專利名稱：攝像裝置以及攝像裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如下攝像裝置以及攝像裝置的控制方法，所述攝像裝置具有將部分?jǐn)z像元件用作相位差方式的焦點檢測用元件的攝像元件。
背景技術(shù)：
以往，公知有將部分?jǐn)z像元件兼用作焦點檢測用光電二極管的攝像元件(參照專利第3592147號公報(以下稱為專利文獻(xiàn)I))。在該專利文獻(xiàn)I所公開的攝像元件中，兼用于焦點檢測的區(qū)域的各像素分割為2個像素，這2個像素分別經(jīng)由片上微透鏡，對通過攝影鏡頭的不同出瞳區(qū)域(以下記為“瞳區(qū)域”)的被攝體光束進(jìn)行受光。并且，根據(jù)通過該不同瞳區(qū)域的2種圖像信號所表示的2個圖像的相位差，檢測聚焦?fàn)顟B(tài)。此外，如專利文獻(xiàn)I所公開那樣，在將部分?jǐn)z像元件用作焦點檢測用元件的情況下，作為焦點檢測用元件的部分成為缺陷像素，圖像發(fā)生劣化。因此，為了補償焦點檢測用元件的輸出，對元件輸出進(jìn)行插值處理。但是，在對空間頻率較高的被攝體像進(jìn)行受光的情況下，由于插值的影響，圖像的銳度明顯降低。因此，在日本國公開專利2010-062640號公報(以下，稱為專利文獻(xiàn)2)所公開的攝像裝置中，檢測焦點檢測用元件的周邊的信號的偏差，根據(jù)該檢測結(jié)果來決定增益調(diào)整量和插值校正量的比例。如上所述，在專利文獻(xiàn)2所公開的攝像裝置中，觀察從焦點檢測用元件周邊的像素輸出的值的偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差)，判斷是否為高頻成分，改變插值像素與焦點檢測用元件的利用比例。但是，在部分像素急劇發(fā)生變化且其他周邊的像素中無偏差等情況下，有可能因被攝體而無法準(zhǔn)確檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而進(jìn)行的，目的在于提供一種攝像裝置以及攝像裝置的控制方法，在對焦點檢測用元件的輸出進(jìn)行校正處理時，能夠與被攝體無關(guān)地減少圖像的劣化。本發(fā)明的攝像裝置包括:攝像元件，其在部分像素中設(shè)置有用于焦點檢測的相位檢測像素；對比度信息檢測部，其根據(jù)從所述攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中位于所述相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息；相位像素校正判斷部，其根據(jù)所述檢測出的對比度信息，判斷是否對所述相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；加權(quán)決定部，其在所述相位像素校正判斷部判斷為對相位檢測像素進(jìn)行校正的情況下，決定針對所述相位檢測像素的附近像素的加權(quán)；像素校正部，其根據(jù)所述決定的加權(quán)，對所述相位檢測像素進(jìn)行加權(quán)校正；以及顏色轉(zhuǎn)換處理部，其在所述像素校正之后對，進(jìn)行用于顯示所述像素數(shù)據(jù)或使所述像素數(shù)據(jù)成為記錄用圖像的顏色轉(zhuǎn)換處理。本發(fā)明的攝像裝置包括:攝像元件，其在部分像素中設(shè)置有用于焦點檢測的相位檢測像素；對比度信息檢測部，其根據(jù)從所述攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中位于所述相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息；加權(quán)決定部，其根據(jù)所述檢測出的對比度信息，決定針對所述相位檢測像素的附近像素的加權(quán)；像素校正部，其根據(jù)所述決定的加權(quán)，對所述相位檢測像素進(jìn)行加權(quán)校正；以及顏色轉(zhuǎn)換處理部，其在所述像素校正之后，進(jìn)行用于顯示所述像素數(shù)據(jù)或使所述像素數(shù)據(jù)成為記錄用圖像的顏色轉(zhuǎn)換處理。一種攝像裝置的控制方法，該攝像裝置具有攝像像素群以及相位檢測像素群，所述控制方法包括:調(diào)整步驟，調(diào)整所述相位檢測像素群的增益；檢測步驟，檢測攝像元件中在相位檢測像素附近存在的像素群的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上；決定步驟，根據(jù)在所述檢測步驟中檢測出的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上的值，決定所述相位檢測像素處的插值像素的應(yīng)用比例；以及插值步驟，根據(jù)所述決定步驟的結(jié)果，對所述相位檢測像素進(jìn)行插值。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種攝像裝置以及攝像裝置的控制方法，在對焦點檢測用元件的輸出進(jìn)行校正處理時，能夠與被攝體無關(guān)地減少圖像的劣化。


圖1是示出以本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)為主的電路結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)的圖像處理部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3A-3C是示出本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)中的攝像元件中的像素、相位檢測用元件以及其像素信號的圖。圖4A、4B是說明本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)的焦點檢測原理的圖。圖5是示出本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)的動作的流程圖。圖6是示出本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)的像素插值處理的動作的流程圖。