攝像裝置和對焦控制方法

攝像裝置和對焦控制方法
【專利摘要】數碼相機在使用來自區域50A的信號而算出的散焦量的可靠性較低的情況下將相位差檢測對象區域擴展為區域50A、50B、50C。并且，使用區域50A、50B、50C中處于奇數列的像素單元31R的輸出信號組和處于奇數列的像素單元31L的輸出信號組的相關運算結果以及處于偶數列的像素單元31R的輸出信號組和處于偶數列的像素單元31L的輸出信號組的相關運算結果來算出散焦量。
【專利說明】攝像裝置和對焦控制方法

【技術領域】
[0001 ] 本發明關于攝像裝置和對焦控制方法。

【背景技術】
[0002]近年來，與CO) (Charge Coupled Device:電荷稱合裝置)圖像傳感器、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補性金屬氧化物半導體)圖像傳感器等固體攝像元件的高分辨率化相伴，數碼靜物相機、數碼攝像機、手機、PDA (PersonalDigital Assistant (個人能數字助理)、便攜式信息終端)等具有攝影功能的信息設備的需求急劇增加。另外，將以上的那樣的具有攝像功能的信息設備稱作攝像裝置。
[0003]然而，在使焦點對焦于主要的被攝體的對焦控制方法，具有對比度AF(Aut0Focus:自動對焦)方式、相位差AF方式。相位差AF方式與對比度AF方式相比能夠高速、高精度地進行對焦位置的檢測，因此在各種攝像裝置中較多地被采用(例如參照專利文獻I)。
[0004]相位差AF方式中通常使用從位于固體攝像元件中的固定的區域的相位差檢測用的光電轉換元件輸出的信號而進行相關運算，對相位差(像偏移量)進行檢測。可是，若將取得相位差檢測用的信號的區域設為固定，則在被攝體的對比度較低的情況下不能夠正確地檢測相位差。
[0005]因此，專利文獻I公開了在被攝體的對比度較低的情況下將取得相位差檢測用的信號的區域擴展從而提高相位差檢測精度的方法。
[0006]另外，專利文獻I還公開了如下方法:在第一次焦點檢測時，將用于相關運算的相位差檢測用的信號的間距設為光電轉換元件的像素間距的1/2而進行相關運算從而低精度地檢測相位差而大致對焦點進行對合，其后將用于相關運算的相位差檢測用的信號的間距設為與光電轉換元件的像素間距相同而進行相關運算從而高精度地檢測相位差。
[0007]專利文獻1:日本國特開平11 - 258492號公報


【發明內容】

[0008]發明所要解決的課題
[0009]如專利文獻I所記載的那樣，進行了相關運算的結果為，被攝體的對比度較低而無法檢測相位差的情況下，將相位差檢測對象區域擴展而再次進行相關運算時，從擴展后的區域取得的相位差檢測用的信號與第一次相關運算時相比將變多。為此，全部利用該相位差檢測用的信號而進行通常的相關運算的話，相位差檢測處理會花費時間。
[0010]因此，如果采用間拔讀出從擴展后的區域取得的相位差檢測用的信號的方法，則能夠削減相關運算所需要的時間。可是，若對相位差檢測用的信號進行間拔，則相位差檢測精度會降低。
[0011]在專利文獻I中，在進行二次的相關運算在進行第二次相關運算時對相位差檢測對象區域進行擴展的方法中，并沒有公開實現相位差AF的高速化的結構。
[0012]本發明鑒于上述情形而提出，目的在于提供能夠高精度且高速地進行相位差AF的攝像裝置和對焦控制方法。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]本發明的攝像裝置具備:攝像元件，具有多個對通過了攝影光學系統的不同光瞳區域的一對光束進行受光而輸出與光量對應的信號的第一像素單兀和第二像素單兀的對；第一散焦量計算部，使用從處于第一范圍的多個上述對得到的窄范圍信號組而算出散焦量；第二散焦量計算部，使用從處于第二范圍的全部的對得到的寬范圍信號組而算出散焦量，該第二范圍包含上述第一范圍且比該第一范圍寬；及對焦控制部，基于由上述第一散焦量計算部算出的散焦量或由上述第二散焦量計算部算出的散焦量來控制上述攝像光學系統的對焦狀態，上述第二散焦量計算部使用上述寬范圍信號組生成以比上述窄范圍信號組的排列間距寬的間距排列的寬間距信號組，并利用上述寬間距信號組來進行散焦量的計笪
ο
[0015]本發明的對焦控制方法具備:第一散焦量計算步驟，在具有多個對通過了攝影光學系統的不同光瞳區域的一對的光束進行受光而輸出與光量對應的信號的第一像素單兀和第二像素單元的對的攝像元件中使用從處于第一范圍的多個上述對得到的窄范圍信號組而算出散焦量；第二散焦量計算步驟，使用從處于第二范圍的全部的上述對得到的寬范圍信號組而算出散焦量，該第二范圍包含上述第一范圍且比該第一范圍寬；及對焦控制步驟，基于由上述第一散焦量計算步驟算出的散焦量或由上述第二散焦量計算步驟算出的散焦量來控制上述攝像光學系統的對焦狀態，上述第二散焦量計算步驟中，使用上述寬范圍信號組生成以比上述窄范圍信號組的排列間距寬的間距排列的寬間距信號組，并使用上述寬間距信號組來進行散焦量的計算。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，可以提供能夠高精度且高速地進行相位差AF的攝像裝置以及對焦控制方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示作為用于說明本發明的第一實施方式的攝像裝置的一例的數碼相機的概略結構的圖。
[0019]圖2是表示搭載于圖1所示的數碼相機的固體攝像元件5的一部分的結構的俯視示意圖。
[0020]圖3是圖1所示的數碼相機中的固體攝像元件5的俯視示意圖。
