本發(fā)明涉及一種攝像設(shè)備及攝像設(shè)備的控制方法。

背景技術(shù)：

諸如數(shù)字照相機(jī)等的攝像設(shè)備(包括電子裝置中所嵌入的攝像設(shè)備)通常具有自動調(diào)焦(AF)功能。就自動調(diào)焦功能而言，存在相位差檢測方法和對比度檢測方法。盡管傳統(tǒng)上相位差檢測方法需要與圖像傳感器分離的AF傳感器，但近來已經(jīng)實現(xiàn)了使用利用從圖像傳感器獲得的信號的相位差檢測方法的自動調(diào)焦功能，并且該自動調(diào)焦功能被稱為攝像面相位差A(yù)F。

相位差檢測方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以同時檢測散焦量和散焦方向這兩者，但需要在針對一對圖像信號改變相對移動量的情況下，重復(fù)執(zhí)行相關(guān)計算，由此得到大量的計算結(jié)果。為了實現(xiàn)高速的焦點(diǎn)檢測和功耗的降低，做出了與減少相位差檢測方法中的計算量有關(guān)的提案。

日本特開2013-54261公開了在從一對圖像信號的移動量的絕對值小的狀態(tài)起增大移動量的情況下進(jìn)行相關(guān)計算，并且在檢測到相關(guān)量的極值時結(jié)束相關(guān)計算。利用該結(jié)構(gòu)，與針對整個移動區(qū)域進(jìn)行計算的情況相比，這更可能以更少的計算量來結(jié)束相關(guān)計算。

然而，利用日本特開2013-54261所公開的方法，由于在檢測到具有小散焦量的被攝體的極值時結(jié)束相關(guān)計算，因此存在無法使拍攝者所期望的被攝體聚焦的情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于該問題而做出了本發(fā)明。在一個方面，本發(fā)明提供能夠在要進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的被攝體的各種散焦?fàn)顟B(tài)下減少焦點(diǎn)檢測所用的相關(guān)計算的量的攝像設(shè)備以及用于控制該攝像設(shè)備的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種攝像設(shè)備，包括：生成部件，用于基于從圖像傳感器獲得的信號來生成多對圖像信號；相位差確定部件，用于針對所述多對圖像信號中的一對或多對圖像信號，基于使所述一對或多對圖像信號的位置相對移動的情況下所計算出的相關(guān)量，來確定圖像信號的相位差；計算部件，用于基于所述相位差確定部件所確定出的相位差來計算散焦量；以及控制部件，用于基于所述散焦量來控制調(diào)焦透鏡的位置，其中，所述生成部件被配置為生成能夠檢測到的散焦量范圍不同且散焦量檢測精度不同的信號對作為所述多對圖像信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種攝像設(shè)備，包括：生成部件，用于基于從圖像傳感器獲得的信號來生成多對圖像信號；相位差確定部件，用于針對所述多對圖像信號中的一對或多對圖像信號，基于使所述一對或多對圖像信號的位置相對移動的情況下所計算出的相關(guān)量，來確定圖像信號的相位差；計算部件，用于基于所述相位差確定部件所確定出的相位差來計算散焦量；以及控制部件，用于基于所述散焦量來控制調(diào)焦透鏡的位置，其中，所述生成部件被配置為通過以不同壓縮率對從所述圖像傳感器所獲得的一對圖像信號的數(shù)據(jù)量進(jìn)行壓縮來生成所述多對圖像信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種攝像設(shè)備的控制方法，所述控制方法包括以下步驟：生成步驟，用于基于從圖像傳感器獲得的信號來生成多對圖像信號；針對所述多對圖像信號中的一對或多對圖像信號，基于使所述一對或多對圖像信號的位置相對移動的情況下所計算出的相關(guān)量，來確定圖像信號的相位差；基于所確定出的相位差來計算散焦量；以及基于所述散焦量來控制調(diào)焦透鏡的位置，其中，在所述生成步驟中，生成能夠檢測到的散焦量范圍不同且散焦量檢測精度不同的信號對作為所述多對圖像信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種攝像設(shè)備的控制方法，所述控制方法包括以下步驟：生成步驟，用于基于從圖像傳感器獲得的信號來生成多對圖像信號；針對所述多對圖像信號中的一對或多對圖像信號，基于使所述一對或多對圖像信號的位置相對移動的情況下所計算出的相關(guān)量，來確定圖像信號的相位差；基于所確定出的相位差來計算散焦量；以及基于所述散焦量來控制調(diào)焦透鏡的位置，其中，在所述生成步驟中，通過以不同壓縮率對從所述圖像傳感器所獲得的一對圖像信號的數(shù)據(jù)量進(jìn)行壓縮來生成所述多對圖像信號。

根據(jù)以下參考附圖對實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。

附圖說明

圖1是示出用作根據(jù)本發(fā)明實施例的攝像設(shè)備的數(shù)字照相機(jī)的功能結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是示意性地示出圖1的圖像傳感器122中的攝像像素和焦點(diǎn)檢測像素的配置的圖。

圖3A和圖3B是示意性地示出圖2所示的攝像像素的結(jié)構(gòu)的平面圖和截面圖。

圖4是示出圖3A和圖3B所示的像素結(jié)構(gòu)與光瞳分割之間的對應(yīng)關(guān)系的示意性說明圖。

圖5A是示出實施例中的圖像傳感器與光瞳分割之間的對應(yīng)關(guān)系的圖。

圖5B是示出根據(jù)實施例的散焦量與第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號間的相位差之間的關(guān)系的圖。

圖6是示意性地示出根據(jù)實施例的焦點(diǎn)檢測區(qū)域的配置的圖。

圖7是示出根據(jù)實施例的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)操作整體的流程圖。

圖8是示出根據(jù)第一實施例的焦點(diǎn)檢測信號生成處理的流程圖。

圖9是示出根據(jù)第一實施例的散焦量計算處理的流程圖。

圖10是示出根據(jù)第一實施例的相關(guān)計算的設(shè)置的圖。

圖11是示出根據(jù)第二實施例的散焦量計算處理的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。注意，盡管以下將說明本發(fā)明應(yīng)用于用作攝像設(shè)備的數(shù)字照相機(jī)的實施例，但本發(fā)明可以應(yīng)用于包括具有使用相位差檢測方法的自動調(diào)焦功能的照相機(jī)的任意電子裝置。這樣的電子裝置的示例包括個人計算機(jī)、平板電腦終端、游戲機(jī)、移動電話、機(jī)器人、行車記錄儀和家用電器等，但不限于此。

第一實施例

結(jié)構(gòu)的說明-鏡頭單元

圖1是示出鏡頭可更換數(shù)字照相機(jī)100的功能結(jié)構(gòu)的框圖，其中該鏡頭可更換數(shù)字照相機(jī)100用作根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像設(shè)備的示例。根據(jù)本實施例的數(shù)字照相機(jī)100具有照相機(jī)本體120和可拆卸的鏡頭單元110。鏡頭單元110可以經(jīng)由虛線表示的安裝件M安裝至照相機(jī)本體120。注意，數(shù)字照相機(jī)100不必是鏡頭可更換型。

鏡頭單元110具有光學(xué)系統(tǒng)(第一透鏡組101、光圈102、第二透鏡組103和調(diào)焦透鏡組(以下簡稱為“調(diào)焦透鏡”))104以及驅(qū)動/控制系統(tǒng)。

