JP2011033975A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
撮像画素と瞳分割方式の焦点検出画素を混載する撮像素子を備えた撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような撮像装置においては瞳分割方式の焦点検出画素を直線状に配列し、焦点検出画素配列の出力に基づき焦点検出画素配列状に形成された像の焦点調節状態を検出している。 2. Description of the Related Art An imaging device including an imaging element in which an imaging pixel and a pupil division type focus detection pixel are mounted is known (see, for example, Patent Document 1). In such an imaging apparatus, pupil-divided focus detection pixels are arranged in a straight line, and the focus adjustment state of an image formed in the focus detection pixel array is detected based on the output of the focus detection pixel array.
しかしながら、上述した従来の撮像装置においては、焦点検出画素配列の方向において像のコントラスト変化がない場合には焦点調節状態の検出ができない。このような不具合を回避するために、複数の方向に配列された焦点検出画素を交差させて配置することが考えられるが、複数の焦点検出画素配列が交差する画素位置においてはどれか1つの焦点検出画素配列に属する焦点検出画素しか配置できない。そのためそれ以外の焦点検出画素配列による焦点調節状態の検出においては、交差画素位置における焦点検出画素の出力が欠損してしまい、焦点調節状態の検出精度が低下してしまうという欠点がある。 However, in the conventional imaging device described above, the focus adjustment state cannot be detected when there is no change in the contrast of the image in the direction of the focus detection pixel array. In order to avoid such a problem, it is conceivable that the focus detection pixels arranged in a plurality of directions are arranged so as to intersect with each other, but any one focus is provided at a pixel position where the plurality of focus detection pixel arrays intersect. Only focus detection pixels belonging to the detection pixel array can be arranged. For this reason, in the detection of the focus adjustment state using the other focus detection pixel arrays, there is a drawback in that the output of the focus detection pixel at the intersection pixel position is lost and the detection accuracy of the focus adjustment state is lowered.
請求項1に記載の発明による撮像装置は、各々が被写体像に関する撮像信号を出力する複数の撮像画素と、各々が分割瞳像に関する焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが二次元配列に従って配置され、複数の焦点検出画素が互いに隣接して複数の直線列に配置されることによって形成される複数の焦点検出画素配列が所定の画素位置で交差するように配置された撮像素子と、所定の画素位置の近傍に配置された複数の焦点検出画素のうちの、少なくとも1つが出力する焦点検出信号と、該所定の画素位置における焦点検出信号とに基づいて、複数の焦点検出画素配列の各々に対応する焦点検出信号データ配列に含まれる、該所定の画素位置における特定の焦点検出信号データを取得する焦点検出信号取得手段と、焦点検出信号データ配列に基づき、瞳分割型位相差検出方式によって、被写体像に関する焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴する。
The imaging apparatus according to
本発明によれば、上述の欠点を克服し、複数の方向において高精度に焦点調節状態を検出できる。 According to the present invention, the above-described drawbacks can be overcome and the focus adjustment state can be detected with high accuracy in a plurality of directions.
一実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式のデジタルスチルカメラを例に挙げて説明する。図1は本実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。本実施の形態のデジタルスチルカメラ201は交換レンズ202とカメラボディ203から構成され、交換レンズ202がマウント部204を介してカメラボディ203に装着される。カメラボディ203にはマウント部204を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ202が装着可能である。
As an imaging apparatus according to an embodiment, an interchangeable lens digital still camera will be described as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the digital still camera of the present embodiment. A
交換レンズ202は、レンズ209、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210、絞り211、レンズ駆動制御装置206などを備えている。レンズ駆動制御装置206は不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ210の焦点調節と絞り211の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210および絞り211の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置214との通信により後述するレンズ情報の送信とカメラ情報(デフォーカス量や絞り値など)の受信を行う。絞り211は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
The
カメラボディ203は撮像素子212、ボディ駆動制御装置214、液晶表示素子駆動回路215、液晶表示素子216、接眼レンズ217、メモリカード219などを備えている。撮像素子212には、撮像画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置(焦点検出エリア)に対応した部分に焦点検出画素が組み込まれている。この撮像素子212については詳細を後述する。
The
ボディ駆動制御装置214はマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、撮像素子212の駆動制御と画像信号および焦点検出信号の読み出しと、焦点検出信号に基づく焦点検出演算と交換レンズ202の焦点調節を繰り返し行うとともに、画像信号の処理と記録、デジタルスチルカメラ201の動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置214は電気接点213を介してレンズ駆動制御装置206と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報の送信を行う。
The body
液晶表示素子216は電気的なビューファインダー(EVF:Electronic View Finder)として機能する。液晶表示素子駆動回路215は撮像素子212によるスルー画像を液晶表示素子216に表示し、撮影者は接眼レンズ217を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード219は、撮像素子212により撮像された画像を記憶する画像ストレージである。
The liquid
交換レンズ202を通過した光束により、撮像素子212の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子212により光電変換され、画像信号と焦点検出信号がボディ駆動制御装置214へ送られる。
A subject image is formed on the light receiving surface of the
ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212の焦点検出画素からの焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送る。また、ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212からの画像信号を処理して画像データを生成し、メモリカード219に格納するとともに、撮像素子212からのスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路215へ送り、スルー画像を液晶表示素子216に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置214は、レンズ駆動制御装置206へ絞り制御情報を送って絞り211の開口制御を行う。
The body
レンズ駆動制御装置206は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放F値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ208とフォーカシング用レンズ210の位置と絞り211の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。
The
レンズ駆動制御装置206は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ210を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置206は受信した絞り値に応じて絞り211を駆動する。
The lens
図2は、交換レンズ202の撮影画面上における焦点検出位置(焦点検出エリア)を示す図であり、後述する撮像素子212上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア、焦点検出位置)の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面100上の中央(光軸上)および左右の3箇所に十字型の焦点検出エリア101〜103が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が水平方向および垂直方向に直線的に配列される。
FIG. 2 is a diagram showing a focus detection position (focus detection area) on the shooting screen of the
図3は撮像素子212の詳細な構成を示す正面図であり、図2における焦点検出エリア102の近傍を拡大した画素配列の詳細を示す。撮像素子212には撮像画素310が二次元正方格子状に稠密に配列される。撮像画素310は赤画素(R)、緑画素(G)、青画素(B)からなり、ベイヤー配列の配置規則によって配置されている。垂直方向の焦点検出用には撮像画素と同一の画素サイズを有する垂直方向焦点検出用の焦点検出画素313、314が交互に、本来緑画素と青画素が連続的に配置されるべき垂直方向の直線上に連続して配列される。同じく水平方向の焦点検出用には撮像画素と同一の画素サイズを有する水平方向焦点検出用の焦点検出画素315、316が交互に、本来緑画素と赤画素が連続的に配置されるべき水平方向の直線上に連続して配列される。
FIG. 3 is a front view showing a detailed configuration of the
水平方向の焦点検出画素配列と垂直方向の焦点検出画素配列が交差する画素位置(ベイヤー配列の配置規則で緑画素が配置されるべき位置)には、垂直方向焦点検出用の焦点検出画素313が配置される。焦点検出エリア101、103における画素配列も基本的に図3に示す配列と同様である。
At the pixel position where the horizontal focus detection pixel array intersects the vertical focus detection pixel array (the position where the green pixel should be arranged according to the Bayer array arrangement rule), the
図4は撮像画素と焦点検出画素のマイクロレンズ10の形状を示す図であって、元々画素サイズより大きな円形のマイクロレンズ9から画素サイズに対応した正方形の形状で切り出した形状をしており、マイクロレンズ10の光軸を通る対角線の方向の断面とマイクロレンズ10の光軸を通る水平線の方向の断面とはそれぞれ図4に(a)、(b)で示す形状になっている。