[0021]圖4是用于說明圖1所示的數碼相機的焦點控制方法的流程圖。
[0022]圖5是用于說明圖1所示的數碼相機的焦點控制方法的圖。
[0023]圖6是用于說明圖1所示的數碼相機的焦點控制方法的圖。
[0024]圖7是包含圖6所示的區域50A、50B、50C在內的范圍的放大圖。
[0025]圖8是用于說明圖1所示的數碼相機的動作的變形例的流程圖。
[0026]圖9是用于說明圖1所示的數碼相機的動作的變形例的圖。
[0027]圖10是表示作為攝像裝置的智能電話的結構的圖。
[0028]圖11是表示圖10所示的智能電話的內部結構的框圖。

【具體實施方式】
[0029]以下，對本發明的一實施方式，參照附圖進行說明。
[0030](第一實施方式)
[0031]圖1是表示作為用于說明本發明的第一實施方式的攝像裝置的一例的數碼相機的概略結構的圖。
[0032]圖1所示的數碼相機的攝像系統具備:作為攝影光學系統的攝影透鏡1、CXD圖像傳感器和/或CMOS圖像傳感器等的固體攝像元件5、設置于該兩者之間的光圈2、紅外線截止濾波器(IRCUT) 3、和光學低通濾波器(OLPF) 4。
[0033]對數碼相機的電氣控制系統整體進行統一控制的系統控制部11對閃光燈發光部12和光接收部13進行控制。另外，系統控制部11對透鏡驅動部8進行控制而對攝影透鏡I所含的聚焦透鏡的位置進行調整，或者進行攝影透鏡I所含的變焦透鏡的位置的調整。此夕卜，系統控制部11經由光圈驅動部9對光圈2的開口量進行控制，從而進行曝光量的調整。
[0034]另外，系統控制部11經由攝像元件驅動部10而對固體攝像元件5進行驅動，將通過攝影透鏡I而拍攝到的被攝體像作為攝像圖像信號而輸出。在系統控制部11通過操作部14而輸入來自用戶的指示信號。
[0035]數碼相機的電氣控制系統還具備:模擬信號處理部6，進行與固體攝像元件5的輸出連接的相關雙采樣處理等的模擬信號處理；和A/D轉換電路7，將從該模擬信號處理部6輸出的RGB的色信號轉換為數字信號。模擬信號處理部6和A/D轉換電路7由系統控制部11控制。在固體攝像元件5是CMOS圖像傳感器的情況下，模擬信號處理部6和A/D轉換電路7有時也內置于固體攝像元件5。
[0036]此外，該數碼相機的電氣控制系統具備:主存儲器16 ;與主存儲器16連接的存儲器控制部15 ;進行插值運算、伽瑪校正運算及RGB/YC轉換處理等而生成攝影圖像數據的數字信號處理部17 ;將由數字信號處理部17生成的攝影圖像數據壓縮為JPEG形式或對壓縮圖像數據解壓縮的壓縮擴展處理部18 ;使用從固體攝像元件5所含的相位差檢測用像素單元輸出的攝像信號而算出散焦量的相位差檢測部19;與裝卸自如的記錄介質21連接的外部存儲器控制部20以及與搭載于相機背面等的顯示部23連接的顯示控制部22。存儲器控制部15、數字信號處理部17、壓縮擴展處理部18、相位差檢測部19、外部存儲器控制部20及顯示控制部22通過控制總線24和數據總線25而相互連接，由來自系統控制部11的指令所控制。
[0037]圖2是表示搭載于圖1所示的數碼相機的固體攝像元件5的一部分的結構的俯視示意圖。
[0038]固體攝像元件5具備在行方向X和與其正交的列方向Y上以二維狀(圖2的例中正方格子狀)排列的多個像素單元(圖中的各正方形)。多個像素單元成為將由在行方向X上以一定間距排列的多個像素單元構成的像素單元行在列方向Y上以一定的間距排列而得到的配置。多個像素單元包含攝像用像素單元30、相位差檢測用像素單元31L和相位差檢測用像素單元31R。
[0039]攝像用像素單元30是對通過了圖1所示的攝影透鏡I的光瞳區域的不同的部分的一對光(例如相對于攝影透鏡I的主軸通過了左側的光和通過了右側的光)的雙方進行受光的像素單元。
[0040]相位差檢測用像素單元31L是對上述一對光的一方進行受光的像素單元，若與攝像用像素單元30相比較，則成為光電轉換部的開口(沒有附加陰影線的區域)向左側偏心的結構。
[0041]相位差檢測用像素單元31R是對上述一對光的另一方進行受光的像素單元，若與攝像用像素單元30比較，則成為光電轉換部的開口(沒有附加陰影線的區域)向右側偏心的結構。
[0042]在上述各像素單元所含的光電轉換部的上方搭載有濾色器，該濾色器的排列以構成固體攝像元件5的多個像素單元整體而成為拜爾排列。
[0043]圖2中，在搭載有透過紅色(R)光的濾色器的像素單元上標記“R”。另外，在搭載有透過綠色(G)光的濾色器的像素上單元標記“G”。此外，在搭載有透過藍色(B)光的濾色器的像素單元上標記“B”。
[0044]相位差檢測用像素單元31L在圖2的從上往下數第3個像素單元行中，在搭載有透過綠色(G)光的濾色器的像素單元的位置每隔3像素單元地配置。
[0045]相位差檢測用像素單元31R在圖2的從上往下數第5個像素單元行中，在搭載有透過綠色(G)光的濾色器的像素單元的位置每隔3像素單元地配置。
[0046]位于行方向X上相同位置的相位差檢測用像素單元31L和相位差檢測用像素單元31R構成對，成為在固體攝像元件5設置多個該對的結構。
[0047]圖3是圖1所示的數碼相機中的固體攝像元件5的俯視示意圖。
[0048]在固體攝像元件5的中央部以格子狀排列的多個區域50是包含相位差檢測用像素單元31L和相位差檢測用像素單元31R的區域。即，在該多個區域50的各區域中，攝像用像素單元30、相位差檢測用像素單元31L和相位差檢測用像素單元31R以圖2所示的排列而配置。在區域50以外的區域僅排列攝像用像素單元30。
[0049]數碼相機的使用者通過從該多個區域50中選擇至少一個，能夠使焦點與在所選擇的區域50成像的被攝體區域進行對合。
