像素校正方法及攝像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)用的相位差像素的像素信號(hào)而生成的缺陷混合像素的像素信號(hào)進(jìn)行校正的像素校正方法及攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)碼相機(jī)、監(jiān)視相機(jī)等攝像裝置中，標(biāo)準(zhǔn)地具備自動(dòng)地進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的自動(dòng)聚焦(AF)功能。該AF功能包括以使像的對(duì)比度最大的方式進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的對(duì)比度AF方式、基于由視差產(chǎn)生的相位差而進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的相位差A(yù)F方式等。在對(duì)比度AF方式中，需要一邊使攝像透鏡移動(dòng)一邊找出對(duì)比度的拐點(diǎn)，但是在相位差A(yù)F方式中，在各透鏡位置可知焦點(diǎn)狀態(tài)，因此能夠進(jìn)行迅速的自動(dòng)聚焦。
[0003]在采用了相位差A(yù)F方式的攝像裝置中，使用除了具有形成為對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)的像素(以下，稱(chēng)為普通像素)之外還具有非對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)用的像素(以下，稱(chēng)為相位差像素)的圖像傳感器(固體攝像裝置)。普通像素為了得到以普通拍攝模式拍攝的圖像(普通圖像)的像素信號(hào)(像素值)而使用。相位差像素為了得到用于相位差A(yù)F方式的相位差的信息而使用。該相位差像素相對(duì)于普通像素將開(kāi)口的位置左右錯(cuò)開(kāi)地形成，選擇性地接受向光電二極管的右側(cè)部或左側(cè)部入射的光。
[0004]在攝像透鏡安設(shè)于對(duì)焦位置時(shí)，從接受右側(cè)部的光的右相位差像素組和接受左側(cè)部的光的左相位差像素組讀出的2個(gè)像素信號(hào)的波形一致，不存在相位差。另一方面，在攝像透鏡安設(shè)于非對(duì)焦位置時(shí)，2個(gè)像素信號(hào)波形出現(xiàn)與焦點(diǎn)的偏移對(duì)應(yīng)的相位差。而且，在前焦點(diǎn)和后焦點(diǎn)，2個(gè)像素信號(hào)波形的相位的順序產(chǎn)生變化。因此，取出相位差的信息，而將攝像透鏡安設(shè)于對(duì)焦位置。
[0005]在具有相位差像素的圖像傳感器中，當(dāng)僅利用來(lái)自普通像素的像素信號(hào)生成普通圖像時(shí)，相位差像素的位置成為像素缺失，因此也使用相位差像素生成普通圖像的情況比較普遍。該相位差像素由于其靈敏度等與普通像素不同，因此作為普通圖像的像素信號(hào)，無(wú)法直接使用從相位差像素得到的像素信號(hào)。因此，在生成普通圖像時(shí)，將具有來(lái)自相位差像素的像素信號(hào)的像素作為缺陷像素，對(duì)其進(jìn)行校正處理。例如，在彩色普通圖像的情況下，已知有通過(guò)使用了周邊的同色的普通像素的像素信號(hào)的插值來(lái)生成校正像素信號(hào)的方法(以下，稱(chēng)為插值校正)、將相位差像素的像素信號(hào)乘以增益的方法(以下，稱(chēng)為增益校正)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I?3)。