圖7A、7B是示出在本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)中，對焦?fàn)顟B(tài)和非對焦?fàn)顟B(tài)的圖像信號的空間變化的曲線圖。圖8是說明在本發(fā)明的一個實施方式的照相機(jī)中，對每個對焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行插值運算時所使用的權(quán)重系數(shù)的決定方法的圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖用應(yīng)用了本發(fā)明的照相機(jī)說明優(yōu)選的實施方式。本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式的攝像裝置是數(shù)字照相機(jī)，設(shè)置有攝像部，該攝像部具有部分地具備焦點檢測用相位檢測元件的攝像元件，通過該攝像部將被攝體像轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)，此外，根據(jù)來自相位檢測元件的輸出，通過公知的相位差方式計算表示對焦位置的偏離的散焦方向和散焦量，進(jìn)行攝影鏡頭的焦點調(diào)節(jié)。此外，根據(jù)轉(zhuǎn)換后的圖像數(shù)據(jù)，在配置于本體背面的顯示部上，將被攝體像作為實時的攝像圖像即實時取景圖像來進(jìn)行顯示。攝影者通過觀察實時取景圖像，決定構(gòu)圖和快門機(jī)會。在操作了釋放按鈕時，將靜態(tài)圖像的圖像數(shù)據(jù)記錄到記錄介質(zhì)中。此外，在拍攝動態(tài)圖像時，將動態(tài)圖像的圖像數(shù)據(jù)記錄到記錄介質(zhì)中。在選擇了再現(xiàn)模式時，記錄介質(zhì)中記錄的靜態(tài)圖像和動態(tài)圖像的圖像數(shù)據(jù)能夠在顯示部上再現(xiàn)顯示。圖1是示出以本發(fā)明一個實施方式的照相機(jī)為主的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中，帶箭頭的實線表示數(shù)據(jù)流，帶箭頭的虛線表示控制信號流。在照相機(jī)內(nèi)具有:攝影鏡頭11、光圈13、機(jī)械快門15、驅(qū)動部17、操作部19、攝像元件21、A-AMP23、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)25,CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)27、圖像處理部29、焦點檢測電路31、視頻編碼器33、總線35、DRAM (Dynamic Random AccessMemory:動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)37、ROM (Read Only Memory:只讀存儲器)39、閃速存儲器41。攝影鏡頭11，由用于形成被攝體像的多個光學(xué)鏡頭構(gòu)成，是定焦鏡頭或者變焦鏡頭。在該攝影鏡頭11的光軸的后方配置有光圈13，該光圈13的口徑可變，限制通過攝影鏡頭11的被攝體光束的光量。在光圈13的后方，配置有機(jī)械快門15，對通過攝影鏡頭的被攝體光束的通過時間進(jìn)行控制。作為機(jī)械快門15，采用公知的焦平面快門、鏡頭快門等。驅(qū)動部17根據(jù)來自CPU27的控制信號，進(jìn)行攝影鏡頭11的焦點調(diào)節(jié)、光圈13的開口口徑控制以及機(jī)械快門15的開閉控制(快門控制)。操作部19包含電源按鈕、釋放按鈕、再現(xiàn)按鈕、菜單按鈕等各種輸入按鈕和各種輸入鍵等操作部件，檢測這些操作部件的操作狀態(tài)，將檢測結(jié)果輸出到CPU27。在本實施方式中，操作部19具有選擇靜態(tài)圖像拍攝和動態(tài)圖像拍攝的拍攝選擇部，在拍攝模式轉(zhuǎn)盤和菜單畫面等中，能夠選擇靜態(tài)圖像拍攝模式和動態(tài)圖像拍攝模式。在選擇了動態(tài)圖像拍攝模式時，如果操作了釋放按鈕，則動態(tài)圖像拍攝開始，在再次操作釋放按鈕時動態(tài)圖像拍攝結(jié)束。另外，作為拍攝選擇部當(dāng)然可以置換為其他方法，例如在操作部19中設(shè)置有動態(tài)圖像按鈕，在操作了動態(tài)圖像按鈕時開始動態(tài)圖像拍攝等。如下述那樣，在本實施方式中，在選擇了動態(tài)圖像拍攝的情況下，進(jìn)行相位檢測像素的插值處理，對相位檢測像素引起的圖像缺陷進(jìn)行校正。在攝影鏡頭11的光軸上、在機(jī)械快門15的后方且被攝體像通過攝影鏡頭11而成像的位置附近，配置有攝像元件21。在攝像元件21的部分像素中設(shè)置有用于焦點檢測的相位檢測像素。此外，關(guān)于攝像元件21，構(gòu)成各像素的光電二極管配置為二維的矩陣狀，各光電二極管根據(jù)受光量產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換電流，該光電轉(zhuǎn)換電流通過與各光電二極管連接的電容器而被進(jìn)行電荷積累。在各像素的前面，配置有拜耳排列的濾色片。拜耳排列在水平方向具有:R像素和G像素交替配置的行；以及G像素和B像素交替配置的行。部分G像素被置換為焦點檢測用相位檢測像素。下面，將使用圖3A-3C來描述該攝像元件21的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。另外，在本說明書中，基于從攝像元件21輸出的圖像信號的信號，有時不僅包含通過下述的ADC25進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的信號還包含圖像信號而稱為圖像數(shù)據(jù)。攝像元件21的輸出與A-AMP23連接。A-AMP23對從攝像元件21輸出的圖像信號進(jìn)行模擬增益調(diào)整。A-AMP23的輸出與ADC25連接。