[0050]圖1所示的相位差檢測部19使用從相位差檢測用像素單元31L和相位差檢測用像素單元31R讀出的信號組來算出攝影透鏡I的焦點調節狀態在此從對焦狀態偏離的量及其方向即散焦量。相位差檢測部19發揮作為計算散焦量的第一散焦量計算部和第二散焦量計算部的功能。
[0051]圖1所示的系統控制部11基于由相位差檢測部19算出的散焦量，對攝像透鏡I所含的聚焦透鏡的位置進行控制。系統控制部11發揮作為對攝像光學系統的對焦狀態進行控制的對焦控制部的功能。
[0052]接下來，對圖1所示的數碼相機的焦點控制方法進行說明。圖4是用于說明圖1所示的數碼相機的焦點控制方法的流程圖。
[0053]若由用戶在圖3所示的多個區域50中的一個區域50A(圖5參照)被設定作為相位差檢測對象區域的狀態下作出AF指示，則系統控制部11經由攝像元件驅動部10驅動固體攝像元件5，從固體攝像元件5所含的相位差檢測用像素單元31R、31L讀出攝像信號。并且，相位差檢測部19從讀出的攝像信號中取得從處于區域50A的相位差檢測用像素單元31R、31L讀出的攝像信號(步驟SI)。
[0054]接下來，相位差檢測部19進行所取得的攝像信號中的、從相位差檢測用像素31L讀出的第一信號組和從相位差檢測用像素31R讀出的第二信號組的相關運算，而檢測第一信號組和第二信號組的相位差。并且，相位差檢測部19基于檢測出的相位差而算出散焦量(步驟S2)。
[0055]步驟S2后，相位差檢測部19判定所算出的散焦量的可靠性(步驟S3)。該可靠性例如根據攝像圖像信號的對比度的大小來判定。
[0056]在算出的散焦量的可靠性高的情況下(步驟S3:是)，相位差檢測部19將步驟S2中算出的散焦量發送給系統控制部11。并且，系統控制部11將攝影透鏡I沿光軸方向驅動與接收到的散焦量相當的量，而達成對焦狀態(步驟S8)。
[0057]在散焦量的可靠性低的情況下(步驟S3:否)，相位差檢測部19對相位差檢測對象范圍進行擴展。具體來說，相位差檢測部19如圖6所示將包含預先指定的區域50A和位于其兩鄰的兩個區域50B、50C在內的范圍設定為相位差檢測對象范圍。這里只要將包含區域50A且比區域50A寬的范圍設定為相位差檢測對象范圍即可。
[0058]若設定了相位差檢測對象范圍，則系統控制部11經由攝像元件驅動部10對固體攝像元件5進行驅動，并再次從相位差檢測用像素單元31R、31L讀出攝像信號。并且，相位差檢測部19取得所讀出的攝像信號中的、從處于包含區域50A、50B、50C的范圍的相位差檢測用像素單元31R、31L讀出的攝像信號(步驟S4)。
[0059]圖7是包含圖6所示的區域50A、50B、50C的范圍的放大圖。另外，這里為了說明而進行了簡略化，但是實際上，在各區域配置有能夠進行相關運算的程度的多個相位差檢測用像素單元。步驟S4中，相位差檢測部19取得從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31R和12個相位差檢測用像素單元31L讀出的攝像信號。
[0060]接下來，相位差檢測部19進行從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31R讀出的攝像信號中的一半的攝像信號和從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31L讀出的攝像信號中的一半的攝像信號的相關運算(步驟S5)。
[0061]具體來說，相位差檢測部19進行從12個相位差檢測用像素單元31R的排列中處于奇數列的6個相位差檢測用像素單元31R(圖7中處于由粗實線所包圍的范圍的相位差檢測用像素單元31R)讀出的信號組和從12個相位差檢測用像素單元31L的排列中處于奇數列的6個相位差檢測用像素單元31L(圖7中由粗實線所包圍的范圍的相位差檢測用像素單元31L)讀出的信號組的相關運算。
[0062]接下來，相位差檢測部19進行從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31R讀出的攝像信號中的剩余一半的攝像信號和從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31L讀出的攝像信號中的剩余一半的攝像信號的相關運算(步驟S6)。
[0063]具體來說，相位差檢測部19進行從12個相位差檢測用像素單元31R的排列中處于偶數列的6個相位差檢測用像素單元31R(圖7中處于由虛線包圍的范圍的相位差檢測用像素單元31R)讀出的信號組和從12個相位差檢測用像素單元31L的排列中處于偶數列的6個相位差檢測用像素單元31L(圖7中處于由虛線所包圍的范圍的相位差檢測用像素單元31L)讀出的信號組的相關運算。
[0064]接下來，相位差檢測部19使用步驟S5中的相關運算的結果和步驟S6中的相關運算的結果，算出散焦量，并將算出的散焦量發送給系統控制部11 (步驟S7)。
[0065]例如，相位差檢測部19根據由步驟S5中的相關運算得到的相位差而算出散焦量，根據由步驟S6中的相關運算得到的相位差而算出散焦量，并算出兩個散焦量的平均值作為最終的散焦量，將該散焦量發送給系統控制部11。
[0066]或者，相位差檢測部19在將成為相位差檢測對象的兩個信號組分別用函數f(x+a),g(x)表達時，利用下述式⑴或(2)來定義相關運算式S(a)。
[0067]S ( a ) = f f (χ+ a ) — g (x) | dx...(I)
[0068]S ( a ) = / (f (χ+ a ) — g (χ)) " 2 dx...(2)
