JP2016058877A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents
撮像装置及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016058877A JP2016058877A JP2014183496A JP2014183496A JP2016058877A JP 2016058877 A JP2016058877 A JP 2016058877A JP 2014183496 A JP2014183496 A JP 2014183496A JP 2014183496 A JP2014183496 A JP 2014183496A JP 2016058877 A JP2016058877 A JP 2016058877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- driving method
- defocus amount
- pixel signal
- photoelectric conversion
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
- H04N23/672—Focus control based on electronic image sensor signals based on the phase difference signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
- H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
- H04N25/677—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction for reducing the column or line fixed pattern noise
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
- H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/771—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
Abstract
【課題】 撮像装置において、消費電力を増やすことなく画質劣化を抑えながら、高速読み出しを可能にすること。【解決手段】 それぞれ複数の光電変換部を備える、複数の単位画素からなる撮像素子(1101)と、予め決められた複数の単位画素ずつ、複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部の信号を加算して読み出す第1の駆動方法と、複数の光電変換部の信号を加算して読み出す第2の駆動方法とで撮像素子を駆動して画素信号を読み出すことが可能な読み出し手段と、デフォーカス量を求める検出手段(1104)と、デフォーカス量が予め決められた閾値より大きい場合に、第2の駆動方法で読み出した信号を選択し、デフォーカス量が閾値以内の場合に、第2の駆動方法で読み出した画素信号と、第1の駆動方法で読み出した画素信号を用いて得られた信号のいずれかを、読み出した画素信号ごとに選択する選択手段(1104)とを有する。【選択図】 図2
Description
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。
近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置では、撮像素子の感度向上や画像処理の高度化、メモリ容量の増加に伴い、高画素数、高速読み出しによる高フレームレートでの撮影が可能となってきている。高フレームレートでの撮影はAFの高速化や動画の品質改善など様々な恩恵があり、さらなる高フレームレート化が求められている。
一方、高画素数の撮像装置を用いて比較的低画素数の動画を高フレームレートで撮影するための低画素化手法として、画素加算平均手法が知られている。画素加算平均手法では、特定周期の複数画素の加算平均を撮像素子内で行うことでデータレートを下げ、高フレームレート化している。特許文献1には、行選択回路によって複数画素行を同時に選択し、出力させることで、複数行の画素信号の加算平均出力を行うことが開示されている。
しかしながら、複数画素行を同時に選択して接続した場合、ダイナミックレンジが確保できなくなることがある。特に同時接続する画素間の信号差が大きい場合に顕著となる。このため、特許文献1では同時接続する行数に応じて信号出力を行う画素を駆動する電流値を増加させ、増幅回路の駆動能力を上げることでダイナミックレンジを確保している。しかし、画素を駆動するための電流値を上げることにより読み出し時の消費電力が増加してしまうという問題がある。
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像装置において、消費電力を増やすことなく画質劣化を抑えながら、高速読み出しを可能にすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える、複数の単位画素からなる撮像素子と、予め決められた複数の単位画素ずつ、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部の信号を加算して読み出す第1の駆動方法と、前記予め決められた複数の単位画素ずつ、前記複数の光電変換部の信号を加算して読み出す第2の駆動方法とで前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出すことが可能な読み出し手段と、デフォーカス量を求める検出手段と、前記デフォーカス量が予め決められた閾値より大きい場合に、前記第2の駆動方法で読み出した信号を選択し、前記デフォーカス量が前記閾値以内の場合に、前記第2の駆動方法で読み出した画素信号と、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号を用いて得られた信号とのいずれか大きい方を、読み出した画素信号ごとに選択する選択手段とを有する。
