JP6459183B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
ベイヤー配列の規則にしたがう色フィルタを通して撮像された画像データに対し、各画素位置において不足する色成分のデータを補間する技術が知られている(特許文献1参照)。 There is known a technique for interpolating deficient color component data at each pixel position with respect to image data captured through a color filter according to a Bayer array rule (see Patent Document 1).
従来技術は、1画素につき1つの光電変換部(フォトダイオード)が設けられた場合のもので、1画素につき複数の光電変換部が設けられた場合の検討がなされていなかった。 The prior art is a case where one photoelectric conversion unit (photodiode) is provided for each pixel, and has not been studied when a plurality of photoelectric conversion units are provided for each pixel.
本発明による撮像素子は、被写体光の第1の色成分を画素内の複数の光電変換部でそれぞれ受光して第1の色成分に対応する複数の光電変換信号をそれぞれ出力する複数の第1画素と、被写体光の第2の色成分を画素内の複数の光電変換部でそれぞれ受光して第2の色成分に対応する複数の光電変換信号をそれぞれ出力する複数の第2画素と、を有する撮像素子と、第1画素による複数の光電変換信号を第1画素ごとに加算するとともに、第2画素による複数の光電変換信号を第2画素ごとに加算する加算部と、加算部による加算後の第1の色成分の信号および第2の色成分の信号で構成される対象画像に対し、各画素位置において不足する色成分の信号を周辺の画素位置における信号を用いて補間する補間処理部と、加算部による加算前の、第1位置の第1画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、加算部による加算前の、第1位置と異なる第2位置の第1画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、に基づいて画像構造の方向を検出し、対象画像の各画素位置において不足する色成分の信号を検出した方向の周辺の画素位置の信号を用いて補間するように、補間処理部を制御する制御部と、を備える。 The image sensor according to the present invention receives a first color component of subject light by a plurality of photoelectric conversion units in a pixel and outputs a plurality of first photoelectric conversion signals corresponding to the first color component. A plurality of second pixels that respectively receive a second color component of subject light by a plurality of photoelectric conversion units in the pixel and output a plurality of photoelectric conversion signals corresponding to the second color component; An image pickup device having an image sensor, a plurality of photoelectric conversion signals from the first pixel added for each first pixel, a plurality of photoelectric conversion signals from the second pixel added to each second pixel, and an addition by the adder An interpolation processing unit that interpolates a signal of a color component that is insufficient at each pixel position using a signal at a peripheral pixel position with respect to a target image composed of the first color component signal and the second color component signal If, before the addition by the addition section Among the photoelectric conversion signals of one of the plurality of photoelectric conversion units of the first pixel at the first position and the plurality of photoelectric conversion units of the first pixel at the second position different from the first position before addition by the addition unit The direction of the image structure is detected on the basis of the one photoelectric conversion signal, and the color component signal that is deficient at each pixel position of the target image is interpolated using the signals of the pixel positions around the detected direction. And a control unit for controlling the interpolation processing unit.
