JP6053329B2 - Imaging apparatus and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、静止画像や動画像を撮像、記録、再生する撮像装置及び撮像装置制御システムに係わり、特に撮像装置の構成要素である撮像素子前面にマイクロレンズアレイを有する撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an image pickup apparatus and an image pickup apparatus control system for picking up, recording, and reproducing still images and moving images, and more particularly to an image pickup apparatus having a microlens array on the front surface of an image pickup element that is a component of the image pickup apparatus.

従来、固体メモリ素子を有するメモリカードを記録媒体として、CCD、CMOS等の固体撮像素子で撮像した静止画像や動画像を記録及び再生する電子カメラ等の撮像装置は多く存在する。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are many imaging devices such as electronic cameras that record and reproduce still images and moving images captured by a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS using a memory card having a solid-state memory device as a recording medium.

これらの撮像装置に関する技術の一例として、固体撮像素子の前面に複数画素に対し1つの割合で並ぶマイクロレンズアレイを配置することで、撮像素子に入射する光線の入射方向の情報をも得られるような構成の撮像装置が提案されている。(例えば、非特許文献1参照)。   As an example of the technology related to these image pickup devices, by arranging a microlens array arranged at a ratio of one for a plurality of pixels on the front surface of a solid-state image pickup device, information on the incident direction of light incident on the image pickup device can be obtained An imaging apparatus having a simple structure has been proposed. (For example, refer nonpatent literature 1).

このような撮像装置では、各画素からの出力信号を元に通常の撮影画像を生成する以外に、撮影された画像に対して所定の画像処理を施すことで、任意の焦点距離に焦点を合わせた画像を再構築すること(リフォーカス)なども可能である。   In such an imaging apparatus, in addition to generating a normal captured image based on an output signal from each pixel, the captured image is focused on an arbitrary focal length by performing predetermined image processing. It is also possible to reconstruct the reconstructed image (refocus).

Ren.Ng、他7名,「Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera」,Stanford Tech Report CTSR 2005-02Ren.Ng and 7 others, “Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera”, Stanford Tech Report CTSR 2005-02

しかしながら、前述のようなマイクロレンズアレイを有する撮像装置における撮影においては、以下のような問題があった。   However, shooting in the imaging apparatus having the microlens array as described above has the following problems.

撮像装置が生成する画像における画素単位は、1マイクロレンズあたり1画素となる。通常の撮像素子においては1マイクロレンズあたり1画素の構成のため、生成する画像のデータ数と略同数の画素信号を読み出せばよい。これに対し、上述した非特許文献1の撮像装置においては、1マイクロレンズあたり数十画素を有する構成であるため、通常の撮像装置の数十倍もの画素信号を扱わなければならない。このため、画像データのファイルサイズが大きくなり、通常のカメラなどの撮像装置と比べ撮像装置内に非常に大きなメモリ領域が必要となるとともに、保存する記録媒体も通常より大きな容量のものを使用する必要があった。また、1つの画像データを読み出すのに膨大な時間がかかり、例えば、連写撮影時の駒速を上げることなどが難しくなっていた。   The pixel unit in the image generated by the imaging device is one pixel per microlens. Since a normal image sensor has a configuration of one pixel per microlens, it is only necessary to read out pixel signals of approximately the same number as the number of image data to be generated. On the other hand, since the imaging device of Non-Patent Document 1 described above has a configuration having several tens of pixels per microlens, it must handle a pixel signal several tens of times that of a normal imaging device. For this reason, the file size of the image data is increased, and a very large memory area is required in the imaging apparatus as compared with an imaging apparatus such as a normal camera, and the recording medium to be stored has a larger capacity than usual. There was a need. In addition, it takes an enormous amount of time to read one piece of image data, and for example, it has been difficult to increase the frame speed during continuous shooting.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、複数の光電変換部毎に1つのマイクロレンズが配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像装置において、記録画像のファイルサイズを抑制し、かつ読出し速度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. In an imaging apparatus having a microlens array in which one microlens is arranged for each of a plurality of photoelectric conversion units, the file size of a recorded image is suppressed and read out. The purpose is to improve speed.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影レンズを介して入射する光を光電変換して電気信号を出力する、2次元に配置された複数の光電変換部と、光軸上において、前記撮影レンズと前記複数の光電変換部との間にあり、前記複数の光電変換部を予め決められた数ずつ分割した複数の単位領域それぞれについて1つ対応づけられて配置される、複数のマイクロレンズとを有する撮像手段と、前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、任意の距離に合焦した画像を生成するリフォーカス処理に用いる可能性がある分割領域か否かを判定する判定手段と、前記複数の分割領域のうち、前記判定手段によりリフォーカス処理に用いる可能性が無いと判定された分割領域に含まれる前記単位領域を構成する光電変換部から出力される電気信号を、前記単位領域毎に加算する加算手段と、前記複数の分割領域のうち、前記加算手段により加算された分割領域の電気信号を記録するとともに、前記判定手段によりリフォーカス処理に用いる可能性があると判定された分割領域の電気信号を加算せずにそれぞれ記録する記録手段とを有する。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention includes a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units that photoelectrically convert light incident through a photographing lens and output an electrical signal, and an optical axis. A plurality of unit regions that are arranged between the photographing lens and the plurality of photoelectric conversion units, and each of the plurality of unit regions obtained by dividing the plurality of photoelectric conversion units by a predetermined number is associated with each other. There is a possibility of using it for refocusing processing for generating an image focused at an arbitrary distance for each divided region obtained by dividing an image based on an electrical signal obtained from the imaging unit into a plurality of regions. determining means for determining whether the divided region among the plurality of divided regions, the unit region included in the divided region is determined that there is no possibility of using the refocus processing by the determination unit An electric signal output from the photoelectric conversion unit to be formed is added for each unit area, and among the plurality of divided areas, the electric signal of the divided area added by the adding means is recorded, and Recording means for recording each of the divided areas determined to be possibly used for the refocus processing by the determination means without being added.

本発明によれば、複数の光電変換部毎に1つのマイクロレンズが配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像装置において、記録画像のファイルサイズを抑制し、かつ読出し速度を向上させることができる。   According to the present invention, in an imaging device having a microlens array in which one microlens is arranged for each of a plurality of photoelectric conversion units, the file size of a recorded image can be suppressed and the reading speed can be improved.

本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施形態における撮像装置の光学系周辺の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration around an optical system of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像素子の画素配列とマイクロレンズアレイとの位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of the pixel arrangement | sequence of the image pick-up element in embodiment, and a micro lens array. 実施形態に係る撮影レンズの瞳領域と分割画素との対応関係を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining a correspondence relationship between a pupil region and divided pixels of the photographing lens according to the embodiment. 実施形態の撮像装置における被写体からの光線軌跡図。FIG. 6 is a ray trajectory diagram from a subject in the imaging apparatus of the embodiment. 本発明にかかる撮像装置の実施形態における被写体距離検出動作を説明する図である。It is a figure explaining the object distance detection operation | movement in embodiment of the imaging device concerning this invention. 本発明にかかる撮像装置の実施形態における撮影画像に応じた画像ファイル生成方法を説明する図である。It is a figure explaining the image file production | generation method according to the picked-up image in embodiment of the imaging device concerning this invention.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, shapes, relative arrangements, and the like of the components exemplified in the present embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. It is not limited to.

