JP2014178603A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、複数の撮像領域を有し、撮像領域に入射した光像に応じた画像信号を生成する撮像手段と、撮像手段から出力された画像信号に基づいて、画像信号の示す画像の注目領域を決定する注目領域決定手段と、複数の撮像領域のうち注目領域に対応する光像が入射した撮像領域を第1撮像条件で撮像を行うように制御する第1制御部と、複数の撮像領域のうち注目領域に対応する光像が入射した撮像領域以外の撮像領域を第1撮像条件とは異なる第2撮像条件で撮像を行うように制御する第2制御部と、を有する制御手段と、注目領域の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備え、第1制御部は、第2制御部よりも高いフレームレートで撮像を行うように制御する。
【選択図】図1
Description
(2)請求項11に記載の発明による撮像装置は、複数の撮像領域を有し、撮像領域に入射した光像に応じた画像信号を生成する撮像チップと、撮像チップを積層するように配置され、撮像チップから出力された画像信号に基づいて、画像信号の示す画像の注目領域を決定する注目領域決定手段と、複数の撮像領域のうち注目領域に対応する光像が入射した撮像領域を第1撮像条件で撮像を行うように制御する第1制御部と複数の撮像領域のうち注目領域に対応する光像が入射した撮像領域以外の撮像領域を第1撮像条件とは異なる第2撮像条件で撮像を行うように制御する第2制御部とを有する制御手段と、注目領域の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を含む信号処理チップと、撮像チップと信号処理チップとの間に配置され、撮像チップと信号処理チップとを電気的に接続する接続部と、を備え、第1制御部は、第2制御部よりも高いフレームレートで撮像を行うように制御することを特徴とする。
図面を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。
(1)カメラ100は、複数の単位グループ231(撮像領域)を有し、単位グループ231に入射した光像に応じた画像信号を生成する撮像チップ213を有する。また、カメラ100は、撮像チップ213から出力された画像信号に基づいて、画像信号の示す画像の注目領域520を決定する注目領域決定部112と、複数の単位グループ231のうち注目領域520に対応する光像が入射した単位グループ231を通常フレームレートよりも高い注目領域用フレームレートで撮像を行うように制御し、複数の単位グループ231のうち注目領域520に対応する光像が入射した単位グループ231以外の単位グループ231を通常フレームレートで撮像を行うように制御する制御部101と、注目領域520の焦点調節状態を検出する制御部101とを含む信号処理チップ211を有する。これにより、撮像素子200の全体の撮像領域から画像信号を読み出しても、撮像素子200の特定の撮像領域(注目領域520に対応する光像が入射した単位グループ231)から画素信号を高速に読み出すことができる。ゆえに、撮像素子200の全体の撮像領域から画像信号を読み出しても、注目領域520の焦点調節状態を高速に検出することができ、AF処理の精度を向上することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態ではAF処理をコントラスト検出方式で行ったが、第2の実施形態ではAF処理を位相差検出方式で行う。この点について図8を用いて説明する。図8は、撮像素子200の撮像面の一例を示す図である。
カメラ100は、撮像素子200により撮像された撮像画像に基づいて主要被写体を検出し、主要被写体の検出結果に基づいて、撮像画像内における注目領域を決定する。カメラ100は、複数の単位グループ231のうちの注目領域としてのAF専用画素のライン621〜623を含む単位グループ231については、通常フレームレートよりも高い注目領域用フレームレートで撮像を行うように制御し、他の単位グループ231については、通常フレームレートで撮像を行うように制御する。カメラ100は注目領域としてのAF専用画素のライン621〜623から出力される画素信号に基づいて、撮影レンズ120の焦点調節状態を検出する。これにより、撮像素子200の全体の撮像領域から画像信号を読み出しても、撮像素子200の特定の撮像領域(注目領域に対応する光像が入射した単位グループ231)から画素信号を高速に読み出すことができる。ゆえに、撮像素子200の全体の撮像領域から画像信号を読み出しても、注目領域の焦点調節状態を高速に検出することができ、AF処理の精度を向上することができる。
夜間の撮影など周囲が暗い撮影状況では、フレームレートが高いとシャッター速度が短くなって撮像画像が暗くなり、スルー画が見にくくなってしまう可能性がある。しかし、スルー画が見やすくなるシャッター速度に合わせてフレームレートを低くすると、AF処理の精度が低下してしまう可能性がある。そこで、上述した第1の実施形態において、制御部101は、周囲が暗い撮影状況の場合、注目領域に適用する注目領域用フレームレートについては、撮影レンズ120の焦点調節状態を検出するのに適したフレームレート(例えば、60fps)とし、周辺領域に適用する通常フレームレートについてはスルー画を表示部106に表示するのに適したフレームレート(例えば、15fps)とする。このようにすることで、スルー画が見にくくならずに、AF処理の精度を向上することができる。
