KR20230015948A - 촬상 장치, 촬상 방법 - Google Patents

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Abstract

촬상 장치는, 포토다이오드 분할 화소를 구비한 촬상 소자와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 제1 화소의 값과 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독을 실행시킨다. 이 경우, 1수직기간에 있어서, 제2 판독이 행해진 후에 제1 판독이 행해지도록 한다.

Description

촬상 장치, 촬상 방법
본 기술은, 위상차 신호를 출력하는 화소군을 가지는 촬상 소자를 구비한 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것이다.
촬상 장치에는 오토 포커스 제어를 행하기 위해서 피사체에 관한 포커스 정보를 취득하는 기능을 갖춘 것이 있다. 그러한 촬상 장치로는, 예를 들면 초점을 검출하기 위한 화소를 구비한 것이 알려져 있다.
특허문헌 1에서는, 촬상 소자에서 퓨필(pupil) 분할된 복수의 상(像) 신호(image signal)를 판독하여 초점 검출을 행함과 함께, 복수의 상 신호를 취득하는 판독행을 제어함으로써, 촬상 소자의 축적 시간 또는 감도 설정에 따라 초점 검출 화소의 판독행을 변경하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개 특개2018-81224호 공보
그런데, PD(Photodiode) 분할 방식에 의한 화소에 의해, 퓨필 분할된 복수의 상 신호(화소값)을 판독할 수 있지만, 그 판독을 위해서는, 화상 신호를 생성하기 위한 통상의 화소 판독으로서 PD 분할 화소의 분할된 2개의 화소의 가산값을 판독하고 있는 도중에, 일부의 PD 분할 화소에 대해서는, 더하여 분할된 일방의 화소의 판독을 행하도록 하는 것이 알려져 있다. 가산값과, 일방의 화소를 판독함으로써, 타방의 화소값도 산출할 수 있고, 일방의 화소와 타방의 화소의 화소값에 의해 위상차 검파가 가능하다.
이러한 판독을 1수직기간(「1V」라고도 표기한다) 중에 행하고, 위상차 검파에 의해 AF 제어를 행하는 경우, AF 동작을 다음 수직기간에 반영시킬 수 없는 응답의 지연이 발생할 경우가 있다.
이에 본 기술에서는, PD 분할 화소를 가지는 촬상 소자의 판독 동작을 연구하여, AF 동작의 응답성을 저하시키지 않도록 한다.
본 기술에 관한 촬상 장치는, 포토다이오드 분할 화소를 구비한 촬상 소자와, 포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 상기 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 상기 제2 판독이 행해진 후에 상기 제1 판독이 행해지도록 하는 제어부를 구비한다.
포토다이오드 분할 화소(PD 분할 화소)는, 제1 화소와 제2 화소의 가산값을 판독함으로써, 화상 생성에 사용하는 화소이다. 위상차 검파를 위해서는 제1 화소와 제2 화소의 각 값을 얻는 판독을 행한다. 이 경우, 가산값을 판독하는 제1 판독에 앞서, 위상차 검파를 위한 제2 판독을 행하도록 한다.
한편, 수직기간이란 수직동기신호에서 규정되는 기간이며, 화상에 1프레임 기간이다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제어부는, 명암 판정에 의해 밝은 환경이라고 판정한 경우에, 상기 1수직기간의 판독으로서, 상기 제2 판독과 상기 제1 판독을 행하는 것을 생각할 수 있다.
셔터스피드 제어를 포함하는 자동 노출 제어에 의해, 밝은 환경에서의 촬상 시에는 프레임 레이트가 높아지고, 어두운 환경에서의 촬상 시에는 프레임 레이트가 낮아진다. 프레임 레이트가 높은 상태에서 제2 판독이 제1 판독에 앞서 행해지도록 한다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제어부는, 상기 명암 판정에 의해 어두운 환경이라고 판정한 경우에는, 상기 1수직기간의 판독으로서, 화상 생성 대상으로 하는 화소에 대하여, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값을 판독함과 함께 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값을 판독함으로써, 화상을 구성하는 화소값과, 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값 및 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 제3 판독이 행해지도록 하는 것을 생각할 수 있다.
프레임 레이트가 낮아지는 어두운 환경에서의 촬상 시에는, 제1 판독에 앞서 제2 판독을 행하는 것과 같은 판독이 아니라, 제3 판독으로서, 화소값과 위상차 검파를 위한 값의 양쪽을 판독하는 판독 동작이 행해지도록 한다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제3 판독에서는, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값과, 상기 가산값은, 수직 방향의 복수의 포토다이오드 분할 화소의 값이 가산되어 판독되는 것을 생각할 수 있다.
어두운 환경에서는 노광량이 저하됨으로써 화소의 값이 낮아지는 것에 대응하여, 화소값의 판독은 수직 가산된 값으로서 판독하도록 한다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제1 판독에서는, PD 분할 화소의 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값이, N개(N은 3이상의 자연수)의 수평 라인의 주기에 있어서의 (N-1)개 이하의 수평 라인에서 수직 방향으로 가산되어 판독되고, 상기 제2 판독에서는, 상기 제1 판독에서 판독이 행해지지 않는 수평 라인의 PD 분할 화소로부터, 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독이 행해지는 것을 생각할 수 있다.
제1 판독에서는 전 수평 라인을 판독하는 것이 아니라, N개의 수평 라인 주기에서, 그 (N-1)개에 대해 판독이 행해진다. 즉, 솎아내기 판독이 행해진다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 수평 라인의 주기로서의 N개의 값은, 밝기에 따라 변경되는 것이 생각된다.
제1 판독, 제2 판독에서는 솎아내기하여 판독한 화소의 값으로부터, 화상 생성 및 위상차 검파를 행하는데, 그 솎아내기 비율은 밝기 조건에 따라서 변화시킬 수 있다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제2 판독에서는, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값의 판독과, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값의 판독을 행하는 것이 생각된다.
제1 화소와 제2 화소의 가산값과, 일방의 화소의 값을 판독하면, 타방의 화소 값도 산출할 수 있고, 제1 화소의 값과 제2 화소의 값을 각각 구할 수 있다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제1 판독에 의해 얻어지는 상기 가산값은, 라이브뷰 화상의 생성에 사용되는 것이 생각된다.
제1 화소와 제2 화소의 가산값으로서 판독되는 화소값은, 비교적 해상도가 낮은 화상인 라이브뷰 화상(스루화상이라고도 불리는, 촬상 모니터용의 화상)에 사용되도록 한다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 촬상 소자는, 사출동에서의 소정 방향에 있어서 서로 반대방향으로 치우친 한 쌍의 부분 영역을 통과한 한 쌍의 광속의 일방을 차광하는 차광부와 타방의 광속을 수광하는 수광 소자를 구비함으로써 퓨필 분할 기능을 갖는 차광 화소를 가지고, 상기 제어부는 상기 차광 화소를 판독하는 제4 판독이 행해지도록 제어하고, 상기 제4 판독에서 얻어진 상기 차광 화소의 값을 사용하여 위상차 검파 처리가 행해지는 것을 생각할 수 있다.
차광 화소는, 예를 들면, 차광부에 의해 사출동의 좌측 반부의 영역으로 된 좌측 영역을 통과한 광만이 입사되는 화소와, 차광부에 의해 사출동의 우측 반의 영역으로 된 우측 영역을 통과한 광만이 입사되는 화소의 어느 하나이다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 1수직기간의 판독으로서, 상기 제4 판독이 상기 제2 판독보다도 먼저 행해지도록 하는 것이 생각된다.
제4 판독으로서의 차광 화소의 판독과, 제2 판독이 시분할로 전후해서 행해지도록 한다.
상기한 본 기술의 촬상 장치에 있어서는, 상기 제2 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과와, 상기 제4 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과 중에서 신뢰도가 높은 쪽을 사용해서 포커스 제어를 행하는 것이 생각된다.
차광 화소에 의한 위상차 검파 결과로서 산출되는 디포커스량과, 포토다이오드 분할 화소에 의한 위상차 검파 결과로서 산출되는 디포커스량 중 어느 하나를 선택적으로 사용해서 포커스 제어를 행한다.
본 기술에 관한 촬상 방법은, 포토다이오드 분할 화소를 갖는 촬상 소자를 구비한 촬상 장치의 촬상 방법으로서, 포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 상기 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 상기 제2 판독이 행해진 후에 상기 제1 판독이 행해지도록 한다.
이에 의해 제1 판독과 제2 판독이 시분할로, 그리고, 제2 판독이 먼저 행하여지는 촬상 장치를 실현한다.
본 발명에 의하면, PD 분할 화소를 가지는 촬상 소자의 판독 동작에 있어서, AF 동작의 응답성을 저하시키지 않도록 한다.
[도 1] 본 기술의 실시형태의 촬상 장치의 사시도이다.
[도 2] 실시형태의 촬상 장치의 배면도이다.
[도 3] 실시형태의 촬상 장치의 구성의 블록도이다.
[도 4] 실시형태의 촬상 장치의 렌즈 경통 내의 구성의 설명도이다.
[도 5] 실시형태의 PD 분할 화소를 가지는 촬상 소자의 설명도이다.
[도 6] 축상 영역에 배치된 PD 분할 화소의 구성예의 설명도이다.
[도 7] 비교예의 판독 동작의 설명도이다.
[도 8] 제1 실시형태의 밝은 환경에서의 판독 동작의 설명도이다.
[도 9] 실시형태의 판독 모습의 모식적인 설명도이다.
[도 10] 제1 실시형태의 어두운 환경에서의 판독 동작의 설명도이다.
[도 11] 제1 실시형태의 판독 및 AF 동작의 제어의 플로우차트이다.
[도 12] 실시형태의 노광량 산출에 관한 구성의 블록도이다.
[도 13] 실시형태의 FD 가산과 SF 가산의 설명도이다.
[도 14] 실시형태의 차광 화소와 PD 분할 화소를 가지는 촬상 소자의 설명도이다.
[도 15] 축상 영역에 배치된 차광 화소의 구성예의 설명도이다.
[도 16] 제2 실시형태의 밝은 환경에서의 판독 동작의 설명도이다.
[도 17] 제2 실시형태의 어두운 환경에서의 판독 동작의 설명도이다.
[도 18] 제2 실시형태의 판독 및 AF 동작의 제어의 플로우차트이다.
이하, 실시형태에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 다음 순서로 설명한다.
<1. 촬상 장치의 구성>
<2. 비교예의 판독 동작>
<3. 제1 실시형태의 판독 동작>
<4. 제2 실시형태의 판독 동작>
<5. 정리 및 변형예>
<1. 촬상 장치의 구성>
본 실시형태에 관한 촬상 장치(1)의 외관을 도 1, 도 2에 나타낸다.