図1は、本第1の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1において、101は撮影レンズや絞りなどの光学系、102はメカニカルシャッタである。撮像素子103は、入射光を電気信号に変換する2次元に配置された光電変換部104と電気信号を増幅させる増幅回路105とを含み、入射光を電気信号に変換する。アナログ信号処理回路106は、撮像素子103から出力される画像信号に対してアナログ信号処理を行う。アナログ信号処理回路106は、相関二重サンプリングを行うCDS回路107、アナログ信号を増幅させる信号増幅器108、水平OBクランプを行うクランプ回路109、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器110を含む。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an optical system such as a photographing lens and a diaphragm, and 102 denotes a mechanical shutter. The image sensor 103 includes a two-dimensionally arranged photoelectric conversion unit 104 that converts incident light into an electric signal and an amplification circuit 105 that amplifies the electric signal, and converts the incident light into an electric signal. The analog signal processing circuit 106 performs analog signal processing on the image signal output from the image sensor 103. The analog signal processing circuit 106 includes a CDS circuit 107 that performs correlated double sampling, a signal amplifier 108 that amplifies the analog signal, a clamp circuit 109 that performs horizontal OB clamping, and an A / D converter 110 that converts the analog signal into a digital signal. Including.

タイミング信号発生回路111は、撮像素子103及びアナログ信号処理回路106を動作させる信号を発生する。駆動回路112は、光学系101及びメカニカルシャッタ102を駆動する。デジタル信号処理回路113は、画像データに対して必要な補正処理を行う画像補正回路114、画像補正回路114により補正処理されたデジタル信号を増幅させる信号増幅回路115、画像データに対し、必要な画像処理を行う画像処理回路116を含む。これらの構成により、デジタル信号処理回路113は撮影した画像データに必要なデジタル信号処理を行う。   The timing signal generation circuit 111 generates a signal for operating the image sensor 103 and the analog signal processing circuit 106. The drive circuit 112 drives the optical system 101 and the mechanical shutter 102. The digital signal processing circuit 113 includes an image correction circuit 114 that performs necessary correction processing on the image data, a signal amplification circuit 115 that amplifies the digital signal corrected by the image correction circuit 114, and a necessary image for the image data. An image processing circuit 116 that performs processing is included. With these configurations, the digital signal processing circuit 113 performs digital signal processing necessary for captured image data.

117は処理された画像データを記憶する画像メモリ、118は撮像装置から取り外し可能な記録媒体、119は信号処理された画像データを記録媒体118に記録する記録回路である。120は信号処理された画像データを表示する画像表示装置、121は画像表示装置120に画像を表示する表示回路である。   117 is an image memory for storing processed image data, 118 is a recording medium removable from the imaging apparatus, and 119 is a recording circuit for recording signal processed image data on the recording medium 118. Reference numeral 120 denotes an image display device that displays signal-processed image data, and 121 denotes a display circuit that displays an image on the image display device 120.

システム制御部122は撮像装置全体を制御する。不揮発性メモリ(ROM)123はシステム制御部122で実行される制御方法を記載したプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブル等の制御データ、及び、キズアドレス等の補正データを記憶する。揮発性メモリ(RAM)124は不揮発性メモリ123に記憶されたプログラム、制御データ及び補正データを転送して記憶しておき、システム制御部122が撮像装置を制御する際に使用される。また、撮影モード設定部125により、ISO感度設定などの撮影条件設定や、静止画撮影とライブビュー駆動の切り替えなどを行う。   The system control unit 122 controls the entire imaging apparatus. The non-volatile memory (ROM) 123 stores a program describing a control method executed by the system control unit 122, control data such as parameters and tables used when executing the program, and correction data such as a scratch address. To do. A volatile memory (RAM) 124 transfers and stores the program, control data, and correction data stored in the nonvolatile memory 123, and is used when the system control unit 122 controls the imaging apparatus. In addition, the shooting mode setting unit 125 sets shooting conditions such as ISO sensitivity setting, and switches between still image shooting and live view driving.

ここで、上記構成を有する撮像装置における撮影動作について説明する。なお、撮影動作に先立ち、撮像装置の電源投入時等のシステム制御部122の動作開始時において、不揮発性メモリ123から必要なプログラム、制御データ及び補正データを揮発性メモリ124に転送して記憶しておく。これらのプログラムやデータは、システム制御部122が撮像装置を制御する際に使用される。また、必要に応じて、追加のプログラムやデータを不揮発性メモリ123から揮発性メモリ124に転送したり、システム制御部122が直接不揮発性メモリ123内のデータを読み出して使用したりするものとする。   Here, a photographing operation in the imaging apparatus having the above configuration will be described. Prior to the shooting operation, necessary programs, control data, and correction data are transferred from the nonvolatile memory 123 to the volatile memory 124 and stored at the start of the operation of the system control unit 122 such as when the imaging apparatus is turned on. Keep it. These programs and data are used when the system control unit 122 controls the imaging apparatus. Further, as necessary, additional programs and data are transferred from the nonvolatile memory 123 to the volatile memory 124, or the system control unit 122 directly reads and uses the data in the nonvolatile memory 123. .

まず、光学系101は、システム制御部122からの制御信号により、レンズ等の光学系101を駆動して、適切な明るさになるように制御された被写体像を撮像素子103上に結像させる。次に、メカニカルシャッタ102は、静止画像撮影時においては、システム制御部122からの制御信号により、必要な露光時間となるように撮像素子103の動作に合わせて撮像素子103を遮光するように駆動される。この時、撮像素子103が電子シャッタ機能を有する場合は、メカニカルシャッタ102と併用して、必要な露光時間を確保してもよい。また、メカニカルシャッタ102は、動画像撮影時及びライブビュー駆動時においては、システム制御部122からの制御信号により、撮影中は常に撮像素子103が露光されるように、開放状態で維持される。   First, the optical system 101 drives the optical system 101 such as a lens in accordance with a control signal from the system control unit 122 to form a subject image controlled to have appropriate brightness on the image sensor 103. . Next, during still image shooting, the mechanical shutter 102 is driven by the control signal from the system control unit 122 so as to shield the image sensor 103 in accordance with the operation of the image sensor 103 so that a necessary exposure time is obtained. Is done. At this time, when the image sensor 103 has an electronic shutter function, it may be used together with the mechanical shutter 102 to secure a necessary exposure time. The mechanical shutter 102 is maintained in an open state so that the image sensor 103 is always exposed during shooting by a control signal from the system control unit 122 during moving image shooting and live view driving.

撮像素子103は、システム制御部122により制御されるタイミング信号発生回路111が発生する動作パルスを基にした駆動パルスで駆動される。光電変換部104において被写体像を光電変換により電気信号に変換し、増幅回路105において入射光量に応じて設定された増幅率のゲインを電気信号にかけ、アナログ画像信号として出力する。   The image sensor 103 is driven with a drive pulse based on an operation pulse generated by the timing signal generation circuit 111 controlled by the system control unit 122. The photoelectric conversion unit 104 converts the subject image into an electrical signal by photoelectric conversion, and the amplification circuit 105 multiplies the gain of the amplification factor set according to the amount of incident light by the electrical signal, and outputs it as an analog image signal.

