專利名稱：攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字照相機(jī)和攝像機(jī)等攝像設(shè)備，尤其涉及通過(guò)使用來(lái)自攝像裝置的輸出實(shí)施調(diào)焦控制的攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
日本特開(kāi)(“JP”) 2000-156823號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種攝像設(shè)備，其被配置成使用該攝像設(shè)備的攝像裝置中不同于其它像素的一部分像素的光學(xué)特性，并基于來(lái)自該部分像素的 輸出實(shí)施焦點(diǎn)檢測(cè)。JP2000-156823公開(kāi)的攝像設(shè)備在攝像裝置的一部分中配置多對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素。 圖6示出在像素矩陣中的一部分行中配置焦點(diǎn)檢測(cè)像素的攝像裝置的示例性像素配置。在圖6中，R、G和B是分別配置紅色濾波器、綠色濾波器和藍(lán)色濾波器的普通攝像像素。Sl和S2是具有與攝像像素不同光學(xué)特性的第一和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素。圖7示出第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl的結(jié)構(gòu)。在圖7中，在第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素的光入射 側(cè)形成有微透鏡501。502是具有用于形成微透鏡501的平坦表面的平滑層。503是包括光圈開(kāi)口部的遮光層，其中，該光圈開(kāi)口部相對(duì)于第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素 Sl中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域504的中心0在一個(gè)方向上偏心。圖8示出第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2的結(jié)構(gòu)。在圖8中，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的光入射 側(cè)形成有微透鏡601。602是具有用于形成微透鏡601的平坦表面的平滑層。603是具有光圈開(kāi)口部的遮光層，其中，該光圈開(kāi)口部相對(duì)于第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素 S2中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域604的中心0在與第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl中的遮光層503相反的方向 上偏心。換句話說(shuō)，第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl中的遮光層503和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2中的遮 光層603包括相對(duì)于各微透鏡的光軸對(duì)稱布置的光圈開(kāi)口部。該結(jié)構(gòu)提供一種在第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2之間對(duì)稱分割攝 像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳(pupil)的等同結(jié)構(gòu)。在圖6中，包括第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl的行和包括第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2的行被設(shè) 置為隨著攝像裝置中的像素?cái)?shù)量增加，兩個(gè)圖像相互可以更靠近。當(dāng)攝像光學(xué)系統(tǒng)處于對(duì) 被攝體的對(duì)好焦(in-focus)狀態(tài)時(shí)，包括第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl的行和包括第二焦點(diǎn)檢測(cè) 像素S2的行具有相同的輸出(或圖像信號(hào))。另一方面，當(dāng)攝像光學(xué)系統(tǒng)處于離焦(0Ut-f0CUS)狀態(tài)時(shí)，在根據(jù)包括第一焦點(diǎn) 檢測(cè)像素Sl的行和包括第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2的行所獲得的圖像信號(hào)之間發(fā)生相位差。相 位差方向在前焦點(diǎn)(front focus)狀態(tài)和后焦點(diǎn)(back focus)狀態(tài)之間相反。圖9A和9B示出調(diào)焦?fàn)顟B(tài)和相位差之間的關(guān)系。在這些附圖中，移動(dòng)焦點(diǎn)檢測(cè)像 素Sl和S2兩者以使其相互更靠近，并且將其稱為點(diǎn)A和B。省略攝像像素。來(lái)自被攝體上的特定點(diǎn)的光束被分割成通過(guò)與焦點(diǎn)檢測(cè)像素A相對(duì)應(yīng)的分割光 瞳入射在焦點(diǎn)檢測(cè)像素A上的光束Φ La和通過(guò)與焦點(diǎn)檢測(cè)像素B相對(duì)應(yīng)的分割光瞳入射 在焦點(diǎn)檢測(cè)像素B上的光束ΦΙΛ。當(dāng)攝像光學(xué)系統(tǒng)處于對(duì)被攝體的對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，這兩個(gè)光束是從被攝體上的相同點(diǎn)入射的，并且能夠通過(guò)相同微透鏡到達(dá)攝像裝置上的一個(gè)點(diǎn)， 如圖9A所示。因此，來(lái)自包括第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素A(Sl)的行和包括第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素B(S2) 的行的圖像信號(hào)相互對(duì)應(yīng)。然而，在圖9B所示的偏離了距離χ的離焦?fàn)?態(tài)下，光束Φ La和Φ Lb到達(dá)的位置偏 移ctLa和Φ Lb對(duì)微透鏡的入射角度的變化量。