彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序的制作方法
彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序的制作方法
【专利摘要】提高相位差AF控制的精度。摄像元件具有：滤色器，重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地排列而得到的基本排列图案，在第一排列图案中，第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的左上的2×2像素上及右下的像素上，第二滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央行的右端像素上及下端行的左端像素上，第三滤光片配置在正方排列的垂直方向上的上端行的右端像素上及下端行的中央像素上，第二排列图案中的第一滤光片的配置与第一排列图案相同，且将第一排列图案中的第二滤光片的配置与第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的第一排列图案、第二排列图案的2×2像素中的水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上。
【专利说明】彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序，特别涉及一种包括相位差检测用像素的彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序。
【背景技术】
[0002]在数码相机等摄像装置所搭载的固体摄像元件中，为了提高AF (自动对焦)性能，存在将形成于固体摄像元件受光面上的多个像素中的部分像素作为相位差检测用像素的技术(例如参照专利文献I?7)。
[0003]相位差检测用像素例如如下述专利文献I?7所述，由成对的搭载有同色滤光片的相邻两个像素构成，设有与设置在普通像素的遮光膜开口相比分别较小的遮光膜开口。而且，设于成对的一个相位差检测用像素上的遮光膜开口向离开另一个相位差检测用像素的方向(例如左侧)偏心地设置，另一个相位差检测用像素的遮光膜开口向相反方向(例如右侧)偏心地设置。
[0004]在通过摄像装置进行AF动作时，从固体摄像元件的相位差检测用像素读出信号，根据遮光膜开口向右侧偏心的像素的检测信号与向左侧偏心的像素的检测信号求出焦点的偏移量，调整摄影镜头的焦点位置。
[0005]该AF动作中，相位差检测用像素越多则精度越高，但存在以下问题:在对普通的被摄体图像进行真拍摄时，相位差检测用像素的遮光膜开口狭小、灵敏度低，因此无法与普通像素一样进行处理。
[0006]因此，在从总像素读出信号并生成被摄体图像时，需要对相位差检测用像素的检测信号进行与普通像素的灵敏度同等程度的增益校正，或者将相位差检测用像素作为缺陷像素处理，利用周围的普通像素的检测信号进行插值运算校正。
[0007]专利文献1:日本特开2000-156823号公报
[0008]专利文献2:日本特开2007-155929号公报
[0009]专利文献3:日本特开2009-89144号公报
[0010]专利文献4:日本特开2009-105682号公报
[0011]专利文献5:日本特开2010-66494号公报
[0012]专利文献6:日本特开2008-312073号公报
[0013]专利文献7:日本专利第3592147号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的问题
[0015]该AF动作中，相位差检测用像素越多则精度越高，但存在如下问题:在对普通的被摄体图像进行真拍摄时，相位差检测用像素的遮光膜开口狭小、灵敏度低，因此无法与普通像素一样进行处理，因而无法过度增加相位差检测用像素。并且，在与成对的相位差检测用像素相邻的普通像素的颜色不同的情况下，有时会发生混色，使AF精度恶化。[0016]本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种能够提高相位差检测用像素的AF精度的彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序。
[0017]用于解决问题的方法
[0018]为了解决上述问题，本发明的彩色摄像元件的特征在于，具有:摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，上述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的在上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上。
[0019]根据本发明，构成为具有相位差检测用像素，该相位差检测用像素配置在构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的第一排列图案及第二排列图案的2X2像素中的水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上，因此能够提高相位差检测用像素的AF精度。
[0020]此外，也可以构成为:在上述相位差检测用像素上设置遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域的第二遮光膜。
[0021]并且，也可以构成为:上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向的右半部分区域进行遮光。
[0022]并且，也可以构成为:设置有上述第一遮光膜的第一相位差检测用像素与设置有上述第二遮光膜的第二相位差检测用像素在上述水平方向上相邻配置。
[0023]并且，也可以构成为:上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
[0024]本发明的摄像装置的特征在于，具有:上述彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
[0025]本发明的摄像装置的控制程序用于使计算机执行处理，该计算机控制具有彩色摄像元件的摄像装置，该彩色摄像元件具有:摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，上述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上，上述处理包括以下步骤:驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，具有能够提高相位差检测用像素的AF精度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是摄像装置的概略框图。
[0029]图2是本发明所涉及的滤色器的构成图。
[0030]图3是表示第一实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0031]图4是由控制部执行的处理的流程图。
[0032]图5A是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0033]图5B是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0034]图6是表示第二实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0035]图7是表示第三实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0036]图8是表示第四实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0037]图9是表示第五实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0038]图10是表示第六实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0039]图11是表示第七实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0040]图12是用于说明相位差检测用像素的变形例的图。
[0041]图13是用于说明根据滤色器中含有的2X2像素的G像素的像素值来判别相关方向的方法的图。
[0042]图14是用于说明滤色器中含有的基本排列图案的概念的图。
[0043]图15是用于说明以平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况的图。
[0044]图16是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0045]图17是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
[0046]图18是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
[0047]图19是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
[0048]图20是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
【具体实施方式】[0049]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0050](第一实施方式)
[0051]图1表示本实施方式所涉及的摄像装置10的概略框图。摄像装置10构成为，包括光学系统12、摄像元件14、摄像处理部16、图像处理部20、驱动部22及控制部24。
[0052]光学系统12构成为，例如包括由多个光学镜头组成的镜头组、光圈调节机构、变焦机构及自动焦点调节机构等。
[0053]摄像元件14是在包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件的摄像兀件、例如 CCD (Charge Coupled Device:电荷稱合器件)、CMOS (Complementary MetalOxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等摄像元件上配置有滤色器的结构的所谓单板式摄像元件。
[0054]图2表示本实施方式所涉及的滤色器30的一部分。此外，像素数作为一例是(4896X3264)像素，纵横比是3:2，但像素数及纵横比不限于此。如该图所示，滤色器30是重复配置有将第一排列图案Al和第二排列图案BI点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案Cl的滤色器，上述第一排列图案Al中，与最有助于获得亮度信号的G (绿)对应的第一滤光片G (以下称为G滤光片)配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与R (红)对应的第二滤光片R (以下称为R滤光片)配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，与B (蓝)对应的第三滤光片B (以下称为B滤光片)配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案BI中的G滤光片的配置与第一基本排列图案Al相同，且将第一排列图案Al中的R滤光片的配置与B滤光片的配置进行了对换。