撮像素子103から出力されたアナログ画像信号は、システム制御部122により制御されるタイミング信号発生回路111が発生する動作パルスにより、アナログ信号処理回路106のCDS回路107でクロック同期性ノイズを除去する。更に、信号増幅器108で入射光量に応じて設定された増幅率のゲインをかけ、クランプ回路109で水平OB領域の信号出力を基準電圧としてクランプし、A/D変換器110でデジタル画像信号に変換される。   From the analog image signal output from the image sensor 103, the clock synchronization noise is removed by the CDS circuit 107 of the analog signal processing circuit 106 by the operation pulse generated by the timing signal generation circuit 111 controlled by the system control unit 122. Further, the gain of the amplification factor set in accordance with the amount of incident light is applied by the signal amplifier 108, the signal output in the horizontal OB region is clamped as a reference voltage by the clamp circuit 109, and converted into a digital image signal by the A / D converter 110. Is done.

次に、アナログ信号処理回路106から出力されたデジタル画像信号に対して、システム制御部122により制御されるデジタル信号処理回路113において、処理を行う。まず、デジタル信号に変換された画像信号に対し、画像補正回路114でキズ補正、ダークシェーディング補正などの各種画像補正処理を施す。   Next, the digital image signal output from the analog signal processing circuit 106 is processed in the digital signal processing circuit 113 controlled by the system control unit 122. First, the image signal converted into the digital signal is subjected to various image correction processes such as defect correction and dark shading correction by the image correction circuit 114.

その後、信号増幅回路115で入射光量に応じて設定された増幅率のゲインをかけ、画像処理回路116で色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等の各種画像処理を行う。また、この画像処理回路116では、例えば、上述した非特許文献1に開示されている方法を用いて、リフォーカス処理(撮像素子103から出力された電気信号を元にして、任意の距離に合焦した複数の画像を生成する処理)を行うことができる。更に、そのリフォーカス処理より前に行われる、本発明の特徴である、画素信号の加算処理や加算平均処理も、この画像処理回路116で行う。この時、画像メモリ117は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。   Thereafter, the signal amplification circuit 115 multiplies the gain set in accordance with the amount of incident light, and the image processing circuit 116 performs various image processing such as color conversion, white balance, and gamma correction, resolution conversion processing, and image compression processing. Perform image processing. Further, in this image processing circuit 116, for example, using the method disclosed in Non-Patent Document 1 described above, refocus processing (based on an electrical signal output from the image sensor 103, an arbitrary distance can be adjusted. A process of generating a plurality of focused images). Further, the image processing circuit 116 also performs pixel signal addition processing and addition averaging processing, which is a feature of the present invention, performed before the refocus processing. At this time, the image memory 117 is used for temporarily storing a digital image signal during signal processing or for storing image data that is a digital image signal subjected to signal processing.

デジタル信号処理回路113で信号処理された画像データや画像メモリ117に記憶されている画像データは、記録回路119において記録媒体118に適したデータ(例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ)に変換され、記録媒体118に記録される。あるいは、デジタル信号処理回路113で解像度変換処理された画像データは、表示回路121において画像表示装置120に適した信号(例えばNTSC方式のアナログ信号等)に変換されて、画像表示装置120に表示されたりする。   The image data signal-processed by the digital signal processing circuit 113 and the image data stored in the image memory 117 are converted into data suitable for the recording medium 118 (for example, file system data having a hierarchical structure) by the recording circuit 119. Recorded on the recording medium 118. Alternatively, the image data subjected to resolution conversion processing by the digital signal processing circuit 113 is converted into a signal suitable for the image display device 120 (for example, an NTSC analog signal) by the display circuit 121 and displayed on the image display device 120. Or

ここで、デジタル信号処理回路113においては、システム制御部122からの制御信号により信号処理をせずにデジタル画像信号をそのまま画像データとして、画像メモリ117や記録回路119に出力してもよい。また、デジタル信号処理回路113は、システム制御部122から要求があった場合に、信号処理の過程で生じたデジタル画像信号や画像データの情報をシステム制御部122に出力する。画像データの情報としては、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報、あるいは、それらから抽出された情報を含む。さらに、記録回路119は、システム制御部122から要求があった場合に、記録媒体118の種類や空き容量等の情報をシステム制御部122に出力する。   Here, the digital signal processing circuit 113 may output the digital image signal as it is as image data to the image memory 117 or the recording circuit 119 without performing signal processing by the control signal from the system control unit 122. Further, the digital signal processing circuit 113 outputs information on digital image signals and image data generated in the signal processing process to the system control unit 122 when requested by the system control unit 122. The image data information includes, for example, information such as the spatial frequency of the image, the average value of the designated area, the data amount of the compressed image, or information extracted from them. Further, the recording circuit 119 outputs information such as the type and free capacity of the recording medium 118 to the system control unit 122 when requested by the system control unit 122.

次に、記録媒体118に画像データが記録されている場合の再生動作について説明する。システム制御部122からの制御信号により、記録回路119は記録媒体118から画像データを読み出す。そして、同じくシステム制御部122からの制御信号によりデジタル信号処理回路113は、読み出した画像データが圧縮画像であった場合には画像伸長処理を行い、画像メモリ117に記憶する。更に、画像メモリ117に記憶された画像データは、デジタル信号処理回路113で解像度変換処理を実施された後、表示回路121において画像表示装置120に適した信号に変換されて画像表示装置120に表示される。   Next, the reproduction operation when image data is recorded on the recording medium 118 will be described. In response to a control signal from the system control unit 122, the recording circuit 119 reads image data from the recording medium 118. Similarly, in response to a control signal from the system control unit 122, the digital signal processing circuit 113 performs an image expansion process when the read image data is a compressed image, and stores it in the image memory 117. Further, the image data stored in the image memory 117 is subjected to resolution conversion processing by the digital signal processing circuit 113, converted into a signal suitable for the image display device 120 by the display circuit 121, and displayed on the image display device 120. Is done.

図2は、本発明にかかる撮像装置の実施形態における、光学系周辺の構成を説明するブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration around the optical system in the embodiment of the imaging apparatus according to the present invention.

図2において、撮影レンズ201は光学系101を構成する。マイクロレンズアレイ202及びセンサアレイ203は、撮像素子103の構成要素である。また、204は被写体である。図2に記載されているその他の構成要素は、図1で説明したものと同じものであるため、ここでの説明は割愛する。   In FIG. 2, the taking lens 201 constitutes the optical system 101. The microlens array 202 and the sensor array 203 are components of the image sensor 103. Reference numeral 204 denotes a subject. Since the other components described in FIG. 2 are the same as those described in FIG. 1, description thereof is omitted here.

