攝像裝置及對焦控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明設及一種攝像裝置及對焦控制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著CCD(畑arge Coupled Device)圖像傳感器、CMOS(Complementa;ry Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器等固體成像元件的高分辨率化，對數(shù)碼照相機、 數(shù)碼攝像機、智能手機等移動電話、PDA(Personal Digital Assistant,便攜式信息終端） 等具有攝影功能的信息設備的需求驟增。另外，將如W上的具有攝像功能的信息設備稱為 攝像裝置。
[0003] 運些攝像裝置中，作為對焦于主要被攝體的對焦控制方法，采用對比度AF(Auto 化CUS、自動對焦)方式或相位差AF方式。對比度AF方式和相位差AF方式各有所長，因此還提 出同時使用運些方式的攝像裝置(例如，參考專利文獻1)。
[0004] 專利文獻1公開有在通過相位差AF方式無法計算散焦量時或即使能夠計算出散焦 量但散焦量的可靠度也較低時，W對比度AF方式進行對焦控制的攝像裝置。
[0005] W往技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:日本專利公開2013 -61579號公報

【發(fā)明內容】

[000引發(fā)明要解決的技術課題
[0009] 但是，如專利文獻1，在通過相位差AF方式計算出散焦量之后，根據(jù)該散焦量的可 靠度過渡到基于對比度AF方式的對焦控制時，與從一開始就進行基于對比度AF的對焦控制 時相比，會導致完成對焦控制為止的時間變長。
[0010] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種即使同時使用基于相位差 AF方式的對焦控制及基于對比度AF方式的對焦控制時也能夠縮短完成對焦控制為止的時 間來進行高速AF的攝像裝置及對焦控制方法。
[0011] 用于解決技術課題的手段
[0012] 本發(fā)明的攝像裝置，其具有通過包含聚焦透鏡的攝像光學系統(tǒng)拍攝被攝體的成像 元件，其中，上述成像元件包含:第1信號檢測部，檢測與通過上述攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域 的不同部分的一對光束中的一個光束對應的信號;及第2信號檢測部，檢測與上述一對光束 中的另一光束對應的信號，上述攝像裝置具備:對焦控制部，進行第1對焦控制及第2對焦控 制中的任一個，上述第1對焦控制使上述聚焦透鏡向根據(jù)上述第1信號檢測部及上述第2信 號檢測部的檢測信號確定的對焦位置移動，上述第2對焦控制使上述聚焦透鏡在預先確定 的移動范圍內沿著光軸方向每次移動任意距離，并使上述聚焦透鏡向根據(jù)在各移動位置通 過上述成像元件拍攝的攝像圖像的對比度確定的對焦位置移動;對焦控制確定部，根據(jù)利 用上述第1信號檢測部及上述第2信號檢測部的檢測信號生成的信息確定進行上述第1對焦 控制及上述第2對焦控制中的哪一個;及控制部，當確定進行上述第2對焦控制時，根據(jù)上述 信息，可變控制上述移動范圍及上述移動范圍內的上述任意距離中的至少上述任意距離。
[0013] 本發(fā)明的對焦控制方法，其由具有通過包含聚焦透鏡的攝像光學系統(tǒng)拍攝被攝體 的成像元件的攝像裝置進行，其中，上述成像元件包含:第1信號檢測部，檢測與通過上述攝 像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不同部分的一對光束中的一個光束對應的信號;及第2信號檢測 部，檢測與上述一對光束中的另一光束對應的信號，上述對焦控制方法具備:對焦控制步 驟，進行第1對焦控制及第2對焦控制中的任一個，上述第1對焦控制使上述聚焦透鏡向根據(jù) 上述第1信號檢測部及上述第2信號檢測部的檢測信號確定的對焦位置移動，上述第2對焦 控制使上述聚焦透鏡在預先確定的移動范圍內沿著光軸方向每次移動任意距離，并使上述 聚焦透鏡向根據(jù)在各移動位置通過上述成像元件拍攝的攝像圖像的對比度確定的對焦位 置移動;對焦控制確定步驟，根據(jù)利用上述第1信號檢測部及上述第2信號檢測部的檢測信 號生成的信息，確定進行上述第1對焦控制及上述第2對焦控制中的哪一個;及控制步驟，當 確定進行上述第2對焦控制時，根據(jù)上述信息可變控制上述移動范圍及上述移動范圍內的 上述任意距離中的至少上述任意距離。
