JP5526980B2 - 撮像装置および撮像素子 - Google Patents
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Description
請求項9に記載の発明による撮像素子は、水平および垂直方向に行列状に二次元配列され、撮影光学系を介して入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子を有する複数の撮像画素と、撮像画素とともに二次元配列され、撮影光学系を介して入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子を有する複数の焦点検出画素と、行ごとに光電変換素子の電荷蓄積の期間を所定時間ずつ重複させる蓄積制御手段と、全ての行のそれぞれについて撮像画素による電荷蓄積の期間と焦点検出画素による電荷蓄積の期間とが重複する期間のうち、全ての行に共通する期間内で撮像画素の電荷蓄積を一時的に中断させる蓄積中断手段と、撮像画素および焦点検出画素に基づいて、連続する複数フレームの画像データを生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。
さらに、本発明によれば、全ての行のそれぞれについて撮像画素による電荷蓄積の期間と焦点検出画素による電荷蓄積の期間とが重複する期間のうち、全ての行に共通する期間内で撮像画素の電荷蓄積を一時的に中断させて画像データを生成できる。
第1の実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式デジタルカメラを例に挙げて説明する。図1は、第1の実施の形態のカメラの構成を示すカメラの横断面図である。第1の実施の形態のデジタルカメラ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。
(1)複数の撮像画素310は、交換レンズ202(レンズ202、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210)を介して入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子11を有して撮像信号を出力し、複数の焦点検出画素313、314は、交換レンズ202を介して入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子13、14を有して焦点検出信号を出力する。そして、撮像画素310と焦点検出画素313、314とは同一の撮像素子212に含まれるように構成される。ボディ駆動制御装置214は、撮像画素310による電荷蓄積の期間と焦点検出画素313、314による電荷蓄積の期間とを時間的に少なくとも一部重複させ、撮像画素310から出力された撮像信号に基づいて、連続する複数フレームの画像データを生成する。さらに、照明手段218は、1フレームのうち、撮像画素310による電荷蓄積の期間と焦点検出画素313、314による電荷蓄積の期間とが一部重複する期間で発光して被写体を照明する。そして、ボディ駆動制御装置214は、照明手段218による照明が行われたフレームにおいて焦点検出画素313、314から出力された焦点検出信号に基づいて、フォーカシング用レンズ210の焦点調節を行うとともに、照明手段218が発光している期間中に、撮像画素310の電荷蓄積を中断させるようにした。したがって、ある1フレーム内で照明手段218が発光した場合であっても、照明手段218の発光の影響を受けていない画像データを生成することができる。その結果、照明手段218が発光したフレームに対応する画像データを記録しない場合と異なり、フレームレートの低下、すなわち動画像の品質低下を防ぐことができる。
図面を参照して、本発明の第2の実施の形態によるデジタルカメラを説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、撮像素子がCCDイメージセンサとして構成される点で、第1の実施の形態と異なる。
(1)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20は、図3に対応した撮像素子212の部分拡大図であり、焦点検出画素311は一対の光電変換部を備える。
上述した実施の形態では、焦点検出画素は瞳分割型の位相差検出に用いるための画素信号を出力したが、これに代えて、たとえばコントラスト検出方式の画素信号を出力するものであってもよい。この場合は、焦点検出画素と撮像画素の構造とは同一であり、相違点は制御信号φUによる電荷蓄積中断を行うか行わないかのみとなる。このように、焦点検出画素の構造と撮像画素の構造とを同一にしてコントラスト検出方式で焦点検出を行う場合には、焦点検出画素の画素補間が不要となるので、画像品質が向上する。
上述した実施の形態においては、動画撮影に本発明を適用しているが、これに限定されるものではない。たとえば連続撮影(複数回の画像フレームのうち所定回毎に画像フレームを記録する)や単独撮影(複数回の画像フレームのうち、所定のトリガに応じて1つの画像フレームを記録する)にも本発明を適用することができる。
214・・・ボディ駆動制御装置、 218・・・照明手段、
310・・・撮像画素、 313、314・・・焦点検出画素
Claims (9)
- 入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子を有し、撮像信号を出力する複数の撮像画素と、
入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子を有し、焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素と、
前記撮像画素による電荷蓄積の期間と前記焦点検出画素による電荷蓄積の期間とを時間的に少なくとも一部重複させる蓄積制御手段と、
前記撮像画素から出力された前記撮像信号に基づいて、連続する複数フレームの画像データを生成する画像生成手段と、
1フレームのうち、前記撮像画素による電荷蓄積の期間と前記焦点検出画素による電荷蓄積の期間とが一部重複する期間で発光して被写体を照明する照明手段と、
前記照明手段による照明が行われたフレームにおいて前記焦点検出画素から出力された前記焦点検出信号に基づいて、撮影光学系の焦点調節を行う調節手段とを備え、
前記蓄積制御手段は、前記照明手段が発光している期間中に、前記撮像画素の電荷蓄積を中断させ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、
前記撮像画素と前記焦点検出画素とは同一の撮像素子に含まれ、
前記画像生成手段は、前記撮像画素から出力された前記撮像信号に基づき前記連続する複数フレームの画像データを生成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または2に記載の撮像装置において、
前記画像生成手段により生成された前記画像データを動画情報として記憶媒体に記録する記録制御手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記画像生成手段により生成された前記画像データを逐次表示する表示制御手段をさらに備え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、
前記蓄積制御手段は、全ての前記撮像画素の電荷蓄積の期間と前記焦点検出画素の電荷蓄積の期間とを一致させ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、
前記撮像画素および前記焦点検出画素は水平および垂直方向に行列状に二次元配列され、
前記蓄積制御手段は、行ごとに前記光電変換素子の電荷蓄積の期間を所定期間ずつ重複させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項2乃至6のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出画素の周囲に位置する複数の前記撮像画素の撮像信号に基づき、前記焦点検出画素の位置における撮像信号を補間処理により作成する補間手段をさらに備え、
前記画像生成手段は、前記撮像画素の撮像信号と前記補間手段により作成された撮像信号とを用いて前記画像データを生成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素は、前記撮像画素が受光する光束に対して互いに相補的な光束を受光する一対の第1焦点検出画素と第2焦点検出画素とを含み、
前記調節手段は、前記第1焦点検出画素が出力する焦点検出信号と前記第2焦点検出画素が出力する第2焦点検出信号との相対的な位相を検出し、前記位相に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。 - 水平および垂直方向に行列状に二次元配列され、撮影光学系を介して入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子を有する複数の撮像画素と、
前記撮像画素とともに二次元配列され、前記撮影光学系を介して入射した光束を受光して電荷蓄積する光電変換素子を有する複数の焦点検出画素と、
行ごとに前記光電変換素子の電荷蓄積の期間を所定時間ずつ重複させる蓄積制御手段と、
全ての行のそれぞれについて前記撮像画素による電荷蓄積の期間と前記焦点検出画素による電荷蓄積の期間とが重複する期間のうち、全ての行に共通する期間内で前記撮像画素の電荷蓄積を一時的に中断させる蓄積中断手段と、
前記撮像画素および前記焦点検出画素に基づいて、連続する複数フレームの画像データを生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする撮像素子。
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