駆動回路112によりメカニカルシャッタ102が開いている状態において、被写体204の像は、撮影レンズ201によって撮像素子103上に結像される。撮像素子103に入射した光信号は、マイクロレンズアレイ202の各マイクロレンズによって更に集光され、センサアレイ203の各画素に入射する。なお、マイクロレンズアレイ202及びセンサアレイ203の構成については、後に図3を用いて説明する。センサアレイ203に入射した光信号は、各画素において光電変換され、電気信号として出力される。その後の処理については図1を用いて説明した通りである。   In a state where the mechanical shutter 102 is opened by the drive circuit 112, an image of the subject 204 is formed on the image sensor 103 by the photographing lens 201. The optical signal incident on the image sensor 103 is further condensed by each microlens of the microlens array 202 and enters each pixel of the sensor array 203. The configurations of the microlens array 202 and the sensor array 203 will be described later with reference to FIG. The optical signal incident on the sensor array 203 is photoelectrically converted in each pixel and output as an electrical signal. Subsequent processing is as described with reference to FIG.

図3は本実施形態における撮像素子103を構成するセンサアレイ203の画素とマイクロレンズアレイ202との相対的な配置を示す、撮像素子103を被写体側から見た図である。図3において、301は、再構築後の画像の1画素に相当する単位画素である記録画素領域(単位領域)、302は、記録画素領域301を6行6列に分割した光電変換部毎の分割画素である。303は、記録画素領域301毎に1つずつ配置されるマイクロレンズである。   FIG. 3 is a diagram illustrating the relative arrangement of the pixels of the sensor array 203 constituting the image sensor 103 and the microlens array 202 in this embodiment, as viewed from the subject side. In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a recording pixel area (unit area) that is a unit pixel corresponding to one pixel of the reconstructed image, and 302 denotes a photoelectric conversion unit that divides the recording pixel area 301 into 6 rows and 6 columns. This is a divided pixel. Reference numeral 303 denotes a microlens arranged for each recording pixel region 301.

本実施形態における、特に図2、図3、図5を用いた説明においては、図3に示すように、6x6の分割画素302からなる記録画素領域301を5行5列並べたセンサアレイ203を用いて説明する。しかしながら、実際の撮像装置においては、この数百万から数千万の記録画素領域301が並べられている。   In the description of the present embodiment, particularly with reference to FIGS. 2, 3, and 5, as shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3, a sensor array 203 in which recording pixel regions 301 including 6 × 6 divided pixels 302 are arranged in 5 rows and 5 columns. It explains using. However, in an actual imaging device, millions to tens of millions of recording pixel areas 301 are arranged.

図4は、本実施形態に係る撮影レンズの瞳領域と分割画素との対応関係を説明する図であり、図4(a)は記録画素領域301を拡大した図である。後の説明のために、本実施形態では、36個の分割画素302に対し、図4(a)のように、それぞれp11〜p66とラベルする。図4(b)は、撮影レンズ201の開口を撮影被写体方向から見た図である。図4(b)に示すように撮影レンズ201の瞳領域を1つのマイクロレンズ303下にある画素と同数の領域に分割した場合、1つの分割画素302には撮影レンズ201の1つの瞳分割領域からの光が結像されることになる。ただし、ここでは撮影レンズ201とマイクロレンズ303のFナンバーがほぼ一致しているものとする。   FIG. 4 is a diagram for explaining the correspondence between the pupil region and the divided pixels of the photographing lens according to the present embodiment, and FIG. 4A is an enlarged view of the recording pixel region 301. For later explanation, in the present embodiment, 36 divided pixels 302 are labeled p11 to p66, respectively, as shown in FIG. FIG. 4B is a view of the aperture of the photographic lens 201 as viewed from the direction of the photographic subject. As shown in FIG. 4B, when the pupil region of the photographing lens 201 is divided into the same number of regions as the pixels under one micro lens 303, one divided pixel 302 has one pupil divided region of the photographing lens 201. The light from is imaged. However, here, it is assumed that the F-numbers of the photographing lens 201 and the microlens 303 are substantially the same.

図4(b)に示す撮影レンズ201の瞳分割領域をa11〜a66としたとき、撮影レンズ201の瞳分割領域a11〜a66と図4(a)で示した分割画素p11〜p66との対応関係は、光軸方向から見て点対称となる。従って、撮影レンズ201の瞳分割領域a11から出射した光は、マイクロレンズ303の後方にある分割画素302のうち、分割画素p11に結像する。これと同様に、瞳分割領域a11から出射し、別のマイクロレンズ303を通過する光も、そのマイクロレンズ後方にある分割画素302の中の分割画素p11に結像する。   When the pupil division regions of the photographing lens 201 shown in FIG. 4B are a11 to a66, the correspondence relationship between the pupil division regions a11 to a66 of the photographing lens 201 and the divided pixels p11 to p66 shown in FIG. Is point-symmetric when viewed from the optical axis direction. Therefore, the light emitted from the pupil division area a11 of the photographing lens 201 forms an image on the divided pixel p11 among the divided pixels 302 behind the microlens 303. Similarly, the light emitted from the pupil division area a11 and passing through another microlens 303 forms an image on the divided pixel p11 in the divided pixel 302 behind the microlens.

図5は、本実施形態の撮像装置に様々な距離の被写体から入射する光線の軌跡を示す図である。図5において、撮影レンズ201の瞳領域a1〜a6それぞれから出射され、マイクロレンズアレイ202を通過した光は、後方の対応する分割画素p1〜p6にそれぞれ結像する。   FIG. 5 is a diagram illustrating the trajectory of light rays incident on the imaging apparatus according to the present embodiment from subjects at various distances. In FIG. 5, the light emitted from each of the pupil regions a1 to a6 of the photographing lens 201 and passing through the microlens array 202 forms an image on the corresponding divided pixels p1 to p6, respectively.

被写体601aは、撮影レンズ201によってその像がマイクロレンズアレイ202を含む面Aに結像される位置に配置された被写体である。被写体601aからの光線のうち、撮影レンズ201の最外周を通り、光軸上のマイクロレンズを介してセンサアレイ203に入射する光線を、実線で記す。   The subject 601 a is a subject placed at a position where the image is formed on the surface A including the microlens array 202 by the photographing lens 201. Among the light rays from the subject 601a, the light rays that pass through the outermost periphery of the photographing lens 201 and enter the sensor array 203 via the microlenses on the optical axis are indicated by solid lines.

被写体601bは、撮影レンズ201から見て、被写体601aよりも遠方にある被写体である。撮影レンズ201によって結像された被写体601bの像は、マイクロレンズアレイ202を含む面Aよりも撮影レンズ201に近い面Bに結像される。被写体601bからの光線のうち、撮影レンズ201の最外周を通り、光軸上のマイクロレンズを介してセンサアレイ203に入射する光線を、破線で記す。   The subject 601b is a subject located farther from the subject 601a when viewed from the photographing lens 201. The image of the subject 601 b formed by the photographing lens 201 is formed on a surface B closer to the photographing lens 201 than the surface A including the microlens array 202. Of the light rays from the subject 601b, the light rays that pass through the outermost periphery of the photographing lens 201 and enter the sensor array 203 via the microlenses on the optical axis are indicated by broken lines.