ADC25是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將通過A-AMP23進(jìn)行了模擬增益調(diào)整的圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的圖像數(shù)據(jù)(攝像數(shù)據(jù))。在該攝像數(shù)據(jù)中，包含來自非焦點檢測用即普通像素的數(shù)據(jù)，以及來自焦點檢測用相位檢測像素的數(shù)據(jù)這雙方數(shù)據(jù)。ADC25的輸出被輸出到總線35，攝像數(shù)據(jù)在下述的DRAM37中暫時存儲。與總線35連接的CPU27，根據(jù)下述的R0M39中存儲的程序，進(jìn)行照相機(jī)的整體控制。圖像處理部29經(jīng)由總線35從DRAM37輸入攝像數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種圖像處理，生成靜態(tài)圖像或者動態(tài)圖像的記錄用圖像數(shù)據(jù)，該生成的記錄用圖像數(shù)據(jù)暫且在DRAM37中暫時存儲。此外，使用從DRAM37讀出的動態(tài)圖像的圖像數(shù)據(jù)，生成顯示用圖像數(shù)據(jù)，暫且在DRAM37中暫時存儲。此外，對攝像元件21內(nèi)位于焦點檢測用像素位置的相位檢測像素的數(shù)據(jù)，使用周圍的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理等。下面，使用圖2描述關(guān)于圖像處理部29的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。焦點檢測電路31，取得來自DRAM37中暫時存儲的相位檢測像素的數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)，通過公知的相位差A(yù)F計算散焦方向以及散焦量。另外，根據(jù)焦點檢測電路31計算出的散焦方向以及散焦量，CPU27通過驅(qū)動部17進(jìn)行攝影鏡頭11的對焦。視頻編碼器33讀出通過圖像處理部29生成的、在DRAM37中暫時存儲的顯示用圖像數(shù)據(jù)，輸出到LCD/TV43。LCD是液晶顯示器，用于在照相機(jī)的背面等進(jìn)行實時取景顯示以及已記錄圖像的再現(xiàn)顯示等。此外，TV是外部的電視裝置，用于已記錄圖像的再現(xiàn)顯示等。DRAM37是可電寫入的存儲器，如上所述，進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)、記錄用圖像數(shù)據(jù)、顯示用圖像數(shù)據(jù)等的暫時存儲。此外，對CPU27進(jìn)行照相機(jī)控制時的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時存儲。也可以將 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory:同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)用于圖像數(shù)據(jù)的暫時存儲。R0M39是掩模ROM和閃速存儲器等非易失性存儲器。在R0M39中，除了所述的CPU27所使用的程序之外，還存儲有照相機(jī)的調(diào)整值等各種數(shù)據(jù)。閃速存儲器41內(nèi)置于照相機(jī)或者或可裝卸，是圖像數(shù)據(jù)記錄用的存儲介質(zhì)。接下來，使用圖2對圖像處理部29進(jìn)行說明。在圖2中，帶箭頭的實線表示攝像數(shù)據(jù)流，帶箭頭的虛線表示RGB數(shù)據(jù)流,帶箭頭的單點劃線表示YC數(shù)據(jù)流。在圖像處理部29內(nèi)的總線63上，連接有增益調(diào)整部51、變化檢測部53、插值比例決定部55、像素插值部57、顯影處理部59、以及顏色轉(zhuǎn)換處理部61。增益調(diào)整部51被輸入從ADC25輸出的攝像數(shù)據(jù)，對來自相位檢測像素的輸出進(jìn)行增益校正。即，如下述那樣，使用圖3A-3C以及圖4A、4B，在攝像元件21內(nèi)的相位檢測像素中設(shè)置有用于進(jìn)行瞳分割、檢測相位差的遮光部件，因此，到達(dá)相位檢測像素的光量減少。與該遮光的減光量對應(yīng)地，對來自相位檢測像素的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行增益校正。變化檢測部53作為對比度信息檢測部而發(fā)揮作用，該對比度信息檢測部根據(jù)從攝像元件21輸出的像素數(shù)據(jù)中位于相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息。此外，對比度信息檢測部檢測相位檢測像素附近的像素的差分相加值和差分最大值作為對比度信息。此外，對比度信息檢測部對于用于校正相位檢測像素的附近像素，不包含其他相位檢測像素。具體地說，變化檢測部53對在焦點檢測用相位檢測像素的周邊存在的像素群的變化梯度以及變化量的合計值進(jìn)行計算。此處，像素群的變化梯度是指相位檢測像素的輸出與周邊像素的輸出的差，對在相位檢測像素周邊的規(guī)定范圍內(nèi)存在的多個像素的每一個計算變化梯度。此外，變化量的合計值是對指多個像素的每一個計算出的變化梯度的合計值。插值比例決定部55作為相位像素校正判斷部而發(fā)揮作用，該相位像素校正判斷部根據(jù)在變化檢測部53中檢測出的對比度信息，判斷是否對相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。插值比例決定部55還作為加權(quán)決定部而發(fā)揮作用，該加權(quán)決定部在判斷為對相位檢測像素進(jìn)行校正的情況下，決定針對相位檢測像素的附近像素的加權(quán)。加權(quán)決定部根據(jù)作為對比度信息而檢測出的對比度的變化梯度以及變化量，決定針對相位檢測像素附近的對象像素的加權(quán)。此外，加權(quán)決定部，在變化梯度較小的情況下，使插值像素的應(yīng)用比例小于變化梯度較大的情況。具體地說，插值比例決定部55根據(jù)變化檢測部53計算出的值，決定增益校正后的相位檢測像素的輸出與插值像素的輸出的混合比例。