[0055]S卩，滤色器30具有下述特征(I)、(2)、(3)、(4)及(5)。
[0056][特征(I)]
[0057]图2所示的滤色器30包括由6X6像素所对应的正方排列图案构成的基本排列图案C，该基本排列图案Cl在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以规定的周期性排列。
[0058]由于R滤光片、G滤光片、B滤光片如此以规定的周期性排列，因此在进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克算法(插值)处理(也称为去马赛克处理)等时，能够根据重复图案进行处理。
[0059]并且，在以基本排列图案P为单位进行间拔处理而缩小图像的情况下，间拔处理后的缩小图像的滤色器排列能够与间拔处理前的滤色器排列相同，能够使用通用的处理电路。
[0060][特征(2)]
[0061]图2所示的滤色器30中，与最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向的各行内。
[0062]与亮度系像素对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向的各行内，因此不管高频方向如何都能够提高高频区域中的去马赛克算法处理的重现精度。
[0063][特征(3)]
[0064]图2所示的滤色器30中，与上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B色)对应的R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向的各行内。[0065]R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向的各行内，因此能够抑制莫尔条纹(伪色)的产生。由此，能够设置为不将用于抑制伪色产生的光学低通滤波器配置在从光学系统的入射面到摄像面的光路上。并且，即使在适用光学低通滤波器的情况下，也能够适用用于防止伪色产生的切断高频成分的作用较弱的装置，能够避免有损分辨率。
[0066]如图2所示，还可知基本排列图案Cl是由虚线框围成的3X3像素的第一排列图案Al和由单点划线框围成的3X3像素的第二排列图案BI在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
[0067]第一排列图案Al及第二排列图案BI中，作为亮度系像素的G滤光片分别配置在四角和中央，配置在两条对角线上。并且，第一排列图案A中，B滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，R滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列，另一方面，第二排列图案B中，R滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，B滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列。S卩，第一排列图案Al和第二排列图案BI中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，而其他配置相同。
[0068]并且，第一排列图案Al和第二排列图案BI的四角的G滤光片如图13所示，通过第一排列图案Al和第二排列图案BI在水平、垂直方向上交替配置，形成与2X2像素对应的正方排列的G滤光片。
[0069][特征(4)]
[0070]图2所示的滤色器30包括由G滤光片构成的2X2像素所对应的正方排列。
[0071]如图13所示，取出由G滤光片构成的2X2像素，求出水平方向的G像素的像素值之差的绝对值、垂直方向的G像素的像素值之差的绝对值、倾斜方向(右上倾斜、左上倾斜)的G像素的像素值之差的绝对值，从而能够判断水平方向、垂直方向及倾斜方向中的差的绝对值小的方向存在相关性。
[0072]S卩，根据该滤色器排列，使用最小像素间隔的G像素的信息，能够判别水平方向、垂直方向及倾斜方向中的相关性高的方向。该方向判别结果能够用于根据周围像素进行插值的处理(去马赛克算法处理)。
[0073][特征(5)]
[0074]图2所示的滤色器30的基本排列图案Cl相对于该基本排列图案C的中心(四个G滤光片的中心)形成点对称。并且，如图2所示，基本排列图案C内的第一排列图案Al及第二排列图案BI也分别相对于中心的G滤光片形成点对称。
[0075]通过这样的对称性，能够减小或简化后段的处理电路的电路规模。
[0076]如图14所示，在基本排列图案Cl中，水平方向的第一至第六行中的第一及第三行的滤色器排列是GRGGBG，第二行的滤色器排列是BGBRGR，第四及第六行的滤色器排列是GBGGRG,第五行的滤色器排列是RGRBGB。
[0077]现在，在图14中，若将基本排列图案C在水平方向及垂直方向上分别移位一个像素而得到的基本排列图案设为C’，分别移位两个像素而得到的基本排列图案设为Cl’’，则即使在水平方向及垂直方向上重复配置这些基本排列图案Cl’、C1’ ’，也会形成相同的滤色器排列。
[0078]S卩，通过将基本排列图案在水平方向及垂直方向上重复配置，使能够构成图14所示的滤色器排列的基本排列图案存在多个。在本实施方式中，为了便于说明，将基本排列图案为点对称的基本排列图案C称为基本排列图案。
[0079]此外，如图2所示，滤色器30也可以说是下述滤色器:重复配置有将第一排列图案A和第二排列图案B点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案C，在第一排列图案A中，G滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，R滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央行的右端像素上及垂直方向上的下端行的中央像素上，B滤光片配置在正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端像素上及垂直方向上的下端行的中央像素上，第二排列图案中的G滤光片的配置与第一排列图案A相同，且将第一排列图案A中的R滤光片的配置与B滤光片的配置进行了对换。在以下说明中，将滤色器30作为重复配置有基本排列图案C而得到的结构来进行说明。
[0080]摄像装置10进行所谓相位差方式的AF控制，因此摄像元件14以将相位差检测用像素预先规定而得到的图案进行配置。在该相位差检测用像素上，如图3所示，形成有遮光部40，该遮光部40包括对水平方向的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A及对水平方向的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B。在相位差AF控制中，基于设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的像素数据和设置有遮光膜40B的相位差检测用像素的像素数据来检测相位的偏移量，并基于该偏移量调整摄影镜头的焦点位置。
[0081]该遮光部40在本实施方式中如图3所示，分别设于构成基本排列图案C的所有第一排列图案A及第二排列图案B的左上的2X2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。此外，在图3中，在所有基本排列图案C上设置有遮光部40，但不限于此，也可以仅设于摄像元件的部分规定区域内的基本排列图案C上。这一点在以下实施方式中也相同。
[0082]这样一来，本实施方式所涉及的滤色器30中，构成遮光部40的遮光膜40A、40B在图3中在左倾斜方向上相邻，且设于所有相位差检测用像素上，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0083]并且，在水平方向上相邻的像素中，有时来自相邻像素的光进入而发生混色。相对于此，在本实施方式中，如图3所示，与设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置有遮光膜40A的一侧在水平方向上相邻的像素和与设置有与遮光膜40A成对的遮光膜40B的相位差检测用像素的设置有遮光膜40B的一侧在水平方向上相邻的像素均是R像素或B像素。因此，能够抵消混色的影响，相比于与设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置有遮光膜40A的一侧在水平方向上相邻的像素和与设置有与遮光膜40A成对的遮光膜40B的相位差检测用像素的设置有遮光膜40B的一侧在水平方向上相邻的像素不同的情况相比，能够提闻画质。
[0084]摄像处理部16对从摄像元件14输出的摄像信号实施放大处理、相关双采样处理、A/D转换处理等预先规定的处理，并作为像素数据输出到图像处理部20。
[0085]图像处理部20对从摄像处理部16输出的像素数据实施所谓去马赛克算法处理。即，对总像素，根据周围像素的像素数据对除对应颜色以外的颜色的像素数据进行插值，生成总像素的R、G、B像素数据。并且，对生成的R、G、B像素数据实施所谓YC转换处理，生成亮度数据Y、色差数据Cr、Cb。并且，进行缩放处理，将这些信号缩放成与摄影模式对应的大小。
[0086]驱动部22根据来自控制部24的指示，进行从摄像元件14读出的摄像信号的读出驱动等。
[0087]控制部24根据摄影模式等，集中控制驱动部22及图像处理部20等。详细情况后述，控制部24对驱动部22发出指示以通过与摄影模式对应的读出方法读出摄像信号，或者对图像处理部20发出指示以进行与摄影模式对应的图像处理。
[0088]需要根据摄影模式而间拔并读出来自摄像元件14的摄像信号，因此控制部24指示驱动部22以通过与指示的摄影模式对应的间拔方法进行间拔并读出摄像信号。
[0089]作为摄影模式，包括拍摄静止图像的静止图像模式及HD动画模式、实时取景动画模式(实时取景显示模式)等动画模式，其中，上述HD动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，生成较高分辨率的HD (高清)动画数据，并记录于未图示的存储卡等记录介质；上述实时取景动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，并将较低分辨率的实时取景动画输出到未图示的显示部。
[0090]接着，作为本实施方式的作用，参照图4所示的流程图，对由控制部24执行的处理进行说明。
[0091]此外，图4所示的处理在被指示以执行与摄影模式对应的摄影的情况下执行。
[0092]首先，在步骤100中，指示驱动部22以通过与摄影模式对应的间拔方法读出像素数据。
[0093]例如，在HD动画模式、实时取景动画模式等动画模式的情况下，进行相位差AF控制并生成动画数据，因此读出设置有遮光膜40A及遮光膜40B的至少部分相位差检测用像
素，即在图3中垂直方向上的第(6n+l)、第(6n+3)、第(6n+4)、第(6n+6) (n=0、l、2、......)