本発明によれば、撮像装置において、消費電力を増やすことなく画質劣化を抑えながら、高速読み出しを可能にすることができる。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面において、同一の要素部品は同じ参照番号により示している。
<第1の実施形態>
はじめに、通常の被写体撮像用の撮像素子で位相差検出方式の焦点検出を実現する原理について説明する。図1は、撮影レンズの射出瞳から出た光束が撮像素子が有する単位画素の1つに入射する様子を模式的に示した図である。単位画素100は、第1のフォトダイオード(PD)101A及び第2のフォトダイオード(PD)101Bを有し、カラーフィルタ302及びマイクロレンズ303により覆われている。
はじめに、通常の被写体撮像用の撮像素子で位相差検出方式の焦点検出を実現する原理について説明する。図1は、撮影レンズの射出瞳から出た光束が撮像素子が有する単位画素の1つに入射する様子を模式的に示した図である。単位画素100は、第1のフォトダイオード(PD)101A及び第2のフォトダイオード(PD)101Bを有し、カラーフィルタ302及びマイクロレンズ303により覆われている。
マイクロレンズ303を有する画素に対して、撮影レンズの射出瞳304の中心を光軸305とする。射出瞳304を通過した光は、光軸305を中心として単位画素100に入射する。また、図1に示すように、撮影レンズの射出瞳304の一部領域である瞳領域306を通過する光束はマイクロレンズ303を通して、第1のPD101Aで受光される。同様に、射出瞳304の一部領域である瞳領域307を通過する光束はマイクロレンズ303を通して、第2のPD101Bで受光される。従って、第1のPD101Aと第2のPD101Bはそれぞれ、射出瞳304の別々の領域を通過した光を受光している。従って、第1のPD101Aと第2のPD101Bの信号を比較することで位相差の検知が可能となる。
以下、第1のPD101Aから得られる信号をA像信号、第2のPD101Bから得られる信号をB像信号と呼ぶ。また、第1のPD101Aの信号と第2のPD101Bの信号とを加算して読み出した信号は(A+B)像信号として、撮影画像に用いることができる。
次に、本第1の実施形態における撮像装置の構成を図2のブロック図に示す。撮影レンズ1111はレンズ駆動回路1110によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが行われ、被写体の光学像を撮像素子1101に結像させる。撮像素子1101には図1で示した構成を有する複数の単位画素100が行列状に配置され、撮像素子1101に結像された被写体の像は、電気的な画像信号に変換されて撮像素子1101から出力される。信号処理回路1103は、撮像素子1101から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、データを圧縮したりする。また、信号処理回路1103では、撮像素子1101から取得したA像信号と(A+B)像信号の差分信号としてB像信号の生成も行う。
タイミング発生回路1102は、撮像素子1101を駆動するタイミング信号を出力する。全体制御・演算回路1104は、各種演算を行うとともに、撮像素子1101の動作を含む撮像装置全体の動作を制御する。全体制御・演算回路1104は、更に、A像信号及びB像信号を用いた位相差検出方式の焦点検出動作やデフォーカス量の算出も行う。信号処理回路1103が出力する画像データは、メモリ1105に一時的に記憶される。不揮発性メモリ1106はプログラムや種々の閾値、撮像装置ごとに異なる調整値などが記憶されている。表示回路1107は、各種情報や撮影した画像を表示する。記録回路1108は、画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体に対して読み書きを行う回路である。操作回路1109は、スイッチ、ボタン、タッチパネルなどを代表とする入力デバイス群を含み、撮像装置に対するユーザ指示を受け付ける。
次に、撮像素子1101の構成例を図3及び図4を用いて説明する。図3は、撮像素子1101の全体構成例を示す図である。撮像素子1101は、画素領域1、垂直走査回路2、読み出し回路3、水平走査回路4、出力アンプ5を含む。画素領域1には、複数の単位画素100が行列状に配置されている。ここでは、説明を簡単にするために4×4の16画素の配列を示してあるが、実際には数100万以上の単位画素が行列状に配置される。図1で説明したように、各単位画素100は、第1のPD101A及び第2のPD101Bを備える。本実施形態では、垂直走査回路2は、画素領域1の画素を1行単位で選択し、選択行の画素に対して駆動信号を送出する。読み出し回路3は、列毎に列読み出し回路を備え、単位画素100からの出力信号を増幅し、その出力信号をサンプルホールドする。水平走査回路4は、読み出し回路3でサンプルホールドされた信号を列毎に順次出力アンプ5に出力するための信号を送出する。出力アンプ5は、水平走査回路4の動作により、読み出し回路3から出力された信号を信号処理回路1103に出力する。垂直走査回路2、読み出し回路3、水平走査回路4は、タイミング発生回路1102からのタイミング信号により駆動される。