因此，在來(lái)自包括第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素A(Sl) 的行和包括第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素B (S2)的行的圖像信號(hào)之間發(fā)生相位差?？紤]到上述情況，JP2000-156823公開(kāi)的攝像設(shè)備實(shí)施了利用攝像裝置的相位差 檢測(cè)方法的調(diào)焦控制。JP2001-305415公開(kāi)了一種攝像設(shè)備，該攝像設(shè)備適合于檢測(cè)被攝體的水平線和 垂直線，并且被配置成實(shí)施利用來(lái)自攝像裝置的輸出的相位差檢測(cè)方法的調(diào)焦控制和對(duì)比 度檢測(cè)方法的調(diào)焦控制這兩者。然而，由于隨著離焦量的增大，在第一和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素上所形成的兩個(gè)圖像 相互不對(duì)稱，因而JP2000-156823公開(kāi)的攝像設(shè)備難以適當(dāng)?shù)孬@得相位差或離焦量。JP2001-305415公開(kāi)了一種攝像設(shè)備，當(dāng)利用相位差方法所獲得的離焦量不可靠 時(shí)，該攝像設(shè)備將對(duì)比度檢測(cè)方法應(yīng)用于調(diào)焦控制，但是，該文獻(xiàn)沒(méi)有公開(kāi)適當(dāng)使用利用焦 點(diǎn)檢測(cè)像素的對(duì)比度檢測(cè)方法的調(diào)焦控制和利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素以外的像素的對(duì)比度檢測(cè) 方法的調(diào)焦控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種攝像設(shè)備，除利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素的相位差檢測(cè)方法的調(diào)焦控制以 夕卜，該攝像設(shè)備還可以實(shí)施利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素的對(duì)比度檢測(cè)方法的調(diào)焦控制和利用焦點(diǎn)檢 測(cè)像素以外的像素的對(duì)比度檢測(cè)方法的調(diào)焦控制這兩者。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種攝像設(shè)備，該攝像設(shè)備包括攝像裝置，其包括 第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組用于對(duì)通過(guò)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束形 成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素組包括用于對(duì)來(lái)自所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的分割 光束對(duì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)像素；以及檢測(cè)單元，用于在實(shí)施第一檢測(cè)控制之后實(shí)施第二 檢測(cè)控制，其中，所述第一檢測(cè)控制在基于所述第二像素組的輸出檢測(cè)所述被攝體圖像的 對(duì)比度的同時(shí)，改變所述攝像裝置的攝像狀態(tài)，所述第二檢測(cè)控制在基于所述第一像素組 的輸出檢測(cè)所述被攝體圖像的對(duì)比度的同時(shí)，改變所述攝像裝置的攝像狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備設(shè)置有包 括第一像素組和第二像素組的攝像裝置，其中，所述第一像素組用于對(duì)通過(guò)來(lái)自攝像光學(xué) 系統(tǒng)的光束形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素組包括用于對(duì)來(lái)自所述攝像光 學(xué)系統(tǒng)的分割光束對(duì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素。所述控制方法包括以下步驟實(shí) 施利用所述第二像素組的輸出的相位差檢測(cè)方法的第一調(diào)焦控制；實(shí)施利用所述第一像素 組的輸出的對(duì)比度檢測(cè)方法的第二調(diào)焦控制；實(shí)施利用所述第二像素組的輸出的對(duì)比度檢 測(cè)方法的第三調(diào)焦控制；以及在所述第一調(diào)焦控制 所述第三調(diào)焦控制之間改變要實(shí)施的 調(diào)焦控制。通過(guò)以下結(jié)合附圖的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在全部附圖中， 相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的部分。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的攝像像素組和焦點(diǎn)檢測(cè)像素組的配置的圖。圖3是根據(jù)實(shí)施例的照相機(jī)的操作的流程圖。圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的AF型照相機(jī)的圖。圖5是根據(jù)實(shí)施例的AF型照相機(jī)的操作的流程圖。圖6是示出攝像像素組和焦點(diǎn)檢測(cè)像素組的配置的圖。圖7是示出第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素的結(jié)構(gòu)的圖。圖8是示出第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的結(jié)構(gòu)的圖。圖9A是與對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)的相位差的示意圖。圖9B是與(前)焦點(diǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)的相位差的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參考附圖給出對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明。圖1示出作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的攝像設(shè)備的數(shù)字照相機(jī)的結(jié)構(gòu)。