한편, 이하의 각 예에 있어서는, 피사체측을 전방으로 하고 촬상자측을 후방으로 하여 설명을 행하지만, 이들 방향은 설명의 편의상의 것이고, 본 기술의 실시에 관하여 이들 방향에 한정되지는 않는다.
촬상 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 내외에 필요한 각 부가 배치되는 카메라 케이스(2)와, 카메라 케이스(2)에 대하여 착탈 가능하게 되고, 전면부(2a)에 부착되는 렌즈 경통(3)을 구비한다. 한편, 렌즈 경통(3)이 소위 교환 렌즈로서 착탈 가능하게 되는 것은 일 예이며, 카메라 케이스(2)로부터 분리할 수 없는 렌즈 경통이어도 된다.
카메라 케이스(2)의 후면부(2b)에는, 배면 모니터(4)가 배치되어 있다. 배면 모니터(4)에는, 라이브뷰 화상이나 기록한 화상의 재생 화상 등이 표시된다.
배면 모니터(4)는, 예를 들면, 액정 모니터(LCD: Liquid Crystal Display)나 유기 EL(Electro-Luminescence) 디스플레이 등의 디스플레이 디바이스로 되어 있다.
배면 모니터(4)는, 카메라 케이스(2)에 대하여 회동 가능하도록 되어 있다. 예를 들면, 배면 모니터(4)의 상단부를 회동축으로 하여 배면 모니터(4)의 하단부가 후방으로 이동하도록 회동 가능하도록 되어 있다.
한편, 배면 모니터(4)의 우단부나 좌단부가 회동축으로 되어 있어도 된다. 또한, 복수의 축 주위 방향으로 회동 가능하게 되어 있어도 된다.
카메라 케이스(2)의 상면부(2c)에는, EVF(Electric Viewfinder)(5)가 배치되어 있다. EVF(5)는, EVF 모니터(5a)와 EVF 모니터(5a)의 상방 및 좌우의 측방을 둘러싸도록 후방으로 돌출된 프레임 형상의 둘레부(5b)를 구비하고 있다.
EVF 모니터(5a)는, LCD나 유기 EL 디스플레이 등을 사용하여 형성되어 있다. 한편, EVF 모니터(5a) 대신에 광학식 파인더(OVF: Optical View Finder)가 설치되어 있어도 된다.
후면부(2b)나 상면부(2c)에는, 각종 조작자(6)가 설치되어 있다. 조작자(6)로서는, 예를 들면, 재생 메뉴 기동 버튼, 결정 버튼, 십자 키, 취소 버튼, 줌 키, 슬라이드 키, 셔터 버튼(6S)(릴리즈 버튼) 등이다.
각종 조작자(6)는, 버튼, 다이얼, 압압 및 회전 가능한 복합 조작자 등, 각종 양태의 것을 포함하고 있다. 각종 양태 조작자(6)에 의해, 예를 들면, 메뉴 조작, 재생 조작, 모드 선택/절환 조작, 포커스 조작, 줌 조작, 셔터 스피드나 F값 등의 파라미터 선택/설정이 가능하게 된다.
이러한 촬상 장치(1)의 내부 구성을 도 3에 나타낸다. 또한, 도 4에 도 3의 일부 구성의 배치예를 나타내고 있다.
촬상 장치(1)의 카메라 케이스(2)의 내외에는, 촬상 소자(7), 카메라 신호처리부(8), 기록부(9), 표시부(10), 출력부(11), 조작부(12), 전원부(13), 카메라 제어부(14), 메모리부(15) 등이 설치되어 있다.
렌즈 경통(3)은, 광학계(16), 드라이버부(17), 경통 제어부(18), 조작부(19), 메모리부(20) 등을 가져 구성되어 있다.
광학계(16)는, 입사단 렌즈, 줌렌즈, 포커스 렌즈, 집광 렌즈 등의 각종 렌즈나, 신호 전하가 포화되지 않고 다이나믹 레인지 내로 들어가 있는 상태로 센싱이 행해지도록 렌즈나 아이리스(조리개)에 의한 개구량 등을 조정함으로써 노광 제어를 행하는 조리개 기구나, 포컬 플레인 셔터(focal plane shutter) 등의 셔터 유닛을 구비하여 구성되어 있다.
한편, 광학계(16)를 구성하는 각 부는 일부가 카메라 케이스(2)에 설치되어 있어도 된다.
촬상 소자(7)는, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device)형이나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)형으로 되고, 광학계(16)를 통해 입사된 피사체로부터의 광에 대한 노광 제어를 행한다. 그리고 화소에서 광전 변환된 전기 신호에 대하여, 예를 들면 CDS(Correlated Double Sampling) 처리나 AGC(Automatic Gain Control) 처리나 A/D(Analog/Digital) 변환 처리를 행하는 처리부를 구비하여 구성되어 있다. 따라서, 촬상 소자(7)는, 디지털 데이터로서의 촬상 화상 신호를, 카메라 신호처리부(8)나 카메라 제어부(14)에 출력한다.
촬상 소자(7)의 센서면은, 복수의 화소가 2차원 배열된 센싱 소자를 가지고 구성되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 촬상 소자(7)는 PD 분할 화소(21)가 행방향 및 열방향으로 매트릭스 상에 배열되어 이루어진다. 각각의 PD 분할 화소(21)는, 두 개의 분할 화소에 의해 구성된다.
PD 분할 화소(21)의 구성을 도 6에 모식적으로 나타내고 있다.
PD 분할 화소(21)는, 두 개의 분할 화소, 즉, 좌측의 분할 화소로 된 좌측 PD(40L)와 우측의 분할 화소로 된 우측 PD(40R)와, 그 전방에 배치된 화소 경계 메탈(41)과, 인너 렌즈(32)와, 컬러 필터(33)와, 온 칩 마이크로렌즈(34)를 구비하고 있다. 컬러 필터(33)는, 적색(R)의 분광 감도를 가지는 컬러 필터(33R)과, 녹색(G)의 분광 감도를 가지는 컬러 필터(33G)와, 청색(B)의 분광 감도를 가지는 컬러 필터(33B) 중 어느 하나로 된다. 한편, 인너 렌즈(32) 등이 설치되어 있지 않은 구성예도 있다.
도시한 바와 같이, 좌측 PD(40L)는, 사출동(EP)의 우측 퓨필 영역(EPR)을 통과한 광을 수광한다. 우측 PD(40R)는, 좌측 퓨필 영역(EPL)을 통과한 광을 수광한다. 이에 의해, 퓨필 분할 기능을 실현한다.
이러한 PD 분할 화소(21)가, 컬러 필터(33)의 차이에 의해, 도 5과 같이, R화소, G화소, B화소로서 배열된다.
예를 들면 1개의 PD 분할 화소(21)로서의 G화소의 경우, 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)의 가산값으로서 얻어지는 신호가, 1개의 G화소의 신호가 된다. 또한, 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)의 값에 의해 위상차 검파를 행할 수 있다.
도 3으로 되돌아가 설명한다. 카메라 신호처리부(8)는, 예를 들면, DSP(Digital Signal Processor) 등의 디지털 신호처리에 특화된 마이크로프로세서나, 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성된다.
카메라 신호처리부(8)는, 촬상 소자(7)로부터 보내져 오는 디지털 신호(촬상 화상 신호)에 대하여, 각종 신호 처리를 실시한다.
구체적으로는, R, G, B의 색 채널 간의 보정 처리, 화이트밸런스 보정, 수차 보정, 셰이딩 보정 등의 처리를 행한다.
또한, 카메라 신호처리부(8)는, R, G, B의 화상 데이터로부터, 휘도(Y) 신호 및 색(C) 신호를 생성(분리)하는 YC 생성 처리나, 휘도나 색을 조정하는 처리, 니(knee) 보정이나 감마 보정 등의 각 처리를 행한다.
또한, 카메라 신호처리부(8)는, 해상도 변환 처리나 기록용이나 통신용을 위한 부호화를 행하는 CODEC 처리 등을 행함으로써 최종적인 출력 형식으로의 변환을 행한다. 최종적인 출력 형식으로 변환된 화상 데이터는, 메모리부(15)에 기억된다. 또한, 화상 데이터가 표시부(10)에 출력됨으로써, 배면 모니터(4)나 EVF 모니터(5a)에 화상이 표시된다. 또한, 외부출력단자로부터 출력됨으로써, 촬상 장치(1)의 외부에 설치된 모니터 등의 기기에 표시된다.
카메라 신호처리부(8)는, 위상차 검파부(8a)를 구비하고 있다.
위상차 검파부(8a)는, PD 분할 화소(21)의 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)의 출력 신호로부터 위상차 검파를 행한다. 그리고 위상차 검파부(8a)는, 검출한 위상차 정보에 기초하여 디포커스량을 산출한다. 산출된 디포커스량은, 경통 제어부(18)를 통해 광학계(16)가 구비하는 포커스 렌즈의 구동에 사용됨으로써 오토 포커스(AF) 기능에 이용되어도 된다. 또한, 디포커스량은, 피사체의 포커스 상태에 관한 정보를 사용자에 대해 제시하기 위해 사용되어도 된다.
기록부(9)는, 예를 들면 불휘발성 메모리로 이루어지고, 정지화상 데이터나 동영상 데이터 등의 화상 파일(컨텐츠 파일)이나, 화상 파일의 속성 정보, 섬네일 화상 등을 기억한다.
화상 파일은, 예를 들면 JPEG(Joint Photographic Experts Group), TIFF(Tagged Image File Format), GIF(Graphics Interchange Format) 등의 형식으로 기억된다.
기록부(9)의 실제 형태는 다양하게 생각할 수 있다. 예를 들면, 기록부(9)가 촬상 장치(1)에 내장되는 플래시 메모리로서 구성되어 있어도 되고, 촬상 장치(1)에 착탈할 수 있는 메모리 카드(예를 들면, 가반형의 플래시 메모리)와 해당 메모리 카드에 대하여 기억이나 판독을 위한 액세스를 행하는 액세스부로 구성되어 있어도 된다. 또한, 촬상 장치(1)에 내장되어 있는 형태로서 HDD(Hard Disk Drive) 등으로서 실현되는 일도 있다.
표시부(10)는, 촬상자에 대하여 각종 표시를 행하기 위한 처리를 실행한다. 표시부(10)는, 예를 들면, 배면 모니터(4)나 EVF 모니터(5a)로 된다. 표시부(10)는, 카메라 신호처리부(8)로부터 입력되는 적절한 해상도로 변환된 화상 데이터를 표시하는 처리를 행한다. 이에 의해, 릴리즈 스탠바이중의 촬상 화상인 소위 스루화상을 표시시킨다.