図4は、任意の列に接続された単位画素100の構成例を示す回路図である。以下、n行目の画素回路について説明するが、n+1行目以降の単位画素100も同様の構成を有するため、図中では省略して示している。駆動信号に関しては行の区別を行うため、各駆動信号に対してそれぞれ行番号の添え字を付している。
第1のPD101A、第2のPD101Bには、第1の転送スイッチ102A、第2の転送スイッチ102Bがそれぞれ接続されている。また、第1の転送スイッチ102A及び第2の転送スイッチ102Bの出力は、フローティングディフュージョン(FD)領域103を通じて増幅部104に接続されている。FD領域103にはリセットスイッチ105が接続され、増幅部104のソースには選択スイッチ106が接続される。
第1のPD101A、第2のPD101Bは、同一のマイクロレンズ303を通過した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部として機能する。第1の転送スイッチ102A及び第2の転送スイッチ102Bは、それぞれ第1のPD101A、第2のPD101Bで発生した電荷を共通のFD領域103に転送する転送部として機能する。また、第1の転送スイッチ102A及び第2の転送スイッチ102Bは、それぞれ垂直走査回路2からの転送パルス信号PTXAn、PTXBnによって制御される。
FD領域103は、第1のPD101A、第2のPD101Bから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅部104は、ソースフォロワMOSトランジスタであり、FD領域103により変換された電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
転送パルス信号PTXAnがH、PTXBnがLの場合、FD領域103には第1のPD101Aの電荷のみが転送され、増幅部104を介してA像信号を読み出すことができる。また、転送パルス信号PTXAn、PTXBnを共にHに制御すると、FD領域103に第1のPD101A、第2のPD101Bぞれぞれの電荷が転送される。そのため、増幅部104を介してA像信号とB像信号の加算信号、すなわち(A+B)像信号を読み出すことができる。信号処理回路1103では、読み出されたA像信号と(A+B)像信号の差分からB像信号を算出し、公知の位相差演算によりデフォーカス量を算出する。
リセットスイッチ105は、垂直走査回路2からのリセットパルス信号PRESnによって制御され、FD領域103の電位を基準電位VDD108にリセットする。
静止画撮影のように解像度の高い画像が求められる場合、垂直走査回路2により垂直選択パルス信号PSELnによって各列1つ(すなわち、1行分)の選択スイッチ106を制御する。そして、増幅部104で増幅された電圧信号を垂直出力線107に画素信号として出力する。垂直出力線107に出力された画素信号は、読み出し回路3に読み出され、水平走査回路4の動作により読み出し回路3から出力された信号は、出力アンプ5を通して順次読み出される。同様にn+1行目、n+2行目、…、と続けることで、各単位画素から画素信号が読み出される。この読み出しはA像信号を読み出すとき(第3の駆動方法)も(A+B)像信号を読み出す時(第4の駆動方法)も同様である。
一方、動画撮影では時間解像度の高い画像が求められるため、読み出しの高速化のための画素数の圧縮を目的として垂直方向のいくつかの画素を同時に選択し、加算平均出力を得る。例えば、カラーフィルタ302が公知のベイヤー配列の原色カラーフィルタで3画素加算の場合、垂直走査回路2により垂直選択パルス信号PSELn、PSELn+2、PSELn+4のように列あたり3つの選択スイッチ106を同時にONする。このようにすることで、n+2行目を画素重心とする画素信号として、それぞれの増幅部104を介して電圧信号の加算平均出力を垂直出力線107に出力する。そして、次行の画素出力を得るには、垂直走査回路2により、例えば垂直選択パルス信号PSELn+3、PSELn+5、PSELn+7を同時にHとする。この場合の画素信号の画素重心はn+5行目となり、画素重心が3行間隔となるので、垂直方向に1/3に圧縮された画像信号を読み出すことができる。この読み出しはA像信号を読み出すとき(第1の駆動方法)も(A+B)像信号を読み出す時(第2の駆動方法)も同様である。
なお、高解像度が求められていない静止画を撮影するときも、動画撮影と同様の読み出し方法で読み出せばよい。
次に、動画撮影を例にとって、第1の実施形態における画像形成の方法に関して、図5のフローチャートを用いて説明する。
動画開始の指示がなされると、S501でフレーム数Nを1にリセットする。次にS502で第1フレームのA像信号と(A+B)像信号を取得する。ここで第Nフレームにおける座標(x,y)の画素のA像信号出力をA(x,y,N)、(A+B)像信号出力をAB(x,y,N)、さらにデフォーカス量をD(x,y,N)とする。通常デフォーカス量は図6のように領域ごとに定義されることが多いので、その場合は当該座標の画素が属する領域(図6中の太枠の領域)のデフォーカス量とする。
S503で第1フレームのA像信号と、(A+B)像信号からA像信号を引いた差分であるB像信号とからデフォーカス量D(x,y,1)を算出する。続けてS504で第N+1フレーム(1回目のルーチンでは第2フレーム)のA像信号と(A+B)像信号を取得し、S505でデフォーカス量D(x,y,N+1)を算出する。
S506で第Nフレームの各画素のデフォーカス量D(x,y,N)に基づいて第N+1フレームにおける最終的な画像信号P(x,y,N+1)を決定する。本第1の実施形態では、第Nフレームのデフォーカス量D(x,y,N)が予め決められた閾値Dthより大きい、あるいは算出できない場合、
P(x,y,N+1)=AB(x,y,N+1)