FIG. 4 is a diagram illustrating the shape of the
撮像画素310は、図5に示すように矩形のマイクロレンズ10、後述の遮光マスクで受光領域を正方形に制限された光電変換部11、および色フィルタ(不図示)から構成される。色フィルタは赤(R)、緑(G)、青(B)の3種類からなり、それぞれの分光感度特性を有している。撮像素子212には、各色フィルタを備えた撮像画素310がベイヤー配列されている。
As shown in FIG. 5, the
焦点検出画素313、314、315、316には全ての色に対して焦点検出を行うために全ての可視光を透過する白色フィルタが設けられており、その白色フィルタは、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を有する。換言すると、その焦点検出画素313、314、315、316が高い分光感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素および青画素が高い分光感度を示す光波長領域を包括している。
The
焦点検出画素313は、正面図を表した図6(a)に示すように、矩形のマイクロレンズ10と後述の遮光マスクで受光領域を正方形の上半分(正方形を水平線で2等分した場合の上半分)に制限された光電変換部13、および白色フィルタ(不図示)とから構成される。
As shown in FIG. 6A showing a front view, the
また、焦点検出画素314は、正面図を表した図6(b)に示すように、矩形のマイクロレンズ10と後述の遮光マスクで受光領域を正方形の下半分(正方形を水平線で2等分した場合の下半分)に制限された光電変換部14、および白色フィルタ(不図示)とから構成される。
Further, as shown in FIG. 6B showing a front view, the
焦点検出画素313の正面図と焦点検出画素314の正面図とをマイクロレンズ10を基準に重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部13と14が垂直方向に並んでいる。また図6(a)、(b)において、正方形を半分にした受光領域の部分に正方形を半分にした残りの部分(破線部分)を加えると、撮像画素の受光領域と同じサイズの正方形となる。
When the front view of the
焦点検出画素315は、正面図を表した図6(c)に示すように、矩形のマイクロレンズ10と後述の遮光マスクで受光領域を正方形の左半分(正方形を垂直線で2等分した場合の左半分)に制限された光電変換部15、および白色フィルタ(不図示)とから構成される。
As shown in FIG. 6C, which shows a front view, the
また、焦点検出画素316は、正面図を表した図6(d)に示すように、矩形のマイクロレンズ10と後述の遮光マスクで受光領域を正方形の右半分(正方形を垂直線で2等分した場合の右半分)に制限された光電変換部16、および白色フィルタ(不図示)とから構成される。
Further, as shown in FIG. 6D showing a front view, the
焦点検出画素315の正面図と焦点検出画素316の正面図とをマイクロレンズ10を基準に重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部15と16が水平方向に並んでいる。また図6(c)、(d)において、正方形を半分にした受光領域の部分に正方形を半分にした残りの部分(破線部分)を加えると、撮像画素の受光領域と同じサイズの正方形となる。
When the front view of the
図7は、垂直方向の直線で撮像画素配列の断面をとった場合の撮像画素310の断面図である。撮像画素310では撮像用の光電変換部11の上に近接して遮光マスク30が形成され、光電変換部11は、遮光マスク30の開口部30aを通過した光を受光する。遮光マスク30の上には平坦化層31が形成され、その上に色フィルタ38が形成される。色フィルタ38の上には平坦化層32が形成され、その上にマイクロレンズ10が形成される。マイクロレンズ10により開口部30aの形状が前方に投影される。光電変換部11は半導体回路基板29上に形成される。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
図8は、垂直方向の直線で焦点検出画素313、314からなる焦点検出画素配列の断面をとった場合の焦点検出画素313、314の断面図である。焦点検出画素313、314では焦点検出用の光電変換部13,14の上に近接して遮光マスク30が形成され、光線変換部13,14は、遮光マスク30の開口部30b、30cを通過した光を受光する。遮光マスク30の上には平坦化層31が形成され、その上に白色フィルタ39が形成される。白色フィルタ39の上には平坦化層32が形成され、その上にマイクロレンズ10が形成される。マイクロレンズ10により開口部30b、30cの形状が前方に投影される。光電変換部13,14は半導体回路基板29上に形成される。焦点検出画素315、316の構造も焦点検出画素313、314の構造を90度回転しただけであって、基本的に図8に示す焦点検出画素の構造と同様である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
図9は、図3、図7に示す撮像画素310が受光する撮影光束の様子を説明するための図であって、垂直方向の直線で撮像画素配列の断面をとっている。撮像素子上に配列された全ての撮像画素の光電変換部11は、光電変換部11に近接して配置された前記遮光マスク開口30aを通過した光束を受光する。遮光マスク開口30aの形状は、各撮像画素のマイクロレンズ10によりマイクロレンズ10から測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上の全撮像画素共通な領域95に投影される。
FIG. 9 is a diagram for explaining the state of the imaging light beam received by the
従って各撮像画素の光電変換部11は、領域95と各撮像画素のマイクロレンズ10を通過する光束71を受光し、領域95を通過して各撮像画素のマイクロレンズ10へ向う光束71によって各マイクロレンズ10上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
Therefore, the
図10は、図3、図8に示す焦点検出画素313,314が受光する焦点検出光束の様子を図9と比較して説明するための図であって、垂直方向の直線で焦点検出画素配列の断面をとっている。
FIG. 10 is a diagram for explaining the state of the focus detection light beam received by the
撮像素子上に配列された全ての焦点検出画素の光電変換部13,14は、光電変換部13,14に近接して配置された前記遮光マスク開口30b、30cを通過した光束を受光する。遮光マスク開口30bの形状は、各焦点検出画素313のマイクロレンズ10により、マイクロレンズ10から測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上の焦点検出画素313に全てに共通した領域93に投影される。同じく、遮光マスク開口30cの形状は、各焦点検出画素314のマイクロレンズ10により、マイクロレンズ10から測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上の焦点検出画素314に全てに共通した領域94に投影される。一対の領域93,94を測距瞳と呼ぶ。
The
従って各焦点検出画素313の光電変換部13は、測距瞳93と各撮像画素のマイクロレンズ10を通過する光束73を受光し、測距瞳93を通過して各撮像画素のマイクロレンズ10へ向う光束73によって各マイクロレンズ10上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また各焦点検出画素314の光電変換部14は、測距瞳94と各撮像画素のマイクロレンズ10を通過する光束74を受光し、測距瞳94を通過して各撮像画素のマイクロレンズ10へ向う光束74によって各マイクロレンズ10上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
Accordingly, the
一対の焦点検出画素313,314が受光する光束73,74が通過する射出瞳90上の測距瞳93と94を統合した領域は、撮像画素310が受光する光束71が通過する射出瞳90上の領域95と一致し、射出瞳90上において光束73,74は光束71に対して相補的な関係になっている。
A region where the
上述した一対の焦点検出画素313、314を交互にかつ直線状に多数配置し、各焦点検出画素の光電変換部の出力を測距瞳93および測距瞳94に対応した一対の出力グループにまとめることによって、測距瞳93と測距瞳94をそれぞれ通過する一対の光束が焦点検出画素配列上(垂直方向)に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換演算を行うことによって、焦点検出位置(垂直方向)における予定結像面と結像面の偏差(デフォーカス量)が算出される。
A large number of the pair of
焦点検出画素315、316が受光する焦点検出光束も焦点検出画素313、314の受光する一対の焦点検出光束73,74を90度回転しただけであって、基本的に図10に示す光束と同様であり、測距瞳93、94を90度回転した一対の測距瞳が設定される。一対の焦点検出画素315、316を交互にかつ直線状に多数配置し、各焦点検出画素の光電変換部の出力を一対の測距瞳に対応した一対の出力グループにまとめることによって、一対の測距瞳をそれぞれ通過する一対の光束が焦点検出画素配列上(水平方向)に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に基づき、焦点検出位置(水平方向)における予定結像面と結像面の偏差(デフォーカス量)が算出される。
The focus detection light beams received by the
図11は、デジタルスチルカメラ201の撮像動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置214は、ステップS100でデジタルスチルカメラ201の電源がオンされると、ステップS110以降の撮像動作を開始する。ステップS110において撮像素子310から全画素データを読み出す。続くステップS120では、撮像画素のデータを間引きしたデータを電子ビューファインダーに表示させる。ステップS130では選択された焦点検出エリアにおいて、第1の焦点検出画素(垂直方向に配列された焦点検出画素313,314)に基づいて、第2の焦点検出画素(水平方向に配列された焦点検出画素315,316)配列が第1の焦点検出画素配列と交差する画素位置における仮想的な第2の焦点検出画素のデータを補間する。詳細は後述する。なお、焦点検出エリアは、撮影者が焦点検出エリア選択部材(不図示)を用いて焦点検出エリア101〜103の内のいずれかを予め選択しているものとする。
FIG. 11 is a flowchart showing the imaging operation of the digital
ステップS135では第1の焦点検出画素配列の一対の像データおよび仮想的な第2の焦点検出画素を含む第2の焦点検出画素配列の一対の像データに基づいて後述する像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)およびデフォーカス変換演算を行い、選択された焦点検出エリアにおける垂直方向と水平方向のデフォーカス量を算出する。さらに2方向のデフォーカス量を平均して最終的なデフォーカス量を算出する。なお、一方の方向のデフォーカス量の信頼性が低い場合またはデフォーカス量の算出が不能であった場合は、デフォーカス量の平均は行わず、他方のデフォーカス量を採用する。また、両方向ともデフォーカス量の信頼性が低い場合またはデフォーカス量の算出が不能であった場合は焦点検出不能となる。 In step S135, an image shift detection calculation process (described later) is performed based on the pair of image data of the first focus detection pixel array and the pair of image data of the second focus detection pixel array including the virtual second focus detection pixel. Correlation calculation processing, phase difference detection processing) and defocus conversion calculation are performed to calculate the defocus amounts in the vertical and horizontal directions in the selected focus detection area. Further, the final defocus amount is calculated by averaging the defocus amounts in the two directions. If the reliability of the defocus amount in one direction is low or the defocus amount cannot be calculated, the defocus amount is not averaged and the other defocus amount is used. Further, when the reliability of the defocus amount is low in both directions, or when the defocus amount cannot be calculated, the focus cannot be detected.