또한, 표시부(10)는, 카메라 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여 각종 조작 메뉴나 아이콘, 메시지 등, GUI(Graphical User Interface)로서의 표시를 화면 상에서 실현시킨다.
또한, 표시부(10)는, 기록부(9)에 있어서 기록 매체로부터 판독된 화상 데이터의 재생 화상을 표시시키는 것이 가능하다.
한편, 본 예에 있어서는, EVF 모니터(5a) 및 배면 모니터(4)의 양쪽이 설치되어 있지만, 본 기술의 실시에 있어서는 이러한 구성에 한정되지 않고, EVF 모니터(5a)와 배면 모니터(4)의 어느 일방만이 설치되어 있어도 되고, EVF 모니터(5a)와 배면 모니터(4)의 어느 일방 또는 양쪽이 착탈가능한 구성으로 되어 있어도 된다.
출력부(11)는, 외부 기기와의 데이터 통신이나 네트워크 통신을 유선이나 무선으로 행한다. 예를 들면, 외부의 표시 장치, 기록 장치, 재생 장치 등에 대하여 촬상 화상 데이터(정지화상 파일이나 동영상 파일)의 송신을 행한다.
또한, 출력부(11)는, 네트워크 통신부로서 기능해도 된다. 예를 들면, 인터넷, 홈 네트워크, LAN(Local Area Network) 등의 각종 네트워크에 의한 통신을 행하고, 네트워크 상의 서버나 단말 등과의 사이에서 각종 데이터의 송수신을 행하도록 해도 된다.
카메라 케이스(2)에 설치된 조작부(12)는, 상술한 각종 조작자(6)뿐 아니라, 터치 패널 방식을 채용한 배면 모니터(4) 등도 포함하고 있고, 촬상자의 탭 조작이나 스와이프 조작 등의 다양한 조작에 따른 조작 정보를 카메라 제어부(14)에 출력한다.
한편, 조작부(12)는 촬상 장치(1)와는 별체의 리모트 컨트롤러 등의 외부 조작 기기의 수신부로서 기능해도 좋다.
전원부(13)는, 예를 들면 내부에 충전한 배터리로부터 각 부에 필요한 전원 전압(Vcc)을 생성하고, 동작 전압으로서 공급한다.
촬상 장치(1)에 렌즈 경통(3)이 장착된 상태에서는, 전원부(13)에 의한 전원 전압(Vcc)이 렌즈 경통(3) 내의 회로에도 공급되도록 구성되어 있다.
한편, 전원부(13)에는, 상용 교류 전원에 접속한 AC 어댑터에 의해 변환되어 입력되는 직류 전압을 전원으로 하여, 배터리에의 충전을 행하는 회로나 전원 전압(Vcc)을 생성하는 회로가 형성되어 있어도 된다.
카메라 제어부(14)는, CPU(Central Processing Unit)을 구비한 마이크로 컴퓨터(연산 처리 장치)에 의해 구성되어, 촬상 장치(1)의 통괄적인 제어를 행한다. 예를 들면, 촬상자의 조작에 따른 셔터 스피드의 제어나, 카메라 신호처리부(8)에 있어서의 각종 신호 처리에 관한 지시, 사용자의 조작에 따른 촬상 동작이나 기록 동작, 기록한 화상 파일의 재생 동작을 행한다.
카메라 제어부(14)는 각종 촬영 모드의 변경 등을 행한다. 각종 촬영 모드란, 예를 들면, 정지화상 촬영 모드, 동영상 촬영 모드, 정지화상을 연속적으로 취득하는 연사 모드 등이다.
카메라 제어부(14)는, 이들 기능에 대한 사용자의 조작을 가능하게 하기 위한 유저 인터페이스 제어부(UI 제어부)(14a)를 구비하고 있다. UI 제어부(14a)는, 촬상 장치(1)에 설치된 각 조작자(6)에 대한 조작을 검출하는 처리나, 배면 모니터(4)에 대한 표시 처리나 조작 검출 처리 등을 행한다.
또한, 카메라 제어부(14)는, 광학계(16)가 구비하는 각종 렌즈를 제어하기 위해서 경통 제어부(18)에 대한 지시를 행한다.
예를 들면, AF 제어를 위한 필요한 광량을 확보하기 위해 조리개 값을 지정하는 처리나, 조리개 값에 따른 조리개 기구의 동작 지시 등을 행한다.
카메라 제어부(14)는, 경통 제어부(18)을 통해 광학계(16)가 구비하는 각종 렌즈에 관한 정보를 취득 가능하도록 되어 있다. 렌즈의 정보로서는, 예를 들면, 렌즈의 형번이나 줌 렌즈의 위치나 F값의 정보, 또는, 사출동 위치의 정보 등이 포함된다. 또한, 카메라 제어부(14)는, 광학계(16)가 구비하는 조리개 기구의 조리개 값을 취득 가능하도록 되어 있다.
메모리부(15)는, 카메라 제어부(14)가 실행하는 처리에 사용되는 정보 등을 기억한다. 도시하는 메모리부(15)로서는, 예를 들면, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등을 포괄적으로 나타내고 있다.
메모리부(15)는 카메라 제어부(14)로서의 마이크로 컴퓨터 칩에 내장되는 메모리 영역이어도 되고, 별체의 메모리칩에 의해 구성되어도 된다.
메모리부(15)의 ROM이나 플래시 메모리 등에는, 카메라 제어부(14)가 이용하는 프로그램 등이 기억된다. ROM이나 플래시 메모리 등에는, CPU가 각 부를 제어하기 위한 OS(Operating System)나 화상 파일 등의 컨텐츠 파일 외에, 각종 동작을 위한 애플리케이션 프로그램이나 펌웨어 등이 기억된다.
카메라 제어부(14)는, 해당 프로그램을 실행함으로써, 촬상 장치(1) 및 렌즈 경통(3)의 전체를 제어한다.
메모리부(15)의 RAM은, 카메라 제어부(14)의 CPU가 실행하는 각종 데이터 처리시에 사용되는 데이터나 프로그램 등이 일시적으로 저장됨으로써, 카메라 제어부(14)의 작업 영역으로서 이용된다.
렌즈 경통(3)의 경통 제어부(18)는, 예를 들면, 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어, 카메라 제어부(14)의 지시에 기초하여 실제로 광학계(16)의 각종 렌즈를 구동하기 위해 드라이버부(17)에 대한 제어 신호의 출력을 행한다.
한편, 카메라 제어부(14)와 경통 제어부(18) 간의 정보 통신은, 렌즈 경통(3)이 카메라 케이스(2)에 장착된 상태에서만 가능하도록 되어 있어도 되고, 무선통신에 의해 렌즈 경통(3)이 카메라 케이스(2)에 장착되어 있지 않은 상태에서 가능하게 되어 있어도 된다.
경통 제어부(18)는, 광학계(16)가 구비하는 각종 렌즈의 종류나 구동 위치에 기초하여 사출동 위치나 사출동의 퓨필 거리의 정보를 카메라 제어부(14)에 송신한다. 구체적으로는, 메모리부(20)로서의 ROM에 기억된 정보로부터 퓨필 거리에 관한 정보를 취득하고, 카메라 제어부(14)에 송신한다.
드라이버부(17)는, 예를 들면, 줌렌즈 구동 모터에 대한 모터 드라이버, 포커스 렌즈 구동 모터에 대한 모터 드라이버, 조리개 기구를 구동하는 모터에 대한 조리개 기구 드라이버 등이 설치되어 있다.
각 드라이버는 경통 제어부(18)로부터의 지시에 따라, 구동 전류를 대응하는 구동 모터에 공급한다.
렌즈 경통(3)의 조작부(19)는, 렌즈 경통(3)측에 설치된 조작자를 나타내고 있다. 조작부(19)에 의한 조작 정보는 경통 제어부(18)에 공급되고, 경통 제어부(18)를 통해 카메라 제어부(14)에 통지된다.
조작부(19)의 조작에 따라, 경통 제어부(18)에 의한 광학계(16)의 동작 제어나, 카메라 제어부(14)에 의한 각종 설정이나 동작 제어가 행해진다.
조작부(19)는 렌즈 경통(3)과는 별체의 리모트 컨트롤러 등의 외부 조작 기기의 수신부로서 기능해도 좋다.
메모리부(20)는, ROM이나 플래시 메모리 등에 의해 구성되고, 경통 제어부(18)가 이용하는 프로그램이나 데이터 등이 기억된다. 메모리부(20)에는, CPU가 각 부를 제어하기 위한 OS(Operating System)나 각종 동작을 위한 애플리케이션 프로그램이나 펌웨어 등이 기억된다.
또한, 메모리부(20)에 기억되는 정보에는, 광학계(16)의 사출동의 퓨필 거리 등의 정보가 포함되어 있다.
<2. 비교예의 판독 동작>
여기서 비교예로서, PD 분할 화소(21)을 가지는 촬상 소자(7)로부터의 화소값의 판독을 행할 경우에, AF 동작의 응답이 느리다고 하는 현상을 설명한다. 한편, 판독은, 롤링 셔터 판독을 행하는 경우로 한다.
도 5과 같이 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)을 가지는 PD 분할 화소(21)가 배열된 촬상 소자(7)의 경우, 각 PD 분할 화소(21)에서는, 화상 생성을 위한 통상 화소 신호를 판독하는 것이 가능할 뿐 아니라, 좌우의 PD의 값을 따로따로 구하여, 위상차 신호를 얻을 수 있다. 이 위상차 신호에 의해 디포커스량을 산출하고, AF(오토 포커스) 제어를 실행할 수 있다.
따라서, 하나의 PD 분할 화소(21)에 대하여, 예를 들면 (L+R) 판독과, L 판독을 행하도록, 하나의 수평 라인에 대해 2회의 판독을 행하는 것을 생각할 수 있다.
한편, “(L+R) 판독”은, 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)로부터의 전하를 가산한 판독을 가리킨다. “L 판독”은 좌측 PD(40L)로부터의 전하 판독, “R 판독”은 우측 PD(40R)로부터의 전하 판독을 가리키는 것으로 한다. 또한, “L값”은 좌측 PD(40L)로부터 직접 판독 또는 연산에 의해 구해지는 화소 신호 값, “R값”은 우측 PD(40R)로부터 직접 판독 또는 연산에 의해 구해지는 화소 신호 값이라 한다. 또한, (L+R)값은, 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)의 화소 신호 값의 가산값이다.
(L+R)값, 즉, 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)로부터의 판독 전하의 가산값은, 그 PD 분할 화소(21)의 화소값으로서의 의미를 가지기 때문에, 화상 생성에 사용되는 신호가 된다.
