JP2014036262A - Imaging device - 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.
従来、複数の撮像用画素を2次元状に配列した受光面の一部に焦点検出用の複数の画素を配列した撮像素子が知られている(特許文献1)。複数の撮像用画素は、複数の色成分の各々に対応する分光特性を有し、また、焦点検出用画素は、複数の撮像用画素とは異なる分光特性を有する。特許文献1に記載の画像処理装置では、焦点検出用画素の位置に対応する撮像用画素値を補間し、その後、撮像用画素値のうち欠落色成分の画素値を補間して3色の画像データを作る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an imaging element in which a plurality of pixels for focus detection are arranged on a part of a light receiving surface in which a plurality of imaging pixels are arranged in a two-dimensional manner (Patent Document 1). The plurality of imaging pixels have spectral characteristics corresponding to each of the plurality of color components, and the focus detection pixels have spectral characteristics different from the plurality of imaging pixels. In the image processing apparatus described in
焦点検出用画素の位置に対応する撮像用画素値を補間する場合、撮像素子によって生成された画像のうち焦点検出用画素の近傍の撮像用画素の画素値を用いて焦点検出用画素の補間画素値を生成し、近傍の撮像用画素が焦点検出用画素と同じ分光特性を有した場合の画素値である評価画素値を算出する。 When interpolating an imaging pixel value corresponding to the position of the focus detection pixel, an interpolation pixel of the focus detection pixel using the pixel value of the imaging pixel near the focus detection pixel in the image generated by the imaging element A value is generated, and an evaluation pixel value, which is a pixel value when a nearby imaging pixel has the same spectral characteristics as the focus detection pixel, is calculated.
評価画素値は、加重係数とともに焦点検出用画素の近傍の複数の撮像用画素値を用いて加重和を求めることで算出している。加重係数は、焦点検出用画素の分光特性を複数の撮像用画素の各々の分光特性の加重和によって表すためパラメータであり、予め記憶部に記憶されている。 The evaluation pixel value is calculated by obtaining a weighted sum using a plurality of imaging pixel values in the vicinity of the focus detection pixel together with the weighting coefficient. The weighting coefficient is a parameter for representing the spectral characteristic of the focus detection pixel by the weighted sum of the spectral characteristics of the plurality of imaging pixels, and is stored in the storage unit in advance.
加重係数は、焦点検出用撮像画素の分光感度とその周囲の撮像用画素の分光感度によって異なる。また、加重係数は、撮像時に得られるレンズ条件、すなわち、絞り(F)値、及び射出瞳位置(PO値)に応じて光の集光が変化するため、レンズ条件毎に異なる値を使用することが望ましい。そこで、交換レンズにCPUやメモリ、及び通信用接点等を設け、撮影時に設定されているF値や、予めメモリに記憶されているPO値等のレンズ情報をカメラボディに送っている。 The weighting coefficient differs depending on the spectral sensitivity of the focus detection imaging pixel and the spectral sensitivity of the surrounding imaging pixels. In addition, the weighting coefficient varies depending on the lens conditions because the light collection changes according to the lens conditions obtained at the time of imaging, that is, the aperture (F) value and the exit pupil position (PO value). It is desirable. Therefore, the interchangeable lens is provided with a CPU, a memory, a communication contact, and the like, and lens information such as an F value set at the time of shooting and a PO value stored in the memory in advance is sent to the camera body.
しかしながら、CPUやメモリ等が内蔵されていない交換レンズの場合には、レンズ情報をカメラボディ側で認識できない。この場合には、例えば、予め用意しておいた固定値になっているパラメータを用いて処理を行っており、必ずしも最適なパラメータで補間されていないために、AF画素の補間がうまくいかないおそれがあった。 However, in the case of an interchangeable lens that does not incorporate a CPU, memory, or the like, lens information cannot be recognized on the camera body side. In this case, for example, processing is performed using parameters that are fixed values prepared in advance, and interpolation is not necessarily performed with optimal parameters. It was.
本発明は、レンズ情報を取得することができない交換レンズを使用する場合でも、AF画素の補間処理を最適に行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of optimally performing AF pixel interpolation processing even when an interchangeable lens that cannot acquire lens information is used.
本発明を例示する撮像装置の一態様は、複数の撮像用画素及び複数の焦点検出用画素を有し撮影レンズにより結像する被写体像を撮像する撮像素子と、前記焦点検出用画素の位置を各々記憶するAF画素位置記憶手段と、前記撮像素子により撮像した画像データに対して前記焦点検出用画素の位置から得られる焦点検出用画素値をその周辺の撮像用画素の位置から得られる周辺撮像用画素値とレンズ条件毎に予め決められているパラメータ群の中から撮影時に取得するレンズ条件に基づいて決まるパラメータとを用いて前記撮像用画素値に対応する補間撮像用画素値に補間するとともにレンズ条件を撮影時に取得することができない場合には輝度分布が一様な被写体を前記撮像素子により撮像した基準画像データに含まれる前記焦点検出用画素値を前記パラメータ群の中から選択した複数のパラメータ毎に前記補間撮像用画素値に補間する画素補間手段と、前記画素補間手段から出力される前記パラメータ毎に補間した補間撮像用画素値と前記基準画像データに含まれる前記周辺撮像用画素値とを比較し比較結果に基づいて前記複数のパラメータの中から最適なパラメータを推定するパラメータ推定手段と、を備えたものである。 One embodiment of an imaging device illustrating the present invention includes an imaging element that has a plurality of imaging pixels and a plurality of focus detection pixels and that captures a subject image formed by a photographic lens, and positions of the focus detection pixels. Peripheral imaging obtained from the positions of the surrounding imaging pixels, the AF pixel position storage means for storing each, and the focus detection pixel value obtained from the position of the focus detection pixel for the image data captured by the imaging device And interpolating to the interpolated imaging pixel value corresponding to the imaging pixel value using a pixel value and a parameter determined based on a lens condition acquired at the time of imaging from among a predetermined parameter group for each lens condition When the lens condition cannot be acquired at the time of shooting, the focus detection image included in the reference image data obtained by imaging the subject having a uniform luminance distribution by the imaging device. A pixel interpolating means for interpolating the interpolated imaging pixel value for each of a plurality of parameters selected from the parameter group; an interpolated imaging pixel value interpolated for each of the parameters output from the pixel interpolating means; Parameter estimation means for comparing the peripheral imaging pixel values included in the reference image data and estimating an optimum parameter from the plurality of parameters based on a comparison result.
本発明によれば、レンズ情報を取得することができない交換レンズを装着しても焦点検出用画素補間に最適なパラメータを設定することができる。 According to the present invention, it is possible to set an optimum parameter for focus detection pixel interpolation even when an interchangeable lens that cannot acquire lens information is attached.