本発明によれば、1画素に複数の光電変換部を有する場合において適切に補間できる。 According to the present invention, it is possible to appropriately interpolate when one pixel has a plurality of photoelectric conversion units.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラ1を例示するブロック図である。デジタルカメラ1には、撮像光学系として撮影レンズ2が装着される。撮影レンズ2は、マイクロプロセッサ9から指示を受けたレンズ制御部2aによって、フォーカシングレンズや絞りが駆動制御される。撮影レンズ2は、撮像素子3の撮像面に被写体像を結像させる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a
撮像素子3は、マイクロプロセッサ9から指示を受けた撮像制御部4からの駆動信号に基づいて、被写体像を光電変換する。撮像素子3から出力される光電変換信号は、信号処理部5、およびA/D変換部6を介して処理された後、メモリ7に一旦蓄積される。なお、信号処理部5やA/D変換部6を撮像素子3に含める構成にしてもよい。バス8には、レンズ制御部2a、撮像制御部4、メモリ7、マイクロプロセッサ9、焦点演算部(検出処理部)10、記録部11、画像圧縮部12および画像処理部13などが接続される。
The
マイクロプロセッサ9には、レリーズボタンなどを含む操作部9aから操作信号が入力される。マイクロプロセッサ9は、操作部9aからの操作信号に基づいて各ブロックへ指示を送り、デジタルカメラ1の撮影動作を制御する。焦点演算部10は、撮像素子3から出力された光電変換信号であって焦点検出用の信号を用いて公知の位相差検出演算を行うことにより、撮像レンズ2による焦点調節状態(具体的にはデフォーカス量)を検出する。焦点検出用の信号は、後述する焦点検出用画素32(図4)から出力された光電変換信号である。マイクロプロセッサ9は、デフォーカス量に応じてレンズ制御部2aへフォーカシングレンズの駆動を指示する。
An operation signal is input to the microprocessor 9 from an
画像処理部13は、撮像素子3から出力された光電変換信号であって画像用の信号に対して後述する補間処理を含む所定の画像処理を行う。本実施形態では、後述する通常画素31(図2)の光電変換部から出力された光電変換信号と、焦点検出用画素32(図4)から出力された光電変換信号であって同じ画素内の複数の光電変換部から出力された信号を加算した光電変換信号と、を画像用の信号とする。
The
画像圧縮部12は、画像処理後の画像データを所定形式でデータ圧縮する。記録部11は、圧縮後の画像データを所定のファイル形式で記録媒体11aに記録する。記録媒体11aは、記録部11に対して着脱自在のメモリカードなどで構成される。
The
<通常画素>
図2は、撮像素子3に設けられた通常画素31を説明する図である。図2において、通常画素31が行方向(水平)および列方向(垂直)に二次元正方格子状に配列されている。1つの通常画素31は、1つのマイクロレンズ(不図示)の下に設けられた1つの光電変換部(フォトダイオード:PD)によって構成される。各画素位置には、ベイヤー配列の規則にしたがって色フィルタ(R:赤色フィルタ、G:緑色フィルタ、B:青色フィルタ)が配置される。
<Normal pixel>
FIG. 2 is a diagram illustrating the
各画素位置において、配置された色フィルタの色成分と異なる色成分の信号が不足するので、画像処理部13は、周辺の画素位置における信号を用いて不足する色成分の信号を生成する色フィルタ配列補間(デモザイク)を行う。具体的には、G色成分の画素の位置の場合、R色成分の信号およびB色成分の信号が存在しないので、G色成分の画素周辺の画素位置におけるR色成分の信号を用いてR色成分の信号を生成し、G色成分の画素周辺の画素位置におけるB色成分の信号を用いてB色成分の信号を生成する。
Since the signal of the color component different from the color component of the arranged color filter is insufficient at each pixel position, the
同様に、R色成分の画素位置の場合は、G色成分の信号およびB色成分の信号が存在しないので、R色成分の画素周辺の画素位置におけるG色成分の信号を用いてG色成分の信号を生成し、R色成分の画素周辺の画素位置におけるB色成分の信号を用いてB色成分の信号を生成する。 Similarly, since there is no G color component signal and B color component signal in the case of the R color component pixel position, the G color component signal is used by using the G color component signal at the pixel positions around the R color component pixel. The B color component signal is generated using the B color component signal at the pixel positions around the R color component pixel.
さらに、B色成分の画素位置の場合は、G色成分の信号およびR色成分の信号が存在しないので、B色成分の画素周辺の画素位置におけるG色成分の信号を用いてG色成分の信号を生成し、B色成分の画素周辺の画素位置におけるR色成分の信号を用いてR色成分の信号を生成する。このような通常画素31の場合の補間処理は公知であるが、以下に一例を説明する。
Further, in the case of the pixel position of the B color component, since the signal of the G color component and the signal of the R color component do not exist, the G color component signal at the pixel position around the B color component pixel is used. A signal is generated, and an R color component signal is generated using an R color component signal at a pixel position around the B color component pixel. The interpolation processing in the case of such a
<G色補間>