ステップS140で合焦近傍か否か、すなわち算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。合焦近傍でないと判定された場合はステップS150へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシングレンズ210を合焦位置に駆動させる。その後、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。
In step S140, it is checked whether or not the focus is close, that is, whether or not the calculated absolute value of the defocus amount is within a predetermined value. If it is determined that the lens is not in focus, the process proceeds to step S150, the defocus amount is transmitted to the
なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置206へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ202のフォーカシングレンズ210を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。
Even when focus detection is impossible, the process branches to this step, a scan drive command is transmitted to the lens
ステップS140で合焦近傍であると判定された場合はステップS160へ進み、シャッターボタン(不図示)の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップS110へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップS170へ進み、レンズ駆動制御装置206へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ202の絞り値を制御F値(撮影者または自動により設定されたF値)にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子212に撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310および全ての焦点検出画素313,314、315、316から画像データを読み出す。
If it is determined in step S140 that the focus is close, the process proceeds to step S160, and it is determined whether or not a shutter release has been performed by operating a shutter button (not shown). If it is determined that the shutter release has not been performed, the process returns to step S110 and the above-described operation is repeated. On the other hand, if it is determined that the shutter release has been performed, the process proceeds to step S170, where an aperture adjustment command is transmitted to the lens
ステップS180において、焦点検出画素列の各画素位置における仮想的な撮像画素のデータを焦点検出画素313,314、315、316の周囲の撮像画素310のデータと焦点検出画素313,314、315、316のデータに基づいて画素補間する。なおこの補間処理については後述する。続くステップS190では、撮像画素310のデータおよび補間された撮像画素310のデータからなる画像データをメモリカード219に記憶し、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。
In step S180, the data of the virtual imaging pixels at the respective pixel positions in the focus detection pixel row are used as the data of the
図11のステップS135における像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)の詳細について以下説明する。簡単のため2つの焦点検出画素配列(第1の焦点検出画素配列および第2の焦点検出画素配列)の一方に対する処理を記載するが、もう一方に対する処理も同様である。 Details of the image shift detection calculation process (correlation calculation process, phase difference detection process) in step S135 of FIG. 11 will be described below. For the sake of simplicity, the processing for one of the two focus detection pixel arrays (the first focus detection pixel array and the second focus detection pixel array) will be described, but the process for the other is also the same.
焦点検出画素313,314、または焦点検出画素315,316が検出する一対の像は、測距瞳がレンズの絞り開口により口径蝕を受けて光量バランスが崩れている可能性があるので、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。
焦点検出画素列から読み出された一対のデータ列(A11〜A1M、A21〜A2M:Mはデータ数)に対し、特開2007−333720号公報に開示された相関演算式(1)を行い、相関量C(k)を演算する。
C(k)=Σ|A1n×A2n+1+k−A2n+k×A1n+1| (1)
In the pair of images detected by the
For a pair of data strings (A1 1 to A1 M , A2 1 to A2 M : M is the number of data) read out from the focus detection pixel string, a correlation calculation formula (1) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2007-333720 ) To calculate the correlation amount C (k).
C (k) = Σ | A1 n × A2 n + 1 + k -A2 n + k × A1 n + 1 | (1)
式(1)において、Σ演算はnについて累積されるが、nのとる範囲は、像ずらし量kに応じてA1n、A1n+1、A2n+k、A2n+1+kのデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量kは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的ずらし量である。 In equation (1), the Σ operation is accumulated for n, but the range taken by n is limited to a range in which data of A1 n , A1 n + 1 , A2 n + k , A2 n + 1 + k exists according to the image shift amount k. . The image shift amount k is an integer and is a relative shift amount with the data interval of the data string as a unit.
式(1)の演算結果は、図12(a)に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量(図12(a)ではk=kj=2)において相関量C(k)が極小(小さいほど相関度が高い)になる。式(2)〜(5)による3点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値C(ks)を与えるずらし量ksを求める。
ks=kj+D/SLOP (2)
C(ks)= C(kj)−|D| (3)
D={C(kj−1)−C(kj+1)}/2 (4)
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj−1)−C(kj)}
(5)
As shown in FIG. 12A, the calculation result of the expression (1) indicates that the correlation amount C (k) is obtained when the pair of data has a high correlation amount (k = k j = 2 in FIG. 12A). Minimal (the smaller the value, the higher the degree of correlation). The shift amount k s that gives the minimum value C (k s ) with respect to the continuous correlation amount is obtained using the three-point interpolation method according to the equations (2) to (5).
k s = k j + D / SLOP (2)
C (k s ) = C (k j ) − | D | (3)
D = {C (k j −1) −C (k j +1)} / 2 (4)
SLOP = MAX {C ( kj + 1) -C ( kj ), C ( kj- 1) -C ( kj )}
(5)
式(2)で算出されたずらし量ksの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定される。図12(b)に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値C(ks)の値が大きくなる。したがって、C(ks)が所定の閾値以上の場合は算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ksをキャンセルする。 Whether or not the shift amount k s calculated by Expression (2) is reliable is determined as follows. As shown in FIG. 12B, when the degree of correlation between a pair of data is low, the value of the interpolated correlation minimum value C (k s ) increases. Therefore, when C (k s ) is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount ks is canceled.
あるいは、C(ks)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるSLOPでC(ks)を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ksをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるSLOPが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ksをキャンセルする。 Alternatively, in order to normalize C (k s ) with the contrast of data, when the value obtained by dividing C (k s ) by SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value, the calculated shift amount It is determined that the reliability is low, and the calculated shift amount ks is canceled. Alternatively, when SLOP that is a value proportional to the contrast is equal to or smaller than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast and the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount k s is canceled. .
図12(c)に示すように、一対のデータの相関度が低く、ずらし量の範囲kmin〜kmaxの間で相関量C(k)の落ち込みがない場合は、極小値C(ks)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。 Figure 12 (c), the low level of correlation between the pair of data when there is no drop in correlation quantity C (k) is between the shift amount in the range k min to k max, the minimum value C (k s In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.
算出されたずらし量ksの信頼性があると判定された場合は、式(6)により像ズレ量shftに換算される。
shft=PY×ks (6)
If it is determined that the calculated shift amount k s is reliable, it is converted into the image shift amount shft by Equation (6).
shft = PY × k s (6)
式(6)において、PYは焦点検出画素313,314、または焦点検出画素315,316の画素ピッチの2倍(検出ピッチ)である。式(6)で算出された像ずらし量に所定の変換係数Kdを乗じて、式(7)に表されるようにデフォーカス量defへ変換する。なお変換係数Kdは測距瞳距離dを一対の測距瞳の重心間隔で除算した値である。
def=Kd×shft (7)
In Expression (6), PY is twice the pixel pitch (detection pitch) of the
def = K d × shft (7)
図11のステップS130における焦点検出画素補間処理の詳細について以下に説明する。図13は第1の焦点検出画素配列と第2の焦点検出画素配列とが交差する画素位置を中心とした8画素×8画素の領域を示した図である。第1の焦点検出画素配列のデータを図13のようにα14、α24、・・・、α84で示しており、第2の焦点検出画素配列のデータをβ41、β42、・・・、β48で示している。なお交差画素位置には第1の焦点検出画素が配置されている(すなわち、第2の焦点検出画素は配置されていない)ので、この画素位置に仮想的に第2の焦点検出画素316が配置された場合のデータをβ44としている。
Details of the focus detection pixel interpolation process in step S130 of FIG. 11 will be described below. FIG. 13 is a diagram showing an area of 8 pixels × 8 pixels centering on a pixel position where the first focus detection pixel array and the second focus detection pixel array intersect. The data of the first focus detection pixel array is indicated by α14, α24,..., Α84 as shown in FIG. 13, and the data of the second focus detection pixel array is indicated by β41, β42,. ing. Since the first focus detection pixel is disposed at the intersecting pixel position (that is, the second focus detection pixel is not disposed), the second
前述したように、第1の焦点検出画素313が受光する焦点検出光束73と第1の焦点検出画素314が受光する焦点検出光束74を足し合わせた光束は、第2の焦点検出画素315が受光する焦点検出光束と第2の焦点検出画素316が受光する焦点検出光束を足し合わせた光束と等しくなる。
As described above, the light beam obtained by adding the focus
したがって、交差画素位置における第1の焦点検出画素313が受光する焦点検出光束73により生成されるデータと、該交差画素位置に、第1の焦点検出画素314が仮想的に配置されたとした場合において、第1の焦点検出画素314が受光する焦点検出光束74により生成されるデータとを足し合わせたデータγは、交差画素位置およびその近傍の第1の焦点検出画素のデータに基づき次式のように算出される。
γ=α44+(α34+α54)/2 (8)
Therefore, in the case where it is assumed that the data generated by the focus
γ = α44 + (α34 + α54) / 2 (8)
一方、交差画素位置において、第2の焦点検出画素315が受光する光束により生成されるデータδは、交差画素位置を挟む第2の焦点検出画素315のデータを平均して次式のように算出される。
δ=(β43+β45)/2 (9)
On the other hand, the data δ generated by the light beam received by the second
δ = (β43 + β45) / 2 (9)
以上より交差画素位置に仮想的に第2の焦点検出画素316を配置した場合のデータβ44は以下のように求められる。
β44=γ―δ=α44+(α34+α54)/2―(β43+β45)/2
(10)
As described above, the data β44 when the second
β44 = γ−δ = α44 + (α34 + α54) / 2− (β43 + β45) / 2
(10)
式(10)のようにして求めたデータβ44は、交差画素位置のデータおよび交差画素位置に隣接した画素のデータを使用して求めているので、交差画素位置近傍の焦点検出画素316のデータを単純に平均して求めた場合、例えばβ44=(β42+β46)/2として求めた場合に比較して補間精度が格段に向上し、この補間データを用いた焦点検出の演算精度も向上する。
Since the data β44 obtained by the equation (10) is obtained by using the data of the intersection pixel position and the data of the pixel adjacent to the intersection pixel position, the data of the
図11のステップS180における撮像画素補間処理の詳細について以下に説明する。図13において、撮像画素がベイヤー配列の配置規則に従って配置される場合、交差画素位置には緑画素が配置される。交差画素位置に仮想的に緑画素が配置された場合のデータをG44とすると、データG44は交差画素位置に最隣接する4つの緑画素データG33、G35、G53、G55を平均して求めることができる。
G44=(G33+G35+G53+G55)/4 (11)
Details of the imaging pixel interpolation processing in step S180 of FIG. 11 will be described below. In FIG. 13, when the imaging pixels are arranged according to the arrangement rule of the Bayer array, green pixels are arranged at the intersection pixel positions. If the data when the green pixel is virtually arranged at the crossing pixel position is G44, the data G44 can be obtained by averaging the four green pixel data G33, G35, G53, and G55 that are closest to the crossing pixel position. it can.