行中的包括遮光膜40A及遮光膜40B的至少一部分行，基于这些行的像素数据进行相位差AF控制，并且读出除这些行以外的第(6n+2)、第(6n+5)行即普通像素行的至少一部分行，来制作动画数据。在制作该动画数据时，对相位差检测用像素根据其周围的普通像素的像素数据进行插值。
[0094]如图3所示，在本实施方式中，构成遮光部40的遮光膜40A、40B在该图中在左倾斜方向上相邻，且设于所有相位差检测用像素上，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0095]与设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置有遮光膜40A的一侧在水平方向上相邻的像素和与设置有与遮光膜40A成对的遮光膜40B的相位差检测用像素的设置有遮光膜40B的一侧在水平方向上相邻的像素均是R像素或B像素，因此能够抵消混色的影响，提高摄影图像的画质。
[0096]在步骤102中，指示图像处理部20以执行与摄影模式对应的图像处理(去马赛克算法处理及YC转换处理)及缩放处理。
[0097]此外，控制部24能够由包括CPU、ROM、RAM、非易失性ROM等的计算机构成。在这种情况下，将上述处理的处理程序预先存储到例如非易失性ROM中，能够由CPU将它们读入并执行。
[0098]并且，在本实施方式中，如图3、图5A所示，说明了遮光膜40A沿水平方向配置而得到的排列行与遮光膜40B沿水平方向配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置的情况，但如图5B所示，也可以构成为:按照遮光膜40A及遮光膜40B的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行与按照遮光膜40B及遮光膜40A的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置。此外，在图5中，仅示出了相位差检测用像素。在该图5B所示的配置的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均倾斜地配置，因此在拍摄包括例如斜线在内的被摄体的情况下，能够高精度地使焦点对准。这一点在以下实施方式中也相同。
[0099](第二实施方式)
[0100]接着，说明本发明的第二实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0101]图6表不本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0102]如图6所示，在本实施方式中，遮光部40分别设于构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B的相位差检测用像素上，并且，对所有基本排列图案C进行配置。S卩，在图6的例子中，在垂直方向上，在第(6n+3)行上配置有遮光膜40A，在第(6n+4)行上配置有遮光膜40B。
[0103]在这种情况下，在摄影模式是动画模式的情况下，控制部24读出配置有遮光膜40A.40B的行的相位差检测用像素的像素数据，进行相位差AF控制，并且读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素即第(6n+l)、第(6n+2 )、第(6n+5 )、第(6n+6 )行的像素数据，制作动画数据。
[0104]这样一来，在本实施方式中，相位差检测用像素的像素数据仅用于相位差AF控制，而不用于动画数据的制作，因此无需根据周围像素进行插值。并且，动画数据根据普通像素的像素数据制作。因此，与将相位差检测用像素用于动画数据的制作的情况相比，能够提高相位差AF控制的处理速度。并且，与进行插值而制作动画数据的情况相比，能够提高动画数据制作的处理速度。
[0105](第三实施方式)
[0106]接着，说明本发明的第三实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0107]图7表不本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。关于间拔驱动，与第二实施方式相同。
[0108]如图7所不,在本实施方式中，遮光部40设于构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、左上的第一排列图案A的左上的2 X 2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上，并且，对所有基本排列图案C进行配置。S卩，在图7的
例子中，在垂直方向上第(6n+3)、第(6n+4)行与水平方向上第(6m+3) (m=0、l、2、......)、第
(6m+4)行交叉的位置的相位差检测用像素上配置有遮光膜40A、40B。
[0109]因此，与第二实施方式相比，在相位差检测用像素的周围普通像素增加，因此能够提闻插值精度，提闻画质。
[0110]并且，与设有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置遮光膜40A这一侧在水平方向上相邻的像素和与设有遮光膜40B的相位差检测用像素的设置遮光膜40B这一侧在水平方向上相邻的像素相同，均是R像素。特别是，R的波长易到达相邻的像素，因此能够更有效地防止混色，提高画质。
[0111](第四实施方式)
[0112]接着，说明本发明的第四实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。[0113]图8表不本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。关于间拔驱动，与第二实施方式相同。
[0114]如图8所示，在本实施方式中，在两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、左上的第一排列图案A的左上的2X2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上设置有遮光部40的基本排列图案沿着水平方向配置而得到的排列行与在两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、右上的第二排列图案B的左上的2X2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上设置有遮光部40的基本排列图案C沿着水平方向配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置。S卩，在图8的例子中，在垂直方向上第(6n+3)、第(6n+4)行与水平方向上第(6m+l)、第(6m+3)、第(6m+4)、第(6m+6)行交叉的位置的相位差检测用像素上配置有遮光膜40A、40B。
[0115]因此，与第三实施方式相比，在水平方向上第(6m+l)、第(6m+6)行的相位差检测用像素上也配置有遮光膜40A、40B。即，水平方向上到处配置有相位差检测用像素，因此对于例如纵线较多的高频图像能够提高相位差AF控制的精度。
[0116](第五实施方式)
[0117]接着，说明本发明的第五实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0118]图9表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0119]如图9所示，在本实施方式中，遮光膜40分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案的左上的2X2像素中的、左侧的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。
[0120]在进行相位差AF控制的情况下，当相位差检测用像素相邻或相位差检测用像素在垂直方向上配置时，AF控制的精度良好。
[0121]相对于此，在本实施方式中，如图9所示，在垂直方向上相邻地配置有成对的遮光膜40A、40B。因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0122](第六实施方式)
[0123]接着，说明本发明的第六实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0124]图10表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0125]如图10所示，在本实施方式中，遮光部40分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案的左上的2X2像素中的上侧的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。
[0126]这样一来，在本实施方式中，如图10所示，在水平方向上相邻地配置有成对的遮光膜40A、40B。因此，与第五实施方式相比，包括相位差检测用像素的垂直方向的行数是一半，能够使包括相位差检测用像素的行的读出时间也是一半。
[0127](第七实施方式)
[0128]接着，说明本发明的第七实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。[0129]图11表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0130]如图11所示，在本实施方式中，遮光部40A分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案B中的上侧的第一排列图案A及第二排列图案B的左上的2X2像素中的左侧的两个相位差检测用像素上，遮光部40B分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案B中的下侧的第一排列图案A及第二排列图案B的左上的2 X 2像素中的左侧的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C配置有遮光膜 40A、40B。
[0131]在这种情况下，与遮光膜40A相邻的像素为G像素，与遮光膜40B相邻的像素为R像素或B像素，而形成有规则的配置。由此，能够抵消混色的影响，提高相位差AF控制的精度。
[0132]此外，在上述各实施方式中，说明了 RGB三原色的滤色器的滤色器排列，但滤色器的种类不限于此。
[0133]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素上设置有对水平方向的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A或对水平方向的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B的结构，但遮光的区域不限于此，只要是遮光膜40A对相位差检测用像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域、遮光膜40B对相位差检测用像素的一部分进行遮光而使光透过与透光膜40A的透过区域成对的区域即可。
[0134]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素上设置有遮光膜的结构，但不限于此，通过设为例如日本特愿2009-227338号所述的结构，也可以形成相位差检测用像素。即，摄像元件由顶部微透镜、内部微透镜及同一形状的受光元件构成，并构成为，包括:第一像素D1，接受通过摄影镜头光瞳的整个区域的光线；第二像素D2，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分的光线；及第三像素D3，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分且与第二像素D2不同的区域的光线。并且，如图12所示，对于第二像素D2、第三像素D3，将直径小于第一像素Dl的顶部微透镜LI的顶部微透镜L2、L3相对于内部微透镜的光轴向各自不同的方向偏移而分别配置。而且，顶部微透镜与受光元件偏移地配置。由此，能够将第二像素D2、第三D3作为相位差检测用像素来形成。本发明也能够适用于这样的结构。而且，根据摄像元件的结构，也可以是不设置内部透镜的形态。并且，作为相位差像素的结构，不限于上述结构，只要能够进行光瞳分割就可以替代。
[0135](第八实施方式)
[0136]接着，说明本发明的第八实施方式。
