AF像素行的同色的通常像素行4b(同色的一行的通常像素行4b)的输出，对像素混合行4a的像素输出进行插值处理。
接下来，使用图5对上述的步骤S111中说明的静止摄影模式的动作进行详细说明。图5是对图2所述的拍摄元件103的一部分(AF像素5g及其周围的通常像素)补充地添加标号的图。在本实施方式中，在静止摄影模式时，在拍摄元件103中进行全像素读出。即，从图4的全部像素输出信号。
从拍摄元件103进行了全像素读出后的像素输出被取入到控制装置104的存储器(SDRAM)1042中。然后在静止图像插值处理部1043中，也使用周围的通常像素的输出及AF像素自身的输出对各AF像素的配置位置上的图像信号进行插值。由于该插值方法的详细的运算方法在日本特开2009-303194号公报中进行了公开，因此这里对该运算方法的概念进行记载。例如，对图5的AF像素中的与AF像素5g(e列8行)相对应的图像信号进行插值时，AF像素5g是在RGB的拜尔(Bayer)排列中原本应该排列有G成分滤光器的像素。因此，AF像素5g需要对G成分的图像信号进行插值。
因此，首先在AF像素5g的周围的各色成分(R、G、B)的通常像素中，分别对不足的颜色成分从周围的通常像素进行插值，而推测各通常像素中的白色光成分。例如，推测G(e列6行)像素的白色光像素值时，从其周围的R像素(R(e列5行)、R(e列7行))插值R成分，而且从周围的B像素(B(d列6行)、B(f列6行))插值B成分，而推测运算白色光成分的像素值。
接下来，基于如此推测的各周围像素的白色光成分的像素推测值和AF像素5g的输出值(AF像素5g的输出为白色光成分本身)，得到包括AF像素5g在内的其周边像素区域中的白色光成分的像素值的分布。即，得到将周边像素区域的全输出置换成白色光成分时的像素输出的起伏状态。该分布(起伏)信息作为在AF像素位置实际加上或减去何种程度的增益的目标，而在对AF像素5g位置上的G成分输出进行插值运算时使用。
并且，基于该白色光成分的像素值的分布信息(起伏信息)和AF像素5g的周围像素的G成分像素(G(e列6行)、G(d列7行)、G(f列7行)、G(d列9行)、G(f列9行)、G(e列10行))的输出值的分布，而求出AF像素5g的位置上的G成分。
接下来，使用图6对上述的步骤S117中说明的使用对比度AF方式作为AF方式的动画摄影模式的动作进行详细说明。图6的左图是摘录了图2中说明的拍摄元件103的一部分(拍摄元件的第1行～第14行的一部分)的图。图6的中央图是表示与左图的对应关系而说明从拍摄元件103进行了像素混合读出的状态的图。图6的右图是表示与左图、中央图的对应关系而将通过控制装置104的简易插值处理部1041对从拍摄元件103进行了像素混合读出的像素输出进行插值处理时的插值处理方法进行了图示化的图。
在本实施方式中，在对比度AF动画摄影模式时，在拍摄元件103中进行两像素混合读出。因此，如图6(右图、中央图)所示，同色的像素行彼此(在本实施例中，R、G像素行为奇数行，G、B像素行为偶数行)进行像素混合而读出。但是，如上所述，构成为，关于AF像素行(图6的虚线6f所示的AF像素行输出)及应该与其成对的通常像素行(图6的实线6e所示的通常像素行输出)的读出，作为像素混合读出的代替，读出AF像素行和通常像素行中的任一方的像素行。焦点检测方式为对比度检测方式时，以在图6中不读出虚线6f而仅读出实线6e的方式，在AF像素行和通常像素行中读出通常像素行。
从拍摄元件103进行了像素混合读出的像素输出被取入到控制装置104中。并且，在简易插值处理部1041中，对于未进行像素混合读出的通常像素行的输出(仅第6行的输出)，进行插值处理。即，本来应该成为“第6、8行的像素混合”结果的像素混合行6a的像素输出(关于与AF像素对应的图像数据的输出)，使用像素混合行6a的周围的同色的像素混合行6b、6d的输出及未进行像素混合而读出的像素行6c的输出进行插值。具体来说，通过下式(3)、(4)进行插值。
