CN102870402A - 成像设备和成像方法 - Google Patents

Abstract

即使在边缘与相差像素重叠时，也能使得作为对相差像素的输出信号的校正的结果而形成的校正痕迹不明显。公开了一种图像采集装置，其配备有具有用于检测相位差的多对相差像素（52）的固态成像装置（5）。所述图像采集装置配备有：位置控制部（4），其用于改变成像光学系统（1）与固态成像装置（5）的相对位置；控制部（11），其用于使固态成像装置（5）在改变相对位置的同时进行两次临时成像；以及常规成像位置判定部（19），其用于基于从区域（53,54）中的像素得到的、与固态成像装置（5）中所包含的全部相差像素（52）对相对应的、并且包括了来自在两次临时成像中获得的多个拍摄图像信号中的相差像素对的输出信号，将在执行两次临时成像获得的相对位置之一判定为常规成像时的相对位置。控制部（11）使得固态成像装置（5）在由常规成像位置判定部（19）判定的相对位置处进行常规成像。

Description

成像设备和成像方法

技术领域

本发明涉及成像设备和成像方法。

背景技术

在将要安装在成像设备（诸如数码相机和数码摄像机）中的固态成像装置中，有一种这样的装置：其具有二维布置的多个光电转换元件（像素），并且其中这些元件中的一些（其上安装了相同颜色的滤色器的两个相邻像素）形成为相差像素（用于检测相差的像素），并且相差像素用于测量距离（例如，见专利文件1）。

在这两个相邻相差像素中，使各遮光膜的开口设置为沿不同的方向偏离分别布置在像素中的微透镜的光学中心。

此外，在每个相差像素中，当其灵敏度较低时，几乎检测不到相差。因此，遮光膜的开口面积小于其他像素的开口面积。

如上所述，在这样的相差像素中，遮光膜的开口面积较小。因此，由于其灵敏度不足而使其输出信号不能被充分用作拍摄图像信号。从而，以与缺陷像素类似的方式，通过利用相差像素周围的普通像素的输出信号进行插值计算来校正相差像素的输出信号。

然而，当诸如人的面部或眼睛的边缘部分与相差像素重叠时，存在的问题在于作为相差像素的输出信号的插值计算的结果而形成的校正痕迹明显。

下面的专利文献2和3公开了校正缺陷像素的方法。在这样的校正方法中，在由固态成像装置进行了常规成像后，在改变固态成像装置的位置的同时进行校正成像，并且利用在校正成像中获得的图像来校正在常规成像中获得的图像的缺陷像素。然而，这样的校正方法不能解决上述校正痕迹明显的问题。

引用列表

专利文献

专利文献1:JP-A-2000-156823

专利文献2:JP-A-2008-211454

专利文献3:JP-A-2008-245236

发明内容

技术问题

鉴于上述情形做出了本发明。本发明的一个目的在于提供这样的成像设备和成像方法，即，即使在边缘与相差像素重叠时，其也能够使得作为相差像素的输出信号的校正结果而形成的校正痕迹不明显。

解决技术问题的方案

本发明的一种成像设备包括固态成像装置，其具有至少包括一对相差像素在内的二维布置的多个像素，其中，所述设备还包括：成像光学系统；位置改变部，其改变成像光学系统和固态成像装置在垂直于成像光学系统光轴的方向中的相对位置；临时成像控制部，其使固态成像装置在改变所述相对位置的同时进行多次临时成像；相对位置判定部，其基于在多次临时成像中从固态成像装置输出的多个拍摄图像信号当中的与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号，将在执行多次临时成像获得的相对位置之一判定为常规成像中的相对位置，其中，与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号是从包括所述相差像素对的区域中的像素获得；以及常规成像控制部，其使所述固态成像装置在通过所述相对位置判定部所判定的相对位置中进行常规成像。

本发明的一种成像方法利用固态成像装置，所述固态成像装置具有包括至少一对相差像素的二维布置的多个像素，其中所述方法包括：位置改变步骤，用于改变成像光学系统和固态成像装置在垂直于成像光学系统光轴的方向中的相对位置；临时成像控制步骤，用于使固态成像装置在改变所述相对位置的同时进行多次临时成像；相对位置判定步骤，用于基于在多次临时成像中从固态成像装置输出的多个拍摄图像信号当中的与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号，将在执行多次临时成像获得的相对位置之一判定为常规成像中的相对位置，其中，与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号是从包括所述相差像素对的区域中的像素获得；以及常规成像控制步骤，用于使所述固态成像装置在通过所述相对位置判定所判定的相对位置中进行常规成像。

