CN103460704B - 彩色摄像元件及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

提供提高相位差检测用像素的插值精度的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。摄像元件（14）具有：滤色器（30），重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，第二滤光片配置在正方排列的水平方向上的中央行上，第三滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央行上，在上述第二排列图案中，第一滤光片的配置与第一排列图案相同，且将第二滤光片的配置与第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成基本排列图案的两组第一排列图案及第二排列图案中的、垂直方向上排列的至少一组第一排列图案及第二排列图案的四角中的一个角部所对应的上述像素的位置。

Description

彩色摄像元件及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序，尤其涉及一种包括相位差检测用像素的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。
背景技术
在搭载于数字相机等摄像装置的固体摄像元件中，为提高AF(自动对焦)性能，存在将固体摄像元件受光面上形成的多个像素中的部分像素作为相位差检测用像素的结构(例如参照专利文献1至7)。
相位差检测用像素例如如下述专利文献1至7所述，由搭载了成对的同色滤光片的相邻的两个像素构成，设有与设置在普通像素的遮光膜开口相比分别较小的遮光膜开口。进一步，成对的一个相位差检测用像素上设置的遮光膜开口向离开另一个相位差检测用像素的方向(例如左侧)偏心地设置，另一个相位差检测用像素的遮光膜开口向相反方向(例如右侧)偏心地设置。
由摄像装置进行AF动作时，从固体摄像元件的相位差检测用像素读出信号，根据遮光膜开口向右侧偏心的像素的检测信号和向左侧偏心的像素的检测信号来求出焦点的偏离量，调整摄影镜头的焦点位置。
该AF动作在相位差检测用像素越多时精度越高，在对普通的被摄体图像进行正式摄影的情况下，相位差检测用像素的遮光膜开口小、灵敏度低，因此存在无法与普通像素同样进行处理的问题。
因此，当从全部像素读出信号并生成被摄体图像时，需要对相位差检测用像素的检测信号进行与普通像素的灵敏度相同等程度的增益校正，或者将相位差检测用像素作为缺陷像素处理，利用周围的普通像素的检测信号进行插值运算校正。
专利文献1：日本特开2000-156823号公报
专利文献2：日本特开2007-155929号公报
专利文献3：日本特开2009-89144号公报
专利文献4：日本特开2009-105682号公报
专利文献5：日本特开2010-66494号公报
专利文献6：日本特开2008-312073号公报
专利文献7：特许第3592147号公报
发明内容
发明所要解决的课题
对于相位差检测用像素，在利用周围的普通像素的检测信号进行插值运算校正的情况下，有时因相位差检测用像素的位置不同而使插值精度变差，从而使画质变差。
本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种可提高相位差检测用像素的插值精度的彩色摄像元件、摄像装置及摄像程序。
解决课题所用的方法
为解决上述问题，技术方案1所述的发明的彩色摄像元件的特征在于，具有：摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案；其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上；上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案中的、上述垂直方向上排列的至少一组上述第一排列图案及上述第二排列图案的四角中的一个角部所对应的上述像素的位置。
根据本发明，由于形成为具有相位差检测用像素的结构，其中该相位差检测用像素配置在构成基本排列图案的2组第一排列图案及第二排列图案中的、垂直方向上排列的至少一组第一排列图案及第二排列图案的四角中的一个角部所对应的上述像素的位置，因此可提高相位差检测用像素的插值精度。
此外，如技术方案2所述，也可以是如下结构，在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜透过的区域成对的区域的第二遮光膜。
并且，如技术方案3所述，也可以是如下结构，上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
并且，如技术方案4所述，也可以是如下结构，上述相位差检测用像素分别设于构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述角部所对应的像素上，且在上述摄像元件的至少规定区域内在所有上述基本排列图案中配置于与上述角部对应的像素的位置。
并且，如技术方案5所述，也可以是如下结构，上述相位差检测用像素分别设于构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述角部所对应的像素的位置上，并且，配置有上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行与未配置上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且，如技术方案6所述，也可以是如下结构，上述相位差检测用像素设于构成上述基本排列图案的一组上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述角部所对应的像素上，并且，配置有上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行与未配置上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且，如技术方案7所述，也可以是如下结构，彩色摄像元件具有：摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案；其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上；上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案中的、上述水平方向上排列的一组上述第一排列图案及上述第二排列图案的四角中的上述水平方向一侧的两个角部所对应的上述像素的位置。