とする。なお、閾値Dthは、例えば撮影レンズ1111の焦点距離や被写界深度等に応じて、合焦あるいはほぼ合焦していると見做せる値とするなど、適宜設定する。
P(x,y,N+1)=AB(x,y,N+1)
とする。なお、閾値Dthは、例えば撮影レンズ1111の焦点距離や被写界深度等に応じて、合焦あるいはほぼ合焦していると見做せる値とするなど、適宜設定する。
第Nフレームのデフォーカス量D(x,y,N)が閾値Dth以内であれば、
P(x,y,N+1)
=Max{AB(x,y,N+1),2×A(x,y,N+1)}
とする。以上のことを第N+1フレーム中の画像出力に関わるすべての座標(x,y)の画素について行う。
P(x,y,N+1)
=Max{AB(x,y,N+1),2×A(x,y,N+1)}
とする。以上のことを第N+1フレーム中の画像出力に関わるすべての座標(x,y)の画素について行う。
なお、ここで1フレーム前のデフォーカス量D(x,y,N)を用いる理由は、通信時間や演算処理の都合上、直ちに第N+1フレームのデフォーカス量D(x,y,N+1)を用いることが難しいからである。しかしながら、例えば低解像度の静止画を処理する場合には、第N+1フレームのデフォーカス量D(x,y,N+1)を用いることも可能である。
通常、デフォーカス量が小さいところでは、A像信号とB像信号の出力はほぼ等しい。しかし、画素加算対象となる画素間の信号差が大きければ、所望の加算平均出力が得られないことがあり、2つのフォトダイオード101A、101Bの加算出力となる(A+B)像信号の方が顕著に現れる。そこで、本来の画像信号である(A+B)像信号とA像信号の2倍のうち、大きい方の信号出力を第N+1フレームの最終的な画像信号P(x,y,N+1)としている。
そして、動画撮影終了の指示がされるまで、S507でフレーム数NをインクリメントしてS504へ戻る。
以上のように、デフォーカス量に基づいて画素信号を決定することで、消費電力を増やすこと無く、加算平均出力時に生じるダイナミックレンジの損失を補うことができる。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態における画像形成の方法について、図7のフローチャートを用いて説明する。第1の実施形態との違いは、S506で行っていた、最終的な画像信号をA像信号の2倍で置き換える動作を、第2の実施形態ではG画素に限定して行う点にある。通常、撮像素子1101は人間の比視感度に合わせているため、撮像素子1101が原色のカラーフィルタ302により覆われている場合、G画素の感度が最も高い。このため、加算平均出力を得る際にダイナミックレンジの損失が発生しやすいG画素のみ置き換えを実施する。なお、図7において図5と同様の処理には同じステップ番号を付している。
次に、本発明の第2の実施形態における画像形成の方法について、図7のフローチャートを用いて説明する。第1の実施形態との違いは、S506で行っていた、最終的な画像信号をA像信号の2倍で置き換える動作を、第2の実施形態ではG画素に限定して行う点にある。通常、撮像素子1101は人間の比視感度に合わせているため、撮像素子1101が原色のカラーフィルタ302により覆われている場合、G画素の感度が最も高い。このため、加算平均出力を得る際にダイナミックレンジの損失が発生しやすいG画素のみ置き換えを実施する。なお、図7において図5と同様の処理には同じステップ番号を付している。
動画撮影開始の指示がなされると、S501でフレーム数Nを1にリセットする。次に、S502で第1フレームのA像信号と(A+B)像信号を取得する。S503で第1フレームのA像信号と、(A+B)像信号からA像信号を引いて得たB像信号とからデフォーカス量D(x,y,1)を算出する。続けてS504において、第N+1フレームのA像信号と(A+B)像信号を取得し、S505でデフォーカス量D(x,y,N+1)を算出する。
次に、S706で第Nフレームの各画素のデフォーカス量D(x,y,N)に基づいて第N+1フレームにおける最終的な画像信号P(x,y,N+1)を決定する。本第2の実施形態では、画像信号P(x,y,N+1)のうち、R画素をR(x,y,N+1)、G画素をG(x,y,N+1)、B画素をB(x,y,N+1)とする。R画素とB画素についてはデフォーカス量D(x,y,N)に関わらず、第N+1フレームの(A+B)像信号であるAB(x,y,N+1)をそのまま最終的な画像信号とする。一方、G画素については第Nフレームのデフォーカス量D(x,y,N)が閾値Dthより大きい、あるいは算出できない場合、
G(x,y,N+1)=AB(x,y,N+1)
とする。また、第Nフレームのデフォーカス量D(x,y,N)が閾値Dth以内であれば、
G(x,y,N+1)
=Max{AB(x,y,N+1),2×A(x,y,N+1)}
とする。以上の処理を第N+1フレーム中の画像出力に関わるすべての座標の画素について行う。
G(x,y,N+1)=AB(x,y,N+1)
とする。また、第Nフレームのデフォーカス量D(x,y,N)が閾値Dth以内であれば、
G(x,y,N+1)
=Max{AB(x,y,N+1),2×A(x,y,N+1)}
とする。以上の処理を第N+1フレーム中の画像出力に関わるすべての座標の画素について行う。
そして、動画撮影終了の指示がされるまで、S507でフレーム数NをインクリメントしてS504へ戻る。
以上のように、G画素についてはデフォーカス量を参照することで加算平均出力時に生じるダイナミックレンジの損失を補うが、R画素やB画素については本来の画像信号である(A+B)像信号をそのまま画像出力として用いる。これにより、画質の劣化を必要最小限に止めながら、加算平均出力特有の画質劣化を抑えることができる。