또한, L 판독을 행하여, 좌측 PD(40L)의 신호 값(L값)을 얻고, (L+R)값 - L값에 의해 우측 PD(40R)의 신호 값(R값)이 얻어진다. 이 “L값” 및 "R값”에 의해 퓨필 분할된 화소 성분의 위상차를 얻을 수 있고, 이것에 기초하여 AF 제어를 행할 수 있다.
도 7은, 그러한 판독 동작을 모식적으로 나타내고 있다.
이 도 7에서는, 수직동기신호(XVS)에서 규정되는 수직기간(V1, V2, …)에 있어서, 직선(SL10)로서, 종축을 수평 라인 번호로 했을 때의 각 수평 라인의 판독 타이밍을 나타내고 있다. 선두의 수평 라인 번호를 「HL1」, 최후의 수평 라인 번호를 「HLmax」로 한다. 직선(SL10) 상에 표기한 ●은, 위상차 검파를 위한 판독도 행하는 수평 라인을 나타내고 있는 것으로 한다.
예를 들면 48라인마다 위상차 검파를 위한 판독을 행한다고 가정하면, 수평 라인마다의 각 PD 분할 화소(21)에 대한 판독 동작은 다음과 같이 된다.
· 제1 수평 라인: (L+R) 판독
· 제2 수평 라인: (L+R) 판독
· 제3 수평 라인: (L+R) 판독
(이하, 제47 수평 라인까지 마찬가지로 (L+R) 판독)
· 제48 수평 라인: L 판독
· 제48 수평 라인: (L+R) 판독
· 제49 수평 라인: (L+R) 판독
· 제50 수평 라인: (L+R) 판독
(이하, 제95 수평 라인까지 마찬가지로 (L+R) 판독)
· 제96 수평 라인: L 판독
· 제96 수평 라인: (L+R) 판독
· 제97 수평 라인: (L+R) 판독
· 제98 수평 라인: (L+R) 판독
이와 같이 주기적인 수평 라인(상기 예에서는 제48 수평 라인과 제96 수평 라인)에서, L 판독과 (L+R) 판독의 양쪽을 행한다.
모든 수평 라인에서, L 판독과 (L+R) 판독의 양쪽을 행하면, 1프레임의 판독 시간이 길어져 버리기 때문이다.
단, 이와 같이 화상 생성을 위한 판독과, 위상차 검파를 위한 판독을 행함으로써, AF 동작이 늦어지는 일이 생길 경우가 있다.
L값과 (L+R)값을 판독하였으면, R값을 산출하여 위상차 검파, 디포커스량의 산출을 행하는데, 이 처리가 행해지는 것은, 필요한 L값과 (L+R)값이 얻어진 후가 되기 때문에, 도 7에 「위상차 검파」라고 표시한 기간이 된다. 즉, 1프레임분의 전부의(또는, 솎아내기(thinning-out)를 행하는 경우에는 일부의) 수평 라인의 판독이 완료한 후가 된다. 즉, 화소 생성을 위한 판독을 포함시킨 직선(SL10)로 표시한 기간을 경과한 후에, AF 동작을 위한 위상차 검파를 실행할 수 있게 된다.
이 위상차 검파의 결과에 기초하여 카메라 제어부(14)는 렌즈 구동 제어를 행하고, 실제로 포커스 렌즈의 구동이 행하여져, 피사체에 초점이 맞춰진다.
이러한 경우, 도시된 바와 같이, 초점이 맞은 상태가 반영되는 것이, 다음 프레임(수직기간(V2)의 타이밍)이 아니라, 더 다음번 프레임(수직기간(V3)의 타이밍)까지로 지연되는 일이 생긴다. 위상차 검파의 시작 타이밍이, 1프레임분의 판독 후로 되기 때문이다.
이러한 AF 동작의 지연은, 특히 동적 피사체를 촬상하고 있을 경우에, 사용자가 영향을 느끼기 쉬워, 바람직하지 않다.
또한, 밝은 환경(명환경)에서는, AE(Automatic Exposure) 제어에 의해 프레임 레이트가 높아지도록 변경되어, 1V 기간이 짧아지면, 상기와 같은 AF 제어의 지연이 현저해지기 쉽다.
이에 실시형태에서는, 이러한 AF 동작의 응답성 지연이 생기지 않는 판독 동작을 행하도록 한다.
<3. 제1 실시형태의 판독 동작>
제1 실시형태로서의 판독 동작을 도 8에 모식적으로 나타내고 있다.
도 8은, 횡방향은 시간축으로 하고 있고, 수직동기신호(XVS)에서 규정되는 수직기간(V1, V2)를 나타내고 있다. 이 수직기간(V1, V2, …)으로서는, 예를 들면 사용자가 셔터 버튼(6S)의 반누름을 행하고 있고, 카메라 제어부(14)는, 표시부(10)에 라이브뷰 화상의 표시를 실행시킴과 함께 AF 제어를 행하고 있는 경우를 상정하고 있다. 하나의 수직기간에서 라이브뷰 화상의 1프레임의 화상 신호가 얻어진다.
또한, 도면에서는 종축을 수평 라인 번호(「HL1」로부터 「HLmax」)으로 하여, 실선(RL1, RL2)를 나타내고 있다. 실선(RL1, RL2)은, 각 수평 라인에 관한 판독 타이밍을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이 하나의 수직기간에 있어서, 먼저 실선(RL2)의 판독(제2 판독)이 행해지고, 계속해서 실선(RL1)의 판독(제1 판독)이 행해진다.
도 8에서는 표현되지 않지만, 후술하는 도 9A, 도 9B에 나타낸 바와 같이, 제1 판독과 제2 판독은 다른 수평 라인을 대상으로 하기 때문에, 노광에 관하여는, 각각 판독 전에 행해지도록 하면 되고, 각 수평 라인의 노광 타이밍이나 길이는 특히 규정되지 않고, 적절하게 설정되면 된다.
실선(RL1)으로 나타내는 제1 판독은, 라이브뷰 화상의 생성을 위한 판독이며, 화소값으로서 각 PD 분할 화소(21)로부터 (L+R) 판독을 행한다.
일 예로서, 1수직기간에 있어서의 6개의 수평 라인의 주기로 (L+R) 판독을 행하는 것으로 하여 설명한다.
도 9A에 제1 판독의 동작을 모식적으로 나타내고 있다. 각 수평 라인으로부터 L값+R값의 전하 판독이 행해지는데, 대상으로 하는 수평 라인은, 6개의 라인 중 4개로 하고 있다.
4개의 각 수평 라인의 PD 분할 화소(21)에 대해서, 각각 (L+R) 판독을 행한다. 나아가, 수직 방향의 4개의 PD 분할 화소(21)로부터 판독한 (L+R)값을 가산(이러한 가산을 L값+R값의 가산과 구별하여, 「수직 가산」이라고 표기한다)하여, 하나의 화소 신호로 한다.
즉, 라이브뷰 화상을 생성하기 위한 화소값은, 예를 들면 6개의 수평 라인마다, 6개의 수평 라인 중에서 4개의 수평 라인의 PD 분할 화소(21)의 수직 가산값으로 하고, 이를, 라이브뷰 화상을 생성하는 1개의 화소값으로 한다.
이러한 판독을, 예를 들면 선두의 수평 라인(HL1)측에서부터, 6개 주기로, 최후의 수평 라인(HLmax)측을 향해 행하여 간다.
한편, 예를 들면 단순한 솎아내기 판독으로서, 6개의 수평 라인마다 1개의 수평 라인으로부터 (L+R)값을 판독하여 하나의 화소 신호로 하여도 되기는 하지만, 수직 가산함으로써, 비교적, 수광 광량이 적은 경우에도 신호 레벨로서 충분한 레벨이 얻어지기 쉬워, 유리할 수 있다.
한편, 도 9A는 어디까지나 모식적으로 나타내는 것인데, 수직 가산을 하는 것은, 도 13에서 후술하는 같은 수직신호선(VSL)에 접속된 복수의 화소로서, 같은 색의 컬러 필터가 설치된 화소이다. 이것은 도 9C에 나타내는 수직 가산에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 이들은 수직신호선(VSL)에 있어서의 전압 가산이 된다.
도 8에 실선(RL2)으로서 나타내는 제2 판독은, 위상차 검파를 위한 판독이며, 화소값으로서 PD 분할 화소(21)로부터 L 판독과 (L+R) 판독을 행한다.
도 9B에 모식적으로 나타내지만, 1수직기간에 있어서의 각각 6개의 수평 라인의 주기에 있어서, 제1 판독이 행하여지지 않는 수평 라인 중 적어도 하나의 수평 라인의 PD 분할 화소(21)로부터, L 판독과 (L+R) 판독을 행한다.
즉, 제2 판독에서는, 6개의 수평 라인마다 1개의 수평 라인의 PD 분할 화소(21)을 대상으로 하여, L 판독과 (L+R) 판독이 행해지도록 한다.
그 판독은, 예를 들면 좌측 PD(40L)로부터의 L값의 판독 후에, 그 전하를 리셋하지 않고 우측 PD(40R)의 화상 신호를 판독하는 처리가 행해지도록 한다. 즉, 촬상 소자 내의 FD(플로팅 디퓨전)부에서 L값과 R값의 가산이 행해져 (L+R)값이 판독되도록 한다.
이러한 판독을 예를 들면 선두의 수평 라인(HL1)측에서부터, 6개 주기로, 최후의 수평 라인(HLmax)측을 향해 행하여 간다.
이러한 제1 판독과 제2 판독을 1수직기간에 행하는데, 도 8에 나타낸 바와 같이, 먼저 제2 판독을 행하고, 그 후에 제1 판독을 행하도록 한다.
제2 판독이 완료된 시점에서, 화상 생성을 위한 판독 완료를 기다리지 않고, 위상차 검파를 행하고, 이어서 렌즈 구동을 실행할 수 있기 때문에, 다음 수직기간(V2)의 타이밍에서 AF 동작을 반영시킬 수 있다. 이에 의해, 예를 들면 동적 피사체에 대하여도 양호한 AF 성능을 실현할 수 있다.
그런데, 이 도 8과 같은 판독 동작은, 명암에 관계없이 행해도 되지만, 밝은 환경이라고 판정될 때 행하도록 하는 것도 바람직하다. 밝은 환경에서 프레임 레이트가 올라가 수직기간이 짧아질 때, AF 응답성이 저하될 가능성이 높기 때문에, 도 8과 같이 제2 판독과 제1 판독을 행함으로써, AF 동작 응답성을 개선할 수 있기 때문이다.
한편, 어두운 환경이라고 판정될 경우는, 도 10과 같은 실선(RL3)으로 나타내는 제3 판독을 행하는 것을 생각할 수 있다.
이 제3 판독에서는, 같은 수평 라인의 PD 분할 화소(21)을 대상으로 하여, 화상 생성을 위한 판독과, 위상차 검파를 위한 판독을 행하도록 한다. 즉, 상술한 제1 판독, 제2 판독과 같이 판독 기간을 나누지 않도록 한다.
