圖像拾取裝置和圖像拾取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及圖像拾取裝置和圖像拾取方法。提供一種圖像拾取裝置，包括：圖像傳感器，包含均執(zhí)行拍攝透鏡的光瞳分割的多個相位差檢測像素；增益獲取單元，用于獲取用來校正相位差檢測像素的輸出的增益；以及校正處理單元，用于使用由增益獲取單元獲取的增益來校正相位差檢測像素的輸出。
【專利說明】圖像拾取裝置和圖像拾取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本技術(shù)涉及圖像拾取裝置和圖像拾取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，通過將用于檢測相位差的像素嵌入圖像傳感器中來實現(xiàn)快速自動對焦(AF)的方法已被廣泛用于圖像拾取裝置。然而，存在的問題是圖像傳感器中的嵌入相位差檢測像素的部分被視為缺陷像素，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的劣化。因此，已提出了一種使用來自相位差檢測像素的鄰近像素的信息，計算相位差檢測像素的輸出，從而防止圖像質(zhì)量的劣化的技術(shù)(參見日本未審查專利申請公報N0.2009-44637)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]然而，當(dāng)使用來自相位差檢測像素的鄰近像素的信息時，存在的問題是難以防止被攝體的高頻分量的圖像質(zhì)量的劣化。
[0004]本技術(shù)的實施例是鑒于上述問題做出的，因此，提供一種能夠防止由包含相位差檢測像素的圖像傳感器獲取的圖像的圖像質(zhì)量的劣化的圖像拾取裝置和圖像拾取方法。
[0005]根據(jù)本技術(shù)的第一實施例，提供一種圖像拾取裝置，包括:圖像傳感器，包含均執(zhí)行拍攝透鏡的光瞳分割的多個相位差檢測像素；增益獲取單元，用于獲取用來校正相位差檢測像素的輸出的增益；以及校正處理單元，用于使用由增益獲取單元獲取的增益，校正相位差檢測像素的輸出。
[0006]此外，根據(jù)本技術(shù)的第二實施例，提供一種由圖像拾取裝置執(zhí)行的圖像拾取方法，所述圖像拾取裝置包含圖像傳感器，該圖像傳感器包含均執(zhí)行拍攝透鏡的光瞳分割的多個相位差檢測像素，所述方法包括:獲取用來校正相位差檢測像素的輸出的增益；以及使用所述增益來校正相位差檢測像素的輸出。
[0007]根據(jù)本技術(shù)的實施例，可以防止由包含相位差檢測像素的圖像傳感器獲取的圖像的圖像質(zhì)量的劣化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示出根據(jù)本技術(shù)的實施例的圖像拾取裝置的配置的框圖；
[0009]圖2是示出圖像傳感器的配置的圖；
[0010]圖3A是示出第一相位差檢測像素的配置的圖；
[0011]圖3B是示出第二相位差檢測像素的配置的圖；
[0012]圖4A是用于解釋第一相位差檢測像素的光接收分布的圖；
[0013]圖4B是用于解釋第二相位差檢測像素的光接收分布的圖；
[0014]圖5是示出校正處理的流程的流程圖；
[0015]圖6A是用于解釋光軸上的暈影(vignetting)的圖；
[0016]圖6B是用于解釋光軸外的暈影的圖；[0017]圖7A是用于解釋第一相位差檢測像素的光接收分布和暈影的圖；
[0018]圖7B是用于解釋第二相位差檢測像素的光接收分布和暈影的圖；
[0019]圖7C是用于解釋G像素的光接收分布和暈影的圖；以及
[0020]圖8是示出圖像拾取裝置的變型例的配置的圖。
【具體實施方式】
[0021]下文，將參考附圖詳細說明本公開的優(yōu)選實施例。要注意的是，在該說明書和附圖中，具有實質(zhì)相同功能和構(gòu)造的構(gòu)成要素被標(biāo)注相同的參考標(biāo)記，并省略對這些構(gòu)成要素的重復(fù)解釋。