与像素混合行6a的G成分的各像素相对应的输出的插值运算：
像素行6a(Gn)＝{G(6b)×c}+{G(6c)×d}+{G(6d)×e}…(3)
与像素混合行6a的B成分的各像素相对应的输出的插值运算：
像素行6a(Bn)＝{B(6b)×c}+{B(6c)×d}+{B(6d)×e}…(4)
其中，6a(Gn)是上述像素混合行6a中的G成分的各像素(Gn)的输出，G(6b)是第2行与第4行的像素混合输出中的G成分的各像素的输出，G(6c)是第6行单独的G成分的各像素的输出，G(6d)是第10行与第12行的像素混合输出中的G成分的各像素的输出。6a(Bn)是上述像素混合行6a中的B成分的各像素(Bn)的输出、B(6b)是第2行与第4行的像素混合输出中的B成分的各像素的输出，B(6c)是第6行单独的B成分的各像素的输出，B(6d)是第10行与第12行的像素混合输出中的B成分的各像素的输出。c～e是决定像素混合时的混合比率的加权可变系数(根据将哪个像素行使用于运算而可变的系数)且其加权的分辨率的系数d远大于系数c、e。而且，系数c～e的值根据从插值对象行6a到使用于像素混合的周边像素(各像素混合行6b、6及像素行6c的各像素)的距离进行设定。在此，加权可变系数d的加权分辨率远大于c、e的理由与上述加权系数a、b的情况相同。
如此，在简易插值处理部1041中，使用上述(3)、(4)，换言之，取代使用AF像素行的输出而使用读出的通常像素行6c(未进行像素混合读出的通常像素行)、该通常像素行6c的周围(上下)存在的同色的像素混合行6b、6d的输出，对像素混合行6a的像素输出进行插值处理。
接下来，使用图7对上述的步骤S119中说明的使用了拍摄元件103的AF像素2a输出的相位差AF方式作为AF方式的动画摄影模式的动作进行详细说明。图7的左图是摘录了图2中说明的拍摄元件103的一部分(拍摄元件的第1行～第14行的一部分)的图。图7的中央图是表示与左图的对应关系而说明从拍摄元件103进行了像素混合读出的状态的图。图7的右图是表示与左图、中央图的对应关系而将通过控制装置104的简易插值处理部1041对从拍摄元件103进行了像素混合读出的像素输出进行插值处理时的插值处理方法进行了图示化的图。
在本实施方式中，在相位差AF动画摄影模式时，在拍摄元件103中进行两像素混合读出。因此，如图7(右图、中央图)所示，同色的像素行彼此(在本实施例中，R、G像素行为奇数行，G、B像素行为偶数行)进行像素混合而读出。但是，如上所述，关于AF像素行及应该与其成对的通常像素行的读出，当焦点检测方式为相位差AF方式时，在图7中，以不读出虚线7e表示的通常像素行输出而仅读出实线7d表示的AF像素行输出的方式，读出AF像素行。
从拍摄元件103进行了像素混合读出的像素输出被取入到控制装置104中。并且，在简易插值处理部1041中，相对于未进行像素混合读出的AF像素行的输出(仅第8行的输出)，进行插值处理。即，本来应该成为“第6、8行的像素混合”结果的像素混合行7a的像素输出(与对应于AF像素的图像数据相关的输出)使用像素混合行7a的周围的同色的像素混合行7b、7c的输出进行插值。具体来说，通过下式(5)、(6)进行插值。
与像素混合行7a的G成分的各像素相对应的输出的插值运算：
像素行7a(Gn)＝{G(7b)×f}+{G(7c)×g}…(5)
与像素混合行7a的B成分的各像素相对应的输出的插值运算：
像素行7a(Bn)＝{B(7b)×f}+{B(7c)×g}…(6)
其中，7a(Gn)是上述像素混合行7a中的G成分的各像素(Gn)的输出，G(7b)是第2行与第4行的像素混合输出中的G成分的各像素的输出，G(7c)是第10行与第12行的像素混合输出中的G成分的各像素的输出。7a(Bn)是上述像素混合行7a中的B成分的各像素(Bn)的输出，B(7b)是第2行与第4行的像素混合输出中的B成分的各像素的输出，B(7c)是第10行与第12行的像素混合输出中的B成分的各像素的输出。f、g是决定像素混合时的混合比率的加权可变系数(根据将哪个像素行使用于运算而可变的系数)且其加权的分辨率及值相等。需要说明的是，系数f、g的值根据从插值对象行7a到使用于插值的周边像素(各像素混合行7b、7c的各像素)的距离进行设定。在此，加权可变系数f、g的加权分辨率相等的理由是该插值运算使用处于离开插值对象行7a的位置的周边像素进行插值。