[0069]a表不兩個信號組的偏移量。
[0070]并且，相位差檢測部19在步驟S5、S6的各自中，利用式(I)或式(2)的相關運算，生成橫軸為0、縱軸為3(0)的相關運算曲線。并且，相位差檢測部19將所生成的兩個相關運算曲線相加，在相加后的相關運算曲線中，將S(a)的值為最小的a作為散焦量而算出，將該散焦量發送給系統控制部U。
[0071]步驟S7之后，系統控制部11在步驟S8中通過將攝影透鏡I沿光軸方向驅動與接收到的散焦量相當的量，從而達成對焦狀態。
[0072]如以上的那樣，根據圖1所示的數碼相機，即使在僅以區域50A無法算出可靠性高的散焦量的情況下，由于對相位差檢測對象范圍進行擴展而再次算出散焦量，因此能夠算出可靠性高的散焦量。為此，即使在被攝體的對比度較低的情況下等，也能夠高精度地進行相位差AF。
[0073]另外，根據該數碼相機，即使在擴展了相位差檢測對象范圍的情況下，也能夠全部使用來自處于該范圍內的相位差檢測用像素單元31R、31L的信號來檢測相位差，因此能夠提高相位差的檢測精度。
[0074]另外，該數碼相機中，在擴展了相位差檢測對象范圍的情況下，使用從處于該范圍內的相位差檢測用像素單元31R、31L的一半所得到的信號組的相關運算結果、從剩余一半所得到的信號組的相關運算結果來算出散焦量。如此，分兩次進行相關運算，從而能夠減少構成I次的相關運算所使用的信號組的信號數，從而能夠縮短相關運算所需要的時間。另夕卜，能夠同時進行兩次的相關運算，能夠使至散焦量算出為止的時間縮短。
[0075]如此，根據圖1所示的數碼相機，能夠兼顧相位差AF精度的提高和相位差AF的高速化。
[0076]另外，圖1所示的數碼相機中，也可以是，在作出了 AF指示的時刻通過系統控制部11對從固體攝像元件5輸出的攝像圖像信號(來自由用戶指定的區域50的攝像圖像信號)進行解析而檢測被攝體的對比度，在對比度比預定值大的情況下，判斷為僅以指定的區域50能夠高精度地檢測相位差，而進行圖4的步驟S1、步驟S2，其后，不進行步驟S3而進行步驟S8的處理。另一方面，在被攝體的對比度為上述預定值以下的情況下，進行圖4的步驟SI以后的處理。
[0077]如此，僅在被攝體對比度較低時，進行步驟S3以后的處理，從而能夠提高相位差AF速度。
[0078]另外，圖4中設為僅在步驟S2中算出的散焦量的可靠性較低時進行步驟S4以后的處理，但是也可以設為省略步驟S3的處理而在步驟S2之后進行步驟S4的處理。如此的情況下，步驟S8中，對步驟S2中算出的散焦量和步驟S7中算出的散焦量的各自的可靠性進行判定，使用可靠性高的一方來進行AF控制即可。
[0079]另外，在上述可靠性是同程度的情況下，通過使用兩個散焦量而算出最終性的散焦量(例如算出兩個散焦量的平均)，能夠進一步提高相位差AF精度。
[0080]另外，圖1所示的數碼相機中，也可以是，在圖4的步驟S3為否時通過系統控制部11對從固體攝像元件5讀出的攝像圖像信號進行解析而對被攝體的明亮度進行檢測，在明亮度比預定值大的情況下，僅進行步驟S5和步驟S6的任一個，在步驟S7中，根據步驟S5或步驟S6的相關運算結果來算出散焦量。
[0081]在被攝體較為明亮的情況下，由于相位差AF的精度提高了，因此通過如上述的那樣設計，能夠進一步提高相位差AF速度。另外，耗電也能夠降低。
[0082]攝像元件驅動部10也可以在圖4的步驟S3為否時進行獨立地(以不同的場)讀出步驟S5的運算所使用的信號和步驟S6的運算所使用的信號的驅動。通過如此設計，例如在不需要步驟S6的處理時，能夠在步驟S3為否時采用從固體攝像元件5僅讀出步驟S5的運算所使用的信號的驅動。該結果為，能夠高速處理、且耗電低。
[0083]圖8是用于說明圖1所示的數碼相機的動作的變形例的流程圖。圖8中對與圖4所示的處理相同的處理附加相同附圖標記而省略說明。
[0084]步驟S4之后，相位差檢測部19將從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31R中的相鄰的兩個相位差檢測用像素單元3IR讀出的信號彼此相加，將從圖7所示的12個相位差檢測用像素單元31L中的相鄰的兩個相位差檢測用像素單元31L讀出的信號彼此相加(步驟S15)。
[0085]如圖9所示，相位差檢測部19將12個相位差檢測用像素單元31R和12個相位差檢測用像素單元31L分成每相互相鄰的4個構成的組34，將從各組34讀出的相位差檢測用像素單元31R的攝像信號彼此、相位差檢測用像素單元31L的攝像信號彼此相加，而得到與相位差檢測用像素單元31R對應的6個攝像信號和與相位差檢測用像素單元31L對應的6個攝像信號。
[0086]接下來，相位差檢測部19進行與相位差檢測用像素單元31R對應的6個攝像信號和與相位差檢測用像素單元31L對應的6個攝像信號的相關運算，算出散焦量，并將所算出的散焦量發送給系統控制部11 (步驟S16)。步驟S16之后，進行步驟S7的處理。
[0087]如以上的那樣，根據該變形例，即使在擴展了相位差檢測對象范圍的情況下，也全部使用來自處于該范圍內的相位差檢測用像素單元31R、31L的信號來檢測相位差，因此能夠提高相位差的檢測精度。
[0088]此外，該變形例中，在擴展了相位差檢測對象范圍的情況下，通過將從處于該范圍內的相位差檢測用像素單元31R的一半所得到的信號組和剩余一半的信號組相加而得到的信號組和將從處于該范圍內相位差檢測用像素單元31L的一半所得到的信號組和剩余一半的信號組相加而得到信號組的相關運算，算出散焦量。為此，能夠減少相關運算量。
[0089]另外，根據該變形例，構成用于相關運算的信號組的各信號為將兩個攝像信號相加后的靈敏度較高的信號，因此對于較暗的被攝體將特別有效。