发明的有益效果

根据本发明，可以提供这样的成像设备和成像方法，即，即使在边缘与相差像素重叠时，其也能够使得作为相差像素的输出信号的校正结果而形成的校正痕迹不明显。

附图说明

图1是示意性示出说明本发明实施例的成像设备的构造的示图。

图2是示意性示出图1所示的数码相机中的固态成像装置的构造的平面图。

图3是示出在利用固态成像装置5执行第一临时成像时成像到固态成像装置5上的对象的示图。

图4是示出在利用固态成像装置5执行第二临时成像时成像到固态成像装置5上的对象的示图。

图5是示意性示出作为图1所示的数码相机的第一改型的数码相机的构造的示图。

图6是示出图5所示的数码相机的操作的示图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的实施例。

图1是示意性示出说明本发明实施例的成像设备的构造的示图。

作为成像设备，具有这样的成像设备，诸如数码相机或数码摄像机、将被安装到电子内窥镜上的成像模块、配备相机的移动电话等。此处，以数码相机为例进行描述。

所示的数码相机的成像系统包括：成像光学系统1，其包括聚焦透镜、变焦透镜等；固态成像装置5；光圈2，其设置在上述两个部件之间；以及驱动机构3。

尽管在下文进行了详细描述，但是固态成像装置5具有多个在平面视图内以二维布置的光电转换元件（像素），并且固态成像装置5被构造为使得这些元件中的一部分形成为相差像素。

驱动机构3是用于使固态成像装置5沿垂直于成像光学系统1的光轴的方向移动的机构。驱动机构3在位置控制部4的控制下来移动固态成像装置5。驱动机构3和位置控制部4用作相对位置改变部，用于改变成像光学系统1和固态成像装置5的相对位置。

总体地控制数码相机的整个电气控制系统的系统控制部11控制透镜驱动部8来将聚焦透镜移动至聚焦位置，从而调节焦距或缩放。此外，系统控制部11经由光圈驱动部9控制光圈2的开口量以调节曝光量。

此外，系统控制部11经由成像装置驱动部10驱动固态成像装置5，以使得通过成像光学系统1拍摄的对象图像输出为拍摄图像信号。指示来自用户的指令的信号经由操作部14输入至系统控制部11。

此外，系统控制部11控制位置控制部4来改变固态成像装置5的位置。

数码相机的电气控制系统还包括：模拟信号处理部6，其连接至固态成像装置5，并执行诸如相关双采样处理的模拟信号处理；和A/D转换电路7，其将从模拟信号处理部6输出的拍摄图像信号转换成数字信号。这些部件由系统控制部11进行控制。

数码相机的电气控制系统还包括：主存储器16；存储器控制部15，其连接至主存储器16；相差像素校正部18，其利用相差像素周围像素的输出信号来对相差像素的输出信号执行内插计算，以校正相差像素的输出信号，其中相差像素的输出信号包含在从A/D转换电路7输出的拍摄图像信号中；数字信号处理部17，其针对由相差像素校正部18校正后的拍摄图像数据执行内插计算、伽玛校正计算、RGB/YC转换处理等，以产生拍摄图像数据；常规成像位置判定部19，其判定拍摄图像数据的图像质量最佳时的成像光学系统1和固态成像装置5的相对位置；外部存储器控制部20，其连接有可拆卸记录介质21；以及显示控制部22，其连接有安装在相机等背面上的液晶显示部23。

存储器控制部15、数字信号处理部17、相差像素校正部18、常规成像位置判定部19、外部存储器控制部20、和显示控制部22通过控制总线24和数据总线25相互连接，并受来自系统控制部11的指令的控制。

图2是示意性示出图1所示的数码相机中的固态成像装置的构造的平面图。

图2所示的固态成像装置5包括大量光电转换元件（像素），这些元件沿行方向X和垂直于行方向的列方向Y二维布置。

所述大量像素包括至少一对在斜向上彼此相邻的两个相差像素52。在该大量像素中，除了所述相差像素对以外的像素是普通像素51。

在图2的示例中，多对相差像素52以预定间隔布置在放置所述大量像素的区域中。

接下来，将描述图1所示的数码相机执行成像操作的情况下的操作。

当包括在操作部14中的快门按钮被半按从而给出了用于AE·AF的指令时，系统控制部11执行AE·AF控制以调节成像光学系统1中的聚焦透镜的位置、光圈2的孔径值等。AF控制是指基于从固态成像装置5输出的拍摄图像信号中相差像素52的输出信号来控制成像光学系统1的聚焦区域的处理。

接下来，系统控制部11控制位置控制部4以将固态成像装置5移动至预定位置，从而将固态成像装置5和成像光学系统1的相对位置设置为第一相对位置。然后，在该状态下，驱动部10被控制来使固态成像装置5执行第一临时成像。作为第一临时成像的结果而从固态成像装置5输出的拍摄图像信号（下文中将这样的信号称作第一临时拍摄图像信号）暂时存储在主存储器16中。

图3是示出在利用固态成像装置5执行第一临时成像时成像到固态成像装置5上的对象的示图。在图3的示例中，在第一临时成像期间，对象中包含的边缘E与相差像素52的一部分重叠。

接下来，系统控制部11控制位置控制部4来改变固态成像装置5的位置，从而将成像光学系统1和固态成像装置5的相对位置设置为第二相对位置。然后，在此状态下，驱动部10被控制来使固态成像装置5执行第二临时成像。作为第二临时成像的结果而从固态成像装置5输出的拍摄图像信号（下文中将这样的信号称作第二临时拍摄图像信号）暂时存储在主存储器16中。