被写体601cは、撮影レンズ201から見て、被写体601aよりも近方にある被写体である。撮影レンズ201によって結像された被写体601cの像は、マイクロレンズアレイ202を含む面Aよりも撮影レンズ201から遠い面Cに結像される。被写体601cからの光線のうち、撮影レンズ201の最外周を通り、光軸上のマイクロレンズを介してセンサアレイ203に入射する光線を、一点鎖線で記す。   The subject 601c is a subject closer to the subject 601a when viewed from the photographing lens 201. The image of the subject 601 c formed by the photographing lens 201 is formed on a surface C farther from the photographing lens 201 than the surface A including the microlens array 202. Of the light rays from the subject 601c, the light rays that pass through the outermost periphery of the photographing lens 201 and enter the sensor array 203 via the microlenses on the optical axis are indicated by a one-dot chain line.

図5で示す各光線の軌跡が示す通り、撮影レンズ201から被写体601までの距離に応じて、センサアレイ203中において入射する分割画素が異なる。このことを用いて、本構成の撮像装置は、撮影後の画像信号を再構築することにより、様々な距離の被写体に焦点を合わせた画像を生成することを可能としている。   As shown by the trajectory of each light ray shown in FIG. 5, the divided pixels incident in the sensor array 203 are different depending on the distance from the photographing lens 201 to the subject 601. By using this, the imaging apparatus of this configuration can generate images focused on subjects at various distances by reconstructing the image signal after shooting.

ところで、図4(a)に示すp11〜p66の画素は、図4(b)を用いて説明した通り、撮影レンズ201に対して互いに異なる瞳領域を通過した光を受光しているため、これらの情報を用いれば、被写体までの距離を検出する動作を行うこともできる。   Incidentally, the pixels p11 to p66 shown in FIG. 4A receive light that has passed through different pupil regions with respect to the photographic lens 201 as described with reference to FIG. Using this information, an operation for detecting the distance to the subject can be performed.

図6は、本実施形態における被写体距離検出動作を説明する図である。図6(a)に示すように、各マイクロレンズ303に対応する画素p11〜p66の出力を加算し、次式に示すように水平方向に瞳分割された2つの合成信号A、B(第1の合成信号、第2の合成信号)を生成する。   FIG. 6 is a diagram for explaining the subject distance detection operation in the present embodiment. As shown in FIG. 6A, the outputs of the pixels p11 to p66 corresponding to each microlens 303 are added, and the two combined signals A and B (first output) divided in the horizontal direction as shown in the following equation. , A second synthesized signal).

Figure 0006053329
Figure 0006053329

式(1)で示される合成信号Aは、図4(b)に示す撮影レンズ201の右半分の瞳分割領域a11〜a61、a12〜a62、a13〜a63(第1の瞳領域)を通過した光束を受光して得られる信号の合計である。図6(b)に示すように、水平方向に連続して配置されたn個のマイクロレンズ303に対応する記録画素領域301から得られたA1〜Anを並べて、一次元像信号Ai(i=1、2、3…n)を生成する。
同様に、撮影レンズ201の左半分の瞳分割領域a14〜a64、a15〜a65、a16〜a66(第2の瞳領域)に対して、式(2)で計算される合成信号B1〜Bnを並べて一次元像信号Bi(i=1、2、3…n)を生成する。すると、AiとBiは、それぞれ撮影レンズ201の射出瞳の右半分と左半分を見ている信号となる。従って、AiとBiの相対位置を検出し、その相対的なずれ量に対して所定の変換係数を乗じることで、位相差検出方式に基づく被写体までの距離を検出することができる。
The composite signal A represented by the expression (1) has passed through the right half pupil division regions a11 to a61, a12 to a62, and a13 to a63 (first pupil region) of the photographing lens 201 shown in FIG. 4B. This is the total of signals obtained by receiving the light flux. As shown in FIG. 6B, A1 to An obtained from the recording pixel regions 301 corresponding to the n microlenses 303 arranged continuously in the horizontal direction are arranged, and the one-dimensional image signal Ai (i = 1, 2, 3... N).
Similarly, the composite signals B1 to Bn calculated by Expression (2) are arranged for the pupil division areas a14 to a64, a15 to a65, and a16 to a66 (second pupil areas) in the left half of the photographing lens 201. A one-dimensional image signal Bi (i = 1, 2, 3,... N) is generated. Then, Ai and Bi are signals for viewing the right half and the left half of the exit pupil of the photographing lens 201, respectively. Therefore, the distance to the subject based on the phase difference detection method can be detected by detecting the relative position between Ai and Bi and multiplying the relative shift amount by a predetermined conversion coefficient.

また、画面内の任意の位置でAiとBiを生成すれば、その位置での焦点位置を算出することができるため、算出結果に合わせて光学系101に含まれるフォーカスレンズを駆動することで自動焦点調節を行うことも可能である。   In addition, if Ai and Bi are generated at an arbitrary position in the screen, the focal position at that position can be calculated. Therefore, the focus lens included in the optical system 101 is driven automatically according to the calculation result. It is also possible to adjust the focus.

なお、図6に示す例では、撮影レンズ201の射出瞳を左右に分けた場合について説明したが、上下に分けてもよく、その場合、垂直方向に輝度差を有する被写体間での距離を検出することが可能になる。   In the example shown in FIG. 6, the case where the exit pupil of the photographing lens 201 is divided into left and right has been described, but it may be divided into upper and lower, and in this case, the distance between subjects having a luminance difference in the vertical direction is detected. It becomes possible to do.

次に、図7を用いて、本発明にかかる撮像装置の実施形態における、撮影画像に応じた画像ファイル生成方法について説明する。   Next, an image file generation method corresponding to a captured image in the embodiment of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

図7(a)は本実施形態の撮像装置の撮像素子103の受光領域を8x8の64の領域に分割した図である。分割した各領域を分割領域801と呼ぶこととし、画面左上に相当する分割領域をd00とし、それぞれ図7(a)に示すように、d00〜d77とする。   FIG. 7A is a diagram in which the light receiving area of the image sensor 103 of the imaging apparatus according to the present embodiment is divided into 64 areas of 8 × 8. Each divided area is referred to as a divided area 801, and a divided area corresponding to the upper left of the screen is d00, which is d00 to d77 as shown in FIG.

図7(b)は本実施形態の撮像装置によって撮影された画像の一例である。図7(b)の撮影画像においては、主な被写体が3種類の距離に存在しており、その距離は、仮に、撮像装置に近いものから、2m、5m、10mの距離に存在しているものとする。   FIG. 7B is an example of an image photographed by the imaging apparatus of the present embodiment. In the photographed image of FIG. 7B, the main subject exists at three types of distances, and the distances are present at distances of 2 m, 5 m, and 10 m from those close to the imaging device. Shall.

図7(c)は図7(b)の撮影画像を、図7(a)で定めた分割領域毎に、その領域に存在する主な被写体までの距離を、図6を用いて説明した被写体距離検出動作を用いて算出した結果を示したものである。   FIG. 7C shows the photographed image shown in FIG. 7B for each of the divided areas defined in FIG. 7A, and the distance to the main subject existing in that area with reference to FIG. The result calculated using the distance detection operation is shown.

