專利名稱：攝像設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如數(shù)字照相機或攝像機的攝像設(shè)備，尤其涉及基于來自攝像元件的輸出進行焦點檢測的攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
日本特開2000-156823公開了以下攝像設(shè)備，其中，包括在該攝像設(shè)備所使用的 攝像元件中的一些像素(焦點檢測像素)配置有與其它像素的光學特性不同的光學特性， 以基于來自這些焦點檢測像素的輸出進行焦點檢測。在日本特開2000-156823所公開的攝像設(shè)備中，在攝像元件部中布置有彼此成對 的多個焦點檢測像素。圖5示出在像素矩陣的一些行中布置有焦點檢測像素的攝像元件的 像素布置的一個例子。在圖5中，附圖標記R、G和B分別表示配置有紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波 器的普通攝像像素。附圖標記Sl和S2分別表示光學特性與攝像像素的光學特性不同的第 一焦點檢測像素和第二焦點檢測像素。圖6示出第一焦點檢測像素Sl的結(jié)構(gòu)。在圖6中，微透鏡501形成在第一焦點檢 測像素的光入射側(cè)。附圖標記502表示用于形成提供微透鏡501的平坦表面的平面層。附圖標記503表示遮光層，該遮光層具有相對于第一焦點檢測像素S 1的光電轉(zhuǎn) 換區(qū)域504的中心0向一個方向偏心的開口。圖7示出第二焦點檢測像素S2的結(jié)構(gòu)。在圖7中，微透鏡601形成在第二焦點檢 測像素的光入射側(cè)。附圖標記602表示用于形成提供微透鏡601的平坦表面的平面層。附圖標記603表示遮光層，該遮光層具有相對于第二焦點檢測像素S2的光電轉(zhuǎn)換 區(qū)域604的中心0偏心的開口。遮光層603的開口沿與第一焦點檢測像素Sl中所設(shè)置的 遮光層503的開口的偏心方向相反的方向偏心。即，遮光層503和603在相對于第一和第 二焦點檢測像素Sl和S2的微透鏡的光軸的對稱位置處各自具有開口。利用這種結(jié)構(gòu)，從第一焦點檢測像素Sl和從第二焦點檢測像素S2觀看攝像光學 系統(tǒng)等同于對稱分割攝像光學系統(tǒng)的瞳。在圖5中，在包含第一焦點檢測像素Sl的行中和包含第二焦點檢測像素S2的行 中，隨著攝像元件中的像素數(shù)量增加，形成彼此更加近似的兩個圖像。當攝像光學系統(tǒng)處于 相對于被攝體的對焦狀態(tài)時，從分別包含第一焦點檢測像素Sl和第二焦點檢測像素S2的 行所獲得的輸出(圖像信號)彼此一致。另一方面，當攝像光學系統(tǒng)離焦(out of focus)時，在從分別包含第一焦點檢測 像素Sl和第二焦點檢測像素S2的行所獲得的圖像信號中產(chǎn)生了相位差。前焦點狀態(tài)和后 焦點狀態(tài)中的相位差的方向彼此相反。圖8A和8B示出焦點狀態(tài)和相位差之間的關(guān)系。在這些圖中，示出圖7所示的兩 種焦點檢測像素Sl和S2彼此較接近，并且由符號A和B來表示這兩種焦點檢測像素Sl和 S2。省略了攝像像素。
將來自被攝體上特定點的光束分割成光束OLa和光束ΦΙΛ，其中，前者通過與焦 點檢測像素A相對應(yīng)的分割瞳入射至焦點檢測像素Α，后者通過與焦點檢測像素B相對應(yīng)的 分割瞳入射至焦點檢測像素B。這些光束來自被攝體上的同一點。因此，當攝像光學系統(tǒng)處 于對焦狀態(tài)時，如圖8Α所示，這些光束通過同一微透鏡并到達攝像元件上的一個點。因此， 從包含第一焦點檢測像素A(Si)和第二焦點檢測像素B(S2)的行分別獲得的圖像信號彼此 一致。
另一方面，如圖8Β所示，當攝像光學系統(tǒng)離焦了 χ時，根據(jù)入射至微透鏡上的光束 OLa和OLb的入射角的變化，這兩個光束OLa和OLb的到達位置彼此偏移。因此，在從 包含第一焦點檢測像素A(Sl)和第二焦點檢測像素B (S2)的行分別獲得的圖像信號之間產(chǎn) 生相位差。日本特開2000-156823所公開的攝像設(shè)備采用以上原理利用攝像元件進行焦點 檢測。然而，當使用這種包含焦點檢測像素的攝像元件獲得靜止圖像時，丟失了與焦點 檢測像素的位置相對應(yīng)的像素數(shù)據(jù)。由于焦點檢測像素具有與普通攝像像素的視野不同的 視野，因此使用從焦點檢測像素所獲得的信號作為用于靜止圖像的圖像信號，將引起來自 焦點檢測像素的信號與來自該焦點檢測像素的周圍像素的信號之間的不連續(xù)性，這使得不 能獲得好的圖像。為了解決該問題，在日本特開2000-156823所公開的攝像設(shè)備中，使用來自焦點 檢測像素的周圍像素的圖像信號對與來自焦點檢測像素的信號相對應(yīng)的圖像信號進行插 值。在圖5所示的攝像元件的像素布置中，將來自周圍像素的插值數(shù)據(jù)插入至所拍攝 的圖像中、與焦點檢測像素Sl和S2相對應(yīng)的部分。在圖5中，將用于攝像的R、G和B像素 按拜爾排列(Bayerarrangement)對齊，并且將一些G像素替換為焦點檢測像素Sl和S2。 對于由于存在焦點檢測像素Sl和S2而丟失的G像素的數(shù)據(jù)，提供根據(jù)位于斜接該G像素 的位置處的4個G像素的數(shù)據(jù)所生成的合成像素數(shù)據(jù)。然而，如在日本特開2000-156823中所公開的，通過使用焦點檢測像素的周圍像 素的圖像信號來對這些焦點檢測像素的圖像信號進行插值，這可能使得與由其它區(qū)域的像 素所獲得的圖像相比，降低了根據(jù)這些周圍像素所獲得的圖像的清晰度。當接收用于形成具有低空間頻率的被攝體圖像的光時，由于焦點檢測像素和周圍 攝像像素之間的視野差異，因此，相對于來自焦點檢測像素的周圍攝像像素的圖像信號，來 自該焦點檢測像素的圖像信號的連續(xù)性可能是低的。因此，優(yōu)選基于來自周圍攝像像素的 圖像信號對焦點檢測像素的位置處的圖像信號進行插值。在這種情況下，由于被攝體圖像 的空間頻率低，因此由于插值所引起的清晰度降低很難顯現(xiàn)。另一方面，當接收用于形成具有高空間頻率的被攝體圖像的光時，相對于來自焦 點檢測像素的周圍攝像像素的圖像信號，焦點檢測像素的位置處的圖像信號的連續(xù)性最初 是低的。因此，由于插值所引起的清晰度降低變得明顯。相應(yīng)地，隨著焦點檢測像素的數(shù)量 增加，由于插值而清晰度降低的圖像區(qū)域增加，并且所獲得的圖像的質(zhì)量下降。在將具有不同視野的相位差傳感器設(shè)置在攝像元件上并基于由這些相位差傳感 器所獲得的相位差進行焦點檢測時，這些傳感器在其正面上設(shè)置有用于進行瞳分割的光圈。相位差傳感器在其光入射面上沒有設(shè)置濾色器。因此，從相位差傳感器輸出的圖像信號具有與位于其周圍的像素的信號水平不同的信號水平，這使得不能將從相位差傳感器輸 出的圖像信號照原樣用于靜止圖像數(shù)據(jù)。順便提及，通常已知具有大的離焦量的焦點位置處的圖像信號包含小的高頻分 量。相反，具有小的離焦量的焦點位置處的圖像信號包含離焦范圍中最大的高頻分量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供即使在攝像元件中焦點檢測像素的數(shù)量增加時，也能夠獲得具有高清 晰度的圖像的攝像設(shè)備及其控制方法。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系 統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光 學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素；焦點檢測器，用于基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點 狀態(tài)；頻率分量檢測器，用于檢測形成在所述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率 分量；圖像生成器，用于基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的 輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及控制器，用于根據(jù)由所述頻率分量檢測器檢測到的空間頻率分量，切換是否使所 述圖像生成器生成所述部分圖像。