第一透鏡組101配置在鏡頭單元110的端部，并且以使得能夠在光軸方向OA上移動的方式被保持。光圈102具有調(diào)節(jié)攝像時的光量的功能，并且還用作用于控制拍攝靜止圖像時的曝光時間的機(jī)械快門。光圈102和第二透鏡組103可以在光軸方向OA上一體移動，并且通過與第一透鏡組101連動地移動來實現(xiàn)變焦功能。調(diào)焦透鏡104也可以在光軸方向OA上移動，并且通過調(diào)焦透鏡的位置來確定鏡頭單元110聚焦的被攝體距離(焦距)。因此，可以通過控制調(diào)焦透鏡104在光軸方向OA上的位置，來調(diào)節(jié)鏡頭單元110的焦距。

驅(qū)動/控制系統(tǒng)具有變焦致動器111、光圈致動器112、調(diào)焦致動器113、變焦驅(qū)動電路114、光圈驅(qū)動電路115、調(diào)焦驅(qū)動電路116、鏡頭MPU 117以及鏡頭存儲器118。

變焦驅(qū)動電路114使用變焦致動器111在光軸方向OA上驅(qū)動第一透鏡組101和第二透鏡組103，并且控制鏡頭單元110的光學(xué)系統(tǒng)的視角。光圈驅(qū)動電路115使用光圈致動器112驅(qū)動光圈102，并且控制光圈102的開口直徑以及打開和關(guān)閉操作。調(diào)焦驅(qū)動電路116使用調(diào)焦致動器113在光軸方向OA上驅(qū)動調(diào)焦透鏡104，并且控制鏡頭單元110的光學(xué)系統(tǒng)的焦距。調(diào)焦驅(qū)動電路116使用調(diào)焦致動器113來檢測調(diào)焦透鏡104的當(dāng)前位置。

鏡頭MPU(處理器)117進(jìn)行與鏡頭單元110相關(guān)的全部計算和控制，并且控制變焦驅(qū)動電路114、光圈驅(qū)動電路115和調(diào)焦驅(qū)動電路116。鏡頭MPU 117經(jīng)由安裝件M連接至照相機(jī)MPU 125，并且與照相機(jī)MPU 125進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的通信。例如，鏡頭MPU 117檢測調(diào)焦透鏡104的位置，并且響應(yīng)于來自照相機(jī)MPU 125的請求向照相機(jī)MPU 125通知透鏡位置信息。該透鏡位置信息包括諸如調(diào)焦透鏡104在光軸方向OA上的位置、光學(xué)系統(tǒng)不移動的狀態(tài)下出射光瞳在光軸方向OA上的位置和直徑、以及用于限制出射光瞳的光束的透鏡框在光軸方向OA上的位置和直徑等的信息。鏡頭MPU 117還根據(jù)來自照相機(jī)MPU 125的請求來控制變焦驅(qū)動電路114、光圈驅(qū)動電路115和調(diào)焦驅(qū)動電路116。自動焦點(diǎn)檢測所需要的光學(xué)信息預(yù)先存儲在鏡頭存儲器118中。照相機(jī)MPU 125例如通過執(zhí)行鏡頭存儲器118或照相機(jī)MPU 125中所嵌入的非易失性存儲器中所存儲的程序來控制鏡頭單元110的操作。

結(jié)構(gòu)的說明-照相機(jī)本體

照相機(jī)本體120具有光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)低通濾波器121和圖像傳感器122)以及驅(qū)動/控制系統(tǒng)。鏡頭單元110的光學(xué)系統(tǒng)(第一透鏡組101、光圈102、第二透鏡組103和調(diào)焦透鏡104)以及照相機(jī)本體120的光學(xué)低通濾波器121構(gòu)成了用于形成被攝體光學(xué)圖像的攝像光學(xué)系統(tǒng)。

光學(xué)低通濾波器121減輕所拍攝的圖像中產(chǎn)生的偽色和摩爾紋。圖像傳感器122例如包括CMOS圖像傳感器和外圍電路，并且圖像傳感器122通常具有被配置成行和列的數(shù)百萬～數(shù)千萬個像素。根據(jù)本實施例的圖像傳感器122具有光瞳分割功能，并且可以使用圖像傳感器122的輸出信號來實現(xiàn)攝像面相位差檢測AF。圖像處理電路124根據(jù)圖像傳感器122的輸出信號來生成相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)以及顯示、記錄和對比度AF(以下稱為TVAF)用的圖像數(shù)據(jù)。

驅(qū)動/控制系統(tǒng)具有傳感器驅(qū)動電路123、圖像處理電路124、照相機(jī)MPU125、顯示器126、操作開關(guān)組127、記錄介質(zhì)128、相位差A(yù)F單元129以及TVAF單元130。

傳感器驅(qū)動電路123控制圖像傳感器122的操作，并且對圖像傳感器122所輸出的圖像信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的信號供給至圖像處理電路124和照相機(jī)MPU 125。圖像處理電路124對從傳感器驅(qū)動電路123供給來的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字照相機(jī)中所進(jìn)行的一般的圖像處理，諸如γ變換、白平衡處理、顏色插值處理和壓縮編碼處理等。圖像處理電路124生成顯示、記錄和TVAF用的圖像數(shù)據(jù)以及相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)。

照相機(jī)MPU(處理器)125進(jìn)行與照相機(jī)本體120相關(guān)的全部計算和控制，并且控制傳感器驅(qū)動電路123、圖像處理電路124、顯示器126、操作開關(guān)組127、記錄介質(zhì)128、相位差A(yù)F單元129以及TVAF單元130。照相機(jī)MPU 125經(jīng)由安裝件M的信號線連接至鏡頭MPU 117，并且向鏡頭MPU 117進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的通信。照相機(jī)MPU 125請求鏡頭MPU 117獲取與鏡頭單元110有關(guān)的光學(xué)信息和調(diào)焦透鏡104的位置。照相機(jī)MPU 125還請求鏡頭MPU 117驅(qū)動光圈102、調(diào)焦透鏡104以及變倍透鏡(第一透鏡組101和第二透鏡組103)。照相機(jī)MPU 125具有存儲了用于控制照相機(jī)本體120的操作的程序的ROM 125a、用于加載程序并存儲變量的RAM 125b以及用于存儲設(shè)置值和GUI數(shù)據(jù)等的EEPROM 125c。

顯示器126包括LCD等，并且顯示與拍攝模式有關(guān)的信息、拍攝之前的預(yù)覽圖像和拍攝之后的確認(rèn)用圖像、菜單畫面、焦點(diǎn)檢測時的聚焦?fàn)顟B(tài)顯示圖像(聚焦框)、表示所檢測到的被攝體的圖像(面部框)和設(shè)置值等。操作開關(guān)(SW)組127是包括電源開關(guān)、釋放開關(guān)、變焦操作開關(guān)、拍攝模式選擇開關(guān)、菜單按鈕、方向鍵、諸如執(zhí)行按鈕等的開關(guān)和按鈕等的輸入裝置組。注意，如果顯示器126是觸摸面板顯示器，則觸摸面板也包括在操作開關(guān)中。記錄介質(zhì)128是例如可移除半導(dǎo)體存儲器或嵌入式非易失性存儲器，并且可以存儲通過拍攝所獲得的諸如靜止圖像、運(yùn)動圖像和語音等的數(shù)據(jù)。

相位差A(yù)F單元129利用圖像處理電路124所獲得的相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行使用相位差檢測方法的焦點(diǎn)檢測。更具體地，圖像處理電路124生成由穿過鏡頭單元110的光學(xué)系統(tǒng)中的出射光瞳內(nèi)的一對光瞳區(qū)域其中之一的光束所形成的圖像以及由穿過另一光瞳區(qū)域的光束所形成的圖像的數(shù)據(jù)，作為相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)。然后，相位差A(yù)F單元129基于構(gòu)成相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)的一對圖像的數(shù)據(jù)的相位差來檢測散焦量。因而，本實施例中的相位差A(yù)F單元129在無需使用專用的AF傳感器的情況下，進(jìn)行基于圖像傳感器122的輸出的相位差A(yù)F(攝像面相位差A(yù)F)。稍后將詳細(xì)說明相位差A(yù)F單元129的操作。