G44 = (G33 + G35 + G53 + G55) / 4 (11)
交差画素位置以外の焦点検出画素配列上に、ベイヤー配列の配置規則に従って仮想的に緑画素が配置された場合のデータも、最隣接の4つの緑画素のデータを平均することにより求めることができる。また、交差画素位置以外の焦点検出画素配列上にベイヤー配列の配置規則に従って仮想的に赤画素、青画素が配置された場合のデータは、基本的に仮想的な画素の画素位置に最近接する2つの赤画素または青画素のデータを平均して求める。例えば、交差画素位置の下隣の画素位置に、仮想的に青画素が配置された場合のデータをB54とすると、B54は次式で求められる。
B54=(B52+B56)/2 (12)
Data when a green pixel is virtually arranged on the focus detection pixel array other than the intersecting pixel position according to the arrangement rule of the Bayer array can also be obtained by averaging the data of the four adjacent green pixels. . In addition, the data when virtual red pixels and blue pixels are virtually arranged on the focus detection pixel array other than the intersecting pixel position according to the arrangement rule of the Bayer array is basically closest to the pixel position of the
B54 = (B52 + B56) / 2 (12)
斜め方向の最近接に青画素がある場合にはそれらを平均に用いてもよい。例えば、交差画素位置の下隣の画素位置に、仮想的に青画素が配置された場合のデータをB54とすると、B54は次式で求められる。
B54=(B52+B56+B32+B36+B72+B76)/6 (13)
If there are blue pixels closest to the diagonal, they may be used for averaging. For example, assuming that the data when a blue pixel is virtually arranged at the pixel position below the intersecting pixel position is B54, B54 is obtained by the following equation.
B54 = (B52 + B56 + B32 + B36 + B72 + B76) / 6 (13)
また、例えば、交差画素位置の右隣の画素位置に、仮想的に赤画素が配置された場合のデータをR45とすると、R45は次式で求められる。
R45=(R25+R65)/2 (14)
Further, for example, assuming that the data when a red pixel is virtually arranged at the pixel position right next to the intersecting pixel position is R45, R45 is obtained by the following equation.
R45 = (R25 + R65) / 2 (14)
斜め方向の最近接に赤画素がある場合にはそれらを平均に用いてもよい。例えば、交差画素位置の右隣の画素位置に、仮想的に赤画素が配置された場合のデータをR45とすると、R45は次式で求められる。
R45=(R25+R65+R23+R63+R27+R67)/6 (15)
If there are red pixels closest to the diagonal, they may be used for averaging. For example, assuming that the data when a red pixel is virtually arranged at the pixel position right next to the intersecting pixel position is R45, R45 is obtained by the following equation.
R45 = (R25 + R65 + R23 + R63 + R27 + R67) / 6 (15)
上記の撮像画素補間処理においては、仮想的な撮像画素に近接する同じ色の撮像画素のデータを用いているが、焦点検出画素のデータをさらに用いるようにしても良い。例えば、交差画素位置の下隣の画素位置に、仮想的に青画素が配置された場合のデータをB54とした場合、該画素位置近傍において色相が大きく変化しないと仮定すれば、焦点検出画素のデータに基づいて求めた該画素位置における輝度データ(α54+(α44+α64)/2)と、近傍の撮像画素のデータに基づいて求めた青色/白色の成分比((B52+B56)/(B52+B56+G53+G55+R63+R65))とを掛け合わせることにより、以下のようにデータB54を求めることができる。
B54=(α54+(α44+α64)/2)×(B52+B56)/(B52+B56+G53+G55+R63+R65) (16)
In the imaging pixel interpolation process, data of imaging pixels of the same color adjacent to the virtual imaging pixel is used, but data of focus detection pixels may be further used. For example, if the data when a virtual blue pixel is virtually arranged at the pixel position below the intersecting pixel position is B54, assuming that the hue does not change greatly in the vicinity of the pixel position, the focus detection pixel The luminance data (α54 + (α44 + α64) / 2) obtained based on the data and the blue / white component ratio ((B52 + B56) / (B52 + B56 + G53 + G55 + R63 + R65)) obtained based on the data of the neighboring imaging pixels. By multiplying, data B54 can be obtained as follows.
B54 = (α54 + (α44 + α64) / 2) × (B52 + B56) / (B52 + B56 + G53 + G55 + R63 + R65) (16)
このように、仮想的な撮像画素の画素位置およびその近傍における焦点検出画素のデータを用いることにより、高周波の空間周波数成分を有する像に対する撮像画素補間精度を向上することができる。 As described above, by using the pixel position of the virtual imaging pixel and the data of the focus detection pixel in the vicinity thereof, the imaging pixel interpolation accuracy for an image having a high-frequency spatial frequency component can be improved.
上記実施形態のように複数の焦点検出画素配列が交差している場合において、高精度に交差画素位置の焦点検出画素のデータを補間することができるので、複数の方向において正確に焦点検出を行うことが可能になる。 In the case where a plurality of focus detection pixel arrays intersect as in the above embodiment, the focus detection pixel data at the intersecting pixel position can be interpolated with high accuracy, so that focus detection is accurately performed in a plurality of directions. It becomes possible.
また撮像画素をベイヤー配列の配置規則で配列するとともに、複数の焦点検出画素配列の交差画素位置を緑画素が配置されるべき画素位置としているので、交差画素位置の仮想的な撮像画素のデータを補間する場合において、高精度に補間することが可能になる。 In addition, the imaging pixels are arranged according to the arrangement rule of the Bayer arrangement, and the intersection pixel positions of the plurality of focus detection pixel arrays are set as the pixel positions where the green pixels are to be arranged. In the case of interpolation, it becomes possible to perform interpolation with high accuracy.
また画面中心(撮影光軸)から離れた焦点検出エリアにおいて瞳分割型の焦点検出を行う場合には、一対の焦点検出光束の並び方向が焦点検出エリアと画面中心を結ぶ直線に直交する方向に並ぶほうが、交換レンズの射出瞳位置が変化した場合に、一対の焦点検出光束の口径蝕のアンバランスが生じにくいので有利である。上記実施形態においては画面中心(撮影光軸)から離れた焦点検出エリア102、103において、交差画素位置には焦点検出エリアと画面中心を結ぶ直線に対し直交する方向(角度が大きい方向)に配列された第1の焦点検出画素配列に属する焦点検出画素313を配置することにより、像高の高い焦点検出エリアにおいて焦点検出光束のアンバランスを防止し、確実に焦点検出を行うことができる。
When performing pupil-division focus detection in a focus detection area away from the screen center (imaging optical axis), the alignment direction of the pair of focus detection light beams is perpendicular to the straight line connecting the focus detection area and the screen center. Arrangement is more advantageous because when the exit pupil position of the interchangeable lens changes, an imbalance of vignetting between the pair of focus detection light beams is less likely to occur. In the above-described embodiment, in the
《発明の他の実施の形態》
<交差画素位置に第3の焦点検出画素を配置>
図14は、別実施形態の撮像素子212の詳細な構成を示す正面図であり、図3に対応する図である。図3と異なる点は、垂直方向の焦点検出画素配列(第1の焦点検出画素配列)と水平方向の焦点検出画素配列(第2の焦点検出画素配列)が交差する画素位置(ベイヤー配列の配置規則で緑画素が配置されるべき画素位置)に、第1の焦点検出画素および第2の焦点検出画素とは異なる焦点検出画素317(第3の焦点検出画素)が配置される点である。
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<A third focus detection pixel is arranged at the intersection pixel position>
FIG. 14 is a front view illustrating a detailed configuration of the
焦点検出画素317は、フィルタ以外は撮像画素310と同様な構造を有しており、フィルタは焦点検出画素と同じ白色フィルタを有している。焦点検出画素317の受光領域は焦点検出画素313、314、315、316の2倍のサイズの正方形になっており、焦点検出画素317(第3の焦点検出画素)が配置された画素位置に仮想的に焦点検出画素313と314または焦点検出画素315と316が配置されているとした場合に、焦点検出画素317のデータは仮想的な焦点検出画素313、314のデータを加算した値、または仮想的な焦点検出画素313、314のデータを加算した値となる。
The
図15は、第1の焦点検出画素配列と第2の焦点検出画素配列とが交差する画素位置を中心とした8画素×8画素の領域を示した図である。第1の焦点検出画素配列のデータを図のようにα14、α24、・・・、α84で示しており、第2の焦点検出画素配列のデータをβ41、β42、・・・、β48で示している。 FIG. 15 is a diagram illustrating an area of 8 pixels × 8 pixels centering on a pixel position where the first focus detection pixel array and the second focus detection pixel array intersect. The data of the first focus detection pixel array is indicated by α14, α24,..., Α84 as shown in the figure, and the data of the second focus detection pixel array is indicated by β41, β42,. Yes.
