JP2017126886A - 撮像装置、撮像装置の制御方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
<撮像装置の構成>
図1は、撮像素子100から出力される信号を処理する画像処理装置11を備えた、本実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図2(a)は、画素部301を構成する画素20の平面図である。図2(a)に示すように、画素20は、1つのマイクロレンズ21に対応し、PD21aおよび21bにより構成される2つの光電変換部を有する。
図5は、加算読み出し動作により撮像素子100のj行目の画素から信号を読み出す動作のタイミングを示している。時刻T1において、リセット信号ΦR(j)がHになる。次に、時刻T2において、制御信号ΦTXA(j)とΦTXB(j)がHになると、j行目の画素420のPD421a、421bをリセットする。なお、図4のPD421aと421bは、それぞれ図2のPD21aとPD21bに対応する。
次に、分割読み出し動作について図6を用いて説明する。図6は、分割読み出し動作により撮像素子100のj行目の画素から信号を読み出す動作のタイミングを示している。時刻T1においてリセット信号ΦR(j)をHにする。続いて、時刻T2においてΦTXA(j)とΦTXB(j)がHになると、j行目の画素20のPD421a、421bをリセットする。次に、時刻T3で制御信号ΦTXA(j)とΦTXB(j)をLにすると、PD421a、421bは電荷蓄積を開始する。続いて、時刻T4で行選択信号ΦS(j)がHとなると、行選択スイッチ426がオン状態となって垂直信号線427に接続され、ソースフォロアアンプ425が動作状態となる。
本実施形態では、撮像素子100から1フレーム分の信号を読み出す際の読み出し制御の1つとして、選択的駆動制御を行う。選択的駆動制御では、1フレームの読み出し時に、予め決められた行で分割読み出しを行って焦点検出用信号および第2の加算信号を取得し、それ以外の行においては加算読み出しを行って第1の加算信号を取得する。図7はその概念を示す図であり、一例として、予め決められた行おきに分割読み出しを行う場合を示している。このように、フレーム内で、分割読み出しと加算読み出しとを行単位で選択的に行うことで、フレーム内の任意の位置において位相差方式による焦点検出を行うことが可能になる(選択的位相差AF)。また、全画面にわたって分割読み出しを行う場合に比べて、信号の読み出しにかかる時間を短縮することができると共に、電力消費を抑えることができる。更に、第1の加算信号および第2の加算信号から、1フレーム分の画像を得ることができる。
第1のNR処理部105では、制御部109から出力される加算読み出しと分割読み出しを区別する信号を受け取り、これに応じて、センサ補正部103から出力された画像信号に対してフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理を通じて信号レベルの補正を行い、加算読み出しと分割読み出しの違いに起因するノイズ成分の違いによる影響を抑圧することを図る。
第2のNR処理部1061では、加算読み出しをした画素なのか、それとも分割読み出しをした画素なのかに関係なく、第1のNR処理部105から出力された画像信号全体に対して、フィルタリング等を使用してノイズ抑圧処理を行う。
第2の実施形態では、第2のNR処理部1061の処理が第1の実施形態と異なる。それ以外のPD読み出し方法、画像処理装置の構成、フレーム読み出し時の処理や第1のNR処理部105の処理は、第1の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
第3の実施形態では、制御部109は、第1および第2の実施形態で説明した、行単位で読み出し動作を切り替えるモードと、画素部301の有効領域301aのすべての画素において、分割読み出しを行うモードとを切り替えることができる。一部の領域に対してのみ分割読み出しを行った場合のほうが、すべての領域に対して分割読み出しを行った場合よりも処理が高速化できる。反対に、すべての領域に対して分割読み出しを行った場合には、すべての領域から焦点検出用の信号が得られるため、距離情報を考慮した画像処理(例えば、ぼかし処理)を効果的に行うことができる。そのため、処理速度が要求される動画撮影モードや高速連写撮影モードにおいては一部の領域に対してのみ分割読み出しを行い、それ以外の撮影モード(例えば、静止画撮影モード)ではすべての領域に対して分割読み出しを行うようにすることが考えられる。
本発明は、上述の実施形態の1つ以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し作動させる処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
102 CDS/AGC回路
103 センサ補正部
105 第1のNR処理部
106 信号処理部
1061 第2のNR処理部
107 表示部
108 記録部
109 制御部
110 操作部
111 タイミングジェネレータ
20 画素
21、22 マイクロレンズ
21a、21b、22a、22b、22c、22d 光電変換部(PD)
301 画素部
301a 有効領域
301b 垂直オプティカルブラック(OB)領域
301c 水平オプティカルブラック(OB)領域
302 垂直走査回路
303 読み出し回路
304 水平走査回路
305 出力回路
Claims (22)
- 1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する、複数の画素を備えた撮像素子と、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された信号に対して、信号レベルの補正を行う第1の信号処理手段と、を有し、
前記第1の信号処理手段は、前記第1の領域から取得した信号に対して前記補正を行い、前記第2の領域から取得した信号に対しては前記補正を行わないことを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の信号処理手段は、前記補正の処理対象となる着目画素の信号レベルを、前記着目画素の近傍画素の信号レベルに基づいて補正することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第1の信号処理手段は、前記着目画素の信号レベルと前記近傍画素の信号レベルとの差分を算出し、前記差分が予め定められた閾値より小さい値となる前記近傍画素の信号レベルを用いて、前記着目画素の信号レベルの補正を行うことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記第1の信号処理手段は、前記着目画素の信号に含まれるノイズレベルが高いほど、前記着目画素の信号レベルと比較する前記近傍画素の数を多くすることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記第1の信号処理手段は、前記着目画素の信号に含まれるノイズレベルが高いほど、前記閾値を大きくすることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記第1の信号処理手段は、前記着目画素の信号にノイズ抑圧処理を行うことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1の読み出し動作によって読み出された信号に含まれるノイズレベルが、前記第2の読み出し動作によって読み出された信号に含まれるノイズレベルよりも高いことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1の信号処理手段による前記信号レベルの補正が行われた後の、第1の読み出し動作によって読み出された信号に含まれるノイズレベルが、前記第1の信号処理手段による前記信号レベルの補正が行われる前の、第1の読み出し動作によって読み出された信号に含まれるノイズレベルよりも、前記第2の読み出し動作によって読み出された信号に含まれるノイズレベルに近いことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- 前記第1の信号処理手段が補正を行った後の前記第1の領域から取得した信号と、前記第2の領域から取得した信号に対して、補正を行う第2の信号処理手段を有することを特徴とする請求項2乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第2の信号処理手段は、前記着目画素の信号レベルを、前記着目画素の近傍画素の信号レベルに基づいて補正することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 前記第2の信号処理手段は、前記着目画素の信号にノイズ抑圧処理を行うことを特徴とする請求項9または10に記載の撮像装置。
- 前記第2の信号処理手段は、前記着目画素の信号にローパスフィルタによる処理を行うことを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1の読み出し動作は、前記第1の領域における画素が有する複数の光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を、複数に分けて読み出す動作であり、前記複数の光電変換部のうちの所定の光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の動作と、前記所定の光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を読み出さずに、前記所定の光電変換部とは異なる光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の動作を含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第2の読み出し動作は、前記第2の領域における画素が有する複数の光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を加算して読み出す動作であることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
- 前記読み出し手段は、前記第1の読み出し動作を行う前記第1の領域と、前記第2の読み出し動作を行う第2の領域を、行単位で設定することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記読み出し手段は、前記第1の読み出し動作を行う前記第1の領域の位置と、前記第2の読み出し動作を行う第2の領域の位置を変更することを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 被写体の焦点を検出するための焦点検出領域を設定する設定手段を有し、
前記焦点検出領域の位置に応じて、前記第1の領域と第2の領域との位置を変更することを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。 - 前記読み出し手段は、前記第1の領域に含まれる画素に対して前記第1の読み出し動作を行い、前記第2の領域に含まれる画素に対して第2の読み出し動作を行うモードと、前記第1の領域と前記第2の領域に含まれる画素に対して前記第2の読み出し動作を行うモードを設定することが可能であることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記読み出し手段が、前記第1の領域と前記第2の領域に含まれる画素に対して前記第2の読み出し動作を行った場合には、
前記第1の信号処理手段は、前記補正を行わないことを特徴とする請求項18に記載の撮像装置。 - 前記読み出し手段は、前記第1の領域に含まれる画素に対して前記第1の読み出し動作を行い、前記第2の領域に含まれる画素に対して第2の読み出し動作を行うモードと、前記第1の領域と前記第2の領域に含まれる画素に対して前記第2の読み出し動作を行うモードを設定することが可能であり、
前記第2の信号処理手段は、前記読み出し手段が、前記第1の領域と前記第2の領域に含まれる画素に対して前記第2の読み出し動作を行った場合と、前記第1の領域に含まれる画素に対して前記第1の読み出し動作を行い、前記第2の領域に含まれる画素に対して第2の読み出し動作を行った場合とで、前記補正のレベルを変更することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する、複数の画素を備えた撮像素子と、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された信号に対し、信号レベルの補正を行う第1の信号処理部と、を有する撮像装置において、
前記第1の信号処理手段は、前記第1の領域から取得した信号に対して前記補正を行うステップを含み、
前記第1の信号処理手段は、前記第2の領域から取得した信号に対して前記補正を行わないことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する、複数の画素を備えた撮像素子と、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された信号に対し、信号レベルの補正を行う第1の信号処理部と、を有する撮像装置のコンピュータを作動させるプログラムにおいて、
前記第1の信号処理手段は、前記第1の領域から取得した信号に対して前記補正を行うステップを含み、
前記第1の信号処理手段は、前記第2の領域から取得した信号に対して前記補正を行わないことを特徴とするプログラム。
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