本発明を適用した電子カメラ10は、図1に示すように、CPU11を備えている。CPU11には、不揮発性メモリ12、及びワークメモリ13が接続されており、不揮発性メモリ12には、CPU11が種々の制御を行う際に参照される制御プログラムなどが格納されている。さらに、不揮発性メモリ12には、詳しくは後述する撮像素子14の種別毎の焦点検出用画素(AF画素)の位置情報、予め求めておいた画像処理プログラムに用いる各種閾値のデータや、焦点検出用画素値を撮像用画素値に補間するためのパラメータ(加重係数)等を記述したパラメータテーブル、及び各種判定用テーブル等を記憶する。
An
CPU11は、不揮発性メモリ12に格納されている制御プログラムに従い、ワークメモリ13を一時記憶作業領域として利用して各部の制御を行い、電子カメラ10を構成する各部(回路)機能を作動させる。
The
パラメータは、AF画素から得られる画素値を撮像用画素値に補間する画素補間処理を行う時に、撮影時のレンズ条件に応じたものが用いられる。撮影時のレンズ条件は、交換レンズ15の種別毎に決められている射出瞳位置(PO値)、及び撮影時に決められる絞り(F)値となっている。
As the parameters, parameters corresponding to lens conditions at the time of photographing are used when performing pixel interpolation processing for interpolating pixel values obtained from AF pixels to imaging pixel values. The lens conditions at the time of shooting are an exit pupil position (PO value) determined for each type of the
交換レンズ15は、焦点距離や開放絞り(F)値等の異なる種別が複数用意されており、電子カメラ10のマウント部に着脱自在に取り付けられる。また、交換レンズ15には、単焦点の撮影レンズ24以外に、図示していないがCPU、メモリ、及び通信用接点等を備え、カメラボディのCPU11との間でデータ通信が行えるタイプがある。このように通信が行える交換レンズ15を使用する場合、撮像時に得られるレンズ条件をCPU11が自動的に取得することができる。なお、通信用接点等の有線通信の代わりに、無線通信で行うようにしてもよい。
The
また、交換レンズ15には、カメラボディのマウント部に互換性を有していないものがある。そのため、変換アダプタ16が提供されている。変換アダプタ16は、第1及び第2マウント部、入力部、及び出力部を備えている。第1マウント部は、交換レンズ15に着脱自在に取り付けられる。第2マウント部は、カメラボディに着脱自在に取り付けられる。入力部には、交換レンズ15からレンズ情報が入力される。出力部は、入力部に入力されたレンズ情報をカメラボディのCPU11に出力する。マウント部の互換性がない交換レンズ15には、前述したと同じに、データ通信が可能なものと不可なものとがある。
Some
このため、電子カメラ10には、レンズ通信検出部17、及びレンズ条件取得部18を備えている。レンズ通信検出部17は、変換アダプタ16が装着されているか否かを検知し、変換アダプタ16が装着されていないことを検出した場合には、交換レンズ15が装着されているものと判断する。
For this reason, the
その後、装着されている交換レンズ15が通信可能か否かを検出する。レンズ条件取得部18は、通信可能である場合、交換レンズ15のCPUとの間で通信してレンズ条件を取得してその情報をCPU11に送る。CPU11は、パラメータ決定部20を有し、パラメータ決定部20は、撮影時に交換レンズ15から自動的に取得するレンズ情報に基づいて、その時点の撮影時に最適な一つのパラメータを、前記不揮発性メモリ12に予め記憶したパラメータテーブルを参照して自動的に決定する。
Thereafter, it is detected whether or not the
通信が不可の交換レンズ15を使用する場合には、レンズ条件を取得することができない。そこで、CPU11は、パラメータ推定部19を備えている。パラメータ推定部19は、均一輝度の面光源を撮像した基準画像データに基づいて、詳しくは後述するAF画素補間部50で複数のパラメータ毎に補間した撮像用画素値と、その焦点検出用画素の周辺の撮像用画素から得られる周辺撮像用画素値とを比較して、比較結果に基づいてその時点のレンズ条件で最適なパラメータを決める。
When the
操作部37は、調整モード選択操作部を有する。調整モード選択操作部は、調整モードを選択するための操作部である。調整モードは、通信不可の交換レンズ15を使用する時に選択されるモードであり、レンズ条件が分からない時にパラメータを推定する処理を実行する。通信不可の交換レンズ15を使用する場合、CPU11は、調整モードが選択されることに応答して、例えば「輝度分布が一様な被写体を撮影してください。」等、基準被写体を撮影する指示を促すメッセージを表示部21に表示するように制御して、輝度分布が一様な被写体(基準被写体)を撮像させ、撮像により取得した基準画像データに基づいて、次回の本撮影時点のレンズ条件に最適なパラメータを推定する。なお、CPU11は、交換レンズ15との間で通信不可を検出することに応答して自動的に前記メッセージを表示するように制御してもよい。
The
撮影レンズ24から入射する被写体光は、CCDやCMOS等の撮像素子14の受光面に結像する。撮像素子駆動回路25は、CPU11からの制御信号に基づいて撮像素子14を駆動させる。撮像素子14は、ベイヤー配列型単板撮像素子になっており、前面には原色透過フィルタ26が取り付けられている。
原色透過フィルタ26は、撮像素子14の総画素数Nに対して、例えば、G(緑色)の解像度がN/2、R(赤色)及びB(青色)の解像度がN/4となる原色ベイヤー配列になっている。
Subject light incident from the photographing
The primary
撮像素子14の受光面に結像した被写体像は、アナログの画像信号に変換される。画像信号は、AFE(Analog Front End)回路を構成するCDS27、及びAMP28に順に送られて所定のアナログ処理が施され、その後、A/D(Analog/Digital変換器)29においてデジタルの画像データに変換されてから画像処理部30に送られる。
The subject image formed on the light receiving surface of the
画像処理部30は、分離回路、ホワイトバランス処理回路、画素補間(デモザイキング)回路、マトリクス処理回路、非線形変換(γ補正)処理回路、及び輪郭強調処理回路等を備え、デジタルの画像データに対して、ホワイトバランス、画素補間、マトリクス、非線形変換(γ補正)、及び輪郭強調等の処理を施す。分離回路は、詳しくは後述する撮像用画素から出力される信号と、焦点検出用画素から出力される信号とを分離する。画素補間回路は、1画素当たり1色のベイヤー配列データを、1画素当たり3色からなる通常のカラー画像データに変換する。
The
画像処理部30から出力される3色の画像データは、バス31を通じてSDRAM32に格納される。SDRAM32に格納した画像データは、CPU11の制御により読み出されて表示制御部33に送られる。表示制御部33は、入力された画像データを表示用の所定方式の信号(例えば、NTSC方式のカラー複合映像信号)に変換して表示部21にスルー画像として出力する。
The three-color image data output from the
また、シャッタレリーズに応答して取得した画像データは、SDRAM32から読み出した後に圧縮伸長処理部34に送られ、ここで圧縮処理が施されてからメディアコントローラ35を介して記録媒体であるカードメモリ36に記録される。CPU11には、操作部37が接続されている。操作部37は、前述した調整モード選択操作部以外に、シャッタボタン、電源スイッチ、シャッタ速度設定部、絞り設定部、及びISO感度設定部等を含む。
The image data acquired in response to the shutter release is read from the
AE/AF検出部39は、焦点検出用画素の信号に基づいて瞳分割型位相差検出方式によりデフォーカス量、及びデフォーカスの方向を検出する。CPU11は、AE/AF検出部39で得られるデフォーカス量、及びデフォーカスの方向に基づいてドライバ40を制御してレンズ駆動部41を駆動して撮影レンズ24のうち、フォーカスレンズを光軸方向で進退させて焦点調整を行う。
The AE /
また、AE/AF検出部39は、撮像用画素の信号に基づいて算出した輝度値(Bv)と、ISO感度設定部で設定したSv値とを用いて光値(Lv=Sv+Bv)を算出する。そして、AE/AF検出部39は、露出値(Ev=Av+Tv)が光値(Lv)になるように絞り値とシャッタ速度とを決定する。そして、これに従ってCPU11は、撮像素子14の電子シャッタ、及びドライバ42を介して絞り駆動部43を駆動して交換レンズ15に設けた絞り44の口径を制御して適正な露光量を得る。
Further, the AE /
撮像素子14は、その受光面上にある複数の撮像用画素の各々に、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの原色透過フィルタ26がベイヤー配列型に設けられ、その上にマイクロレンズアレイが設けられたCCDやCMOSの半導体イメージセンサ等を適宜選択して用いる。さらに、本実施形態の撮像素子14は、受光面上の一部の領域に、水平走査方向に一次元的に配置された複数の焦点検出用画素(AF画素)を有する。なお、本実施形態では、各AF画素に原色透過フィルタ26が設けられていない例として説明する。