図3(a)は、通常画素31から出力された光電変換信号の並びを例示する図である。各画素位置に対応して、ベイヤー配列の規則にしたがってR、G、Bのいずれかの色成分を有する。G色補間を行う画像処理部13は、R色成分およびB色成分の位置を順番に注目位置として、注目位置の周囲に位置する4つのG色成分の光電変換信号を用いて注目位置におけるG色成分の信号を補間処理によって生成する。例えば、図3(b)の太枠で示す注目位置においてG色成分の信号を補間する場合、注目位置の近傍に位置する4つのG色成分の光電変換信号を用いる。画像処理部13は、例えば(aG1+bG2+cG3+dG4)/4を、注目位置におけるG色成分の信号とする。なお、a〜dは近傍の位置と注目位置との間の距離や画像構造に応じて設けられる重み係数である。
<G color interpolation>
FIG. 3A is a diagram illustrating the arrangement of photoelectric conversion signals output from the
画像処理部13は、B色成分の位置およびR色成分の位置においてそれぞれG色成分の信号を補間する処理を行うことで、図3(c)に示すように、通常画素31の各位置においてG色成分の信号を得ることができる。
The
<R色補間>
図4(a)は、図3(a)からR色成分の信号を抽出した図である。R色補間を行う画像処理部13は、図3(a)におけるB色成分およびG色成分の位置を順番に注目位置として、注目位置の周囲に位置する4つのR色成分の光電変換信号を用いて注目位置におけるR色成分の信号を補間処理によって生成する。画像処理部13は、図3(c)に示すG色成分の信号と図4(a)に示すR色成分の信号とに基づいて図4(b)に示す色差成分Crの信号を算出する。
<R color interpolation>
FIG. 4A is a diagram obtained by extracting R color component signals from FIG. The
画像処理部13はさらに、図4(b)の太枠で示す注目位置において色差成分Crの信号を補間する場合、注目位置の近傍に位置する4つの色差成分Crの信号を用いる。画像処理部13は、例えば(eCr1+fCr2+gCr3+hCr4)/4を、注目位置における色差成分Crの信号とする。なお、e〜hは近傍の位置と注目位置との間の距離や画像構造に応じて設けられる重み係数である。
Further, when the color difference component Cr signal is interpolated at the target position indicated by the thick frame in FIG. 4B, the
同様に、画像処理部13は図4(c)の太枠で示す注目位置において色差成分Crの信号を補間する場合、注目位置の近傍に位置する4つの色差成分Crの信号を用いる。画像処理部13は、例えば(qCr2+rCr4+sCr5+tCr6)/4を、注目位置における色差成分Crの信号とする。なお、q〜tは近傍の位置と注目位置との間の距離や画像構造に応じて設けられる重み係数である。
Similarly, when the color difference component Cr signal is interpolated at the target position indicated by the thick frame in FIG. 4C, the
画像処理部13は、通常画素31の各位置において色差成分Crの信号を得たのち、各画素位置に対応させて図3(c)に示すG色成分の信号を加算することにより、通常画素31の各位置においてR色成分の信号を得ることができる。
The
<B色補間>
図5(a)は、図3(a)からB色成分の信号を抽出した図である。B色補間を行う画像処理部13は、図3(a)におけるR色成分およびG色成分の位置を注目位置として、注目位置の周囲に位置する4つのB色成分の光電変換信号を用いて注目位置におけるB色成分の信号を補間処理によって生成する。画像処理部13は、図3(c)に示すG色成分の信号と図5(a)に示すB色成分の信号とに基づいて図5(b)に示す色差成分Cbの信号を算出する。
<B color interpolation>
FIG. 5A is a diagram obtained by extracting the B color component signal from FIG. The
画像処理部13はさらに、図5(b)の太枠で示す注目位置において色差成分Cbの信号を補間する場合、注目位置の近傍に位置する4つの色差成分Cbの信号を用いる。画像処理部13は、例えば(uCb1+vCb2+wCb3+xCb4)/4を、注目位置における色差成分Cbの信号とする。なお、u〜xは近傍の位置と注目位置との間の距離や画像構造に応じて設けられる重み係数である。
Further, when the signal of the color difference component Cb is interpolated at the target position indicated by the thick frame in FIG. 5B, the
同様に、画像処理部13は図5(c)の太枠で示す注目位置において色差成分Cbの信号を補間する場合、注目位置の近傍に位置する4つの色差成分Cbの信号を用いる。画像処理部13は、例えば(yCb2+zCb4+αCb5+βCb6)/4を、注目位置における色差成分Cbの信号とする。なお、y、z、α、βは近傍の位置と注目位置との間の距離や画像構造に応じて設けられる重み係数である。
Similarly, when the signal of the color difference component Cb is interpolated at the target position indicated by the thick frame in FIG. 5C, the
画像処理部13は、通常画素31の各位置において色差成分Cbの信号を得たのち、各画素位置に対応させて図3(c)に示すG色成分の信号を加算することにより、通常画素31の各位置においてB色成分の信号を得ることができる。
The
<焦点検出用画素>
図6は、撮像素子3に設けられた焦点検出用画素32を説明する図である。撮像素子3の撮像面のうち、焦点演算部10が焦点調節状態の検出に用いるAFエリアに対応する位置には、通常画素31の代わりに焦点検出用画素32が配置される。図6において、焦点検出用画素32は、1つのマイクロレンズ(不図示)の下に設けられた2つの光電変換部(フォトダイオード:PD)によって構成される。1画素当たり2つの光電変換部を有する2PD構成の場合、2つの光電変換部が水平方向に並ぶ場合(水平分割と呼ぶ)と、2つの光電変換部が垂直方向に並ぶ場合(垂直分割と呼ぶ)とが存在する。図6は、水平分割の場合を例示した図である。垂直分割の場合は、行方向および列方向を入れ替えて考えればよい。
<Focus detection pixel>
FIG. 6 is a diagram illustrating the
焦点検出用画素32における2つの光電変換部には、それぞれ撮影レンズ2の異なる領域を介して入射された光が入射される。すなわち、焦点演算部10が位相差検出演算に用いる一対の被写体光束が入射される。
Light that has entered through the different regions of the