TVAF單元130基于圖像處理電路124所生成的TVAF用的圖像數(shù)據(jù)、或者更具體地基于AF評價值(與圖像數(shù)據(jù)有關(guān)的對比度信息)，進(jìn)行使用對比度檢測方法的焦點(diǎn)檢測(TVAF)。在TVAF中，根據(jù)調(diào)焦透鏡104在不同位置的情況下所拍攝的圖像，將AF評價值最大的調(diào)焦透鏡104的位置檢測為聚焦位置。

因而，本實施例中的數(shù)字照相機(jī)100可以執(zhí)行相位差A(yù)F和TVAF這兩者，并且可以根據(jù)情形來選擇性地使用這兩者或者組合地使用這兩者。

結(jié)構(gòu)的說明-圖像傳感器

圖2示意性地示出根據(jù)本實施例的圖像傳感器122中的配置成行和列的像素中的4列×4行的攝像像素。在根據(jù)本實施例的圖像傳感器122中，將用于針對所拍攝圖像的一個像素獲得信號的攝像像素中的各光電轉(zhuǎn)換區(qū)域在行方向上分割成兩個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，并且可以獲取各光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的輸出。由于可以使用各光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的輸出來生成攝像面相位差檢測AF用的圖像數(shù)據(jù)，因此可以將各光電轉(zhuǎn)換區(qū)域分別視為焦點(diǎn)檢測像素。因此，還可以說圖2示出了8列×4行的焦點(diǎn)檢測像素。

圖像傳感器122設(shè)置了具有作為接收單位200的2行×2列的攝像像素的原色拜爾陣列顏色濾波器。接收單位200包括：兩個攝像像素200G，該兩個攝像像素200G各自設(shè)置有G(綠色)顏色濾波器；一個攝像像素200R，其設(shè)置有R(紅色)顏色濾波器；以及一個攝像像素200B，其設(shè)置有B(藍(lán)色)顏色濾波器。在本說明書中，在一些情況下，將所設(shè)置的顏色濾波器的顏色記載為攝像像素的顏色。在簡稱像素的情況下，“像素”指攝像像素。例如，像素200G是綠色像素，像素200R是紅色像素，并且像素200B是藍(lán)色像素。如圖2的右上方的像素所示，各攝像像素具有被均等地縱向二分割的光電轉(zhuǎn)換單元，并且光電轉(zhuǎn)換單元的左半部分和右半部分可以分別用作第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202。在像素用作攝像像素的情況下，通過將兩個光電轉(zhuǎn)換單元所獲得的信號相加而獲得的信號用作攝像信號。

通過在圖像傳感器122的攝像面上配置圖2所示的大量4×4的攝像像素(8×4焦點(diǎn)檢測像素)的陣列，可以在獲取所拍攝圖像的情況下，進(jìn)行使用畫面的各種位置被用作焦點(diǎn)檢測區(qū)域的攝像面相位差檢測方法的焦點(diǎn)檢測。在本實施例中，假設(shè)攝像像素在橫縱兩個方向上的間距(周期)P均為4μm，并且像素的數(shù)量N是橫向5575×縱向3725＝約2075萬像素。盡管焦點(diǎn)檢測像素在縱向上的間距P與攝像像素相同，但假設(shè)在橫向上的間距P_AF是2μm，因此，焦點(diǎn)檢測像素的數(shù)量N_AF是橫向11150×縱向3725＝約4150萬像素。

圖3A示出從圖像傳感器的光接收面?zhèn)?+z側(cè))觀看的情況下圖2所示的一個攝像像素(這里為200G)的平面圖，并且圖3B示出從-y側(cè)觀看沿圖3A的線a-a截取的截面的情況下該攝像像素的截面圖。

如圖3A和3B所示，在根據(jù)本實施例的像素200G中，形成有用于使入射光聚集于各像素的光接收側(cè)的微透鏡305，并且作為光電轉(zhuǎn)換單元在x方向上被分割成N_H(2)個光電轉(zhuǎn)換單元并且在y方向被分割成N_V(1)個光電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)果而形成光電轉(zhuǎn)換部301和光電轉(zhuǎn)換部302。光電轉(zhuǎn)換部301和302分別與第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202相對應(yīng)。

光電轉(zhuǎn)換部301和302可以各自形成為在p型層和n型層之間具有本征層的pin結(jié)構(gòu)光電二極管，或者在根據(jù)需要省去了本征層的情況下形成為pn結(jié)光電二極管。

在各像素中，顏色濾波器306形成在微透鏡305以及光電轉(zhuǎn)換部301和302之間。顏色濾波器的光譜透過率在第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202之間可以有所不同，或者根據(jù)需要可以省去顏色濾波器。

入射在圖3A和3B所示的像素200G上的光通過微透鏡305而會聚并且被顏色濾波器306分光，之后由光電轉(zhuǎn)換部301和光電轉(zhuǎn)換部302接收。

在光電轉(zhuǎn)換部301和302中，根據(jù)所接收到的光量來成對地生成電子和空穴，并且耗盡層使電子和空穴彼此分離，之后，負(fù)電荷的電子在n型層中累積，并且通過連接至恒定電壓源(未示出)的p型層300來將空穴排出至圖像傳感器122的外部。

光電轉(zhuǎn)換部301和302的n型層中所累積的電子經(jīng)由轉(zhuǎn)移柵極轉(zhuǎn)移至靜電電容部(浮動擴(kuò)散：FD)，并且被轉(zhuǎn)換成電壓信號。

圖4示出示出根據(jù)本實施例的圖3A和3B所示的像素結(jié)構(gòu)和光瞳分割之間的對應(yīng)關(guān)系的示意性說明圖。在圖4中，截面圖的x軸和y軸相對于圖3A和圖3B反轉(zhuǎn)，以使得這些軸與出射光瞳面的坐標(biāo)軸相關(guān)聯(lián)。

在圖4中，第一焦點(diǎn)檢測像素201的第一部分光瞳區(qū)域501由于微透鏡305而與重心向-x方向上偏心的光電轉(zhuǎn)換部301的光接收面大致共軛，并且表示可以在第一焦點(diǎn)檢測像素201中接收到光的光瞳區(qū)域。在第一焦點(diǎn)檢測像素201的第一部分光瞳區(qū)域501中，重心在光瞳面上向+x側(cè)偏心。

在圖4中，第二焦點(diǎn)檢測像素202的第二部分光瞳區(qū)域502由于微透鏡305而與重心向+x方向上偏心的光電轉(zhuǎn)換部302的光接收面大致共軛，并且表示可以在第二焦點(diǎn)檢測像素202中接收光的光瞳區(qū)域。在第二焦點(diǎn)檢測像素202的第二部分光瞳區(qū)域502中，重心在光瞳面上向-x側(cè)偏心。

此外，在圖4中，光瞳區(qū)域500是可以通過整個像素200G來接收光的光瞳區(qū)域，該光瞳區(qū)域是光電轉(zhuǎn)換部301和光電轉(zhuǎn)換部302(第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202)的結(jié)合。

圖5A示出表示根據(jù)本實施例的圖像傳感器和光瞳分割之間的對應(yīng)關(guān)系的示意圖。穿過了不同的部分光瞳區(qū)域(即第一部分光瞳區(qū)域501和第二部分光瞳區(qū)域502)的光束從攝像面800以不同的角度入射在圖像傳感器的各(攝像)像素上，并且由光電轉(zhuǎn)換部301和302接收，其中光電轉(zhuǎn)換部301和302是通過將一個光電轉(zhuǎn)換單元分割成兩個光電轉(zhuǎn)換單元而獲得的。注意，盡管在本實施例中光瞳區(qū)域經(jīng)受水平光瞳分割而成為兩個光瞳區(qū)域，但根據(jù)需要可以進(jìn)行垂直光瞳分割。