照相機(jī)100包括攝像光學(xué)系統(tǒng)101，用于使用來(lái)自被攝體的光束形成被攝體圖像；透鏡控制器102，用于對(duì)攝像光學(xué)系統(tǒng)101所包括的調(diào)焦透鏡(未示出)的位置進(jìn)行控制；光圈103，用于調(diào)節(jié)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)101的入射光的強(qiáng)度；以及作為由CMOS傳感器構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換元件的攝像裝置104，其具有利用來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)101的光束形成被攝體圖像的光接收面。攝像裝置104具有彩色濾波器R、G和B中任意一種以及攝像像素組(第一像素組)105，其中，攝像像素組105具有用于對(duì)由攝像光學(xué)系統(tǒng)101所形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)攝像像素。攝像像素組105輸出用于生成被攝體圖像的攝像信號(hào)。攝像裝置104具有焦點(diǎn)檢測(cè)像素組(第二像素組)106，焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106輸出用以檢測(cè)攝像光學(xué)系統(tǒng)101的調(diào)焦?fàn)顟B(tài)(或焦點(diǎn)檢測(cè)用)的圖像信號(hào)對(duì)。焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106包括用于對(duì)通過(guò)后面說(shuō)明的光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)107光瞳分割后的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)第一和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素。第一相位差傳感器具有多個(gè)第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素，第二相位差傳感器具有多個(gè)第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素。第一相位差傳感器輸出上述圖像信號(hào)對(duì)中的一個(gè)圖像信號(hào)，而第二相位差傳感器輸出上述圖像信號(hào)對(duì)中的另一個(gè)圖像信號(hào)。攝像裝置104包括光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)107，光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)107被配置為使得來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)101的光束中的、光瞳分割后的光束入射在第一和第二相位差傳感器上。圖2示出本實(shí)施例中的攝像裝置104中的像素配置。在圖2中，在焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106中，Sl是第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素，S2是第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素。第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2具有與圖7和8所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素S2中的遮光層具有相對(duì)于作為光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)107的微透鏡的光軸相互對(duì)稱布置的光圈開(kāi)口部。在圖2中，離散地插入了第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl的像素行形成第一相位差傳感器。與第一相位差傳感器分開(kāi)預(yù)定間隔(或圖2中的一個(gè)像素間隔)并離散地配置有第二焦點(diǎn) 檢測(cè)像素S2的像素行形成第二相位差傳感器。包括第一和第二相位差傳感器的一個(gè)焦點(diǎn) 檢測(cè)像素組(第二像素組)形成一個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。在圖2中，將第一焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域和第 二焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域分別配置在攝像裝置104的上部和下部。照相機(jī)100具有焦點(diǎn)檢測(cè)器(或焦點(diǎn)檢測(cè)單元)108，焦點(diǎn)檢測(cè)器108通過(guò)使用相 關(guān)運(yùn)算來(lái)計(jì)算從各焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中的第一和第二相位差傳感器輸出的圖像信號(hào)對(duì)之間的 相位差。這里使用的“從第一和第二相位差傳感器(即焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106)輸出的圖像信 號(hào)對(duì)”主要是指根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和S2的輸出信號(hào)唯一生成的圖像信號(hào)對(duì)。還可以根 據(jù)整個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組的輸出信號(hào)生成圖像信號(hào)對(duì)。焦點(diǎn)檢測(cè)器108還基于相位差計(jì)算表示攝像光學(xué)系統(tǒng)101對(duì)圖像形成于焦點(diǎn)檢測(cè) 區(qū)域上的被攝體的調(diào)焦?fàn)顟B(tài)的離焦量。在本實(shí)施例中，焦點(diǎn)檢測(cè)器108計(jì)算離焦量，但是，焦點(diǎn)檢測(cè)器108可以僅計(jì)算圖 像信號(hào)之間的相位差，并且后面所述的照相機(jī)控制部117可以基于該相位差計(jì)算離焦量。 另外，本實(shí)施例將離焦量當(dāng)作調(diào)焦?fàn)顟B(tài)，但是，也可以將相位差當(dāng)作調(diào)焦?fàn)顟B(tài)。以這種方式，焦點(diǎn)檢測(cè)器108對(duì)各焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域提供各自的焦點(diǎn)檢測(cè)(或計(jì)算離