此處，插值像素是指在相位檢測像素周邊的規(guī)定范圍內(nèi)存在的多個像素。像素插值部57作為像素校正部而發(fā)揮作用，該像素校正部根據(jù)決定的加權(quán)，對相位檢測像素進(jìn)行加權(quán)校正。像素插值部57根據(jù)插值比例決定部55決定的混合比例，對增益校正后的相位檢測像素的輸出，使用在相位檢測像素周邊的規(guī)定范圍內(nèi)存在的多個像素的值進(jìn)行插值處理。顯影處理部59對插值后的攝像數(shù)據(jù)，實施同步化處理(去馬賽克處理)、NR(NoiseReduction:降噪)處理、WB (White Balance:白平衡)校正、邊緣強(qiáng)化等，使其成為RGB數(shù)據(jù)。顏色轉(zhuǎn)換處理部61作為顏色轉(zhuǎn)換處理部而發(fā)揮作用，該顏色轉(zhuǎn)換處理部在像素校正之后，為了將像素數(shù)據(jù)作為顯示或者記錄用圖像而進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換處理。即，顏色轉(zhuǎn)換處理部61對顯影后的RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換，使其成為YC數(shù)據(jù)。此外，圖像處理部29還進(jìn)行作成記錄用圖像數(shù)據(jù)和顯示用圖像數(shù)據(jù)的處理。圖像處理后的圖像數(shù)據(jù)被輸出到總線35。這樣，在圖像處理部29中，在攝像數(shù)據(jù)內(nèi)，對與相位檢測像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理。即，對來自攝像數(shù)據(jù)內(nèi)的相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行增益校正，檢測在相位檢測像素的周邊存在的像素群的變化梯度以及變化梯度的合計值，根據(jù)該檢測結(jié)果，對相位檢測像素的輸出，根據(jù)變化梯度、變化梯度的合計值進(jìn)行插值處理。接下來，使用圖3A-3C，對攝像元件21的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3A是攝像元件21的部分放大圖。在圖3A中，在橫向作為像素號分配Cl C16，在縱向作為像素號分配LI L16。在該例中，像素(C1、L1)為R像素,像素(C2、L2)為B像素,像素(C2、L1)以及像素(C1、L2)為G像素。在橫向以及縱向重復(fù)該4個像素的組合而構(gòu)成攝像元件。本實施方式中的攝像元件的配置，將部分G用圖像生成用像素置換為焦點檢測用像素而排列。即，在圖3A所示的例子中，包含像素(C7、L2)、像素(C13、L2)、像素(C5、L4)、像素(C11、L4)、像素(C1、L6)、像素(C7、L6)、像素(C15、L8)、像素(C5、L10)、像素(C11、L10)、像素(C3、L12)、像素(C9、L12)、像素(C14、L15)，共計12個焦點檢測用像素。通過這些焦點檢測用像素，可檢測攝像元件21的畫面中的水平方向的相位差。即，像素(C7、L2)和像素(C5、L4)成對，同樣，像素(C13、L2)和像素(Cll、L4)成對，沿水平方向檢測這些成對的輸出，檢測水平方向的相位差。另外，在本實施方式中，在攝像元件21中將相位檢測像素配置為沿水平方向檢測相位差，但是并不限定于此，也可以將相位檢測像素配置為沿傾斜方向或垂直方向檢測相位差。此外，在本實施方式中，將相位檢測像素配置在屬于G像素的位置，但是并非限定于此，當(dāng)然也可以在屬于R像素或B像素的位置置換相位檢測像素。此外，在本實施方式中，配置有像素的右半部或左半部被遮光的焦點檢測像素，但是并非限定于此，也可以配置上或下、或者傾斜的半部分被遮光的焦點檢測像素。圖3B示出水平方向的像素信號值的一例，此外圖3C示出垂直方向的像素信號值的一例。S卩，圖3B示出從像素(Cl、L6) 像素(C16、L6)的各像素輸出的水平方向的像素信號。此外，圖3C示出從像素(C15、LI) 像素(C15、L16)的各像素輸出的垂直方向的像素信號。接下來，使用圖4A、4B，對基于相位差法的焦點檢測原理進(jìn)行說明。圖4A示出用于得到相位檢測像素以外的普通圖像的非相位檢測像素21a，圖4B示出焦點檢測用相位檢測像素21b以及配置在其前面的遮光部件21c。位置A表示非相位檢測像素21a (或者相位檢測像素21b)相對于攝影鏡頭11的非對焦位置，位置B表示非相位檢測像素21a (或者相位檢測像素21b)相對于攝影鏡頭11的對焦位置。在假定被攝體為點光源的情況下，在非相位檢測像素21a位于非對焦位置即位置A的情況下，如圖4A所示，通過攝影鏡頭11上側(cè)的被攝體光和通過下側(cè)的被攝體光的高峰分別被分離，產(chǎn)生2個高峰。另一方面，在非相位檢測像素21a位于對焦位置即位置B的情況下，通過攝影鏡頭11上側(cè)的被攝體光和通過下側(cè)的被攝體光的高峰一致，只產(chǎn)生I個高峰。另一方面，在相位檢測像素21b位于位置A的情況下，如圖4B所示，通過攝影鏡頭11上側(cè)的被攝體光被遮光部件21c遮擋，而未到達(dá)相位檢測像素21b。但是，通過攝影鏡頭11下側(cè)的被攝體光，由于不存在遮光部件21而到達(dá)相位檢測像素21b，但是該位置與本來的對焦位置相比向下側(cè)偏離。在相位檢測像素21b位于位置B的情況下，通過攝影鏡頭11上側(cè)的被攝體光被遮光部件21c遮擋，未到達(dá)相位檢測像素21b，但是通過攝影鏡頭11下側(cè)的被攝體光由于沒有被遮擋而到達(dá)相位檢測像素21b。如圖4B所示，遮光部件21c配置為對通過攝影鏡頭11上側(cè)的被攝體光進(jìn)行遮光，對于另一方的相位檢測像素，將遮光部件配置為對通過攝影鏡頭11下側(cè)的被攝體光進(jìn)行遮光。將該I對相位檢測像素沿水平方向、垂直方向或者傾斜方向配置，根據(jù)來自這些相位檢測像素的輸出信號，能夠進(jìn)行基于相位差法的焦點檢測。圖4B所示的相位檢測像素對應(yīng)于圖3A中的像素(C7、L2)，像素(C13、L2)，像素(C5、L4)，像素(C11、L4)等。其中，在圖3A中，由于I對相位檢測像素(焦點檢測用元件)沿傾斜方向配置，所以對來自攝影鏡頭11的斜上或者斜下的被攝體光進(jìn)行受光。