本実施形態の撮像装置の特徴は、次の通りである。まず、所定距離よりも近い距離に主な被写体が存在すると判定された分割領域及びその周辺の分割領域は、のちのリフォーカス画像生成時において、その領域の被写体にピントを合わせたリフォーカス処理を行う可能性がある領域であると考えられる。そのため、その分割領域の分割画素302の信号を全画素分保存する。一方、それ以外の分割領域である、所定距離より遠い距離に主な被写体が存在すると判定された分割領域は、後にリフォーカスを行わない領域であると考えられる。そのため、その分割領域の分割画素302の信号を、記録画素領域301単位(単位領域毎)で加算、または加算平均して保存することで、生成される画像ファイルのサイズを抑制することを可能としている。   The features of the imaging apparatus of the present embodiment are as follows. First, the divided area where the main subject is determined to be present at a distance shorter than the predetermined distance and the surrounding divided areas are subjected to a refocus process in which the subject in the area is focused at the time of subsequent refocus image generation. It is considered that this is an area that can be performed. For this reason, the signals of the divided pixels 302 in the divided area are stored for all the pixels. On the other hand, the other divided areas, which are determined to have the main subject at a distance farther than the predetermined distance, are considered to be areas where refocusing is not performed later. Therefore, it is possible to suppress the size of the generated image file by storing the signals of the divided pixels 302 of the divided area by adding or averaging the recording pixel area 301 unit (each unit area). Yes.

図7(b)の撮影においては、5m以下の距離にある被写体を、のちのリフォーカス画像生成時において、その被写体にピントを合わせるリフォーカス処理を行う可能性があるとする。従って、図7(c)に示すように、5m以下(予め決められた距離以下)の距離にある主被写体を含む分割領域及びその分割領域に隣接する分割領域である領域802に含まれる分割画素の信号は、そのまま全画素分保存する。領域802に含まれない分割画素の信号は、デジタル信号処理回路113の内部において、記録画素領域301単位で加算、もしくは加算平均処理を行い、保存するデータ量を圧縮する。加えて、後のリフォーカス画像生成時に正しく画像生成ができるように、どの領域が加算されて、どの領域が加算されていないかを記録画像のメタデータに記録しておく。   In the shooting of FIG. 7B, it is assumed that a subject at a distance of 5 m or less may be subjected to a refocus process for focusing on the subject when the refocus image is generated later. Accordingly, as shown in FIG. 7C, the divided pixels included in the divided region including the main subject at a distance of 5 m or less (below a predetermined distance) and the region 802 that is a divided region adjacent to the divided region. This signal is stored as it is for all pixels. The signals of the divided pixels not included in the area 802 are added or averaged in the recording pixel area 301 in the digital signal processing circuit 113 to compress the data amount to be stored. In addition, which area is added and which area is not added is recorded in the metadata of the recorded image so that the image can be correctly generated when the refocus image is generated later.

なお、分割画素302の出力信号の加算、非加算を切り替える判定に用いる距離は、図7を用いた説明では5mとした。しかしながら、撮像素子や、使用するレンズなどの光学系など撮像装置の構成や、レンズの絞り値などの撮影条件によって、最適な距離は当然、変化すると考えられる。一例としては、フラッシュなどの補助光源(被写体照射手段)を用いた撮影の場合、その補助光源からの照射光が到達する距離よりも遠いところにある被写体にピントを合わせる可能性は少ない。この場合、分割画素の加算・非加算切り替え距離をストロボ光の到達距離とすることなどが考えられる。通常、加算領域と非加算領域の信号レベルを合わせるために、加算した信号を画素数で割って出力する加算平均処理を行うことが適切である。これに対し、ストロボ光を用いた夜景撮影においては、ストロボ光が到達しない背景領域の信号を、加算平均処理ではなく、そのまま加算することで、背景領域の感度を向上させる、いわゆるスローシンクロ撮影と同等の副効果が得られるという利点もある。   Note that the distance used for switching between addition and non-addition of the output signals of the divided pixels 302 is 5 m in the description using FIG. However, it is considered that the optimum distance naturally changes depending on the configuration of the imaging device such as an imaging device and an optical system such as a lens to be used, and photographing conditions such as a lens aperture value. As an example, in the case of shooting using an auxiliary light source (subject irradiating means) such as a flash, there is little possibility of focusing on a subject that is farther than the distance that the irradiation light from the auxiliary light source reaches. In this case, the addition / non-addition switching distance of the divided pixels may be set as the strobe light reach distance. Usually, in order to match the signal levels of the addition region and the non-addition region, it is appropriate to perform an addition averaging process in which the added signal is divided by the number of pixels and output. On the other hand, in night scene photography using strobe light, the background area signal that the strobe light does not reach is added as it is instead of the averaging process, so that the sensitivity of the background area is improved. There is also an advantage that an equivalent side effect can be obtained.

また、上述した図7(c)に示す例では、5m以下の距離にある主被写体を含む分割領域及びその分割領域に隣接する分割領域に含まれる分割画素の信号を全画素分保存するものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、所定の距離よりも近い距離にある被写体を含む分割領域に含まれる分割画素の信号のみを全画素分保存するようにしても良い。   In the example shown in FIG. 7C described above, the signals of the divided pixels included in the divided area including the main subject at a distance of 5 m or less and the divided areas adjacent to the divided area are stored for all pixels. explained. However, the present invention is not limited to this, and only the signals of the divided pixels included in the divided area including the subject that is closer than the predetermined distance may be stored for all pixels.

また、図7を用いて説明した、本実施形態にかかる撮像装置においては、被写体が遠方にあると判定された分割領域801中の記録画素は、デジタル信号処理回路113の内部において加算されるものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像素子103の内部において加算を行うような構成としても構わない。この場合、撮像素子103から出力する画像信号量を低減することができるため、一連の撮影動作を更に高速化することが可能となる。但し、この場合、図6を用いて説明した被写体までの距離の算出する動作は、画素信号を加算する前に行わなければいけない。そのため、被写体距離を算出する手段や加算を行うかを判定する判定回路などを、撮像素子103の外部のデジタル信号処理回路113ではなく、撮像素子内部に持つ必要がある。   In the imaging apparatus according to the present embodiment described with reference to FIG. 7, the recording pixels in the divided area 801 in which the subject is determined to be far away are added inside the digital signal processing circuit 113. As explained. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which addition is performed inside the image sensor 103 may be employed. In this case, since the amount of image signal output from the image sensor 103 can be reduced, a series of photographing operations can be further speeded up. However, in this case, the operation for calculating the distance to the subject described with reference to FIG. 6 must be performed before adding the pixel signals. Therefore, it is necessary to have a means for calculating the subject distance, a determination circuit for determining whether to perform addition, and the like inside the image sensor, not the digital signal processing circuit 113 outside the image sensor 103.

以上、図1〜図7を用いて本発明の実施形態にかかる撮像装置の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、様々な形態をとることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of the imaging device concerning embodiment of this invention was described using FIGS. 1-7, this invention is not limited to this and can take various forms. .