The
AF画素は、撮像レンズ24の光学系の瞳の左側、又は右側を通過する光束を受光する2種別存在する位相差AF画素になっている。撮像素子14は、撮像用画素群、及びAF画素群からの画素信号を個別に読み出しすることができる。
The AF pixels are two types of phase difference AF pixels that receive light beams that pass through the left or right side of the pupil of the optical system of the
AF画素群は、図2に示すように、受光面14aのうちの水平走査方向に密に並べたAF画素列(同図に示した直線)47を、垂直走査方向に所定ピッチずつ離して規則的に配置して構成されている。AF画素列47の間には、撮像用画素列が複数配されている。複数のAF画素列47のうちの最も上下にあるAF画素列47a,47zは、焦点検出の必要性が低い受光面14aの四隅に含まれる部分が省略されて長さが短くなっている。
As shown in FIG. 2, in the AF pixel group, AF pixel rows (straight lines shown in the figure) 47 closely arranged in the horizontal scanning direction on the light receiving surface 14a are separated by a predetermined pitch in the vertical scanning direction. It is arranged and configured. A plurality of imaging pixel columns are arranged between the
各AF画素46は、図3に示すように、セル中心(マイクロレンズの中心)から一方に偏ったセンサ開口部46a,46bを持ち、その偏りの方向に沿って1次元状に並べられている。隣接するセンサ開口部46a,46bは、偏りが互いに逆方向であり、その偏りの距離は同一である。センサ開口部46aを有するAF画素46は、RGB原色ベイヤー配列中のG画素の代わりに置かれ、また、センサ開口部46bを有するAF画素46は、RGB原色ベイヤー配列中のB画素の代わりに置かれている。このようなセンサ開口部46a,46bをもつAF画素46によって瞳分割位相差AF方式を実現する。つまり、射出瞳を通る光束の中で撮影レンズ24の光軸に対して対称な位置にある2つの部分光束を、センサ開口部46aをもつAF画素46とセンサ開口部46bをもつAF画素46でそれぞれ受光すれば、これら2つのAF画素46から出力された信号の位相差によりデフォーカスの方向と、デフォーカス量とが分かる。これにより速やかなフォーカス合わせが可能になる。
As shown in FIG. 3, each
したがって、本実施形態におけるAF画素46の各々は、白色光の輝度に応じた左側、又は右側の瞳分割された検出信号を出力する。図3は、撮像素子14によって撮像された画像データのうち、AF画素46が配置された領域を中心とした画像データの一部を示す。それぞれのセルが1つの画素を表す。各セルの先頭の記号R、G及びBは、各原色透過フィルタ26を有する撮像用画素を示す。一方、記号X及びYは、左側又は右側からの光束に感度を有するAF画素を示し、それらが交互に水平走査方向に一次元的に配列されている。これらの記号に続く2桁の番号は画素の位置を示す。
Therefore, each
画像処理部30は、AF画素46の画素値(AF画素値(焦点検出用画素値))を撮像用画素の画素値(補間撮像用画素値)に補間するAF画素補間部(画素補間手段)50を有し、AF画素値を補間撮像用画素値に補間した後に、ベイヤー配列からRGBへの線形補間法による色補間を行う。
The
AF画素補間部50は、交換レンズ15との間でレンズ通信が不可能である場合、又は調整モードが選択された場合、AF画素値を用いて画素補間をする画素補間処理を実行する。画素補間処理は、AF画素値(ホワイト(W)成分)から周囲の撮像用画素値(周辺撮像用画素値)を元に加重和で予測することで、そのAF画素値を補間する。このとき、予め決められている複数のパラメータのうち、撮影時点のレンズ条件に応じた一つのパラメータ、すなわち詳しくは後述する加重係数を、画素の色成分毎に選択して用いる。
When the lens communication with the
次に、上記構成の作用について図4を参照しながら説明する。CPU11は、電源スイッチのオンに応答して(S−1)、モード選択操作部で選択されているモードを監視する(S−2)。調整モードが選択されている場合には、パラメータ推定処理を実行する(S−2の「Y」側)。調整モード以外の撮影モード場合には、その時点に取り付けられている交換レンズ15との間でデータ通信が行えるか否かを判断する(S−2の「N」側)。ここで、本実施形態では、変換アダプタ16を使用せずに装着することができるマウントに互換性のある交換レンズ15は、データ通信が可能であり、また、変換アダプタ16を使用するマウントに互換性のない交換レンズ15に対しては、データ通信が可能なものと不可なものとがあると仮定して説明する。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. In response to turning on the power switch (S-1), the
レンズ通信検出部17は、パラメータ決定処理の実行指示に応答して、変換アダプタ16が装着されているか否かを検知し(S−3)、その後、変換アダプタ16の装着を検知した場合にはデータ通信が可能か否かを検出する(S−4)。変換アダプタ16の装着を検知し、かつ交換レンズ15との間でデータ通信が可能であることを検出した場合には(S−4の「Y」側)、レンズ条件取得部18を動作させてパラメータ決定処理を実行する(S−5)。また、変換アダプタ16の装着を検知しない場合には(S−3の「N」側)、データ通信が可能な交換レンズ15が装着されているとみなし、前述した同様にパラメータ決定処理を実行する(S−5)。
The lens
[パラメータ決定処理]
パラメータ決定処理は、交換レンズ15から撮影時点のレンズ条件を取得し、取得したレンズ条件に基づいてパラメータを自動的に決定する処理である。
具体的には、レンズ条件取得部18は、シャッタレリーズの半押し操作、又は全押し操作に応答して、レンズ条件の情報を交換レンズ15のCPUを介してメモリから自動的に読み出して取得する。取得したレンズ条件の情報は、交換レンズ15の種別に応じたPO値とF値(絞り値)とを含む。パラメータ決定部20は、PO値とF値とに基づいて、その撮影時点で最適なパラメータを求める。パラメータは、予め不揮発性メモリ12に記憶したパラメータテーブルに記述されている。パラメータテーブルには、例えば[表1]に示すように、横軸(行)にPO値を、縦軸(列)にF値をとり、行列(マトリクス)の交点に、異なるパラメータ群を記述した形態となっている。パラメータテーブルは、画素の色成分毎に用意されている。パラメータテーブルから求めたパラメータは、ワークメモリ13に一時的に記憶され、詳しくは後述する本撮影により取得した画像データに対して画素補間処理(S−8)を行う時に使用される。
[Parameter determination processing]
The parameter determination process is a process of acquiring the lens condition at the time of shooting from the
Specifically, the lens
変換アダプタ16の装着を検知し、かつデータ通信が不可であると検出した場合には、パラメータ推定部19が撮影時点のレンズ条件に応じたパラメータを推定するパラメータ推定処理を実行する(S−6)。パラメータ推定処理は、交換レンズ15からレンズ条件を取得することができない時に、CPU11のパラメータ推定部19で実行されるものであり、均一輝度の面光源を撮像素子14により撮像した基準画像データに対して複数のパラメータ毎に画素補間処理を施して、パラメータ毎に補間した撮像用画素値(補間撮像用画素値)とそのAF画素の周辺の撮像用画素の画素値(周辺撮像用画素値)とを比較し、比較結果に基づいて複数のパラメータの中から撮影時点のレンズ条件に最適な一つのパラメータを推定する処理である。なお、交換レンズ15との間でデータ通信が不可である場合には、撮影レンズ24の合焦と絞り44とを自動的に制御できないため、ピント位置、シャッタ速度、及び絞り値を予め決めて撮影をするマニュアル撮影が行われる。
When it is detected that the
パラメータを決定、又は推定した後に、本撮影が行われる(S−7)。本撮影により撮像素子14から取得した画像データが画像処理部30に取り込まれる。AF画素補間部50は、取り込んだ画像データに含まれるAF画素値を前記決定、又は推定したパラメータを用いて撮像用画素値に補間して記録用、又は再生用の画像データを生成する(S−8)。生成した画像データは、圧縮伸長処理部34で圧縮された後に、カードメモリ36に記録される(S−9)。
After the parameter is determined or estimated, actual photographing is performed (S-7). Image data acquired from the
[パラメータ推定処理]