在圖像傳感器122中，配置了各自具有第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202的攝像像素，其中第一焦點(diǎn)檢測像素201用于接收穿過了攝像光學(xué)系統(tǒng)中的第一部分光瞳區(qū)域501的光束，第二焦點(diǎn)檢測像素202用于接收穿過了攝像光學(xué)系統(tǒng)中的與第一部分光瞳區(qū)域不同的第二部分光瞳區(qū)域502的光束。因此，各攝像像素接收穿過了作為攝像光學(xué)系統(tǒng)中的第一部分光瞳區(qū)域501和第二部分光瞳區(qū)域502的組合的光瞳區(qū)域500的光束。

注意，攝像像素、第一焦點(diǎn)檢測像素和第二焦點(diǎn)檢測像素可以被配置成分離的像素，而不是圖像傳感器122中所設(shè)置的全部像素各自具有多個光電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)?？蛇x地，可以配置各自具有一個光電轉(zhuǎn)換單元的攝像像素以及各自具有兩個光電轉(zhuǎn)換單元的焦點(diǎn)檢測像素(還可以用作攝像像素)。

在本實施例中，圖像處理電路124對通過針對圖2所示的顏色濾波器的各重復(fù)單位將4個第一焦點(diǎn)檢測像素201的輸出進(jìn)行相加而獲得的多個信號進(jìn)行合成，以生成相位差A(yù)F用的一個圖像信號(以下稱為圖像A)。圖像處理電路124還對通過針對顏色濾波器的各重復(fù)單位將4個第二焦點(diǎn)檢測像素202的輸出進(jìn)行相加而獲得的多個信號進(jìn)行合成，以生成相位差A(yù)F用的另一圖像信號(以下稱為圖像B)。一對圖像A和圖像B形成相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^將存在于顏色濾波器的重復(fù)單位內(nèi)部的相同類型的焦點(diǎn)檢測像素的輸出相加來獲得反映各顏色成分R、G和B的信號，因此該信號可以被視為光譜靈敏度偏差小的亮度信號。注意，在獲得所拍攝的圖像的情況下，針對各像素單位獲取通過將第一焦點(diǎn)檢測像素201的輸出和第二焦點(diǎn)檢測像素202的輸出進(jìn)行相加而獲得的信號。

散焦量和圖像間的相位差之間的關(guān)系

以下將說明光學(xué)系統(tǒng)的散焦量和根據(jù)本實施例的圖像處理電路124所生成的構(gòu)成相位差A(yù)F用的圖像數(shù)據(jù)的一對圖像A和B間的相位差之間的關(guān)系。圖5B是示出散焦量與第一焦點(diǎn)檢測信號(圖像A)和第二焦點(diǎn)檢測信號(圖像B)間的相位差之間的關(guān)系的示意圖。圖像傳感器122配置在攝像面800上，并且如參考圖4和圖5A所述，將攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳分割成兩個出射光瞳、即分割成第一部分光瞳區(qū)域501和第二部分光瞳區(qū)域502。

散焦量d的大小|d|是從被攝體的成像位置到攝像面800的距離。負(fù)散焦量d(d<0)意味著被攝體的成像位置相對于攝像面800位于被攝體側(cè)的前焦點(diǎn)狀態(tài)，并且正散焦量d(d>0)意味著被攝體的成像位置相對于攝像面800位于被攝體相對側(cè)的后焦點(diǎn)狀態(tài)。在被攝體的成像位置位于攝像面800上的聚焦?fàn)顟B(tài)下散焦量d為0。圖5B示出被攝體801處于聚焦?fàn)顟B(tài)(d＝0)并且被攝體802處于前焦點(diǎn)狀態(tài)(d<0)的示例。前焦點(diǎn)狀態(tài)(d<0)和后焦點(diǎn)狀態(tài)(d>0)統(tǒng)稱為散焦?fàn)顟B(tài)(|d|>0)。

在處于前焦點(diǎn)狀態(tài)(d<0)的情況下，在來自被攝體802的光束中，穿過了第一部分光瞳區(qū)域501(第二部分光瞳區(qū)域502)的光束首先會聚在相對于攝像面800的被攝體側(cè)的位置處。之后，該光束的寬度擴(kuò)大為以光束的重心位置G1(G2)作為中心的Γ1(Γ2)，并且在攝像面800上變成模糊的圖像。在用于接收該模糊的圖像的多個像素中的各像素處，通過第一焦點(diǎn)檢測像素201(第二焦點(diǎn)檢測像素202)將該模糊的圖像轉(zhuǎn)換成電信號。然后，如上所述，相位差A(yù)F單元根據(jù)來自第一焦點(diǎn)檢測像素201的信號生成第一焦點(diǎn)檢測信號(圖像A)，并且根據(jù)來自第二焦點(diǎn)檢測像素202的信號生成第二焦點(diǎn)檢測信號(圖像B)。因此，圖像A(圖像B)被記錄為以攝像面800上的重心位置G1(G2)為中心的、被攝體802模糊并且具有寬度Γ1(Γ2)的被攝體圖像。

被攝體圖像的模糊寬度Γ1(Γ2)隨著散焦量d的大小|d|的增大而大致成比例地增大。同樣地，第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的被攝體圖像的相位差p(＝光束的重心位置之間的差G1-G2)的大小|p|也隨著散焦量d的大小|d|的增大而大致成比例地增大。在處于后焦點(diǎn)狀態(tài)(d>0)的情況下，散焦量的大小|d|、被攝體圖像的模糊寬度和相位差p之間的關(guān)系除了圖像A和圖像B之間的圖像移動的方向與處于前焦點(diǎn)狀態(tài)下相反以外是相同的。

因此，圖像A和圖像B之間的相位差的大小隨著散焦量的大小的增大而增大。

焦點(diǎn)檢測

焦點(diǎn)檢測區(qū)域

首先，將說明作為用于生成第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的圖像傳感器122的像素區(qū)域的焦點(diǎn)檢測區(qū)域。在圖6中，圖像傳感器122的有效像素區(qū)域1000中所設(shè)置的焦點(diǎn)檢測區(qū)域覆蓋在進(jìn)行焦點(diǎn)檢測時顯示器126上所顯示的焦點(diǎn)檢測區(qū)域的指示符上。盡管在本實施例中在行方向上存在三個焦點(diǎn)檢測區(qū)域并且在列方向上存在三個焦點(diǎn)檢測區(qū)域(即設(shè)置了總共九個焦點(diǎn)檢測區(qū)域)，但這僅是示例，并且可以設(shè)置更多或更少的焦點(diǎn)檢測區(qū)域。此外，可以不以等間隔來設(shè)置焦點(diǎn)檢測區(qū)域。此外，在如圖像傳感器122中那樣有效像素區(qū)域1000中的每個像素具有第一焦點(diǎn)檢測像素和第二焦點(diǎn)檢測像素的情況下，可以動態(tài)地設(shè)置焦點(diǎn)檢測區(qū)域的位置和大小。例如，可以以用戶所指定的位置為中心將給定區(qū)域設(shè)置成焦點(diǎn)檢測區(qū)域。

在圖6中，將行方向上第n行和列方向上第m列的焦點(diǎn)檢測區(qū)域表示為A(n,m)，并且將具有矩形框形狀并且指示焦點(diǎn)檢測區(qū)域A(n,m)的指示符表示為I(n,m)。基于從該焦點(diǎn)檢測區(qū)域內(nèi)的第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202獲得的信號來生成用來檢測焦點(diǎn)檢測區(qū)域中的散焦量的圖像A和圖像B。指示符I(n,m)通常在疊加在實時取景圖像上的情況下進(jìn)行顯示。