另外，在本實施方式中，通過遮光部件進(jìn)行瞳分割，但是并非限定于此，也可以通過瞳分割用鏡頭等進(jìn)行瞳分割。在非對焦?fàn)顟B(tài)下，如圖4B所示，相位檢測像素由于遮光部件21c的存在，在偏離本來的成像位置的位置形成圖像，產(chǎn)生相位偏差，成為難看的圖像。另一方面，在對焦?fàn)顟B(tài)下，即使遮光部件21c存在，由于在本來的成像位置形成圖像，所以不會產(chǎn)生相位偏差，圖像不會變得難看。此外，即使在非對焦?fàn)顟B(tài)，在非常模糊的狀態(tài)下，由于圖像整體非常模糊，所以相位偏差不明顯。因此，在本實施方式中，在產(chǎn)生相位偏差的非對焦?fàn)顟B(tài)下對相位檢測像素的輸出進(jìn)行插值處理。但是，在對焦?fàn)顟B(tài)下對相位檢測像素的輸出進(jìn)行插值處理時，即使沒有產(chǎn)生相位偏差，也進(jìn)行插值處理，所以圖像發(fā)生劣化。因此，在本實施方式中，在對焦?fàn)顟B(tài)下，不進(jìn)行插值處理，僅進(jìn)行增益調(diào)整。接下來，使用圖5以及圖6所示的流程圖，說明本發(fā)明一個實施方式的動作。該流程圖按照R0M39中存儲的程序由CPU27執(zhí)行。該流程圖中，在選擇了動態(tài)圖像拍攝時，開始動作，首先，開始動態(tài)圖像記錄(SI)。當(dāng)動態(tài)圖像記錄開始后，接下來，進(jìn)行攝像的讀入(S3)。此處，在攝像元件21中，對被攝體像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在ADC25對圖像信號進(jìn)行數(shù)字化，之后，將攝像數(shù)據(jù)在DRAM37中暫時存儲。在進(jìn)行了攝像讀入后，接下來，進(jìn)行焦點檢測處理(S5)。此處，焦點檢測電路31從DRAM37中暫時存儲的攝像數(shù)據(jù)中，讀出與多個相位檢測像素對應(yīng)的攝像數(shù)據(jù)，使用這些數(shù)據(jù)，通過公知的相位差法來計算散焦方向以及散焦量。在進(jìn)行了焦點檢測處理后，接下來，進(jìn)行增益調(diào)整處理(S7)。此處，對與相位檢測像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行增益調(diào)整。即，如圖4B所示，焦點檢測用相位檢測像素21b由于被遮光部件21c遮光，入射光量減少。因此，在該步驟中，增益調(diào)整部51對相位檢測像素的輸出進(jìn)行減光光量的校正。因此，該步驟S7，實現(xiàn)了對相位檢測像素群的增益進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整步驟的功能。在進(jìn)行了增益調(diào)整后，接下來，進(jìn)行像素插值處理(S9 )。此處，根據(jù)相位檢測像素周邊的元件的輸出變化，進(jìn)行像素插值，將插值后的攝像數(shù)據(jù)在DRAM37中暫時存儲。此處的像素插值，作為對比度信息，對(I)相位檢測像素的輸出與相位檢測像素周邊的像素的輸出的多個差分值的合計值(差分相加值)，以及(2)相位檢測像素的輸出與相位檢測像素周邊的像素的輸出的多個差分值中的最大值(差分極大值)，進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測結(jié)果，決定針對相位檢測像素周邊的對象像素的加權(quán)，進(jìn)行像素插值。在進(jìn)行像素插值中的加權(quán)時，根據(jù)對比度信息，在判斷為對焦?fàn)顟B(tài)的情況下，或者在判斷為非對焦?fàn)顟B(tài)、即非常模糊狀態(tài)的情況下，相位檢測像素21b的輸出增益提升遮光光量。另一方面，根據(jù)對比度信息，在判斷為不是非對焦?fàn)顟B(tài)即不是非常模糊狀態(tài)的情況下，相位檢測像素21b的輸出增益提升遮光光量，并且，對相位檢測像素21b的周邊的像素加權(quán)后進(jìn)行插值運算。下面，使用圖6，描述關(guān)于步驟S9中的像素插值處理的詳細(xì)動作。在進(jìn)行了像素插值處理后，接下來，進(jìn)行鏡頭驅(qū)動(S11)。此處，CPU27根據(jù)在步驟S5中檢測出的、攝影鏡頭11的散焦方向以及散焦量，使驅(qū)動部17進(jìn)行對焦。在進(jìn)行了鏡頭驅(qū)動后，接下來，對DRAM37中存儲的攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄用的圖像處理(S13)。此處，圖像處理部29對在步驟S9進(jìn)行像素插值處理后的攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄用的圖像壓縮處理等圖像處理。在進(jìn)行了記錄用的圖像處理后，接下來，將圖像數(shù)據(jù)記錄到閃速存儲器41中(S15)。在將圖像數(shù)據(jù)記錄到閃速存儲器41中后，接下來，判斷是否停止動態(tài)圖像記錄(S17)。此處，檢測并判斷操作部19內(nèi)的釋放按鈕的操作狀態(tài)。在該判斷的結(jié)果是不停止動態(tài)圖像記錄的情況下，返回步驟S3，繼續(xù)動態(tài)圖像拍攝。另一方面，在判斷的結(jié)果是停止動態(tài)圖像記錄的情況下，結(jié)束動態(tài)圖像拍攝動作。接下來，使用圖6所示的流程圖，說明步驟S9中的像素插值處理。另外，在圖3A所示的攝像元件中，將I對相位檢測像素配置為在傾斜方向排列，但是在本流程中，為了簡化說明，配置為對相位檢測元件左右任一半進(jìn)行遮光，相位檢測像素在水平方向排列。此外，在說明本流程時，下述縮寫的含義如下所示。af_pixel:是相位檢測像素的像素值，是已經(jīng)實施了增益校正的值pixel_h_l:相位檢測像素的左+ I的像素值