パラメータ推定部19は、交換レンズ15との間でデータ通信が不可の場合、又は調整モードが選択された場合、パラメータ推定処理を実行する。パラメータ推定処理では、マニュアル撮影により予め絞り値が設定されているものと仮定している。パラメータ推定部19は、図5に示すように、「輝度分布が一様な被写体を撮影してください。」等、基準被写体を撮影する指示を促すメッセージを外部、例えば表示部21に表示する(S−10)。なお、スピーカを設けて音で外部表示してもよい。輝度分布が一様な被写体を撮影する具体的な方法としては、詳しくは図6に示すように、絵柄のない無地の透過性のチャート48を、拡散板51により均一な輝度で背後から照明し、そのチャート48の像(基準被写体の像)を電子カメラ10で撮像する。拡散版51は、光源49から放たれる光を均一に拡散する。
[Parameter estimation processing]
The
CPU11は、メッセージを外部表示した後に、撮影が行われたか否かを判定するためにシャッタボタンを監視する(S−11)。撮影が行われたと判定した場合、CPU11は、シャッタレリーズに応答して画像処理部30に取り込まれる基準画像データが均一な輝度か否かを判定する。均一な輝度でないと判定した場合は(S−12の「N」側)、再度撮影をするようにメッセージを外部に表示する(S−10)。均一な輝度であると判定した場合(S−12の「Y」側)、パラメータ推定部19は、AF画素補間部50を制御して基準画像データに対してパラメータを変えて画素補間処理を実行する(S−13)。なお、均一な輝度か否かの判定としては、例えば基準画像データに対して、任意に分割した各領域の輝度値の平均値を算出し、各領域の平均値の最大値、及び最小値に基づいて均一性を判定するのが望ましい。
After displaying the message externally, the
AF画素補間部50は、レンズ条件に基づいて決められているパラメータ群([表1]に示すパラメータ群)のうち複数のパラメータを選択する。複数のパラメータを選択する方法としては、例えば[表1]にマトリクス状に示したパラメータ群のうちの左上から右下に向けた斜線上の交点に記述のパラメータを飛び飛びに選択してもよいし、前記マトリクス状のパラメータ群を複数の領域に分割し、分割した領域に含まれる複数のパラメータのうちの任意の一つを領域毎にそれぞれ選択してもよい。
The AF
AF画素補間部50は、複数のパラメータを選択した後に、選択した複数のパラメータ毎に、基準画像データに含まれるAF画素値を補間撮像用画素値に補間する画素補間処理を行う(S−13)。パラメータ推定部19は、パラメータ毎に複数のAF画素値を補間した補間撮像用画素値を含む補間撮像用画素値データを取得し、補間撮像用画素値データに含まれる補間撮像用画素値と、補間対象のAF画素の周辺にある撮像用画素から得られる画素値(周辺撮像用画素値)とを比較し(S−14)、周辺撮像用画素値に対して補間撮像用画素値との差が最も少ない補間撮像用画素値データに対応するパラメータを選択し、選択したパラメータを撮影時点で好適なパラメータと推定してワークメモリ13に記憶する(S−15)。
After selecting a plurality of parameters, the AF
[パラメータ推定処理での画素補間処理]
AF画素補間部50での画素補間処理を、図7を参照しながら説明する。なお、図7に示す画素補間処理は、本撮影時に取得する画像データに対して行う画素補間処理と同様であり、違いは、パラメータ推定処理の場合、詳しくは後述する閾値th1、閾値th2,閾値th3の値をそれぞれ極めて大きい値に設定して、「S―21」〜「S−24」、及び「S−26」〜「S−29」の処理を必ず実行する点にある。
[Pixel interpolation processing in parameter estimation processing]
The pixel interpolation processing in the AF
ここで、本実施形態では、撮像用画素の各々に設置される原色透過フィルタ26がベイヤー配列のパターンであることから、図8に示すAF画素列のうちの記号XのAF画素の位置には緑色(G)の撮像用画素値が補間され、記号YのAF画素の画素位置には青色(B)の撮像用画素値が補間される。以下の画素補間処理の説明では、図8に示すY44の青色の撮像用画素値とX45の緑色の撮像用画素値とにそれぞれ補間する場合について説明する。なお、他のAF画素における撮像用画素値に補間する手順も同様である。
Here, in this embodiment, since the primary
CPU11は、不揮発性メモリ12から、撮像素子14に関する情報に基づいたAF画素の位置情報を読み出してAF画素補間部50に送る。AF画素補間部50は、AF画素の位置を特定した後に、特定したAF画素の周辺の撮像用画素値を用いて画素値の変化率である変動値が最小となる方向を求める。そして、変動の最も小さい方向にある撮像用画素値を用いてAF画素値を補間する。
The
(最小となる変動値の方向を算出)
AF画素補間部50は、図8に示すX45及びY44のAF画素の画素値を撮像用画素値に補間するために、X45及びY44の周辺の撮像用画素の画素値を用いて4方向の画素値の変化率である方向変動H1〜H4の値を、[数1]〜[数4]に記載の式を用いてそれぞれ求める(S−16)。なお、本実施形態における4方向とは、水平走査方向、垂直走査方向、水平走査方向に対して45度及び135度方向である。
(Calculate the direction of the minimum fluctuation value)
The AF
[数1]
水平走査方向の方向変動H1=
2×(|G34−G36|+|G54−G56|)+|R33−R35|+|R53−R55|+|B24−B26|+|B64−B66|
[Equation 1]
Direction variation H1 in the horizontal scanning direction =
2 × (| G34-G36 | + | G54-G56 |) + | R33-R35 | + | R53-R55 | + | B24-B26 | + | B64-B66 |
[数2]
垂直走査方向の方向変動H2=
2×(|G34−G54|+|G36−G56|)+|R33−R53|+|R35−R55|+|B24−B64|+|B26−B66|
[Equation 2]
Direction variation H2 in the vertical scanning direction =
2 × (| G34-G54 | + | G36-G56 |) + | R33-R53 | + | R35-R55 | + | B24-B64 | + | B26-B66 |
[数3]
水平走査方向に対して45度の方向変動H3=
2×(|G27−G36|+|G54−G63|)+|R35−R53|+|R37−R55|+|B26−B62|+|B28−B64|
[Equation 3]
Directional variation H3 = 45 degrees with respect to the horizontal scanning direction =
2 × (| G27-G36 | + | G54-G63 |) + | R35-R53 | + | R37-R55 | + | B26-B62 | + | B28-B64 |
[数4]
水平走査方向に対して135度の方向変動H4=
2×(|G23−G34|+|G56−G67|)+|R33−R55|+|R35−R57|+|B22−B66|+|B24−B68|
[Equation 4]
Directional change H4 = 135 degrees with respect to the horizontal scanning direction =
2 × (| G23-G34 | + | G56-G67 |) + | R33-R55 | + | R35-R57 | + | B22-B66 | + | B24-B68 |
(最小変動値の方向に応じた周辺の撮像用画素値を用いてAF画素の画素値を補間)
AF画素補間部50は、ステップ(S−16)で求めた方向変動H1〜H4のうち最も小さい値の方向変動の方向を選択し、その方向にある撮像用画素の画素値を用いて、AF画素X45の位置でのGの撮像用画素値GX45及びAF画素Y44の位置でのBの撮像用画素値BY44を[数5]〜[数8]のうちの選択した方向に対応する式を用いて求める(S−17)。これにより、変動の小さい方向にある撮像用画素の画素値を用いることにより、より正確にX45及びY44等のAF画素の位置での撮像用画素値を補間することが可能となる。
(Interpolate the pixel value of the AF pixel using the surrounding imaging pixel value according to the direction of the minimum variation value)
The AF
[数5]
方向変動H1が最小の場合
BY44=(B24+B64)/2
GX45=(G34+G36+G54+G56)/4
[Equation 5]
When the direction change H1 is the minimum, B Y44 = (B24 + B64) / 2
G X45 = (G34 + G36 + G54 + G56) / 4
[数6]
方向変動H2が最小の場合
BY44=(B24+B64)/2
GX45=(G25+G65)/2
[Equation 6]
When the direction change H2 is the minimum B Y44 = (B24 + B64) / 2
G X45 = (G25 + G65) / 2
[数7]
方向変動H3が最小の場合
BY44=(B26+B62)/2
GX45=(G36+G54)/2