图4是示出在利用固态成像装置5执行第二临时成像时成像到固态成像装置5上的对象的示图。在图4的示例中，作为固态成像装置5在列方向Y上移动的结果，在第二临时成像期间，包括在对象中的边缘E未与任何相差像素52重叠。

当第二临时成像结束时，常规成像位置判定部19启动常规成像位置判定处理。

常规成像位置判定部19首先从第一临时拍摄图像信号提取存在于多个第一区中的各像素的输出信号，并且针对每个第一区计算所述第一区中的各像素的输出信号的标准差，其中，所述多个第一区是在放置了固态成像装置5的多个像素的区域中预设的。

所述多个第一区域对应于固态成像装置5所包括的各对相差像素52来设置，并且被设置为包括一对相差像素52和该像素对周围的多个像素51。

如图3所示，例如，各自包括一对相差像素52及其周围的三个像素51的各第一区域53在数量上被设置为等于固态成像装置5中的相差像素52的对的数量。

在如图3所示设置多个第一区的情况下，常规成像位置判定部19从第一临时拍摄图像信号中提取存在于八个第一区53中的所有像素的输出信号，并针对这八个第一区53中的每一个计算存在于第一区53中的五个像素的输出信号的标准差（下文中称作标准差A）。结果，计算出与这八个第一区53对应的八个标准差A。

接下来，常规成像位置判定部19从第二临时拍摄图像信号提取存在于多个第二区中的各像素的输出信号，并且针对每个第二区计算所述第二区中的各像素的输出信号的标准差，其中，所述多个第二区是在放置了固态成像装置5的多个像素的区域中预设的。

各第二区中的每一个被设置为与每个第一区相对应。与多个第一区之一对应的第二区是包含包括在第一区中的那对相差像素52的区域，该区域具有与第一区域的尺寸相同的尺寸（包括相同的像素数量）。

在固态成像装置5中，例如，如图4所示，以与各第一区53完全相同的方式设置各第二区域54。

在如图4所示设置多个第二区的情况下，常规成像位置判定部19从第二临时拍摄图像信号中提取存在于八个第二区54中的所有像素的输出信号，并针对这八个第二区54中的每一个，计算存在于第二区54中五个像素的输出信号的标准差（下文中，称作标准差B）。结果，计算出与八个第二区54对应的八个标准差B。

第一区53和与其对应的第二区54包括相同的相差像素52的像素对。因此，与固态成像装置5中包括的所有各对相差像素52相对应地计算上述标准差A和标准差B。

接下来，常规成像位置判定部19将针对第一区获取的标准差A与针对对应于该第一区的第二区获取的标准差B进行比较。假设作为比较的结果的标准差A与标准差B之间的差的绝对值小于阈值。这种情况意味着作为移动固态成像装置5后的成像的结果，第一区的像素输出的散布以及第二区的像素输出的散布基本未改变。即，可以判定在第一相对位置和第二相对位置二者中，除了边缘E以外的对象与共同包括在第一区和第二区中的成对的相差像素52重叠。因此，在标准差A与标准差B之间的差的绝对值小于阈值的情况下，常规成像位置判定部19判定在第一相对位置和第二相对位置二者中，边缘E不与共同包括在第一区和与其对应的第二区中的成对的相差像素52重叠。

相反，在作为比较结果的标准差A与标准差B之间的差的绝对值等于或大于阈值的情况下，这种情况意味着作为移动固态成像装置5后的成像的结果，第一区的像素输出的散布以及对应于该第一区的第二区的像素输出的散布大大改变。即，可以判定在第一相对位置和第二相对位置二者中，边缘E与共同包括在第一区和与其对应的第二区中的成对的相差像素52之一或二者重叠。

在其中在第一相对位置中边缘E与成对的相差像素52中的一个或两个相差像素在某区域内重叠的情况下，标准差A和与该对像素对应的标准差B之间的关系为标准差A>标准差B。相反，在其中在第二相对位置中边缘E重叠的情况下，标准差A<标准差B。因此，在其中标准差A与标准差B之间的差的绝对值等于或大于阈值的情况下，常规成像位置判定部19判定在其中获取了从中计算出标准差A和标准差B中较大的一个的临时拍摄图像信号的相对位置处，边缘E与成对的相差像素52中的至少一个重叠，并且判定在其中获取了从中计算出标准差A和标准差B中较小的一个的临时拍摄图像信号的相对位置处，边缘E不与成对的相差像素52中的至少一个重叠。

如上所述，针对每对相差像素52，常规成像位置判定部19通过比较针对第一区获取的标准差A与针对与该第一区对应的第二区获取的标准差B（换言之，比较与固态成像装置5中包括的所有成对的相差像素52对应地获取的标准差A和标准差B）来执行判定处理以判定边缘E是否在第一相对位置和第二相对位置的每个位置中与成对的相差像素52中的至少一个像素重叠。

根据该判定处理，针对固态成像装置5中所包括的每对相差像素52，获得了下列判定结果之一：边缘E在第一相对位置和第二相对位置中的任一个位置处都不与相差像素52的像素对重叠；边缘E在第一相对位置处与成对的相差像素52中的至少一个重叠；以及边缘E在第二相对位置处与成对的相差像素52中的至少一个重叠。