[0006]插值校正在被攝體的變化在相位差像素的周邊較小的情況下能夠進(jìn)行校正痕跡不顯眼的良好的校正。另一方面，增益校正在被攝體的變化在相位差像素的周邊較大的情況下能夠進(jìn)行良好的校正。因此，在對(duì)相位差像素的像素信號(hào)進(jìn)行校正的情況下，根據(jù)相位差像素的周邊的被攝體的特征而選擇適當(dāng)?shù)男Ｕ椒ā?br>[0007]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，在相位差像素的周邊檢測(cè)被攝體的變化狀況(邊緣)，并考慮之后進(jìn)行的γ校正處理而分開(kāi)使用插值校正和增益校正。而且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下情況:在相位差像素的周邊檢測(cè)被攝體的變化狀況(方向性)，分開(kāi)使用插值校正和增益校正，尤其是在對(duì)相位差像素的像素信號(hào)進(jìn)行插值校正的情況下，僅使用被攝體產(chǎn)生變化的方向上存在的普通像素。而且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，將通過(guò)插值校正得到的像素信號(hào)和通過(guò)增益校正得到的像素信號(hào)以預(yù)定的比例進(jìn)行加權(quán)后相加，從而作為校正像素信號(hào)。該加權(quán)的比例根據(jù)相位差像素的周邊的被攝體的變化狀況(均勻性)而變化。
[0008]另外，在最近的攝像裝置中，已知有除了執(zhí)行生成普通的高清的普通圖像的普通拍攝模式之外還執(zhí)行能夠進(jìn)行低分辨率但高靈敏度的拍攝的像素混合模式的結(jié)構(gòu)(專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。該像素混合模式是將多個(gè)像素的像素信號(hào)進(jìn)行混合而生成I個(gè)混合像素的像素信號(hào)的模式。該像素信號(hào)的混合被稱(chēng)為像素相加或像素混合。
[0009]在像素混合模式中，按照一定的規(guī)則將像素信號(hào)混合，由此生成混合圖像。例如，在彩色圖像傳感器中，將接近配置的同色像素中的沿預(yù)定方向排列的2個(gè)像素的像素信號(hào)混合。當(dāng)對(duì)于相位差像素也進(jìn)行該像素混合時(shí)，雖然也受相位差像素的排列的影響，但是產(chǎn)生普通像素與普通像素的混合、普通像素與相位差像素的混合、相位差像素與相位差像素的混合這3個(gè)模式。這些像素混合中，除了將普通像素彼此混合的模式之外，在將相位差像素的像素信號(hào)相加的2個(gè)模式中，通過(guò)像素混合而生成的新的混合像素成為缺陷混合像素，因此需要對(duì)該像素信號(hào)進(jìn)行校正。即，在具有相位差像素的彩色圖像傳感器中，像素混合模式下的缺陷混合像素的個(gè)數(shù)比普通圖像中的成為缺陷像素的相位差像素的個(gè)數(shù)多，因此像素混合模式與普通拍攝模式相比像素信號(hào)的校正花費(fèi)時(shí)間。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，對(duì)彩色圖像傳感器中的相位差像素的排列設(shè)法改良，同色的相位差像素的像素混合在相位差像素彼此中進(jìn)行，由此形成為普通像素與普通像素的混合、相位差像素與相位差像素的混合這兩個(gè)模式。
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012-004729號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011-007882號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2010-062640號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2011-250325號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明要解決的課題
[0016]在圖像傳感器上連續(xù)配置相位差像素時(shí)，在普通圖像的圖像數(shù)據(jù)(由I幀量的像素信號(hào)構(gòu)成的數(shù)據(jù))中，存在無(wú)法準(zhǔn)確地進(jìn)行相位差像素的校正的情況。例如，在作為相位差像素的校正方法而插值校正適當(dāng)?shù)那闆r下，使用相位差像素的周邊的普通像素的像素信號(hào)。此時(shí)，當(dāng)相位差像素連續(xù)設(shè)置時(shí)，插值校正所需的普通像素不足，或者能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的插值的方向受限，因此校正精度差，校正痕跡變得顯眼。