焦點(diǎn)檢測

接著，將使用圖7所示的流程圖來說明數(shù)字照相機(jī)100的焦點(diǎn)檢測操作，該焦點(diǎn)檢測操作主要由照相機(jī)MPU 125來實現(xiàn)。注意，在諸如待機(jī)拍攝等的實時取景顯示的情況下(在拍攝要顯示的運(yùn)動圖像的情況下)以及在記錄運(yùn)動圖像的情況下(在拍攝要記錄的運(yùn)動圖像的情況下)進(jìn)行該處理。

在步驟S501中，照相機(jī)MPU 125檢查是否經(jīng)由操作開關(guān)組127輸入了用以開始焦點(diǎn)檢測操作的指示，并且如果輸入了指示，則照相機(jī)MPU 125使處理進(jìn)入步驟S502，或者如果尚未輸入指示，則進(jìn)行等待。注意，照相機(jī)MPU125使處理進(jìn)入步驟S502所用的觸發(fā)不限于用以開始焦點(diǎn)檢測的指示的輸入，并且還可以是實時取景顯示或運(yùn)動圖像記錄的開始。

在步驟S502中，照相機(jī)MPU 125經(jīng)由安裝件M從鏡頭MPU 117獲取諸如鏡頭單元110的F值、透鏡框信息、調(diào)焦透鏡位置、調(diào)焦校正量和最大散焦量等的各種鏡頭信息。

在步驟S503中，照相機(jī)MPU 125指示圖像處理電路124根據(jù)順次讀出的幀圖像數(shù)據(jù)中的焦點(diǎn)檢測區(qū)域內(nèi)的像素數(shù)據(jù)來生成第一焦點(diǎn)檢測信號(圖像A)和第二焦點(diǎn)檢測信號(圖像B)。圖像處理電路124根據(jù)指示來生成圖像A和圖像B，并且將這些圖像輸出至照相機(jī)MPU 125。如稍后所述，在本實施例中，圖像處理電路124生成多對圖像A和圖像B。

在步驟S504中，照相機(jī)MPU 125將圖像處理電路124所生成的多對圖像A和圖像B供給至相位差A(yù)F單元129。相位差A(yù)F單元129對各對圖像A和圖像B應(yīng)用已知的相關(guān)計算以計算相位差。相位差A(yù)F單元129還判斷所檢測到的相位差的可靠性，并且將所獲得的多個相位差的其中一個轉(zhuǎn)換成散焦量。稍后將說明該處理的詳情。相位差A(yù)F單元129將所獲得的散焦量輸出至照相機(jī)MPU 125。

在步驟S505中，照相機(jī)MPU 125基于步驟S504中從相位差A(yù)F單元129所獲得的散焦量，來計算鏡頭單元110的調(diào)焦透鏡104的驅(qū)動方向和驅(qū)動量。注意，如果相位差A(yù)F單元129判斷為無法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測，則照相機(jī)MPU 125使調(diào)焦透鏡104停止。可選地，照相機(jī)MPU 125使調(diào)焦透鏡104的驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換成搜索驅(qū)動模式，并且計算用于對透鏡進(jìn)行給定量的驅(qū)動的透鏡驅(qū)動量。例如，照相機(jī)MPU 125確定將調(diào)焦透鏡104在預(yù)先確定的可能存在被攝體的方向上、例如向近側(cè)進(jìn)行給定量的驅(qū)動。

在步驟S506中，照相機(jī)MPU 125經(jīng)由安裝件M和鏡頭MPU 117向調(diào)焦驅(qū)動電路116發(fā)送與調(diào)焦透鏡104的驅(qū)動方向和驅(qū)動量有關(guān)的信息。調(diào)焦驅(qū)動電路116基于所接收到的與所接收到的驅(qū)動方向和驅(qū)動量有關(guān)的信息來驅(qū)動調(diào)焦透鏡104。如此進(jìn)行了鏡頭單元110的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。注意，對于運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)的下一幀和隨后的幀，也可以同樣地進(jìn)行圖7中的操作。

接著，將使用圖8所示的流程圖來說明圖7的步驟S503中的圖像處理電路124所進(jìn)行的信號生成處理。

首先，在步驟S5031中，圖像處理電路124使用焦點(diǎn)檢測區(qū)域中的各像素具有的第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202的輸出來生成一對焦點(diǎn)檢測信號。如上所述，圖像處理電路124首先針對顏色濾波器的各重復(fù)單位將第一焦點(diǎn)檢測像素201(第二焦點(diǎn)檢測像素202)的輸出進(jìn)行相加，之后對焦點(diǎn)檢測方向上的輸出進(jìn)行合成并且生成作為焦點(diǎn)檢測用的圖像信號的圖像A(圖像B)。

接著，在步驟S5032中，圖像處理電路124對步驟S5031中所生成的該對圖像信號進(jìn)行校正。例如，該校正包括由于光學(xué)系統(tǒng)中的周圍光量的減少(漸暈)所引起的圖像信號之間的水平差的校正以及由于像素靈敏度的變化所引起的固定模式噪聲的校正。圖像處理電路124將校正后的圖像信號暫時保存在例如照相機(jī)MPU 125的RAM 125b中。

在步驟S5033中，圖像處理電路124從RAM 125b讀出校正后的圖像信號，并且生成第一信號。所述第一信號是通過減少校正后的圖像A和圖像B的數(shù)據(jù)量所獲得的一對圖像信號，并且圖像處理電路124通過例如間隔剔除數(shù)據(jù)或?qū)⒍嘟M鄰接的數(shù)據(jù)替換成代表值來生成第一信號。

假設(shè)例如通過將連續(xù)的三組數(shù)據(jù)替換成代表值(這里為平均值)來生成數(shù)據(jù)量被壓縮成1/3的第一信號。在這種情況下，假設(shè)將校正后的圖像A和圖像B分別表示為A(k)和B(k)，利用以下公式(1)和(2)來表示第一信號A2(m)和B2(m)，其中k是滿足1≤k≤P的整數(shù)，m是滿足1≤m≤Q的整數(shù)。

A2(m)＝(A(m)+A(m+1)+A(m+2))/3 (1)

B2(m)＝(B(m)+B(m+1)+B(m+2))/3 (2)

利用這些公式，將構(gòu)成第一信號A2(m)和B2(m)的數(shù)據(jù)的組數(shù)壓縮(減少)至大約P/3。圖像處理電路124將第一信號保存在例如照相機(jī)MPU 125的RAM125b中。

在步驟S5034中，圖像處理電路124再次從RAM 125b讀出校正后的圖像信號，并且生成第二信號。所述第二信號是通過減少校正后的圖像A和圖像B的數(shù)據(jù)量所獲得的一對圖像信號，其中第二信號的數(shù)據(jù)量所減少的量與第一信號的情況相比更少。例如，在不減少數(shù)據(jù)量的情況下，圖像處理電路124可以使用所讀取的校正后的圖像A和圖像B原樣作為第二信號。假設(shè)分別將校正后的圖像A和圖像B表示為A(k)和B(k)，利用以下公式(3)和(4)來表示第二信號A3(n)和B3(n)，其中k是滿足1≤k≤P的整數(shù)，n是滿足1≤n≤P的整數(shù)。

A3(n)＝A(n) (3)

B3(n)＝B(n) (4)

圖像處理電路124將第二信號保存在例如照相機(jī)MPU 125的RAM 125b中。

步驟S5033和步驟S5034中所生成的第一信號和第二信號的數(shù)據(jù)壓縮率(壓縮后的數(shù)據(jù)量/壓縮前的數(shù)據(jù)量(％))不限于上述示例。例如，可以采用以下結(jié)構(gòu)：如果記錄圖像的數(shù)據(jù)壓縮率高，則將第一信號的數(shù)據(jù)量壓縮成1/6，并且將第二信號的數(shù)據(jù)量壓縮成1/2。