并且，如技术方案8所述，也可以是如下结构，配置有上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行与未配置上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且，如技术方案9所述，也可以是如下结构，具有：摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案；其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上；上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案中的、一个上述第一排列图案或上述第二排列图案的四角所对应的上述像素的位置。
并且，如技术方案10所述，也可以是如下结构，在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜透过的区域成对的区域的第二遮光膜。
并且，如技术方案11所述，也可以是如下结构，上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
并且，如技术方案12所述，也可以是如下结构，沿上述水平方向配置有上述第一遮光膜的排列行与沿上述水平方向配置有上述第二遮光膜的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且，如技术方案13所述，也可以是如下结构，按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
并且，如技术方案14所述，也可以是如下结构，上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
技术方案15所述的摄像装置的特征在于具有：上述技术方案1至14中任一项所述的彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
技术方案16所述的摄像装置的特征在于，具有：技术方案5、6、8中的任一项所述的彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据并且从上述相位差检测用像素以外的普通像素读出动画生成用像素数据；焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节；及生成单元，基于上述动画生成用像素数据来生成动画数据。
技术方案17所述的摄像程序是使计算机作为构成技术方案15或技术方案16所述的摄像装置的各单元而发挥作用的程序。
发明效果
根据本发明，具有可提高相位差检测用像素的插值精度的效果。
附图说明
图1是摄像装置的概略框图。
图2是本发明涉及的滤色器的构成图。
图3是表示第一实施方式涉及的遮光部的配置的图。
图4是由控制部执行的处理的流程图。
图5A是用于说明遮光膜的配置图案的图。
图5B是用于说明遮光膜的配置图案的图。
图6是表示第二实施方式涉及的遮光部的配置的图。
图7是表示第三实施方式涉及的遮光部的配置的图。
图8是表示第四实施方式涉及的遮光部的配置的图。
图9是表示第五实施方式涉及的遮光部的配置的图。
图10是表示第六实施方式涉及的遮光部的配置的图。
图11是用于说明相位差检测用像素的变形例的图。
图12是用于说明根据包含于滤色器的2×2像素的G像素的像素值来判断相关方向的方法的图。
图13是用于说明包含于滤色器的基本排列图案的概念的图。
图14是用于说明通过平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1表示本实施方式涉及的摄像装置10的概略框图。摄像装置10构成为，包括：光学系统12、摄像元件14、摄像处理部16、图像处理部20、驱动部22及控制部24。
光学系统12构成为，例如包括由多个光学镜头组成的镜头组、光圈调节机构、变焦机构及自动焦点调节机构等。
摄像元件14是在包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件在内的摄像元件、例如CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像元件上配置有滤色器的结构的所谓单板式的摄像元件。
图2表示本实施方式涉及的滤色器30的一部分。此外，像素数作为一例是(4896×3264)像素，纵横比是3：2，但像素数及纵横比不限于此。如该图所示，滤色器30是重复配置有将第一排列图案A和第二排列图案B以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案C的滤色器，上述第一排列图案A中，与最有助于获得亮度信号的G(绿)对应的第一滤光片G(以下称为G滤光片)配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与R(红)对应的第二滤光片R(以下称为R滤光片)配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，与B(蓝)对应的第三滤光片B(以下称为B滤光片)配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案B中的滤光片G的配置与第一排列图案A相同，且将第一基本排列图案A中的滤光片R的配置与滤光片B的配置进行了对换。