基于判定结果，常规成像位置判定部19判定第一相对位置和第二相对位置中这样的一个相对位置作为常规成像的相对位置，其中在该位置中，与边缘E重叠的相差像素52的像素对的数量最小。

在图3和图4的示例中，针对上侧四对相差像素52中的左侧三对相差像素52，判定边缘E在第一相对位置处与成对的相差像素52中的至少一个重叠。针对其他五对相差像素52，判定边缘E在第一相对位置和第二相对位置处都不与相差像素52的像素对重叠。即，可以判定在第一相对位置中有三对相差像素52与边缘E重叠，而在第二相对位置处没有一对相差像素52与边缘E重叠。因此，其中与边缘E重叠的相差像素52的像素对的数量最小的相对位置是第二相对位置，从而该第二相对位置被判定为常规成像的相对位置。

当常规成像位置判定部19判定了常规成像的相对位置时，系统控制部11使固态成像装置5移动以达到所判定的相对位置，并设置成像等待状态。当完全按下操作部14中包括的快门按钮以给出成像的指令时，系统控制部11使固态成像装置5执行常规成像。

作为常规成像结果从固态成像装置5输出的拍摄图像信号被存储在主存储器16中。然后，相差像素校正部18通过利用相差像素52周围的各像素51的输出信号进行内插来对拍摄图像信号中包含的相差像素52的输出信号进行校正。

在由相差像素校正部18进行的校正结束后，数字信号处理部17对校正后的拍摄图像信号进行数字信号处理以产生拍摄图像信号。该拍摄图像信号被记录在记录介质21中。

如上所述，在常规成像之前，图1所示的数码相机进行两次临时成像，并根据在这两次临时成像中获得的拍摄图像信号来计算与各对相差像素52对应的两个标准差A、B。通过比较标准差A和B，进行判定处理以判定在第一相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量，以及在第二相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量。然后，根据判定处理的结果，判定成像光学系统1和固态成像装置5的、其中与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量最小的相对位置，并基于判定的相对位置进行常规成像。根据该构造，可以在使得与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量最小的状态下进行常规成像。即使在通过相差像素校正部18进行校正时，也可以使得校正的痕迹不明显。

在其中第一相对位置和第二相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量彼此相等的情况下，优选的将作为在进行最后一次临时成像时所处的相对位置的第二相对位置判定为常规成像的相对位置。在此构造中，可以在不移动固态成像装置5的情况下进行常规成像，因此降低了功耗，并使得能够进行高速处理。

在以上的描述中，仅执行临时成像两次。可替换地，可以执行三次或更多次临时成像。在执行临时成像三次的情况下，例如，与相差像素52的像素对对应地计算标准差A、标准差B、以及其他标准差（以C表示）。

在此情况下，通过比较标准差A和标准差B，判定在第一相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量，以及在第二相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量。此外，通过比较标准差A和标准差C，判定在第一相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量，以及在第三相对位置（第三次临时成像所处的相对位置）处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量。作为判定的结果，从第一相对位置、第二相对位置、和第三相对位置中选择其中与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量最小的相对位置，并且可以将所选择的位置判定为常规成像的相对位置。另外在此情况中，在其中在第一相对位置、第二相对位置、和第三相对位置处与边缘E重叠的相差像素52的像素对的数量彼此相等的情况下，优选地将作为进行最后一次临时成像时的相对位置的第三相对位置判定为临时成像的相对位置。

临时成像处理的数量可以预先确定。可替换地，当根据两次临时成像的结果不能确定常规成像的相对位置时，可进行进一步的临时成像。

在其中在第一相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量和在第二相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量彼此相等或彼此相差很小（差值小于阈值）的情况下，例如，难以确定在哪个相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量较小。因此，在此情况下，可以执行第三次临时成像，并将各次在第三相对位置处与边缘重叠的相差像素52的像素对的各个数量进行相互比较，从而判定常规成像的相对位置。即，可以重复进行临时成像，直到与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量彼此相差一定程度（差值等于或大于阈值）。

例如，可以将上述第二相对位置设置为：其中固态成像装置5与第一相对位置水平偏移相差像素52的水平布置间距的约1/2处的位置；其中固态成像装置5与第一相对位置垂直偏移相差像素52的垂直布置间距的约1/2处的位置；或者其中固态成像装置5与第一相对位置水平偏移相差像素52的水平布置间距的约1/2、垂直偏移相差像素52的垂直布置间距的约1/2处的位置。边缘E通常沿水平方向延伸。因此，优选地通过使垂直方向优先来设置固态成像装置5的移动方向。

在执行三次或更多次临时成像的情况下，在第三次及随后的临时成像中，优选地逐渐缩短固态成像装置5的移动距离。在第二次临时成像中，例如，可以使固态成像装置5在水平方向和垂直方向之一上偏移相差像素52的布置间距的约1/2，并且在第三次临时成像处理中，固态成像装置5可以在水平方向和垂直方向之一上偏移相差像素52的布置间距的约1/3。