도 9C에 제3 판독의 동작을 모식적으로 나타낸다. 밝은 환경일 때와 마찬가지로, 동일하게 6개의 수평 라인의 주기로 솎아내기 판독을 행하는 것으로 한다.
라이브뷰 화상의 생성을 위한 판독으로서, L값+R값의 전하 판독이 행해지는데, 도 9A와 마찬가지로, 대상으로 하는 수평 라인은, 6개의 라인 중 4개로 하고, 4개의 각 수평 라인의 PD 분할 화소(21)에 대해서, 각각 (L+R) 판독을 행함과 함께, 수직 방향의 4개의 PD 분할 화소(21)로부터 판독한 (L+R)값을 수직 가산하여, 1개의 화소값으로 한다.
이와 함께, 위상차 검파를 위한 판독으로서, 이들 4개의 PD 분할 화소(21)로부터, L 판독이 행해지도록 한다. 이 경우, L값에 대해서도, 수직 방향의 4개의 PD 분할 화소(21)의 L값을 수직 가산하여, 1개의 L값으로 한다.
R값은, 수직 가산한 (L+R)값으로부터, 수직 가산한 L값을 감산함으로써 얻어진다.
이 경우에, 예를 들면 도 9B와 같이 수직 가산하지 않고 1개의 수평 라인의 PD 분할 화소(21)로부터 L값과 (L+R)값을 판독하도록 해도 되기는 하지만, 각각 수직 가산한 (L+R)값과 L값을 사용하도록 함으로써, 저조도 성능을 개선할 수 있다.
이 도 9C와 같이 행하여지는, 도 8의 실선(RL3)로 나타내는 제3 판독은, 6개의 수평 라인 주기의 예로 말하자면, 다음과 같다.
· 제1 내지 제6 수평 라인: L 판독(4/6라인의 수직 가산 판독)
· 제1 내지 제6 수평 라인: (L+R) 판독(4/6라인의 수직 가산 판독)
· 제7 내지 제12 수평 라인: L 판독(4/6라인의 수직 가산 판독)
· 제7 내지 제12 수평 라인: (L+R) 판독(4/6라인의 수직 가산 판독)
(이하, 6수평 라인마다 마찬가지임)
이러한 제3 판독 후, 위상차 검파를 행하고, 이어서 렌즈 구동을 실행할 수 있다. 위상차 검파는 1프레임 분의 화소 신호의 판독 후에 개시되게 되지만, 이 경우는 어두운 환경으로, 어두운 환경에서 프레임 레이트가 저하되어, 수직기간이 길게 되어 있음으로써, 다음 수직기간(V2)의 타이밍에서 AF 동작을 반영시킬 수 있다. 이에 의해, 예를 들면 양호한 AF 성능을 유지할 수 있다.
또한, (L+R)값의 판독과, L값의 판독을 행하는 화소의 수(수평 라인의 수)는, 도 8과 같이 제2 판독 및 제1 판독을 나누어 행하는 경우보다 적게 할 수 있다.
예를 들면 도 9의 예로 말하자면, 제2 판독 및 제1 판독에 의해, 6개 중에서 합계 5개의 수평 라인에서 판독이 행해지지만, 제3 판독은 6개 중에서 4개의 수평 라인에서 판독이 행해지게 된다. 이에 의해, 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
이상의 도 8, 도 10과 같은 판독 동작이 카메라 제어부(14)의 제어에 기초하여 실행된다. 카메라 제어부(14)의 제어 처리의 예를 도 11에 나타낸다.
도 11의 스텝 S101에서 카메라 제어부(14)는, 셔터 버튼(6S)의 반누름을 감시하고 있다. 반누름이 행해지고 있지 않을 때는 도시하지 않는 다른 처리를 행한다.
반누름이 행해지고 있는 동안은, 도 11의 처리는 1수직기간마다 스텝 S102 이후로 진행하게 된다.
셔터 버튼(6S)의 반누름을 검지하면, 카메라 제어부(14)는 스텝 S102에서 노광 연산을 행한다. 이 노광 연산은, 셔터 스피드나 판독 신호에 대한 AGC 게인을 정하기 위해 행하는 것으로, 즉, AE 제어(자동 노광 제어)를 위해서 행해진다.
노광 연산으로서 노광량의 산출을 위한 처리 블록을 도 12에 나타내고 있다.
촬상 소자(7)로부터는, 화상 신호의 생성을 위한 통상 화소 출력과, AF 제어를 위한 위상차 신호로서의 위상차 화소 출력이 얻어진다. 여기서 말하는 통상 화소 출력이란, PD 분할 화소(21)로부터의 (L+R)값이고, 위상차 화소 출력이란 L값과 R값이다.
통상 화소 출력 및 위상차 화소 출력은, 카메라 신호처리부(8)가 구비하는 출력 레벨 검파 회로에 각각 입력된다. 출력 레벨 검파 회로에서는, 입력된 통상 화소 출력 및 위상차 화소 출력에 기초하여 화소 상의 노광 계산 대상 영역에 있어서의 출력 평균치를 산출하고, 카메라 신호처리부(8)로부터는, 각각의 출력 평균치가 출력되어, 카메라 제어부(14)에 입력된다.
카메라 제어부(14)는, 카메라 신호처리부(8)로부터 출력된 검파 결과에 따른 노광량 계산을 행하여, 셔터 스피드(또는 F값이나 게인 등의 노광량 조정이 가능한 파라미터)를 결정한다. 카메라 제어부(14)는, 결정된 셔터 스피드를 촬상 소자(7)에 설정하는 처리를 행한다.
카메라 제어부(14)에서 행하여지는 노광량 계산은, 통상 화소 출력에만 기초하여 행해져도 되고, 위상차 화소 출력에만 기초하여 행해져도 된다. 또한, 통상 화소 출력 및 위상차 화소 출력의 양쪽에 기초하여 행해져도 된다. 어느 경우에도 노광량 계산에 의해 명암(조도) 환경을 판정할 수 있다.
스텝 S103에서 카메라 제어부(14)는, 밝은 환경인지 어두운 환경인지를 판정한다. 예를 들면 상기의 노광량 계산으로 얻어진 EV(Exposure Value)가 임계값(thEV) 이상인지 여부를 판정한다. 예를 들면, 임계값(thEV)=EV10로 하여, 산출된 값이 EV10 이상인지 여부를 판정한다.
EV가 임계값(thEV) 이상이면, 밝은 환경인 것으로 하여, 스텝 S111로 진행한다.
이 경우, 카메라 제어부(14)는 도 8의 판독 제어를 행한다. 먼저 스텝 S111에서 제2 판독을 실행시킨다. 촬상 소자(7)에서는, 도 9B에 나타낸 판독이, 예를 들면 6수평 라인의 주기로 행해진다.
또한 스텝 S112에서 카메라 제어부(14)는 카메라 신호처리부(8)에, 6수평 라인마다 판독되는 L값과 (L+R)값으로부터, R값을 구하게 하고, L값과 R값을 기억시키는 처리를 개시시킨다.
이상의 스텝 S111, S112의 제어로 개시되는 동작이 계속되어, 제2 판독이 완료되면, 카메라 제어부(14)는 스텝 S113에서 제1 판독을 개시시킨다. 즉, 도 9A에서 나타낸 판독 동작이다.
이 제1 판독으로 판독되는 6수평 라인마다의 4/6라인 수직 가산된 (L+R)값은, 카메라 신호처리부(8)에 있어서 라이브뷰 화상의 화상 신호로서 처리된다.
카메라 제어부(14)는, 제1 판독을 개시시키는 것과 함께, 제1 판독의 종료를 기다리지 않고, 스텝 S130에서 위상차 검파를 실행 제어한다. 즉, 각 PD 분할 화소(21)에 대하여 L값과 R값이 기억된 후, 카메라 신호처리부(8)에서 위상차 검파부(8a)의 기능에 의해 위상차 검파가 행해지도록 한다. 그리고, 카메라 제어부(14)에 디포커스량이 전달된다.
카메라 제어부(14)는 디포커스량에 따라 스텝 S131에서 경통 제어부(18)에 지시하여, 광학계(16)가 구비하는 포커스 렌즈의 구동을 실행시킨다. 그리고, 스텝 S132에서 렌즈 구동이 정지된다. 이에 의해 AF 동작이 실행되게 된다.
스텝 S103에서 EV가 임계값(thEV) 미만이면, 카메라 제어부(14)는 어두운 환경이라고 판정하여, 스텝S 121로 진행한다.
이 경우, 카메라 제어부(14)는 도 10의 제3 판독으로서의 판독을 개시시키는 제어를 행한다. 촬상 소자(7)에서는, 도 9C에 나타낸 판독, 즉, 6수평 라인마다의, L 판독(4/6라인의 수직 가산 판독)과, (L+R) 판독(4/6라인의 수직 가산 판독)이 개시된다.
또한, 스텝 S122에서 카메라 제어부(14)는 카메라 신호처리부(8)에, 6수평 라인마다 판독되는 L값과 (L+R)값으로부터, R값을 구하게 하고, L값과 R값을 기억시키는 처리를 개시시킨다.
이상의 스텝 S121, S122의 제어로 개시되는 동작이 계속되어, 제3 판독이 완료되면, 카메라 제어부(14)는 스텝 S130, S131, S132에서 상기와 마찬가지로 처리를 행한다. 이에 의해 제3 판독에 기초하여 AF 동작이 실행되게 된다.
여기서 도 13을 참조하여, (L+R)값으로서의 가산과, 수직 가산의 차이에 대해 설명한다. 도 13A, 도 13B에는, PD 분할 화소(21)로부터 수직신호선(VSL)에 신호 전하가 판독되는 모습을 나타내고 있다.
(L+R)값으로서의 가산은, 도 13A에 나타내는 FD 가산이며, PD 분할 화소(21)를 구성하는 좌측 PD(40L)와 우측 PD(40R)의 전하가 플로팅 디퓨전(FD)에서 가산되어 판독되는 것을 지칭하고 있다.
한편, (L+R)값이나 L값에 대해 행하는 수직 가산은, 도 13B에 나타내는 SF(소스 폴로어) 가산이며, PD 분할 화소(21)로부터 판독된 신호가 수직신호선(VSL)에서 전압 가산되는 것을 지칭하고 있다.
한편, 이상의 설명에서는, 제1 판독, 제2 판독, 제3 판독에 있어서, 6수평 라인 주기로 판독을 행하는 예를 들었지만, 6개의 수평 라인을 1주기로 하는 것은 일 예이다. 또한, 예를 들면 밝기에 따라 1주기로 하는 수평 라인 수를 변화시키는 것을 생각할 수 있다.