焦点検出画素317(第3の焦点検出画素)のデータをη44とすると、焦点検出画素317が配置された画素位置における仮想的な第1の焦点検出画素313のデータα44、および焦点検出画素317が配置された画素位置における仮想的な第2の焦点検出画素313のデータβ44は、以下のように算出される。
α44=η44−(α34+α54)/2 (17)
β44=η44−(β43+β45)/2 (18)
If the data of the focus detection pixel 317 (third focus detection pixel) is η44, the data α44 of the virtual first
α44 = η44− (α34 + α54) / 2 (17)
β44 = η44− (β43 + β45) / 2 (18)
上記実施形態においては、交差画素位置に第1の焦点検出画素を配置する場合に比較して、仮想的な第2の焦点検出画素のデータの補間精度が向上する。 In the above embodiment, the interpolation accuracy of the data of the virtual second focus detection pixel is improved as compared with the case where the first focus detection pixel is arranged at the intersection pixel position.
<1つの焦点検出画素に一対の受光領域を備える>
図3に示す撮像素子212の部分拡大図では、各画素に1つの光電変換部を有する一対の焦点検出画素313,314および一対の焦点検出画素315,316を備える例を示したが、ひとつの焦点検出画素内に一対の光電変換部を備えるようにしてもよい。図16は、このような撮像素子212の部分拡大図であり、焦点検出画素311および312は一対の光電変換部を備える。第1の焦点検出画素311の画素配列と第2の焦点検出画素312の画素配列とが交差する画素位置には、第1の焦点検出画素311が配置される。
<Each focus detection pixel has a pair of light receiving regions>
In the partially enlarged view of the
図17(a)に示す焦点検出画素311は、図6(a)、(b)に示す焦点検出画素313と焦点検出画素314のペアに相当した機能を果たし、図17(b)に示す焦点検出画素311は、図6(c)、(d)に示す焦点検出画素315と焦点検出画素316のペアに相当した機能を果たす。焦点検出画素311、312は、図17(a)、(b)に示すように、マイクロレンズ10と、一対の光電変換部13,14または一対の光電変換部15,16とから構成される。焦点検出画素311、312には白色フィルタが配置されており、その分光感度特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光感度特性と、赤外カットフィルタ(不図示)の分光感度特性とを総合した分光感度特性となる。つまり、上述した緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性となり、その感度の光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の感度の光波長領域を包括している。
The
図18は、図17(a)に示した焦点検出画素311の断面図であって、光電変換部13,14の上に近接して遮光マスク30が形成され、遮光マスク30の開口部30dを通過した光を光線変換部13,14は受光する。遮光マスク30の上には平坦化層31が形成され、その上に白色フィルタ39が形成される。白色フィルタ39の上には平坦化層32が形成され、その上にマイクロレンズ10が形成される。マイクロレンズ10により開口部30dに制限された光電変換部13,14の形状が前方に投影されて、一対の測距瞳を形成する。光電変換部13,14は半導体回路基板29上に形成される。焦点検出画素312の構造も焦点検出画素311の構造を90度回転しただけであって、基本的に図18に示す焦点検出画素の構造と同様である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the
図19は、第1の焦点検出画素311の画素配列と第2の焦点検出画素312の画素配列とが交差する画素位置を中心とした8画素×8画素の領域を示した図である。交差画素位置を含む連続した3画素の第1の焦点検出画素311の配列の一対のデータを、図のように(A34、B34)、(A44、B44)、(A54、B54)とし、交差画素位置を挟む2画素の第2の焦点検出画素312の配列の一対のデータを、図のように(C43、D43)、(C45、D45)とすると、焦点交差画素位置における仮想的な第2の焦点検出画素312の一対のデータ(C44、D44)は、以下のように算出される。
S=2×(A44+B44)/(C43+C45+D43+D45) (19)
C44=S×(C43+C45)/2 (20)
D44=S×(D43+D45)/2 (21)
FIG. 19 is a diagram illustrating an 8 × 8 pixel region centering on a pixel position where the pixel array of the first
S = 2 × (A44 + B44) / (C43 + C45 + D43 + D45) (19)
C44 = S × (C43 + C45) / 2 (20)
D44 = S × (D43 + D45) / 2 (21)
<交差画素位置に第3の焦点検出画素を配置>
図20は、別実施形態の撮像素子212の詳細な構成を示す正面図である。図16と異なる点は、垂直方向の焦点検出画素配列(第1の焦点検出画素配列)と水平方向の焦点検出画素配(第2の焦点検出画素配列)列とが交差する画素位置(ベイヤー配列の配置規則で緑画素が配置されるべき位置)には、焦点検出画素317(第3の焦点検出画素)が配置される点である。
<A third focus detection pixel is arranged at the intersection pixel position>
FIG. 20 is a front view showing a detailed configuration of the
焦点検出画素317は、フィルタ以外は撮像画素310と同様な構造を有しており、フィルタは焦点検出画素と同じ白色フィルタを有している。焦点検出画素317の受光領域のサイズは、焦点検出画素312の一対の受光部および焦点検出画素312の一対の受光部のサイズと同じサイズになっており、焦点検出画素317(第3の焦点検出画素)が配置された画素位置に、仮想的に焦点検出画素311または焦点検出画素312が配置されているとした場合に、焦点検出画素317のデータは、仮想的な焦点検出画素311の一対データを加算した値、または仮想的な焦点検出画素312の一対のデータを加算した値となる。
The
図21は、第1の焦点検出画素311の画素配列と第2の焦点検出画素312の画素配列とが交差する画素位置を中心とした8画素×8画素の領域を示した図である。焦点検出画素317(第3の焦点検出画素)のデータをη44とし、交差画素位置の上下の第1の焦点検出画素311の配列の一対のデータを、図のように(A34、B34)、(A54、B54)とし、交差画素位置の左右の2画素の第2の焦点検出画素312の配列の一対のデータを、図のように(C43、D43)、(C45、D45)とすると、焦点交差画素位置における仮想的な第1の焦点検出画素311の一対のデータ(A44、B44)、および仮想的な第2の焦点検出画素312の一対のデータ(C44、D44)は、以下のように算出される。
S1=2×η44/(A34+B34+A54+B54) (22)
A44=S1×(A34+A54)/2 (23)
B44=S1×(B34+B54)/2 (24)
S2=2×η44/(C43+C45+D43+D45) (25)
C44=S2×(C43+C45)/2 (26)
D44=S2×(D43+D45)/2 (27)
FIG. 21 is a diagram illustrating an 8 × 8 pixel region centered on a pixel position where the pixel array of the first
S1 = 2 × η44 / (A34 + B34 + A54 + B54) (22)
A44 = S1 × (A34 + A54) / 2 (23)
B44 = S1 × (B34 + B54) / 2 (24)
S2 = 2 × η44 / (C43 + C45 + D43 + D45) (25)
C44 = S2 × (C43 + C45) / 2 (26)
D44 = S2 × (D43 + D45) / 2 (27)
<×字型の焦点検出エリア、交差画素位置=緑>
図22は、交換レンズ202の撮影画面上における焦点検出位置(焦点検出エリア)を示す図であり、詳細な構成を後述する撮像素子212上の焦点検出画素列が、焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア、焦点検出位置)の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面100上の中央および上下左右の5箇所に焦点検出エリア111〜115が配置される。焦点検出画素が、長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に対して、斜め右上がり45度方向および斜め左上がり45度方向に直線的に配列される。2つの方向に配列した焦点検出画素配列は各焦点検出エリアの中心で交差する。交差する画素位置では、交差する画素位置と画面中心とを結ぶ直線に直交する方向に配列された焦点検出画素配列に属する焦点検出画素が配置される。
<X-shaped focus detection area, cross pixel position = green>
FIG. 22 is a diagram showing a focus detection position (focus detection area) on the imaging screen of the
図23は、撮像素子212の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子212上の焦点検出エリア114の近傍を拡大して示す。撮像素子212には撮像画素310が二次元正方格子状に稠密に配列される。撮像画素310は赤画素(R)、緑画素(G)、青画素(B)からなり、ベイヤー配列の配置規則によって配置されている。焦点検出エリア114に対応する位置には、撮像画素と同一の画素サイズを有し、白色フィルタを備えた焦点検出画素323と324が、交互に、本来緑画素が連続的に配置されるべき斜め右上がり45度方向の直線上に連続して配列されるとともに、白色フィルタを備えた焦点検出画素325と326が、交互に、本来緑画素が連続的に配置されるべき斜め左上がり45度方向の直線上に連続して配列される。焦点検出画素323と324、および焦点検出画素325と326は、本来緑画素が配置される画素位置に配置されるとともに、交差画素位置も、本来緑画素が配置されるべき画素位置になっている。
FIG. 23 is a front view showing a detailed configuration of the
焦点検出画素323は、正面図を表した図24(a)に示すように、矩形のマイクロレンズ10と後述の遮光マスクで受光領域を正方形の半分(正方形を左上がり45度方向の対角線で2等分した場合の右上半分)に制限された光電変換部23、および白色フィルタ(不図示)とから構成される。
As shown in FIG. 24A, which shows a front view, the
また、焦点検出画素324は、正面図を表した図24(b)に示すように、矩形のマイクロレンズ10と後述の遮光マスクで受光領域を正方形の半分(正方形を左上がり45度方向の対角線で2等分した場合の左下半分)に制限された光電変換部24、および白色フィルタ(不図示)とから構成される。
Further, as shown in FIG. 24B, which shows a front view, the
焦点検出画素323の正面図と焦点検出画素324の正面図とをマイクロレンズ10を基準に重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部23と24が右上がり斜め45度方向に並んでいる。また図24(a)、(b)において、正方形を半分にした受光領域の部分に正方形を半分にした残りの部分(破線部分)を加えると、撮像画素の受光領域と同じサイズの正方形となる。
When the front view of the
焦点検出画素325、326の正面図も、焦点検出画素323、324の正面図を90度回転しただけであって、基本的に図24(a)、(b)に示す焦点検出画素323、324の正面図と同様である。
The front view of the
図25は、第1の焦点検出画素323,324の画素配列と第2の焦点検出画素325,326の画素配列とが交差する画素位置を中心とした8画素×8画素の領域を示した図である。第1の焦点検出画素配列のデータを図のようにE81、E72、・・・、E18で示しており、第2の焦点検出画素配列のデータをF21、β32、・・・、F87で示している。なお、交差画素位置には第1の焦点検出画素323が配置されているので、この画素位置に仮想的に第2の焦点検出画素325が配置された場合のデータをF54としている。
FIG. 25 is a diagram illustrating an 8 × 8 pixel region centered on a pixel position where the pixel array of the first