接下来，将描述图1所示的数码相机的变型例。

（第一变型例）

图5是示意性示出作为图1所示的数码相机的第一改型的数码相机的构造的示图。图5所示的数码相机除了添加了面部检测部26之外与图1所示的构造相同。

面部检测部26对从固态成像装置5输出的拍摄图像信号施加面部检测处理。

在其中恰在第一次临时成像执行之前由面部检测部26根据从固态成像装置5输出的拍摄图像信号检测出面部区域的情况下，图5所示的数码相机的常规成像位置判定部19从判定处理的对象中排除处于固态成像装置5中的与面部区域对应的范围（其上成像了面部区域的范围）之外的相差像素52的像素对。然后，仅对所述范围内的相差像素52的像素对执行判定处理以判定常规成像的相对位置。相比之下，在其中恰在执行第一次临时成像之前面部检测部26根据从固态成像装置5输出的拍摄图像信号未检测出面部区域的情况下，常规成像位置判定部19对所有的相差像素52的像素对执行判定处理，并且基于判定结果判定常规成像的相对位置。

例如，将考虑如下情况：恰在执行第一次临时成像之前，面部检测部26从由固态成像装置5输出的拍摄图像信号56检测出面部区域55，如图6所示。构成了拍摄图像信号56的输出信号对应于固态成像装置5的多个像素。因此，确定了固态成像装置5中对应于面部区域55的范围。常规成像位置判定部19仅对处于固态成像装置5中对应于面部区域55的范围内的相差像素52的像素对执行判定处理。然后，常规成像位置判定部19基于该判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

面部中通常包含边缘，而且该面部通常被设置为主对象。因此，由于校正痕迹造成的图像质量劣化趋于明显。因此，当对象包含面部时，常规成像位置判定部19对限于面部周围的相差像素52的各像素对中的每一对执行判定处理，从而判定常规成像的相对位置。根据该构造，可以有效地防止出现由于校正痕迹造成的图像质量劣化，同时大大减小计算量。

在其中恰在执行第一次临时成像之前面部检测部26根据从固态成像装置5输出的拍摄图像信号未检测出面部区域的情况下，系统控制部11可以执行控制以不进行临时成像、判定处理、以及基于判定处理的结果判定常规成像的相对位置的处理，并且常规成像位置判定部19可以将预定的相对位置（例如，在前一次常规成像中设置的相对位置，或随机设置的相对位置）判定为常规成像的相对位置。如上所述，当对象包含面部时，校正痕迹尤为明显。因此，在不包含面部的对象的情况下，可以将预定的相对位置判定为常规成像的相对位置，从而使得能够缩短常规成像前所经历的时间段。

（第二变型例）

第二变型例的数码相机的构造与图1所示相同。在该数码相机中，常规成像位置判定部19将被用作判定处理目标的相差像素52的像素对限制为处于在第一次临时成像时对成像光学系统1的聚焦区域中的对象进行成像时的范围内的那些相差像素52的像素对。

基于在第一次临时成像时成像光学系统1的聚焦区域的信息，第二变型例的数码相机的常规成像位置判定部19从判定处理的目标中排除位于固态成像装置5中对聚焦区域中的对象进行成像的范围之外的相差像素52的像素对。于是，常规成像位置判定部19仅对位于所述范围内的相差像素52的像素对进行判定处理，并基于判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

对于聚焦区域内的对象，由于校正痕迹造成的图像质量劣化明显。因此，根据该构造，可以减少常规成像的相对位置的判定所需的计算量，同时充分防止了发生图像质量劣化。

（第三变型例）

第三变型例的数码相机的构造与图1所示相同。在该数码相机中，常规成像位置判定部19将被用作判定处理目标的相差像素52的像素对限制为处于固态成像装置5中用户指定的范围内的那些相差像素52的像素对。

基于在第一次临时成像前经由操作部14指定的范围的信息，第三变型例的数码相机的常规成像位置判定部19从判定处理的目标中排除位于固态成像装置5中对聚焦区域中的对象进行成像的范围之外的相差像素52的像素对。于是，常规成像位置判定部19仅对位于所述范围内的相差像素52的像素对进行判定处理，并基于判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

根据该构造，可以防止用户关注的范围内发生图像质量劣化。此外，可以在实现这样的效果的同时减少常规成像的相对位置的判定所需的计算量。

（第四变型例）

第四变型例的数码相机的构造与图1所示相同。在该数码相机中，常规成像位置判定部19将被用作判定处理目标的相差像素52的像素对限制为存在于固态成像装置5中部的相差像素52的像素对中的一部分。

当校正痕迹位于拍摄图像数据的中部时，该痕迹明显。因此，仅将位于固态成像装置5的中部的相差像素52的像素对中的一部分用作判定处理的目标。根据该构造，可以有效提高图像质量，同时降低判定常规成像的相对位置所需的计算量。

在上述描述中，已经假设了通过改变固态成像装置5的位置来改变成像光学系统1和固态成像装置5的相对位置。可替换地，可以通过改变成像光学系统1的位置来改变相对位置，或者通过改变成像光学系统1和固态成像装置5两者的位置来改变相对位置。