如此，在简易插值处理部1041中，使用上述(5)、(6)，换言之，使用应该插值的AF像素行7a的周围(上下)存在的同色的像素混合行7b、7c的输出，而对像素混合行7a的像素输出进行插值处理。
此外，在上式(1)～(6)所示的插值处理中，说明使用插值对象像素的上下两个同色像素的像素值对插值对象像素的像素值进行插值的例子。但是，插值使用的周边像素的数目越多，插值精度越提高，而另一方面插值处理越需要时间，因此控制装置104也可以根据帧率而变更插值处理所使用的周边像素的数目。即，帧率越高速，越减少插值处理所使用的周边像素的数目，帧率越低速，越增多插值处理所使用的周边像素的数目。
作为与此时的帧率相应的插值处理中使用的周边像素的数目，设定为能够在帧率时间内完成插值处理的最适合的数目。例如，也可以在帧率为30fps时，使用上下各两行的同色行的像素，在帧率为60fps时，使用上下各一行的同色行的像素。由此，能够与帧率无关地在帧率时间内完成插值处理，此外当帧率为低速且处理时间充裕时，能够增加插值处理中使用的周边像素的数目，而提高插值处理的精度。
根据以上说明的本实施方式，能够得到以下的作用效果。
(1)当以动画摄影模式进行摄影时，在使用对比度AF方式的动画摄影的情况下，也使用从拍摄元件不进行像素混合而读出的通常像素的信号(图像信号/颜色信息)进行插值处理。由此，能够得到高精细的插值图像，且插值运算自身与相位差AF动作模式的情况相比在运算时间上没有差异，因此也能够维持摄影帧率。
(2)以动画摄影模式进行摄影时，通过焦点检测方式而变更插值处理方法。由此，能够以与调焦方法相应的最优的方法进行插值对象像素的插值。具体来说，在使用相位差AF方式的动画摄影时，不使用从拍摄元件不进行像素混合而读出的AF像素行的信号进行插值处理，因此能够进行高速的插值处理，能够维持摄影帧率。另一方面，在使用了对比度AF方式的动画摄影时，也使用从拍摄元件不进行像素混合而读出的通常像素的信号(图像信号/颜色信息)进行插值处理，因此能够得到更高精细的插值图像，且插值运算自身与相位差AF动作模式的情况相比在运算时间上没有差异，因此也能够维持摄影帧率。
(3)对应于摄影帧率，对插值处理中使用的周边像素的数目进行变更。由此，能够对应于摄影帧率而调节插值处理所需的时间，从而能够在摄影帧率时间内完成插值对象像素的插值处理。
(4)摄影帧率越高速，越减少插值处理所使用的周边像素的数目，摄影帧率越低速，越增多插值处理所使用的周边像素的数目。由此，能够与摄影帧率无关地在摄影帧率时间内完成插值处理，此外，当摄影帧率为低速且处理时间充裕时，能够增加插值处理中使用的周边像素的数目，而提高插值处理的精度。
(5)使用插值对象的多个周边像素的像素值对插值对象像素的像素值进行插值。由此，能够高速且高精度地对插值对象像素的像素值进行插值。
(6)对应于插值对象像素与插值中使用的周边像素的距离，而决定插值中使用的像素的像素值的混合比率。由此，距插值对象像素的距离越近，越提高混合比率，从而能够提高插值精度。
变形例
需要说明的是，上述的实施方式的摄像机也能够如下变形。
(1)在上述的实施方式中，说明了控制装置104在摄影对象为静止图像时，使用与插值对象的AF像素同色的周边像素对AF像素的像素值进行插值的例子。然而，控制装置104在摄影对象为静止图像时，也可以使用从AF像素输出的焦点检测用的信号中包含的亮度信号和插值对象的AF像素的同色的周边像素的像素值，对插值对象的AF像素的像素值进行插值。如此，不仅使用周边像素，而且还使用从插值对象的AF像素输出的亮度信号进行插值，从而与仅使用周边像素进行插值的情况相比，能够提高插值精度。