[Equation 7]
When direction change H3 is the minimum, B Y44 = (B26 + B62) / 2
G X45 = (G36 + G54) / 2
[数8]
方向変動H4が最小の場合
BY44=(B22+B66)/2
GX45=(G34+G56)/2
[Equation 8]
When the direction change H4 is the minimum, B Y44 = (B22 + B66) / 2
G X45 = (G34 + G56) / 2
AF画素補間部50は、AF画素の配列方向である水平走査方向において、AF画素の画素値の方向変動H5を、例えば、AF画素のY44及びX45の白色光の画素値W44及びW45と、[数9]に記載の式とを用いて算出する。
The AF
[数9]
H5=|W44−W45|
[Equation 9]
H5 = | W44-W45 |
AF画素補間部50は、その方向変動H5が閾値th1を超えるか否かを判定する(S−18)。ここで、パラメータ推定処理で行う画素補間処理では、閾値th1を極めて大きい値に設定する。
したがって、パラメータ推定処理で行う画素補間処理では、方向変動H5が閾値th1以下の場合(NO側)に該当するため、AF画素補間部50は、(S−20)へ移行する。
The AF
Therefore, since the pixel interpolation process performed in the parameter estimation process corresponds to the case where the direction variation H5 is equal to or less than the threshold th1 (NO side), the AF
AF画素補間部50は、ステップ(S−16)で求めた方向変動H2が閾値th2を超えるか否かを判定する(S−20)。ここで、パラメータ推定処理で行う画素補間処理では、閾値th2を極めて大きい値に設定している。
したがって、パラメータ推定処理で行う画素補間処理では、方向変動H2が閾値th2以下の場合(NO側)に該当するため、AF画素補間部50は、(S−21)へ移行する。
The AF
Therefore, since the pixel interpolation process performed in the parameter estimation process corresponds to the case where the direction variation H2 is equal to or less than the threshold th2 (NO side), the AF
AF画素補間部50は、右側からの光束に感度を有するY44等のAF画素における平均画素値<W44>等を、周辺にある色成分R、G及びBの撮像用画素値を用いて算出する(S−21)。具体的には、ステップ(S−16)において、例えば、AF画素補間部50が方向変動H2を最小であると判定した場合、Bの撮像用画素値は[数5]に記載の式にあるB24とB64とを用いる。一方、R及びGの画素値については、Bの撮像用画素B24とB64との位置におけるR及びGの画素値を、[数10]に記載の4つの式を用いて補間計算する。
The AF
[数10]
(1)RB24=(R13+R15+R33+R35)/4
(2)GB24=(G14+G23+G25+G34)/4
(3)RB64=(R53+R55+R73+R75)/4
(4)GB64=(G54+G63+G65+G74)/4
[Equation 10]
(1) R B24 = (R13 + R15 + R33 + R35) / 4
(2) G B24 = (G14 + G23 + G25 + G34) / 4
(3) R B64 = (R53 + R55 + R73 + R75) / 4
(4) G B64 = (G54 + G63 + G65 + G74) / 4
パラメータ推定部19は、パラメータテーブル[表1]を参照して、複数の異なるパラメータを選択し、選択したパラメータ(以下、「加重係数」)をワークメモリ13にいったん記憶しておき、選択した加重係数を適宜ワークメモリ13から読み出してAF画素補間部50に送る(S−21)。読み出した加重係数は、画素の色成分毎に用意されている。AF画素補間部50は、撮像用画素B24及びB64の位置における白色光の画素値W24及びW64を、読み出した加重係数、すなわち、R、G及びGの加重係数WR、WG、及びWBを用いて、[数11]に記載の式の加重和によって算出する。
The
[数11]
W24=WR×RB24+WG×GB24+WB×B24
W64=WR×RB64+WG×GB64+WB×B64
[Equation 11]
W24 = WR × R B24 + WG × G B24 + WB × B24
W64 = WR × R B64 + WG × G B64 + WB × B64
そして、AF画素補間部50は、Y44における白色光の平均画素値<W44>=(W24+W64)/2を算出する(S−22)。
AF画素補間部50は、左側からの光束に感度を有するX45等のAF画素における白色光の平均画素値<W45>等を、ステップ(S−22)の場合と同様に、近傍にある色成分R、G及びBの撮像用画素値を用いて算出する(S−23)。ステップ(S−17)において、AF画素補間部50が方向変動H2を最小であると判定した場合、Gの撮像用画素値は、[数6]に記載の式にあるG25とG65とを用いる。一方、R及びBの画素値については、Gの撮像用画素G25とG65との位置におけるR及びBの画素値を[数12]に記載の4つの式を用いて補間計算する。
Then, the AF
The AF
[数12]
(1)RG25=(R15+R35)/2
(2)BG25=(B24+B26)/2
(3)RG65=(R55+R75)/2
(4)BG65=(B64+G66)/2
[Equation 12]
(1) R G25 = (R15 + R35) / 2
(2) B G25 = (B24 + B26) / 2
(3) R G65 = (R55 + R75) / 2
(4) B G65 = (B64 + G66) / 2
そして、AF画素補間部50は、撮像用画素G25及びG65の位置における画素値W25及びW65を、[数13]に記載の式の加重和によって算出する。
Then, the AF
[数13]
W25=WR×RG25+WG×G25+WB×BG25
W65=WR×RG64+WG×G25+WB×BG65
そして、画像処理部30は、X45における白色光の平均画素値<W45>=(W25+W65)/2を算出する(S−23)。
[Equation 13]
W25 = WR × R G25 + WG × G25 + WB × B G25
W65 = WR × R G64 + WG × G25 + WB × B G65
Then, the
AF画素補間部50は、撮像素子2の各AF画素における白色光の画素値の高周波成分を、(S−22)及び(S−23)において求めた白色光の平均画素値を用いて求める(S−24)。AF画素補間部50は、撮像素子14の各AF画素値から、各AF画素の位置における白色光の平均画素値を最初に求める。つまり、各AF画素値は、左側又は右側からの光束を瞳分割した値である。したがって、各AF画素値を得るためには、左側及び右側からの光束の画素値を互いに加算する必要がある。そこで、本実施形態のAF画素補間部50は、AF画素の画素値、及び隣接するAF画素の画素値を用いて、例えば、AF画素Y44やX45の位置における白色光の平均画素値を[数14]に記載の式を用いて算出する。
The AF
[数14]
<W44>’=W44+(W43+W45)/2
<W45>’=W45+(W44+W46)/2
[Formula 14]
<W44>'= W44 + (W43 + W45) / 2
<W45>'= W45 + (W44 + W46) / 2
なお、ステップ(S−24)で説明した[数14]において、AF画素の配列方向に隣接するAF画素の画素値を用いて、各AF画素の位置における白色光の画素値を算出するので、配列方向に強い変動がある場合には、高周波成分の計算が不正確になり、白色光の画素値の配列方向の解像力が失われるおそれがある。そこで、前述したステップ(S−18)では、配列方向に強い変動がある場合に、高周波成分の付加を中止するようにしている。 In [Expression 14] described in step (S-24), the pixel value of the white light at the position of each AF pixel is calculated using the pixel value of the AF pixel adjacent in the arrangement direction of the AF pixels. When there is a strong variation in the arrangement direction, the calculation of the high frequency component becomes inaccurate, and the resolution of the white light pixel values in the arrangement direction may be lost. Therefore, in step (S-18) described above, when there is a strong variation in the arrangement direction, the addition of the high frequency component is stopped.