焦量)。由圖7和8可知，焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106 (包括第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和第二焦點(diǎn)檢 測(cè)像素S2)由于設(shè)置至各像素的遮光層而具有有限的視野，并且沒(méi)有彩色濾波器。因此，來(lái) 自焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的圖像信號(hào)的電平與從攝像像素組105中靠近焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106 的多個(gè)像素(以下稱為相鄰像素組)輸出的圖像信號(hào)的電平不同。為此，照相機(jī)100具有增益控制器111，增益控制器111用于對(duì)來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像素 組106的圖像信號(hào)的增益進(jìn)行控制，以使來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的圖像信號(hào)的電平與來(lái) 自相鄰像素組的圖像信號(hào)的電平一致。照相機(jī)100還包括空間頻率檢測(cè)器(或頻率分量檢測(cè)器)109，空間頻率檢測(cè)器 109用于檢測(cè)來(lái)自相鄰像素組(或攝像像素組105)的圖像信號(hào)所包含的特定頻率分量(或 高頻分量)的強(qiáng)度。該高頻分量表示在相鄰像素組(或第一像素組)中所形成的被攝體圖 像的空間頻率分量。照相機(jī)100還包括判斷開(kāi)關(guān)110。判斷開(kāi)關(guān)110在通過(guò)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106所檢 測(cè)到的調(diào)焦?fàn)顟B(tài)和通過(guò)空間頻率檢測(cè)器109所檢測(cè)到的高頻分量的強(qiáng)度之間，切換在后面 所述的像素插值器112處所進(jìn)行的插值的判斷標(biāo)準(zhǔn)。 像素插值器(或圖像生成器)112基于相鄰像素組的輸出進(jìn)行插值，并且生成與焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，像素插值器112基于攝像像素組105(相 鄰像素組)的輸出，生成根據(jù)來(lái)自攝像裝置104的輸出所獲得的整個(gè)圖像中與焦點(diǎn)檢測(cè)像 素組106相對(duì)應(yīng)的部分圖像?！芭c焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)(或部分圖像)”可以是完全覆蓋焦點(diǎn) 檢測(cè)像素組106的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)、或者是焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl或S2各自的圖像數(shù)據(jù)。照相機(jī)100還包括圖像處理器113，圖像處理器113用于對(duì)從攝像像素組105輸出 的圖像信號(hào)提供諸如伽瑪校正、白平衡調(diào)整、顯示用重采樣以及圖像壓縮和編碼等的圖像處理。照相機(jī)100還包括用于顯示從圖像處理器113輸出的(靜止)圖像數(shù)據(jù)的顯示 器114 ；用于將圖像數(shù)據(jù)記錄在諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器或光盤(pán)等的記錄介質(zhì)中的記錄器115 ；接 受用戶輸入的操作部116以及作為用于控制整個(gè)照相機(jī)100的控制器的照相機(jī)控制器117。照相機(jī)控制器117基于從焦點(diǎn)檢測(cè)器108所獲得的離焦量計(jì)算調(diào)焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量 以實(shí)現(xiàn)對(duì)好焦。將所計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)量輸出至透鏡控制器102，然后，透鏡控制器102基于該 驅(qū)動(dòng)量移動(dòng)調(diào)焦透鏡。以這種方式，如圖4中的圈“1”所示，照相機(jī)控制器117應(yīng)用利 用來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像 素組106的輸出(或圖像信號(hào))的相位差檢測(cè)方法的AF(這是以下被簡(jiǎn)稱為“相位差A(yù)F” 的第一調(diào)焦控制)以獲得對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)。然而，與后面說(shuō)明的對(duì)比度檢測(cè)方法的AF相比，該 相位差A(yù)F具有更寬的對(duì)好焦范圍。照相機(jī)100還包括清晰度檢測(cè)器118。清晰度檢測(cè)器118檢測(cè)(或提取)包含在 來(lái)自攝像像素組105或焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的圖像信號(hào)中的高頻分量。然后，清晰度檢測(cè) 器118基于該高頻分量生成焦點(diǎn)評(píng)價(jià)信息(或AF評(píng)價(jià)值信號(hào))，并將焦點(diǎn)評(píng)價(jià)信息輸出至 照相機(jī)控制器117。焦點(diǎn)評(píng)價(jià)信息表示被攝體圖像的對(duì)比度狀態(tài)，即被攝體圖像的清晰度。照相機(jī)控制器117通過(guò)將調(diào)焦透鏡移動(dòng)至提供焦點(diǎn)評(píng)價(jià)信息的最大值的位置來(lái) 獲得對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)。這是對(duì)比度檢測(cè)方法AF，并且當(dāng)與相位差A(yù)F組合時(shí)，可以更精確、更快速 地獲得對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)。