pixel_h_2:相位檢測像素的右+ I的像素值pixel_h_3:相位檢測像素的左+ 2的像素值pixel_h_4:相位檢測像素的右+ 2的像素值pixel_h_5:相位檢測像素的左+ 3的像素值pixel_h_6:相位檢測像素的右+ 3的像素值pixel_v_l:相位檢測像素的上+ I的像素值pixel_v_2:相位檢測像素的下+ I的像素值在進(jìn)入像素插值處理的流程時，首先，進(jìn)行是否是相位檢測像素的判斷(S21)。此處，判斷從DRAM37讀出的攝像數(shù)據(jù)是否是與相位檢測像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)。如上所述，攝像數(shù)據(jù)中，共存有不是相位檢測用、即與普通像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)，以及與相位檢測像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)，所以在該步驟中，判斷是否是與相位檢測像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)。該判斷根據(jù)像素位置而進(jìn)行。在步驟S21中的判斷的結(jié)果是相位檢測像素的情況下，接下來，計算相位檢測像素的左右上下相鄰I像素的差分(S23)。此處，變化檢測部53計算|piXel_h_l-piXel_h_2以及 I pixel_v_l_pixel_v_2 I ο接下來，根據(jù)差分值，對各方向賦予權(quán)重，計算插值像素值(S25)。此處，對|pixel_h_l-pixel_h_2 I和| pixel_v_l_pixel_v_2 |中值較小的一方賦予權(quán)重并相加計算平均。所謂差分絕對值較低，是指判斷為要進(jìn)行插值的像素與該方向的像素的相關(guān)性較高，對相關(guān)性高的像素賦予權(quán)重后進(jìn)行相加。如此，能夠進(jìn)行維持圖像的連續(xù)性的插值。在進(jìn)行了插值像素值的計算后，接下來，計算相位檢測像素的左右±3像素之間的微分值(S27)。此處計算:(pixel_h_5_pixel_h_3)、(pixel_h_3_pixel_h_l )、(pixel_h_l_pixel_h_2)、(pixel_h_2_pixel_h_4)、(pixel_h_4_pixel_h_6)。接下來，在微分值中找出最大值(S29)。此處，在步驟S27中求出的微分值的絕對值中，求出最大值。在找出微分值的最大值后，接下來，計算微分合計值(S31)。此處，對在步驟S27中求出的微分值進(jìn)行合計。在計算出微分合計值后，接下來，根據(jù)微分最大值進(jìn)行對相位檢測像素應(yīng)用權(quán)重系數(shù)的計算(S33)。此處，在步驟S29中求出的微分值的最大值的絕對值，如果在某一定閾值TH的范圍內(nèi)則權(quán)重系數(shù)較小，另一方面，在一定閾值TH的范圍外的情況下，以越接近范圍則權(quán)重系數(shù)越小的方式，計算應(yīng)用于插值運算的權(quán)重系數(shù)。上述的步驟S23 S33實現(xiàn)作為檢測步驟的功能，該檢測步驟對攝像元件21中在焦點檢測像素(相位檢測像素)的附近存在的像素群的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上進(jìn)行檢測。此處，所謂變化梯度是指與相鄰的I像素的差分值。接下來，根據(jù)微分合計值計算相位檢測像素應(yīng)用權(quán)重系數(shù)(S35)。此處，在步驟S31中求出的微分合計值，如果在某一定閾值th的范圍內(nèi)，則權(quán)重系數(shù)小，另一方面，在一定閾值th的范圍外的情況下，以越接近范圍則權(quán)重系數(shù)越小的方式，計算應(yīng)用于插值運算的權(quán)重系數(shù)。上述的步驟S33以及S35，作為決定步驟而發(fā)揮作用，該決定步驟根據(jù)在步驟S23 S31的檢測步驟中檢測出的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上的值，決定相位檢測像素處的插值像素的應(yīng)用比例。所謂插值像素的應(yīng)用比例，是指對相位檢測像素的輸出值與根據(jù)周邊而估計的插值像素值進(jìn)行混合時的權(quán)重系數(shù)。在計算出權(quán)重系數(shù)后，接下來，將相位檢測像素的輸出值和根據(jù)周邊而估計的插值像素值乘以該權(quán)重系數(shù)，相加后進(jìn)行平均(S37)。此處，對相位檢測像素的值以及相位檢測像素周圍的像素的值，使用在步驟S33中求出的權(quán)重系數(shù)以及在步驟S35中求出的權(quán)重系數(shù)，進(jìn)行插值運算。因此，步驟S37實現(xiàn)作為插值步驟的功能，該插值步驟根據(jù)檢測步驟的結(jié)果對相位檢測像素進(jìn)行插值。在本實施方式中，在步驟S33以及S35中求出的權(quán)重系數(shù)，成為進(jìn)行平均以及插值運算時的權(quán)重系數(shù)。另外，除了求平均值以外，例如，也可以根據(jù)對各自的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行乘法運算等其他的運算來決定權(quán)重系數(shù)。這樣，在像素插值處理的流程中，觀察上下左右的像素的相關(guān)值，對相關(guān)的像素賦予權(quán)重后進(jìn)行平均化，決定相關(guān)像素值。此外，應(yīng)用插值像素值的比例，根據(jù)水平方向的變化梯度(換言之，變化的急劇程度)以及微分合計值(變化的平滑性)來判斷。在應(yīng)用比例的判斷中，如果變化梯度接近某一定區(qū)間(不急劇但有變化的范圍)，則相位偏差產(chǎn)生率較高，所以對相位檢測像素并不積極地進(jìn)行插值運算。此外，在應(yīng)用比例的判斷中，由于微分合計值接近某一定區(qū)間(有變化但較平滑的范圍)，則相位偏差產(chǎn)生率較高，所以對相位檢測像素并不積極地進(jìn)行插值運算。按照求出的每個應(yīng)用比例，混合插值像素值和相位檢測像素(增益校正完成)，成為插值像素。使用圖7A、7B以及圖8，說明本實施方式中的插值處理的想法。圖7A示出相對于對焦?fàn)顟B(tài)的高頻，相位檢測像素周邊的攝像元件的輸出變化的一例，圖7B輸出相對于非對焦?fàn)顟B(tài)的高頻到中頻，相位檢測像素周邊的攝像元件的輸出變化的一例。在對焦?fàn)顟B(tài)下，如圖7A所示，與相鄰像素的微分值變高，但是相同方向的微分合計值沒有變高。