JP2012155221A5

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Publication number: JP2012155221A5
Application number: JP2011015706A
Authority: JP
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2031-01-27

Description

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、光学系の射出瞳の異なる領域を通った光束をそれぞれ受光する複数の光電変換部が複数の方向に配列された分割画素を複数有し、前記分割画素毎に、第１の瞳分割方向または該第１の瞳分割方向に垂直な第２の瞳分割方向に前記光電変換部を分けて、生成された電荷を加算読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から読み出した電荷から得られた画素毎の画像信号に基づいて、前記撮像素子の領域を複数に分割した分割領域毎に画像のエッジの方向を判定する判定手段と、前記判定手段により前記分割領域毎に判定されたエッジの方向に基づいて、前記分割領域毎に、前記第１の瞳分割方向と前記第２の瞳分割方向の何れかを決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記第１の瞳分割方向または前記第２の瞳分割方向に分けて、前記各分割画素の加算読み出しを行い、対の画像信号を出力するように前記撮像素子を制御する読み出し制御手段と、前記読み出し制御手段による制御により前記各分割画素から出力された対の画像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段とを有する。

１０５は加算信号処理部で、撮像素子１０３から出力される瞳分割された画像信号を画素毎に加算し、表示／記録用の加算画像信号を生成する。１０６はカメラ信号処理部で、加算信号処理部１０５から得られた加算画像信号に対して、例えば、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の既知の画像処理や、解像度変換処理、画像圧縮処理等の画像処理を行い、表示／記録用の映像信号を生成する。１０７は画像解析部で、加算信号処理部１０５から得られた加算画像信号から指示情報生成部１０８に渡す被写体情報を生成する。指示情報生成部１０８は、画像解析部１０７で得られた被写体情報に基づいて、撮像素子１０３に対する、画素毎の瞳分割方向を示す瞳分割指示情報を生成する。

図３は、図２の分割画素２１２の回路構成例を示すものである。図３において、３０５は第１の画素読み出しトランジスタ、３０６は第２の画素読み出しトランジスタ、３０７は第３の画素読み出しトランジスタ、３０８は第４の画素読み出しトランジスタである。また、３０９はフローティングディフュージョン部、３１０は画素リセットトランジスタ、３１１は行読み出しトランジスタ、３１２は画素ソースフォロワ、３１３は電源線である。

まず、期間t31及び期間t32において、第１の画素読み出し制御信号２１１−１と第２の画素読み出し制御信号２１１−２を順にHighとする。これにより、第１の画素読み出しトランジスタ３０５と第２の画素読み出しトランジスタ３０６が順に導通する。その結果、第１のフォトダイオード２１２−１と第２のフォトダイオード２１２−２に蓄積された電荷が順次フローティングディフュージョン部３０９に溜められて、電荷の加算が行われる。

次に、期間t33において、行読み出し制御信号線２１３をHighとする。これにより、行読み出しトランジスタ３１１が導通し、画素ソースフォロワ３１２でフローティングディフュージョン部３０９に溜められた加算電荷が電圧変換され、列読み出し信号線２１５を介して出力される。

次に、期間t34において、画素リセット制御信号２１４をHighとする。これにより、画素リセットトランジスタ３１０が導通し、フローティングディフュージョン部３０９の電荷が０にリセットされる。

そして、期間t35及び期間t36において、第３の画素読み出し制御信号２１１−３と第４の画素読み出し制御信号２１１−４を順にHighとする。これにより、第３の画素読み出しトランジスタ３０７と第４の画素読み出しトランジスタ３０８が順に導通する。その結果、第３のフォトダイオード２１２−３と第４のフォトダイオード２１２−４に蓄積された電荷が順次フローティングディフュージョン部３０９に溜められて、電荷の加算が行われる。

次に、期間t37において、期間t33と同様に、行読み出し制御信号線２１３をHighとすることで、フローティングディフュージョン部３０９に溜められた加算電荷が電圧変換され、列読み出し信号線２１５を介して出力される。

最後に、期間t38において、画素リセット制御信号２１４及び、全ての画素読み出し制御信号をHighとする。これにより、画素リセットトランジスタ３１０及び、全ての画素読み出しトランジスタが導通し、全てのフォトダイオード及びフローティングディフュージョン部３０９の蓄積電荷はすべて０にリセットされ、次の読み出し駆動に対して、改めて光電荷の蓄積を行う。