즉, 1주기의 수평 라인 수를 N개라 했을 때, N의 수를 가변으로 한다.
또한, 도 9A, 도 9C와 같이, 제1 판독, 제3 판독에서는, N개 중 (N-1)개 미만의 개수(상기 예에서는 4개)의 수평 라인에서 수직 방향이 되는 PD 분할 화소(21)에 대해 수직 가산을 행하지만, 이 수직 가산하는 개수도 밝기에 따라 가변으로 하여도 된다. 특히, 밝게 될수록 수직 가산하는 화소 수를 줄이고, 어둡게 될수록 수직 가산하는 화소 수를 늘리는 것이 바람직한다.
<4. 제2 실시형태의 판독 동작>
제2 실시형태로서, 촬상 소자(7)가, PD 분할 화소(21)와 차광 화소(23)를 가지는 하이브리드 타입의 것인 경우의 예를 설명한다.
도 14에 촬상 소자(7)의 화소 배치예를 나타낸다.
제1 화소행(22A)으로서, 차광 화소(23)를 가지는 화소행이 형성된다. 이 제1 화소행(22A)은, 상하 방향으로 이산적으로 배치되고, 제1 화소행(22A)과 제1 화소행(22A)의 사이에는 복수 행의 제2 화소행(22B)이 배치되어 있다.
제1 화소행(22A)은, 규칙적으로 배치되어 있어도 되고, 불규칙하게 배치되어 있어도 된다. 단, 규칙적으로 배치되어 있는 쪽이, 촬상 소자(7)의 제조에 관한 설계 비용이나 제조 비용을 억제할 수 있다.
제2 화소행(22B)에 포함되는 각 PD 분할 화소(21)는, 각각 베이어 배열의 컬러 필터에 의해 덮여져 있고, 컬러 필터의 종류에 따라 적색(R)의 분광 감도를 가지는 것과 녹색(G)의 분광 감도를 가지는 것과 청색(B)의 분광 감도를 가지는 것의 어느 하나로 되어 있다.
차광 화소(23)의 구성에 대하여, 도 15의 모식도를 참조하여 설명한다.
차광 화소(23)는, PD(30)와, PD(30)의 전방(피사체측)에 배치된 차광부(31)와, 차광부(31)의 전방에 배치된 인너 렌즈(32)와, 인너 렌즈(32)의 전방에 배치된 컬러 필터(시안)(33)와, 컬러 필터(33)의 전방에 배치된 온 칩 마이크로렌즈(34)를 구비하고 있다.
한편, 차광 화소(23)에 인너 렌즈(32)나 컬러 필터(33)가 설치되어 있지 않아도 된다.
PD(30)는, 사출동(EP)을 통과한 광의 일부가 입사하는 수광 소자로, 전방에 배치된 차광부(31)에 의해, PD(30)의 수광 영역에서의 일부의 영역에서만 수광 가능하도록 되어 있다.
즉, 차광부(31)는, PD(30)의 좌측 반의 영역을 덮도록 형성되어 있다. 차광부(31)에는, 우개구(35R)가 형성되어 있다.
인너 렌즈(32)와 온 칩 마이크로렌즈(34)는, 사출동(EP)을 통과해 화소 하나분에 입사된 광을 효율적으로 PD(30)에 집광하기 위해서 설치된 광학 부품이다.
컬러 필터(33)는, 예를 들면, 시안(Cy)의 분광 감도를 가지는 필터로 되어 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, PD(30)는, 사출동(EP)의 좌측 반의 영역인 좌측 영역(좌퓨필 영역)을 통과하는 광만을 수광하도록 구성되어 있다. 즉, 사출동(EP)의 우측 반의 영역인 우측 영역(우퓨필 영역)을 통과하는 광은, 차광부(31)에 의해 차광되어, PD(30)에 도달하지 않는다. 이에 의해, 퓨필 분할 기능을 실현한다.
도 15에 나타내는 것과 같은 좌퓨필 영역을 통과하는 광을 수광하도록 구성된 차광 화소(23)는, 수광면에 있어서 우측에 치우친 영역에서 광을 수광한다는 점에서 차광 화소(23R)라 한다. 즉, 차광 화소(23R)는 우개구(35R)가 형성되어 있다.
또한, 도 15에 나타내는 구성에 대하여 거울면 대칭으로 된 구성을 가지는 차광 화소(23L)는, 우퓨필 영역을 통과하는 광을 수광하도록 구성된 차광 화소(23)이며, 이 화소는 수광면에 있어서 좌측에 치우친 영역에서 광을 수광한다. 도 14과 같이, 차광 화소(23L)가 구비하는 차광부(31)에는, 좌개구(35L)가 형성되어 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 차광 화소(23R)와 차광 화소(23L)의 거리는 예를 들면 화소 2개분의 거리로 되고, 교대로 배치되어 있다.
차광 화소(23R)로부터 출력되는 신호와 차광 화소(23L)로부터 출력되는 신호는, 카메라 신호처리부(8)(또는 카메라 제어부(14))에 의해 한 쌍의 위상차 신호로서 다루어진다. 즉, 차광 화소(23R)로부터 출력되는 신호와 차광 화소(23L)로부터 출력되는 신호의 위상차를 사용하여, 카메라 신호처리부(8)의 위상차 검파부(8a)는 디포커스량의 산출을 행할 수 있다.
한편, 카메라 신호처리부(8) 등이 한 쌍의 위상차 신호를 특정할 수 있도록 하기 위해서, 어느 차광 화소(23R)와 어느 차광 화소(23L)가 쌍인지에 관한 정보가, 카메라 신호처리부(8) 등이 액세스할 수 있는 기억 영역에 미리 기억되어 있다.
이러한 촬상 소자(7)를 상정한 경우의 밝은 환경에서의 판독 동작예를 도 16에 나타내고, 또한 어두운 환경에서의 판독 동작예를 도 17에 나타낸다.
도 16에 나타낸 바와 같이 밝은 환경에서는, 수직기간에 있어서, 먼저 실선(RL4)로서 나타내는 제4 판독을 행하도록 한다.
이 제4 판독은, 위상차 검파를 위한 판독이며, 화소값으로서 차광 화소(23)로부터 (L+R) 판독을 행하는 것이다.
도 10D에 모식적으로 나타내지만, 1수직기간에 있어서, 소정의 퓨필 거리에 따라서 설치되어 있는 차광 화소를 가지는 어떤 수평 라인에 대하여, 그 수평 라인의 (L+R) 판독을 행한다. 여기서 (L+R) 판독을 행하는 것은, 차광 화소(23R)와 차광 화소(23L)의 어느 것으로부터도 유의미한 신호 판독을 할 수 있도록 하기 위해서이다.
이와 같이 제4 판독을 행한 후, 마찬가지로 위상차 검파를 위한 판독으로서 제2 판독을 행한다. 그리고 제4 판독과 제2 판독을 행한 후에, 제1 판독을 시작함과 함께, 위상차 검파를 시작하고, 그 후, 렌즈 구동이 실행되도록 한다.
이에 의해 AF 동작의 응답성을 개선한다.
어두운 환경에 있어서도 도 17에 나타낸 바와 같이, 수직기간에 있어서, 먼저 실선(RL4)으로서 나타내는 제4 판독을 행하도록 한다. 그리고, 그 후 제3 판독을 행한다. 제3 판독 후에, 위상차 검파를 시작하고, 그 후 렌즈 구동이 실행되도록 한다. 어두운 환경에서 프레임 레이트가 저하되어 있으므로, AF 응답성에는 그다지 영향은 주지 않는다.
이상의 도 16, 도 17과 같은 판독 동작이 카메라 제어부(14)의 제어에 기초하여 실행된다. 카메라 제어부(14)의 제어 처리의 예를 도 18에 나타낸다.
도 18의 스텝 S101, S102, S103은 도 11과 마찬가지이므로 중복 설명을 생략한다.
EV가 임계값(thEV)이상이고 밝은 환경이라고 판정한 경우, 카메라 제어부(14)는 스텝 S110으로 진행하고, 차광 화소(23)를 대상으로 하는 제4 판독을 개시시킨다. 판독된 차광 화소(23)의 (L+R)값은 카메라 신호처리부(8) 내에서 기억시킨다.
제4 판독에 이어 카메라 제어부(14)는, 스텝 S111, S112로서 도 11과 마찬가지로 제2 판독, R값 산출과, L값과 R값의 기억 처리를 개시시키고, 나아가 그 이후 스텝 S113에서 제1 판독을 개시시킨다.
그리고, 카메라 제어부(14)는 제1 판독을 개시시키는 것과 함께, 그 종료를 기다리지 않고, 스텝 S130에서 위상차 검파를 실행시킨다.
이 경우, PD 분할 화소(21)의 신호에 기초한 위상차 검파와, 차광 화소(23)의 신호에 기초한 위상차 검파의 양쪽이 행해진다.
스텝 S103에서 EV가 임계값(thEV) 이상이 아니고, 어두운 환경이라고 판정한 경우, 카메라 제어부(14)는 스텝 S120으로 진행하고, 차광 화소(23)를 대상으로 하는 제4 판독을 개시시킨다. 판독된 차광 화소(23)의 (L+R)값은 카메라 신호처리부(8) 내에서 기억시킨다.
제4 판독에 이어 카메라 제어부(14)는, 스텝 S121, S122로서 도 11과 마찬가지로 제3 판독, R값 산출과, L값과 R값의 기억 처리를 개시시킨다.
그리고, 스텝 S121, S122의 제어로 개시되는 동작이 계속되어, 제3 판독이 완료되면, 카메라 제어부(14)는 스텝 S130으로 진행하고, 위상차 검파를 실행시킨다. 이 경우도, PD 분할 화소(21)의 신호에 기초한 위상차 검파와, 차광 화소(23)의 신호에 기초한 위상차 검파의 양쪽이 행해진다.
이상과 같이 밝은 환경, 또는 어두운 환경에 있어서 스텝 S130으로 진행한 후는, 카메라 제어부(14)는 스텝 S140에서, F값에 기초하여, 어느 위상차 검파 결과의 신뢰성이 높은지를 판정한다. 예를 들면 F값이 임계값(thF) 이상인지 여부를 판정한다. 예를 들면 임계값(thF)=F11 등으로 하는 예를 생각할 수 있다.
F값이 임계값(thF) 이상이면, 카메라 제어부(14)는 스텝 S141로 진행하고, PD 분할 화소(21)에 의한 위상차 검파 결과를 사용하여, 디포커스량을 구하고, AF 제어로서 렌즈 구동을 실행시키도록 한다. 그리고, 스텝 S132에서 렌즈 구동이 정지되고, 초점이 맞는 상태로 된다.