上述した実施の形態では、注目領域のフレームレートを高くする例について述べたが、注目領域のフレームレートを通常フレームレートのまま維持し、周辺領域のフレームレートを通常フレームレートよりも低くするようにしてもよい。こうすることにより、AF処理の精度を保ちながらも、消費電力や画像処理の負荷を低減させることができる。
上述した第2の実施形態では、AF専用画素240に2つの受光部241,242が設けられている例について述べた。しかしながら、図9(b)に示すように、AF専用画素240は、1つの受光部243のみを有し、受光部243の半分が遮光金属膜244などで覆われた構成でなるようにしてもよい。この場合、受光部243の右半分が開口されたAF専用画素240と、受光部243の左半分が開口されたAF専用画素240とが交互に並んで配置され、この一対のAF専用画素240で、撮影レンズ120の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光する。
上述した第2の実施形態では、特徴領域610周辺のAF専用画素のライン621〜623を注目領域として注目領域用フレームレートを適用する例について述べた。しかしながら、AF専用画素のラインではなく、特徴領域610周辺のAF専用画素を含む部分的な領域を注目領域として注目領域用フレームレートを適用するようにしてもよい。
上述した実施形態では、レリーズボタンが半押し操作されると、注目領域のフレームレートを変更してAF処理を実行する例について述べたが、注目領域のフレームレートを変更してAF処理を実行するタイミングについてはこれに限らなくてもよい。例えば、モード切り替えボタンなどで、静止画撮影に切り替えられたタイミングで、注目領域のフレームレートを変更してAF処理を実行するようにしてもよい。
上述した実施形態では、コントラスト検出方式または位相差検出方式のいずれかでAF処理を実行する例について述べたが、コントラスト検出方式と位相差検出方式とを組み合わせたハイブリッド方式によりAF処理を実行するようにしてもよい。この場合、例えば、制御部101は、最初に位相差検出方式のAF処理を行い、この結果をもとに、ピントを合わせるためには、フォーカシングレンズをどの方向に駆動すればよいか決定する。そして、制御部101は、決定した方向にフォーカシングレンズを駆動しながら、コントラスト検出方式によるAF処理を実行する。また、例えば、制御部101は、通常は位相差検出方式のAF処理を行い、撮像画像の輝度が所定値よりも低い(すなわち暗い撮影状況)では、コントラスト検出方式のAF処理に切り替えるようにしてもよい。
上述した実施形態では、静止画撮影におけるAF処理に本発明を適用する例について述べたが、動画撮影におけるAF処理に本発明を適用するようにしてもよい。
上述した実施形態では、人物の顔を主要被写体として検出する例について説明したが、この他の被写体を主要被写体として検出するようにしてもよい。例えば、動物を主要被写体として検出するようにしてもよい。この場合、例えば、動物の目、口、鼻、耳、尾などを特徴領域として上述した実施形態と同様の制御を行う。
上述した実施形態では、複数の画素から構成される単位グループ231ごとにフレームレートを変更可能な撮像素子200を用いる例について説明したが、1つの画素ごとに個別にフレームレートを変更可能である撮像素子を用いるようにしてもよい。
本発明による撮像装置は、デジタルカメラだけに限定されない。例えば、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末なども本発明による撮像装置に含まれる。
上述した実施の形態では、各画素に対応してフローティングディフュージョンが設けられた撮像素子を用いる例を説明した。しかしながら、少なくとも2つの画素でフローティングディフュージョンを共有する撮像素子を用いるようにしてもよい。
Claims (20)
- 複数の撮像領域を有し、前記撮像領域に入射した光像に応じた画像信号を生成する撮像手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて、前記画像信号の示す画像の注目領域を決定する注目領域決定手段と、
複数の前記撮像領域のうち前記注目領域に対応する光像が入射した撮像領域を第1撮像条件で撮像を行うように制御する第1制御部と、複数の前記撮像領域のうち前記注目領域に対応する光像が入射した撮像領域以外の撮像領域を前記第1撮像条件とは異なる第2撮像条件で撮像を行うように制御する第2制御部と、を有する制御手段と、
前記注目領域の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
を備え、
前記第1制御部は、前記第2制御部よりも高いフレームレートで撮像を行うように制御することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記画像信号の示す画像から主要被写体を検出する被写体検出手段をさらに備え、
前記注目領域決定手段は、前記被写体検出手段により検出された主要被写体の特徴領域とその周辺とを含む領域を、前記注目領域として決定することを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記被写体検出手段は、前記撮像手段により撮像された時系列の撮像画像間で主要被写体を追尾し、
前記注目領域決定手段は、前記被写体検出手段により追尾される主要被写体の移動に応じて、前記注目領域を移動させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1制御部は、前記注目領域の焦点調節状態を検出するのに適したフレームレートで撮像を行い、