交差画素位置において、第1の焦点検出画素323のデータと第1の焦点検出画素324のデータとを加算した値が、第2の焦点検出画素325のデータと第2の焦点検出画素326のデータとを加算した値と等しくなるという前提に基づくと、交差画素位置に仮想的に第2の焦点検出画素325を配置した場合のデータF54は、以下のように求められる。
F54=E54+(E45+E63)/2―(F43+F65)/2 (28)
The value obtained by adding the data of the first
F54 = E54 + (E45 + E63) / 2− (F43 + F65) / 2 (28)
図25において、撮像画素がベイヤー配列の配置規則に従って配置される場合、交差画素位置には緑画素が配置される。交差画素位置に仮想的に緑画素が配置された場合のデータをG54とすると、データG54は、交差画素位置に最隣接する4つの緑画素データG34、G52、G56、G74を平均して求めることができる。
G54=(G34+G52+G56+G74)/4 (29)
In FIG. 25, when the imaging pixels are arranged according to the arrangement rule of the Bayer array, green pixels are arranged at the intersection pixel positions. If the data when a green pixel is virtually arranged at the intersection pixel position is G54, the data G54 is obtained by averaging the four green pixel data G34, G52, G56, and G74 that are closest to the intersection pixel position. Can do.
G54 = (G34 + G52 + G56 + G74) / 4 (29)
交差画素位置から斜め方向に1画素離れた画素位置に、仮想的に緑画素が配置された場合のデータについては、たとえば、交差画素位置の右斜め45度の隣接画素位置のデータをG45とすると、データG45は、該画素位置に最隣接する4つの緑画素データG34、G25、G56、G47を平均して求めることができる。
G45=(G34+G25+G56+G47)/4 (30)
For data when a green pixel is virtually arranged at a pixel position that is one pixel away from the intersecting pixel position in an oblique direction, for example, if the data of the adjacent pixel position at 45 degrees to the right of the intersecting pixel position is G45 The data G45 can be obtained by averaging the four green pixel data G34, G25, G56, and G47 closest to the pixel position.
G45 = (G34 + G25 + G56 + G47) / 4 (30)
交差画素位置から斜め方向に2画素離れた画素位置に、仮想的に緑画素が配置された場合のデータについては、たとえば、交差画素位置の右斜め45度に2画素離れた画素位置のデータをG36とすると、データG36は、該画素位置に最隣接する6つの緑画素データG34、G25、G56、G47、G16、G38を平均して求めることができる。
G36=(G34+G25+G56+G47+G16+G38)/6 (31)
For data when a virtual green pixel is virtually placed at a pixel position that is two pixels away from the intersecting pixel position in an oblique direction, for example, data of a pixel position that is two pixels away diagonally 45 degrees to the right of the intersecting pixel position Assuming G36, the data G36 can be obtained by averaging six green pixel data G34, G25, G56, G47, G16, and G38 that are closest to the pixel position.
G36 = (G34 + G25 + G56 + G47 + G16 + G38) / 6 (31)
上記の実施形態では、焦点検出画素は青画素、赤画素に比較して高密度に配置された緑画素の画素位置に配置されるので、撮像画素データの補間誤差が目立ちにくくなる。 In the above embodiment, since the focus detection pixels are arranged at the pixel positions of the green pixels arranged at a higher density than the blue pixels and the red pixels, the interpolation error of the imaged pixel data is less noticeable.
<×字型の焦点検出エリア、交差画素位置=青>
図26は、図23に示す実施形態の変形例であって、本来青画素が配置されるべき画素位置を交差画素位置にした場合を示した図である。このような配置において、焦点検出画素は、本来青画素および赤画素が配置されるべき画素位置に配置されるので、仮想的な青画素および仮想的な赤画素のデータは、該仮想的な青画素および仮想的な赤画素の画素位置を基準として、水平方向および垂直方向に2画素離れた4つの青画素のデータまたは4つの赤画素のデータを平均することによって、画一的な補間演算処理により求めることができる。
<X-shaped focus detection area, cross pixel position = blue>
FIG. 26 is a modification of the embodiment shown in FIG. 23, and shows a case where the pixel position where the blue pixel is originally supposed to be arranged is the cross pixel position. In such an arrangement, since the focus detection pixels are arranged at the pixel positions where the blue pixels and the red pixels are supposed to be arranged, the data of the virtual blue pixels and the virtual red pixels is the virtual blue pixels. Uniform interpolation calculation processing by averaging four blue pixel data or four red pixel data two pixels apart in the horizontal and vertical directions with reference to the pixel position of the pixel and the virtual red pixel It can ask for.
<水平方向と斜め方向の焦点検出画素配列の交差>
以上の実施形態においては、2つの焦点検出画素配列が直交して交差していたが、必ずしも直交しなくても構わない。図27は、水平方向の焦点検出画素配列と斜め右上がり45度方向の焦点検出画素配列とが交差する実施形態の撮像素子212の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子212上の焦点検出エリアの近傍を拡大して示している。このような焦点検出画素配列に対しても、上述した実施形態と同様にして、交差画素位置の仮想的な焦点検出画素のデータを求めることができる。また、焦点検出画素の数は2つに限定されたものではなく、たとえば、水平方向、垂直方向、斜め右上がり45度方向、斜め左上がり45度方向の4つの方向に配列した焦点検出画素配列を、1つの交差画素位置で交差させるようにした場合においても、本発明を適用することができる。
<Intersection of horizontal and diagonal focus detection pixel arrays>
In the above embodiment, the two focus detection pixel arrays intersect at right angles. However, they need not necessarily be at right angles. FIG. 27 is a front view illustrating a detailed configuration of the
<焦点検出画素の受光領域形状が半円>
また、必ずしも撮像画素の光電変換部の受光領域を正方形として、焦点検出画素の光電変換部の受光領域の形状を、該正方形を2等分した矩形または三角形にする必要はない。例えば、図3の実施形態において、撮像画素310の光電変換部11の受光領域の形状が、図28(e)に示すような円形であるとした場合には、図3における焦点検出画素313、314、415,316に対応した焦点検出画素333、334、335,336の光電変換部33、34、35,36の受光領域は、図28(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、撮像画素11の受光領域を水平線で2等分した半円領域(光電変換部33、34)および垂直線で2等分した半円領域(光電変換部35、36)とすることができる。
<The shape of the light receiving area of the focus detection pixel is a semicircle>
In addition, it is not always necessary that the light receiving region of the photoelectric conversion unit of the imaging pixel is a square and the shape of the light receiving region of the photoelectric conversion unit of the focus detection pixel is a rectangle or a triangle obtained by dividing the square into two equal parts. For example, in the embodiment of FIG. 3, when the shape of the light receiving region of the
上述した実施形態における撮像素子では、焦点検出画素が白色フィルタを備えた例を示したが、撮像画素と同じ色フィルタ(例えば緑フィルタ)を備えるようにした場合にも本発明を適用することができる。 In the image sensor in the above-described embodiment, an example in which the focus detection pixel includes a white filter has been described. However, the present invention can be applied to a case where the same color filter (for example, a green filter) as that of the image capture pixel is provided. it can.
上述した実施形態における撮像素子では、撮像画素がベイヤー配列の色フィルタを備えた例を示したが、色フィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ(緑:G、イエロー:Ye、マゼンタ:Mg,シアン:Cy)の配列やベイヤー配列以外の配列にも本発明を適用することができる。また、色フィルタを備えないモノクロの撮像素子にも適用することができる。 In the image pickup device according to the above-described embodiment, an example in which the image pickup pixel includes a Bayer color filter is shown. However, the configuration and arrangement of the color filter are not limited to this, and the complementary color filter (green: G, yellow). : Ye, magenta: Mg, cyan: Cy) and other arrangements other than the Bayer arrangement. Further, the present invention can also be applied to a monochrome imaging device that does not include a color filter.