なお、図４（ｂ）の動作は、期間t31、t32、t35、t36における、第１〜第４の画素読み出し制御信号２１１−１〜４をHighとする組み合わせが、図４（ａ）のタイミングチャートと異なるだけである。そのため、図４（ｂ）の詳細説明は省略する。図４（ａ）に示す動作との差異としては、図４（ｂ）では、期間t31及び期間t32において、第１の画素読み出し制御信号２１１−１と第３の画素読み出し制御信号２１１−３を順次Highとなるようにする。そして、期間t35及び期間t36において、第２の画素読み出し制御信号２１１−２と第４の画素読み出し制御信号２１１−４が順次Highになるようにした点にある。

ここで、x’とy’は、各分割領域内における加算画像信号の水平方向及び垂直方向のアドレスであり、HSIZE及びVSIZEは分割領域の水平方向及び垂直方向のサイズを示す。

図９は、画像解析部１０７による、着目分割領域（i, j）のエッジ方向決定処理を示すフローチャートである。

エッジ方向判定部４０７は、着目分割領域（i, j）の統計情報と、記憶部４０８に予め記憶された周囲８方向の分割領域の統計情報とを用いて、最終的な着目分割領域（i, j）のエッジ方向判定を行う（Ｓ１７）。ここでは、着目分割領域（i, j）のカウンタC0の値C0（i, j）及び周囲の分割領域のカウンタC0の値を、以下の式（３）により重み付け合成し、その合成値C0’を着目分割領域（i, j）の最終的な水平方向の勾配情報とする。

図２に示す瞳分割方向指示入力１０４−１には、指示情報生成部１０８から出力された分割画素毎の瞳分割方向指示情報が０または１のディジタル信号として入力される。上述したように、０は水平方向の瞳分割を指定し、１は垂直方向の瞳分割を指定する。

Claims

光学系の射出瞳の異なる領域を通った光束をそれぞれ受光する複数の光電変換部が複数の方向に配列された分割画素を複数有し、前記分割画素毎に、第１の瞳分割方向または該第１の瞳分割方向に垂直な第２の瞳分割方向に前記光電変換部を分けて、生成された電荷を加算読み出し可能な撮像素子と、
前記撮像素子から読み出した電荷から得られた画素毎の画像信号に基づいて、前記撮像素子の領域を複数に分割した分割領域毎に画像のエッジの方向を判定する判定手段と、
前記判定手段により前記分割領域毎に判定されたエッジの方向に基づいて、前記分割領域毎に、前記第１の瞳分割方向と前記第２の瞳分割方向の何れかを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記第１の瞳分割方向または前記第２の瞳分割方向に分けて、前記各分割画素の加算読み出しを行い、対の画像信号を出力するように前記撮像素子を制御する読み出し制御手段と、
前記読み出し制御手段による制御により前記各分割画素から出力された対の画像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
前記判定手段は、前記エッジの方向として、前記第１の瞳分割方向に垂直な第１の方向と、前記第２の瞳分割方向に垂直な第２の方向のいずれかを判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記決定手段は、前記エッジの方向が前記第１の方向である場合に、前記第１の瞳分割方向を決定し、前記エッジの方向が前記第２の方向である場合に、前記第２の瞳分割方向を決定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記決定手段は、前記エッジの方向が垂直より水平に近い場合に、前記第１の瞳分割方向を決定し、前記エッジの方向が水平より垂直に近い場合に、前記第２の瞳分割方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像素子を構成する全画素を、前記分割画素で構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記撮像素子は、１つの光電変換部をそれぞれ含む複数の画素と、離散的に配置された複数の前記分割画素とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記対の画像信号を、前記分割画素毎に加算する加算手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
光学系の射出瞳の異なる領域を通った光束をそれぞれ受光する複数の光電変換部が複数の方向に配列された分割画素を複数有し、前記分割画素毎に、第１の瞳分割方向または該第１の瞳分割方向に垂直な第２の瞳分割方向に前記光電変換部を分けて、生成された電荷を加算読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
判定手段が、前記撮像素子から読み出した電荷から得られた画素毎の画像信号に基づいて、前記撮像素子の領域を複数に分割した分割領域毎に画像のエッジの方向を判定する判定工程と、
決定手段が、前記判定工程で前記分割領域毎に判定されたエッジの方向に基づいて、前記分割領域毎に、前記第１の瞳分割方向と前記第２の瞳分割方向の何れかを決定する決定工程と、
読み出し制御手段が、前記決定工程で決定された前記第１の瞳分割方向または前記第２の瞳分割方向に分けて、前記各分割画素の加算読み出しを行い、対の画像信号を出力するように前記撮像素子を制御する読み出し制御工程と、
焦点調節手段が、前記読み出し制御工程による制御により前記各分割画素から出力された対の画像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。