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、第1の実施形態のS506で行っていた、最終的な画像信号をA像信号の2倍(複数倍)で置き換える動作を(A+B)像信号とA像信号の加重平均で置き換え、さらにフレーム間で連続的に重みづけを変えていくことを特徴としている。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、第1の実施形態のS506で行っていた、最終的な画像信号をA像信号の2倍(複数倍)で置き換える動作を(A+B)像信号とA像信号の加重平均で置き換え、さらにフレーム間で連続的に重みづけを変えていくことを特徴としている。
図8は第3の実施形態においてS506で最終的な画像信号P(x,y,N+1)を算出するための条件表である。「フレーム」の列は、各フレームにおけるデフォーカス量の状態を記号で表しており、それぞれの条件に対する画像信号P(x,y,N+1)の算出式を右欄に記載している。
例えば、3行目の条件は第N−1フレームから2フレーム続けてデフォーカス量がDth以下である場合、P(x,y,N+1)の値をAB(x,y,N+1)と{AB(x,y,N+1)+4×A(x,y,N+1)}/3のうち大きい方とする。後者の値は(A+B)像信号(x,y,N+1)とA像信号A(x,y,N+1)の2倍を1:2で加重平均したものである。
これにより、本来の画像信号である(A+B)像信号AB(x,y,N+1)が大きい場合は常にその出力が優先される。一方、そうでない場合はデフォーカス量がDth以下のフレーム、つまり合焦しているフレームが続くほど、徐々にA像信号の2倍の出力に近づくよう重みづけを変えている。
このように、複数フレーム分のデフォーカス量を用いて最終的な画素信号を決定することで、第1の実施形態と同様の効果に加えて、合焦したフレームの次のフレームから突然色が変化したといったような違和感を抑制することができる。
また、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。上述した第1〜第3の実施形態では、A像信号が視差を有しており、かつ(A+B)像信号に比べて低感度であることから、撮像素子から得られるデフォーカス量を元にA像信号への置き換えを行う構成とした。しかし、撮像素子とは異なる撮像光学系に配された位相差センサから得られるデフォーカス量に基づいてA像信号への置き換えを行う構成としても、同様の効果を得ることができる。
100:単位画素、101A:第1のフォトダイオード、101B:第2のフォトダイオード、303:マイクロレンズ、1101:撮像素子、1102:タイミング発生回路、1103:信号処理回路、1104:全体制御・演算回路
Claims (10)
- 複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える、複数の単位画素からなる撮像素子と、
予め決められた複数の単位画素ずつ、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部の信号を加算して読み出す第1の駆動方法と、前記予め決められた複数の単位画素ずつ、前記複数の光電変換部の信号を加算して読み出す第2の駆動方法とで前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出すことが可能な読み出し手段と、
デフォーカス量を求める検出手段と、
前記デフォーカス量が予め決められた閾値より大きい場合に、前記第2の駆動方法で読み出した信号を選択し、前記デフォーカス量が前記閾値以内の場合に、前記第2の駆動方法で読み出した画素信号と、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号を用いて得られた信号とのいずれか大きい方を、読み出した画素信号ごとに選択する選択手段と
を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記選択手段は、前記デフォーカス量が前記閾値以内の場合に、前記第2の駆動方法で読み出した画素信号と、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号を複数倍した信号のうち、いずれか大きい方を選択することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記複数の単位画素は、原色のカラーフィルタで覆われ、
前記選択手段は、R及びBの画素信号の場合は、前記デフォーカス量に関わらず前記第2の駆動方法で読み出した画素信号を選択し、Gの画素信号の場合に、前記デフォーカス量に基づく選択を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記選択手段は、前記デフォーカス量が前記閾値以内の場合に、前記第2の駆動方法で読み出した画素信号と、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号及び前記第2の駆動方法で読み出した画素信号を加重平均した信号とのうち、いずれか大きい方を選択することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記選択手段は、複数フレーム分の前記デフォーカス量に基づいて前記加重平均の重みを変え、前記デフォーカス量が前記閾値以内のフレームが連続していくに従って、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号に対する重みをより大きくすることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記検出手段は、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号と、前記第2の駆動方法で読み出した画素信号とに基づいて、デフォーカス量を算出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記検出手段は、前記撮像素子と異なる光電変換部を有し、当該異なる光電変換部から得られた信号に基づいて、前記デフォーカス量を求めることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像装置は、静止画撮影と動画撮影が可能であって、