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)備包括攝像 元件，所述攝像元件包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng) 的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學 系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素，所述控制方法包括以下 步驟基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；檢測形成在所 述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率分量；基于來自所述第一像素的輸出，生成根 據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及根據(jù) 所檢測到的空間頻率分量切換是否生成所述部分圖像。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括第一像素和 第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行光電 轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光 電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素；焦點檢測器，用于基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝 像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；圖像生成器，用于基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所 述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及控制器，用于 根據(jù)由所述焦點檢測器所檢測到的焦點狀態(tài)，切換是否使所述圖像生成器生成所述部分圖 像。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像 元件，所述攝像元件包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學 系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素，所述控制方法包括以下 步驟基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；基于來自所述 第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對 應(yīng)的部分圖像；以及根據(jù)由所述焦點檢測器所檢測到的焦點狀態(tài)，切換是否生成所述部分 圖像。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括第一像素和 第二像素，所述第一像素對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn) 換，所述第二像素包括對從來自所述攝像光學系統(tǒng)的光束分割后的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多 個焦點檢測像素；焦點檢測器，用于基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng) 的焦點狀態(tài)；頻率分量檢測器，用于檢測在所述第一像素上形成的被攝體圖像的空間頻率 分量；圖像生成器，用于基于來自所述第一像素的輸出，生成與由來自所述攝像元件的輸出 所獲得的圖像的所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及控制器，用于在所述焦點檢測器檢 測到焦點狀態(tài)時，根據(jù)檢測到的焦點狀態(tài)切換是否使所述圖像生成器生成所述部分圖像， 并且在所述焦點檢測器未檢測到焦點狀態(tài)時，根據(jù)由所述頻率分量檢測器檢測到的空間頻 率分量，切換是否使所述圖像生成器生成所述部分圖像。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像 元件，所述攝像元件包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng) 的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學 系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素，所述控制方法包括以下 步驟基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；檢測形成在所 述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率分量；基于來自所述第一像素的輸出，生成根 據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及當檢 測到所述焦點狀態(tài)時，根據(jù)所檢測到的焦點狀態(tài)切換是否生成所述部分圖像，并且當沒有 檢測到所述焦點狀態(tài)時，根據(jù)所檢測到的空間頻率分量切換是否生成所述部分圖像。根據(jù)以下參考附圖對實施例的說明，本發(fā)明的其它方面將變得清楚。


圖1是示出作為本發(fā)明第一實施例(實施例1)的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出實施例1中攝像像素和焦點檢測像素的布置的圖。圖3是示出實施例1的照相機的操作的流程圖。圖4是示出作為本發(fā)明第二實施例(實施例2)的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是示出攝像像素和焦點檢測像素的布置的圖。圖6是示出第一焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)的圖。圖7是示出第二焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)的圖。圖8A是根據(jù)焦點狀態(tài)(對焦狀態(tài))說明圖像信號的相位差的示意圖。圖8B是根據(jù)焦點狀態(tài)(前焦點狀態(tài))說明圖像信號的相位差的示意圖。圖9是示出作為本發(fā)明第三實施例(實施例3)的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)的框圖。圖10是示出實施例3的照相機的操作的流程圖。
圖11是示出作為本發(fā)明第四實施例(實施例4)的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)的框圖。圖12是示出實施例4的照相機的操作的流程圖。
具體實施方式