在結(jié)束步驟S5034中的第二信號的生成之后，圖像處理電路124結(jié)束焦點(diǎn)檢測信號生成處理。

接著，將使用圖9中的流程圖來進(jìn)一步說明圖7的步驟S504中相位差A(yù)F單元129所進(jìn)行的散焦量檢測處理。

在步驟S5041中，相位差A(yù)F單元129對從照相機(jī)MPU 125供給來的第一信號和第二信號中的第一信號的圖像A和圖像B進(jìn)行相關(guān)計算(第一相關(guān)計算)。在進(jìn)行相關(guān)計算的情況下，相位差A(yù)F單元129設(shè)置視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)和移動數(shù)據(jù)的組數(shù)。視野內(nèi)的數(shù)據(jù)與進(jìn)行相關(guān)計算時的窗口相對應(yīng)，并且確定要進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的區(qū)域的范圍。如果視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)增加，則可以提高相關(guān)計算結(jié)果的可靠性，而在焦點(diǎn)檢測區(qū)域內(nèi)存在不同距離的被攝體的情況下，可能發(fā)生遠(yuǎn)近被攝體之間的焦點(diǎn)移動?！斑h(yuǎn)近被攝體之間的焦點(diǎn)移動”指在對距離不同的被攝體所關(guān)聯(lián)的圖像信號進(jìn)行相關(guān)計算的情況下無法檢測到散焦量或者檢測到錯誤的被攝體的散焦量的現(xiàn)象。

為了在抑制遠(yuǎn)近被攝體之間的焦點(diǎn)移動的發(fā)生的情況下檢測到精確的散焦量，需要基于諸如被攝體大小和光學(xué)系統(tǒng)的焦距(視角)等的信息針對圖像A和圖像B設(shè)置要用在相關(guān)計算中的適合區(qū)域(區(qū)間)。通過視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)來確定該區(qū)域的大小，并且例如相位差A(yù)F單元129可以通過參考針對預(yù)定參數(shù)的類型和值的各組合而登記了視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)的表，來設(shè)置視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)。移動數(shù)據(jù)的組數(shù)與改變圖像A和圖像B之間的相對位置的情況下計算相關(guān)量時的最大移動量相對應(yīng)。如果計算相關(guān)量時圖像A和圖像B的最大移動量增大，則可以針對顯著模糊的被攝體檢測到散焦量，但另一方面，計算相關(guān)量所需的計算量增加，并且焦點(diǎn)檢測所需的時間增加。

在本實施例中，由于第一信號的壓縮率高于第二信號的壓縮率，因此與第二信號相比，與壓縮后的圖像A和圖像B的同一移動量相對應(yīng)的移動數(shù)據(jù)的組數(shù)更少。由于這個原因，在設(shè)置了與同針對第二信號的相關(guān)計算中的移動量相比更大的移動量相對應(yīng)的移動數(shù)據(jù)的組數(shù)的情況下，進(jìn)行相關(guān)計算，并且在較寬的散焦區(qū)域中進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。

例如，利用以下公式(5)可以計算出要用在第一相關(guān)計算中的相關(guān)量COR1(h)。

在公式(5)中，W1與視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)相對應(yīng)，并且hmax與移動數(shù)據(jù)的組數(shù)相對應(yīng)。相位差A(yù)F單元129獲得針對各移動量h的相關(guān)量COR1(h)，并且之后獲得圖像A和圖像B之間的相關(guān)性最高的移動量h、即相關(guān)量COR1(h)最小的移動量h(即，與圖像A和圖像B之間的相位差相對應(yīng)的移動量)的值。注意，盡管計算相關(guān)量COR1(h)時的移動量是整數(shù)，但可以在獲得相關(guān)量COR1(h)最小的移動量h的情況下，進(jìn)行插值處理并且獲得以子像素為單位的值(實數(shù)值)，以提高散焦量的精度。

注意，在本實施例中，計算使相關(guān)量COR1的差值的符號發(fā)生變化的移動量作為相關(guān)量COR1(h)最小的移動量h(子像素單位)。

首先，相位差A(yù)F單元129根據(jù)以下公式(6)來計算相關(guān)量的差值DCOR1。

DCOR1(h)＝COR1(h)-COR1(h-1) (6)

然后，相位差A(yù)F單元129使用相關(guān)量的差值DCOR1來獲得使差量的符號發(fā)生變化的移動量dh1。假設(shè)緊挨在差量的符號發(fā)生變化之前的h的值是h1，并且符號發(fā)生變化的h的值是h2(h2＝h1+1)，則相位差A(yù)F單元129根據(jù)以下公式(7)來計算移動量dh1。

dh1＝h1+|DCOR1(h1)|/|DCOR1(h1)-DCOR1(h2)| (7)

如上，相位差A(yù)F單元129以子像素為單位計算第一信號的圖像A和圖像B之間的相關(guān)性最大的移動量dh1，并且結(jié)束步驟S5041中的處理。注意，用于計算兩個一維圖像信號之間的相位差的方法不限于上述方法，并且可以是任意已知的方法。

接著，在步驟S5042中，相位差A(yù)F單元129對第二信號的圖像A(A3)和圖像B(B3)進(jìn)行相關(guān)計算(第二相關(guān)計算)。這里同樣地，相位差A(yù)F單元129設(shè)置視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)以及移動數(shù)據(jù)的組數(shù)。如上所述，考慮到遠(yuǎn)近被攝體之間的焦點(diǎn)移動和散焦檢測精度來設(shè)置視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)。在本實施例中，針對壓縮前的圖像A和圖像B，相位差A(yù)F單元129對與同如下的區(qū)域大致相同的區(qū)域相對應(yīng)的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中該區(qū)域與進(jìn)行第一相關(guān)計算時所設(shè)置的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)相對應(yīng)。在對于第一信號和第二信號而言相關(guān)計算中要使用的信號的起點(diǎn)共通的情況下，這可以通過對在考慮到壓縮率的差的情況下所獲得的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)進(jìn)行設(shè)置來實現(xiàn)。在本實施例中，由于第一信號被壓縮成第二信號的1/3，因此第二相關(guān)計算中的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)僅需要是第一相關(guān)計算中的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)的三倍。

因而，在針對第一信號的相關(guān)計算和針對第二信號的相關(guān)計算中，視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)被設(shè)置為以壓縮前的圖像信號中的大致同一區(qū)域作為對象，從而可以切換并使用兩個相關(guān)計算結(jié)果。如果兩個相關(guān)計算以壓縮前的圖像信號中的不同區(qū)域作為對像，則存在各相關(guān)計算結(jié)果以不同的被攝體為對象的可能性，并且在切換兩個相關(guān)計算結(jié)果的狀態(tài)下驅(qū)動調(diào)焦透鏡的情況下，調(diào)焦透鏡所聚焦于的被攝體在一些情況下發(fā)生改變。在本實施例中，盡管能夠檢測到的散焦量的范圍不同，但第一相關(guān)計算和第二相關(guān)計算基于圖像信號的相同區(qū)域來進(jìn)行的，因此可以根據(jù)聚焦程度來切換并使用這些相關(guān)計算。