前記読み出し手段は、前記動画撮影において、前記第1の駆動方法及び前記第2の駆動方法で駆動し、前記静止画撮影において、前記複数の単位画素それぞれから、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部の信号を読み出す第3の駆動方法と、前記複数の単位画素それぞれから、前記複数の光電変換部の信号を加算して読み出す第4の駆動方法とで駆動することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記選択手段は、前記動画撮影において、1フレーム前のタイミングで得られたデフォーカス量に基づいて、選択を行うことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える、複数の単位画素からなる撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
読み出し手段が、予め決められた複数の単位画素ずつ、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部の信号を加算して読み出す第1の駆動方法により、前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出す第1の読み出し工程と、
前記読み出し手段が、前記予め決められた複数の単位画素ずつ、前記複数の光電変換部の信号を加算して読み出す第2の駆動方法により、前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出す第2の読み出し工程と、
検出手段が、デフォーカス量を求める検出工程と、
選択手段が、前記デフォーカス量が予め決められた閾値より大きい場合に、前記第2の駆動方法で読み出した信号を選択し、前記デフォーカス量が前記閾値以内の場合に、前記第2の駆動方法で読み出した画素信号と、前記第1の駆動方法で読み出した画素信号を用いて得られた信号とのいずれか大きい方を、読み出した画素信号ごとに選択する選択工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014183496A JP2016058877A (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 撮像装置及びその制御方法 |
US14/847,618 US9635241B2 (en) | 2014-09-09 | 2015-09-08 | Image capturing apparatus and method of controlling image capturing apparatus |
CN201510567208.6A CN105407299B (zh) | 2014-09-09 | 2015-09-08 | 摄像装置及控制摄像装置的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014183496A JP2016058877A (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 撮像装置及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016058877A true JP2016058877A (ja) | 2016-04-21 |
Family
ID=55438699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014183496A Pending JP2016058877A (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 撮像装置及びその制御方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9635241B2 (ja) |
JP (1) | JP2016058877A (ja) |
CN (1) | CN105407299B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018019193A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
JP2019129374A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体及び撮像装置 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5978415B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2016-08-24 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置及び合焦制御方法 |