以下將參考附圖來說明本發(fā)明的典型實施例。實施例1圖1示出作為本發(fā)明第一實施例(實施例1)的攝像設(shè)備的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)。照相機100包括攝像光學系統(tǒng)101，其利用光束形成被攝體的被攝體圖像；透鏡 控制器102，用于控制攝像光學系統(tǒng)101中所包括的調(diào)焦透鏡(未示出)的位置；以及光圈 103，用于調(diào)節(jié)通過攝像光學系統(tǒng)101的光量。照相機100還包括由CMOS傳感器構(gòu)成的攝 像元件104，作為光電轉(zhuǎn)換元件。利用來自攝像光學系統(tǒng)101的光束，在攝像元件104的光 接收面上形成被攝體圖像。攝像元件104包括由用于對由攝像光學系統(tǒng)101所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn) 換的多個攝像像素所構(gòu)成的攝像像素(第一像素)105群，其中各個攝像像素分別具有R、G 和B濾色器之一。攝像像素105輸出用于生成被攝體圖像的圖像信號。攝像元件104還包 括輸出用于檢測攝像光學系統(tǒng)101的焦點狀態(tài)(焦點檢測)的成對圖像信號的焦點檢測像 素(第二像素)ioe群。焦點檢測像素106群包括用于對由后述瞳分割光學系統(tǒng)107進行瞳分割后的光束 進行光電轉(zhuǎn)換的多個第一焦點檢測像素和多個第二焦點檢測像素。多個第一焦點檢測像素 形成第一相位差傳感器，并且多個第二焦點檢測像素形成第二相位差傳感器。第一相位差 傳感器輸出上述成對圖像信號中的一個圖像信號，并且第二相位差傳感器輸出上述成對圖 像信號中的另一個圖像信號。攝像元件104還包括瞳分割光學系統(tǒng)107，瞳分割光學系統(tǒng)107用于使來自攝像光 學系統(tǒng)101的光束的瞳分割后的光束分別入射至第一相位差傳感器和第二相位差傳感器。圖2示出本實施例中使用的攝像元件104的像素布置。在圖2中，由Sl和S2來 分別表示焦點檢測像素106中的第一焦點檢測像素和第二焦點檢測像素。第一焦點檢測像素和第二焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)與圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)類似。即， 配置第一焦點檢測像素Sl和第二焦點檢測像素S2，以使得第一焦點檢測像素Sl和第二焦 點檢測像素S2各自的遮光層在相對于用作瞳分割光學系統(tǒng)107的微透鏡的光軸的對稱位 置處具有開口。在圖2中，離散地插入了第一焦點檢測像素Sl的像素行構(gòu)成第一相位差傳感器。 位于與第一相位差傳感器相距預定距離(在圖2中該距離對應(yīng)于一個像素)處、并且離散 地插入了第二焦點檢測像素S2的像素行構(gòu)成第二相位差傳感器。包括第一相位差傳感器 和第二相位差傳感器的焦點檢測像素(第二像素)群的一個區(qū)域構(gòu)成一個焦點檢測區(qū)域。 在圖2中，在攝像元件104的上部和下部中分別布置有第一焦點檢測區(qū)域和第二焦點檢測 區(qū)域。如圖1所示，照相機100包括焦點檢測部(焦點檢測器)108，其使用相關(guān)計算確定 從各焦點檢測區(qū)域的第一相位差傳感器和第二相位差傳感器輸出的成對圖像信號之間的 相位差。
這里，“從第一相位差傳感器和第二相位差傳感器輸出的成對圖像信號(換言之，從焦點檢測像素106輸出的成對圖像信號)”基本上是僅根據(jù)來自焦點檢測像素Sl和S2 的輸出信號所生成的成對圖像信號。然而，可以根據(jù)來自整個焦點檢測像素群的輸出信號 生成該成對圖像信號。焦點檢測部108基于相位差計算離焦量，所述離焦量表示攝像光學系統(tǒng)101相對于在焦點檢測區(qū)域上形成光學圖像的被攝體的焦點狀態(tài)。在本實施例中，在焦點檢測部108計算離焦量時，該設(shè)備可以被配置使得焦點檢 測部108僅計算圖像信號中的相位差，并且由后面將說明的照相機控制器116基于該相位 差來計算離焦量。在本實施例中，將焦點狀態(tài)描述為離焦量，然而作為替代，還可以采用相 位差作為焦點狀態(tài)。因而，焦點檢測部108針對各個焦點檢測區(qū)域單獨地進行焦點檢測(離焦量計 算)。在各個焦點檢測像素106 (第一焦點檢測像素Sl和第二焦點檢測像素S2)中，如 從圖6和圖7可以看出，由于對各焦點檢測像素設(shè)置了遮光層而限制了視野。因此，來自焦 點檢測像素106的圖像信號的水平與從攝像像素105中位于焦點檢測像素106附近的多個 像素(在下文，稱為“相鄰像素”)輸出的圖像信號的水平不同(例如，低于)。因此，為了使來自焦點檢測像素106的圖像信號的水平接近來自相鄰像素的圖像 信號的水平，照相機100包括增益調(diào)節(jié)部(增益調(diào)節(jié)器)110，其對來自焦點檢測像素106的 圖像信號進行增益調(diào)節(jié)。此外，照相機100包括空間頻率檢測部(頻率分量檢測器)109，其檢測來自相鄰像 素(攝像像素105)的圖像信號中所包含的特定頻率分量(高頻分量)的強度。該高頻分 量表示形成在相鄰像素上的被攝體圖像的空間頻率分量。另外，照相機100包括像素插值部(圖像生成器)111，其通過基于來自相鄰像素的 輸出進行插值來生成與焦點檢測像素106相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。換言之，像素插值部111基 于來自攝像像素105 (相鄰像素)的輸出，生成根據(jù)來自攝像元件104的輸出所獲得的整個 圖像中與焦點檢測像素106相對應(yīng)的部分圖像?！芭c焦點檢測像素106相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)(部分圖像)”可以是與覆蓋整個焦點檢 測像素106群的區(qū)域相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，或者是針對第一焦點檢測像素Sl和第二焦點檢測 像素S2中的每一個的圖像數(shù)據(jù)。照相機100還包括圖像處理部112，其對從攝像像素105輸出的圖像信號進行例如 伽瑪校正、白平衡調(diào)節(jié)、用于顯示的重新采樣和圖像壓縮編碼等的圖像處理。此外，照相機100包括顯示部113，用于顯示從圖像處理部112輸出的圖像數(shù)據(jù) (靜止圖像數(shù)據(jù))；和記錄部114，用于將圖像數(shù)據(jù)記錄在諸如半導體存儲器或光盤等的記 錄介質(zhì)上。照相機100還包括操作部115，其使得用戶能夠進行輸入操作；和照相機控制 器116，用于控制整個照相機100。照相機控制器116基于由焦點檢測部108計算出的離焦量計算調(diào)焦透鏡的驅(qū)動 量，以獲得對焦狀態(tài)。將所計算出的驅(qū)動量輸出至透鏡控制器102，透鏡控制器102基于該 驅(qū)動量移動調(diào)焦透鏡。通過這種方式進行自動調(diào)焦(AF)，以獲得攝像光學系統(tǒng)101的對焦 狀態(tài)。
圖3示出本實施例的照相機的操作(主要是照相機控制器116的操作)。根據(jù)設(shè) 置在照相機控制器116內(nèi)的存儲器(未示出)中所存儲的計算機程序來執(zhí)行該操作。
當從操作部115輸入了 AF命令信號(例如，響應(yīng)于對未示出的釋放按鈕的半按下 操作所輸出的信號)時，照相機控制器116從步驟S301開始操作。盡管這里沒有特別說明， 然而與AF操作并行地進行包括曝光計算的攝像準備操作。在步驟S301中，照相機控制器116使攝像元件104開始焦點檢測像素106的電荷 累積。在完成電荷累積之后，照相機控制器116使焦點檢測像素106將圖像信號輸出至焦 點檢測部108。焦點檢測部108如上所述計算離焦量，然后將該離焦量輸出至照相機控制器 116。照相機控制器116如上所述計算調(diào)焦透鏡的驅(qū)動量，然后將該驅(qū)動量輸出至透鏡控制 器102以使調(diào)焦透鏡朝向?qū)刮恢靡苿印Ｔ谝苿诱{(diào)焦透鏡之后，由于曝光條件可能因被攝體圖像的變化已改變，因此在新 的調(diào)焦透鏡位置處再次進行曝光計算。之后，處理進入步驟S302。在步驟S302中，照相機控制器116判斷是否已從操作部115向照相機控制器116 輸入了攝像命令信號(例如，響應(yīng)于對釋放按鈕的全按下操作所輸出的信號)。如果尚未輸 入攝像命令信號，則重復該步驟中的判斷。另一方面，如果已經(jīng)輸入了攝像命令信號，則處 理進入步驟S303。在步驟S303中，照相機控制器116使攝像元件104開始用于攝像的攝像像素105 和焦點檢測像素106的電荷累積，從而獲得被攝體圖像(圖像數(shù)據(jù))。在完成電荷累積之 后，照相機控制器116使攝像像素105將圖像信號輸出至空間頻率檢測部109和像素插值 部111，并使焦點檢測像素106將圖像信號輸出至空間頻率檢測部109和增益調(diào)節(jié)部110。 在輸出圖像信號之后，處理進入步驟S304。在步驟S304中，照相機控制器116使計數(shù)器初始化(η = 1)。計數(shù)器的數(shù)值η與 指派給攝像元件104上所設(shè)置的η個焦點檢測區(qū)域中的各個焦點檢測區(qū)域的編號相對應(yīng)。接著，在步驟S305中，照相機控制器116使空間頻率檢測部109從布置在第η個 焦點檢測區(qū)域中的焦點檢測像素106附近(周圍)的相鄰像素的圖像信號中，檢測高頻分