上述したように、本実施形態では通常画素31の光電変換部から出力された光電変換信号と、焦点検出用画素32から出力された光電変換信号であって同じ画素における複数の光電変換部から出力された信号を加算した光電変換信号とを、画像用の信号として扱う。このため、焦点検出用画素32と通常画素31とに同じ強さの光が入射された場合において、焦点検出用画素32における2つの光電変換部から出力された光電変換信号の和が通常画素31から出力された光電変換信号と同等レベルになるように、焦点検出用画素32に設けられる2つの光電変換部のサイズと、通常画素31に設けられる1つの光電変換部のサイズとが最適化されている。
As described above, in the present embodiment, the photoelectric conversion signal output from the photoelectric conversion unit of the
図7は、焦点検出用画素32の2つの光電変換部から出力された光電変換信号に基づく画像用の信号を説明する図である。1つの画素位置における2つの光電変換部が同色の色フィルタを通して受光するので、2つの光電変換信号を加算して当該画素を代表する画像用信号を生成する。焦点検出用画素32にも、通常画素31の場合と同様にベイヤー配列の規則にしたがって色フィルタが配置される。このため、画像処理部13は図7のような加算後の光電変換信号に対し、各画素位置において不足する色成分の信号を周辺の画素位置における信号を用いて生成する色フィルタ配列補間を行う。
FIG. 7 is a diagram illustrating an image signal based on the photoelectric conversion signals output from the two photoelectric conversion units of the
すなわち、補間処理の手順は、
1.加算前の光電変換信号に基づく方向判定
2.加算後の光電変換信号に基づく補間
の順に行う。
In other words, the procedure of the interpolation process is
1. 1. Direction determination based on photoelectric conversion signal before addition Interpolation is performed in the order based on the photoelectric conversion signal after the addition.
<方向判定>
図8は、方向判定を説明する図であり、図6の焦点検出用画素32から出力された光電変換信号の並びの一部を拡大した図である。図8において、補間対象とする画素位置における2つの光電変換部に対応する位置(以下注目位置と呼ぶ)(i,j)および(i+1,j)を、それぞれ斜線および横線で示す。画像処理部13は、注目位置(i,j)および(i+1,j)のそれぞれにおいて、不足する色成分(例えばG成分)に関して画像構造の方向判定を行う。画像処理部13は、注目位置(i,j)および(i+1,j)の周囲の6つの位置(i-1,j)、(i+2,j)、(i,j-1)、(i,j+1)、(i+1,j-1)、および(i+1,j+1)の光電変換信号を用いて次式(1)〜(8)により方向判定を行う。なお、図8では上記6つの位置を丸印で示す。
<Direction determination>
FIG. 8 is a diagram for explaining the direction determination, and is an enlarged view of a part of the array of photoelectric conversion signals output from the
画像処理部13は、上式(1)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造は横(行)方向と判定する。
When the above equation (1) is established, the
画像処理部13は、上式(2)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造は横(行)方向と判定する。
When the above equation (2) is established, the
画像処理部13は、上式(3)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造は縦(列)方向と判定する。
When the above equation (3) is established, the
画像処理部13は、上式(4)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造は縦(列)方向と判定する。
When the above equation (4) is established, the
画像処理部13は、上式(5)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造の角がある(エッジの角がある)と判定する。
When the above equation (5) is established, the
画像処理部13は、上式(6)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造がない(エッジ上にない)と判定する。
When the above equation (6) is established, the
画像処理部13は、上式(7)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造の角がある(エッジの角がある)と判定する。
When the above equation (7) is established, the
画像処理部13は、上式(8)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造がない(エッジ上にない)と判定する。
When the above equation (8) is established, the
<2つの注目位置において判定結果が同じ場合>
画像処理部13は、注目位置(i,j)における判定結果と、注目位置(i+1,j)における判定結果とが同じ場合、当該判定結果を、補間対象とする画素位置における画像構造を示す情報として採用する。
<When determination results are the same at two positions of interest>
When the determination result at the target position (i, j) and the determination result at the target position (i + 1, j) are the same, the
<2つの注目位置において判定結果が異なる場合>