F값이 임계값(thF) 미만이면, 카메라 제어부(14)는 스텝 S142로 진행하고, PD 분할 화소(21)에 의한 위상차 검파 결과와 차광 화소(23)에 의한 위상차 검파 결과 중에서 신뢰도가 높은 쪽을 사용하여, 디포커스량을 구하고, AF 제어로서 렌즈 구동을 실행시켜, 스텝 S132에서 초점이 맞는 상태로 되도록 한다.
차광 화소(23)와 PD 분할 화소(21)는, 다음과 같은 차이가 있다.
차광 화소(23)는 위상차 검파에만 사용하는 화소이다. 한편, PD 분할 화소(21)는 위상차 검파를 위해 사용하면서 통상의 화소(화상 생성을 위한 화소)로서 사용할 수 있다. 이 때문에, 차광 화소(23)는 이산 배치되고, 화소수는 그다지 많게 할 수 없다.
따라서, PD 분할 화소(21)는 저조도 성능, 큰 F값 성능이라고 하는 점에서, 차광 화소(23)보다 우수하다.
한편, 차광 화소(23)는 퓨필 보정 설계 자유도가 있어, 축외 성능이 좋다고 하는 점에서, PD 분할 화소(21)보다 우수하다.
이를 생각하면, 저조도 환경 하에서는 PD 분할 화소(21)의 이점을 살리고, 고조도 환경 하에서는 차광 화소(23)의 이점을 살릴 수 있다고 생각된다.
이에, 먼저 스텝 S140에서는 큰 F값 성능이라고 하는 점에서 유리한 PD 분할 화소(21)의 위상차 검파 결과가 선택되도록 한다.
또한, 스텝 S142에서는, 조도 환경에 기초하여 신뢰도 판정을 행하는 것을 생각할 수 있다. 구체적으로는 노광량에 따라서 어느 하나의 위상차 신호를 선택하도록 한다. 어두운 환경에서는 PD 분할 화소(21)의 위상차 검파 결과, 밝은 환경에서는 차광 화소(23)의 위상차 검파 결과가 선택되도록 한다.
한편, 도 18의 처리에서는, 스텝 S130에서 차광 화소(23)에 기초한 위상차 검파 결과와 PD 분할 화소(21)에 기초한 위상차 검파 결과를 산출하고 나서, 어느 하나를 AF 제어에 사용하기 위해 선택하도록 하였지만, 먼저 선택한 후에, 선택한 쪽의 위상차 검파를 실행하도록 해도 된다.
<5. 정리 및 변형예>
이상의 실시형태에서는 다음과 같은 효과가 얻어진다.
실시형태의 촬상 장치(1)는, PD 분할 화소(21)을 구비한 촬상 소자(7)와, 카메라 제어부(14)를 구비한다. 카메라 제어부(14)는 PD 분할 화소(21)를 구성하는 좌측 PD(40L)(제1 화소)과 우측 PD(40R)(제2 화소)의 가산값(L+R)을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 PD 분할 화소(21)로부터 위상차 검파에 사용하는 L값, R값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 제2 판독이 행해진 후에 제1 판독이 행해지도록 한다.
1수직기간에 있어서 제2 판독을 제1 판독에 앞서 행함으로써, 위상차 검파에 기초한 AF 제어에 대하여 시간적으로 여유가 생기고, 다음 프레임에서 초점에 맞는 상태로 제어할 수 있게 되는 등, AF 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다.
한편, 위상차 검파에 사용하는 L값, R값을 얻을 수 있는 판독이란, (L+R)값과 L값의 판독이어도 되고, (L+R)값과 R값의 판독이어도 된다. 또한, L값과 R값의 판독이어도 된다.
제1, 제2 실시형태에서는, 카메라 제어부(14)는, 명암 판정에 의해 밝은 환경이라고 판정한 경우에, 1수직기간의 판독으로서, 제2 판독과 제1 판독을 행하는 예를 설명하였다.
프레임 레이트가 높은 상태에서는 1수직기간 길이가 짧아지고, 이에 의해 AF 동작이 다음 프레임에 시간 맞추지 못하게 되기 쉽다. 이러한 때에 제2 판독으로서 선판독을 행하고, 위상차 검파를 빠른 단계에서 행함으로써, AF 동작의 응답성을 저하시키지 않도록 하는 것이 특히 유효하게 된다.
한편, 명암 환경에 관계없이, 제2 판독과 제1 판독이 행해지도록 하고, 제3 판독은 행해지지 않는 예도 생각할 수 있다.
제1, 제2 실시형태에서는, 카메라 제어부(14)는, 명암 판정에 의해 어두운 환경이라고 판정했을 경우에는, 1수직기간의 판독으로서, 화상 생성 대상으로 하는 화소에 대하여, 좌측 PD(40L)과 우측 PD(40R)의 가산값인 (L+R)값을 판독하는 것과 함께, 좌측 PD(40L)의 L값을 판독함으로써, 라이브뷰 화상을 구성하는 화소값과, 위상차 검파에 사용하는 L값 및 R값을 얻을 수 있는 제3 판독이 행해지도록 하였다.
프레임 레이트가 낮은 상태에서는 1수직기간 길이가 길어지기 때문에, 제3 판독으로서의 동작에 의하더라도, AF 동작의 응답성은 그다지 문제가 되지 않는다. 즉, 다음 프레임에 늦지 않는 AF 동작을 실행할 수 있는 경우가 많다. 이에 어두운 환경에서는, 제1 판독과 제2 판독을 별도로 행하는 것보다도 간이하고 전력 소비도 억제할 수 있는 제3 판독을 행하도록 한다.
한편, 제3 판독에서는, 예를 들면 (L+R)값을 판독하는 것과 함께, 우측 PD(40R)의 R값이 판독되도록 하여도 된다.
제1, 제2 실시형태에서는, 제3 판독에서는, (L+R)값, L값은 수직 방향의 복수 PD 분할 화소(21)의 수직 가산값으로서 판독되는 예를 들었다.
저조도의 환경에서는, 화소값은 수직 방향의 복수의 PD 화소에서 가산 평균되어 판독되도록 하고 있다. 이에 의해 위상차를 구하기 위해 신호 레벨을 높여 S/N을 악화시키지 않도록 하고, AF 동작이 적절하게 행해지도록 한다. 즉, PD 분할 화소를 사용한 AF 동작에 관하여 저조도 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 판독에서는, (L+R)값, L값을 같은 PD 분할 화소(21)로부터 판독하고 있기 때문에, 총 판독 라인수를 줄이고, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있다. 한편, 이 동작은, 전체적인 판독 시간의 단축이 가능하여, 프레임 레이트 향상에도 유리할 경우가 있다.
제1, 제2 실시형태에서는, 제1 판독에서는, PD 분할 화소의 가산값((L+R)값)이, N개(예를 들면, 6개)의 수평 라인의 주기에 있어서의 (N-1)개 이하의 수평 라인에서 수직 방향으로 가산되어 판독되고, 제2 판독에서는, 제1 판독에서 판독이 행해지지 않는 수평 라인의 PD 분할 화소(21)로부터, L값과 R값을 얻을 수 있는 판독(예를 들면, L값과 (L+R)값의 판독)이 행해지는 예를 들었다.
제1 판독에서는, 예를 들면 6개의 수평 라인의 주기로 4/6개의 (L+R)값이, 수직 가산되어 판독된다. 이에 의해, 라이브뷰에 사용하는 화소 값 등으로서 적절한 신호 레벨의 화소값을 얻을 수 있다.
또한, 그 경우, 제2 판독으로서, 나머지의 2개의 수평 라인의 어느 것으로부터, 예를 들면 L값과 (L+R)값을 판독한다. 이 판독은 제1 판독에서 판독되고 있지 않은 수평 라인의 PD 분할 화소(21)에 대하여 행하는 것이기 때문에, 제1 판독과 제2 판독을 위한 노광은 공통으로 행하면 된다. 즉, 노광 기간을 제1 판독과 제2 판독에서 별도로 설정할 필요도 없고, 1수직기간의 판독 동작으로서 효율적인 동작을 실현할 수 있다.
한편, 실시형태에서는 6개 단위로 주기적으로 판독을 행하는 것으로 하였지만, N개의 주기적인 판독은 위치 예이다. 주기적이지 않아도 된다.
제1 실시형태의 설명에 있어서, 수평 라인의 주기로서의 N개의 값은, 밝기에 따라 변경되도록 하여도 된다고 언급하였다.
이에 의해 밝기의 상황에 따라서 알맞은 화상의 생성이나 정밀도가 좋은 위상차 검파가 가능해진다. 또한, 밝기에 따라 솎아내기율을 바꿈으로써, 밝은 상황에서는 제1 판독, 제2 판독을 행하는 화소수를 적게 하고, 판독 시간을 단축할 수도 있다.
제1, 제2 실시형태에서는, 제2 판독은, 좌측 PD(40L) 및 우측 PD(40R)의 가산값의 판독과, 좌측 PD(40L)의 값의 판독을 행하는 것으로 하였다.
1수평 라인에 대해서, 예를 들면 좌측 PD(40L)의 판독과, 좌측 PD(40L) 및 우측 PD(40R)의 가산 판독으로서 2회 판독을 행함으로써, 디포커스량 산출을 위한 좌측 PD(40L)의 값과 우측 PD(40R)의 값을 얻을 수 있다.
한편, 제2 판독에서는, 좌측 PD(40L) 및 우측 PD(40R)의 가산값의 판독과, 우측 PD(40R)의 값의 판독을 행하도록 해도 된다.
또한, 제2 판독에서는, 예를 들면 좌측 PD(40L)의 판독과, 우측 PD(40R)의 판독을 각각 행하도록 해도 된다.
제1, 제2 실시형태에서는, 제1 판독에 의해 얻어지는 상기 가산값은, 라이브뷰 화상의 생성에 사용되는 것으로 하였다.
제1 판독과 제2 판독이 다른 PD 분할 화소(21)를 대상으로 행해지게 되면, 제1 판독에 의한 화소값은, 유효한 전 PD 분할 화소(21)의 화소값으로서 얻는 것은 아니게 된다. 따라서, 비교적 저해상도의 화상 생성에 적합한 판독이 되는 경우가 있다. 특히 라이브뷰 화상의 생성에 적합하다. 또한, 사용자가 라이브뷰 화상을 보는 경우로서는, 셔터 버튼(6S)의 반누름을 행하고, 피사체를 확인하면서 릴리즈 타이밍을 재고 있을 때가 상정된다. 즉, AF 동작이 행해지는 기회이다. 이러한 때에 제2 판독이 제1 판독에 앞서 행해지도록 하여 AF 동작 응답성을 향상시키는 것이 유용하게 된다.