Mo然后，照相機控制器116判斷所檢測到的高頻分量的強度是否高于預定閾值(預 定值)。該判斷用于判斷形成在第η個焦點檢測區(qū)域上的被攝體圖像的空間頻率是否具有 以下值利用該值，通過由用于生成與該焦點檢測區(qū)域(焦點檢測像素106)相對應(yīng)的圖像 數(shù)據(jù)的像素插值部111進行圖像數(shù)據(jù)插值，可以獲得好的整個圖像。在大多情況下，處于離焦量大的狀態(tài)下的圖像信號(被攝體圖像)包含小的高頻 分量(即，被攝體的對比度低)。相反，處于離焦量小的狀態(tài)下(即，接近對焦狀態(tài))的圖像 信號包含大的高頻分量(即，對比度高)。如上所述，當在被攝體圖像的空間頻率低的狀態(tài) 下進行由像素插值部111所進行的圖像數(shù)據(jù)插值時，圖像的清晰度的降低不明顯，而當在 被攝體圖像的空間頻率高的狀態(tài)下進行圖像數(shù)據(jù)插值時，圖像的清晰度的降低明顯。因此，在本實施例中，照相機控制器116根據(jù)被攝體圖像的空間頻率(圖像信號的 高頻分量)的強度，切換是否使像素插值部111進行圖像數(shù)據(jù)插值。即，如果檢測到的強度 高于閾值，則處理進入步驟S306而不進行圖像數(shù)據(jù)插值，而如果檢測到的強度低于閾值， 則處理進入步驟S308以進行圖像數(shù)據(jù)插值。
在步驟S306中，照相機控制器116將第η個焦點檢測區(qū)域(在下文，稱為“第η個 焦點檢測像素106”)的平均圖像信號和相鄰像素的平均圖像信號進行比較。然后，照相機 控制器116使增益調(diào)節(jié)部110調(diào)節(jié)要應(yīng)用至第η個焦點檢測像素106的圖像信號的增益， 使得這些平均圖像信號的水平彼此相等，或者這些平均圖像信號的水平在可被看作為彼此 相等的范圍內(nèi)彼此接近。代替比較像素的平均圖像信號，可以比較圖像信號的峰值。在增 益調(diào)節(jié)之后，處理進入步驟S307。在步驟S307中，照相機控制器116將在步驟S306中增益調(diào)節(jié)后的第η個焦點檢測 像素106的圖像信號，插入至根據(jù)來自攝像元件104的輸出獲得的包括攝像像素105的圖 像信號的圖像(靜止圖像數(shù)據(jù))中、與第η個焦點檢測 像素106相對應(yīng)的區(qū)域(或位置)。 這生成了將基于來自攝像像素105的圖像信號的圖像和基于來自第η個焦點檢測像素106 的增益調(diào)節(jié)后的圖像信號的部分圖像進行合成后的合成圖像數(shù)據(jù)。照相機控制器116將該 合成圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部112。之后，處理進入步驟S310。另一方面，在步驟S308中，照相機控制器116使像素插值部111通過基于第η個 焦點檢測像素106的相鄰像素的圖像信號進行插值計算來生成與第η個焦點檢測像素106 相對應(yīng)的插值用部分圖像數(shù)據(jù)(插值圖像數(shù)據(jù))。即，像素插值部111基于來自攝像像素 105 (相鄰像素)的輸出，生成根據(jù)來自攝像元件104的輸出所獲得的整個圖像中、與第η個 焦點檢測像素106相對應(yīng)的部分圖像。在本實施例中，由于攝像像素105的周期性的濾色器布置，使得特別有必要對如 圖2所示的焦點檢測像素Sl和S2的綠色成分的像素信號進行插值。因此，基于相鄰像素 中斜接焦點檢測像素Sl和S2的綠色像素的信號，生成與焦點檢測像素Sl和S2的位置相 對應(yīng)的像素信號。用于插值的相鄰像素不限于如上所述的斜接焦點檢測像素Sl和S2的綠 色像素。即，可利用位于比相鄰像素更遠處的其它綠色像素來基于這些像素的信號水平的 位置變化來進行邊緣檢測，從而進行考慮到被攝體圖像的邊緣位置的插值計算。在生成插值用部分圖像數(shù)據(jù)之后，處理進入步驟S309。在步驟S309中，照相機控制器116將在步驟S308中所生成的、與第η個焦點檢測 像素106相對應(yīng)的插值用部分圖像數(shù)據(jù)的圖像信號，插入至根據(jù)來自攝像元件104的輸出 獲得的包括攝像像素105的圖像信號的圖像(靜止圖像數(shù)據(jù))中、與第η個焦點檢測像素 106相對應(yīng)的區(qū)域(或位置)。這生成了將基于來自攝像像素105的圖像信號的圖像和與 第η個焦點檢測像素106相對應(yīng)的插值用部分圖像進行合成后的合成圖像數(shù)據(jù)。照相機控 制器116將該合成圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部112。之后，處理進入步驟S310。在步驟S310中，照相機控制器116判斷是否已針對所有(η個)焦點檢測區(qū)域完 成了從步驟S305 步驟S309的處理。如果尚未針對所有(η個)焦點檢測區(qū)域均已完成 處理，則處理進入步驟S311，在步驟S311中，照相機控制器116使計數(shù)器值加1，然后處理 返回步驟S305。由此，對下一焦點檢測區(qū)域進行以上處理。另一方面，如果已針對所有(η 個)焦點檢測區(qū)域均完成了以上處理，則處理進入步驟S312。在步驟S312中，照相機控制器116使圖像處理部112對合成圖像數(shù)據(jù)進行伽瑪校 正、白平衡校正、用于顯示的重新采樣和圖像壓縮編碼等。圖像處理部112將已進行了以上 圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示部113。顯示部113顯示該圖像數(shù)據(jù)，使得用戶可以檢查所 拍攝的圖像。
此外，圖像處理部112還將已進行了以上圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至記錄部114。 記錄部114將該圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)中。上述操作使得即使在攝像元件104中設(shè)置有大量焦點檢測像素時，也能夠獲得具有高清晰度的良好圖像。實施例2圖4示出作為本發(fā)明第二實施例(實施例2)的攝像設(shè)備的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)。在 本實施例中，利用與實施例1中相同的附圖標記來表示與實施例1中相同的構(gòu)成元件，并且 將省略對它們的說明。實施例1說明了以下情況照相機100包括檢測來自相鄰像素(攝像像素105)的 圖像信號中的高頻分量的強度的空間頻率檢測部109。相反，代替空間頻率檢測部109，本 實施例中的照相機400使用設(shè)置在用作焦點評價器的清晰度檢測部401中的高頻分量檢測 部 401a。高頻分量檢測部401a檢測(提取)來自攝像像素105的圖像信號中所包含的高 頻分量。清晰度檢測部401基于該高頻分量生成焦點評價信息(AF評價值信號)，然后將其 輸出至照相機控制器116。該焦點評價信息表示被攝體圖像的對比度狀態(tài)，換言之，被攝體 圖像的清晰度。照相機控制器116使調(diào)焦透鏡移動至焦點評價信息值變?yōu)樽畲蟮奈恢茫垣@得對 焦狀態(tài)。這是所謂的對比度檢測方法AF。將該對比度檢測方法AF與實施例1中所描述的 使用相位差的AF方法(相位差檢測方法AF)進行組合，使得能夠以高精度且高速地獲得對 焦狀態(tài)。例如，如實施例1所述，照相機控制器116首先使用焦點檢測部108進行焦點檢 測，并使調(diào)焦透鏡移動至對焦位置附近。