在本實施例中，由于第二信號的壓縮率低于第一信號的壓縮率，因此，第二信號具有比第一信號多的高頻成分。因此，可以與光學(xué)系統(tǒng)的像差的影響和F值無關(guān)地確保每單位散焦量的相位差相對大，并且與使用第一信號的情況相比可以檢測到更精確的散焦量。另一方面，由于第二信號的數(shù)據(jù)量比第一信號的數(shù)據(jù)量大，因此用于針對第二信號的各移動量獲得相關(guān)量的計算量與第一信號相比更大。此外，由于用于獲得與相同散焦量的區(qū)域相對應(yīng)的相關(guān)量的第二信號的移動次數(shù)與第一信號相比更多，因此如果在第二相關(guān)計算中設(shè)置了與第一相關(guān)計算中的移動數(shù)據(jù)的組數(shù)相同的移動數(shù)據(jù)的組數(shù)，則計算量進(jìn)一步增加。因此，在第二相關(guān)計算中，移動數(shù)據(jù)的組數(shù)設(shè)置得比第一相關(guān)計算中小，因此在更窄的區(qū)域中檢測散焦量。

除了視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W和移動數(shù)據(jù)的組數(shù)hmax的值不同以外，相位差A(yù)F單元129與相關(guān)量COR1(h)和相關(guān)量的差值DCOR1(h)同樣地計算第二相關(guān)計算中所使用的相關(guān)量COR2(g)和相關(guān)量的差值DCOR2(g)。相位差A(yù)F單元129還與dh1同樣地以子像素為單位計算第二信號的圖像A和圖像B之間的相關(guān)性最大的移動量dh2。

接著，在步驟S5043中，相位差A(yù)F單元129評價第二相關(guān)計算結(jié)果的可靠性。可以基于例如COR2(g)的最小值的大小和接近移動量dh2的DCOR2(g)的大小來進(jìn)行可靠性評價。由于COR2(g)的極小值越小表示圖像A信號和圖像B信號之間一致度越高，因此COR2(g)的極小值越小，相關(guān)計算結(jié)果的可靠性可以評價得越高。此外，DCOR2(g)的大小越大表示相關(guān)量相對于移動量的變化越大，因此以子像素為單位的移動量dh2的精度高，并且可以將相關(guān)計算結(jié)果的可靠性同樣評價得較高。相位差A(yù)F單元129使用這些值中的一個或多個來評價相關(guān)計算結(jié)果的可靠性。注意，例如，在評價中使用多個值的情況下，如果各個值具有一定程度的可靠性并且至少一個值與高可靠性相對應(yīng)，則可以將相關(guān)計算結(jié)果評價為可靠(即可靠性高)。注意，這些評價標(biāo)準(zhǔn)僅是示例，并且還可以采用其它評價標(biāo)準(zhǔn)。

如果在步驟S5043中判斷為第二相關(guān)計算結(jié)果是可靠的，則相位差A(yù)F單元129使處理進(jìn)入步驟S5045，并且針對第二相關(guān)計算所獲得的移動量(即相位差)應(yīng)用預(yù)定靈敏度以計算散焦量。然后，相位差A(yù)F單元129將所計算出的散焦量輸出至照相機(jī)MPU 125并且終止處理。如上所述，在使用第二信號的第二相關(guān)計算中，能夠檢測到的散焦范圍與使用第一信號的第一相關(guān)計算相比更窄，但檢測精度更高。因此，如果第二相關(guān)計算結(jié)果是可靠的，則優(yōu)選使用第二相關(guān)計算結(jié)果而不是第一相關(guān)計算結(jié)果來檢測散焦量。

另一方面，如果在步驟S5043中判斷為第二相關(guān)計算結(jié)果不可靠(即可靠性低)，則相位差A(yù)F單元129使處理進(jìn)入步驟S5044，并且評價第一相關(guān)計算結(jié)果的可靠性。盡管可以與第二相關(guān)計算結(jié)果同樣地進(jìn)行可靠性評價，但評價標(biāo)準(zhǔn)可以比第二相關(guān)計算結(jié)果所使用的評價標(biāo)準(zhǔn)更寬松。如果判斷為第一相關(guān)計算結(jié)果是可靠的(即可靠性高)，則相位差A(yù)F單元129使處理進(jìn)入步驟S5046，并且針對第一相關(guān)計算所獲得的移動量(即相位差)應(yīng)用預(yù)定靈敏度以計算散焦量。然后，相位差A(yù)F單元129將所計算出的散焦量輸出至照相機(jī)MPU 125并且終止處理。由于已判斷為第二相關(guān)計算結(jié)果不可靠，因此推斷為散焦?fàn)顟B(tài)不表示聚焦于近旁的被攝體上(即散焦量大)。因此，使用能夠檢測到的散焦范圍比第二相關(guān)計算中寬的第一相關(guān)計算的結(jié)果來檢測散焦量。

如果在步驟S5044中判斷為第一相關(guān)計算結(jié)果也不可靠(即可靠性低)，則相位差A(yù)F單元129使處理進(jìn)入步驟S5047，判斷為無法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測，向照相機(jī)MPU 125通知該判斷，并且結(jié)束處理。

因而，在本實施例中，根據(jù)第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號來生成壓縮率不同的多對信號，并且檢測各信號對的相位差。然后，基于被判斷為高可靠性的相位差中壓縮率較低(或最低)的信號對的相位差來計算散焦量?，F(xiàn)在將說明該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

圖10是示出根據(jù)本實施例的第一相關(guān)計算和第二相關(guān)計算中所使用的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W和移動數(shù)據(jù)的組數(shù)hmax的組合的圖。由于進(jìn)行第一相關(guān)計算的第一信號是通過將焦點(diǎn)檢測信號(圖像A和圖像B)在相位差檢測方向上壓縮成1/3而獲得的信號，因此視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W1是第二相關(guān)計算中的視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W2的1/3。然而，與視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W1和W2相對應(yīng)的焦點(diǎn)檢測信號的區(qū)間的大小被配置成大致相同。另外，在第一相關(guān)計算中，移動數(shù)據(jù)量S1被設(shè)置為使得與第二相關(guān)計算相比能夠檢測更大的散焦量(或更大的相位差)。由于這個原因，移動數(shù)據(jù)的組數(shù)S1與視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W1的比S1/W1被設(shè)置成大于第二相關(guān)計算中的移動數(shù)據(jù)的組數(shù)S2與視野內(nèi)的數(shù)據(jù)的組數(shù)W2的比S2/W2。

在圖10所示的壓縮率的情況下，為了使得在第二相關(guān)計算中能夠檢測到與第一相關(guān)計算中的區(qū)域相同的區(qū)域的散焦量，移動數(shù)據(jù)的組數(shù)需要設(shè)置成S1的三倍大。因而可以實現(xiàn)寬的散焦檢測區(qū)域和精確的焦點(diǎn)檢測這兩者，但移動計算的次數(shù)的大小將是±3×S1。在本實施例中，通過利用多次相關(guān)計算確保要檢測的散焦區(qū)域和檢測精度，以較少的移動次數(shù)(S1+S2)來實現(xiàn)計算量的減少和計算精度的確保。

此外，由于第一相關(guān)計算和第二相關(guān)計算中分別使用的第一信號和第二信號是根據(jù)同時生成的圖像信號所生成的，因此可以在不受被攝體隨著時間經(jīng)過而變化的影響的情況下切換并使用兩個相關(guān)計算結(jié)果。例如，在上述情況下，精度高的第二相關(guān)計算被配置成用在表示聚焦于近旁的被攝體的散焦區(qū)域中。然而，在如低亮度環(huán)境那樣S/N比不佳的環(huán)境中，存在可以利用壓縮率高的第一相關(guān)計算的結(jié)果來實現(xiàn)精確檢測的情況。因此，如果滿足預(yù)定條件并且判斷為第一相關(guān)計算結(jié)果是可靠的，則可以采用優(yōu)選使用第一相關(guān)計算結(jié)果來計算散焦量的結(jié)構(gòu)。