(A)画像処理部13は、注目位置(i,j)における判定結果と、注目位置(i+1,j)における判定結果とが異なる場合、方向性を強く示す方を採用する。具体的には、一方の注目位置で横(行)方向または縦(列)方向と判定し、他方の注目位置で画像構造の角がある、または画像構造がないと判定した場合は、横(行)方向または縦(列)方向と判定した判定結果を、補間対象とする画素位置における画像構造を示す情報として採用する。
<When the determination results are different at the two positions of interest>
(A) The
(B)画像処理部13は、一方の注目位置で横(行)方向と判定し、他方の注目位置で縦(列)方向と判定した場合、方向性を強く示す方を採用する。具体的には、上式(1)〜(4)において差の絶対値がより大きい判定結果を、補間対象とする画素位置における画像構造を示す情報として採用する。例えば式の前段における差の絶対値の方が後段における差の絶対値より大きい場合は縦(列)方向と判定し、式の後段における差の絶対値の方が前段における差の絶対値より大きい場合は横(行)方向と判定する。
(B) When the
<加算>
画像処理部13は、図9に示すように、焦点検出用画素32の各画素位置において2つの光電変換部による光電変換信号を加算する。図9は、補間対象とする注目画素(I,J)と、注目画素(I,J)の周辺画素の位置を示す図であり、図7の一部を拡大した図に相当する。図9において、図8における注目位置(i,j)および(i+1,j)に対応する画素を、改めて注目画素(I,J)とする。すなわち、注目画素(I,J)における加算後の光電変換信号は、R(I,J)=R(i,j)+R(i+1,j)である。
なお、撮像素子3において加算機能を備える場合には、加算後の光電変換信号を撮像素子3から出力させてもよい。
<Addition>
As shown in FIG. 9, the
When the
<G色補間>
図9において、画像処理部13は、注目画素(I,J)について不足する色成分を補間する。G成分の補間は、図3(b)を参照して説明した通常画素31の場合の算出式に代えて、注目画素(I,J)および注目画素の周囲の4つの画素位置(I-1,J)、(I,J-1)、(I,J+1)、および(I+1,J)の光電変換信号を用いて次式(9)により行う。なお、図9では上記4つの位置を丸印で示す。
<G color interpolation>
In FIG. 9, the
画像処理部13は、上記方向判定において横(行)方向を判定した場合は、式(9)の重み係数mを小さくして重み係数nを大きくする。
When the
画像処理部13は、上記方向判定において縦(列)方向と判定した場合は、式(9)の重み係数nを小さくして重み係数mを大きくする。
When the
画像処理部13は、上記方向判定において画像構造の角がある、または画像構造がないと判定した場合は、それぞれ式(9)の重み係数m=nとする。以上の補間処理により、焦点検出用画素32の各位置においてG色成分の信号を得ることができる。
When the
<R色、B色補間>
R色補間およびB色補間は、上述した焦点検出用画素32の各位置におけるG色成分の信号を用いて、通常画素31の場合と同様に行う。重み係数の決定の際に、上記方向判定の結果を用いることができる。例えば、画像構造の判定方向が横(行)方向の場合は図4、図5における注目位置の左右の信号に対する重み係数を大きくし、注目位置の上下の信号に対する重み係数を小さくする。また、画像構造の判定方向が縦(列)方向の場合は図4、図5における注目位置の上下の信号に対する重み係数を大きくし、注目位置の左右の信号に対する重み係数を小さくする。
<R color and B color interpolation>
The R color interpolation and the B color interpolation are performed in the same manner as in the case of the
上述した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)デジタルカメラ1は、被写体光の第1の色成分(G)を画素内の複数の光電変換部でそれぞれ受光して第1の色成分に対応する複数の光電変換信号をそれぞれ出力する複数の第1画素と、被写体光の第2の色成分(B,R)を画素内の複数の光電変換部でそれぞれ受光して第2の色成分に対応する複数の光電変換信号をそれぞれ出力する複数の第2画素と、を有する撮像素子3と、第1画素による複数の光電変換信号を第1画素ごとに加算するとともに、第2画素による複数の光電変換信号を第2画素ごとに加算する画像処理部13と、画像処理部13による加算後の第1の色成分の信号および第2の色成分の信号で構成される対象画像に対し、各画素位置において不足する色成分の信号を周辺の画素位置における信号を用いて補間する画像処理部13と、画像処理部13による加算前の複数の光電変換信号に基づいて画像構造の方向を検出し、対象画像の各画素位置において不足する色成分の信号を検出した方向の周辺の画素位置の信号を用いて補間するように、画像処理部13を制御するマイクロプロセッサ9と、を備える。画素内に複数の光電変換部を有することで、画素内の1つの光電変換部で受光する場合に比べて画像構造の方向を精細に判定できるから、画像構造を維持して適切な補間を行うことができる。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The
(2)画像処理部13は、補間対象画素の周辺の画素位置のうち検出した方向に沿った画素位置の信号を用いて補間対象画素における加算後の信号を補間するので、精細に判定した方向に沿った周辺の画素位置の信号を用いて適切に補間できる。
(2) Since the
(3)第1画素はそれぞれ、第1の色成分の光を2つの光電変換部でそれぞれ受光して2つの光電変換信号を出力し、第2画素はそれぞれ、第2の色成分の光を2つの光電変換部でそれぞれ受光して2つの光電変換信号を出力するので、いわゆる2PD構造において、画像構造を維持して適切な補間を行うことができる。 (3) Each of the first pixels receives the light of the first color component by the two photoelectric conversion units and outputs two photoelectric conversion signals, and each of the second pixels receives the light of the second color component. Since the two photoelectric conversion units respectively receive light and output two photoelectric conversion signals, it is possible to perform appropriate interpolation while maintaining the image structure in the so-called 2PD structure.