その後、AF画素補間部50は、[数15]に記載の式から、Y44及びX45の位置における白色光の高周波成分HFY44及びHFX45を求める。
Thereafter, the AF
[数15]
HFY44=<W44>’−<W44>
HFX45=<W45>’−<W45>
[Equation 15]
HFY44 = <W44>'-<W44>
HFX45 = <W45>'-<W45>
AF画素補間部50は、ステップ(S−24)で求めた各AF画素の位置における白色光の画素値の高周波成分HFの前記画素値に占める割合が、閾値th3より小さいか否かを判定する(S−25)。ここで、パラメータ推定処理で行う画素補間処理では、閾値th3を極めて大きい値に設定している。したがって、パラメータ推定処理で行う画素補間処理では、高周波成分HFが閾値th3以上の場合(NO側)に該当し、AF画素補間部50は、ステップ(S−26)へ移行する。
The AF
AF画素補間部50は、Y44やX45の近傍における各色成分R、G又はBの撮像用画素値の色変動VR、VGr、VB及びVGbを算出する(S−26)。ここで、色変動VGr及びVGbは、R又はBの撮像用画素の位置におけるGの色変動を示す。AF画素補間部50は、[数16]に記載の2つの式に基づいて、色変動VRとVGrとを求める。
The AF
[数16]
(1)VR =|R33−R53|+|R35−R55|+|R37−R57|
(2)VGr=|(G32+G34)/2−(G52+G54)/2|+|(G34+G36)/2−(G54+G56)/2|+|(G36+G38)/2−(G56+G58)/2|
[Equation 16]
(1) VR = | R33-R53 | + | R35-R55 | + | R37-R57 |
(2) VGr = | (G32 + G34) / 2− (G52 + G54) / 2 | + | (G34 + G36) / 2− (G54 + G56) / 2 | + | (G36 + G38) / 2− (G56 + G58) / 2 |
なお、本実施形態のAF画素補間部50は、Rの撮像用画素の位置R33、R35、R37、R53、R55及びR57におけるGの画素値の平均値を求めてからVGrの値を計算する。
The AF
一方、AF画素補間部50は、[数17]に記載の2つの式に基づいて、色変動VBとVGbとを求める。
On the other hand, the AF
[数17]
(1)VB =|B22−B62|+|B24−B64|+|B26−B66|
(2)VGb=|(G21+G23)/2−(G61+G63)/2|+|(G23+G25)/2−(G63+G65)/2|+|(G25+G27)/2−(G65+G67)/2|
[Equation 17]
(1) VB = | B22−B62 | + | B24−B64 | + | B26−B66 |
(2) VGb = | (G21 + G23) / 2− (G61 + G63) / 2 | + | (G23 + G25) / 2− (G63 + G65) / 2 | + | (G25 + G27) / 2− (G65 + G67) / 2 |
なお、本実施形態のAF画素補間部50は、Bの撮像用画素の位置B22、B24、B26、B62、B64及びB66におけるGの画素値の平均値を求めてからVGbの値を計算する。
Note that the AF
AF画素補間部50は、ステップ(S−26)で算出した色変動VR、VGr、VB及びVGbを用いて、色成分G及びBの色変動率KWG、及びKWBを算出する(S−27)。まず、AF画素補間部50は、色変動VR、VGr、VB及びVGbから[数18]に記載の3つの式から色変動VR2、VG2及びVB2を求める。
The AF
[数18]
(1)VR2=(VR+α)×(VGb+α)
(2)VB2=(VB+α)×(VGr+α)
(3)VG2=(VGb+α)×(VGr+α)
[Equation 18]
(1) VR2 = (VR + α) × (VGb + α)
(2) VB2 = (VB + α) × (VGr + α)
(3) VG2 = (VGb + α) × (VGr + α)
ここで、αは、色変動率の値を安定させるための適当な定数であり、例えば、12ビット画像を処理する場合には、α=256程度の値にすれば良い。
そして、画像処理部30は、色変動VR2、VG2及びVB2を用いて、[数19]に記載の式により白色光における色変動VWを算出する。
Here, α is an appropriate constant for stabilizing the value of the color variation rate. For example, when processing a 12-bit image, α may be set to about 256.
Then, the
[数19]
VW=VR2+VG2+VB2
よって、AF画素補間部50は、色変動率KWG及びKWBを[数20]から算出する。
[Equation 19]
VW = VR2 + VG2 + VB2
Therefore, the AF
[数20]
KWB=VG2/VW
KWB=VB2/VW
[Equation 20]
K WB = VG2 / VW
K WB = VB2 / VW
AF画素補間部50は、ステップ(S−24)において求めた各AF画素の位置における白色光の画素値の高周波成分HFと、ステップ(S−27)で算出した色変動率KWG及びKWBとを用いて、各AF画素の位置における色成分G及びBの画素値の高周波成分を[数21]に記載の式から算出する(S−28)。
The AF
[数21]
HFBY44=HFY44×KWB
HFGX45=HFX45×KWG
[Equation 21]
HFB Y44 = HF Y44 × K WB
HFG X45 = HF X45 × K WG
AF画素補間部50は、ステップ(S−28)で求めた各AF画素における各色成分の高周波成分を、ステップ(S−17)で補間して求めた撮像用画素値に付加する(S−29)。
The AF
なお、AF画素の配列方向に変動はなくても、各色成分の撮像用画素の分光特性の加重和とAF画素の分光特性とのズレ等に起因して、画素値の高周波成分が若干の誤差を持つ。垂直走査方向(AF画素の配列方向に交わる方向)に画像の大きな変動がない場合には、高周波成分を付加しなくても補間値の精度は充分であり、高周波成分を付加することによってかえって誤差に起因する偽構造が生じる恐れがある。そこで、ステップ(S−20)では、そのような場合、高周波成分の付加を抑制する。また、算出された高周波成分が充分小さい場合には、それを付加しなくても補間値の精度は充分であり、高周波成分を付加することによってかえって誤差に起因する偽構造が生じるおそれがある。このため、(S−20)では、そのような場合に高周波成分の付加を抑制するようにしている。 Even if there is no change in the arrangement direction of the AF pixels, the high-frequency component of the pixel value has a slight error due to a shift between the weighted sum of the spectral characteristics of the imaging pixels of each color component and the spectral characteristics of the AF pixels. have. When there is no large fluctuation of the image in the vertical scanning direction (direction intersecting the AF pixel arrangement direction), the accuracy of the interpolation value is sufficient without adding a high-frequency component. There is a risk that a false structure resulting from Therefore, in step (S-20), in such a case, addition of a high frequency component is suppressed. In addition, when the calculated high frequency component is sufficiently small, the accuracy of the interpolation value is sufficient even if it is not added, and there is a possibility that a false structure due to an error may be caused by adding the high frequency component. For this reason, in (S-20), addition of a high frequency component is suppressed in such a case.