[0090]如此，根據該變形例，也能夠兼顧相位差AF精度的提高和相位差AF的高速化。
[0091]另外，數碼相機也可以設為，在圖8的步驟S3為否時，通過系統控制部11對從固體攝像元件5讀出的攝像圖像信號進行解析而對被攝體的明亮度進行檢測，在明亮度比預定值大的情況下進行圖4的步驟S4以后的處理，在明亮度為預定值以下的情況下進行圖8的步驟S4以后的處理。該預定值也可以設計為預先將一定的值記錄于相機內部的存儲器，或能夠由用戶任意地設定或變更。
[0092]另外，也可以是在圖8的步驟S15中并非在固體攝像元件5外部將攝像信號相加而是在固體攝像元件5內相加。如此，通過在固體攝像元件5內進行信號的相加能夠得到低噪聲的攝像信號，能夠實現相位差AF精度的進一步提高。
[0093]圖4所示的焦點控制方法中，從處于區域50A、50B、50C的相位差檢測用像素單元31R、31L輸出的信號在空間上沿行方向X每隔3像素單元量地配置。并且，成為在步驟S5、步驟S6中進行相關運算的對象的兩個信號組分別在空間上沿行方向X每隔7像素單元量地配置信號。另外，從像素單元輸出的信號與表示該信號的空間上的位置的坐標信息建立對應。本說明書中，將由該坐標信息所決定的信號的配置稱作信號的排列。
[0094]另外，在圖8所示的焦點控制方法中，成為在步驟S16中進行相關運算的對象的兩個信號組分別在空間上沿行方向X每隔7像素單元量而配置信號。如圖8所示的方法的那樣，在將行方向X上相鄰的兩個信號相加的情況下，與相加后的信號建立了對應的坐標信息表示相加前的兩個信號的位置的中間位置。
[0095]如此，在圖4的步驟S5、S6或圖8的步驟S16中，成為進行相關運算的對象的兩個信號組的各自的信號的排列間距比從位于區域50A、50B、50C的所有的相位差檢測用像素單元31R、31L輸出的信號組的排列間距大。
[0096]S卩，盡管全部使用從位于區域50A、50B、50C的所有的相位差檢測用像素單元31R、31L輸出的信號，但能夠以排列間距較寬的信號組彼此進行相關運算，從而能夠減少相關運算所需要的時間，并能夠縮短散焦量的計算所需要的時間。
[0097]另外，圖4的步驟S5和步驟S6中，利用在包含區域50A、50B、50C在內的范圍中處于奇數列的像素單元31R的輸出信號組和處于奇數列的像素單元31L的輸出信號組進行相關運算，利用在該范圍中處于偶數列的像素單元31R的輸出信號組和處于偶數列的像素單元31L的輸出信號組進行相關運算，但是不限于此。
[0098]例如，也可以是，將處于上述范圍的12個對分為在行方向X上每隔兩個地排列的6個對的組和剩余的6個對的組，對各組，進行像素單元31R的輸出信號組和像素單元31L的輸出信號組的相關運算，使用該兩個相關運算的結果而算出散焦量。
[0099]S卩，只要將從處于區域50A、50B、50C的所有的相位差檢測用像素單元31R、31L輸出的信號組每隔η個(η為I以上的自然數)地進行采樣而得到的信號組和剩余的信號組這兩個信號組設為成為相關運算的對象的信號組即可。
[0100]另外，也可以設為，將處于上述范圍的12個對分為3個以上的組，在各組中進行相關運算，使用其結果算出散焦量。該情況下，各組中，只要將從對所得到的信號的排列間距設為相同即可。
[0101]接下來，作為攝像裝置對智能電話的結構進行說明。
[0102]圖10是表示作為本發明的攝影裝置的一實施方式的智能電話200的外觀的圖。圖10所不的智能電話200具有平板狀的殼體201,并在殼體201的一面具備作為顯不部的顯示面板202和作為輸入部的操作面板203成為一體的顯示輸入部204。另外，這種殼體201具備揚聲器205、麥克風206、操作部207及相機部208。另外，殼體201的結構不限于此，例如，也能夠采用顯示部和輸入部獨立的結構，或者采用具有折疊構造、滑動機構的結構。
[0103]圖11是表示圖10所示的智能電話200的結構的框圖。如圖10所示，作為智能電話的主要的結構要素，具備無線通信部210、顯示輸入部204、通話部211、操作部207、相機部208、存儲部212、外部輸入輸出部213、GPS(Global Posit1ning System:全球定位系統)接收部214、移動傳感器部215、電源部216及主控制部220。另外，作為智能電話200的主要的功能，具備進行經由省略圖示的基地站裝置BS和省略圖示的移動通信網NW的移動無線通信的無線通信功能。
[0104]無線通信部210按照主控制部220的指示而對收納于移動通信網NW的基地站裝置BS進行無線通信。使用該無線通信，而進行聲音數據、圖像數據等各種文件數據、電子郵件數據等的發送接收、Web數據、流數據等的接收。
[0105]顯示輸入部204是通過主控制部220的控制而顯示圖像(靜止圖像和動畫圖像)、文字信息等而視覺地向用戶傳遞信息并且檢測與所顯示的信息相對應的用戶操作的所謂觸摸面板，具備顯示面板202和操作面板203。
[0106]顯不面板202 使用 LCD (Liquid Crystal Display:液晶顯不器)，OELD (OrganicElectro 一 Luminescence Display:有機電致發光顯示器)等作為顯示裝置。
[0107]操作面板203是對在顯示面板202的顯示面上顯示的圖像可視覺確認地進行載置并對由用戶的手指、尖筆操作的一或多個坐標進行檢測的裝置。如果由用戶的手指、尖筆對該裝置進行了操作，則將因操作而產生的檢測信號輸出到主控制部220。接下來，主控制部220基于接收到的檢測信號而對顯示面板202上的操作位置(坐標)進行檢測。