(4)マイクロプロセッサ9は、対象とする画素位置において検出した方向が2つの場合に、2つのうち強く検出した方向を採用するように画像処理部13を制御するので、画像構造に応じた適切な補間を行うことができる。
(4) When there are two directions detected at the target pixel position, the microprocessor 9 controls the
(5)第1画素および第2画素は焦点検出用画素32であり、画素内の複数の光電変換部は、それぞれ撮影レンズ2の異なる領域を通過した光束を受光して複数の光電変換信号を出力するようにした。これにより、焦点検出用画素32における画素内の光電変換信号を加算して画像用信号を得る場合において、画像構造を維持して適切な補間を行うことができる。
(5) The first pixel and the second pixel are
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
上述した実施形態では、方向判定において2つの注目位置で判定結果が異なる場合(上記(B))の場合に、方向性を強く示す方を代表として採用する例を説明したが、判定された2つの方向を合成した方向を採用してもよい。合成の結果、横(行)方向に対して斜め45度、または横(行)方向に対して斜め135度の場合には、画像処理部13は、以下のように補間算出に反映させる。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.
(Modification 1)
In the above-described embodiment, an example has been described in which the direction that strongly indicates directionality is employed as a representative when the determination result is different at two attention positions in the direction determination (above (B)). A direction in which two directions are combined may be adopted. As a result of the synthesis, in the case of 45 degrees oblique to the horizontal (row) direction or 135 degrees oblique to the horizontal (row) direction, the
例えば、図4、図5を参照して説明したR色補間およびB色補間において重み係数を決定する際に、上記斜め45度または斜め135度の判定結果を用いることができる。画像処理部13は、画像構造の判定方向が斜め45度の場合は図4(b)、図5(b)における注目位置の左下と右上の信号に対する重み係数を大きくし、注目位置の左上と右下の信号に対する重み係数を小さくする。また、画像構造の判定方向が斜め135度の場合は図4(b)、図5(b)における注目位置の左上と右下の信号に対する重み係数を大きくし、注目位置の左下と右上の信号に対する重み係数を小さくする。
For example, when determining the weight coefficient in the R color interpolation and the B color interpolation described with reference to FIGS. 4 and 5, the determination result of 45 degrees or 135 degrees can be used. When the image structure determination direction is 45 degrees diagonally, the
変形例1によれば、判定された2つの方向をそれぞれ活かして補間処理を行うことができる。 According to the first modification, the interpolation process can be performed by utilizing the determined two directions.