CPU11は、例えば、[数22]に記載の式に基づいて、Y44及びX45の撮像用画素値B’及びG’をそれぞれ算出する。
For example, the
[数22]
B’Y44=BY44+HFBY44
G’X45=GX45+HFGX45
[Equation 22]
B ′ Y44 = B Y44 + HFB Y44
G ′ X45 = G X45 + HFG X45
AF画素補間部50は、[数22]に記載の式に基づいて、Y44やX45等のAF画素の位置において補間して求めたB’Y44及びG’X45等の画素値を、それぞれの位置における補間撮像用画素値とした補間撮像用画素値データを、第1のパラメータに対応付けしてワークメモリ13に記憶しておく。同様にして残りの複数のパラメータ毎に画素補間処理を行って、パラメータ毎に補間撮像用画素値データを導き出してワークメモリ13に記憶しておく。
The AF
(パラメータ推定)
パラメータ推定部19は、パラメータ毎に導き出した補間撮像用画素値データをワークメモリ13から読み出し、補間撮像用画素値データに含まれる補間撮像用画素値と周辺撮像用画素値とを比較していく。例えば、図8で説明したAF画素Y44の位置において補間して求めた補間撮像用画素値B’Y44と、そのAF画素の位置Y44に対する周辺撮像用画素位置B24,B64の画素値とを比較する。ここで、周辺撮像用画素位置B24,B64の画素値は、平均値とする。AF画素X45の位置において補間して求めた補間撮像用画素値G’X45と、そのAF画素の位置X45に対する周辺撮像用画素値(周辺撮像用画素値G25と周辺撮像用画素値G65との平均値)とを比較して誤差量(差分)を求める。残りの補間撮像用画素値に対しても周辺撮像用画素値とを比較していき、誤差量を求める。補間撮像用画素値データ毎に比べて誤差量が最も少ない補間撮像用画素値データに応じたパラメータを選択する。ここで、補間撮像用画素値データの誤差量としては、AF画素のトータルの誤差量としてもよいし、平均値としてもよい。図9に示す例では、パラメータA,B,C・・・毎に補間画像用画素値データを導き出し、そして、比較結果により誤差量X、Z、Y・・・のうちの最も少ない誤差量(差分)を含む補間撮像用画素値データに対応するパラメータを、撮影時点で最適なパラメータとして推定する。推定したパラメータは、ワークメモリ13に記憶しておく。
(Parameter estimation)
The
[本撮影時の画素補間処理]
本撮影時の画素補間処理では、パラメータ推定部19で推定したパラメータ、又はパラメータ決定部20で決定したパラメータを用いて、本撮影時に取得した画像データに対して、前述したと同様に画素補間処理を行う。
違う点は、図7で説明した「S−18」での判定で、方向変動H5が閾値th1を超える場合(YES側)、AF画素補間部50は、ステップ(S−17)で求めたBY44及びGX45の補間した値をY44及びX45における撮像用画素値とし、画像データを更新する。画像処理部30は、更新した画像データに対して1画素当たり3色の画素値に補間して3色の画像データを生成し、3色の画像データを、バス31を介してSDRAM32に記録する(S−19)。ここで、本撮影時に行う画素補間処理では、閾値th1は、例えば、12ビット画像を処理する場合、512程度の値にすれば良い。
[Pixel interpolation processing during actual shooting]
In the pixel interpolation processing at the time of actual photographing, the pixel interpolation processing is performed on the image data acquired at the time of actual photographing using the parameters estimated by the
The difference is that in the determination at “S-18” described in FIG. 7, when the direction variation H5 exceeds the threshold th1 (YES side), the AF
また、方向変動H2が閾値th2を超える場合(YES側)、AF画素補間部50は、ステップ(S−17)で求めたBY44及びGX45の補間した値をY44及びX45における撮像用画素値とし、画像データを更新する。画像処理部30は、更新した画像データに対して3色の画素補間を施して3色の画像データを生成し、3色の画像データを、バス31を介してSDRAM32に格納する(S−19)。ここで、本撮影時に行う画素補間処理では、閾値th2は、例えば、12ビット画像を処理する場合、64程度の値にすれば良い。
Further, if the directional fluctuation H2 is greater than the threshold value th2 (YES side), AF
さらに、閾値th3より高周波成分HFが小さい場合(YES側)、AF画素補間部50は、ステップS−22及びS−23で求めたBY44及びGX45の補間した値をY44及びX45における撮像用画素値とし、画像データを更新する。画像処理部30は、更新した画像データに対して3色の画素補間を施して3色の画像データを生成し、3色の画像データを、バス31介してSDRAM32に格納する(S−19)。なお、閾値th3としては、本実施形態では、例えば、10%程度が望ましい。また、閾値th3の値についての説明は、後の加重係数WR、WG及びWBの説明とともに行う。
Further, if the threshold th3 high-frequency component HF is smaller (YES side), the AF
AF画素補間部50は、[数22]に記載の式に基づいて、Y44やX45等のAF画素の位置において補間して求めたB’Y44及びG’X45等の画素値を、それぞれの位置における補間撮像用画素値として、本撮影時に取得した画像データを更新する。画像処理部30は、更新した画像データに対して3色に画素補間等を施して最終的な3色毎の画像データを生成してSDRAM32に格納する。
The AF
図10は、本実施形態の効果が発揮される画像構造の一例を表す。同図は凸構造(明るい線あるいは点)を含む縦5画素の画像構造を縦断した図であり、横軸は垂直走査方向(y座標)であり縦軸は光量または画素値である。そして、凸構造がちょうど水平走査方向に配列されたAF画素列上にある。 FIG. 10 shows an example of an image structure in which the effect of the present embodiment is exhibited. This figure is a vertical section of an image structure of five vertical pixels including a convex structure (bright lines or dots), the horizontal axis is the vertical scanning direction (y coordinate), and the vertical axis is the light quantity or the pixel value. The convex structure is just on the AF pixel row arranged in the horizontal scanning direction.
図10に示す○印は、Gの撮像用画素で撮像された画素値である。ただし、AF画素の位置にはGの撮像用画素が存在しないので、その位置でのGの画素値は得られない。従って、丁度AF画素の位置に凸構造がある場合には、AF画素の近傍のGの撮像用画素の画素値からだけでは、同図の凸構造を再現できない。実際、前述したステップ(S−17)において、AF画素の近傍のGの撮像用画素の画素値を用いてAF画素の位置で補間して求めたGの画素値(図10の●印)は、凸構造を再現していない。 The circles shown in FIG. 10 are pixel values captured by the G imaging pixels. However, since there is no G imaging pixel at the position of the AF pixel, the G pixel value at that position cannot be obtained. Therefore, when there is a convex structure at the position of the AF pixel, the convex structure shown in the figure cannot be reproduced only from the pixel values of the G imaging pixels in the vicinity of the AF pixel. Actually, in the above-described step (S-17), the G pixel value (marked with ● in FIG. 10) obtained by interpolating at the position of the AF pixel using the pixel value of the G imaging pixel in the vicinity of the AF pixel is The convex structure is not reproduced.
一方、AF画素の位置では、白色光の画素値が得られる。ただし、通常の画素は瞳の全領域を通過する光を受光するのに対し、AF画素は瞳の右側あるいは左側を通過する光のみを受光するので、瞳分割の異なる隣接するAF画素を加算することにより通常の(瞳の全領域を通過した光の)白色光の画素値が算出される([数14])。 On the other hand, the pixel value of white light is obtained at the position of the AF pixel. However, normal pixels receive light that passes through the entire pupil region, whereas AF pixels receive only light that passes through the right or left side of the pupil, so adjacent AF pixels with different pupil divisions are added. Thus, the pixel value of the normal white light (of the light that has passed through the entire area of the pupil) is calculated ([Equation 14]).
また、AF画素の近傍のGの撮像用画素の位置に、他の色成分R及びBを補間生成して、色成分R、G及びBの加重和を求めることにより、多くの場合には充分な精度で白色光の画素値を求めることができる([数11]及び[数13])。 In addition, it is sufficient in many cases by interpolating and generating other color components R and B at the position of the G imaging pixel in the vicinity of the AF pixel to obtain a weighted sum of the color components R, G and B. The pixel value of white light can be obtained with high accuracy ([Equation 11] and [Equation 13]).