例えば、本実施形態の画素構成においては、画素の構造をわかりやすく説明するため、同一マイクロレンズ下の分割画素を6x6分割した構成としたが、本発明はこれに限定されず、様々な数及び形状の分割画素を有する構成としても構わない。   For example, in the pixel configuration of the present embodiment, in order to explain the structure of the pixel in an easy-to-understand manner, the divided pixels under the same microlens are divided by 6 × 6. However, the present invention is not limited to this, and various numbers and A configuration having divided pixels having a shape may be used.

また、図1を用いて説明した、本実施形態においては、画像の再構築などの画像処理を、撮像装置の構成要素の一つであるデジタル信号処理回路113で行うものとして説明したが、必ずしもこの画像処理の実施が撮像装置の内部で行われる必要はない。具体的には、画像処理手段を、撮像装置とは別の装置、例えばPC(パーソナルコンピュータ)などに設けておき、撮像装置で得られた撮像データをPCへ転送し、PCにおいて画像処理を施すようにすることも可能である。   In the present embodiment described with reference to FIG. 1, the image processing such as image reconstruction is described as being performed by the digital signal processing circuit 113 which is one of the components of the imaging apparatus. The image processing need not be performed inside the imaging apparatus. Specifically, the image processing means is provided in a device different from the imaging device, such as a PC (personal computer), and the imaging data obtained by the imaging device is transferred to the PC, and image processing is performed in the PC. It is also possible to do so.

(他の実施形態)
本発明の目的は以下のようにしても達成できる。すなわち、前述した各実施形態の機能を実現するための手順が記述されたソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給する。そしてそのシステムまたは装置のコンピュータ(またはCPU、MPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するのである。
(Other embodiments)
The object of the present invention can also be achieved as follows. That is, a storage medium in which a program code of software in which a procedure for realizing the functions of the above-described embodiments is described is recorded is supplied to the system or apparatus. The computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads out and executes the program code stored in the storage medium.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体およびプログラムは本発明を構成することになる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the novel function of the present invention, and the storage medium and program storing the program code constitute the present invention.

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどが挙げられる。また、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等も用いることができる。   Examples of the storage medium for supplying the program code include a flexible disk, a hard disk, an optical disk, and a magneto-optical disk. Further, a CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, or the like can also be used.

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行可能とすることにより、前述した各実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, by making the program code read by the computer executable, the functions of the above-described embodiments are realized. Furthermore, when the OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. Is also included.

更に、以下の場合も含まれる。まず記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行う。   Furthermore, the following cases are also included. First, the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Thereafter, based on the instruction of the program code, the CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing.

Claims (14)