接著，照相機控制器116使用來自清晰度檢測部 401的焦點評價信息將調(diào)焦透鏡移動至更精確的對焦位置。對比度檢測方法AF對于在利用照相機400拍攝運動圖像時維持對焦狀態(tài)也是有 效的。在本實施例中，將由高頻分量檢測部401a所獲得的、來自相鄰像素的圖像信號中 的高頻分量的強度與圖3所示步驟S305中的預定閾值進行比較。這提供了與實施例1類 似的效果。在本實施例中，在圖3的步驟S305中判斷強度的高頻分量可能具有與用于生成焦 點評價信息的高頻分量的頻率范圍不同的頻率范圍。在這種情況下，可以將為了檢測高頻 分量檢測部401a中的頻率分量而進行的濾波計算中所使用的濾波系數(shù)設(shè)置為，使得在檢 測用于判斷強度的高頻分量的情況和檢測用于生成焦點評價信息的高頻分量的情況之間 可切換。如上所述，實施例1和2各自根據(jù)被攝體圖像的空間頻率分量切換是否生成與第 二像素相對應(yīng)的部分圖像。即，在被攝體圖像的空間頻率分量高時，實施例1和2均不生成 部分圖像。這使得即使在攝像元件中設(shè)置有較大數(shù)量的焦點檢測像素時，也能夠獲得具有 高清晰度的良好圖像。實施例3圖9示出作為本發(fā)明第三實施例(實施例3)的攝像設(shè)備的照相機的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，利用與實施例1中相同的附圖標記來表示與實施例1中相同的構(gòu)成元件或具有 與實施例1中類似功能的構(gòu)成元件。本實施例的照相機700不包括實施例1所述的空間頻率檢測部109。圖10主要示出本實施例中的照相機控制器116的操作。根據(jù)設(shè)置在照相機控制器116內(nèi)部的存儲器(未示出)中所存儲的計算機程序來執(zhí)行該操作。當從操作部115輸入了 AF命令信號(例如，響應(yīng)于對未示出的釋放按鈕的半按下操作所輸出的信號)時，照相機控制器116自步驟S401起開始操作。盡管這里沒有特別說 明，然而與AF操作并行地進行包括曝光計算的攝像準備操作。在步驟S401中，照相機控制器116使攝像元件104開始焦點檢測像素106的電荷 累積。在完成電荷累積之后，照相機控制器116使焦點檢測像素106將圖像信號輸出至焦 點檢測部108。焦點檢測部108如上所述計算離焦量，然后將該離焦量輸出至照相機控制器 116。照相機控制器116如上所述計算調(diào)焦透鏡的驅(qū)動量，然后將該驅(qū)動量輸出至透鏡控制 器102以使調(diào)焦透鏡朝向?qū)刮恢靡苿印Ｔ谝苿诱{(diào)焦透鏡之后，由于曝光條件可能因被攝體圖像的變化已改變，因此在新 的調(diào)焦透鏡位置處再次進行曝光計算。之后，處理進入步驟S402。在步驟S402中，照相機控制器116判斷是否已從操作部115向照相機控制器116 輸入攝像命令信號(例如，響應(yīng)于對釋放按鈕的全按下操作所輸出的信號)。如果沒有輸入 攝像命令信號，則重復該步驟中的判斷。另一方面，如果已經(jīng)了輸入攝像命令信號，則處理 進入步驟S403。在步驟S403中，照相機控制器116使攝像元件104開始攝像像素105和焦點檢測 像素106中的電荷累積以進行攝像，從而獲得被攝體的圖像(圖像數(shù)據(jù))。在完成電荷累積 之后，照相機控制器116使攝像像素105將圖像信號輸出至像素插值部111，并且使焦點檢 測像素106將圖像信號輸出至焦點檢測部108和增益調(diào)節(jié)部110。在輸出圖像信號之后，處 理進入步驟S404。在步驟S404中，照相機控制器116對計數(shù)器初始化(η = 1)。計數(shù)器的數(shù)值η與 指派給攝像元件104上所設(shè)置的η個焦點檢測區(qū)域中的各焦點檢測區(qū)域的編號相對應(yīng)。接著，在步驟S405中，照相機控制器116從焦點檢測部108獲取第η個焦點檢測 區(qū)域的離焦量，并判斷該離焦量是否小于預定閾值(預定值)。該判斷還用于判斷形成在 第η個焦點檢測區(qū)域上的被攝體圖像的空間頻率是否具有以下值利用該值，通過由用于 生成與該焦點檢測區(qū)域(焦點檢測像素106)相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的像素插值部111進行圖 像數(shù)據(jù)插值，可以獲得好的整個圖像。在大多情況下，處于離焦量大的狀態(tài)的圖像信號(被攝體圖像)包含小的高頻分 量(即，被攝體的對比度低)。相反，處于離焦量小的狀態(tài)(即，接近于對焦狀態(tài))的圖像信 號包含大的高頻分量(即，對比度高)。如上所述，當在被攝體圖像的空間頻率低的狀態(tài)下 進行由像素插值部111所進行的圖像數(shù)據(jù)插值時，圖像的清晰度的降低不明顯，而當在被 攝體圖像的空間頻率高的狀態(tài)下進行圖像數(shù)據(jù)插值時，圖像的清晰度的降低明顯。因此，在本實施例中，照相機控制器116根據(jù)離焦量切換是否使像素插值部111進 行圖像數(shù)據(jù)插值。即，如果離焦量小于閾值，則處理進入步驟S406而不進行圖像數(shù)據(jù)插值， 而如果離焦量大于閾值，則處理進入步驟S408以進行圖像數(shù)據(jù)插值。
在步驟S406中，照相機控制器116將第η個焦點檢測區(qū)域(在下文，稱為“第η個 焦點檢測像素106”)的平均圖像信號與相鄰像素的平均圖像信號進行比較。然后，照相機 控制器116使增益調(diào)節(jié)部110調(diào)節(jié)要應(yīng)用于第η個焦點檢測像素106的圖像信號的增益， 使得這些平均圖像信號的水平彼此相等，或者這些平均圖像信號的水平在可被看作為彼此 相等的范圍內(nèi)彼此接近。代替比較像素的平均圖像信號，可以比較圖像信號的峰值。在增 益調(diào)節(jié)之后，處理進入步驟S407。
在步驟S407中，照相機控制器116將在步驟S406中進行增益調(diào)節(jié)后的第η個焦 點檢測像素106的圖像信號，插入至根據(jù)來自攝像元件104的輸出獲得的包括攝像像素105 的圖像信號的圖像(靜止圖像數(shù)據(jù))中、與第η個焦點檢測像素106相對應(yīng)的區(qū)域(或位 置)。這生成了將基于來自攝像像素105的圖像信號的圖像和基于來自焦點檢測像素106 的增益調(diào)節(jié)后的圖像信號的部分圖像進行合成后的合成圖像數(shù)據(jù)。照相機控制器116將該 合成圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部112。之后，處理進入步驟S410。另一方面，在步驟S408中，照相機控制器116使像素插值部111通過基于第η個 焦點檢測像素106的相鄰像素的圖像信號進行插值計算來生成與第η個焦點檢測像素106 相對應(yīng)的插值用部分圖像數(shù)據(jù)(插值圖像數(shù)據(jù))。即，像素插值部111基于來自攝像像素 105 (相鄰像素)的輸出，生成根據(jù)來自攝像元件104的輸出所獲得的整個圖像中、與第η個 焦點檢測像素106相對應(yīng)的部分圖像。在本實施例中，由于攝像像素105的周期性的濾色器布置，使得特別有必要對圖2 所示的第一和第二焦點檢測像素Sl和S2的綠色成分的像素信號進行插值。因此，基于相 鄰像素中斜接焦點檢測像素Sl和S2的綠色像素的信號，生成與焦點檢測像素Sl和S2的 位置相對應(yīng)的像素信號。用于插值的相鄰像素不限于如上所述斜接焦點檢測像素Sl和S2 的綠色像素。即，可利用位于比相鄰像素更遠處的其它綠色像素來基于這些像素的信號水 平的位置變化進行邊緣檢測，從而進行考慮到被攝體圖像的邊緣位置的插值計算。在生成插值用部分圖像數(shù)據(jù)之后，處理進入步驟S409。在步驟S409中，照相機控制器116將在步驟S408中所生成的與第η個焦點檢測 像素106相對應(yīng)的插值用部分圖像數(shù)據(jù)的圖像信號，插入至根據(jù)來自攝像元件104的輸出 獲得的包括攝像像素105的圖像信號的圖像(靜止圖像數(shù)據(jù))中、與第η個焦點檢測像素 106相對應(yīng)的區(qū)域(或位置)。這生成了將基于來自攝像像素105的圖像信號的圖像和與 第η個焦點檢測像素106相對應(yīng)的插值用部分圖像進行合成后的合成圖像數(shù)據(jù)。照相機控 制器106將該合成圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部112。之后，處理進入步驟S410。在步驟S410中，照相機控制器116判斷是否已針對所有(η個)焦點檢測區(qū)域完 成了從步驟S405 步驟S409的處理。如果尚未針對所有(η個)焦點檢測區(qū)域均已完成 處理，則處理進入步驟S411，在步驟S411中，照相機控制器116使計數(shù)器值增加1，然后處 理返回步驟S405。由此，對下一焦點檢測區(qū)域進行以上處理。另一方面，如果針對所有(η 個)焦點檢測區(qū)域已經(jīng)完成了以上處理，則處理進入步驟S412。在步驟S412中，照相機控制器116使圖像處理部112對合成圖像數(shù)據(jù)進行伽瑪校 正、白平衡調(diào)節(jié)、用于顯示的重新采樣和圖像壓縮編碼等。圖像處理部112將已經(jīng)進行以上 圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示部113。顯示部113顯示該圖像數(shù)據(jù)，使得用戶可以檢查所 拍攝的圖像。