此外，在上述描述中，已经假设了存在相差像素52的多个对。然而，即使在仅存在一对相差像素52的构造中，也可以使校正痕迹不明显。在此情况中，针对该一对相差像素52计算标准差A、B，并且基于它们的比较结果执行判定处理。然后，根据判定处理的结果，判定其中与边缘重叠的相差像素52的像素对的数量最小的成像光学系统1和固态成像装置5的相对位置，并基于判定的相对位置执行常规成像。此外，在此情况中，在第一相对位置和第二相对位置中与边缘E重叠的相差像素52的像素对的数量彼此相等（零或一）的情况下，优选的将作为上一次临时成像时的相对位置的第三相对位置判定为常规成像的相对位置。

如上所述，本说明书中公开了下列的主题。

所公开的成像设备包括固态成像装置，其具有至少包括一对相差像素在内的二维布置的多个像素，其中，所述成像设备还包括：成像光学系统；位置改变部，其改变成像光学系统和固态成像装置在垂直于成像光学系统光轴的方向中的相对位置；临时成像控制部，其使固态成像装置在改变所述相对位置的同时进行多次临时成像；相对位置判定部，其基于在多次临时成像中从固态成像装置输出的多个拍摄图像信号当中的与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号，将在执行多次临时成像获得的相对位置之一判定为常规成像中的相对位置，其中，与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号是从包括所述相差像素对的区域中的像素获得；以及常规成像控制部，其使所述固态成像装置在通过所述相对位置判定部所判定的相对位置中进行常规成像。

在所公开的成像设备中，所述相对位置判定部针对每个拍摄图像信号计算从所述区域中的各像素获得的输出信号的标准差，基于标准差的比较执行判定处理，以针对进行所述多次临时成像时的每个相对位置来判定是否有边缘与所述区域中的所述像素对的至少一个相差像素重叠，以及基于所述判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

在所公开的成像设备中，基于针对每个像素对执行的判定处理的结果，所述相对位置判定部从执行所述多次临时成像时的相对位置中将其中与所述边缘重叠的相差像素对的数量最小的相对位置判定为常规成像的相对位置。

在所公开的成像设备中，所述相对位置判定部将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于与对象相对应的范围内。

在所公开的成像设备中，所述成像设备还包括面部检测部，其从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，并且在检测到面部区域的情况下，所述相对位置判定部将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于固态成像装置中的成像了由所述面部检测部检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，将全部像素对设置为所述判定处理的目标。

在所公开的成像设备中，所述成像设备还包括面部检测部，其从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，在检测到面部区域的情况下，临时成像控制部执行临时成像，并且在未检测到面部区域的情况下，中止临时成像，并且在检测到面部区域的情况下，所述相对位置判定部将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于固态成像装置中的成像了由所述面部检测部检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，省略所述判定处理，并将预定的相对位置判定为常规成像的相对位置。

在所公开的成像设备中，所述成像设备还包括聚焦区域控制部，其基于从相差像素获得的信号来控制成像光学系统的聚焦区域，并且所述相对位置判定部将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于固态成像装置中的成像了聚焦区域中的对象的范围内。

在所公开的成像设备中，所述相对位置判定部将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于由外部操作指定的范围内，并且所述范围位于所述固态成像装置中。

在所公开的成像设备中，所述相对位置判定部将一部分像素对设置为所述判定处理的目标，所述一部分像素对存在于所述固态成像装置的中部。

在所公开的成像设备中，在执行了三次或更多次临时成像的情况下，所述临时成像控制部逐渐减小相对位置的改变量。

在所公开的成像设备中，所述临时成像控制部在竖直方向或与该方向垂直的水平方向中的至少一个方向上使固态成像装置相对于成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

在所公开的成像设备中，所述临时成像控制部在竖直方向上使固态成像装置相对于成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

所公开的成像方法利用固态成像装置，所述固态成像装置具有包括至少一对相差像素的二维布置的多个像素，其中所述方法包括：位置改变步骤，用于改变成像光学系统和固态成像装置在垂直于成像光学系统光轴的方向中的相对位置；临时成像控制步骤，用于使固态成像装置在改变所述相对位置的同时进行多次临时成像；相对位置判定步骤，用于基于在多次临时成像中从固态成像装置输出的多个拍摄图像信号当中的与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号，将在执行多次临时成像时获得的相对位置之一判定为常规成像中的相对位置，其中，与固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号是从包括所述相差像素对的区域中的像素获得的；以及常规成像控制步骤，用于使所述固态成像装置在通过所述相对位置判定所判定的相对位置中进行常规成像。

在所公开的成像方法中，在相对位置判定步骤中，针对多个拍摄图像信号中的每个拍摄图像信号来计算从所述区域中的各像素获得的输出信号的标准差，基于标准差的比较执行判定处理，以针对进行所述多次临时成像时的每个相对位置来判定在边缘是否与所述区域中的所述像素对的至少一个相差像素重叠，以及基于所述判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