図10に示す□印は、そのようにして求めた白色光の画素値の分布である。多くの場合、白色光の画素値の高周波成分と、色成分Gの画素値の高周波成分とは比例するので、白色光の画素値から算出した高周波成分は、Gの画素値の凸構造成分の情報を持つ。よって、白色光の画素値の高周波成分に基づいてGの画素値の高周波成分を求め、その値を●印のデータに加えることにより、☆印のGの画素値が得られ、凸構造を再現する([数21])。 The squares shown in FIG. 10 are distributions of pixel values of white light obtained in this way. In many cases, since the high-frequency component of the white light pixel value is proportional to the high-frequency component of the color component G pixel value, the high-frequency component calculated from the white light pixel value is the convex structure component of the G pixel value. Have information. Therefore, the high-frequency component of the G pixel value is obtained based on the high-frequency component of the white light pixel value, and the value is added to the data of the ● mark to obtain the G pixel value of the ☆ mark and reproduce the convex structure ([Equation 21]).
上記各実施形態では、AF画素の配列方向を水平走査方向としたが、本発明はこれに限定されず、AF画素は垂直走査方向又はその他の方向に配列されていても良い。
また、上記各実施形態では、AF画素の各々は左側又は右側からの光束を瞳分割する焦点検出画素としたが、本発明はこれに限定されず、AF画素の各々は左側及び右側からの光束を瞳分割する画素を有する焦点検出画素でも良い。
In each of the above embodiments, the arrangement direction of the AF pixels is the horizontal scanning direction. However, the present invention is not limited to this, and the AF pixels may be arranged in the vertical scanning direction or other directions.
In each of the above embodiments, each AF pixel is a focus detection pixel that divides the light beam from the left or right side into pupils, but the present invention is not limited to this, and each AF pixel has a light beam from the left and right sides. Focus detection pixels having pixels that divide the pupil may be used.
上記各実施形態では、図2で説明したAF画素46に、原色透過フィルタ26を設置していない例として説明している。しかしながら、本発明ではこれに限らず、AF画素46に、例えば減光(ND)フィルタや緑(G)フィルタを設置してもよい。AF画素46に緑フィルタを設置する場合には、AF画素から緑フィルタを通した透過光の輝度に応じた検出信号が出力されるので、その信号を画素値として用いればよい。
In each of the embodiments described above, the
上記各実施形態では、図8で説明したAF画素列47に対して周辺撮像用画素列を、周辺撮像用画素列52,53として説明しているが、本発明ではこれらに限らず、図11に示すように、AF画素列47から垂直走査方向に遠く離れたG/B画素列である周辺撮像用画素列54,55としてもよい。また、AF画素列としては、G/B画素列に対応する列に設けるに限らず、G/R画素列に対応する列に設けてもよい。
In each of the above-described embodiments, the peripheral imaging pixel columns are described as the peripheral
さらに、上記各実施形態では、本発明を電子カメラ10として説明しているが、カメラ付き携帯電話やスマートフォン等の撮像装置としてもよい。また、本発明の記憶手段としては、不揮発性メモリ12の代わりに、外部から交換可能なカードメモリとしてもよい。
Furthermore, in each said embodiment, although this invention is demonstrated as the
10 電子カメラ
14 撮像素子
19 パラメータ推定部
20 パラメータ決定部
50 AF画素補間部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記焦点検出用画素の位置を各々記憶するAF画素位置記憶手段と、
前記撮像素子により撮像した画像データに対して、前記焦点検出用画素の位置から得られる焦点検出用画素値を、その周辺の撮像用画素の位置から得られる周辺撮像用画素値と、レンズ条件毎に予め決められているパラメータ群の中から撮影時に取得するレンズ条件に基づいて決まるパラメータとを用いて、前記撮像用画素値に対応する補間撮像用画素値に補間する画素補間手段と、
を備える撮像装置において、
前記画素補間手段は、前記レンズ条件を撮影時に取得することができない場合、輝度分布が一様な被写体を前記撮像素子により撮像した基準画像データに含まれる前記焦点検出用画素値を、前記パラメータ群の中から選択した複数のパラメータ毎に前記補間撮像用画素値に補間するとともに、
前記画素補間手段から出力される前記パラメータ毎に補間した補間撮像用画素値と、前記基準画像データに含まれる前記周辺撮像用画素値とを比較し、比較結果に基づいて前記パラメータ群の中から最適なパラメータを推定するパラメータ推定手段を備える、ことを特徴とする撮像装置。 An image sensor that has a plurality of imaging pixels and a plurality of focus detection pixels and images a subject image formed by a photographic lens;
AF pixel position storage means for storing the position of each focus detection pixel;
The focus detection pixel value obtained from the position of the focus detection pixel, the peripheral imaging pixel value obtained from the surrounding imaging pixel position, and the lens condition for the image data captured by the imaging element. A pixel interpolation means for interpolating into an interpolation imaging pixel value corresponding to the imaging pixel value using a parameter determined based on a lens condition acquired at the time of shooting from among a predetermined parameter group;
In an imaging apparatus comprising:
If the lens condition cannot be acquired at the time of shooting, the pixel interpolation means uses the focus detection pixel value included in the reference image data obtained by capturing an image of a subject having a uniform luminance distribution by the image sensor as the parameter group. And interpolating to the interpolation imaging pixel value for each of a plurality of parameters selected from,
The interpolated imaging pixel value interpolated for each parameter output from the pixel interpolating means is compared with the peripheral imaging pixel value included in the reference image data, and based on the comparison result, the parameter value is selected from the parameter group. An imaging apparatus comprising: parameter estimation means for estimating an optimum parameter.
前記パラメータ推定手段は、パラメータ毎に補間した補間撮像用画素値データのうちの前記補間撮像用画素値と前記周辺撮像用画素値との差分が最も少ない補間撮像用画素値データに応じたパラメータを推定することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The parameter estimation means sets a parameter corresponding to the interpolation imaging pixel value data having the smallest difference between the interpolation imaging pixel value and the surrounding imaging pixel value among the interpolation imaging pixel value data interpolated for each parameter. An imaging apparatus characterized by estimating.
前記レンズ条件が得られない時に使用する調整モードを選択するためのモード選択手段と、
前記モード選択手段により前記調整モードを選択した時に、輝度分布が一様な被写体を撮像する旨のメッセージを外部に出力する指示手段と、
前記指示手段で前記指示を出力した後に、前記画素補間手段、及び前記パラメータ推定手段とを動作させる制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2,
Mode selection means for selecting an adjustment mode to be used when the lens conditions cannot be obtained;
An instruction means for outputting a message to the outside to image a subject having a uniform luminance distribution when the adjustment mode is selected by the mode selection means;
Control means for operating the pixel interpolation means and the parameter estimation means after outputting the instructions by the instruction means;
An imaging apparatus comprising:
前記パラメータ推定手段で推定したパラメータを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 3,
An imaging apparatus comprising storage means for storing parameters estimated by the parameter estimation means.
前記パラメータは、射出瞳距離と絞り値とで決まる加重係数となってい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 4,
The imaging apparatus, wherein the parameter is a weighting coefficient determined by an exit pupil distance and an aperture value.
前記加重係数を、射出瞳距離と絞り値とに対応付けしたテーブルを記憶する記憶手段と、
前記テーブルに記述の加重係数群の中からレンズ条件が取得することができない時に前記画素補間手段で用いる複数の加重係数を選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5,
Storage means for storing a table in which the weighting factor is associated with an exit pupil distance and an aperture value;
A selection unit that selects a plurality of weighting factors used by the pixel interpolation unit when lens conditions cannot be acquired from the weighting factor group described in the table;
An imaging apparatus comprising:
前記パラメータは、画素の色成分毎に決められていることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 6,
The image pickup apparatus, wherein the parameter is determined for each color component of a pixel.
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