US10411798B2 (en) * | 2017-07-13 | 2019-09-10 | Qualcomm Incorporated | Power optimized VLC signal processing with efficient handling of ISP/VFE |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5489641B2 (ja) * | 2008-11-11 | 2014-05-14 | キヤノン株式会社 | 焦点検出装置及びその制御方法 |
JP5250474B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2013-07-31 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
JP5888914B2 (ja) * | 2011-09-22 | 2016-03-22 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその制御方法 |
JP6263035B2 (ja) * | 2013-05-17 | 2018-01-17 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
-
2014
- 2014-09-09 JP JP2014183496A patent/JP2016058877A/ja active Pending
-
2015
- 2015-09-08 US US14/847,618 patent/US9635241B2/en active Active
- 2015-09-08 CN CN201510567208.6A patent/CN105407299B/zh active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018019193A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
JP2019129374A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体及び撮像装置 |
JP7237450B2 (ja) | 2018-01-23 | 2023-03-13 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体及び撮像装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9635241B2 (en) | 2017-04-25 |
CN105407299B (zh) | 2018-11-16 |
US20160073008A1 (en) | 2016-03-10 |
CN105407299A (zh) | 2016-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10205894B2 (en) | Imaging device and imaging system | |
JP4609428B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 | |
KR101934696B1 (ko) | 촬상소자 | |
JP5850680B2 (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
JP5455798B2 (ja) | 画像処理装置 | |
JP5946421B2 (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
JP6099904B2 (ja) | 撮像装置 | |
US10313588B2 (en) | Image capturing system and control method of image capturing system | |
US10033951B2 (en) | Image sensor that performs different readout operations and image capturing apparatus including image sensor | |
US9635241B2 (en) | Image capturing apparatus and method of controlling image capturing apparatus | |
JP2020092346A (ja) | 撮像装置およびその制御方法 | |
JP6004656B2 (ja) | 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム | |
US10623642B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof with change, in exposure period for generating frame, of conversion efficiency | |
JP6393087B2 (ja) | 撮像素子及び撮像装置 | |
JP2016103701A (ja) | 撮像素子及びその制御方法 | |
JP6590055B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP6167473B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP6402807B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP2008300931A (ja) | 撮像装置 | |
JP2015173387A (ja) | 撮像素子、その駆動方法、およびプログラム | |
JP2014120795A (ja) | 光電変換装置、光電変換システム、光電変換装置の駆動方法、光電変換システムの駆動方法 |