在所公开的成像方法中，基于针对每个像素对执行的判定处理的结果，在相对位置判定步骤中从执行所述多次临时成像时的相对位置中将其中与所述边缘重叠的相差像素对的数量最小的相对位置判定为常规成像的相对位置。

在所公开的成像方法中，在所述相对位置判定步骤中，将所述全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于与对象相对应的范围内。

在所公开的成像方法中，所述方法还包括面部检测步骤，用于从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，并且在相对位置判定步骤中，在检测到面部区域的情况下，将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于固态成像装置中的成像了由所述面部检测步骤检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，将全部像素对设置为所述判定处理的目标。

在所公开的成像方法中，所述方法还包括面部检测步骤，用于从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，在相对位置判定步骤中，在检测到面部区域的情况下，执行临时成像，并且在未检测到面部区域的情况下，中止临时成像，并且在相对位置判定步骤中，在检测到面部区域的情况下，将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于固态成像装置中的成像了由所述面部检测步骤检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，省略所述判定处理，并将预定的相对位置判定为常规成像的相对位置。

在所公开的成像方法中，所述方法还包括聚焦区域控制步骤，用于基于从相差像素获得的信号来控制成像光学系统的聚焦区域，并且在所述相对位置判定步骤中，将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于固态成像装置中的成像了聚焦区域中的对象的范围内。

在所公开的成像方法中，在所述相对位置判定步骤中，将全部像素对中的一些像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些像素对位于由外部操作指定的范围内，并且所述范围位于所述固态成像装置中。

在所公开的成像方法中，在所述相对位置判定步骤中，将一部分像素对设置为所述判定处理的目标，所述一部分像素对存在于所述固态成像装置的中部。

在所公开的成像方法中，在所述临时成像控制步骤中，在执行了三次或更多次临时成像的情况下，逐渐减小相对位置的改变量。

在所公开的成像方法中，在所述临时成像控制步骤中，在竖直方向或与该方向垂直的水平方向中的至少一个方向上使固态成像装置相对于成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

在所公开的成像设备中，在所述临时成像控制步骤中，在竖直方向上使固态成像装置相对于成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

工业适用性

根据本发明，可以提供这样的成像设备和成像方法，即使在边缘与相差像素重叠时，其也能够使得作为对相差像素的输出信号进行校正的结果而形成的校正痕迹不明显。

尽管已经参照具体实施例详细描述了本发明，但是对本领域技术人员显而易见的是，可以在不背离本发明精神和范围的情况下做出各种改变和变化。

本申请基于2010年4月30日提交的日本专利申请（第2010-105917号）。

参考符号说明

1      成像光学系统

5      固态成像装置

4      位置控制部

11     系统控制部

19     常规成像位置判定部

51     像素

52     相差像素

53,54  区域

Claims (24)

1.一种成像设备，其包括固态成像装置，所述固态成像装置具有至少包括一对相差像素在内的二维布置的多个像素，其中，所述成像设备还包括：

成像光学系统；

位置改变部，其改变所述成像光学系统和所述固态成像装置在与所述成像光学系统的光轴垂直的方向中的相对位置；

临时成像控制部，其使所述固态成像装置在改变所述相对位置的同时进行多次临时成像；

相对位置判定部，其基于在多次临时成像中从所述固态成像装置输出的多个拍摄图像信号当中的与所述固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号，将在执行多次临时成像时获得的相对位置之一判定为常规成像中的相对位置，其中，与所述固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号是从包括所述相差像素对的区域中的像素获得的；以及

常规成像控制部，其使所述固态成像装置在通过所述相对位置判定部所判定的相对位置中进行常规成像。

2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，

所述相对位置判定部针对所述多个拍摄图像信号中的每个拍摄图像信号计算从所述区域中的各像素获得的输出信号的标准差，基于标准差的比较执行判定处理，以针对进行所述多次临时成像时的每个相对位置来判定是否有边缘与所述区域中的所述相差像素对的至少一个相差像素重叠，以及基于所述判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

3.根据权利要求2所述的成像设备，其中，

基于针对每个相差像素对执行的判定处理的结果，所述相对位置判定部从执行所述多次临时成像时的相对位置中将其中与所述边缘重叠的相差像素对的数量最小的相对位置判定为常规成像的相对位置。

4.根据权利要求2或3所述的成像设备，其中，

所述相对位置判定部将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于与对象相对应的范围内。

5.根据权利要求4所述的成像设备，其中，

所述成像设备还包括面部检测部，其从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，并且

在检测到面部区域的情况下，所述相对位置判定部将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于所述固态成像装置中的成像了由所述面部检测部检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，将全部相差像素对设置为所述判定处理的目标。

6.根据权利要求4所述的成像设备，其中，

所述成像设备还包括面部检测部，其从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，

在检测到面部区域的情况下，所述临时成像控制部执行临时成像，并且在未检测到面部区域的情况下，中止临时成像，并且

在检测到面部区域的情况下，所述相对位置判定部将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于所述固态成像装置中的成像了由所述面部检测部检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，省略所述判定处理，并将预定的相对位置判定为常规成像的相对位置。