上述した実施形態においては、撮像素子として、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどを適用することができる。 In the above-described embodiment, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like can be applied as the imaging element.
上述した実施形態においては、撮像素子と光学系との間に光学要素を何も配置していないが、適宜必要な光学要素を挿入することが可能である。例えば、赤外カットフィルタや光学的ローパスフィルタやハーフミラーなどを設置してもよい。 In the above-described embodiment, no optical element is arranged between the image sensor and the optical system, but a necessary optical element can be appropriately inserted. For example, an infrared cut filter, an optical low-pass filter, a half mirror, or the like may be installed.
なお、撮像装置としては、上述したような、カメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラに限定されない。例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラ、フィルムスチルカメラ、あるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用できる。 Note that the imaging apparatus is not limited to the digital still camera or the film still camera having the configuration in which the interchangeable lens is mounted on the camera body as described above. For example, the present invention can also be applied to a lens-integrated digital still camera, film still camera, or video camera. Furthermore, the present invention can be applied to a small camera module built in a mobile phone, a surveillance camera, a visual recognition device for a robot, an in-vehicle camera, and the like.
9、10 マイクロレンズ、11、13、14、15、16、23、24、33、34、35、36 光電変換部、29 半導体回路基板、30 遮光マスク、30a、30b、30c、30d 開口部、31、32 平坦化層、38 色フィルタ、39 白色フィルタ、71、73、74 光束、90 射出瞳、91 交換レンズの光軸、93、94 測距瞳、95 領域、100 撮影画面、101、102、103、111、112、113、114、115 焦点検出エリア、201 デジタルスチルカメラ、202 交換レンズ、203 カメラボディ、204 マウント部、206 レンズ駆動制御装置、208 ズーミング用レンズ、209 レンズ、210 フォーカシング用レンズ、211 絞り、212 撮像素子、213 電気接点、214 ボディ駆動制御装置、215 液晶表示素子駆動回路、216 液晶表示素子、217 接眼レンズ、219 メモリカード、310 撮像画素、311、312、313、314、315、316、317、323、324、325、326、333、334、335、336 焦点検出画素
9, 10
Claims (13)
前記所定の画素位置の近傍に配置された前記複数の焦点検出画素のうちの、少なくとも1つが出力する前記焦点検出信号と、該所定の画素位置における前記焦点検出信号とに基づいて、前記複数の焦点検出画素配列の各々に対応する焦点検出信号データ配列に含まれる、該所定の画素位置における特定の焦点検出信号データを取得する焦点検出信号取得手段と、
前記焦点検出信号データ配列に基づき、瞳分割型位相差検出方式によって、前記被写体像に関する焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴する撮像装置。 A plurality of imaging pixels each outputting an imaging signal relating to a subject image and a plurality of focus detection pixels each outputting a focus detection signal relating to a divided pupil image are arranged according to a two-dimensional array, and the plurality of focus detection pixels are mutually connected. An image sensor arranged so that a plurality of focus detection pixel arrays formed by being arranged in a plurality of adjacent linear rows intersect at a predetermined pixel position;
Based on the focus detection signal output by at least one of the plurality of focus detection pixels arranged in the vicinity of the predetermined pixel position and the focus detection signal at the predetermined pixel position, Focus detection signal acquisition means for acquiring specific focus detection signal data at the predetermined pixel position included in the focus detection signal data array corresponding to each of the focus detection pixel arrays;
An imaging apparatus comprising: a focus detection unit configured to detect a focus adjustment state relating to the subject image by a pupil division type phase difference detection method based on the focus detection signal data array.
前記複数の焦点検出画素配列は、第1の焦点検出画素配列と第2の焦点検出画素配列とを含み、
前記第1の焦点検出画素配列は、第1の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素を含み、
前記第2の焦点検出画素配列は、第2の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素を含み、
前記所定の画素位置に配置される焦点検出画素は、前記第1の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素の1つであって、
前記焦点検出信号取得手段は、前記第1の焦点検出画素配列に対応する前記焦点検出信号データ配列に含まれる前記特定の焦点検出信号データとして、前記所定の画素位置における前記焦点検出信号を取得し、前記所定の画素位置の近傍の前記第2の焦点検出画素配列に配置された、前記複数の焦点検出画素が出力する前記焦点検出信号と、該所定の画素位置における前記焦点検出信号とに基づいて、前記第2の焦点検出画素配列に対応する前記焦点検出信号データ配列に含まれる前記特定の焦点検出信号データを取得することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The plurality of focus detection pixel arrays include a first focus detection pixel array and a second focus detection pixel array;
The first focus detection pixel array includes the plurality of focus detection pixels that output the focus detection signals related to the divided pupil images arranged in a first direction,
The second focus detection pixel array includes the plurality of focus detection pixels that output the focus detection signals related to the divided pupil images arranged in a second direction,
The focus detection pixel arranged at the predetermined pixel position is one of the plurality of focus detection pixels that outputs the focus detection signal related to the divided pupil images arranged in the first direction,
The focus detection signal acquisition unit acquires the focus detection signal at the predetermined pixel position as the specific focus detection signal data included in the focus detection signal data array corresponding to the first focus detection pixel array. Based on the focus detection signals output from the plurality of focus detection pixels arranged in the second focus detection pixel array in the vicinity of the predetermined pixel positions and the focus detection signals at the predetermined pixel positions. And acquiring the specific focus detection signal data included in the focus detection signal data array corresponding to the second focus detection pixel array.
前記複数の焦点検出画素配列は、第1の焦点検出画素配列と第2の焦点検出画素配列とを含み、
前記第1の焦点検出画素配列は、第1の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素を含み、
前記第2の焦点検出画素配列は、第2の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素を含み、
前記所定の画素位置に配置される焦点検出画素は、前記第1の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素および前記第2の方向に並ぶ前記分割瞳像に関する前記焦点検出信号を出力する前記複数の焦点検出画素のいずれとも異なる焦点検出画素であって、
前記焦点検出信号取得手段は、前記所定の画素位置の近傍の前記第1の焦点検出画素配列に配置された、前記複数の焦点検出画素が出力する前記焦点検出信号と、該所定の画素位置における前記焦点検出信号とに基づいて、前記第1の焦点検出画素配列に対応する前記焦点検出信号データ配列に含まれる前記特定の焦点検出信号データを取得するとともに、前記所定の画素位置の近傍の前記第2の焦点検出画素配列に配置された、前記複数の焦点検出画素が出力する前記焦点検出信号と、該所定の画素位置における前記焦点検出信号とに基づいて、前記第2の焦点検出画素配列に対応する前記焦点検出信号データ配列に含まれる前記特定の焦点検出信号データを取得することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The plurality of focus detection pixel arrays include a first focus detection pixel array and a second focus detection pixel array;
The first focus detection pixel array includes the plurality of focus detection pixels that output the focus detection signals related to the divided pupil images arranged in a first direction,
The second focus detection pixel array includes the plurality of focus detection pixels that output the focus detection signals related to the divided pupil images arranged in a second direction,
The focus detection pixels arranged at the predetermined pixel positions are the plurality of focus detection pixels that output the focus detection signals related to the divided pupil images arranged in the first direction and the divided pupils arranged in the second direction. A focus detection pixel that is different from any of the plurality of focus detection pixels that output the focus detection signal for an image,
The focus detection signal acquisition unit is arranged in the first focus detection pixel array in the vicinity of the predetermined pixel position, and outputs the focus detection signal output from the plurality of focus detection pixels, and the predetermined pixel position. Based on the focus detection signal, the specific focus detection signal data included in the focus detection signal data array corresponding to the first focus detection pixel array is acquired, and the vicinity of the predetermined pixel position is acquired. Based on the focus detection signal output from the plurality of focus detection pixels arranged in the second focus detection pixel array and the focus detection signal at the predetermined pixel position, the second focus detection pixel array An image pickup apparatus that acquires the specific focus detection signal data included in the focus detection signal data array corresponding to
該所定の画素位置の近傍とは、該所定の画素位置に隣接する画素位置であることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 2 or 3,
The vicinity of the predetermined pixel position is a pixel position adjacent to the predetermined pixel position.
前記複数の焦点検出画素の出力する前記焦点検出信号と該複数の焦点検出画素に近接した前記複数の撮像画素の出力する前記撮像信号とに基づいて、該複数の焦点検出画素の画素位置における前記撮像信号を補間する撮像信号補間手段と、
前記複数の撮像画素の出力する前記撮像信号と前記撮像信号補間手段によって補間された前記撮像信号とに基づいて、撮像画像信号を生成する撮像画像生成手段とをさらに備えることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claims 1 to 4,
Based on the focus detection signals output from the plurality of focus detection pixels and the imaging signals output from the plurality of imaging pixels adjacent to the plurality of focus detection pixels, the pixel positions of the plurality of focus detection pixels are Imaging signal interpolation means for interpolating the imaging signal;
An imaging apparatus, further comprising: a captured image generation unit configured to generate a captured image signal based on the imaging signal output from the plurality of imaging pixels and the imaging signal interpolated by the imaging signal interpolation unit. .