제2 실시형태에서는, 촬상 소자(7)는, 사출동에 있어서의 소정 방향에 있어서 서로 반대 방향으로 치우친 한 쌍의 부분 영역을 통과한 한 쌍의 광속의 일방을 차광하는 차광부와 타방의 광속을 수광하는 수광 소자를 구비함으로써 퓨필 분할 기능을 갖는 차광 화소(23)를 가지는 것으로 하고, 카메라 제어부(14)는, 차광 화소(23)를 판독하는 제4 판독이 행해지도록 제어하고, 제4 판독에서 얻어진 차광 화소(23)의 값을 사용하여 위상차 검파 처리가 행해지는 것으로 하였다.
PD 분할 화소(21)와 차광 화소(23)를 구비하는 촬상 소자(7)을 사용함으로써, PD 분할 화소(21)에 기초한 위상차 검파와, 차광 화소(23)에 기초한 위상차 검파가 가능하게 되어, 예를 들면 상황에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.
제2 실시형태에서는, 1수직기간의 판독으로서, 제4 판독이 제2 판독보다도 먼저 행해지도록 하였다.
제2 판독과 제4 판독의 전후는 반드시 한정되지 않지만, 제4 판독을 먼저 행함으로써, 예를 들면 차광 화소에 기초한 디포커스량의 신뢰도가 높은 상황 등에서는, 제4 판독에 기초하여 AF 제어를 실행할 수 있고, 응답성을 향상시킬 수 있다.
제2 실시형태에서는, 제2 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과와, 제4 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과 중에서 신뢰도가 높은 쪽을 사용하여 포커스 제어를 행하는 것을 설명하였다(도 18 참조).
이에 의해 PD 분할 화소와 차광 화소의 각각의 이점이 얻어지는 AF 제어가 가능해지고, AF의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시형태의 프로그램은, 도 11이나 도 18에 나타내는 처리를, 예를 들면 CPU, DSP 등, 또는 이들을 포함하는 디바이스에 실행시키는 프로그램이다.
즉, 실시형태의 프로그램은, PD 분할 화소(21)를 갖는 촬상 소자(7)을 구비한 촬상 장치(1)에 있어서의 연산 처리 장치에, PD 분할 화소(21)를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 PD 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 제1 화소의 값과 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 제2 판독이 행해진 후에 제1 판독이 행해지도록 하는 처리를 실행시키는 프로그램이다. 이러한 프로그램에 의해, 상술한 촬상 장치(1)를 실현할 수 있다.
이러한 촬상 장치(1)를 실현하는 프로그램은 촬상 장치(1) 등의 기기에 내장되어 있는 기록 매체로서의 HDD나, CPU를 갖는 마이크로 컴퓨터 내의 ROM 등에 미리 기록해 둘 수 있다.
또는, flexible disk, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), MO(Magneto Optical) 디스크, DVD(Digital Versatile Disc), 블루레이 디스크(Blu-ray Disc(등록상표)), 자기 디스크, 반도체 메모리, 메모리 카드 등의 리무버블 기록 매체에, 일시적 또는 영속적으로 격납(기록)해 둘 수 있다. 이러한 리무버블 기록 매체는, 소위 패키지 소프트웨어로서 제공할 수 있다.
또한, 이러한 프로그램은, 리무버블 기록 매체로부터 컴퓨터 등에 인스톨하는 것 외에, 다운로드 사이트로부터, LAN(Local Area Network), 인터넷 등의 네트워크를 통해 다운로드할 수도 있다.
또한 이러한 프로그램에 의하면, 실시형태의 촬상 장치(1)의 광범위한 제공에 적합하다. 예를 들면 카메라 기능을 갖춘 스마트 폰이나 태블릿 등의 휴대 단말 장치, 휴대 전화기, 컴퓨터, 게임기기, 비디오기기, PDA(Personal Digital Assistant) 등에 프로그램을 다운로드함으로써, 이 기기를, 본 개시의 촬상 장치(1)로서 기능시킬 수 있다.
한편, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 다른 효과가 있어도 된다.
본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
포토다이오드 분할 화소를 구비한 촬상 소자와,
포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 상기 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 상기 제2 판독이 행해진 후에 상기 제1 판독이 행해지도록 하는 제어부를 구비한,
촬상 장치.
(2)
상기 제어부는, 명암 판정에 의해 밝은 환경이라고 판정한 경우에, 상기 1수직기간의 판독으로서, 상기 제2 판독과 상기 제1 판독을 행하는,
상기 (1)에 기재된 촬상 장치.
(3)
상기 제어부는, 상기 명암 판정에 의해 어두운 환경이라고 판정한 경우에는, 상기 1수직기간의 판독으로서, 화상 생성 대상으로 하는 화소에 대하여, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값을 판독함과 함께 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값을 판독함으로써, 화상을 구성하는 화소값과, 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값 및 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 제3 판독이 행해지도록 하는,
상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(4)
상기 제3 판독에서는, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값과, 상기 가산값은, 수직 방향의 복수의 포토다이오드 분할 화소의 값의 가산값으로서 판독되는,
상기 (3)에 기재된 촬상 장치.
(5)
상기 제1 판독에서는, PD 분할 화소의 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값이, 3이상의 자연수인 N개의 수평 라인의 주기에 있어서의 (N-1)개 이하의 수평 라인에서 수직 방향으로 가산되어 판독되고,
상기 제2 판독에서는, 상기 제1 판독에서 판독이 행해지지 않는 수평 라인의 PD 분할 화소로부터, 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독이 행해지는,
상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(6)
수평 라인의 주기로서의 N개의 값은, 밝기에 따라 변경되는,
상기 (5)에 기재된 촬상 장치.
(7)
상기 제2 판독에서는, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값의 판독과, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값의 판독을 행하는,
상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(8)
상기 제1 판독에 의해 얻어지는 상기 가산값은, 라이브뷰 화상의 생성에 사용되는,
상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(9)
상기 촬상 소자는,
사출동에서의 소정 방향에 있어서 서로 반대 방향으로 치우친 한 쌍의 부분 영역을 통과한 한 쌍의 광속의 일방을 차광하는 차광부와 타방의 광속을 수광하는 수광 소자를 구비함으로써 퓨필 분할 기능을 갖는 차광 화소를 가지고,
상기 제어부는 상기 차광 화소를 판독하는 제4 판독이 행해지도록 제어하고,
상기 제4 판독에서 얻어진 상기 차광 화소의 값을 사용하여 위상차 검파 처리가 행해지는,
상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.
(10)
상기 1수직기간의 판독으로서, 상기 제4 판독이 상기 제2 판독보다도 먼저 행해지도록 하는,
상기 (9)에 기재된 촬상 장치.
(11)
상기 제2 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과와, 상기 제4 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과 중에서 신뢰도가 높은 쪽을 사용해서 포커스 제어를 행하는,
상기 (9) 또는 (10)에 기재된 촬상 장치.
(12)
포토다이오드 분할 화소를 구비한 촬상 소자를 구비한 촬상 장치의 촬상 방법으로서,
포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 상기 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 상기 제2 판독이 행해진 후에 상기 제1 판독이 행해지도록 하는,
촬상 방법.
1: 촬상 장치
2: 카메라 케이스
3: 렌즈 경통
6S: 셔터 버튼
7: 촬상 소자
8: 카메라 신호처리부
8a: 위상차 검파부
14: 카메라 제어부
21: PD 분할 화소
22A: 제1화 소행
22B: 제2화 소행
23, 23R, 23L: 차광 화소
40L: 좌측 PD
40R: 우측 PD

Claims (12)

  1. 포토다이오드 분할 화소를 구비한 촬상 소자와,
    포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 상기 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 상기 제2 판독이 행해진 후에 상기 제1 판독이 행해지도록 하는 제어부를,
    구비한 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 명암 판정에 의해 밝은 환경이라고 판정한 경우에, 상기 1수직기간의 판독으로서, 상기 제2 판독과 상기 제1 판독을 행하는,
    촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 명암 판정에 의해 어두운 환경이라고 판정한 경우에는, 상기 1수직기간의 판독으로서, 화상 생성 대상으로 하는 화소에 대하여, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값을 판독함과 함께 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값을 판독함으로써, 화상을 구성하는 화소값과, 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값 및 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 제3 판독이 행해지도록 하는,
    촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 판독에서는, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값과, 상기 가산값은, 수직 방향의 복수의 포토다이오드 분할 화소의 값의 가산값으로서 판독되는,
    촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판독에서는, 포토다이오드 분할 화소의 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값이, 3이상의 자연수인 N개의 수평 라인의 주기에 있어서의 (N-1)개 이하의 수평 라인에서 수직 방향으로 가산되어 판독되고,
    상기 제2 판독에서는, 상기 제1 판독에서 판독이 행해지지 않는 수평 라인의 포토다이오드 분할 화소로부터, 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독이 행해지는,
    촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    수평 라인의 주기로서의 N개의 값은, 밝기에 따라 변경되는,
    촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 판독에서는, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소의 가산값의 판독과, 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 중 일방의 값의 판독을 행하는,
    촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판독에 의해 얻어지는 상기 가산값은, 라이브뷰 화상의 생성에 사용되는,
    촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 소자는,
    사출동에서의 미리 정해진 방향에 있어서 서로 반대 방향으로 치우친 한 쌍의 부분 영역을 통과한 한 쌍의 광속의 일방을 차광하는 차광부와 타방의 광속을 수광하는 수광 소자를 구비함으로써 퓨필 분할 기능을 갖는 차광 화소를 가지고,
    상기 제어부는 상기 차광 화소를 판독하는 제4 판독이 행해지도록 제어하고,
    　상기 제4 판독에서 얻어진 상기 차광 화소의 값을 사용하여 위상차 검파 처리가 행해지는,
    촬상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 1수직기간의 판독으로서, 상기 제4 판독이 상기 제2 판독보다도 먼저 행해지도록 하는,
    촬상 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과와, 상기 제4 판독에 기초한 위상차 검파 처리의 결과 중에서 신뢰도가 높은 쪽을 사용하여 포커스 제어를 행하는,
    촬상 장치.
  12. 포토다이오드 분할 화소를 갖는 촬상 소자를 구비한 촬상 장치의 촬상 방법으로서,
    포토다이오드 분할 화소를 구성하는 제1 화소와 제2 화소의 가산값을, 화상을 구성하는 화소값으로서 판독하는 제1 판독과, 상기 제1 판독에서 판독 대상으로 하지 않는 포토다이오드 분할 화소로부터 위상차 검파에 사용하는 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값을 얻을 수 있는 판독을 행하는 제2 판독에 대하여, 1수직기간에 있어서, 상기 제2 판독이 행해진 후에 상기 제1 판독이 행해지도록 하는,
    촬상 방법.
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