例如，照相機(jī)控制器117首先進(jìn)行相位差A(yù)F，并且將調(diào)焦透鏡移動(dòng)至對(duì)好焦位置 附近。接著，照相機(jī)控制器117進(jìn)行對(duì)比度檢測(cè)方法的AF，并且將調(diào)焦透鏡移動(dòng)至更精確的 對(duì)好焦位置。在照相機(jī)100拍攝運(yùn)動(dòng)圖片時(shí)，對(duì)比度檢測(cè)方法的AF也有效地維持對(duì)好焦?fàn)?態(tài)。如圖4的圈“2”所示，本實(shí)施例可以提供利用來(lái)自攝像像素組105的輸出(或攝 像信號(hào))的對(duì)比度檢測(cè)方法的AF(這是以下被簡(jiǎn)稱為“攝像像素對(duì)比度AF”的第二調(diào)焦控 制)。如圖4的圈“3”所示，替代的實(shí)施例可以提供利用來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的輸出 (或圖像信號(hào))的對(duì)比度檢測(cè)方法的AF(這是以下被簡(jiǎn)稱為“焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度AF”的 第三調(diào)焦控制)。在焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度AF中，可以使用來(lái)自第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素S 1和第二焦點(diǎn)檢 測(cè)像素S2的輸出中的任一個(gè)，或可以交替使用這些輸出。圖3示出根據(jù)本實(shí)施例的照相機(jī)100 (主要是照相機(jī)控制器117)的操作。根據(jù)存 儲(chǔ)在照相機(jī)控制器117的存儲(chǔ)器(未示出)中的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)該操作。照相機(jī)控制器117響應(yīng)于通過(guò)操作部116輸入的AF命令信號(hào)(例如，通過(guò)半按下 釋放按鈕輸出的信號(hào))開(kāi)始從步驟S301開(kāi)始的操作。盡管沒(méi)有特別說(shuō)明，與AF操作并行 進(jìn)行諸如曝光計(jì)算等的攝像準(zhǔn)備。在步驟S301，照相機(jī)控制器117實(shí)施AF操作。當(dāng)實(shí)施AF操作之前的離焦量小時(shí)， 通過(guò)上述利用來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的輸出的相位差A(yù)F可以獲得對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)。然而，如 果實(shí)施AF操作之前的離焦量大，則在第一和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素(或相位差傳感器)上所形 成的兩個(gè)圖像相互不對(duì)稱，并且將難以準(zhǔn)確地獲得相位差或離焦量。為此，在步驟S301，本實(shí)施例進(jìn)行圖5所示的AF操作。
在圖5所示的步驟S401，照相機(jī)控制器117指示攝像裝置104中的焦點(diǎn)檢測(cè)像素 組106開(kāi)始電荷積累。在完成電荷積累之后，照相機(jī)控制器117將來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106 的圖像信號(hào)輸出至焦點(diǎn)檢測(cè)器108。如上所述，焦點(diǎn)檢測(cè)器108計(jì)算離焦量，并且將其輸出 至照相機(jī)控制器117。照相機(jī)控制器117從焦點(diǎn)檢測(cè)器108獲得離焦量。接著，在步驟S402，照相機(jī)控制器117判斷所獲得的離焦量是否大于預(yù)定量。如果 離焦量小于或等于預(yù)定量，則流程進(jìn)入步驟S405，在步驟S405，實(shí)施相位差A(yù)F “ 1 ”。如果離焦量大于預(yù)定量，則流程進(jìn)入步驟S403，在步驟S403，照相機(jī)控制器117實(shí) 施焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度AF “3”。然后，流程進(jìn)入步驟S404。在步驟S404，照相機(jī)控制器117實(shí)施攝像像素對(duì)比度AF “2”。以這種方式，當(dāng)離 焦量正好減少至對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)的水平時(shí)，流程進(jìn)入步驟S302。當(dāng)通過(guò)焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度AF “3”精確獲得了對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，可以省略攝像像素 對(duì)比度AF “2”。換句話說(shuō)，當(dāng)焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度AF “3”不能提供足夠精確的對(duì)好焦?fàn)顟B(tài) 時(shí)，可以接著進(jìn)行攝像像素對(duì)比度AF “2”。因此，即使離焦量大，本實(shí)施例也可以通過(guò)實(shí)施焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度AF “3”和攝 像像素對(duì)比度AF"2”，經(jīng)有效利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的對(duì)比度AF來(lái)提供對(duì)好焦?fàn)顟B(tài)。換 句話說(shuō)，通過(guò)切換利用來(lái)自焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的輸出的相位差A(yù)F、焦點(diǎn)檢測(cè)像素對(duì)比度 AF “3”和攝像像素對(duì)比度AF “2”，可以獲得適當(dāng)?shù)膶?duì)好焦?fàn)顟B(tài)，而不管離焦量的水平如何。盡管本實(shí)施例討論了根據(jù)離焦量在AF “1” “3”之間切換要實(shí)施的AF，但是可以 根據(jù)被攝體切換要實(shí)施的AF。例如，如后面所述，由于當(dāng)被攝體具有重復(fù)圖案時(shí)相位差A(yù)F 不大可行，因而可以實(shí)施對(duì)比度AF “2”和“3”。由于考慮到曝光條件可能由于AF操作移動(dòng)調(diào)焦透鏡之后的被攝體圖像的變化而 變化，因而在新的調(diào)焦透鏡位置處重復(fù)曝光計(jì)算，并且流程進(jìn)入步驟S302。