即，滤色器30具有下述特征(1)、(2)、(3)、(4)及(5)。
(特征(1))
图2所示的滤色器30包括由与6×6像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案C，该基本排列图案C在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)具有规定周期性地进行排列。
由于R滤光片、G滤光片、B滤光片如此具有规定周期性地进行排列，所以在进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克(插值)处理(也称为去马赛克处理)等时，可根据图案重复进行处理。
并且，在以基本排列图案C为单位进行间拔处理以缩小图像的情况下，间拔处理后的缩小图像的滤色器排列可与间拔处理前的滤色器排列相同，可使用通用的处理电路。
(特征(2))
图2所示的滤色器30中，与最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)所对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向的各行内。
与亮度系统像素所对应的G滤光片在滤色器排列的水平、垂直、及倾斜方向上的各行内配置，因此不借助变为高频的方向即可提高高频区域中的去马赛克处理的重现精度。
(特征(3))
图2所示的滤色器30中，与除上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B色)对应的R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内，因此可抑制莫尔条纹(伪色)的产生。由此，可避免将用于抑制伪色产生的光学低通滤波器配置在从光学系统的入射面到摄像面的光路上。并且，即使在采用光学低通滤波器的情况下，也可采用将用于防止伪色产生的高频成分切断的作用较弱的滤波器，可避免有损分辨率。
如图2所示还可知，基本排列图案C是由虚线框围成的3×3像素的第一排列图案A和由单点划线框围成的3×3像素的第二排列图案B在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
第一排列图案A及第二排列图案B中，作为亮度系像素的G滤光片分别配置在四角和中央，配置在两条对角线上。并且，第一排列图案A中，以隔着中央的G滤光片的方式B滤光片排列于水平方向而R滤光片排列在垂直方向，另一方面，第二排列图案B中，以隔着中央的G滤光片的方式R滤光片排列于水平方向上而B滤光片排列于垂直方向。即，第一排列图案A和第二排列图案B中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，其他配置相同。
并且，第一排列图案A和第二排列图案B的四角的G滤光片如图12所示，通过第一排列图案A和第二排列图案B在水平、垂直方向上交替配置，形成与2×2像素对应的正方排列的G滤光片。
(特征(4))
图2所示的滤色器30包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列。
如图12所示，取出由G滤光片构成的2×2像素，求出水平方向上的G像素的像素值的差分绝对值、垂直方向的G像素的像素值之差的绝对值、倾斜方向(右上倾斜、左上倾斜)的G像素的像素值之差的绝对值，由此，可判断为水平方向、垂直方向及倾斜方向上差的绝对值小的方向存在相关性。
即，根据该滤色器排列，使用最小像素间隔的G像素的信息，可判断为水平方向、垂直方向及倾斜方向中的相关性高的方向。该方向判断结果可用于根据周围像素进行插值的处理(去马赛克处理)。
(特征(5))
图2所示的滤色器30的基本排列图案C相对于该基本排列图案C的中心(四个G滤光片的中心)呈点对称。并且，如图2所示，基本排列图案C内的第一排列图案A及第二排列图案B也分别相对于中心的G滤光片呈点对称。
通过这样的对称性，可减小或简化后段的处理电路的电路规模。
如图13所示，在基本排列图案C中，水平方向的第一至第六行中的第一及第三行的滤色器排列是GRGGBG，第二行的滤色器排列是BGBRGR，第四及第六行的滤色器排列是GBGGRG，第五行的滤色器排列是RGRBGB。
现在，在图13中，若将基本排列图案C在水平方向及垂直方向上分别移位一个像素的基本排列图案设为C’，分别移位两个像素的基本排列图案设为C”，则即使在水平方向及垂直方向上重复配置这些基本排列图案C’、C”，也会形成相同的滤色器排列。
即，通过在水平方向及垂直方向上重复配置基本排列图案，存在多个可构成图13所示的滤色器排列的基本排列图案。在本实施方式中，为便于说明，将基本排列图案呈点对称的基本排列图案C称为基本排列图案。
摄像装置10中，为了进行所谓相位差方式的AF控制，摄像元件14以预先规定的图案来配置相位差检测用像素。如图3所示，在该相位差检测用像素上形成遮光部40，该遮光部40包括遮挡水平方向的左半部分像素的遮光膜40A及遮挡水平方向的右半部分像素的遮光膜40B。在相位差AF控制中，基于设有遮光膜40A的相位差检测用像素的像素数据和设有遮光膜40B的相位差检测用像素的像素数据来检测相位的偏移量，并据此来调整摄影镜头的焦点位置。
该遮光部40在本实施方式中如图3所示，分别设于构成基本排列图案C的两组第一排列图案A及第二排列图案B的左上角部的设有G滤光片的相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C均配置该遮光部40。即，在图3的例子中，在垂直方向上，在第(6n+1)行上配置遮光膜40A，在第(6n+4)行上配置遮光膜40B。并且在图3中，在所有基本排列图案C上设有遮光部40，但不限于此，也可仅设置在摄像元件的部分规定区域内的基本排列图案C上。这一点在以下实施方式中也相同。