此外，盡管在本實施例中選擇并使用兩種相關(guān)計算結(jié)果中的其中一種相關(guān)計算結(jié)果，但可以計算三種以上的相關(guān)計算結(jié)果。由此可以獲得與要檢測的散焦區(qū)域和檢測精度的更多特定組合相對應(yīng)的相關(guān)計算結(jié)果，并且還可以實現(xiàn)計算量的進(jìn)一步減少。此外，盡管在選擇了相位差其中之一之后計算散焦量，但也可以采用分別根據(jù)各相位差來計算散焦量并且選擇這些散焦量中的其中一個散焦量的結(jié)構(gòu)。如果計算三個以上相關(guān)計算結(jié)果(或相位差)，則例如以散焦量檢測精度的降序順序來評價可靠性，并且可以基于首先被判斷為可靠(即可靠性高)的相位差來計算散焦量。

如上所述，根據(jù)本實施例，在利用使用焦點(diǎn)檢測像素的輸出信號的相位差檢測方法的焦點(diǎn)檢測中，基于能夠檢測到的散焦范圍和焦點(diǎn)檢測精度不同的多個相關(guān)計算結(jié)果的其中一個相關(guān)計算結(jié)果來檢測散焦量。例如，使用與具有能夠檢測到的散焦范圍越寬則焦點(diǎn)檢測精度越低的不同數(shù)據(jù)量的多對信號有關(guān)的相關(guān)計算結(jié)果的其中一個相關(guān)計算結(jié)果來檢測散焦量。由此，與使用一個相關(guān)計算在寬的散焦檢測區(qū)域上獲得精確的檢測精度的情況相比，能夠以更少的計算量來實現(xiàn)適合于散焦量的精度。

第二實施例

將使用圖11來說明本發(fā)明的第二實施例。第一實施例采用以下結(jié)構(gòu)：獲得各相關(guān)計算結(jié)果，之后根據(jù)可靠性來選擇一個相關(guān)計算結(jié)果(即相位差)。另一方面，在第二實施例中，在進(jìn)行相關(guān)計算前，從多個相關(guān)計算中選擇要執(zhí)行的相關(guān)計算，由此使得與第一實施例相比能夠減少更多計算量。注意，由于第一實施例中所描述的圖1～7為與第二實施例共通，因此將省略其說明。

圖11是示出根據(jù)第二實施例的相位差A(yù)F單元129所進(jìn)行的散焦量計算處理的流程圖。

在步驟S6041中，相位差A(yù)F單元129從例如照相機(jī)MPU 125的RAM 125b獲取鏡頭信息。該鏡頭信息是例如在步驟S502中照相機(jī)MPU 125經(jīng)由鏡頭MPU 117獲取的信息，并且是與鏡頭單元110的F值、焦點(diǎn)檢測結(jié)果的校正量以及可以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的區(qū)域(最大散焦量)等有關(guān)的信息。在例如啟動數(shù)字照相機(jī)100的情況下以及在替換鏡頭單元110的情況下，照相機(jī)MPU 125從鏡頭MPU 117獲取鏡頭信息，并且將該鏡頭信息存儲在例如RAM 125b的預(yù)定區(qū)域中。相位差A(yù)F單元129獲取焦點(diǎn)檢測區(qū)域信息。焦點(diǎn)檢測區(qū)域信息是與當(dāng)前設(shè)置的焦點(diǎn)檢測區(qū)域的位置(圖像高度)有關(guān)的信息，并且可以從照相機(jī)MPU 125的RAM 125b或相位差A(yù)F單元129的內(nèi)部存儲器中獲取。

接著，在步驟S6042中，相位差A(yù)F單元129選擇或確定要執(zhí)行的相關(guān)計算(或者要進(jìn)行相關(guān)計算的信號對)。與第一實施例同樣地，在第二實施例中同樣可以進(jìn)行能夠檢測到的散焦范圍和焦點(diǎn)檢測精度不同的相關(guān)計算，但相位差A(yù)F單元129針對基于步驟S6041中所獲取到的信息而選擇出的特定的信號對執(zhí)行相關(guān)計算。由此可以減少檢測散焦量所需的相關(guān)計算量。

例如，光學(xué)系統(tǒng)的F值越大，則焦點(diǎn)檢測中所使用的信號的基線長度越小，因此根據(jù)相關(guān)計算中所獲得的相位差(移動量dh)來計算散焦量所使用的靈敏度增大。靈敏度越大，則針對同一區(qū)域的移動量能夠檢測到的范圍越寬。因此，例如，如果所獲取到的鏡頭信息的F值大于或等于預(yù)定值，則相位差A(yù)F單元129判斷為可以僅利用第二相關(guān)計算在寬區(qū)域中進(jìn)行精確的散焦檢測，并且可以僅執(zhí)行第二相關(guān)計算。注意，由于靈敏度不僅會由于F值而且會由于焦點(diǎn)檢測區(qū)域的圖像高度而發(fā)生改變，因此還可以采用以下結(jié)構(gòu)：如果不僅F值而且圖像高度滿足預(yù)定條件，則確定為僅要執(zhí)行第二相關(guān)計算。在攝像鏡頭的最大散焦量比預(yù)定量小并且僅利用第二相關(guān)計算就可以進(jìn)行應(yīng)對的情況下，相位差A(yù)F單元129也可以確定為僅執(zhí)行第二相關(guān)計算。

另一方面，如果焦點(diǎn)檢測結(jié)果的校正量小，則表示光學(xué)系統(tǒng)的像差小。因此，如果例如校正量的大小表示光學(xué)系統(tǒng)的像差小到針對第一相關(guān)計算和第二相關(guān)計算分別預(yù)期到的焦點(diǎn)檢測精度大致相等的程度，則相位差A(yù)F單元129可以確定為僅執(zhí)行第一相關(guān)計算。

注意，可以基于除了鏡頭信息和焦點(diǎn)檢測區(qū)域信息以外的信息來選擇要執(zhí)行的相關(guān)計算。例如，相位差A(yù)F單元129從照相機(jī)MPU 125獲取與當(dāng)前被攝體亮度有關(guān)的信息，并且如果平均亮度小于給定值，則相位差A(yù)F單元129可以判斷為由于低亮度環(huán)境而導(dǎo)致圖像的S/N比不佳，并且確定為僅執(zhí)行第一相關(guān)計算。

在步驟S6043中，相位差A(yù)F單元129如第一實施例的步驟S5041和步驟S5042中所進(jìn)行的那樣針對所選擇的或所確定的信號對進(jìn)行相關(guān)計算。在步驟S6044中，相位差A(yù)F單元129如步驟S5043和步驟S5044所進(jìn)行的那樣判斷相關(guān)計算結(jié)果是否是可靠的(即可靠性高)。如果判斷為相關(guān)計算結(jié)果是可靠的，則相位差A(yù)F單元129使處理進(jìn)入步驟S6045，與第一實施例中的步驟S5045和步驟S5046同樣地根據(jù)相關(guān)計算結(jié)果來計算散焦量，將所計算出的散焦量輸出至照相機(jī)MPU 125，并且結(jié)束處理。

另一方面，如果在步驟S6044中判斷為相關(guān)計算結(jié)果不可靠(即可靠性低)，則相位差A(yù)F單元129使處理進(jìn)入步驟S6046，與第一實施例的步驟S5047同樣地判斷為無法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測，并且向照相機(jī)MPU 125通知該判斷。

根據(jù)本實施例，選擇并執(zhí)行能夠檢測到的散焦范圍和焦點(diǎn)檢測精度不同的多個相關(guān)計算中的其中一個相關(guān)計算，并且基于所執(zhí)行的相關(guān)計算的結(jié)果來檢測散焦量。因此，能夠以更少的計算量來實現(xiàn)與第一實施例的效果相同的效果。

其它實施例

本發(fā)明的實施例還可以通過如下的方法來實現(xiàn)，即，通過網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲介質(zhì)將執(zhí)行上述實施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計算機(jī)或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。

盡管參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。