[0137]相位差检测用像素与普通像素相比灵敏度低等，其特性不同，因此在将相位差检测用像素的像素数据作为静止图像、动画图像的像素数据来使用的情况下，需要校正相位差检测用像素的像素数据。因此，在本实施方式中，说明相位差检测用像素的像素数据的校正方法。
[0138]作为校正方法，公知有平均值校正及增益校正这两种方法，且可以使用任一方法。平均值校正是对相位差检测用像素的周围的普通像素的像素值进行平均而将其作为相位差检测用像素的像素数据的方法。另一方面，增益校正是通过对相位差检测用像素的像素数据乘以与普通像素与相位差检测用像素的电平差相当的规定的增益来提升相位差检测用像素的像素数据的方法。
[0139]以下，具体说明以平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况。
[0140]图15表示以基本排列图案C的中央的2X2的G像素为中心的4X4像素内的G像素的配置。在该图中，将中心的2X2的G像素从左上起按照顺时针分别设为G1、G2、G3、G4，将其周围的G像素从左上起按照顺时针分别设为G5、G6、G7、G8。
[0141]在相位差检测用像素如图3、图6?图8所示地进行配置的情况下，在图15中，G1、G3像素为相位差检测用像素。
[0142]并且，在相位差检测用像素如图9、图11所示地进行配置的情况下，在图15中，G1、G4像素为相位差检测用像素。
[0143]并且，在相位差检测用像素如图10所示地进行配置的情况下，在图15中，GU G2像素为相位差检测用像素。
[0144]在相位差检测用像素如图3、图6?图8所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即Gl像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G4、G5各像素的像素数据的平均值作为Gl像素的像素数据。
[0145]并且，在相位差检测用像素如图3、图6?图8所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即G3像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G4、G7各像素的像素数据的平均值作为G3像素的像素数据。
[0146]并且，在相位差检测用像素如图9、图11所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即Gl像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G3、G5各像素的像素数据的平均值作为Gl像素的像素数据。
[0147]并且，在相位差检测用像素如图9、图11所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即G4像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G3、G8各像素的像素数据的平均值作为G4像素的像素数据。
[0148]并且，在相位差检测用像素如图10所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即Gl像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G3、G4、G5各像素的像素数据的平均值作为Gl像素的像素数据。
[0149]并且，在相位差检测用像素如图10所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即G2像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G3、G4、G6各像素的像素数据的平均值作为G2像素的像素数据。
[0150]如上所述，基于周围的普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行平均值校正。
[0151]此外，根据摄影图像的内容，有时进行增益校正及平均值校正的某一个而获得良好图像的情况是不同的。因此，可以根据摄影图像的内容来分别使用增益校正和平均值校正。
[0152](第九实施方式)
[0153]接着，说明本发明的第九实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0154]图16表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。[0155]如图16所示，在本实施方式中，在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧及下侧的至少一侧的第一排列图案A (在图16中是上侧的第一排列图案A)及第二排列图案B (在图16中是上侧的第二排列图案B)的2X2像素中的水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0156]此外，在图16中，示出了在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B上配置有遮光膜40A及遮光膜40B的情况，但也可以构成为:在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、下侧的第一排列图案A及第二排列图案B上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0157]并且，在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B，即在垂直方向上第六?第十一行的基本排列图案C中的第六?第八行的第一排列图案A及第二排列图案B上，在2X2像素中的在下侧的水平方向上相邻的两个像素上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0158]并且，在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、下侧的第一排列图案A及第二排列图案B，即在垂直方向上第十二?第十七行的基本排列图案C中的第十五?第十七行的第一排列图案A及第二排列图案B上，在2X2像素中的在上侧的水平方向上相邻的两个像素上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0159]即，在图16的例子中，在垂直方向上第(12n+3) (n=0、l、2、......)行及第(12n+7)
行的水平方向上相邻的两个G像素上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0160]在这种情况下，在摄影模式是动画模式的情况下，控制部24除去配置有遮光膜40A、40B的行，读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素、例如第(2n+2)行的像素数据，制作动画数据。即，读出垂直方向上的偶数行的行图像数据，制作动画数据。
[0161 ] 这样一来，在本实施方式中，遮光膜40A及遮光膜40B均配置在垂直方向上的奇数行上，因此能够读出垂直方向上的偶数行的行图像数据，制作动画数据。
[0162]并且，如图16所示，遮光膜40A或遮光膜40B配置在2X2的G像素中的、在水平方向上相邻的两个G像素上，在周围较多地配置有相同颜色的普通像素即G像素，因此在静止图像摄影模式等中，在也使用相位差检测用像素的像素数据生成图像数据的情况下，能够提高根据普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行插值的情况下的插值精度。
[0163]并且，成对的遮光膜40A及遮光膜40B在水平方向上相邻配置，因此能够提高相位差检测用像素的AF精度。
[0164]而且，在摄像元件由CMOS图像传感器构成的情况下，通过所谓滚动快门方式在垂直方向上依次读出各行的行图像数据，因此各行的曝光时间有偏差，而在本实施方式中，成对的遮光膜40A及遮光膜40B在水平方向上相邻配置，因此设置有成对的遮光膜40A及遮光膜40B的像素的曝光时间不会偏差。由此，能够进一步提高相位差检测用像素的AF精度。此外，滚动快门方式是指如下方式，在MOS型摄像元件中，不对一个画面内的总像素同时进行重置，而按照扫描行、各像素依次进行重置，开始曝光(也称为焦面快门方式)。
[0165]此外，在本实施方式中，说明了成对的遮光膜40A及遮光膜40B在水平方向上相邻配置而得到的结构，但不限于此，如图17所示，也可以在垂直方向上并排配置。[0166]并且，在本实施方式中，说明了在垂直方向上第(12n+3) (n=0、l、2、……)行配置有遮光膜40A、在第(12n+7)行配置有遮光膜40B的情况，但不限于此。
[0167]例如，如图18所示，也可以构成为:在垂直方向上第(12n+3)行配置有遮光膜40A，在第(12n+6)行配置有遮光膜40B。
[0168]并且，如图19所示，也可以构成为:在垂直方向上第(12n+4)行配置有遮光膜40A，在第(12n+7)行配置有遮光膜40B。
[0169]并且，如图20所示，也可以构成为:在垂直方向上第(12n+4) (n=0、l、2、......)行
配置有遮光膜40A，在第(12n+6)行配置有遮光膜40B。
[0170]此外，在图20的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均配置在垂直方向上的偶数行上，因此可读出垂直方向上的奇数行的行图像数据，制作动画数据。
[0171]并且，在图16?图20的例子中，在以基本排列图案C为单位观察的情况下，形成如下结构:在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二 排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B的基本排列图案C与在下侧的第一排列图案A及第二排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B的基本排列图案C交替重复，但不限于此。
[0172]例如，可以仅在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B，也可以仅在下侧的第一排列图案A及第二排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B，还可以在上侧及下侧的第一排列图案A及第二排列图案B的双方设置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0173]并且，在图16?图20的例子中，在以基本排列图案C为单位观察的情况下，形成在所有基本排列图案C上配置有遮光膜40A及遮光膜40B的结构，但在垂直方向上，也可以存在未配置遮光膜40A及遮光膜40B的基本排列图案C。即，也可以以基本排列图案C为单位而对垂直方向上的遮光膜40A及遮光膜40B的配置进行间拔。而且，也可以以基本排列图案C为单位而对水平方向上的遮光膜40A及遮光膜40B的配置进行间拔。
[0174]附图标记说明
[0175]10摄像装置
[0176]12光学系统
[0177]14摄像元件
[0178]16摄像处理部
[0179]20图像处理部
[0180]22驱动部
[0181]24控制部
[0182]30滤色器
【权利要求】
1.一种彩色摄像元件，具有: 摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件； 滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，其中所述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，所述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换 '及 相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中 的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上。
2.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中， 在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，上述遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域的第二遮光膜。
3.根据权利要求2所述的彩色摄像元件，其中， 上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向的右半部分区域进行遮光。