此外，圖像處理部112將已經(jīng)進行以上圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至記錄部114。記 錄部114將該圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)中。如上所述，本實施例根據(jù)攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)切換是否生成與第二像素相對 應(yīng)的部分圖像。即，當例如焦點狀態(tài)表示被攝體圖像的空間頻率高的狀態(tài)時，本實施例不生 成部分圖像。這使得即使在攝像元件中設(shè)置有較大數(shù)量的焦點檢測像素時，也能夠獲得具 有高清晰度的良好圖像。實施例4圖11示出作為本發(fā)明第四實施例(實施例4)的攝像設(shè)備的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)。 在本實施例中，利用與實施例1中相同的附圖標記來表示與實施例1中相同的構(gòu)成元件，并 且將省略對它們的說明。除實施例1所述的構(gòu)成元件以外，本實施例的照相機800還包括判斷切換部117。判斷切換部117在根據(jù)使用焦點檢測像素106檢測到的焦點狀態(tài)來決定是否進行 后面將說明的像素插值部111中的像素插值處理與根據(jù)由空間頻率檢測部109檢測到的高 頻分量的強度來決定是否進行像素插值部111中的插值處理之間切換。判斷切換部117和 照相機控制器116構(gòu)成控制器。圖12主要示出本實施例中的照相機控制器116的操作。根據(jù)設(shè)置在照相機控制 器116內(nèi)部的存儲器(未示出)中所存儲的計算機程序來執(zhí)行該操作。當從操作部115輸入了 AF命令信號(例如，響應(yīng)于對未示出的釋放按鈕的半按下 操作所輸出的信號)時，照相機控制器116自步驟S501起開始操作。盡管這里沒有特別說 明，然而與AF操作并行地進行包括曝光計算的攝像準備操作。在步驟S501中，照相機控制器116使攝像元件104開始焦點檢測像素106的電荷 累積。在完成電荷累積之后，照相機控制器116使焦點檢測像素106將圖像信號輸出至焦 點檢測部108。焦點檢測部108如上所述計算離焦量，然后將該離焦量輸出至照相機控制器 116。照相機控制器116如上所述計算調(diào)焦透鏡的驅(qū)動量，并將該驅(qū)動量輸出至透鏡控制器 102，以使調(diào)焦透鏡朝向?qū)刮恢靡苿印Ｔ谝苿诱{(diào)焦透鏡之后，由于曝光條件可能因被攝體圖像的變化已改變，因此在新 的調(diào)焦透鏡位置處再次進行曝光計算。之后，處理進入步驟S502。在步驟S502中，照相機控制器116判斷是否已從操作部115向照相機控制器116 輸入了攝像命令信號(例如，響應(yīng)于對釋放按鈕的全按下操作所輸出的信號)。如果沒有輸 入攝像命令信號，則重復該步驟中的判斷。另一方面，如果已經(jīng)輸入了攝像命令信號，則處 理進入步驟S503。在步驟S503中，照相機控制器116使攝像元件104開始攝像像素105和焦點檢測 像素106的電荷累積以進行攝像，從而獲得被攝體的圖像(圖像數(shù)據(jù))。在完成電荷累積之 后，照相機控制器116使攝像像素105將圖像信號輸出至空間頻率檢測部109和像素插值 部111，并且使焦點檢測像素106將圖像信號輸出至焦點檢測部108和增益調(diào)節(jié)部110。在 輸出圖像信號之后，處理進入步驟S504。在步驟S504中，照相機控制器116對計數(shù)器初始化(η = 1)。計數(shù)器的數(shù)值η與 指派給攝像元件104上所設(shè)置的η個焦點檢測區(qū)域中的各焦點檢測區(qū)域的編號相對應(yīng)。在步驟S505中，照相機控制器116(和判斷切換部117)判斷在第η個焦點檢測區(qū)域中是否已成功進行了焦點檢測。利用基于從焦點檢測像素所獲得的圖像信號的相位差來確定離焦量的上述焦點檢測方法(相位差檢測方法)，對于具有重復圖案的被攝體有時不 能正確地進行焦點檢測。沒有成功進行正確的焦點檢測使得不能夠判斷根據(jù)離焦量來決定是否可以進行 圖像數(shù)據(jù)插值。因此，在本實施例中，在這種情況下，照相機控制器116 (和判斷切換部117) 判斷為根據(jù)空間頻率檢測部109中高頻分量的檢測結(jié)果來決定是否可以進行圖像數(shù)據(jù)插 值。這是因為，如果高頻分量的強度高，則攝像光學系統(tǒng)101的離焦量可被看作為小。當在第η個焦點檢測區(qū)域中已成功進行了焦點檢測時，處理進入步驟S506，而當 沒有成功進行(或尚未進行)焦點檢測時，處理進入步驟S511。在步驟S506中，照相機控制器116從焦點檢測部108獲取第η個焦點檢測區(qū)域的 離焦量，然后判斷該離焦量是否小于預定閾值(第一預定值)。該判斷還用于判斷第η個焦 點檢測區(qū)域上所形成的被攝體圖像的空間頻率是否具有以下值利用該值，通過由用于生 成與該焦點檢測區(qū)域(焦點檢測像素106)相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的像素插值部111進行圖像 數(shù)據(jù)插值，可以獲得良好的整個圖像。在大多情況下，處于離焦量大的狀態(tài)的圖像信號(被攝體圖像)包含小的高頻分 量(即，被攝體的對比度低)。相反，處于離焦量小的狀態(tài)(即，處于焦點狀態(tài)是近對焦狀態(tài) 的狀態(tài))的圖像信號包含大的高頻分量(即，對比度高)。如上所述，當在被攝體圖像的空 間頻率低的狀態(tài)下進行由像素插值部111所進行的圖像數(shù)據(jù)插值時，圖像的清晰度的降低 不明顯，而當在被攝體圖像的空間頻率高的狀態(tài)下進行圖像數(shù)據(jù)插值時，圖像的清晰度的 降低明顯。因此，在本實施例中，如果焦點檢測已成功，則照相機控制器116根據(jù)離焦量切換 是否由像素插值部111進行圖像數(shù)據(jù)插值。即，如果離焦量小于閾值，則處理進入步驟S507 而不進行圖像數(shù)據(jù)插值，而如果離焦量大于閾值，則處理進入步驟S509以進行圖像數(shù)據(jù)插值。在步驟S507中，照相機控制器116將第η個焦點檢測區(qū)域(在下文，稱為“第η個 焦點檢測像素106”)的平均圖像信號和相鄰像素的平均圖像信號進行比較。然后，照相機 控制器116使增益調(diào)節(jié)部110調(diào)節(jié)要應(yīng)用至第η個焦點檢測像素106的圖像信號的增益， 使得平均圖像信號的水平彼此相等，或者平均圖像信號的水平在可被看作為彼此相等的范 圍內(nèi)彼此接近。代替比較像素的平均圖像像素，可以比較圖像信號的峰值。在增益調(diào)節(jié)之 后，處理進入步驟S508。