在步驟S302，照相機(jī)控制器117判斷是否從操作部116輸入了攝像命令信號(hào)(例 如，通過(guò)完全按下釋放按鈕所輸出的信號(hào))。如果仍未輸入攝像命令信號(hào)，則重復(fù)該步驟的 判斷。當(dāng)輸入了攝像命令信號(hào)時(shí)，流程進(jìn)入步驟S303。在步驟S303，照相機(jī)控制器117指示攝像裝置104中的攝像像素組105和焦點(diǎn)檢 測(cè)像素組106開(kāi)始電荷累積。在完成電荷累積之后，照相機(jī)控制器117將攝像像素組105的 圖像信號(hào)輸出至空間頻率檢測(cè)器109和像素插值器112，并且將焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的圖像 信號(hào)輸出至焦點(diǎn)檢測(cè)器108和增益控制器111。在進(jìn)行這些輸出之后，流程進(jìn)入步驟S304。在步驟S304，照相機(jī)控制器117初始化計(jì)數(shù)器(η = 1)。計(jì)數(shù)器的數(shù)值“η”對(duì)應(yīng) 于攝像裝置104中的“η”個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。在步驟S305，照相機(jī)控制器117和判斷開(kāi)關(guān)110判斷是否可以在第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè) 區(qū)域中進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。如果基于從焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106所獲得的圖像信號(hào)之間的相位差獲 得離焦量，則對(duì)于具有重復(fù)圖案的被攝體不能適當(dāng)實(shí)施焦點(diǎn)檢測(cè)?；诓贿m當(dāng)?shù)慕裹c(diǎn)檢測(cè) 不能判斷根據(jù)離焦量圖像數(shù)據(jù)插值是否可用。因此，在這種情況下，本實(shí)施例基于通過(guò)空間 頻率檢測(cè)器109所檢測(cè)到的高頻分量的檢測(cè)結(jié)果來(lái)判斷圖像數(shù)據(jù)插值的可用性。這是因 為，在攝像光學(xué)系統(tǒng)101中，可以將高強(qiáng)度的高頻分量當(dāng)作小的離焦量。當(dāng)在第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中焦點(diǎn)檢測(cè)可用時(shí)，流程進(jìn)入步驟S306，但是當(dāng)焦點(diǎn)檢 測(cè)不可用時(shí)，流程進(jìn)入步驟S311。
在步驟S306，照相機(jī)控制器117從焦點(diǎn)檢測(cè)器108獲得第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中的 離焦量，并且判斷該離焦量是否小于預(yù)定閾值(或第一預(yù)定值)。該判斷還可以判斷在第 η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上所形成的被攝體圖像的空間頻率是否具有通過(guò)像素插值器112的圖像 數(shù)據(jù)插值能足以獲得良好的整個(gè)圖像的值，其中，像素插值器112用于生成與該焦點(diǎn)檢測(cè) 區(qū)域(或焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106)相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。
通常，具有大離焦量的圖像信號(hào)(或被攝體圖像)具有少量高頻分量(低對(duì)比 度)。另一方面，具有小離焦量(接近對(duì)好焦?fàn)顟B(tài))的圖像信號(hào)(或被攝體圖像)具有大量 高頻分量(高對(duì)比度)。如上所述，當(dāng)像素插值器112利用被攝體圖像的低空間頻率對(duì)圖像 數(shù)據(jù)進(jìn)行插值時(shí)，圖像的清晰度下降不太明顯，但是，當(dāng)像素插值器112利用被攝體圖像的 高空間頻率對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行插值時(shí)，圖像的清晰度下降明顯。因此，當(dāng)焦點(diǎn)檢測(cè)成功時(shí)，本實(shí)施例根據(jù)離焦量的水平控制像素插值器112的圖 像數(shù)據(jù)插值在離焦量小于閾值的情況下，流程進(jìn)入步驟S307而不執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)插值，并 且在離焦量等于或大于閾值的情況下，流程進(jìn)入步驟S309以執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)插值。在步驟S307，照相機(jī)控制器117將第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域(以下稱為“第η個(gè)焦點(diǎn) 檢測(cè)像素組106”)中的平均圖像信號(hào)與相鄰像素組中的平均圖像信號(hào)進(jìn)行比較。然后，增 益控制器111控制應(yīng)用于第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的圖像的增益，以使得這些信號(hào)電平 相同或被視為相同?？蛇x地，可以比較圖像信號(hào)的峰值，而不是相互比較像素組的平均圖像 信號(hào)。在這樣控制增益之后，流程進(jìn)入步驟S308。在步驟S308，照相機(jī)控制器117將在步驟S307中控制了增益的第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像 素組106的圖像信號(hào)，插入攝像像素組105的圖像信號(hào)中與第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106相 對(duì)應(yīng)的區(qū)域(或位置)。該步驟可以生成合成的圖像數(shù)據(jù)，該合成的圖像數(shù)據(jù)是將基于來(lái)自 第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的(增益控制的)圖像信號(hào)的部分圖像與基于來(lái)自攝像像素組 105的圖像信號(hào)的圖像進(jìn)行合成得到的圖像數(shù)據(jù)。照相機(jī)控制器117將合成的圖像數(shù)據(jù)輸 出至圖像處理器113。然后，流程進(jìn)入步驟S313。