这样一来，本实施方式涉及的滤色器30形成如下构成：遮光部40设于所有第一排列图案A及第二排列图案B的左上角部的设有G滤光片的相位差检测用像素上，在垂直方向及水平方向上按照每三个像素中有一个像素上设有相位差检测用像素的方式规则地配置。因此，在相位差检测用像素的周围配置较多的普通像素，所以可提高根据普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行插值时的插值精度。
摄像处理部16对从摄像元件14输出的摄像信号实施放大处理、相关双重采样处理、A/D转换处理等预先规定的处理，并作为像素数据输出到图像处理部20。
图像处理部20对从摄像处理部16输出的像素数据实施所谓去马赛克处理。即，对于全部像素，根据周围的像素的像素数据对除对应的颜色以外的颜色的像素数据进行插值，并生成全部像素的R、G、B的像素数据。并且，对生成的R、G、B像素数据实施所谓YC转换处理，并生成亮度数据Y、色差数据Cr、Cb。并且，进行调整大小处理，将这些信号调整成与摄影模式对应的大小。
驱动部22根据来自控制部24的指示进行驱动等以读出来自摄像元件14的摄像信号。
控制部24根据摄影模式等来集中控制驱动部22及图像处理部20等。后文详述，控制部24对驱动部22发出指示，使得以与摄影模式对应的读出方法读出摄像信号，或者对图像处理部20发出指示，以进行与摄影模式对应的图像处理。
根据摄影模式不同，需要将来自摄像元件14的摄像信号进行间拔而读出，因此控制部24指示驱动部22，使得以与指示的摄影模式对应的间拔方法进行间拔而读出摄像信号。
作为摄影模式，包括拍摄静止图像的静止图像模式和间拔所拍摄的图像而生成较高分辨率的HD(高精细)动画数据并记录到未图示的存储卡等记录介质中的HD动画模式、间拔拍摄的图像而将较低分辨率的取景动画输出到未图示的显示部的取景动画模式(实时取景模式)等动画模式。
接着，作为本实施方式的作用，参照图4所示的流程图对由控制部24执行的处理进行说明。
此外，图4所示的处理在发出指示以执行与摄影模式对应的摄影的情况下进行。
首先，在步骤100中，指示驱动部22，使得以与摄影模式对应的间拔方法读出像素数据。
例如，在HD动画模式、取景动画模式等动画模式的情况下，进行相位差AF控制的同时生成动画数据，因此读出设有遮光膜40A及遮光膜40B的至少部分相位差检测用像素，即，在图3中读出垂直方向上的第(6n+1)、第(6n+4)(n＝0、1、2、……)行，根据该行的像素差检测用像素的像素数据进行相位差AF控制，并且读出这以外的第(6n+2)、第(6n+3)、第(6n+5)、第(6n+6)行、即普通像素行的至少一部分行，生成动画数据。在生成该动画数据时，对于相位差检测用像素，根据其周围的普通像素的像素数据进行插值。
如图3所示，在本实施方式中，构成是，在垂直方向及水平方向上每三个像素中的一个像素处规则地配置相位差检测用像素。因此，在相位差检测用像素的周围配置较多的普通像素，所以可提高根据普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行插值时的插值精度。
在步骤102中，指示图像处理部20，以执行与摄影模式对应的图像处理(去马赛克处理及YC转换处理)及调整大小处理。
此外，控制部24可由包括CPU、ROM、RAM、非易失性ROM等的计算机构成。这种情况下，将上述处理的处理程序例如预先存储到非易失性ROM中，可由CPU读取它们来执行
并且，在本实施方式中，如图3、图5A所示，说明了遮光膜40A沿水平方向配置的排列行和遮光膜40B沿水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置的情况，但如图5B所示，也可是如下构成：按照遮光膜40A及遮光膜40B的顺序在水平方向上交替配置的排列行和按照遮光膜40B及遮光膜40A的顺序在水平方向上交替配置的排列行在垂直方向上交替配置。此外，在图5中，仅示出了相位差检测用像素。该图5B所示的配置的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均斜向配置，因此例如在拍摄包括斜线的被摄体的情况下，可高精度地对准焦点。这一点在以下实施方式中也相同。
(第二实施方式)
接着说明本发明的第二实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分附加同样的附图标记，省略其详细说明。
图6表示本实施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
如图6所示，在本实施方式中，遮光部40分别设于构成基本排列图案C的两组第一排列图案A及第二排列图案B上，并且，配置有遮光部40的基本排列图案C沿着水平方向配置的排列行与未配置遮光部40的基本排列图案C沿着水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置。即，在图6的例子中，在垂直方向上，在第(12n+1)行上配置遮光膜40A，在第(12n+4)行上配置遮光膜40B。
这种情况下，控制部24在摄影模式为动画模式的情况下，读出配置有遮光膜40A、40B的行的相位差检测用像素的像素数据而进行相位差AF控制，并且读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素、例如第(12n+7)至第(12n+12)行的像素数据，生成动画数据。
这样一来，在本实施方式中，相位差检测用像素的像素数据仅用于相位差AF控制而不用于动画数据的生成，因此无需根据周围像素进行插值。并且，动画数据根据普通像素的像素数据生成。因此，与将相位差检测用像素用于动画数据的生成的情况相比，可提高相位差AF控制的处理速度。而且，与进行插值而生成动画数据的情况相比，可提高动画数据生成的处理速度。
(第三实施方式)
接着说明本发明的第三实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分附加同样的附图标记，省略其详细说明。