[0108]圖10所示，作為本發明的攝影裝置的一實施方式而例示的智能電話200的顯示面板202和操作面板203成為一體而構成顯示輸入部204，但是也可以成為操作面板203將顯示面板202完全地覆蓋那樣的配置。
[0109]在采用該配置的情況下，操作面板203也可以對顯示面板202外的區域也具備檢測用戶操作的功能。換言之，操作面板203也可以具備關于與顯示面板202重合的重疊部分的檢測區域(以下，稱作顯示區域)和關于除此以外的與顯示面板202不重合的外邊緣部分的檢測區域(以下，稱作非顯示區域)。
[0110]另外，可以使顯示區域的大小和顯示面板202的大小完全一致，但是也未必一定使兩者一致。另外，操作面板203可以具備外緣部分和除此以外的內側部分這兩個感應區域。此外，外緣部分的寬度可根據殼體201的大小等而適當設計。此外，作為由操作面板203采用的位置檢測方式，能夠列舉矩陣開關方式、電阻膜方式、表面彈性波方式、紅外線方式、電磁感應方式、靜電電容方式等，也能夠采用任一方式。
[0111]通話部211具備揚聲器205、麥克風206，將通過麥克風206而輸入的用戶的聲音轉換為能夠由主控制部220處理的聲音數據而輸出到主控制部220，或者對由無線通信部210或外部輸入輸出部213接收到的聲音數據進行解碼而從揚聲器205輸出。另外，如圖10所示，例如，能夠將揚聲器205搭載于與設置有顯示輸入部204的面相同的面，將麥克風206搭載于殼體201的側面。
[0112]操作部207是使用了鍵開關等的硬件鍵，接受來自用戶的指示。例如，如圖10所示，操作部207是如下的按壓按鈕式開關:搭載于智能電話200的殼體201的側面，若用手指等按下則成為接通，若使手指離開則通過彈簧等的復原力而成為斷開狀態。
[0113]存儲部212對主控制部220的控制程序、或控制數據、應用軟件、與通信對方的名稱、電話號碼等建立了對應的地址數據、發送接收的電子郵件的數據、利用Web瀏覽下載的Web數據、已下載的內容數據進行存儲，另外對流數據等暫時性地進行存儲。另外，存儲部212由智能電話內置的內部存儲部217和具有裝卸自如的外部存儲器插槽的外部存儲部218構成。另外，構成存儲部212的各個內部存儲部217和外部存儲部218使用閃存型(flash memory type)、硬盤型(hard disk type)、多媒體卡微型(multimedia card microtype)、卡型存儲器(例如MicroSD (注冊商標)存儲器等)、RAM (Random Access Memory:隨機存儲器)、ROM (Read Only Memory:只讀存儲器)等存儲介質而實現。
[0114]外部輸入輸出部213起到與連接于智能電話200的所有的外部設備的接口的作用，用于通過通信等(例如，通用串行總線(USB)、IEEE1394等)或網絡(例如互聯網、無線 LAN、藍牙(Bluetooth)(注冊商標)、RFID (Rad1 Frequency Identificat1n:無線射頻識別)、紅外線通信(Infrared Data Associat1n(紅外數據協會):1rDA)(注冊商標)、UffB(Ultra Wideband:超寬帶)(注冊商標)、紫蜂(ZigBee)(注冊商標)等)與其他外部設備直接或間接地連接。
[0115]作為與智能電話200連接的外部設備，例如有:有/無線頭戴式耳機、有/無線外部充電器、有/無線數據端口、經由卡插座而連接的存儲卡(Memory card)、SIM(SubscriberIdentity Module Card:客戶識別模塊卡)/UIM(User Identity Module Card:用戶識別模塊卡)卡、經由音頻/視頻l/0(lnput/0utput)端子而連接的外部音頻/視頻設備、無線連接的外部音頻/視頻設備、有/無線連接的智能電話、有/無線連接的個人計算機、有/無線連接的PDA、有/無線連接的個人計算機、耳機等。外部輸入輸出部213能夠將從這種外部設備接受了傳送的數據傳遞給智能電話200的內部的各結構要素，或者將智能電話200的內部的數據傳遞給外部設備。
[0116]GPS接收部214按照主控制部220的指示，接收從GPS衛星STl?STn發送的GPS信號，執行基于接收到的多個GPS信號的測位運算處理，對該智能電話200的由緯度、經度、高度構成的位置進行檢測。GPS接收部214在能夠從無線通信部210、外部輸入輸出部213 (例如無線LAN)取得位置信息時，也能夠使用該位置信息而對位置進行檢測。
[0117]移動傳感器部215例如具備三軸的加速度傳感器等，按照主控制部220的指示對智能電話200的物理性的移動進行檢測。通過對智能電話200的物理性的移動進行檢測，可檢測智能電話200的移動方向、加速度。將該檢測結果輸出給主控制部220。
[0118]電源部216按照主控制部220的指示向智能電話200的各部供給蓄電池(未圖示)所蓄積的電力。
[0119]主控制部220具備微處理器，按照存儲部212所存儲控制程序、控制數據而動作，對智能電話200的各部統一地進行控制。另外，主控制部220為了通過無線通信部210進行聲音通信、數據通信，而具備對通信系統的各部進行控制的移動通信控制功能和應用處理功能。
[0120]應用處理功能按照存儲部212所存儲的應用軟件通過主控制部220進行動作來實現。作為應用處理功能例如有:對外部輸入輸出部213進行控制而與相向設備進行數據通信的紅外線通信功能、進行電子郵件的發送接收的電子郵件功能、閱覽Web頁的Web瀏覽功能等。