在步驟S508中，照相機控制器116將在步驟S306中增益調(diào)節(jié)后的第η個焦點檢測 像素106的圖像信號，插入至根據(jù)來自攝像元件104的輸出獲得的包括攝像像素105的圖 像信號的圖像(靜止圖像數(shù)據(jù))中、與第η個焦點檢測像素106相對應(yīng)的區(qū)域(或位置)。 這生成了將基于來自攝像像素105的圖像信號的圖像和基于來自第η個焦點檢測像素106 的增益調(diào)節(jié)后的圖像信號的部分圖像進行合成后的合成圖像數(shù)據(jù)。照相機控制器116將該 合成圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部112。之后，處理進入步驟S513。另一方面，在步驟S509中，照相機控制器116使像素插值部111通過基于第η個 焦點檢測像素10的相鄰像素的圖像信號進行插值計算來生成與第η個焦點檢測像素106 相對應(yīng)的插值用部分圖像數(shù)據(jù)(插值圖像數(shù)據(jù))。即，像素插值部111基于來自攝像像素105 (相鄰像素)的輸出，生成根據(jù)來自攝像元件104的輸出所獲得的整個圖像中、與第η個焦點檢測像素106相對應(yīng)的部分圖像。在本實施例中，由于攝像像素105的周期性的濾色器布置，因此特別有必要對圖2 所示的焦點檢測像素Sl和S2的綠色成分的像素信號進行插值。因此，基于相鄰像素中斜 接焦點檢測像素Sl和S2的綠色像素的信號，生成與焦點檢測像素Sl和S2的位置相對應(yīng)的 像素信號。用于插值的相鄰像素不限于如上所述斜接焦點檢測像素Sl和S2的綠色像素。 艮口，可利用位于比相鄰像素更遠處的其它綠色像素來基于這些像素的信號水平的位置變化 進行邊緣檢測，從而進行考慮到被攝體圖像的邊緣位置的插值計算。在生成插值用部分圖像數(shù)據(jù)之后，處理進入步驟S510。在步驟S510中，照相機控制器116將在步驟S509中生成的與第η個焦點檢測像 素106相對應(yīng)的插值用部分圖像數(shù)據(jù)的圖像信號，插入至根據(jù)來自攝像元件104的輸出獲 得的包括攝像像素105的圖像信號的圖像(靜止圖像數(shù)據(jù))中、與第η個焦點檢測像素106 相對應(yīng)的區(qū)域(或位置)。這生成了將基于來自攝像像素105的圖像信號的圖像和與第η 個焦點檢測像素106相對應(yīng)的插值用部分圖像進行合成后的合成圖像數(shù)據(jù)。照相機控制器 116將該合成圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部112。之后，處理進入步驟S513。在步驟S511中，照相機控制器116使空間頻率檢測部109檢測第η個焦點檢測像 素106的相鄰像素的圖像信號中的高頻分量。在步驟S512中，照相機控制器116判斷在步驟S511中檢測到的高頻分量的強度 是否高于預定閾值(第二閾值)。如上所述，當高頻分量的強度高于閾值(即，被攝體的對比度高)時，攝像光學系 統(tǒng)101的離焦量可被看作為小。因此，該情況可被看作為與步驟S505中的焦點檢測已經(jīng)成 功、并且在步驟S506中離焦量小于閾值的情況相同。另一方面，當高頻分量的強度低于閾 值(對比度低)時，攝像光學系統(tǒng)101的離焦量可被看作為大。因此，該情況可被看作為與 步驟S505中的焦點檢測已經(jīng)成功、并且在步驟S506中離焦量大于閾值的情況相同。S卩，當檢測到的強度高于閾值時，處理進入步驟S507，而不進行圖像數(shù)據(jù)插值，而 當檢測到的強度低于閾值時，處理進入步驟S509以進行圖像數(shù)據(jù)插值。在步驟S513中，照相機控制器116判斷是否已針對所有(η個)焦點檢測區(qū)域完 成從步驟S505至步驟S512的處理。如果尚未針對所有(η個)焦點檢測區(qū)域均已完成處 理，則處理進入步驟S514，在步驟S514中，照相機控制器116使計數(shù)器值增加1，然后處理 返回步驟S505。由此，對于下一焦點檢測區(qū)域進行以上處理。另一方面，如果針對所有(η 個)焦點檢測區(qū)域已經(jīng)完成以上處理，則處理進入步驟S515。在步驟S515中，照相機控制器116使圖像處理部112對合成圖像數(shù)據(jù)進行伽瑪校 正、白平衡調(diào)節(jié)、用于顯示的重新采樣和圖像壓縮編碼等。圖像處理部112將已經(jīng)進行了以 上圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示部113。顯示部113顯示該圖像數(shù)據(jù)，使得用戶可以檢查 所拍攝圖像。此外，圖像處理部112還將已經(jīng)進行以上圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至記錄部114。 記錄部114將該圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)中。如上所述，本實施例根據(jù)攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)和被攝體圖像的空間頻率分量 之一，切換是否生成與第二像素相對應(yīng)的部分圖像。即，當例如被攝體圖像的空間頻率高、或焦點狀態(tài)是可以獲得這種高空間頻率的狀態(tài)時，本實施例不生成部分圖像。這使得即使 在攝像元件中設(shè)置有較大數(shù)量的焦點檢測像素時，也能夠獲得具有高清晰度的良好圖像。盡管已經(jīng)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以及等同結(jié)構(gòu) 和功能。本申請要求2007年8月10日提交的日本專利申請2007_209697、2007年8月10 日提交的日本專利申請2007-209698和2007年8月10日提交的日本專利申請2007-209699 的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用包含其全部內(nèi)容。產(chǎn)業(yè)上的可利用件提供了即使在攝像元件中設(shè)置有大量焦點檢測像素時，也能夠獲得具有高清晰度 的良好圖像的攝像設(shè)備。
權(quán)利要求
一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素；焦點檢測器，用于基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；頻率分量檢測器，用于檢測形成在所述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率分量；圖像生成器，用于基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及控制器，用于根據(jù)由所述頻率分量檢測器檢測到的空間頻率分量，切換是否使所述圖像生成器生成所述部分圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，當所述空間頻率分量的強度高于預 定值時，所述控制器不使所述圖像生成器生成所述部分圖像，并且當所述空間頻率分量的 強度低于所述預定值時，所述控制器使所述圖像生成器生成所述部分圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器用于對來 自所述第二像素的輸出進行增益調(diào)節(jié)，其中，當所述控制器不使所述圖像生成器生成所述部分圖像時，所述控制器使所述調(diào) 節(jié)器進行所述增益調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括焦點評價器，所述焦點評價器 用于檢測來自所述第一像素的輸出中所包括的頻率分量，以生成與所述被攝體圖像的對比 度狀態(tài)相對應(yīng)的焦點評價信息，其中，所述焦點評價器用作所述頻率分量檢測器。
