JP6335423B2 - 情報処理装置および情報処理方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の他の情報処理装置は、マイクロレンズと、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から得られる信号に基づいて生成される、前記第1の光電変換部からの信号に対応する第1の被写体像信号と前記第2の光電変換部からの信号に対応する第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部は受光面の面積が異なることで前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケを異ならせる。
また、本発明の他の情報処理装置は、マイクロレンズと、前記マイクロレンズに割当てられ結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含む複数の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から、1度の撮像で得られる信号に基づいて生成される、ボケの異なる第1の被写体像信号と第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、前記複数の光電変換部において、前記第1の被写体像信号及び前記第2の被写体像信号に対応する光電変換部の受光面の面積が互いに異なることで、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケが異なる。
また、本発明の他の情報処理装置は、複数の画素が配列して構成された撮像素子を用いて生成された、結像光学系の第1の瞳領域を通過した光束による第1の被写体像信号と前記結像光学系の第2の瞳領域を通過した光束による第2の被写体像信号とに基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段を備えた情報処理装置であって、前記複数の画素はそれぞれ、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部を備え、前記第1の光電変換部は、前記第1の被写体像信号を生成し、前記第2の光電変換部は、前記第2の被写体像信号を生成し、前記マイクロレンズは前記画素の中心に対して偏心して配置されており、前記算出手段は、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて前記デフォーカス情報を算出する。
また、本発明の他の情報処理装置は、マイクロレンズと、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から得られる信号に基づいて生成される、前記第1の光電変換部からの信号に対応する第1の被写体像信号と前記第2の光電変換部からの信号に対応する第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、ボケの異なる前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、前記マイクロレンズが前記画素の中心に対して偏心して配置される。
また、本発明の他の情報処理装置は、マイクロレンズと、前記マイクロレンズに割当てられ結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含む複数の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から、1度の撮像で得られる信号に基づいて生成される、ボケの異なる第1の被写体像信号と第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、前記マイクロレンズが前記画素の中心に対して偏心して配置される。
本発明の距離算出装置の第一の実施形態を備えたデジタルカメラを説明する。
<デジタルカメラの構成>
図1(A)において、100は本実施形態の距離算出装置を備えたデジタルカメラである。デジタルカメラ100は、結像光学系120、撮像素子101、被写体距離算出部102、画像生成部(不図示)が、カメラの撮影筺体130の内部に配置され、構成される。本実施例では、距離算出装置110は、結像光学系120、撮像素子101、被写体距離算出部102を備えることが好適である。被写体距離算出部102は、論理回路を用いて構成することができる。被写体距離算出部102の別の形態として、中央演算処理装置(CPU)と演算処理プログラムを格納するメモリとから構成してもよい。
撮像素子101は、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)やCCD(電荷結合素子)から構成される。結像光学系120を介して撮像素子101上に結像した被写体像は、撮像素子101により光電変換され、電気信号に変換される。以下、本実施形態の撮像素子101について、図1(B)を用いてより詳細に説明する。
撮像素子101中に配置される画素に入射する光束について、図2を用いて説明する。図2は、結像光学系120の射出瞳104と、撮像素子101中に配置される画素の代表例として緑画素150G1についてのみ示した概略図である。緑画素150G1には、xy断面積の異なる光電変換部161と光電変換部162が並置されている。図2に示すように、射出瞳104の中心(より一般的に言えば重心であるが、本明細書では中心とも呼ぶ)を通過した光束220及び周辺を通過した光束210は光電変換部162に入射する。一方、射出瞳の周辺を通過した光束230は光電変換部161に入射する。すなわち、射出瞳104内の瞳領域261を通過した光束は光電変換部161に、瞳領域262を通過した光束は光電変換部162にそれぞれ入射する。光電変換部161と光電変換部162は、それぞれ、受光した光束を光電変換して第1の被写体像信号(光電変換部161にて生成される信号)と第2の被写体像信号(光電変換部162にて生成される信号)を生成する。第1の被写体像信号と第2の被写体像信号は、光電変換部161と光電変換部162のxy断面形状が非対称であることに起因して非対称な領域形状を有する瞳領域261と瞳領域262を通過した光束を光電変換部が受光することで生成された信号となる。
以下、被写体距離の算出手順について、図5を参照しながらより詳細に説明する。ステップS1では、デジタルカメラ100の機能により撮影パラメータ(絞り値、焦点距離など)を設定する。ステップS2では、撮像素子101にて第1の被写体像信号と第2の被写体像信号を取得し、被写体距離算出部102に伝送する。このとき撮像素子101がN行×M列の画素数を有する際には、N×M個のデータ点を有する像信号が被写体距離算出部102に伝送される。ステップS3では、相関値算出に用いる画素範囲を対象領域(測距範囲)として設定する。x方向の対象領域をxminからxmaxまでの範囲とし、y方向の対象領域をyminからymaxまでの範囲とする。すなわち、被写体距離算出部102は、第1の被写体像信号に対して第1の対象領域を設定し、第2の被写体像信号に対して第1の対象領域と対応する位置に第1の対象領域と同じ領域サイズを有する第2の対象領域を設定する対象領域設定手段を有する。
次に、第一の実施形態とは撮像素子101の構成が異なる第二の実施形態について、図を用いて詳細に説明する。以下の説明では、第一の実施形態と同様に、本実施形態の距離算出装置を備えた撮像装置の一例として、デジタルカメラを用いて説明するが、適用はこれに限定されない。例えば、デジタルビデオカメラやデジタル距離計測器等に適用することができる。