[0017]因此，在普通拍攝模式中，為了確保插值校正的精度，至少最接近相位差像素的同色的像素優(yōu)選全部形成為普通像素。因此，在相位差像素與相位差像素之間，只要將與相位差像素同色的普通像素配置I個(gè)以上即可。然而，這樣的話，在像素混合模式中，相位差像素與普通像素將能夠混合。
[0018]由于從相位差像素得到的像素成為缺陷像素，因此當(dāng)該相位差像素與普通像素混合時(shí)，成為缺陷混合像素。在這種情況下，也存在缺陷混合像素的個(gè)數(shù)增大而校正花費(fèi)時(shí)間的問(wèn)題。而且，缺陷混合像素與基于相位差像素的缺陷像素的特性不同。該缺陷混合像素的像素信號(hào)的校正在與相位差像素相同的方法中無(wú)法準(zhǔn)確地校正。例如，在通過(guò)像素混合模式得到的混合圖像中，對(duì)于橫跨被攝體的邊緣(像素信號(hào)急劇變化的邊界線)將相位差像素與普通像素進(jìn)行混合而得到的缺陷混合像素，不僅該像素信號(hào)的校正花費(fèi)時(shí)間，而且多數(shù)情況下在原本用于校正相位差像素的像素信號(hào)的插值校正、增益校正中無(wú)法得到良好的校正結(jié)果。
[0019]為了避免產(chǎn)生這樣的不良狀況，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，對(duì)相位差像素的配置設(shè)法改良，抑制普通像素與相位差像素的混合。然而，由于無(wú)法將普通像素與相位差像素的混合完全消除，因此希望準(zhǔn)確地校正通過(guò)普通像素與相位差像素的混合而形成的缺陷混合像素的像素信號(hào)。
[0020]本發(fā)明目的在于提供能夠準(zhǔn)確地校正通過(guò)普通像素與相位差像素的混合而產(chǎn)生的缺陷混合像素的像素信號(hào)的像素校正方法及攝像裝置。
[0021]用于解決課題的方案
[0022]本發(fā)明的攝像裝置具備彩色圖像傳感器、像素混合部、邊緣檢測(cè)部及校正部。彩色圖像傳感器具有各向同性地接受入射光的多個(gè)普通像素和選擇性地接受入射光的一部分的多個(gè)相位差像素。像素混合部進(jìn)行同種像素混合和異種像素混合，并生成具有多個(gè)同種混合像素和多個(gè)異種混合像素的混合圖像。同種像素混合將來(lái)自多個(gè)普通像素的像素信號(hào)以同色彼此進(jìn)行混合或者將來(lái)自多個(gè)相位差像素的像素信號(hào)以同色彼此進(jìn)行混合而生成同種混合像素的像素信號(hào)。異種像素混合將來(lái)自普通像素與至少一個(gè)相位差像素的像素信號(hào)以同色彼此進(jìn)行混合而生成異種混合像素的像素信號(hào)。邊緣檢測(cè)部通過(guò)使用普通像素及相位差像素的同色的像素信號(hào)或者同種混合像素及異種混合像素的同色的像素信號(hào)，檢測(cè)像素信號(hào)之差為最大的第一方向，來(lái)檢測(cè)與第一方向垂直的被攝體的邊緣。校正部對(duì)異種混合像素的像素信號(hào)進(jìn)行校正。在該異種混合像素的像素信號(hào)的校正中，在橫跨邊緣進(jìn)行異種像素混合的情況下，使用存在于第二方向且與應(yīng)校正的異種混合像素同色的同種混合像素，進(jìn)行該同種混合像素的像素信號(hào)的插值處理，所述第二方向與第一方向垂直并沿著邊緣。
[0023]優(yōu)選的是，普通像素有與三原色對(duì)應(yīng)的至少三種，相位差像素有與三原色的一種顏色對(duì)應(yīng)的至少一種。
[0024]優(yōu)選的是，校正部使用存在于與第一方向垂直并沿著邊緣的第二方向且與應(yīng)校正的異種混合像素同色的同種混合像素，算出這些同種混合像素的像素信號(hào)的平均值，用平均值置換應(yīng)校正的異種混合像素的像素信號(hào)。