7.根据权利要求4所述的成像设备，其中，

所述成像设备还包括聚焦区域控制部，其基于从相差像素获得的信号来控制所述成像光学系统的聚焦区域，并且

所述相对位置判定部将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于所述固态成像装置中的成像了聚焦区域中的对象的范围内。

8.根据权利要求2或3所述的成像设备，其中，

所述相对位置判定部将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于由外部操作指定的范围内，并且所述范围位于所述固态成像装置中。

9.根据权利要求2或3所述的成像设备，其中，

所述相对位置判定部将一部分相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一部分相差像素对存在于所述固态成像装置的中部。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的成像设备，其中，

在执行了三次或更多次临时成像的情况下，所述临时成像控制部逐渐减小相对位置的改变量。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的成像设备，其中，

所述临时成像控制部在竖直方向或与该方向垂直的水平方向中的至少一个方向上使所述固态成像装置相对于所述成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

12.根据权利要求11所述的成像设备，其中，

所述临时成像控制部在竖直方向上使所述固态成像装置相对于所述成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

13.一种利用固态成像装置的成像方法，所述固态成像装置具有包括至少一对相差像素的二维布置的多个像素，其中所述方法包括：

位置改变步骤，用于改变成像光学系统和所述固态成像装置在与所述成像光学系统的光轴垂直的方向中的相对位置；

临时成像控制步骤，用于使所述固态成像装置在改变所述相对位置的同时进行多次临时成像；

相对位置判定步骤，用于基于在多次临时成像中从所述固态成像装置输出的多个拍摄图像信号当中与所述固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号，将在执行多次临时成像时获得的相对位置之一判定为常规成像中的相对位置，其中，与所述固态成像装置中所包含的相差像素对的一部分或全部相对应的输出信号是从包括所述相差像素对的区域中的像素获得的；以及

常规成像控制步骤，用于使所述固态成像装置在通过所述相对位置判定所判定的相对位置中进行常规成像。

14.根据权利要求13所述的成像方法，其中，

在所述相对位置判定步骤中，针对多个拍摄图像信号中的每个拍摄图像信号计算从所述区域中的各像素获得的输出信号的标准差，基于标准差的比较执行判定处理，以针对进行所述多次临时成像时的每个相对位置来判定是否有边缘与所述区域中的相差像素对中的至少一个相差像素重叠，以及基于所述判定处理的结果判定常规成像的相对位置。

15.根据权利要求14所述的成像方法，其中，

在所述相对位置判定步骤中，基于针对每个相差像素对执行的判定处理的结果，从执行所述多次临时成像时的相对位置中将其中与所述边缘重叠的相差像素对的数量最小的相对位置判定为常规成像的相对位置。

16.根据权利要求14或15所述的成像方法，其中，

在所述相对位置判定步骤中，将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于与对象相对应的范围内。

17.根据权利要求16所述的成像方法，其中，

所述方法还包括面部检测步骤，用于从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，并且

在所述相对位置判定步骤中，在检测到面部区域的情况下，将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于所述固态成像装置中的成像了由所述面部检测步骤检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，将全部相差像素对设置为所述判定处理的目标。

18.根据权利要求16所述的成像方法，其中，

所述方法还包括面部检测步骤，用于从由所述固态成像装置输出的拍摄图像信号中检测面部区域，

在所述相对位置判定步骤中，在检测到面部区域的情况下，执行临时成像，并且在未检测到面部区域的情况下，中止临时成像，并且

在所述相对位置判定步骤中，在检测到面部区域的情况下，将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于所述固态成像装置中的成像了由所述面部检测步骤检测到的面部区域的范围内，以及在未检测到面部区域的情况下，省略所述判定处理，并将预定的相对位置判定为常规成像的相对位置。

19.根据权利要求16所述的成像方法，其中，

所述方法还包括聚焦区域控制步骤，用于基于从相差像素获得的信号来控制成像光学系统的聚焦区域，并且

在所述相对位置判定步骤中，将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于固态成像装置中的成像了聚焦区域中的对象的范围内。

20.根据权利要求14或15所述的成像方法，其中，

在所述相对位置判定步骤中，将全部相差像素对中的一些相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一些相差像素对位于由外部操作指定的范围内，并且所述范围位于所述固态成像装置中。

21.根据权利要求14或15所述的成像方法，其中，

在所述相对位置判定步骤中，将一部分相差像素对设置为所述判定处理的目标，所述一部分相差像素对存在于所述固态成像装置的中部。

22.根据权利要求13至21中任一项所述的成像方法，其中，

在所述临时成像控制步骤中，在执行了三次或更多次临时成像的情况下，逐渐减小相对位置的改变量。

23.根据权利要求13至22中任一项所述的成像方法，其中，

在所述临时成像控制步骤中，在竖直方向或与该方向垂直的水平方向中的至少一个方向上使所述固态成像装置相对于所述成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

24.根据权利要求23所述的成像方法，其中，

在所述临时成像控制步骤中，在竖直方向上使所述固态成像装置相对于所述成像光学系统的位置偏移，以改变所述相对位置。

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