[0022]以下面的順序進行說明。
[0023]1.< 實施例 >
[0024][1-1.圖像拾取裝置的配置]
[0025][1-2.校正處理]
[0026]2.< 變型例 >
[0027]1.< 實施例 >
[0028][1-1.圖像拾取裝置的配置]
[0029]將說明根據(jù)本技術(shù)的實施例的圖像拾取裝置10的配置。圖1是示出圖像拾取裝置10的總體配置的框圖。
[0030]圖像拾取裝置10構(gòu)成為包含成像光學(xué)系統(tǒng)11、圖像傳感器12、預(yù)處理電路13、相機處理電路14、圖像存儲器15、控制器16、圖形接口(I/F)17、顯示單元18、輸入單元19、讀寫器(R/W)20和存儲介質(zhì)21。其中，成像光學(xué)系統(tǒng)11、預(yù)處理電路13、相機處理電路14、圖像存儲器15、圖形I/F17、輸入單元19和R/W20被連接至控制器16。此外，控制器16作為增益獲取單元31和校正處理單元32發(fā)揮功能。
[0031]成像光學(xué)系統(tǒng)11構(gòu)成為包含拍攝透鏡、驅(qū)動機構(gòu)、快門機構(gòu)、可變光闌機構(gòu)等。拍攝透鏡被用于將來自被攝體的光匯聚在圖像傳感器12上。驅(qū)動機構(gòu)被用于通過移動拍攝透鏡來執(zhí)行對焦或者變焦。成像光學(xué)系統(tǒng)11中的這些組件基于來自控制器16的控制信號被驅(qū)動。經(jīng)由成像光學(xué)系統(tǒng)11獲得的被攝體的光學(xué)圖像在用作圖像拾取器件的圖像傳感器12上成像。
[0032]圖像傳感器包含作為正常成像像素的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)像素、以及被用于檢測相位差的相位差檢測像素。構(gòu)成圖像傳感器12的每個像素將來自被攝體的入射光光電轉(zhuǎn)換為電荷，從而輸出像素信號。圖像傳感器12最終將由像素信號構(gòu)成的成像信號輸出至預(yù)處理電路13。圖像傳感器12可以是電荷耦合器件(CXD)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)等。此外，之后將對圖像傳感器進行更詳細的說明。
[0033]預(yù)處理電路13對從圖像傳感器12輸出的成像信號執(zhí)行采樣保持(sample-and-hold)處理等，以便使用相關(guān)雙采樣(⑶S)處理維持良好的信噪(S/N)比。此夕卜，預(yù)處理電路13使用自動增益控制(AGC)處理來控制增益，并執(zhí)行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換以輸出數(shù)字圖像信號。
[0034]相機處理電路14對從預(yù)處理電路13提供的圖像信號執(zhí)行信號處理，諸如白平衡調(diào)整處理或者顏色校正處理、伽馬校正處理、Y/C轉(zhuǎn)換處理和自動曝光(AE)處理。[0035]圖像存儲器15是由易失性存儲器(例如，動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM))構(gòu)成的緩沖存儲器，并臨時存儲通過在預(yù)處理電路13和相機處理電路14中執(zhí)行預(yù)定的處理獲得的圖像數(shù)據(jù)。
[0036]控制器16構(gòu)成為包含例如CPU、RAM和ROM。ROM存儲由CPU讀取并執(zhí)行的程序等。RAM被用作CPU的工作存儲器。CPU根據(jù)在ROM中存儲的程序執(zhí)行各種處理，并發(fā)出控制整個圖像拾取裝置10的命令。此外，控制器16通過執(zhí)行預(yù)定的程序，作為增益獲取單元31和校正處理單元32發(fā)揮功能。
[0037]增益獲取單元31獲取要與像素信號相乘的增益，以便校正從構(gòu)成圖像傳感器的相位差檢測像素輸出的像素信號。之后將對獲取增益的方法進行詳細的說明。