撮影レンズを介して入射する光を光電変換して電気信号を出力する、2次元に配置された複数の光電変換部と、
光軸上において、前記撮影レンズと前記複数の光電変換部との間にあり、前記複数の光電変換部を予め決められた数ずつ分割した複数の単位領域それぞれについて1つ対応づけられて配置される、複数のマイクロレンズと
を有する撮像手段と、
前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、任意の距離に合焦した画像を生成するリフォーカス処理に用いる可能性がある分割領域か否かを判定する判定手段と、
前記複数の分割領域のうち、前記判定手段によりリフォーカス処理に用いる可能性が無いと判定された分割領域に含まれる前記単位領域を構成する光電変換部から出力される電気信号を、前記単位領域毎に加算する加算手段と、
前記複数の分割領域のうち、前記加算手段により加算された分割領域の電気信号を記録するとともに、前記判定手段によりリフォーカス処理に用いる可能性があると判定された分割領域の電気信号を加算せずにそれぞれ記録する記録手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units that photoelectrically convert light incident through the photographing lens and output an electrical signal;
On the optical axis, between the photographic lens and the plurality of photoelectric conversion units, one is associated with each of a plurality of unit areas obtained by dividing the plurality of photoelectric conversion units by a predetermined number. An imaging means having a plurality of microlenses,
Determining means for determining whether or not each of the divided areas obtained by dividing the image based on the electrical signal obtained from the imaging means is a divided area that may be used for refocus processing for generating an image focused on an arbitrary distance. When,
Among the plurality of divided regions, the electric signal output from the photoelectric conversion unit constituting the unit region included in the divided region is determined that there is no possibility of using the refocus processing by the determination unit, the unit area Adding means for adding each time;
Among the plurality of divided areas, it records the electrical signals summed divided regions by said adding means, adds the electrical signals of the determined divided regions and could be used to refocus the processing by the determination unit An image pickup apparatus comprising: a recording unit that records each of the images without recording.
前記判定手段は、
前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、各分割領域に含まれる被写体までの距離を算出する算出手段を有し、
前記複数の分割領域のうち、前記算出手段により算出された被写体までの距離が予め決められた距離以下の距離にある分割領域を、前記リフォーカス処理に用いる可能性がある分割領域と判定し、それ以外の分割領域を、前記リフォーカス処理に用いる可能性が無い分割領域と判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The determination means includes
For each divided area obtained by dividing the image based on the electrical signal obtained from the imaging means into a plurality of areas, calculating means for calculating the distance to the subject included in each divided area;
Of the plurality of divided areas, a divided area having a distance to the subject calculated by the calculating unit is equal to or less than a predetermined distance is determined as a divided area that may be used for the refocus processing, The imaging apparatus according to claim 1, wherein the other divided areas are determined as divided areas that are not likely to be used for the refocus processing.
前記判定手段は、
前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、各分割領域に含まれる被写体までの距離を算出する算出手段を有し、
前記複数の分割領域のうち、前記算出手段により算出された被写体までの距離が予め決められた距離以下の距離にある分割領域及び当該分割領域に隣接する分割領域を、前記リフォーカス処理に用いる可能性がある分割領域と判定し、それ以外の分割領域を、前記リフォーカス処理に用いる可能性が無い分割領域と判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The determination means includes
For each divided area obtained by dividing the image based on the electrical signal obtained from the imaging means into a plurality of areas, calculating means for calculating the distance to the subject included in each divided area;
Among the plurality of divided areas, a divided area whose distance to the subject calculated by the calculating unit is equal to or less than a predetermined distance and a divided area adjacent to the divided area can be used for the refocus processing. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging device is determined to be a divided region having a characteristic, and other divided regions are determined to be divided regions that are not likely to be used for the refocus processing.
前記算出手段は、前記単位領域毎に、前記撮影レンズの第1の瞳領域を通過した光束を受光した光電変換部から得られる電気信号を加算して第1の合成信号を算出し、前記第1の瞳領域と異なる第2の瞳領域を通過した光束を受光した光電変換部から得られる電気信号を加算して第2の合成信号を算出し、前記各分割領域に含まれる前記複数の単位領域の前記第1の合成信号と前記第2の合成信号との位相差に基づいて、被写体までの距離を算出することを特徴とする請求項2または3に記載の撮像装置。   The calculation means calculates a first combined signal for each unit area by adding an electrical signal obtained from a photoelectric conversion unit that receives a light beam that has passed through the first pupil area of the photographic lens, and A plurality of units included in each of the divided regions are calculated by adding a signal obtained from a photoelectric conversion unit that has received a light beam that has passed through a second pupil region different from one pupil region to calculate a second combined signal. The imaging apparatus according to claim 2 or 3, wherein a distance to a subject is calculated based on a phase difference between the first synthesized signal and the second synthesized signal in a region. 被写体を照射する被写体照射手段を有し、
前記被写体照射手段を用いて撮影を行う場合、前記予め決められた距離を前記被写体照射手段からの照射光が到達する距離とすることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
A subject irradiation means for irradiating the subject;
5. The method according to claim 2, wherein when photographing is performed using the subject irradiation unit, the predetermined distance is a distance that the irradiation light from the subject irradiation unit reaches. Imaging device.
前記加算手段を、前記撮像手段の内部に構成した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。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the adding unit is configured inside the imaging unit. 前記加算手段を、前記撮像手段の外部に構成した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。   6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the adding unit is configured outside the imaging unit. 前記記録手段は、前記電気信号を加算した前記分割領域と、前記電気信号を加算していない前記分割領域とを示すデータを更に記録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。   8. The recording device according to claim 1, wherein the recording unit further records data indicating the divided area to which the electric signal is added and the divided area to which the electric signal is not added. The imaging device described in 1. 前記加算手段は、前記単位領域毎に、前記加算した電気信号を平均する処理を更に行い、前記記録手段は、前記平均された電気信号を記録することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。   The said addition means further performs the process which averages the said added electric signal for every said unit area | region, and the said recording means records the said averaged electric signal. The imaging apparatus of Claim 1. 撮影レンズを介して入射する光を光電変換して電気信号を出力する、2次元に配置された複数の光電変換部と、光軸上において、前記撮影レンズと前記複数の光電変換部との間にあり、前記複数の光電変換部を予め決められた数ずつ分割した複数の単位領域それぞれについて1つ対応づけられて配置される、複数のマイクロレンズとを有する撮像手段を含む撮像装置の制御方法であって、
判定手段が、前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、任意の距離に合焦した画像を生成するリフォーカス処理に用いる可能性がある分割領域か否かを判定する判定工程と、
加算手段が、前記複数の分割領域のうち、前記判定工程でリフォーカス処理に用いる可能性が無いと判定された分割領域に含まれる前記単位領域を構成する光電変換部から出力される電気信号を、前記単位領域毎に加算する加算工程と、
記録手段が、前記複数の分割領域のうち、前記加算工程で加算された分割領域の電気信号を記録するとともに、前記判定工程でリフォーカス処理に用いる可能性があると判定された分割領域の電気信号を加算せずにそれぞれ記録する記録工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units that photoelectrically convert light incident through the photographing lens to output an electrical signal, and between the photographing lens and the plurality of photoelectric conversion units on the optical axis And a method of controlling an imaging apparatus including an imaging unit having a plurality of microlenses arranged in association with each of a plurality of unit areas obtained by dividing the plurality of photoelectric conversion units by a predetermined number. Because
Whether the determination unit is a divided region that may be used for refocus processing for generating an image focused at an arbitrary distance for each divided region obtained by dividing the image based on the electrical signal obtained from the imaging unit into a plurality of regions. A determination step for determining;
Addition means, among the plurality of divided regions, the electric signal output from the photoelectric conversion unit constituting the unit region included in the divided region is determined that there is no possibility of using the refocusing processed by the determination step Adding step for each unit region;
The recording means records the electric signal of the divided area added in the adding step among the plurality of divided areas, and the divided area determined to be used for the refocus process in the determining step. And a recording step of recording each of the electrical signals without adding them.
撮影レンズを介して入射する光を光電変換して電気信号を出力する、2次元に配置された複数の光電変換部と、
光軸上において、前記撮影レンズと前記複数の光電変換部との間にあり、前記複数の光電変換部を予め決められた数ずつ分割した複数の単位領域それぞれについて1つ対応づけられて配置される、複数のマイクロレンズと
を有する撮像手段と、
前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、各分割領域に含まれる被写体までの距離を算出する算出手段と、
前記単位領域を構成する光電変換部から出力される電気信号を、前記単位領域毎に加算する加算手段と、を有し、
前記加算手段は、前記複数の分割領域のうち、前記算出手段により算出された被写体までの距離が予め決められた距離範囲にある分割領域の電気信号を加算せず、前記算出手段により算出された被写体までの距離が前記予め決められた距離範囲以外の距離にある分割領域の電気信号を加算することを特徴とする撮像装置。
A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units that photoelectrically convert light incident through the photographing lens and output an electrical signal;
On the optical axis, between the photographic lens and the plurality of photoelectric conversion units, one is associated with each of a plurality of unit areas obtained by dividing the plurality of photoelectric conversion units by a predetermined number. An imaging means having a plurality of microlenses,
Calculating means for calculating a distance to a subject included in each divided area for each divided area obtained by dividing the image based on the electrical signal obtained from the imaging means into a plurality of areas;
Adding means for adding, for each unit region, an electrical signal output from the photoelectric conversion unit constituting the unit region,
The adding means does not add an electric signal of a divided area in which the distance to the subject calculated by the calculating means is within a predetermined distance range among the plurality of divided areas, and is calculated by the calculating means. imaging apparatus characterized by adding the electrical signals of the divided regions where the distance to the object is at a distance other than the distance range in which the predetermined.
撮影レンズを介して入射する光を光電変換して電気信号を出力する、2次元に配置された複数の光電変換部と、光軸上において、前記撮影レンズと前記複数の光電変換部との間にあり、前記複数の光電変換部を予め決められた数ずつ分割した複数の単位領域それぞれについて1つ対応づけられて配置される、複数のマイクロレンズとを有する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
算出手段が、前記撮像手段から得られる電気信号による画像を複数に分割した分割領域毎に、各分割領域に含まれる被写体までの距離を算出する算出工程と、
加算手段が、前記単位領域を構成する光電変換部から出力される電気信号を、前記単位領域毎に加算する加算工程と、を有し、
前記加算工程では、前記複数の分割領域のうち、前記算出工程により算出された被写体までの距離が予め決められた距離範囲にある分割領域の電気信号を加算せず、前記算出工程により算出された被写体までの距離が前記予め決められた距離範囲以外の距離にある分割領域の電気信号を加算することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units that photoelectrically convert light incident through the photographing lens to output an electrical signal, and between the photographing lens and the plurality of photoelectric conversion units on the optical axis And a control method for an imaging apparatus having an imaging means having a plurality of microlenses arranged in association with each of a plurality of unit areas obtained by dividing the plurality of photoelectric conversion units by a predetermined number. Because
A calculating step for calculating a distance to a subject included in each divided region for each divided region obtained by dividing the image based on the electrical signal obtained from the imaging unit into a plurality of divided regions;
And an adding step of adding an electrical signal output from the photoelectric conversion unit constituting the unit region for each unit region,
In the adding step, the electric signal of the divided region in which the distance to the subject calculated by the calculating step is within a predetermined distance range among the plurality of divided regions is not added, and is calculated by the calculating step. control method for an imaging apparatus characterized by adding the electrical signals of the divided regions where the distance to the object is at a distance other than the distance range in which the predetermined.
コンピュータに、請求項10または12に記載の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform each process of the control method of Claim 10 or 12. 請求項13に記載のプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the program according to claim 13.
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