图7表示本实施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。关于间拔驱动，则与第二实施方式相同。
如图7所示，在本实施方式中，遮光部40设于构成基本排列图案C的两组第一排列图案A及第二排列图案B中、在垂直方向上排列的一组第一排列图案A及第二排列图案B上，并且，配置有遮光部40的基本排列图案C沿着水平方向配置的排列行与未配置遮光部40的基本排列图案C沿着水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置。即，在图7的例子中，在垂直方向上第(12n+1)、第(12n+4)行与水平方向上第(12m+4)(m＝0、1、2、……)、(12m+10)行所交叉的位置的相位差检测用像素上配置有遮光膜40A，40B。
因此，与第二实施方式相比，在相位差检测用像素的周围，普通像素增加，因此可提高插值精度，提高画质。
(第四实施方式)
接着说明本发明的第四实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分附加同样的附图标记，省略其详细说明。
图8表示本实施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
如图8所示，在本实施方式中，遮光膜40分别设于水平方向上排列的一组第一排列图案A及第二排列图案B的四角中、水平方向的一侧(左侧)的两个角部的相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。即，在图8的例子中，在垂直方向第(6n+1)行上配置有遮光膜40A，并在第(6n+3)行上配置遮光膜40B。
在进行相位差AF控制的情况下，当相位差检测用像素相邻或相位差检测用像素沿垂直方向配置时，AF控制的精度良好。相对于此，在本实施方式中，如图8所示，垂直方向上的遮光膜40A、40B的间隔较小而接近近，因此可提高相位差AF控制的精度。
(第五实施方式)
接着说明本发明的第五实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分附加同样的附图标记，省略其详细说明。
图9表示本实施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。间拔驱动与第二实施方式相同。
如图9所示，在本实施方式中，遮光膜40分别设于水平方向上排列的一组第一排列图案A及第二排列图案B的四角中、水平方向的一侧(左侧)的两个角部的相位差检测用像素上，并且，配置有遮光膜40的基本排列图案C沿着水平方向配置的排列行与未配置遮光膜40的基本排列图案C沿着水平方向配置的排列行在垂直方向上交替配置。即，在图9的例子中，在垂直方向第(12n+1)行上配置遮光膜40A，并在第(12n+3)行上配置遮光膜40B。
这种情况下，控制部24与第二实施方式同样，在摄影模式为动画模式的情况下，读出配置有遮光膜40A、40B的行的相位差检测用像素的像素数据而进行相位差AF控制，并且读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素、例如第(12n+7)至第(12n+12)行的像素数据，生成动画数据。
这样一来，在本实施方式中，相位差检测用像素的像素数据仅用于相位差AF控制而不用于动画数据的生成，因此无需根据周围像素进行插值。并且，动画数据根据普通像素的像素数据而生成。因此，与将相位差检测用像素用于动画数据的生成的情况相比，可提高相位差AF控制的处理速度。并且，与进行插值而生成动画数据的情况相比，可提高动画数据生成的处理速度。
(第六实施方式)
接着说明本发明的第六实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分附加同样的附图标记，省略其详细说明。
图10表示本实施方式涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
如图10所示，在本实施方式中，遮光部40分别设于构成基本排列图案C的两组第一排列图案A及第二排列图案B中、一个第一排列图案或第二排列图案(在图10中是右上的第二排列图案B)的四角的相位差检测用像素上，并且对所有基本排列图案进行配置。即，在图10的例子中，在垂直方向上第(6n+1)、第(6n+3)行与水平方向上第(6m+4)(m＝0、1、2、……)、(6m+6)行所交叉的位置的相位差检测用像素上配置有遮光膜40A，40B。
这种情况下，间拔减少，因此例如可提高取景动画的画质。
此外，在上述各实施方式中，说明了RGB三原色的滤色器的滤色器排列，但滤色器的种类不限于此。
并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素上设有遮挡水平方向的左半部分像素的遮光膜40A或遮挡水平方向的右半部分像素的遮光膜40B的构成，但遮挡的区域不限于此，只要是遮光膜40A遮挡相位差检测用像素的部分区域而使光透过其他区域、遮光膜40B遮挡相位差检测用像素的一部分而使光透过与透光膜40A的透过区域成对的区域即可。
并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素上设有遮光膜的构成，但不限于此，例如也可以通过日本特愿2009-227338号所述的构成来形成相位差检测用像素。即，通过顶部微透镜、内部微透镜及同一形状的受光元件构成摄像元件，并包括：接受通过摄影镜头光瞳的全部区域的光线的第一像素D1；仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分区域的光线的第二像素D2；仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分区域中、与第二像素D2不同的区域的光线的第三像素D3。并且，如图11所示，对于第二像素D2、第三像素D3，将直径小于第一像素D1的顶部微透镜L1的顶部微透镜L2、L3相对内部微透镜的光轴分别向不同的方向偏移地配置。由此，可将第二像素D2、第三像素D3形成为相位差检测用像素。在该构成中，也可适用本发明。进而，根据摄像元件的构成不同，也可是未设置内部透镜的方式。并且，作为相位差像素的构成，不限于上述构成，只是可进行光瞳分割就可替代。