(変形例2)
上記実施形態では、焦点検出用画素32の2つの光電変換部による加算前の光電変換信号に基づいて画像構造の方向を判定し、判定した方向に応じて、加算後の光電変換信号に対して補間処理を行う例を説明した。これに対し、判定した画像構造の方向に応じて、加算前の光電変換信号に対して補間処理を行うようにしてもよい。
(Modification 2)
In the above embodiment, the direction of the image structure is determined based on the photoelectric conversion signals before the addition by the two photoelectric conversion units of the
<G色補間>
変形例2による画像処理部13は、図8の注目位置(i,j)および(i+1,j)のそれぞれにおいて、不足する色成分を補間する。G成分の補間は、注目位置(i,j)および(i+1,j)の周囲の6つの位置(i-1,j)、(i+2,j)、(i,j-1)、(i,j+1)、(i+1,j-1)、および(i+1,j+1)の光電変換信号を用いて次式(10)および(11)により行う。
<G color interpolation>
The
画像処理部13は、上式(1)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造は横(行)方向と判定し、式(10)の重み係数mを小さくして重み係数nを大きくする。
When the above equation (1) is established, the
画像処理部13は、上式(2)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造は横(行)方向と判定し、式(11)の重み係数oを小さくして重み係数pを大きくする。
When the above equation (2) is established, the
画像処理部13は、上式(3)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造は縦(列)方向と判定し、式(10)の重み係数mを大きくして重み係数nを小さくする。
When the above equation (3) is established, the
画像処理部13は、上式(4)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造は縦(列)方向と判定し、式(11)の重み係数oを大きくして重み係数pを小さくする。
When the above equation (4) is established, the
画像処理部13は、上式(5)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造の角がある(エッジの角がある)と判定し、式(10)の重み係数m=nとする。
When the above equation (5) holds, the
画像処理部13は、上式(6)が成立する場合は、注目位置(i,j)におけるG色成分に関して画像構造がない(エッジ上にない)と判定し、式(10)の重み係数m=nとする。
When the above equation (6) is established, the
画像処理部13は、上式(7)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造の角がある(エッジの角がある)と判定し、式(10)の重み係数o=pとする。
When the above expression (7) is established, the
画像処理部13は、上式(8)が成立する場合は、注目位置(i+1,j)におけるG色成分に関して画像構造がない(エッジ上にない)と判定し、式(11)の重み係数o=pとする。以上の補間処理により、焦点検出用画素32の2つの光電変換部による加算前の光電変換信号の各位置においてG色成分の信号を得ることができる。
When the above equation (8) holds, the
<R色、B色補間>
R色補間およびB色補間は、上述したG色成分の信号を用いて行う。重み係数の決定の際に、上記方向判定の結果を用いることができる。例えば、画像構造の判定方向が横(行)方向の場合は図8の注目位置の左右の信号に対する重み係数を大きくし、注目位置の上下の信号に対する重み係数を小さくする。また、画像構造の判定方向が縦(列)方向の場合は図8における注目位置の上下の信号に対する重み係数を大きくし、注目位置の左右の信号に対する重み係数を小さくする。
<R color and B color interpolation>
The R color interpolation and the B color interpolation are performed using the G color component signal described above. When determining the weighting factor, the result of the direction determination can be used. For example, when the determination direction of the image structure is the horizontal (row) direction, the weighting factors for the signals on the left and right of the target position in FIG. When the image structure determination direction is the vertical (column) direction, the weighting factors for the signals above and below the target position in FIG. 8 are increased, and the weighting factors for the left and right signals at the target position are decreased.
以上の補間処理により、焦点検出用画素32の2つの光電変換部による加算前の光電変換信号の各位置において、R色およびB色成分の信号を得ることができる。変形例2によれば、焦点検出用画素32の2つの光電変換部の位置にそれぞれ対応させた補間画像を得ることができる。
Through the above interpolation processing, R color and B color component signals can be obtained at each position of the photoelectric conversion signal before addition by the two photoelectric conversion units of the
(変形例3)
焦点検出用画素32の例として、1画素当たり2つの光電変換部を有する2PD構成を例に説明したが、複数の光電変換部の数は2つに限らず、4PDでも16PDでも構わない。
(Modification 3)
As an example of the
(変形例4)
撮像素子3の例として、AFエリアに対応する位置にのみ焦点検出用画素32が配置される例を説明したが、撮像面の全域に焦点検出用画素32が配置されるように構成してもよい。
(Modification 4)
As an example of the
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
1…デジタルカメラ
2…撮影レンズ
3…撮像素子
9…マイクロプロセッサ
13…画像処理部
31…通常画素
32…焦点検出用画素
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1画素による前記複数の光電変換信号を前記第1画素ごとに加算するとともに、前記第2画素による前記複数の光電変換信号を前記第2画素ごとに加算する加算部と、
前記加算部による加算後の前記第1の色成分の信号および前記第2の色成分の信号で構成される対象画像に対し、各画素位置において不足する色成分の信号を周辺の画素位置における信号を用いて補間する補間処理部と、
前記加算部による加算前の、第1位置の前記第1画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、前記加算部による加算前の、前記第1位置と異なる第2位置の前記第1画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、に基づいて画像構造の方向を検出し、前記対象画像の各画素位置において不足する色成分の信号を前記検出した方向の前記周辺の画素位置の信号を用いて補間するように、前記補間処理部を制御する制御部と、
を備える撮像装置。 A plurality of first pixels each receiving a first color component of subject light by a plurality of photoelectric conversion units in the pixel and outputting a plurality of photoelectric conversion signals corresponding to the first color component; and the subject light A plurality of second pixels that respectively receive a second color component of the first color component by a plurality of photoelectric conversion units in the pixel and output a plurality of photoelectric conversion signals corresponding to the second color component; ,
An adder that adds the plurality of photoelectric conversion signals by the first pixel for each of the first pixels and adds the plurality of photoelectric conversion signals by the second pixel for each of the second pixels;
For the target image composed of the signal of the first color component and the signal of the second color component after the addition by the adding unit, the signal of the color component that is insufficient at each pixel position is signaled at the surrounding pixel positions. An interpolation processing unit that performs interpolation using
One photoelectric conversion signal of the plurality of photoelectric conversion units of the first pixel at the first position before addition by the addition unit, and a second position different from the first position before addition by the addition unit The direction of the image structure is detected based on one photoelectric conversion signal among the plurality of photoelectric conversion units of the first pixel, and the direction of the color component signal that is insufficient at each pixel position of the target image is detected. A control unit that controls the interpolation processing unit to perform interpolation using signals of the peripheral pixel positions of
That includes a imaging device.