[0025]優(yōu)選的是，像素混合部將四個(gè)同色的像素信號(hào)混合而生成混合圖像，并且在異種像素混合中使用至少一個(gè)相位差像素的像素信號(hào)。
[0026]優(yōu)選的是，像素混合部將兩個(gè)同色的像素信號(hào)混合而生成混合圖像，并且在異種像素混合中，使用一個(gè)普通像素和一個(gè)相位差像素的各像素信號(hào)。
[0027]優(yōu)選的是，邊緣檢測(cè)部對(duì)于以下兩個(gè)方向分別算出像素信號(hào)之差:連結(jié)通過(guò)異種像素混合混合像素信號(hào)的普通像素和相位差像素的方向和與該方向垂直的方向。
[0028]優(yōu)選的是，在算出像素信號(hào)之差的情況下，邊緣檢測(cè)部使用相對(duì)于應(yīng)校正的異種混合像素彼此處于相反側(cè)的像素的像素信號(hào)。
[0029]優(yōu)選的是，彩色圖像傳感器具有多個(gè)像素呈正方排列的第一像素組和多個(gè)像素以與第一像素組相同的間距呈正方排列的第二像素組。優(yōu)選的是，該第二像素組的各像素配置在相對(duì)于第一像素組的各像素沿傾斜方向錯(cuò)開(kāi)的位置，第一像素組和第二像素組分別設(shè)有相同排列的濾色器。在這種情況下，優(yōu)選的是，相位差像素被設(shè)為第一像素組和第二像素組的沿傾斜方向相鄰的同色的像素。
[0030]而且，優(yōu)選的是，沿著正方排列的行方向和列方向每四個(gè)像素設(shè)置一個(gè)相位差像素，相位差像素之間包含與相位差像素同色且屬于與相位差像素相同的像素組的普通像素。
[0031]本發(fā)明的像素校正方法具備攝像步驟、像素混合步驟、邊緣檢測(cè)步驟及校正步驟。在攝像步驟中，通過(guò)彩色圖像傳感器對(duì)被攝體進(jìn)行攝像，該彩色圖像傳感器具有各向同性地接受入射光的多個(gè)普通像素和選擇性地接受入射光的一部分的多個(gè)相位差像素。在像素混合步驟中，進(jìn)行同種像素混合和異種像素混合，并生成具有多個(gè)同種混合像素和多個(gè)異種混合像素的混合圖像。同種像素混合將來(lái)自多個(gè)普通像素的像素信號(hào)以同色彼此進(jìn)行混合或者將來(lái)自多個(gè)相位差像素的像素信號(hào)以同色彼此進(jìn)行混合而生成同種混合像素的混合信號(hào)。異種像素混合將來(lái)自普通像素與至少一個(gè)相位差像素的像素信號(hào)以同色彼此進(jìn)行混合而生成異種混合像素的像素信號(hào)。在邊緣檢測(cè)步驟中，通過(guò)使用普通像素及相位差像素的同色的像素信號(hào)或者同種混合像素及異種混合像素的同色的像素信號(hào)，檢測(cè)像素信號(hào)之差為最大的第一方向，來(lái)檢測(cè)與第一方向垂直的被攝體的邊緣。在校正步驟中，在橫跨邊緣進(jìn)行異種像素混合的情況下，使用存在于第二方向且與應(yīng)校正的異種混合像素同色的同種混合像素，通過(guò)該同種混合像素的像素信號(hào)的插值處理，對(duì)異種混合像素的像素信號(hào)進(jìn)行校正，所述第二方向與第一方向垂直并沿著邊緣。
[0032]發(fā)明效果
[0033]在本發(fā)明中，進(jìn)行將多個(gè)普通像素的像素信號(hào)以同色彼此混合的同種像素混合和將相位差像素與普通像素的像素信號(hào)以同色彼此混合的異種像素混合，而且檢測(cè)像素信號(hào)之差最大的方向，由此檢測(cè)被攝體的邊緣。并且，在異種像素混合橫跨邊緣進(jìn)行的情況下，通過(guò)使用了存在于邊緣的方向且同色的同種混合像素的像素信號(hào)的插值處理，對(duì)缺陷混合像素即異種混合像素的像素信號(hào)進(jìn)行校正。由此，能夠適當(dāng)?shù)匦Ｕ惙N混合像素的缺陷。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是從數(shù)碼相機(jī)的前表面?zhèn)扔^察到的立體圖。
[0035]圖2是數(shù)碼相機(jī)的后視圖。
[0036]圖3是表示數(shù)碼相機(jī)的電氣性結(jié)構(gòu)的框圖。
[0037]圖4是表示彩色圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0038]圖