(第七实施方式)
接着说明本发明的第七实施方式。
与普通像素相比，相位差检测用像素的灵敏度低等，其特性不同，因此将相位差检测用像素的像素数据用作静止图像、动画图像的的图像数据的情况下，相位差检测用像素的像素数据需要校正。因此，在本实施方式中，说明相位差检测用像素的像素数据的校正方法。
作为校正方法，公知有平均值校正及增益校正这两种方法，可使用任一种方法。平均值校正是如下方法：将相位差检测用像素周围的普通像素的像素值进行平均而将其作为相位差检测用像素的像素数据。另一方面，增益校正是如下方法：对相位差检测用像素的像素数据乘以相当于普通像素与相位差检测用像素的电平差的规定增益，从而提高相位差检测用像素的像素数据。
以下具体说明通过平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况。
图14表示以基本排列图案C的中央的2×2的G像素为中心的4×4像素内的G像素的配置。在该图14中，将中心的2×2的G像素从左上开始沿顺时针分别设为G1、G2、G3、G4，将其周围的G像素从左上开始沿顺时针分别设为G5、G6、G7、G8。
在相位差检测用像素如图3、6、7所示进行配置的情况下，在图14中，G3像素成为相位差检测用像素。
并且，在相位差检测用像素如图8、9所示进行配置的情况下，在图14中，G2或G3像素成为相位差检测用像素。
并且，在相位差检测用像素如图10所示进行配置的情况下，在图14中，G1、G2、G3及G4像素的任一个成为相位差检测用像素。
在将相位差检测用像素即G1像素的像素数据用作图像数据的情况下，将其周围的普通像素、例如G2、G4、G5的各像素的像素数据的平均值设为G1像素的像素数据。
并且，在将相位差检测用像素即G2像素的像素数据用作图像数据的情况下，将其周围的普通像素、例如G1、G3、G6的各像素的像素数据的平均值设为G2像素的像素数据。
并且，在将相位差检测用像素即G3像素的像素数据用作图像数据的情况下，将其周围的普通像素、例如G2、G4、G7的各像素的像素数据的平均值设为G3像素的像素数据。
并且，在将作为相位差检测用像素即G4像素的像素数据用作图像数据的情况下，将其周围的普通像素、例如G1、G3、G8的各像素的像素数据的平均值设为G4像素的像素数据。
如上所述，根据周围的普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行平均值校正。
此外，根据摄影图像的内容不同，存在进行增益校正及平均值校正的某一个时可获得良好图像的情况。因此，可根据摄影图像的内容来分开地使用增益校正和平均值校正。
附图标记
10 摄像装置
12 光学系统
14 摄像元件
16 摄像处理部
20 图像处理部
22 驱动部
24 控制部
30 滤色器

Claims (24)

1.一种彩色摄像元件，具有：
摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；
滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上；上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及
相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案中的、上述垂直方向上排列的至少一组上述第一排列图案及上述第二排列图案的四角中的一个角部所对应的上述像素的位置。
2.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜透过的区域成对的区域的第二遮光膜。
3.根据权利要求2所述的彩色摄像元件，其中，
上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
4.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
上述相位差检测用像素分别设于构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述角部所对应的像素上，且在上述摄像元件的至少规定区域内在所有上述基本排列图案中配置于与上述角部对应的像素的位置。
5.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
上述相位差检测用像素分别设于构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述角部所对应的像素的位置上，并且，配置有上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行与未配置上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
6.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
上述相位差检测用像素设于构成上述基本排列图案的一组上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述角部所对应的像素上，并且，配置有上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行与未配置上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
7.根据权利要求2或3所述的彩色摄像元件，其中，
沿上述水平方向配置有上述第一遮光膜的排列行与沿上述水平方向配置有上述第二遮光膜的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