[0038]校正處理單元32通過將從構(gòu)成圖像傳感器的每個像素輸出的像素信號乘以由增益獲取單元31獲得的增益，校正作為每個像素的輸出的像素信號。
[0039]就此而言，增益獲取單元31和校正處理單元32可以由程序指令實現(xiàn)?；蛘?，增益獲取單元31和校正處理單元32中的每個可以實現(xiàn)為由具有各自的功能的硬件構(gòu)成的專用設(shè)備。
[0040]圖形I/F17根據(jù)從控制器16提供的圖像信號產(chǎn)生要在顯示單元18上顯示的圖像信號，將該圖像信號提供至顯示單元18，然后允許顯示單元18顯示圖像。顯示單元18是顯示裝置，例如包含液晶顯示器(IXD)、等離子顯示面板(PDP)和有機電致發(fā)光(EL)面板。顯示單元18可以顯示當(dāng)前正被拍攝的直通圖像(through image)、在存儲介質(zhì)21中記錄的圖像等。
[0041]輸入單元19構(gòu)成為包含例如用于電源開/關(guān)切換的電源按鈕、用于指示開始記錄拍攝的圖像的釋放按鈕、用于調(diào)節(jié)變焦的操作器、與顯示單元18 —體形成的觸摸屏等。如果經(jīng)由輸入單元19輸入了操作，那么產(chǎn)生對應(yīng)于輸入的操作的控制信號，并且產(chǎn)生的控制信號被輸出至控制器16?？刂破?6然后響應(yīng)于該控制信號，執(zhí)行操作處理或者控制。
[0042]R/W20是與用于存儲通過拍攝圖像而產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)等的存儲介質(zhì)21連接的接口。R/W20把從控制器16提供的數(shù)據(jù)寫入存儲介質(zhì)21，并把從存儲介質(zhì)21讀取的數(shù)據(jù)輸出到控制器16。存儲介質(zhì)21可以是海量存儲介質(zhì)，諸如硬盤、記憶棒(索尼公司的注冊商標(biāo))和SD存儲卡。圖像可以基于諸如JPEG的標(biāo)準(zhǔn)以壓縮狀態(tài)存儲。包含附加信息(諸如與存儲的圖像、圖像的拍攝日期和時間相關(guān)的信息)的可交換圖像文件格式(EXIF)數(shù)據(jù)也與圖像關(guān)聯(lián)地存儲在存儲介質(zhì)21中。
[0043]現(xiàn)在將說明在上述的圖像拾取裝置10中執(zhí)行的基本操作。在拍攝圖像之前，入射光在圖像傳感器12中被光電轉(zhuǎn)換，然后轉(zhuǎn)換的信號被順序提供至預(yù)處理電路13。預(yù)處理電路13對從圖像傳感器12提供的信號執(zhí)行CDS處理、AGC處理等，并將信號轉(zhuǎn)換為圖像信號。
[0044]相機處理電路14對從預(yù)處理電路13提供的圖像信號執(zhí)行圖像質(zhì)量校正處理，并將處理的信號作為相機直通圖像經(jīng)由控制器16提供至圖形I/F17。這樣，相機直通圖像被顯示在顯示單元18上。用戶在觀看顯示在顯示單元18上的直通圖像的同時，可以調(diào)節(jié)視角。
[0045]在該狀態(tài)下，當(dāng)輸入單元19上的釋放按鈕被按下時，控制器16將控制信號輸出至成像光學(xué)系統(tǒng)11，以便激活構(gòu)成成像光學(xué)系統(tǒng)11的快門。這允許一個幀的圖像信號從圖像傳感器12輸出。
[0046]相機處理電路14對從圖像傳感器12經(jīng)由預(yù)處理電路13提供的一個幀的圖像信號執(zhí)行圖像質(zhì)量校正處理，并將處理的圖像信號提供至控制器16。控制器16將從相機處理電路14輸入的圖像信號壓縮并編碼，并將產(chǎn)生的編碼的數(shù)據(jù)提供至R/W20。結(jié)果，拍攝的靜止圖像的數(shù)據(jù)文件被存儲在存儲介質(zhì)21中。