前記制御部は、前記加算部による加算前の、第1位置の前記第1画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、前記加算部による加算前の、前記第1位置と異なる第2位置の前記第1画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、に基づいて、前記第1の色成分と異なる色成分に関する画像構造の方向を検出する撮像装置。The control unit includes one photoelectric conversion signal among the plurality of photoelectric conversion units of the first pixel at the first position before addition by the addition unit, and the first position before addition by the addition unit. An imaging apparatus that detects a direction of an image structure related to a color component different from the first color component based on one photoelectric conversion signal among a plurality of photoelectric conversion units of the first pixel at different second positions.
前記制御部は、前記加算部による加算前の、第3位置の前記第2画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、前記加算部による加算前の、前記第3位置と異なる第4位置の前記第2画素の複数の光電変換部のうちの一つの光電変換信号と、に基づいて、前記第2の色成分と異なる色成分に関する画像構造の方向を検出する撮像装置。The control unit includes one photoelectric conversion signal of the plurality of photoelectric conversion units of the second pixel at the third position before addition by the addition unit, and the third position before addition by the addition unit. An imaging device that detects a direction of an image structure related to a color component different from the second color component based on one photoelectric conversion signal of the plurality of photoelectric conversion units of the second pixel at a different fourth position.
前記補間処理部は、補間対象画素の周辺の画素位置のうち前記検出した方向に沿った画素位置の信号を用いて、前記補間対象画素における前記加算後の信号を補間する撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 3 ,
The interpolation processing section, the interpolation of pixel positions around the target pixel using the signal of the pixel position along the detected direction, wherein the interpolation target you interpolate the signal after the addition of the pixel imaging device.
前記第1画素はそれぞれ、前記第1の色成分の光を2つの光電変換部でそれぞれ受光して2つの前記光電変換信号を出力し、
前記第2画素はそれぞれ、前記第2の色成分の光を2つの光電変換部でそれぞれ受光して2つの前記光電変換信号を出力する撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 4 ,
Each of the first pixels receives light of the first color component by two photoelectric conversion units, and outputs the two photoelectric conversion signals.
The second pixel, respectively, the second light to the two photoelectric conversion portions each received to two of the photoelectric conversion signal you output imaging device of a color component.
前記制御部は、対象とする画素位置において前記検出した方向が2つの場合に、前記2つのうち強く検出した方向を採用するように前記補間処理部を制御する撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5 ,
Wherein, when a direction where the detected at a pixel location of interest is two, that controls the interpolation processing unit to adopt a direction detected strongly among the two imaging device.
前記制御部は、対象とする画素位置において前記検出した方向が2つの場合に、前記2つの方向を合成した方向を採用するように前記補間処理部を制御する撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5 ,
Wherein, when a direction where the detected at a pixel location of interest is two, that controls the interpolation processing unit to adopt a direction combining the two directions imaging device.
前記第1画素および前記第2画素は焦点検出用画素であり、
前記第1画素および前記第2画素内の複数の光電変換部は、それぞれ撮影レンズの異なる領域を通過した光束を受光して複数の光電変換信号を出力する撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 7 ,
The first pixel and the second pixel are focus detection pixels,
The plurality of photoelectric conversion units of the first pixel and the second in the pixel, a plurality of photoelectric conversion signal to that imaging device outputs by receiving the light beams passing through different regions of each imaging lens.
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