4.根据权利要求2或3所述的彩色摄像元件，其中， 设置有上述第一遮光膜的第一相位差检测用像素与设置有上述第二遮光膜的第二相位差检测用像素在上述水平方向上相邻配置。
5.根据权利要求1?3中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
6.一种摄像装置，具有: 上述权利要求1?5中任一项所述的彩色摄像元件； 驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及 焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
7.一种摄像装置的控制程序，用于使计算机执行处理， 该计算机控制具有彩色摄像元件的摄像装置，该彩色摄像元件具有: 摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件； 滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，上述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及 相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的在上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上， 上述处理包括以下步骤: 驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及 基于上述相位差检测用像素数.据进行焦点调节。
【文档编号】H04N9/07GK103444185SQ201280015385
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月14日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】远藤宏, 岩崎洋一, 青木贵嗣, 井上和纪, 林健吉, 田中诚二, 河村典子 申请人:富士胶片株式会社
【专利摘要】提高相位差AF控制的精度。摄像元件具有：滤色器，重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地排列而得到的基本排列图案，在第一排列图案中，第一滤光片配置在3×3像素的正方排列的左上的2×2像素上及右下的像素上，第二滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央行的右端像素上及下端行的左端像素上，第三滤光片配置在正方排列的垂直方向上的上端行的右端像素上及下端行的中央像素上，第二排列图案中的第一滤光片的配置与第一排列图案相同，且将第一排列图案中的第二滤光片的配置与第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的第一排列图案、第二排列图案的2×2像素中的水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上。
【专利说明】彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序，特别涉及一种包括相位差检测用像素的彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序。
【背景技术】
[0002]在数码相机等摄像装置所搭载的固体摄像元件中，为了提高AF (自动对焦)性能，存在将形成于固体摄像元件受光面上的多个像素中的部分像素作为相位差检测用像素的技术(例如参照专利文献I?7)。
[0003]相位差检测用像素例如如下述专利文献I?7所述，由成对的搭载有同色滤光片的相邻两个像素构成，设有与设置在普通像素的遮光膜开口相比分别较小的遮光膜开口。而且，设于成对的一个相位差检测用像素上的遮光膜开口向离开另一个相位差检测用像素的方向(例如左侧)偏心地设置，另一个相位差检测用像素的遮光膜开口向相反方向(例如右侧)偏心地设置。
[0004]在通过摄像装置进行AF动作时，从固体摄像元件的相位差检测用像素读出信号，根据遮光膜开口向右侧偏心的像素的检测信号与向左侧偏心的像素的检测信号求出焦点的偏移量，调整摄影镜头的焦点位置。
[0005]该AF动作中，相位差检测用像素越多则精度越高，但存在以下问题:在对普通的被摄体图像进行真拍摄时，相位差检测用像素的遮光膜开口狭小、灵敏度低，因此无法与普通像素一样进行处理。
[0006]因此，在从总像素读出信号并生成被摄体图像时，需要对相位差检测用像素的检测信号进行与普通像素的灵敏度同等程度的增益校正，或者将相位差检测用像素作为缺陷像素处理，利用周围的普通像素的检测信号进行插值运算校正。
[0007]专利文献1:日本特开2000-156823号公报
[0008]专利文献2:日本特开2007-155929号公报
[0009]专利文献3:日本特开2009-89144号公报
[0010]专利文献4:日本特开2009-105682号公报
[0011]专利文献5:日本特开2010-66494号公报
[0012]专利文献6:日本特开2008-312073号公报
[0013]专利文献7:日本专利第3592147号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的问题
[0015]该AF动作中，相位差检测用像素越多则精度越高，但存在如下问题:在对普通的被摄体图像进行真拍摄时，相位差检测用像素的遮光膜开口狭小、灵敏度低，因此无法与普通像素一样进行处理，因而无法过度增加相位差检测用像素。并且，在与成对的相位差检测用像素相邻的普通像素的颜色不同的情况下，有时会发生混色，使AF精度恶化。[0016]本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种能够提高相位差检测用像素的AF精度的彩色摄像元件、摄像装置及摄像装置的控制程序。
[0017]用于解决问题的方法
[0018]为了解决上述问题，本发明的彩色摄像元件的特征在于，具有:摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，上述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的在上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上。
[0019]根据本发明，构成为具有相位差检测用像素，该相位差检测用像素配置在构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的第一排列图案及第二排列图案的2X2像素中的水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上，因此能够提高相位差检测用像素的AF精度。
[0020]此外，也可以构成为:在上述相位差检测用像素上设置遮光单元，该遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域的第二遮光膜。
[0021]并且，也可以构成为:上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向的右半部分区域进行遮光。
[0022]并且，也可以构成为:设置有上述第一遮光膜的第一相位差检测用像素与设置有上述第二遮光膜的第二相位差检测用像素在上述水平方向上相邻配置。
[0023]并且，也可以构成为:上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
[0024]本发明的摄像装置的特征在于，具有:上述彩色摄像元件；驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
[0025]本发明的摄像装置的控制程序用于使计算机执行处理，该计算机控制具有彩色摄像元件的摄像装置，该彩色摄像元件具有:摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件；滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，上述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上，上述处理包括以下步骤:驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，具有能够提高相位差检测用像素的AF精度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是摄像装置的概略框图。
[0029]图2是本发明所涉及的滤色器的构成图。
[0030]图3是表示第一实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0031]图4是由控制部执行的处理的流程图。
[0032]图5A是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0033]图5B是用于说明遮光膜的配置图案的图。
[0034]图6是表示第二实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0035]图7是表示第三实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0036]图8是表示第四实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0037]图9是表示第五实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0038]图10是表示第六实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0039]图11是表示第七实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0040]图12是用于说明相位差检测用像素的变形例的图。
[0041]图13是用于说明根据滤色器中含有的2X2像素的G像素的像素值来判别相关方向的方法的图。
[0042]图14是用于说明滤色器中含有的基本排列图案的概念的图。
[0043]图15是用于说明以平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况的图。
[0044]图16是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的图。
[0045]图17是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
[0046]图18是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
[0047]图19是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
[0048]图20是表示第九实施方式所涉及的遮光部的配置的变形例的图。
【具体实施方式】[0049]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0050](第一实施方式)
[0051]图1表示本实施方式所涉及的摄像装置10的概略框图。摄像装置10构成为，包括光学系统12、摄像元件14、摄像处理部16、图像处理部20、驱动部22及控制部24。
[0052]光学系统12构成为，例如包括由多个光学镜头组成的镜头组、光圈调节机构、变焦机构及自动焦点调节机构等。
[0053]摄像元件14是在包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件的摄像兀件、例如 CCD (Charge Coupled Device:电荷稱合器件)、CMOS (Complementary MetalOxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等摄像元件上配置有滤色器的结构的所谓单板式摄像元件。
[0054]图2表示本实施方式所涉及的滤色器30的一部分。此外，像素数作为一例是(4896X3264)像素，纵横比是3:2，但像素数及纵横比不限于此。如该图所示，滤色器30是重复配置有将第一排列图案Al和第二排列图案BI点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案Cl的滤色器，上述第一排列图案Al中，与最有助于获得亮度信号的G (绿)对应的第一滤光片G (以下称为G滤光片)配置在3X3像素的正方排列的四角及中央的像素上，与R (红)对应的第二滤光片R (以下称为R滤光片)配置在正方排列的水平方向上的中央的行上，与B (蓝)对应的第三滤光片B (以下称为B滤光片)配置在正方排列的垂直方向上的中央的行上，上述第二排列图案BI中的G滤光片的配置与第一基本排列图案Al相同，且将第一排列图案Al中的R滤光片的配置与B滤光片的配置进行了对换。