[0121]另外，主控制部220具備基于接收數據、已下載的流數據等圖像數據(靜止圖像、動畫圖像的數據)而在顯示輸入部204顯示影像等的圖像處理功能。所謂圖像處理功能，是指主控制部220對上述圖像數據進行解碼，對該解碼結果實施圖像處理從而在顯示輸入部204顯示圖像的功能。
[0122]此外，主控制部220執行對顯示面板202的顯示控制和對通過操作部207、操作面板203的用戶操作進行檢測的操作檢測控制。通過顯示控制的執行，主控制部220對用于起動應用軟件的圖標、滾動條等軟件鍵進行顯示或者對用于創建電子郵件的窗口進行顯示。另外，滾動條是指用于針對沒有收納到顯示面板202的顯示區域的較大的圖像等接收使圖像的顯示部分移動的指示的軟件鍵。
[0123]另外，通過操作檢測控制的執行，主控制部220對通過操作部207的用戶操作進行檢測，或者通過操作面板203接受上述圖標的操作、對上述窗口的輸入欄的文字列的輸入，或者接受通過滾動條的顯示圖像的滾動要求。
[0124]此外，通過操作檢測控制的執行，主控制部220具備如下觸摸面板控制功能:判定操作面板203的操作位置是與顯示面板202重合的重疊部分(顯示區域)還是除此以外的不與顯示面板202重合的外緣部分(非顯示區域)，并對操作面板203的感應區域、軟件鍵的顯示位置進行控制。
[0125]另外，主控制部220也能夠檢測對操作面板203的手勢操作并根據檢測出的手勢操作來執行預先設定的功能。所謂手勢操作并非以往的單純的觸摸操作，而是指利用手指等描繪軌跡或同時指定多個位置、或將它們組合而從多個位置對至少一個位置描繪軌跡的操作。
[0126]相機部208包括圖1所示的數碼相機中的外部存儲器控制部20、記錄介質21、顯示控制部22、顯示部23及操作部14以外的結構。由相機部208生成的攝像圖像數據能夠記錄于存儲部212或通過輸入輸出部213、無線通信部210而輸出。在圖10所示的智能電話200中，相機部208搭載于與顯示輸入部204相同的面，但是相機部208的搭載位置不限于此，也可以搭載于顯示輸入部204的背面。
[0127]另外，相機部208能夠用于智能電話200的各種功能。例如，能夠在顯示面板202顯示由相機部208取得的圖像、作為操作面板203的操作輸入之一而利用相機部208的圖像。另外，在GPS接收部214對位置進行檢測時，也能夠參照來自相機部208的圖像而對位置進行檢測。此外，也能夠參照來自相機部208的圖像，不使用三軸的加速度傳感器，或者與三軸的加速度傳感器并用，而對智能電話200的相機部208的光軸方向進行判斷、對現在的使用環境進行判斷。不言而喻，也能夠在應用軟件內利用來自相機部208的圖像。
[0128]另外，也可以向靜止畫面或動畫的圖像數據附加由GPS接收部214取得的位置信息、由麥克風206取得的聲音信息(也可以利用主控制部等進行聲音文本轉換而成為文本信息)、由移動傳感器部215取得的姿勢信息等并記錄于記錄部212，或者也能夠經由輸入輸出部213、無線通信部210而輸出。
[0129]以上那樣的結構的智能電話200中，也同樣能夠進行高速且高精度的相位差AF。
[0130]如以上所說明的那樣，在本說明書中公開了以下的事項。
[0131]所公開的攝像裝置具備:攝像元件，具有多個對通過了攝影光學系統的不同光瞳區域的一對光束進行受光而輸出與光量對應的信號的第一像素單兀和第二像素單兀的對；第一散焦量計算部，使用從處于第一范圍的多個上述對得到的窄范圍信號組而算出散焦量；第二散焦量計算部，使用從處于第二范圍的全部的上述對得到的寬范圍信號組而算出散焦量，該第二范圍包含上述第一范圍且比該第一范圍寬；及對焦控制部，基于由上述第一散焦量計算部算出的散焦量或由上述第二散焦量計算部算出的散焦量來控制上述攝像光學系統的對焦狀態，上述第二散焦量計算部使用上述寬范圍信號組生成以比上述窄范圍信號組的排列間距寬的間距排列的寬間距信號組，并使用上述寬間距信號組來進行散焦量的計算。
[0132]所公開的攝像裝置中，上述第二散焦量計算部進行如下的第一處理:分別生成從上述寬范圍信號組每隔預定個地對上述對的信號進行采樣而得到的信號組和剩余的信號組這兩個信號組作為上述寬間距信號組，對上述兩個寬間距信號組分別進行上述第一像素單元的信號和上述第二像素單元的信號的相關運算，使用該兩個相關運算的結果來算出上述散焦量。
[0133]所公開的攝像裝置具備:攝像元件驅動部，在通過上述第一處理計算上述散焦量的情況下，該攝像元件驅動部進行從上述攝像元件獨立地讀出上述兩個寬間距信號組的各寬間距信號組的驅動。
[0134]所公開的攝像裝置的上述第二散焦量計算部進行如下的第二處理:在被攝體的明亮度超過預先確定的值時，基于上述兩個寬間距信號組的一方的相關運算結果來算出上述散焦量，上述攝像元件驅動部在上述被攝體的明亮度超過上述預先確定的值時省略上述兩個寬間距信號組的另一方從上述攝像元件的讀出。
[0135]所公開的攝像裝置的上述第二散焦量計算部進行如下的第二處理:在被攝體的明亮度超過預先確定的值時，基于上述兩個寬間距信號組的一方的相關運算結果來算出上述散焦量。
[0136]所公開的攝像裝置的上述第二散焦量計算部進行如下的第三處理:將上述寬范圍信號組分為每連續排列的多個構成的組，通過將各組中的上述第一像素單元的信號彼此相加并將各組中的上述第二像素單元的信號彼此相加來生成上述寬間距信號組，基于該寬間距信號組中的上述第一像素單元的信號組和上述第二像素單元的信號組的相關運算結果來算出上述散焦量。
[0137]所公開的攝像裝置中，上述第二散焦量計算部在被攝體的明亮度為預先確定的值以下時通過上述第三處理來算出上述散焦量。