図7(A)は、撮像素子101のxy平面図である。撮像素子101は、2行×2列の画素群150を行列状に複数配列することで構成される。画素群150は、対角方向に緑画素150G1及び150G2、他の対角方向の2画素に赤画素150R及び青画素150Bが配置され、構成されている。さらに、画素群150を構成する各画素では、画素内の受光層(図7(B)中の203)にxy断面積の等しい2つの光電変換部(光電変換部161と光電変換部162)が並置されている。さらに、画素群150には、マイクロレンズ202が配置されている。結像光学系120の光軸140より+x側に配置される画素群150中の画素では、画素の中心に対してマイクロレンズ202が−x方向に偏心して配置されている。一方、結像光学系120の光軸140より−x側に配置される画素群150中の画素では、画素の中心に対してマイクロレンズ202が+x方向に偏心して配置されている。すなわち、撮像素子を構成する複数の画素は、マイクロレンズと受光層を備え、受光層は、第1の光電変換部161と第2の光電変換部162を備え、第1の光電変換部と第2の光電変換部は、結像光学系の光軸と垂直な断面にて略同一形状を有する。そして、受光層の表層にあり且つ画素の中心にある位置とマイクロレンズの頂点を結ぶ直線と、結像光学系の射出瞳の重心とマイクロレンズの頂点を結ぶ直線が平行とならないようにマイクロレンズが画素の中心に対して偏心している。
本発明の目的は、以下の実施形態によって達成することもできる。即ち、前述した実施形態の機能(被写体距離算出部などの機能)を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶ないし記録媒体を、距離算出装置に供給する。そして、その算出部のコンピュータ(またはCPU、MPUなど)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し上記機能を実行する。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前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム、これを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。
Claims (22)
- 複数の画素が配列して構成された撮像素子を用いて生成された、結像光学系の第1の瞳領域を通過した光束による第1の被写体像信号と前記結像光学系の第2の瞳領域を通過した光束による第2の被写体像信号とに基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段を備えた情報処理装置であって、
前記複数の画素はそれぞれ、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部を備え、
前記第1の光電変換部からの信号を用いて前記第1の被写体像信号が生成され、前記第2の光電変換部からの信号を用いて前記第2の被写体像信号が生成され、前記第1の瞳領域と前記第2の瞳領域の面積が異なることで前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケを異ならせ、
前記算出手段は、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて前記デフォーカス情報を算出することを特徴とする情報処理装置。 - 前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号とは、対応する光束を受光する光電変換部の受光面の面積が異なることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- マイクロレンズと、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、前記結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から得られる信号に基づいて生成される、前記第1の光電変換部からの信号に対応する第1の被写体像信号と前記第2の光電変換部からの信号に対応する第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部は受光面の面積が異なることで前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケを異ならせることを特徴とする情報処理装置。 - マイクロレンズと、前記マイクロレンズに割当てられ結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含む複数の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から、1度の撮像で得られる信号に基づいて生成される、ボケの異なる第1の被写体像信号と第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、
前記複数の光電変換部において、前記第1の被写体像信号及び前記第2の被写体像信号に対応する光電変換部の受光面の面積が互いに異なることで、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケが異なることを特徴とする情報処理装置。 - 前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部は、前記結像光学系の光軸と垂直な断面にて断面積の異なる矩形の断面形状を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記第1の光電変換部は、前記結像光学系の光軸と垂直な断面にて矩形の断面形状を有し、前記第2の光電変換部は、前記結像光学系の光軸と垂直な断面にてU字型またはL字型の断面形状を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 複数の画素が配列して構成された撮像素子を用いて生成された、結像光学系の第1の瞳領域を通過した光束による第1の被写体像信号と前記結像光学系の第2の瞳領域を通過した光束による第2の被写体像信号とに基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段を備えた情報処理装置であって、
前記複数の画素はそれぞれ、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部を備え、
前記第1の光電変換部は、前記第1の被写体像信号を生成し、前記第2の光電変換部は、前記第2の被写体像信号を生成し、
前記マイクロレンズは前記画素の中心に対して偏心して配置されており、
前記算出手段は、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて前記デフォーカス情報を算出することを特徴とする情報処理装置。 - マイクロレンズと、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から得られる信号に基づいて生成される、前記第1の光電変換部からの信号に対応する第1の被写体像信号と前記第2の光電変換部からの信号に対応する第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、
ボケの異なる前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、