在步驟S309，照相機(jī)控制器117指示像素插值器112使用第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組 106的相鄰像素組的圖像信號(hào)，通過(guò)插值計(jì)算生成與第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106相對(duì)應(yīng)的 插值用部分圖像數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，圖像插值器112基于攝像像素組105 (相鄰像素組)的輸 出，生成根據(jù)來(lái)自攝像裝置104的輸出所獲得的整個(gè)圖像中與第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106 相對(duì)應(yīng)的部分圖像。本實(shí)施例由于攝像像素組105周期性的彩色濾波器配置，因而特別地，對(duì)于焦點(diǎn) 檢測(cè)像素Sl和S2，需要插值綠色分量的像素信號(hào)。因此，基于圖2的相鄰像素組中與焦點(diǎn) 檢測(cè)像素Sl和S2在傾斜方向上相鄰的具有綠色分量的信號(hào)，生成與焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和S2 的位置相對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)。插值用周邊像素不局限于上述與焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sl和S2在傾斜 方向上相鄰的具有綠色分量的像素。換句話說(shuō)，可以根據(jù)信號(hào)電平的位置變化檢測(cè)邊緣，并 且可以通過(guò)使用具有綠色分量的遠(yuǎn)離像素進(jìn)行考慮了被攝體圖像的邊緣位置的插值計(jì)算。在生成插值用部分圖像數(shù)據(jù)之后，流程進(jìn)入步驟S310。在步驟S310，照相機(jī)控制器117將在步驟S309中生成的用于第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素 組106的插值用部分圖像數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)，插入攝像像素組105的圖像信號(hào)中與第η個(gè)焦 點(diǎn)檢測(cè)像素組106相對(duì)應(yīng)的區(qū)域(或位置)，從而創(chuàng)建基于來(lái)自攝像像素組105的圖像信號(hào)的圖像和第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的插值用部分圖像之間合成的圖像數(shù)據(jù)。照相機(jī)控制器117將合成的數(shù)據(jù)輸出至圖像處理器113。然后，流程進(jìn)入步驟S313。在步驟S311，照相機(jī)控制器117指示空間頻率檢測(cè)器109從第η個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素組106的相鄰像素組的圖像信號(hào)中檢測(cè)高頻分量。在步驟S312，照相機(jī)控制器117判斷在步驟S311中所檢測(cè)到的高頻分量的強(qiáng)度是 否高于預(yù)定閾值(或第二預(yù)定值)。如上所述，如果高頻分量的強(qiáng)度高于閾值(或當(dāng)對(duì)比度高時(shí))，則攝像光學(xué)系統(tǒng) 101的離焦量被認(rèn)為小。然后，步驟S305可以提供焦點(diǎn)檢測(cè)，并且步驟S306好像離焦量小 于閾值一樣動(dòng)作。另一方面，如果高頻分量的強(qiáng)度低于閾值(或當(dāng)對(duì)比度低時(shí))，攝像光學(xué) 系統(tǒng)101的離焦量被認(rèn)為大。然后，步驟S305可以提供焦點(diǎn)檢測(cè)，并且步驟S306好像離焦 量大于閾值一樣動(dòng)作。換句話說(shuō)，當(dāng)檢測(cè)到的強(qiáng)度高于閾值時(shí)，流程進(jìn)入步驟S307而不進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)插值；并且如果檢測(cè)到的強(qiáng)度低于閾值，則流程進(jìn)入步驟S309以進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)插值。在步驟S313，照相機(jī)控制器117判斷是否對(duì)所有或“η”個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域完成了步驟S305 S312的處理。當(dāng)沒(méi)有對(duì)所有焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域完成處理時(shí)，在將計(jì)數(shù)器值增大1之 后，流程進(jìn)入步驟S314，并且返回至步驟S305。從而，對(duì)下一焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行上述處理。 另一方面，如果對(duì)所有焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域完成了處理，則流程進(jìn)入步驟S315。在步驟S315，照相機(jī)控制器117指示圖像處理器113對(duì)合成的圖像數(shù)據(jù)實(shí)施伽瑪 校正、白平衡調(diào)整、顯示用重采樣、以及圖像壓縮和編碼。圖像處理器113將實(shí)施了上述處 理的圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示器114。顯示器114顯示圖像數(shù)據(jù)以便用戶檢查所拍攝的圖像。圖像處理器113還向記錄器115輸出實(shí)施了以上處理的圖像數(shù)據(jù)。記錄器115將 圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)中。即使攝像裝置104具有許多焦點(diǎn)檢測(cè)像素，上述操作也可以提供一種具有高度清 晰度的良好圖像。盡管參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的典 型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類(lèi)修改、等同結(jié)構(gòu)和功 能。本申請(qǐng)基于2007年9月14日提交的日本2007-238948號(hào)專利申請(qǐng)要求外國(guó)優(yōu)先 權(quán)，如同在這里說(shuō)明的一樣，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用包含于此。工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本發(fā)明提供一種攝像設(shè)備，除利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素的相位差檢測(cè)方法的調(diào)焦控制以 夕卜，該攝像設(shè)備還可以實(shí)施利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素的對(duì)比度檢測(cè)方法的調(diào)焦控制和利用焦點(diǎn)檢 測(cè)像素以外的像素的對(duì)比度檢測(cè)方法的調(diào)焦控制這兩者。