5.一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像元件，所述攝像元件包括第一像 素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行 光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進 行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素，所述控制方法包括以下步驟基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)； 檢測形成在所述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率分量； 基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與 所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及根據(jù)所檢測到的空間頻率分量切換是否生成所述部分圖像。
6.一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的 光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系 統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素；焦點檢測器，用于基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；圖像生成器，用于基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及控制器，用于根據(jù)由所述焦點檢測器所檢測到的焦點狀態(tài)，切換是否使所述圖像生成 器生成所述部分圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其特征在于，當表示所述焦點狀態(tài)的離焦量小于 預定值時，所述控制器不使所述圖像生成器生成所述部分圖像，并且當所述離焦量大于所 述預定值時，所述控制器使所述圖像生成器生成所述部分圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器用于對來 自所述第二像素的輸出進行增益調(diào)節(jié)，其中，當所述控制器不使所述圖像生成器生成所述部分圖像時，所述控制器使所述調(diào) 節(jié)器進行所述增益調(diào)節(jié)。
9.一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像元件，所述攝像元件包括第一像 素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行 光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進 行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素，所述控制方法包括以下步驟基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)； 基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與 所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及根據(jù)由所述焦點檢測器所檢測到的焦點狀態(tài)，切換是否生成所述部分圖像。
10.一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括第一像素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的 光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系 統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素；焦點檢測器，用于基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；頻率分量檢測器，用于檢測形成在所述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率分量；圖像生成器，用于基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出 所獲得的圖像中與所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及控制器，用于當所述焦點檢測器檢測到所述焦點狀態(tài)時，根據(jù)所檢測到的焦點狀態(tài)來 切換是否使所述圖像生成器生成所述部分圖像，并且當所述焦點檢測器沒有檢測到所述焦 點狀態(tài)時，根據(jù)由所述頻率分量檢測器所檢測到的空間頻率分量來切換是否使所述圖像生 成器生成所述部分圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像設(shè)備，其特征在于，當表示所述焦點狀態(tài)的離焦量小 于第一預定值時，所述控制器不使所述圖像生成器生成所述部分圖像，并且當所述離焦量 大于所述第一預定值時，所述控制器使所述圖像生成器生成所述部分圖像，以及當所述空間頻率分量的強度高于第二預定值時，所述控制器不使所述圖像生成器生成 所述部分圖像，并且當所述空間頻率分量的強度低于所述第二預定值時，所述控制器使所 述圖像生成器生成所述部分圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器用于對來自所述第二像素的輸出進行增益調(diào)節(jié)，其中，當所述控制器不使所述圖像生成器生成所述部分圖像時，所述控制器使所述調(diào) 節(jié)器進行所述增益調(diào)節(jié)。
13. 一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像元件，所述攝像元件包括第一像 素和第二像素，所述第一像素用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行 光電轉(zhuǎn)換，所述第二像素包括用于對將來自所述攝像光學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進 行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素，所述控制方法包括以下步驟基于來自所述第二像素的輸出，檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)； 檢測形成在所述第一像素上的所述被攝體圖像的空間頻率分量； 基于來自所述第一像素的輸出，生成根據(jù)來自所述攝像元件的輸出所獲得的圖像中與 所述第二像素相對應(yīng)的部分圖像；以及當檢測到所述焦點狀態(tài)時，根據(jù)所檢測到的焦點狀態(tài)切換是否生成所述部分圖像，并 且當沒有檢測到所述焦點狀態(tài)時，根據(jù)所檢測到的空間頻率分量切換是否生成所述部分圖 像。
全文摘要
一種攝像設(shè)備，包括攝像元件，其包括用于對由來自攝像光學系統(tǒng)的光束所形成的被攝體圖像進行光電轉(zhuǎn)換的第一像素以及包括用于對將來自攝像光學系統(tǒng)的光束分割后得到的光束進行光電轉(zhuǎn)換的多個焦點檢測像素的第二像素；焦點檢測器，用于基于來自第二像素的輸出檢測攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；頻率分量檢測器，用于檢測形成在第一像素上的被攝體圖像的空間頻率分量；圖像生成器，用于基于來自第一像素的輸出，生成根據(jù)來自攝像元件的輸出所獲得的圖像中與第二像素相對應(yīng)的部分圖像。該設(shè)備包括控制器，該控制器根據(jù)由頻率分量檢測器檢測到的空間頻率分量切換是否使圖像生成器生成所述部分圖像。
文檔編號H04N5/345GK101809994SQ200880102938
公開日2010年8月18日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者瓦田昌大 申請人:佳能株式會社