(2)在上述的实施方式中，说明了如图4所示对像素进行跳行读出时对AF像素的像素值进行插值的例子。然而，本发明也能够适用于读出拍摄元件103的全部的像素而生成图像数据的情况。
如以上说明所述，根据本实施方式，在动画摄影时，能够以最优的插值方法进行图像信号的插值。
需要说明的是，只要不损害本发明的特征性的功能，本发明就不受上述实施方式的构成的任何限制。而且，也可以是将上述实施方式和多个变形例进行组合的构成。
上述的实施方式是例示，在不脱离本发明的范围内能够进行各种变更。

Claims (11)

1.一种摄像机，具有：
拍摄元件，具有第一像素行和第二像素行，所述第一像素行具备输出调焦用的信号的多个第一像素，所述第二像素行仅具备输出图像数据生成用的信号的多个第二像素；及
插值处理装置，在从所述拍摄元件将多个像素行彼此的输出按照规定混合步骤进行混合输出时，在该规定混合步骤上，对于应该与所述第一像素行混合的特定的第二像素行的输出，使用该特定的第二像素行的输出和该特定的第二像素行周围的所述第二像素行彼此的混合输出进行插值处理。
2.根据权利要求1所述的摄像机，其中，
所述插值处理装置在第二动画摄影状态时进行所述插值处理，在所述第二动画摄影状态下使用基于所述第二像素的输出进行调焦的第二调焦方法而进行动画图像的拍摄。
3.根据权利要求2所述的摄像机，其中，
包括所述第二动画摄影状态和第一动画摄影状态，且还具备切换这些摄影状态的切换装置，在所述第一动画摄影状态下使用基于所述第一像素的输出进行调焦的第一调焦方法而拍摄动画图像，
所述插值处理装置根据由所述切换装置切换后的摄影状态而变更所述插值处理的方法。
4.根据权利要求3所述的摄像机，其中，
所述插值处理装置根据所述摄影状态，变更所述插值处理时使用的信息量而进行所述插值处理。
5.根据权利要求3或4所述的摄像机，其中，
所述插值处理装置在所述第二动画摄影状态时，与所述第一动画摄影状态时相比，较多地利用所述插值处理时使用的信息量。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的摄像机，其中，
所述第一动画摄影状态包括动画摄影状态和实时取景摄影状态中的至少一个摄影状态，在所述动画摄影状态下拍摄动画图像并存储在存储介质中，在所述实时取景摄影状态下拍摄动画图像且不存储在所述存储介质中而是显示于显示装置。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的摄像机，其中，
作为摄影状态，还具有拍摄静止图像的第三摄影状态，
所述切换装置能够切换所述第一动画摄影状态、第二动画摄影状态和所述第三摄影状态，
所述插值处理装置在通过所述切换装置切换成所述第三摄影状态时，使用与所述第一动画摄影状态及第二动画摄影状态不同的插值处理方法对与所述第一像素对应的图像数据生成用的信息进行插值处理。
8.根据权利要求7所述的摄像机，其中，
所述插值处理装置在所述第三摄影状态时，使用该第一像素的输出和存在于该第一像素周围的所述第二像素的输出，对与所述第一像素对应的图像数据生成用的信息进行插值处理。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的摄像机，其中，
所述插值处理装置根据拍摄所述动画图像时的帧率，变更所述插值处理中使用的所述第二像素的数目。
10.根据权利要求9所述的摄像机，其中，
所述帧率越为高速，所述插值处理装置越减少所述插值处理中使用的所述第二像素的数目。
11.根据权利要求1～4中任一项所述的摄像机，其中，
所述插值处理装置根据所述第一像素与插值中使用的所述第二像素的各个像素之间的距离，决定所述插值处理中使用的所述第二像素的输出的混合比率。
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