前記マイクロレンズが前記画素の中心に対して偏心して配置されることを特徴とする情報処理装置。 - マイクロレンズと、前記マイクロレンズに割当てられ結像光学系を介して前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含む複数の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から、1度の撮像で得られる信号に基づいて生成される、ボケの異なる第1の被写体像信号と第2の被写体像信号とを取得する取得手段と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出手段と、を有し、
前記マイクロレンズが前記画素の中心に対して偏心して配置されることを特徴とする情報処理装置。 - 前記算出手段は、前記第1及び第2の被写体像信号に対応する光束の絞り値が互いに異なることを利用して前記デフォーカス情報を算出することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記算出手段は、前記第1の被写体像信号及び前記第2の被写体像信号の対応する領域において、該領域の信号間の相関値をデフォーカス情報として算出し、
前記相関値と、予めメモリに記憶された相関値と距離情報との関係を示すルックアップテーブルとを参照することで、被写体の距離情報を算出する距離算出手段を備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 前記デフォーカス情報に基づいてDFD方式で被写体の距離情報を算出する距離算出手段を備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部の、前記結像光学系の光軸と垂直な断面における断面積を、前記撮像素子の中央近傍と周辺領域とで変えていることを特徴とする請求項1から12の何れか1項に記載の情報処理装置。
- 請求項1から13の何れか1項に記載の情報処理装置と、画像生成部と、複数の画素が配列して構成された撮像素子と、を備えた撮像装置であって、
前記画像生成部は、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号の少なくとも1つの被写体像信号に基づき画像を生成し、
前記情報処理装置と前記画像生成部が撮影筺体の内部に格納されていることを特徴とする撮像装置。 - 複数の画素が配列して構成された撮像素子を用いて生成された、結像光学系の第1の瞳領域を通過した光束による第1の被写体像信号と前記結像光学系の第2の瞳領域を通過した光束による第2の被写体像信号とに基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する情報処理方法であって、
前記第1の瞳領域と前記第2の瞳領域の面積が異なることでボケが異なる前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号を取得する工程と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて前記デフォーカス情報を算出する工程と、
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - マイクロレンズと、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から得られる信号に基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する情報処理方法であって、
前記撮像素子から得られる信号に基づいて、前記第1の光電変換部からの信号に対応する第1の被写体像信号と、前記第1の光電変換部の受光面とは面積が互いに異なる受光面を有する前記第2の光電変換部からの信号に対応する第2の被写体像信号とを取得する工程と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する工程と、
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - マイクロレンズと、前記マイクロレンズに割当てられた複数の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から、1度の撮像で得られる信号に基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する情報処理方法であって、
前記複数の光電変換部において、第1の被写体像信号及び第2の被写体像信号に対応する光電変換部の受光面の面積が互いに異なることで、ボケの異なる前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号とを取得する工程と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - 複数の画素が配列して構成された撮像素子を用いて生成された、結像光学系の第1の瞳領域を通過した光束による第1の被写体像信号と前記結像光学系の第2の瞳領域を通過した光束による第2の被写体像信号とに基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する情報処理方法であって、
前記画素の中心に対して偏心して配置された各画素のマイクロレンズを通過した光束を受光して、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号を生成する工程と、前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号のボケの差異に基づいて前記デフォーカス情報を算出する工程と、
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - マイクロレンズと、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第1の光電変換部と、前記マイクロレンズを通過した光束を受光する第2の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から得られる信号に基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する情報処理方法であって、
前記画素の中心に対して偏心して配置された各画素のマイクロレンズを通過した光束を受光して、前記第1の光電変換部からの信号に対応する第1の被写体像信号と前記第2の光電変換部からの信号に対応する第2の被写体像信号とを取得する工程と、
ボケの異なる前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する工程と、
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - マイクロレンズと、前記マイクロレンズに割当てられた複数の光電変換部と、をそれぞれ備えた複数の画素が配列された撮像素子から、1度の撮像で得られる信号に基づき、被写体のデフォーカス情報を算出する情報処理方法であって、
前記画素の中心に対して偏心して配置された各画素のマイクロレンズを通過した光束を前記光電変換部で受光して、ボケの異なる第1の被写体像信号と第2の被写体像信号とを取得する工程と、
前記第1の被写体像信号と前記第2の被写体像信号に基づいて被写体のデフォーカス情報を算出する工程と、を有し、
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - 請求項15乃至20のいずれか1項に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項21に記載のプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
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