前記二次元配列は、正方格子状の配列であって、
前記第1の焦点検出画素配列の配列方向は、前記撮像素子の外形の1辺に対して平行な方向または垂直方向であって、
前記第2の焦点検出画素配列の配列方向は、前記第1の焦点検出画素配列の配列方向と直交する方向であることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The two-dimensional array is a square lattice array,
The arrangement direction of the first focus detection pixel arrangement is a direction parallel to or perpendicular to one side of the outer shape of the imaging element,
An imaging apparatus, wherein an arrangement direction of the second focus detection pixel array is a direction orthogonal to an arrangement direction of the first focus detection pixel array.
前記二次元配列は、正方格子状の配列であって、
前記第1の焦点検出画素配列の配列方向は、前記撮像素子の外形の1辺に対して斜め45度方向であって、
前記第2の焦点検出画素配列の配列方向は、前記第1の焦点検出画素配列の配列方向と直交する方向であることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The two-dimensional array is a square lattice array,
The array direction of the first focus detection pixel array is a 45 degree oblique direction with respect to one side of the outer shape of the image sensor,
An imaging apparatus, wherein an arrangement direction of the second focus detection pixel array is a direction orthogonal to an arrangement direction of the first focus detection pixel array.
前記第1の焦点検出画素配列は、前記撮像素子に入射して前記第1の方向に並ぶ前記分割瞳像を形成する第1の一対の光束のうちの一方を受光する第1の焦点検出画素と、前記第1の一対の光束のうちの他方を受光する第2の焦点検出画素とを含み、かつ前記第1の焦点検出画素と前記第2の焦点検出画素とが交互に繰り返して前記第1の方向と平行に配置される配列であって、
前記第2の焦点検出画素配列は、前記撮像素子に入射して前記第2の方向に並ぶ前記分割瞳像を形成する第2の一対の光束のうちの一方を受光する第3の焦点検出画素と、前記第2の一対の光束のうちの他方を受光する第4の焦点検出画素とを含み、かつ前記第3の焦点検出画素と前記第4の焦点検出画素とが交互に繰り返して前記第2の方向と平行に配置される配列であることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 2 to 7,
The first focus detection pixel array receives a first focus detection pixel that receives one of a first pair of light beams that are incident on the image sensor and form the divided pupil image aligned in the first direction. And a second focus detection pixel that receives the other of the first pair of light fluxes, and the first focus detection pixel and the second focus detection pixel are alternately repeated to form the first focus detection pixel. An array arranged parallel to the direction of 1,
The second focus detection pixel array is a third focus detection pixel that receives one of a second pair of light beams that are incident on the image sensor and form the divided pupil image aligned in the second direction. And a fourth focus detection pixel that receives the other of the second pair of light fluxes, and the third focus detection pixel and the fourth focus detection pixel are alternately repeated. An image pickup apparatus, wherein the image pickup apparatus is arranged in parallel with the direction of 2.
前記第1の焦点検出画素配列は、前記撮像素子に入射して前記第1の方向に並ぶ前記分割瞳像を形成する第1の一対の光束のうちの一方を受光する第1の受光部と前記第1の一対の光束のうちの他方を受光する第2の受光部とを有する第5の焦点検出画素を含み、かつ前記第1の受光部と前記第2の受光部とが交互に繰り返して前記第1の方向と平行に配置されるように、前記第5の焦点検出画素が配置される配列であって、
前記第2の焦点検出画素配列は、前記撮像素子に入射して前記第2の方向に並ぶ前記分割瞳を形成する第2の一対の光束のうちの一方を受光する第3の受光部と前記第2の一対の光束のうちの他方を受光する第4の受光部とを有する第6の焦点検出画素を含み、かつ前記第3の受光部と前記第4の受光部とが交互に繰り返して前記第2の方向と平行に配置されるように、前記第6の焦点検出画素が配置される配列であることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 2 to 7,
The first focus detection pixel array includes a first light receiving unit configured to receive one of a first pair of light beams that are incident on the image sensor and form the divided pupil image arranged in the first direction. Including a fifth focus detection pixel having a second light receiving portion for receiving the other of the first pair of light beams, and the first light receiving portion and the second light receiving portion are alternately repeated. An array in which the fifth focus detection pixels are arranged so as to be arranged in parallel with the first direction,
The second focus detection pixel array includes a third light receiving unit that receives one of a second pair of light beams that are incident on the imaging element and form the divided pupils arranged in the second direction, and the third light receiving unit. Including a sixth focus detection pixel having a fourth light receiving portion for receiving the other of the second pair of light beams, and the third light receiving portion and the fourth light receiving portion are alternately repeated. An image pickup apparatus, wherein the sixth focus detection pixels are arranged so as to be arranged in parallel with the second direction.
前記第1の一対の光束および前記第2の一対の光束の各々は、前記撮像素子に入射して前記被写体像を形成する撮影光束に関して互いに相補的な光束であることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 8 or 9,
Each of the first pair of light beams and the second pair of light beams is a light beam complementary to each other with respect to a photographing light beam that is incident on the image sensor and forms the subject image.
前記複数の撮像画素は、緑色光に感度を有する緑画素と、赤色光に感度を有する赤画素と、青色光に感度を有する青画素と含み、前記緑画素と前記赤画素と前記青画素とによって形成されるベイヤー配列に従って、前記撮像素子に配置されることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 10,
The plurality of imaging pixels include a green pixel having sensitivity to green light, a red pixel having sensitivity to red light, and a blue pixel having sensitivity to blue light, and the green pixel, the red pixel, and the blue pixel, The image pickup device is arranged on the image pickup device in accordance with a Bayer array formed by:
前記所定の画素位置は、前記ベイヤー配列に従って前記緑画素が配置されるべき画素位置と一致することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 11,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the predetermined pixel position matches a pixel position where the green pixel is to be arranged according to the Bayer array.
前記撮像素子上に前記被写体像を形成する光学系をさらに備え、
前記光学系の光軸と前記撮像素子の受光面とが交差する光軸位置と前記所定の画素位置とを結ぶ線分と、前記第1の焦点検出画素配列の配列方向とによって形成される第1の交角の角度、および前記線分と、前記第2の焦点検出画素配列の配列方向とによって形成される第2の交角の角度のうち、他方に比して角度が大きい一方の交角を形成する焦点検出画素配列に含まれる前記複数の焦点検出画素が前記所定の画素位置に配置されることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 2,
An optical system for forming the subject image on the image sensor;
A line segment connecting the optical axis position where the optical axis of the optical system and the light receiving surface of the imaging device intersect with the predetermined pixel position, and the first direction of the first focus detection pixel array are formed. One intersection angle that is larger than the other of the second intersection angle angles formed by the angle of the intersection angle of 1 and the line segment and the arrangement direction of the second focus detection pixel array is formed. The imaging apparatus, wherein the plurality of focus detection pixels included in the focus detection pixel array are arranged at the predetermined pixel position.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9060118B2 (en) | 2012-05-30 | 2015-06-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image systems and sensors having focus detection pixels therein |
US9420164B1 (en) | 2015-09-24 | 2016-08-16 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus noise reduction |
US9571762B2 (en) | 2013-05-22 | 2017-02-14 | Sony Corporation | Signal processor and signal processing method, solid-state imaging apparatus, and electronic device |
US9804357B2 (en) | 2015-09-25 | 2017-10-31 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus using masked and unmasked photodiodes |
US10212332B2 (en) | 2014-06-24 | 2019-02-19 | Sony Corporation | Image sensor, calculation method, and electronic device for autofocus |
CN111683234A (en) * | 2020-06-04 | 2020-09-18 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | Endoscope imaging method and device and related equipment |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03218430A (en) * | 1989-11-14 | 1991-09-26 | Nikon Corp | Focal point detection photometry device |
JP2007293370A (en) * | 2007-07-30 | 2007-11-08 | Olympus Corp | Imaging apparatus |
WO2008032820A1 (en) * | 2006-09-14 | 2008-03-20 | Nikon Corporation | Imaging element and imaging device |
-
2009
- 2009-08-05 JP JP2009182346A patent/JP5381472B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03218430A (en) * | 1989-11-14 | 1991-09-26 | Nikon Corp | Focal point detection photometry device |
WO2008032820A1 (en) * | 2006-09-14 | 2008-03-20 | Nikon Corporation | Imaging element and imaging device |
JP2007293370A (en) * | 2007-07-30 | 2007-11-08 | Olympus Corp | Imaging apparatus |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9060118B2 (en) | 2012-05-30 | 2015-06-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image systems and sensors having focus detection pixels therein |
US9571762B2 (en) | 2013-05-22 | 2017-02-14 | Sony Corporation | Signal processor and signal processing method, solid-state imaging apparatus, and electronic device |
US10212332B2 (en) | 2014-06-24 | 2019-02-19 | Sony Corporation | Image sensor, calculation method, and electronic device for autofocus |
US9420164B1 (en) | 2015-09-24 | 2016-08-16 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus noise reduction |
US9729779B2 (en) | 2015-09-24 | 2017-08-08 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus noise reduction |
US9804357B2 (en) | 2015-09-25 | 2017-10-31 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus using masked and unmasked photodiodes |
CN111683234A (en) * | 2020-06-04 | 2020-09-18 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | Endoscope imaging method and device and related equipment |
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