[0055]S卩，滤色器30具有下述特征(I)、(2)、(3)、(4)及(5)。
[0056][特征(I)]
[0057]图2所示的滤色器30包括由6X6像素所对应的正方排列图案构成的基本排列图案C，该基本排列图案Cl在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以规定的周期性排列。
[0058]由于R滤光片、G滤光片、B滤光片如此以规定的周期性排列，因此在进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克算法(插值)处理(也称为去马赛克处理)等时，能够根据重复图案进行处理。
[0059]并且，在以基本排列图案P为单位进行间拔处理而缩小图像的情况下，间拔处理后的缩小图像的滤色器排列能够与间拔处理前的滤色器排列相同，能够使用通用的处理电路。
[0060][特征(2)]
[0061]图2所示的滤色器30中，与最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向的各行内。
[0062]与亮度系像素对应的G滤光片配置在滤色器排列的水平、垂直及倾斜方向的各行内，因此不管高频方向如何都能够提高高频区域中的去马赛克算法处理的重现精度。
[0063][特征(3)]
[0064]图2所示的滤色器30中，与上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B色)对应的R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向的各行内。[0065]R滤光片、B滤光片配置在滤色器排列的水平及垂直方向的各行内，因此能够抑制莫尔条纹(伪色)的产生。由此，能够设置为不将用于抑制伪色产生的光学低通滤波器配置在从光学系统的入射面到摄像面的光路上。并且，即使在适用光学低通滤波器的情况下，也能够适用用于防止伪色产生的切断高频成分的作用较弱的装置，能够避免有损分辨率。
[0066]如图2所示，还可知基本排列图案Cl是由虚线框围成的3X3像素的第一排列图案Al和由单点划线框围成的3X3像素的第二排列图案BI在水平、垂直方向上交替排列而得到的排列。
[0067]第一排列图案Al及第二排列图案BI中，作为亮度系像素的G滤光片分别配置在四角和中央，配置在两条对角线上。并且，第一排列图案A中，B滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，R滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列，另一方面，第二排列图案B中，R滤光片隔着中央的G滤光片而在水平方向上排列，B滤光片隔着中央的G滤光片而在垂直方向上排列。S卩，第一排列图案Al和第二排列图案BI中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，而其他配置相同。
[0068]并且，第一排列图案Al和第二排列图案BI的四角的G滤光片如图13所示，通过第一排列图案Al和第二排列图案BI在水平、垂直方向上交替配置，形成与2X2像素对应的正方排列的G滤光片。
[0069][特征(4)]
[0070]图2所示的滤色器30包括由G滤光片构成的2X2像素所对应的正方排列。
[0071]如图13所示，取出由G滤光片构成的2X2像素，求出水平方向的G像素的像素值之差的绝对值、垂直方向的G像素的像素值之差的绝对值、倾斜方向(右上倾斜、左上倾斜)的G像素的像素值之差的绝对值，从而能够判断水平方向、垂直方向及倾斜方向中的差的绝对值小的方向存在相关性。
[0072]S卩，根据该滤色器排列，使用最小像素间隔的G像素的信息，能够判别水平方向、垂直方向及倾斜方向中的相关性高的方向。该方向判别结果能够用于根据周围像素进行插值的处理(去马赛克算法处理)。
[0073][特征(5)]
[0074]图2所示的滤色器30的基本排列图案Cl相对于该基本排列图案C的中心(四个G滤光片的中心)形成点对称。并且，如图2所示，基本排列图案C内的第一排列图案Al及第二排列图案BI也分别相对于中心的G滤光片形成点对称。
[0075]通过这样的对称性，能够减小或简化后段的处理电路的电路规模。
[0076]如图14所示，在基本排列图案Cl中，水平方向的第一至第六行中的第一及第三行的滤色器排列是GRGGBG，第二行的滤色器排列是BGBRGR，第四及第六行的滤色器排列是GBGGRG,第五行的滤色器排列是RGRBGB。
[0077]现在，在图14中，若将基本排列图案C在水平方向及垂直方向上分别移位一个像素而得到的基本排列图案设为C’，分别移位两个像素而得到的基本排列图案设为Cl’’，则即使在水平方向及垂直方向上重复配置这些基本排列图案Cl’、C1’ ’，也会形成相同的滤色器排列。
[0078]S卩，通过将基本排列图案在水平方向及垂直方向上重复配置，使能够构成图14所示的滤色器排列的基本排列图案存在多个。在本实施方式中，为了便于说明，将基本排列图案为点对称的基本排列图案C称为基本排列图案。
[0079]此外，如图2所示，滤色器30也可以说是下述滤色器:重复配置有将第一排列图案A和第二排列图案B点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案C，在第一排列图案A中，G滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，R滤光片配置在正方排列的垂直方向上的中央行的右端像素上及垂直方向上的下端行的中央像素上，B滤光片配置在正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端像素上及垂直方向上的下端行的中央像素上，第二排列图案中的G滤光片的配置与第一排列图案A相同，且将第一排列图案A中的R滤光片的配置与B滤光片的配置进行了对换。在以下说明中，将滤色器30作为重复配置有基本排列图案C而得到的结构来进行说明。
[0080]摄像装置10进行所谓相位差方式的AF控制，因此摄像元件14以将相位差检测用像素预先规定而得到的图案进行配置。在该相位差检测用像素上，如图3所示，形成有遮光部40，该遮光部40包括对水平方向的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A及对水平方向的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B。在相位差AF控制中，基于设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的像素数据和设置有遮光膜40B的相位差检测用像素的像素数据来检测相位的偏移量，并基于该偏移量调整摄影镜头的焦点位置。
[0081]该遮光部40在本实施方式中如图3所示，分别设于构成基本排列图案C的所有第一排列图案A及第二排列图案B的左上的2X2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。此外，在图3中，在所有基本排列图案C上设置有遮光部40，但不限于此，也可以仅设于摄像元件的部分规定区域内的基本排列图案C上。这一点在以下实施方式中也相同。
[0082]这样一来，本实施方式所涉及的滤色器30中，构成遮光部40的遮光膜40A、40B在图3中在左倾斜方向上相邻，且设于所有相位差检测用像素上，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0083]并且，在水平方向上相邻的像素中，有时来自相邻像素的光进入而发生混色。相对于此，在本实施方式中，如图3所示，与设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置有遮光膜40A的一侧在水平方向上相邻的像素和与设置有与遮光膜40A成对的遮光膜40B的相位差检测用像素的设置有遮光膜40B的一侧在水平方向上相邻的像素均是R像素或B像素。因此，能够抵消混色的影响，相比于与设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置有遮光膜40A的一侧在水平方向上相邻的像素和与设置有与遮光膜40A成对的遮光膜40B的相位差检测用像素的设置有遮光膜40B的一侧在水平方向上相邻的像素不同的情况相比，能够提闻画质。
[0084]摄像处理部16对从摄像元件14输出的摄像信号实施放大处理、相关双采样处理、A/D转换处理等预先规定的处理，并作为像素数据输出到图像处理部20。
[0085]图像处理部20对从摄像处理部16输出的像素数据实施所谓去马赛克算法处理。即，对总像素，根据周围像素的像素数据对除对应颜色以外的颜色的像素数据进行插值，生成总像素的R、G、B像素数据。并且，对生成的R、G、B像素数据实施所谓YC转换处理，生成亮度数据Y、色差数据Cr、Cb。并且，进行缩放处理，将这些信号缩放成与摄影模式对应的大小。
[0086]驱动部22根据来自控制部24的指示，进行从摄像元件14读出的摄像信号的读出驱动等。
[0087]控制部24根据摄影模式等，集中控制驱动部22及图像处理部20等。详细情况后述，控制部24对驱动部22发出指示以通过与摄影模式对应的读出方法读出摄像信号，或者对图像处理部20发出指示以进行与摄影模式对应的图像处理。
[0088]需要根据摄影模式而间拔并读出来自摄像元件14的摄像信号，因此控制部24指示驱动部22以通过与指示的摄影模式对应的间拔方法进行间拔并读出摄像信号。
[0089]作为摄影模式，包括拍摄静止图像的静止图像模式及HD动画模式、实时取景动画模式(实时取景显示模式)等动画模式，其中，上述HD动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，生成较高分辨率的HD (高清)动画数据，并记录于未图示的存储卡等记录介质；上述实时取景动画模式中，对拍摄到的图像进行间拔，并将较低分辨率的实时取景动画输出到未图示的显示部。
[0090]接着，作为本实施方式的作用，参照图4所示的流程图，对由控制部24执行的处理进行说明。
[0091]此外，图4所示的处理在被指示以执行与摄影模式对应的摄影的情况下执行。
[0092]首先，在步骤100中，指示驱动部22以通过与摄影模式对应的间拔方法读出像素数据。
[0093]例如，在HD动画模式、实时取景动画模式等动画模式的情况下，进行相位差AF控制并生成动画数据，因此读出设置有遮光膜40A及遮光膜40B的至少部分相位差检测用像
素，即在图3中垂直方向上的第(6n+l)、第(6n+3)、第(6n+4)、第(6n+6) (n=0、l、2、......)
行中的包括遮光膜40A及遮光膜40B的至少一部分行，基于这些行的像素数据进行相位差AF控制，并且读出除这些行以外的第(6n+2)、第(6n+5)行即普通像素行的至少一部分行，来制作动画数据。在制作该动画数据时，对相位差检测用像素根据其周围的普通像素的像素数据进行插值。
[0094]如图3所示，在本实施方式中，构成遮光部40的遮光膜40A、40B在该图中在左倾斜方向上相邻，且设于所有相位差检测用像素上，因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0095]与设置有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置有遮光膜40A的一侧在水平方向上相邻的像素和与设置有与遮光膜40A成对的遮光膜40B的相位差检测用像素的设置有遮光膜40B的一侧在水平方向上相邻的像素均是R像素或B像素，因此能够抵消混色的影响，提高摄影图像的画质。
[0096]在步骤102中，指示图像处理部20以执行与摄影模式对应的图像处理(去马赛克算法处理及YC转换处理)及缩放处理。
[0097]此外，控制部24能够由包括CPU、ROM、RAM、非易失性ROM等的计算机构成。在这种情况下，将上述处理的处理程序预先存储到例如非易失性ROM中，能够由CPU将它们读入并执行。