[0047]另一方面，當(dāng)在存儲介質(zhì)21中存儲的圖像文件被回放時，控制器16根據(jù)從輸入單元19輸入的操作，經(jīng)由R/W20從存儲介質(zhì)21讀取選擇的靜止圖像文件。對讀取的圖像文件執(zhí)行解壓縮和解碼處理。解碼的圖像信號經(jīng)由控制器16被提供至圖形I/F17。結(jié)果，在存儲介質(zhì)21中存儲的靜止圖像被顯示在顯示單元18上。
[0048]接下來，現(xiàn)在將說明圖像傳感器12的配置。圖2是示出圖像傳感器12中的正常像素和相位差檢測像素的陣列的圖。在圖2中，R指示紅色(R)像素，G指示綠色(G)像素，B指示藍色(B)像素，它們都是正常成像像素。
[0049]在圖2中，Pl指示第一相位差檢測像素，P2指示第二相位差檢測像素。相位差檢測像素被配置為Pl和P2的對。相位差檢測像素Pl和P2具有不同于正常成像像素的光學(xué)特性。此外，在圖2中，G像素被設(shè)定為相位差檢測像素。這是因為G像素的數(shù)量兩倍于R和B像素。然而，相位差檢測像素不限于G像素。
[0050]圖像傳感器12除了正常像素還包含相位差檢測像素。因此，圖像拾取裝置10可以通過來自相位差檢測像素的輸出，執(zhí)行所謂的像面相位差A(yù)F (自動對焦)。
[0051]圖3A和3B是示出相位差檢測像素的配置的圖。圖3A示出第一相位差檢測像素P1，圖3B示出第二相位差檢測像素P2。
[0052]第一相位差檢測像素Pl包含光電探測器101。第一相位差檢測像素Pl在光入射側(cè)設(shè)置有微透鏡102。此外，第一相位差檢測像素Pl設(shè)置有遮光層103，用于遮擋入射光，以便執(zhí)行光瞳分割。遮光層103被設(shè)置在光電探測器101與微透鏡102之間。遮光層103構(gòu)成為包含開口 104,開口 104相對于光電探測器101的中心向一側(cè)方向偏心。
[0053]采用第一相位差檢測像素Pl的這種配置，僅一部分入射光到達光電探測器101，如圖3A所示。
[0054]第二相位差檢測像素包含光電探測器201。第二相位差檢測像素在光入射側(cè)設(shè)置有微透鏡202。此外，第二相位差檢測像素設(shè)置有遮光層203，用于遮擋入射光，以便執(zhí)行光瞳分割。遮光層203設(shè)置在光電探測器201與微透鏡202之間。遮光層203構(gòu)成為包含開口 204，開口 204相對于光電探測器的中心向一側(cè)方向偏心。
[0055]遮光層203構(gòu)成為遮擋與在第一相位差檢測像素Pl中被遮光層103遮擋的方向相反的一側(cè)。因此，第一相位差檢測像素Pl和第二相位差檢測像素P2構(gòu)成為相對于測距方向在彼此相反側(cè)遮擋入射光。
[0056]采用第二相位差檢測像素P2的這種配置，僅一部分入射光到達光電探測器201，如圖3B所示。
[0057]圖4A和4B是示出相對于入射光的角度的相位差檢測像素的光接收分布的圖。圖4A是示出圖3A所示的第一相位差檢測像素Pl的光接收分布的圖，圖4B是示出圖3B所示的第二相位差檢測像素P2的光接收分布的圖。
[0058]由于第一相位差檢測像素Pl和第二相位差檢測像素P2構(gòu)成為相對于測距方向在彼此相反側(cè)遮擋入射光，因此Pl和P2的光接收分布彼此不同。在圖4A所示的第一相位差檢測像素Pl中，光接收分布僅沿入射光不被遮擋的方向展開。另一方面，在圖4B所示的第二相位差檢測像素P2中，光接收分布僅沿入射光不被遮擋的方向展開，該方向與在第一相位差檢測像素Pl中入射光不被遮擋的方向相反。這樣，第一相位差檢測像素Pl和第二相位差檢測像素P2在感光度方面不同。
[0059]因此，針對相位差檢測像素遮擋了入射光，但是來自入射光不被遮擋的正常像素的輸出將被減小。從而，在不經(jīng)歷任何處理的情況下難以使用成像像素。
[0060]就此而言，根據(jù)本技術(shù)的實施例，可以通過將來自相位差檢測像素的輸出乘以增益，來補償相位差檢測像素的輸出的減小，從而防止圖像質(zhì)量的劣化。
[0061][1-2.校正處理]