[0014] 發(fā)明效果
[001引根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使同時使用基于相位差AF方式的對焦控制及基于對 比度AF方式的對焦控制時也能夠縮短完成對焦控制為止的時間來進行高速AF的攝像裝置 及對焦控制方法。
【附圖說明】
[0016] 圖1是表示用于說明本發(fā)明的一實施方式的作為攝像裝置的一例的數(shù)碼相機的概 要結構的圖。
[0017] 圖2是表示搭載于圖1所示的數(shù)碼相機的固體成像元件5的整體結構的俯視示意 圖。
[001引圖3是圖2所示的一個AF區(qū)53的局部放大圖。
[0019] 圖4是僅示出圖3所示的相位差檢測用像素52的圖。
[0020] 圖5是用于說明圖1所示的數(shù)碼相機的AF動作的流程圖。
[0021] 圖6是用于說明圖5的流程圖中的步驟S6的處理的流程圖。
[0022] 圖7是用于說明圖5的流程圖中的步驟S6的處理的變形例的流程圖。
[0023] 圖8是表示設定為對排的像素對的變形例的圖。
[0024] 圖9是表示沿相位差檢測方向延伸的直線L的例子的圖。
[0025] 圖10是用于說明圖1所示的數(shù)碼相機的AF動作的變形例的流程圖。
[0026] 圖11是用于說明圖10的流程圖中的步驟S18的處理的流程圖。
[0027] 圖12是用于說明圖11的流程圖中的步驟S181與步驟S186之間的處理的流程圖。
[0028] 圖13是用于說明圖1所示的數(shù)碼相機的連續(xù)AF動作的流程圖。
[0029] 圖14是表示位于圖1所示的固體成像元件5的AF區(qū)53的相位差檢測用像素52A、52B 的排列的變形例的圖。
[0030] 圖15是表示位于圖1所示的固體成像元件5的AF區(qū)53的相位差檢測用像素52A、52B 的排列的變形例的圖。
[0031] 圖16是表示位于圖1所示的固體成像元件5的AF區(qū)53的相位差檢測用像素52A、52B 的排列的變形例的圖。
[0032] 圖17是表示位于圖1所示的固體成像元件5的AF區(qū)53的相位差檢測用像素52A、52B 的排列的變形例的圖。
[0033] 圖18是作為攝像裝置說明智能手機的圖。
[0034] 圖19是圖18的智能手機的內部框圖。
【具體實施方式】
[0035] W下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0036] 圖1是表示用于說明本發(fā)明的一實施方式的作為攝像裝置的一例的數(shù)碼相機的概 要結構的圖。
[0037] 圖1所示的數(shù)碼相機具備：用于調焦的聚焦透鏡;及透鏡裝置，其具有包含變焦透 鏡等的攝影透鏡1及光圈2。透鏡裝置構成攝像光學系統(tǒng)。透鏡裝置可對相機主體裝卸自如 也可固定于相機主體。攝影透鏡1至少包含聚焦透鏡即可。并且，也可W是通過使整個透鏡 系統(tǒng)移動來進行調焦的單焦點透鏡。
[0038] 相機主體具備:通過透鏡裝置拍攝被攝體的CCD型或CMOS型等固體成像元件5;進 行連接于固體成像元件5的輸出的相關雙采樣處理等模擬信號處理的模擬信號處理部6;及 將從模擬信號處理部6輸出的模擬信號轉換為數(shù)字信號的A/D轉換電路7。模擬信號處理部6 及A/D轉換電路7被系統(tǒng)控制部11控制。模擬信號處理部6及A/D轉換電路7有時還內置于固 體成像元件5中。