8.根据权利要求2或3所述的彩色摄像元件，其中，
按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
9.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
10.一种彩色摄像元件，具有：
摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；
滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上；上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及
相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案中的、上述水平方向上排列的一组上述第一排列图案及上述第二排列图案的四角中的上述水平方向一侧的两个角部所对应的上述像素的位置。
11.根据权利要求10所述的彩色摄像元件，其中，
配置有上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行与未配置上述相位差检测用像素的上述基本排列图案沿着上述水平方向配置而得到的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
12.根据权利要求10所述的彩色摄像元件，其中，
在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜透过的区域成对的区域的第二遮光膜。
13.根据权利要求12所述的彩色摄像元件，其中，
上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
14.根据权利要求12或13所述的彩色摄像元件，其中，
沿上述水平方向配置有上述第一遮光膜的排列行与沿上述水平方向配置有上述第二遮光膜的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
15.根据权利要求12或13所述的彩色摄像元件，其中，
按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
16.根据权利要求10所述的彩色摄像元件，其中，
上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
17.一种彩色摄像元件，具有：
摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；
滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案以点对称方式配置而得到的6×6像素的基本排列图案，其中，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述水平方向上的中央行上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行上；上述第二排列图案中，上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及
相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两组上述第一排列图案及上述第二排列图案中的、一个上述第一排列图案或上述第二排列图案的四角所对应的上述像素的位置。
18.根据权利要求17所述的彩色摄像元件，其中，
在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜透过的区域成对的区域的第二遮光膜。
19.根据权利要求18所述的彩色摄像元件，其中，
上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向上的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向上的右半部分区域进行遮光。
20.根据权利要求18或19所述的彩色摄像元件，其中，
沿上述水平方向配置有上述第一遮光膜的排列行与沿上述水平方向配置有上述第二遮光膜的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
21.根据权利要求18或19所述的彩色摄像元件，其中，
按照上述第一遮光膜及上述第二遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行与按照上述第二遮光膜及上述第一遮光膜的顺序在上述水平方向上交替配置的排列行在上述垂直方向上交替地配置。
22.根据权利要求17所述的彩色摄像元件，其中，
上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
23.一种摄像装置，具有：
上述权利要求1～6、9～13、16～19、22中任一项所述的彩色摄像元件；
驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及
焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
24.一种摄像装置，具有：
权利要求5、6、11中的任一项所述的彩色摄像元件；
驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据并且从上述相位差检测用像素以外的普通像素读出动画生成用像素数据；
焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节；及
生成单元，基于上述动画生成用像素数据来生成动画数据。
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