[0062]現(xiàn)在參考圖5的流程圖，將說明根據(jù)本技術(shù)的實施例的校正處理。例如當(dāng)用戶針對圖像拾取裝置10執(zhí)行快門輸入時，該校正處理開始。 [0063]在步驟SI中，增益獲取單元31從成像光學(xué)系統(tǒng)11獲取透鏡信息。該透鏡信息包含變焦(焦距)、對焦(距被攝體的 距離)和光圈(F值)。在步驟S2中，增益獲取單元31基于透鏡信息和像高獲取暈影。
[0064]現(xiàn)在將說明暈影。暈影是由于以下事實而發(fā)生的一種現(xiàn)象:入射至透鏡的周邊的光束不穿過作為有效孔徑的光圈直徑的整個區(qū)域，且光束被光圈前后的透鏡的邊緣或者邊框遮擋，導(dǎo)致光強度減小。
[0065]圖6A和6B是示出水平軸設(shè)為x方向且垂直軸設(shè)為y方向的柵格上的暈影的形狀的圖。如圖6A所示，光在光軸上不被遮擋，暈影成為接近真正的理想圓的形狀。另一方面，如圖6B所示，由于當(dāng)光變?yōu)檩S外時在透鏡的邊緣或者邊框被遮擋，發(fā)生機械暈影，因此不是真正的圓。
[0066]增益獲取單元31具有包含彼此關(guān)聯(lián)的暈影數(shù)據(jù)、透鏡信息和像高的暈影表格。當(dāng)獲取透鏡信息和像高時，增益獲取單元31可以基于獲得的透鏡信息和像高，通過參考暈影表格獲取暈影數(shù)據(jù)。
[0067]增益獲取單元31然后使用下面的式子(1)，基于暈影數(shù)據(jù)和光接收分布，計算第一相位差檢測像素Pi的輸出Ρ1_。在式子(I)中，Kp1是用于第一相位差檢測像素Pl的加權(quán)因子。此外，如圖7Α所示，入射光僅進入光接收分布和暈影重疊的部分(陰影部分)。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像拾取裝置，包括: 圖像傳感器，包含均執(zhí)行拍攝透鏡的光瞳分割的多個相位差檢測像素； 增益獲取單元，用于獲取用來校正相位差檢測像素的輸出的增益；以及 校正處理單元，用于使用由增益獲取單元獲取的增益來校正相位差檢測像素的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取裝置，其中，增益獲取單元基于與拍攝透鏡相關(guān)的信息、像高和圖像傳感器的特性來獲取所述增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取裝置， 其中，增益獲取單元針對所述多個相位差檢測像素中的一些相位差檢測像素的特性獲得所述增益，并且 其中，校正處理單元使用針對所述一些相位差檢測像素的特性獲取的增益，校正所述多個相位差檢測像素的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像拾取裝置，其中，增益獲取單元通過參考事先保持與拍攝透鏡相關(guān)的信息和對應(yīng)于所述像高的暈影數(shù)據(jù)的暈影表格來獲取暈影數(shù)據(jù)，并基于所述暈影數(shù)據(jù)和相位差檢測像素的特性來獲取所述增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取裝置，其中，圖像傳感器的特性是包含在圖像傳感器中的像素的光接收分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取裝置，其中，相位差檢測像素均使用圖像傳感器中的G像素。
7.—種由圖像拾取裝置執(zhí)行的圖像拾取方法，所述圖像拾取裝置包含圖像傳感器，該圖像傳感器包含均執(zhí)行拍攝透鏡的光瞳分割的多個相位差檢測像素，所述方法包括: 獲取用來校正相位差檢測像素的輸出的增益；以及 使用所述增益來校正相位差檢測像素的輸出。
【文檔編號】H04N5/378GK103581578SQ201310305516
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】宮谷佳孝, 赤穂一樹 申請人:索尼公司