前記第2制御部は、前記画像信号の示す画像を表示手段に表示するのに適したフレームレートで撮像を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、コントラスト検出方式により前記注目領域の焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、位相差検出方式により前記注目領域の焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、コントラスト検出方式の焦点検出と位相差検出方式の焦点検出とを組み合わせたハイブリッド方式により前記注目領域の焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像領域は、光を電荷に変換する光電変換部と前記光電変換部により光電変換された電荷をフローティングディフュージョンへ転送する転送部とを含む画素を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項8に記載の撮像装置において、
前記撮像領域は、複数の前記画素を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9に記載の撮像装置において、
前記撮像領域は、複数の前記画素のうち少なくとも2つの前記画素が前記フローティングディフュージョンを共有することを特徴とする撮像装置。 - 複数の撮像領域を有し、前記撮像領域に入射した光像に応じた画像信号を生成する撮像チップと、
前記撮像チップを積層するように配置され、前記撮像チップから出力された画像信号に基づいて、前記画像信号の示す画像の注目領域を決定する注目領域決定手段と、複数の前記撮像領域のうち前記注目領域に対応する光像が入射した撮像領域を第1撮像条件で撮像を行うように制御する第1制御部と複数の前記撮像領域のうち前記注目領域に対応する光像が入射した撮像領域以外の撮像領域を前記第1撮像条件とは異なる第2撮像条件で撮像を行うように制御する第2制御部とを有する制御手段と、前記注目領域の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を含む信号処理チップと、
前記撮像チップと前記信号処理チップとの間に配置され、前記撮像チップと前記信号処理チップとを電気的に接続する接続部と、
を備え、
前記第1制御部は、前記第2制御部よりも高いフレームレートで撮像を行うように制御することを特徴とする撮像装置。 - 請求項11に記載の撮像装置において、
前記信号処理チップは、前記画像信号の示す画像から主要被写体を検出する被写体検出手段を更に含み、
前記注目領域決定手段は、前記被写体検出手段により検出された主要被写体の特徴領域とその周辺とを含む領域を、前記注目領域として決定することを特徴とする撮像装置。 - 請求項12に記載の撮像装置において、
前記被写体検出手段は、前記撮像手段により撮像された時系列の撮像画像間で主要被写体を追尾し、
前記注目領域決定手段は、前記被写体検出手段により追尾される主要被写体の移動に応じて、前記注目領域を移動させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項11〜13のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1制御部は、前記注目領域の焦点調節状態を検出するのに適したフレームレートで撮像を行い、
前記第2制御部は、前記画像信号の示す画像を表示手段に表示するのに適したフレームレートで撮像を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項11〜14のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、コントラスト検出方式により前記注目領域の焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項11〜14のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、位相差検出方式により前記注目領域の焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項11〜14のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、コントラスト検出方式の焦点検出と位相差検出方式の焦点検出とを組み合わせたハイブリッド方式により前記注目領域の焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項11〜17のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像領域は、光を電荷に変換する光電変換部と前記光電変換部により光電変換された電荷をフローティングディフュージョンへ転送する転送部とを含む画素を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項18に記載の撮像装置において、
前記撮像領域は、複数の前記画素を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項19に記載の撮像装置において、
前記撮像領域は、複数の前記画素のうち少なくとも2つの前記画素が前記フローティングディフュージョンを共有することを特徴とする撮像装置。
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