另一方面，在非對焦?fàn)顟B(tài)下，如圖7B所示 ，與相鄰像素的微分值變低，相同方向的微分合計值變高。圖8是說明對于 進(jìn)行本實施方式中的插值運算時的權(quán)重系數(shù)，針對各對焦?fàn)顟B(tài)而決定權(quán)重系數(shù)的方法的圖。如圖8所示，對焦?fàn)顟B(tài)分為非對焦(非常模糊)、非對焦、對焦的3個階段，非對焦檢測(A)的程度，通過微分值的合計值來求出，根據(jù)該合計值來決定權(quán)重系數(shù)。此外，高頻(B)的程度，通過微分最大值來求出，根據(jù)該微分最大值來決定權(quán)重系數(shù)。此處，將非對焦檢測(A)的權(quán)重分配為50%，將高頻(B)的權(quán)重分配為50%，進(jìn)行相加而決定校正權(quán)重(與條件)。作為加權(quán)判斷:A (非對焦檢測):I Σ (Ii1-1v1) I < TH (I)B (高頻檢測):max { In1-1v1I } < th(2)此處，關(guān)于閾值TH，假定為60%程度的模糊狀態(tài)的檢測，根據(jù)程度而改變權(quán)重。設(shè)定為視覺識別時可知噪聲的程度的值即可。此外，關(guān)于閾值th，假定為2、3像素程度的高頻被攝體的檢測，根據(jù)程度而改變權(quán)重。該閾值th也設(shè)定為視覺識別時可知噪聲的程度的值即可。如上所述，在本發(fā)明的一個實施方式中，在從攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中，根據(jù)位于相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息(S23 S31)，根據(jù)對比度信息，判斷是否對相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，在判斷為進(jìn)行校正的情況下，決定針對相位檢測像素的周邊像素的加權(quán)(S33 S35)。這樣，使用對比度信息，決定進(jìn)行插值運算時的加權(quán)，因此，即使在部分像素發(fā)生急劇變化且其他周邊像素?zé)o偏差的情況下，也能夠在進(jìn)行校正處理時減少圖像的劣化。此外，在本發(fā)明的一個實施方式中，具備:攝像元件21，其具有攝像像素群以及焦點檢測像素群(相位檢測像素群)；增益調(diào)整部51，其調(diào)整焦點檢測像素群(相位檢測像素群)的增益；變化檢測部53，其針對非相位檢測像素21a構(gòu)成的像素群的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上進(jìn)行檢測，其中，所述非相位檢測像素21a存在于攝像元件21中相位檢測像素21b的周邊；像素插值部57，其根據(jù)變化檢測部53的檢測結(jié)果對相位檢測像素進(jìn)行插值；插值比例決定部55，其根據(jù)通過變化檢測部53檢測出的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上的值，決定相位檢測像素處的插值像素的應(yīng)用比例。因此，即使在部分像素發(fā)生急劇變化且其他周邊像素?zé)o偏差的情況下，也能夠在進(jìn)行校正處理時減少圖像的劣化。另外，在本發(fā)明的一個實施方式中，在決定插值運算的加權(quán)時，使用相位檢測像素周邊的像素的差分相加值以及差分極大值(最大值)雙方，即用與條件來求出。但是，即使使用任意I方，雖然會稍微降低性能但是也可以使用。此外，在利用雙方的情況下，在本實施方式中，將非對焦檢測(A)的權(quán)重分配為50%，將高頻(B)的權(quán)重分配為50%，相加來決定校正權(quán)重。但是，該比例當(dāng)然可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏?。此外，在本發(fā)明的一個實施方式中，在選擇動態(tài)圖像拍攝時，進(jìn)行相位檢測像素的校正。這是因為，在進(jìn)行動態(tài)圖像拍攝時，在屢屢從非對焦?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷範(fàn)顟B(tài)的過程中，相位偏差由于所述的遮光部件21c的影響而變得明顯，所以進(jìn)行相位檢測像素的校正。但是，并非限定于此，在進(jìn)行靜態(tài)圖像拍攝時，在非對焦?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行拍攝則相位偏差明顯，所以也可以進(jìn)行相位檢測像素的校正。此外，在本發(fā)明的一個實施方式中，相位檢測像素與相鄰像素的差分運算在±3像素以內(nèi)進(jìn)行，但是并非限定于此。酌情考慮相位檢測像素間隔、運算處理時間、期望的精度等，設(shè)定為適當(dāng)?shù)脑O(shè)計值即可。此外，運算范圍可以不固定于±3像素，而根據(jù)散焦量等改變運算范圍。此外，在本發(fā)明的一個實施方式中，作為用于拍攝的設(shè)備，使用數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行了說明，但是作為照相機(jī)，也可以是數(shù)字單反照相機(jī)、便攜數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)、電影攝影機(jī)的這樣的動態(tài)圖像用照相機(jī)，此外，也可以是移動電話、智能手機(jī)和便攜信息終端(PDA:Personal Digital Assist)、游戲設(shè)備等中內(nèi)置的照相機(jī)。無論如何,只要是在攝像元件的部分設(shè)置有相位檢測像素的攝像裝置，就可以應(yīng)用本發(fā)明。此外，關(guān)于權(quán)利要求書、說明書、以及附圖中的動作流程，為了方便使用“首先”、“接下來”等表現(xiàn)順序的詞匯進(jìn)行了說明，但是并不意味著一定要以該順序來實施。本發(fā)明并不限定于上述實施方式原樣，在實施階段，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)，可對結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行變形、具體化。