[0039] 集中控制數(shù)碼相機的整個電控制系統(tǒng)的系統(tǒng)控制部11控制透鏡驅動部8來調整攝 影透鏡1中包含的聚焦透鏡的位置或調整攝影透鏡1中包含的變焦透鏡的位置。而且，系統(tǒng) 控制部11經(jīng)由光圈驅動部9控制光圈2的開口量，由此進行曝光量的調整。
[0040] 并且，系統(tǒng)控制部11經(jīng)由成像元件驅動部10驅動固體成像元件5,將通過攝影透鏡 1拍攝的被攝體像作為攝像圖像信號來輸出。系統(tǒng)控制部11中，輸入用戶通過操作部14輸入 的命令?胃號。
[0041 ] 如后述，系統(tǒng)控制部11選擇對比度AF處理部18與相位差AF處理部19中的任一個， 使聚焦透鏡向通過所選擇的處理部確定的對焦位置移動。
[0042] 而且，該數(shù)碼相機的電控制系統(tǒng)具備:主存儲器16;存儲器控制部15,連接于主存 儲器16;數(shù)字信號處理部17,對從A/D轉換電路7輸出的攝像圖像信號進行插值運算、伽馬校 正運算及RGB/YC轉換處理等來生成攝影圖像數(shù)據(jù);對比度AF處理部18,通過對比度AF方式 確定對焦位置;相位差AF處理部19，通過相位差AF方式確定對焦位置;外部存儲器控制部 20,連接有裝卸自如的記錄介質21;及顯示控制部22,連接有搭載于相機背面等的顯示部 23。
[0043] 存儲器控制部15、數(shù)字信號處理部17、對比度AF處理部18、相位差AF處理部19、外 部存儲器控制部20及顯示控制部22通過控制總線24及數(shù)據(jù)總線25相互連接，根據(jù)來自系統(tǒng) 控制部11的指令被控制。
[0044] 圖2是表示搭載于圖1所示的數(shù)碼相機的固體成像元件5的整體結構的俯視示意 圖。
[0045] 固體成像元件5具有受光面50,所述受光面上配置有沿行方向X及與行方向正交的 列方向Y排列為二維狀的多個像素。在圖2的例子中，該受光面50上設置有9個成為對焦對象 的區(qū)即AF區(qū)53。
[0046] AF區(qū)53是作為像素包含攝像用像素及相位差檢測用像素的區(qū)。
[0047] 受光面50中，在除了 AF區(qū)53W外的部分僅配置攝像用像素。另外，AF區(qū)53可無間隙 地設置于受光面50上。
[004引圖3是圖2所示的一個AF區(qū)53的局部放大圖。
[0049] AF區(qū)53上W二維狀排列有像素51。各像素51包含光電二極管等光電轉換部及形成 于該光電轉換部上方的濾色器。
[0050] 圖3中，對包含透射紅色光的濾色器(R濾波器）的像素51(R像素51)標注文字"R"， 對包含透射綠色光的濾色器(G濾波器）的像素51(G像素51)標注文字"G"，對包含透射藍色 光的濾色器(B濾波器）的像素51(B像素51)標注文字"B"。濾色器的排列在整個受光面50呈 拜耳排列。
[0051] AF區(qū)53中，G像素51的一部分（圖3中標注陰影的像素51)成為相位差檢測用像素 52。圖3的例子中，包含R像素51及G像素51的像素行中的任意像素行中的各G像素51及相對 于該各G像素51在列方向Y上最靠近的相同顏色的G像素51成為相位差檢測用像素52。在此， 如圖3中圖示，將二維狀排列的一個方向規(guī)定為X方向或行方向，將另一方向規(guī)定為Y方向或 列方向。
[0052] 圖4是僅示出圖3所示的相位差檢測用像素52的圖。
[0053] 如圖4所示，相位差檢測用像素52包含相位差檢測用像素52A及相位差檢測用像素 52B運兩種像素。
[0054] 相位差檢測用像素52A是信號檢測部(第1信號檢測部），其接收通過攝影透鏡1的 光瞳區(qū)域的不同部分的一對光束中的一個光束并檢測與受光量相應的信號。
[0055] 相位差檢測用像素52B是信號檢測部(第2信號檢測部），其接收上述一對光束中的 另一光束并檢測與受光量相應的信號。
[0056] 另外，在AF區(qū)53中，相位差檢測用像素52A及52BW外的多個像素51為攝像用像素， 攝像用像素接收透過攝影透鏡1的上述一對光束并檢測與受光量相應的信號。