[0138]所公開的攝像裝置中的上述第三處理包括如下的處理:通過在上述攝像元件內部將上述各組中的上述第一像素單元的信號彼此相加并在上述攝像元件內部將上述各組中的上述第二像素單元的信號彼此相加來生成上述寬間距信號組。
[0139]所公開的對焦控制方法具備:第一散焦量計算步驟，在具有多個對通過了攝影光學系統的不同光瞳區域的一對的光束進行受光而輸出與光量對應的信號的第一像素單兀和第二像素單元的對的攝像元件中，使用從處于第一范圍的多個上述對得到的窄范圍信號組而算出散焦量；第二散焦量計算步驟，使用從處于第二范圍的全部的上述對得到的寬范圍信號組而算出散焦量，該第二范圍包含上述第一范圍且比該第一范圍寬；及對焦控制步驟，基于由上述第一散焦量計算步驟算出的散焦量或由上述第二散焦量計算步驟算出的散焦量來控制上述攝像光學系統的對焦狀態，上述第二散焦量計算步驟中，使用上述寬范圍信號組生成以比上述窄范圍信號組的排列間距寬的間距排列的寬間距信號組，并使用上述寬間距信號組來進行散焦量的計算。
[0140]工業實用性
[0141]根據本發明，可以提供能夠高精度且高速地進行相位差AF的攝像裝置及對焦控制方法。
[0142]詳細地并參照特定的實施方式對本發明進行了說明，但是可以在不脫離本發明的精神和范圍的情況下施加各種各樣的變更、修正對于本領域技術人員來說是明顯的。
[0143]本申請基于2012年5月I日提出的日本專利申請(特愿2012 — 104574)，將其內容通過參照而并入本文中。
[0144]附圖標記說明
[0145]I攝影透鏡
[0146]5 固體攝像元件
[0147]30 攝像用像素單元
[0148]3 IR、3IL 相位差檢測用像素單元
【權利要求】
1.一種攝像裝置，具備: 攝像元件，具有多個對通過了攝影光學系統的光瞳區域的不同部分的一對光束進行受光而輸出與光量對應的信號的第一像素單兀和第二像素單兀的對； 第一散焦量計算部，使用從處于第一范圍的多個所述對得到的窄范圍信號組而算出散焦量； 第二散焦量計算部，使用從處于第二范圍的全部的所述對得到的寬范圍信號組而算出散焦量，該第二范圍包含所述第一范圍且比該第一范圍寬；及 對焦控制部，基于由所述第一散焦量計算部算出的散焦量或由所述第二散焦量計算部算出的散焦量來控制所述攝像光學系統的對焦狀態， 所述第二散焦量計算部使用所述寬范圍信號組生成以比所述窄范圍信號組的排列間距寬的間距排列的寬間距信號組，并使用所述寬間距信號組來進行散焦量的計算。
2.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述第二散焦量計算部進行如下的第一處理:分別生成從所述寬范圍信號組每隔預定個地對所述對的信號進行采樣而得到的信號組和剩余的信號組這兩個信號組作為所述寬間距信號組，對所述兩個寬間距信號組分別進行所述第一像素單元的信號和所述第二像素單元的信號的相關運算，使用該兩個相關運算的結果來算出所述散焦量。
3.根據權利要求2所述的攝像裝置，其中， 所述第二散焦量計算部進行如下的第二處理:在被攝體的明亮度超過預先確定的值時，基于所述兩個寬間距信號組的一方的相關運算結果來算出所述散焦量。
4.根據權利要求2所述的攝像裝置，其中， 具備攝像元件驅動部，在通過所述第一處理計算所述散焦量的情況下，所述攝像元件驅動部進行從所述攝像元件獨立地讀出所述兩個寬間距信號組的各寬間距信號組的驅動。
5.根據權利要求4所述的攝像裝置，其中， 所述第二散焦量計算部進行如下的第二處理:在被攝體的明亮度超過預先確定的值時，基于所述兩個寬間距信號組的一方的相關運算結果來算出所述散焦量， 在所述被攝體的明亮度超過所述預先確定的值時，所述攝像元件驅動部省略所述兩個寬間距信號組的另一方從所述攝像元件的讀出。
6.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述第二散焦量計算部進行如下的第三處理:將所述寬范圍信號組分為每連續排列的多個構成的組，通過將各組中的所述第一像素單元的信號彼此相加并將各組中的所述第二像素單元的信號彼此相加來生成所述寬間距信號組，基于該寬間距信號組中的所述第一像素單元的信號組和所述第二像素單元的信號組的相關運算結果來算出所述散焦量。
7.根據權利要求6所述的攝像裝置，其中， 所述第二散焦量計算部在被攝體的明亮度為預先確定的值以下時通過所述第三處理來算出所述散焦量。
8.根據權利要求6或7所述的攝像裝置，其中， 所述第三處理是如下的處理:通過在所述攝像元件內部將所述各組中的所述第一像素單元的信號彼此相加并在所述攝像元件內部將所述各組中的所述第二像素單元的信號彼此相加來生成所述寬間距信號組。
9.一種對焦控制方法,具備: 第一散焦量計算步驟，在具有多個對通過了攝影光學系統的光瞳區域的不同部分的一對的光束進行受光而輸出與光量對應的信號的第一像素單元和第二像素單元的對的攝像元件中，使用從處于第一范圍的多個所述對得到的窄范圍信號組而算出散焦量； 第二散焦量計算步驟，使用從處于第二范圍的全部的所述對得到的寬范圍信號組而算出散焦量，該第二范圍包含所述第一范圍且比該第一范圍寬；及 對焦控制步驟，基于由所述第一散焦量計算步驟算出的散焦量或由所述第二散焦量計算步驟算出的散焦量來控制所述攝像光學系統的對焦狀態， 所述第二散焦量計算步驟中，使用所述寬范圍信號組生成以比所述窄范圍信號組的排列間距寬的間距排列的寬間距信號組，并使用所述寬間距信號組來進行散焦量的計算。
【文檔編號】G02B7/34GK104272161SQ201380023285
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月3日 優先權日:2012年5月1日
【發明者】青木貴嗣 申請人:富士膠片株式會社