[0098]并且，在本实施方式中，如图3、图5A所示，说明了遮光膜40A沿水平方向配置而得到的排列行与遮光膜40B沿水平方向配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置的情况，但如图5B所示，也可以构成为:按照遮光膜40A及遮光膜40B的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行与按照遮光膜40B及遮光膜40A的顺序在水平方向上交替配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置。此外，在图5中，仅示出了相位差检测用像素。在该图5B所示的配置的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均倾斜地配置，因此在拍摄包括例如斜线在内的被摄体的情况下，能够高精度地使焦点对准。这一点在以下实施方式中也相同。
[0099](第二实施方式)
[0100]接着，说明本发明的第二实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0101]图6表不本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0102]如图6所示，在本实施方式中，遮光部40分别设于构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B的相位差检测用像素上，并且，对所有基本排列图案C进行配置。S卩，在图6的例子中，在垂直方向上，在第(6n+3)行上配置有遮光膜40A，在第(6n+4)行上配置有遮光膜40B。
[0103]在这种情况下，在摄影模式是动画模式的情况下，控制部24读出配置有遮光膜40A.40B的行的相位差检测用像素的像素数据，进行相位差AF控制，并且读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素即第(6n+l)、第(6n+2 )、第(6n+5 )、第(6n+6 )行的像素数据，制作动画数据。
[0104]这样一来，在本实施方式中，相位差检测用像素的像素数据仅用于相位差AF控制，而不用于动画数据的制作，因此无需根据周围像素进行插值。并且，动画数据根据普通像素的像素数据制作。因此，与将相位差检测用像素用于动画数据的制作的情况相比，能够提高相位差AF控制的处理速度。并且，与进行插值而制作动画数据的情况相比，能够提高动画数据制作的处理速度。
[0105](第三实施方式)
[0106]接着，说明本发明的第三实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0107]图7表不本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。关于间拔驱动，与第二实施方式相同。
[0108]如图7所不,在本实施方式中，遮光部40设于构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、左上的第一排列图案A的左上的2 X 2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上，并且，对所有基本排列图案C进行配置。S卩，在图7的
例子中，在垂直方向上第(6n+3)、第(6n+4)行与水平方向上第(6m+3) (m=0、l、2、......)、第
(6m+4)行交叉的位置的相位差检测用像素上配置有遮光膜40A、40B。
[0109]因此，与第二实施方式相比，在相位差检测用像素的周围普通像素增加，因此能够提闻插值精度，提闻画质。
[0110]并且，与设有遮光膜40A的相位差检测用像素的设置遮光膜40A这一侧在水平方向上相邻的像素和与设有遮光膜40B的相位差检测用像素的设置遮光膜40B这一侧在水平方向上相邻的像素相同，均是R像素。特别是，R的波长易到达相邻的像素，因此能够更有效地防止混色，提高画质。
[0111](第四实施方式)
[0112]接着，说明本发明的第四实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。[0113]图8表不本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。关于间拔驱动，与第二实施方式相同。
[0114]如图8所示，在本实施方式中，在两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、左上的第一排列图案A的左上的2X2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上设置有遮光部40的基本排列图案沿着水平方向配置而得到的排列行与在两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、右上的第二排列图案B的左上的2X2像素中的一个对角上的两个相位差检测用像素上设置有遮光部40的基本排列图案C沿着水平方向配置而得到的排列行在垂直方向上交替配置。S卩，在图8的例子中，在垂直方向上第(6n+3)、第(6n+4)行与水平方向上第(6m+l)、第(6m+3)、第(6m+4)、第(6m+6)行交叉的位置的相位差检测用像素上配置有遮光膜40A、40B。
[0115]因此，与第三实施方式相比，在水平方向上第(6m+l)、第(6m+6)行的相位差检测用像素上也配置有遮光膜40A、40B。即，水平方向上到处配置有相位差检测用像素，因此对于例如纵线较多的高频图像能够提高相位差AF控制的精度。
[0116](第五实施方式)
[0117]接着，说明本发明的第五实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0118]图9表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0119]如图9所示，在本实施方式中，遮光膜40分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案的左上的2X2像素中的、左侧的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。
[0120]在进行相位差AF控制的情况下，当相位差检测用像素相邻或相位差检测用像素在垂直方向上配置时，AF控制的精度良好。
[0121]相对于此，在本实施方式中，如图9所示，在垂直方向上相邻地配置有成对的遮光膜40A、40B。因此能够提高相位差AF控制的精度。
[0122](第六实施方式)
[0123]接着，说明本发明的第六实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0124]图10表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0125]如图10所示，在本实施方式中，遮光部40分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案的左上的2X2像素中的上侧的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C进行配置。
[0126]这样一来，在本实施方式中，如图10所示，在水平方向上相邻地配置有成对的遮光膜40A、40B。因此，与第五实施方式相比，包括相位差检测用像素的垂直方向的行数是一半，能够使包括相位差检测用像素的行的读出时间也是一半。
[0127](第七实施方式)
[0128]接着，说明本发明的第七实施方式。此外，对与上述实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。[0129]图11表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。
[0130]如图11所示，在本实施方式中，遮光部40A分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案B中的上侧的第一排列图案A及第二排列图案B的左上的2X2像素中的左侧的两个相位差检测用像素上，遮光部40B分别设于构成基本排列图案的两个第一排列图案及两个第二排列图案B中的下侧的第一排列图案A及第二排列图案B的左上的2 X 2像素中的左侧的两个相位差检测用像素上，且对所有基本排列图案C配置有遮光膜 40A、40B。
[0131]在这种情况下，与遮光膜40A相邻的像素为G像素，与遮光膜40B相邻的像素为R像素或B像素，而形成有规则的配置。由此，能够抵消混色的影响，提高相位差AF控制的精度。
[0132]此外，在上述各实施方式中，说明了 RGB三原色的滤色器的滤色器排列，但滤色器的种类不限于此。
[0133]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素上设置有对水平方向的左半部分像素进行遮光的遮光膜40A或对水平方向的右半部分像素进行遮光的遮光膜40B的结构，但遮光的区域不限于此，只要是遮光膜40A对相位差检测用像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域、遮光膜40B对相位差检测用像素的一部分进行遮光而使光透过与透光膜40A的透过区域成对的区域即可。
[0134]并且，在上述各实施方式中，说明了在相位差检测用像素上设置有遮光膜的结构，但不限于此，通过设为例如日本特愿2009-227338号所述的结构，也可以形成相位差检测用像素。即，摄像元件由顶部微透镜、内部微透镜及同一形状的受光元件构成，并构成为，包括:第一像素D1，接受通过摄影镜头光瞳的整个区域的光线；第二像素D2，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分的光线；及第三像素D3，仅接受通过摄影镜头光瞳的一半区域的一部分且与第二像素D2不同的区域的光线。并且，如图12所示，对于第二像素D2、第三像素D3，将直径小于第一像素Dl的顶部微透镜LI的顶部微透镜L2、L3相对于内部微透镜的光轴向各自不同的方向偏移而分别配置。而且，顶部微透镜与受光元件偏移地配置。由此，能够将第二像素D2、第三D3作为相位差检测用像素来形成。本发明也能够适用于这样的结构。而且，根据摄像元件的结构，也可以是不设置内部透镜的形态。并且，作为相位差像素的结构，不限于上述结构，只要能够进行光瞳分割就可以替代。
[0135](第八实施方式)
[0136]接着，说明本发明的第八实施方式。
[0137]相位差检测用像素与普通像素相比灵敏度低等，其特性不同，因此在将相位差检测用像素的像素数据作为静止图像、动画图像的像素数据来使用的情况下，需要校正相位差检测用像素的像素数据。因此，在本实施方式中，说明相位差检测用像素的像素数据的校正方法。
[0138]作为校正方法，公知有平均值校正及增益校正这两种方法，且可以使用任一方法。平均值校正是对相位差检测用像素的周围的普通像素的像素值进行平均而将其作为相位差检测用像素的像素数据的方法。另一方面，增益校正是通过对相位差检测用像素的像素数据乘以与普通像素与相位差检测用像素的电平差相当的规定的增益来提升相位差检测用像素的像素数据的方法。
[0139]以下，具体说明以平均值校正来校正相位差检测用像素的像素数据的情况。
[0140]图15表示以基本排列图案C的中央的2X2的G像素为中心的4X4像素内的G像素的配置。在该图中，将中心的2X2的G像素从左上起按照顺时针分别设为G1、G2、G3、G4，将其周围的G像素从左上起按照顺时针分别设为G5、G6、G7、G8。
[0141]在相位差检测用像素如图3、图6?图8所示地进行配置的情况下，在图15中，G1、G3像素为相位差检测用像素。
[0142]并且，在相位差检测用像素如图9、图11所示地进行配置的情况下，在图15中，G1、G4像素为相位差检测用像素。
[0143]并且，在相位差检测用像素如图10所示地进行配置的情况下，在图15中，GU G2像素为相位差检测用像素。
[0144]在相位差检测用像素如图3、图6?图8所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即Gl像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G4、G5各像素的像素数据的平均值作为Gl像素的像素数据。
[0145]并且，在相位差检测用像素如图3、图6?图8所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即G3像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G4、G7各像素的像素数据的平均值作为G3像素的像素数据。
[0146]并且，在相位差检测用像素如图9、图11所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即Gl像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G3、G5各像素的像素数据的平均值作为Gl像素的像素数据。