此外，通過適當(dāng)組合上述實施方式所公開的多個結(jié)構(gòu)要素，能夠形成各種發(fā)明。例如，也可以去除實施方式所示的全部結(jié)構(gòu)要素中的幾個結(jié)構(gòu)要素。還可以適當(dāng)組合不同的實施方式之間的結(jié)構(gòu)要素。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其包括: 攝像元件，其在部分像素中設(shè)置有用于焦點檢測的相位檢測像素； 對比度信息檢測部，其根據(jù)從所述攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中位于所述相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息； 相位像素校正判斷部，其根據(jù)所述檢測出的對比度信息，判斷是否對所述相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正； 加權(quán)決定部，其在所述相位像素校正判斷部判斷為對相位檢測像素進(jìn)行校正的情況下，決定針對所述相位檢測像素的附近像素的加權(quán)； 像素校正部，其根據(jù)所述決定的加權(quán)，對所述相位檢測像素進(jìn)行加權(quán)校正；以及顏色轉(zhuǎn)換處理部，其在所述像素校正之后對，進(jìn)行用于顯示所述像素數(shù)據(jù)或使所述像素數(shù)據(jù)成為記錄用圖像的顏色轉(zhuǎn)換處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述對比度信息檢測部進(jìn)行從所述攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中所述相位檢測像素與附近像素的差分運算、合計運算中的任意I種以上的運算，檢測所述對比度信息， 所述相位像素校正判斷部基于所述檢測出的對比度信息，根據(jù)是否是某特定的范圍內(nèi)的對比度，判斷是否對所述相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正， 所述加權(quán)決定部在所述相位像素校正判斷部判斷為對相位檢測像素進(jìn)行校正的情況下，根據(jù)所述對比度信息，決定針對所述相位檢測像素的附近像素的加權(quán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撮像裝置，其中， 所述對比度信息檢測部檢測所述相位檢測像素附近的像素的差分相加值和差分最大值作為對比度信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述加權(quán)決定部根據(jù)作為對比度信息檢測出的對比度的變化梯度以及變化量，決定針對所述相位檢測像素附近的對象像素的加權(quán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述加權(quán)決定部在變化梯度較小的情況下，使插值像素的應(yīng)用比例小于變化梯度較大的情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中， 在用于所述相位檢測像素的校正的附近像素中，不包含其他相位檢測像素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述攝像裝置還具有選擇靜態(tài)圖像拍攝和動態(tài)圖像拍攝的拍攝選擇部， 所述相位檢測像素的校正在選擇了動態(tài)圖像拍攝的情況下進(jìn)行。
8.一種攝像裝置，其包括: 攝像元件，其在部分像素中設(shè)置有用于焦點檢測的相位檢測像素； 對比度信息檢測部，其根據(jù)從所述攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中位于所述相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息； 加權(quán)決定部，其根據(jù)所述檢測出的對比度信息，決定針對所述相位檢測像素的附近像素的加權(quán)； 像素校正部，其根據(jù)所述決定的加權(quán)，對所述相位檢測像素進(jìn)行加權(quán)校正；以及顏色轉(zhuǎn)換處理部，其在所述像素校正之后，進(jìn)行用于顯示所述像素數(shù)據(jù)或使所述像素數(shù)據(jù)成為記錄用圖像的顏色轉(zhuǎn)換處理。
9.一種攝像裝置的控制方法，該攝像裝置具有攝像像素群以及相位檢測像素群，所述控制方法包括: 調(diào)整步驟，調(diào)整所述相位檢測像素群的增益； 檢測步驟，檢測攝像元件中在相位檢測像素附近存在的像素群的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上； 決定步驟，根據(jù)在所述檢測步驟中檢測出的變化梯度、變化量以及變化量的合計值中的任意一項以上的值，決定所述相位檢測像素處的插值像素的應(yīng)用比例；以及插值步驟，根據(jù)所述決 定步驟的結(jié)果，對所述相位檢測像素進(jìn)行插值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置以及攝像裝置的控制方法，在對焦點檢測用元件的輸出進(jìn)行校正處理時，能夠與被攝體無關(guān)地減少圖像的劣化。根據(jù)從攝像元件輸出的像素數(shù)據(jù)中位于相位檢測像素附近的像素，檢測所拍攝的圖像的對比度信息(S23～S31)，根據(jù)對比度信息，判斷是否對相位檢測像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，在判斷為進(jìn)行校正的情況下，決定針對相位檢測像素的周邊像素的加權(quán)(S33～S35)。
文檔編號H04N5/367GK103108193SQ20121044757
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者岡澤淳郎 申請人:奧林巴斯映像株式會社