權(quán)利要求
一種攝像設(shè)備，包括攝像裝置，其包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組用于對(duì)通過(guò)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素組包括用于對(duì)來(lái)自所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的分割光束對(duì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)像素；以及檢測(cè)單元，用于在實(shí)施第一檢測(cè)控制之后實(shí)施第二檢測(cè)控制，其中，所述第一檢測(cè)控制在基于所述第二像素組的輸出檢測(cè)所述被攝體圖像的對(duì)比度的同時(shí)，改變所述攝像裝置的攝像狀態(tài)，所述第二檢測(cè)控制在基于所述第一像素組的輸出檢測(cè)所述被攝體圖像的對(duì)比度的同時(shí)，改變所述攝像裝置的攝像狀態(tài)。
2.一種攝像設(shè)備，包括攝像裝置，其包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組用于對(duì)通過(guò)來(lái)自攝 像光學(xué)系統(tǒng)的光束形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素組包括用于對(duì)來(lái)自所述 攝像光學(xué)系統(tǒng)的分割光束對(duì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)像素；以及控制器，用于選擇性地實(shí)施以下調(diào)焦控制之一利用所述第二像素組的輸出的相位差 檢測(cè)方法的第一調(diào)焦控制、利用所述第一像素組的輸出的對(duì)比度檢測(cè)方法的第二調(diào)焦控制 和利用所述第二像素組的輸出的對(duì)比度檢測(cè)方法的第三調(diào)焦控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述控制器基于所述攝像光學(xué)系統(tǒng) 的離焦量，選擇所述第二調(diào)焦控制和所述第三調(diào)焦控制的組合或所述第一調(diào)焦控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述離焦量小于閾值時(shí)，所述控制 器實(shí)施所述第一調(diào)焦控制，并且當(dāng)所述離焦量大于所述閾值時(shí)，所述控制器實(shí)施所述第二 調(diào)焦控制和所述第三調(diào)焦控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和3任意一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在實(shí)施所述第二調(diào)焦控 制和所述第三調(diào)焦控制的情況下，所述控制器在實(shí)施所述第二調(diào)焦控制之前實(shí)施所述第三 調(diào)焦控制。
6.一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備設(shè)置有包括第一像素組和第二像素組的攝 像裝置，其中，所述第一像素組用于對(duì)通過(guò)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束形成的被攝體圖像進(jìn) 行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素組包括用于對(duì)來(lái)自所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束的分割光束進(jìn)行光 電轉(zhuǎn)換的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素，所述控制方法包括以下步驟實(shí)施利用所述第二像素組的輸出的相位差檢測(cè)方法的第一調(diào)焦控制；實(shí)施利用所述第一像素組的輸出的對(duì)比度檢測(cè)方法的第二調(diào)焦控制；實(shí)施利用所述第二像素組的輸出的對(duì)比度檢測(cè)方法的第三調(diào)焦控制；以及在所述第一調(diào)焦控制 所述第三調(diào)焦控制之間改變要實(shí)現(xiàn)的調(diào)焦控制。
全文摘要
一種攝像設(shè)備，包括攝像裝置，所述攝像裝置包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組用于對(duì)通過(guò)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素組包括用于對(duì)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的分割光束對(duì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)像素；以及檢測(cè)單元，用于在實(shí)施第一檢測(cè)控制之后實(shí)施第二檢測(cè)控制，其中，所述第一檢測(cè)控制在基于所述第二像素組的輸出檢測(cè)被攝體圖像的對(duì)比度的同時(shí)，改變所述攝像設(shè)置的攝像狀態(tài)，所述第二檢測(cè)控制在基于所述第一像素組的輸出檢測(cè)被攝體圖像的對(duì)比度的同時(shí)，改變所述攝像裝置的攝像狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04N5/232GK101802673SQ20088010716
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者天野謙一郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社