[0057] 在各像素51的光電轉換部上方設置有遮光膜，該遮光膜上形成有規(guī)定光電轉換部 的受光面積的開口。
[0058] 攝像用像素51的開口的中屯、與攝像用像素51的光電轉換部的中屯、一致。相對于 此，相位差檢測用像素52A的開口（圖4的空白部分）的中屯、相對于相位差檢測用像素52A的 光電轉換部的中屯、，向右側偏屯、。并且，相位差檢測用像素52B的開口（圖4的空白部分)的中 屯、相對于相位差檢測用像素52B的光電轉換部的中屯、，向左側偏屯、。在此所說的右方向為圖 3所示的X方向的一方向，左方向為X方向的另一方向。
[0059] 根據(jù)該結構，通過由位于任意行的相位差檢測用像素52A構成的像素組及由相對 于該像素組的各相位差檢測用像素52A沿相同方向W相同距離配置的相位差檢測用像素 52B構成的像素組，能夠檢測分別通過運兩個像素組拍攝的圖像中的行方向X的相位差。
[0060] 如圖4所示，AF區(qū)53中至少設置有1個對排，所述對排中，沿行方向X交替配置有由 相位差檢測用像素52A及相對于該相位差檢測用像素52A沿與相位差的檢測方向（行方向X) 正交的方向隔開規(guī)定距離而配置的相位差檢測用像素52B構成的像素對PI及在像素對PI中 使相位差檢測用像素52A與相位差檢測用像素52B的位置關系相反的像素對P2。
[0061] 還能夠將該對排稱為由第1對及第2對構成，所述第1對為由沿著相位差的檢測方 向排列的多個相位差檢測用像素52A構成的第1信號檢測部組(所有像素對P1的相位差檢測 用像素52A)及由相對于第1信號檢測部組的各相位差檢測用像素52A沿Y方向的一方向（若 W圖4為例，則是紙面的下方向相同距離（1像素量的距離)配置的相位差檢測用像素52B 構成的信號檢測部組(所有像素對P1的相位差檢測用像素52B)，所述第2對為由相對于第1 信號檢測部組的各相位差檢測用像素52A沿相同方向（圖4的例子中，為傾斜右下方向）W相 同距離配置且沿著檢測方向排列的多個相位差檢測用像素52A構成的第2信號檢測部組(所 有像素對P2的相位差檢測用像素52A)及由相對于第2信號檢測部組的各相位差檢測用像素 52A沿與上述Y方向的一方向相反的方向（圖4的例子中，為紙面的上方向）W相同距離（1像 素量的距離)配置的相位差檢測用像素52B構成的信號檢測部組(所有像素對P2的相位差檢 測用像素52B)。
[0062] 圖1所示的相位差AF處理部19利用從位于根據(jù)用戶操作等而從9個AF區(qū)53中選擇 的一個AF區(qū)53的相位差檢測用像素52A及相位差檢測用像素52B讀出的檢測信號組，運算通 過上述一對光束形成的2個圖像的相對位置偏離量即相位差。
[0063] 并且，相位差AF處理部19根據(jù)該相位差，求出攝影透鏡1的調焦狀態(tài)，在此求出偏 離對焦狀態(tài)的量及偏離對焦狀態(tài)的方向即散焦量。相位差AF處理部19根據(jù)該散焦量確定聚 焦透鏡的對焦位置。
[0064] 系統(tǒng)控制部11作為進行第1對焦控制的對焦控制部發(fā)揮作用，所述第1對焦控制使 聚焦透鏡向根據(jù)相位差檢測用像素52A及相位差檢測用像素52B的檢測信號且通過相位差 AF處理部19確定的對焦位置移動。
[0065] 圖1所示的對比度AF處理部18分析通過根據(jù)用戶操作等而從9個AF區(qū)53中選擇的1 個AF區(qū)53拍攝的圖像，通過周知的對比度AF方式確定攝影透鏡1的對焦位置。
[0066] 目P，對比度AF處理部18通過系統(tǒng)控制部11的控制來移動攝影透鏡1的聚焦透鏡位 置的同時求出按每個移動的位置(多個位置)獲得的圖像的對比度（明暗差）。并且，將對比 度變得最大的聚焦透鏡位置確定為對焦位置。另外，對比度通過取相鄰像素的信號的差分 的總計來獲得。
[0067] 系統(tǒng)控制部11作為進行第2對焦控制的對焦控制部發(fā)揮作用，所述第2對焦控制使 聚焦透鏡在可移動的最大范圍（INF至MOD為止的范圍）內從該范圍的一端沿著光軸方向每 次移動任意距離，并使聚焦