[0147]并且，在相位差检测用像素如图9、图11所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即G4像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G2、G3、G8各像素的像素数据的平均值作为G4像素的像素数据。
[0148]并且，在相位差检测用像素如图10所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即Gl像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G3、G4、G5各像素的像素数据的平均值作为Gl像素的像素数据。
[0149]并且，在相位差检测用像素如图10所示地进行配置的情况下，在将相位差检测用像素即G2像素的像素数据作为图像数据使用的情况下，将其周围的普通像素例如G3、G4、G6各像素的像素数据的平均值作为G2像素的像素数据。
[0150]如上所述，基于周围的普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行平均值校正。
[0151]此外，根据摄影图像的内容，有时进行增益校正及平均值校正的某一个而获得良好图像的情况是不同的。因此，可以根据摄影图像的内容来分别使用增益校正和平均值校正。
[0152](第九实施方式)
[0153]接着，说明本发明的第九实施方式。此外，对与第一实施方式相同的部分标以相同的附图标记，省略其详细说明。
[0154]图16表示本实施方式所涉及的遮光膜40A、40B的配置。本实施方式与第一实施方式的不同点在于遮光膜40A、40B的配置。[0155]如图16所示，在本实施方式中，在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧及下侧的至少一侧的第一排列图案A (在图16中是上侧的第一排列图案A)及第二排列图案B (在图16中是上侧的第二排列图案B)的2X2像素中的水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0156]此外，在图16中，示出了在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B上配置有遮光膜40A及遮光膜40B的情况，但也可以构成为:在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、下侧的第一排列图案A及第二排列图案B上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0157]并且，在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B，即在垂直方向上第六?第十一行的基本排列图案C中的第六?第八行的第一排列图案A及第二排列图案B上，在2X2像素中的在下侧的水平方向上相邻的两个像素上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0158]并且，在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、下侧的第一排列图案A及第二排列图案B，即在垂直方向上第十二?第十七行的基本排列图案C中的第十五?第十七行的第一排列图案A及第二排列图案B上，在2X2像素中的在上侧的水平方向上相邻的两个像素上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0159]即，在图16的例子中，在垂直方向上第(12n+3) (n=0、l、2、......)行及第(12n+7)
行的水平方向上相邻的两个G像素上配置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0160]在这种情况下，在摄影模式是动画模式的情况下，控制部24除去配置有遮光膜40A、40B的行，读出未配置遮光膜40A、40B的普通像素、例如第(2n+2)行的像素数据，制作动画数据。即，读出垂直方向上的偶数行的行图像数据，制作动画数据。
[0161 ] 这样一来，在本实施方式中，遮光膜40A及遮光膜40B均配置在垂直方向上的奇数行上，因此能够读出垂直方向上的偶数行的行图像数据，制作动画数据。
[0162]并且，如图16所示，遮光膜40A或遮光膜40B配置在2X2的G像素中的、在水平方向上相邻的两个G像素上，在周围较多地配置有相同颜色的普通像素即G像素，因此在静止图像摄影模式等中，在也使用相位差检测用像素的像素数据生成图像数据的情况下，能够提高根据普通像素的像素数据对相位差检测用像素的像素数据进行插值的情况下的插值精度。
[0163]并且，成对的遮光膜40A及遮光膜40B在水平方向上相邻配置，因此能够提高相位差检测用像素的AF精度。
[0164]而且，在摄像元件由CMOS图像传感器构成的情况下，通过所谓滚动快门方式在垂直方向上依次读出各行的行图像数据，因此各行的曝光时间有偏差，而在本实施方式中，成对的遮光膜40A及遮光膜40B在水平方向上相邻配置，因此设置有成对的遮光膜40A及遮光膜40B的像素的曝光时间不会偏差。由此，能够进一步提高相位差检测用像素的AF精度。此外，滚动快门方式是指如下方式，在MOS型摄像元件中，不对一个画面内的总像素同时进行重置，而按照扫描行、各像素依次进行重置，开始曝光(也称为焦面快门方式)。
[0165]此外，在本实施方式中，说明了成对的遮光膜40A及遮光膜40B在水平方向上相邻配置而得到的结构，但不限于此，如图17所示，也可以在垂直方向上并排配置。[0166]并且，在本实施方式中，说明了在垂直方向上第(12n+3) (n=0、l、2、……)行配置有遮光膜40A、在第(12n+7)行配置有遮光膜40B的情况，但不限于此。
[0167]例如，如图18所示，也可以构成为:在垂直方向上第(12n+3)行配置有遮光膜40A，在第(12n+6)行配置有遮光膜40B。
[0168]并且，如图19所示，也可以构成为:在垂直方向上第(12n+4)行配置有遮光膜40A，在第(12n+7)行配置有遮光膜40B。
[0169]并且，如图20所示，也可以构成为:在垂直方向上第(12n+4) (n=0、l、2、......)行
配置有遮光膜40A，在第(12n+6)行配置有遮光膜40B。
[0170]此外，在图20的情况下，遮光膜40A及遮光膜40B均配置在垂直方向上的偶数行上，因此可读出垂直方向上的奇数行的行图像数据，制作动画数据。
[0171]并且，在图16?图20的例子中，在以基本排列图案C为单位观察的情况下，形成如下结构:在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二 排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B的基本排列图案C与在下侧的第一排列图案A及第二排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B的基本排列图案C交替重复，但不限于此。
[0172]例如，可以仅在构成基本排列图案C的两个第一排列图案A及两个第二排列图案B中的、上侧的第一排列图案A及第二排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B，也可以仅在下侧的第一排列图案A及第二排列图案B上设置有遮光膜40A及遮光膜40B，还可以在上侧及下侧的第一排列图案A及第二排列图案B的双方设置有遮光膜40A及遮光膜40B。
[0173]并且，在图16?图20的例子中，在以基本排列图案C为单位观察的情况下，形成在所有基本排列图案C上配置有遮光膜40A及遮光膜40B的结构，但在垂直方向上，也可以存在未配置遮光膜40A及遮光膜40B的基本排列图案C。即，也可以以基本排列图案C为单位而对垂直方向上的遮光膜40A及遮光膜40B的配置进行间拔。而且，也可以以基本排列图案C为单位而对水平方向上的遮光膜40A及遮光膜40B的配置进行间拔。
[0174]附图标记说明
[0175]10摄像装置
[0176]12光学系统
[0177]14摄像元件
[0178]16摄像处理部
[0179]20图像处理部
[0180]22驱动部
[0181]24控制部
[0182]30滤色器
【权利要求】
1.一种彩色摄像元件，具有: 摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件； 滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，其中所述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，所述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换 '及 相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中 的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上。
2.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中， 在上述相位差检测用像素上设有遮光单元，上述遮光单元包括对该像素的部分区域进行遮光而使光透过其他区域的第一遮光膜或对该像素的一部分进行遮光而使光透过与上述第一遮光膜的透过区域成对的区域的第二遮光膜。
3.根据权利要求2所述的彩色摄像元件，其中， 上述遮光单元中的上述第一遮光膜对像素的水平方向的左半部分区域进行遮光，上述第二遮光膜对像素的水平方向的右半部分区域进行遮光。
4.根据权利要求2或3所述的彩色摄像元件，其中， 设置有上述第一遮光膜的第一相位差检测用像素与设置有上述第二遮光膜的第二相位差检测用像素在上述水平方向上相邻配置。
5.根据权利要求1?3中任一项所述的彩色摄像元件，其中， 上述第一颜色是绿(G)色，上述第二颜色是红(R)色及蓝(B)色中的一种颜色，上述第三颜色是红(R)色及蓝(B)色中的另一种颜色。
6.一种摄像装置，具有: 上述权利要求1?5中任一项所述的彩色摄像元件； 驱动单元，驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及 焦点调节单元，基于上述相位差检测用像素数据进行焦点调节。
7.一种摄像装置的控制程序，用于使计算机执行处理， 该计算机控制具有彩色摄像元件的摄像装置，该彩色摄像元件具有: 摄像元件，包括排列于水平方向及垂直方向上的多个光电转换元件； 滤色器，设于由上述多个光电转换元件构成的多个像素上，并重复配置有将第一排列图案和第二排列图案点对称地配置而得到的6X6像素的基本排列图案，上述第一排列图案中，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤光片配置在3X3像素的正方排列的左上的2X2像素上及右下的像素上，与不同于上述第一颜色的第二颜色对应的第二滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的中央行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的左端的像素上，与不同于上述第一颜色及上述第二颜色的第三颜色对应的第三滤光片配置在上述正方排列的上述垂直方向上的上端行的右端的像素上及上述垂直方向上的下端行的中央的像素上，上述第二排列图案中的上述第一滤光片的配置与上述第一排列图案相同，且将上述第一排列图案中的上述第二滤光片的配置与上述第三滤光片的配置进行了对换；及 相位差检测用像素，配置在构成上述基本排列图案的两个上述第一排列图案及两个上述第二排列图案中的、上侧及下侧的至少一侧的上述第一排列图案及上述第二排列图案的上述2X2像素中的在上述水平方向上相邻的两个像素所对应的位置上， 上述处理包括以下步骤: 驱动上述彩色摄像元件以从上述相位差检测用像素读出相位差检测用像素数据；及 基于上述相位差检测用像素数.据进行焦点调节。
【文档编号】H04N9/07GK103444185SQ201280015385
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月14日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】远藤宏, 岩崎洋一, 青木贵嗣, 井上和纪, 林健吉, 田中诚二, 河村典子 申请人:富士胶片株式会社
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