攝像設(shè)備及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種攝像設(shè)備及其控制方法。所述攝像設(shè)備包括：攝像元件，其具有多個像素，所述多個像素各自包括至少兩個光電轉(zhuǎn)換部；讀出單元，用于讀出第一圖像信號以及通過將所述第一圖像信號和第二圖像信號相加所獲得的相加信號；相減單元，用于從所述相加信號中減去所述第一圖像信號；焦點檢測單元，用于基于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號來檢測焦點狀態(tài)；以及限制單元，用于將第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過預(yù)定閾值，其中，所述限制單元抑制針對不同的顏色濾波器的所述第一光電轉(zhuǎn)換部和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出。
【專利說明】攝像設(shè)備及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有自動調(diào)焦功能的攝像設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)上，已知有如下技術(shù)，其中該技術(shù)在包括攝像光學系統(tǒng)和攝像元件的攝像設(shè) 備中通過使用采用相位差檢測方法的焦點檢測方法來以高速和高精度進行焦點檢測。在 使用相位差檢測方法的焦點檢測技術(shù)中，光瞳分割單元將從攝像光學系統(tǒng)出射的光束分割 為至少兩個區(qū)域，并且對各區(qū)域的光束進行光電轉(zhuǎn)換以獲得兩個圖像的一對焦點檢測信號 串。根據(jù)兩個信號串之間的相對圖像偏移量來檢測預(yù)定焦點面的焦點偏移量、即散焦量。在 使用相位差檢測方法的焦點檢測中，在對焦狀態(tài)下，兩個圖像的信號串的強度彼此一致，并 且相對圖像偏移量也應(yīng)當為零。然而，由于攝像光學系統(tǒng)引起的焦點檢測光束的漸暈以及 攝像光學系統(tǒng)的各種像差，使得兩個圖像的一致度劣化，從而導致焦點檢測誤差。由于漸暈 和各種像差，因而散焦量與兩個圖像間的相對圖像偏移量之間的比例關(guān)系劣化。因此，為了 高精度地進行焦點檢測，需要消除誤差。還已經(jīng)提出了基于此目的的技術(shù)。
[0003] 另一方面，已經(jīng)提出了如下技術(shù)，其中在該技術(shù)中，使用二維CMOS傳感器等作為 攝像元件，以在該傳感器上配置相位差檢測用的焦點檢測像素。攝像像素和焦點檢測像素 配置在同一平面上。因此，當攝像像素處于對焦狀態(tài)時，焦點檢測像素也處于對焦狀態(tài)。由 于該原因，原則上，在對焦狀態(tài)下，相位差檢測用的兩個圖像之間不會發(fā)生相對圖像偏移， 因此也幾乎不會產(chǎn)生誤差。然而，由于焦點檢測像素包括兩個光電轉(zhuǎn)換部，因此用于讀出累 積像素信號的電路是復(fù)雜的。在日本特開2008-103885中描述了抑制用于讀出像素信號的 電路的復(fù)雜性的方法。
[0004] 在日本特開2008-103885描述的技術(shù)中，各自包括兩個光電轉(zhuǎn)換部的多個焦點檢 測像素分別輸出通過將來自兩個光電轉(zhuǎn)換部的輸出信號相加所獲得的信號。
[0005] 然而，根據(jù)日本特開2008-103885,當可從焦點檢測像素輸出的值過大（飽和）時， 由于焦點檢測像素的兩個光電轉(zhuǎn)換部之間的電荷的泄漏而導致串擾（crosstalk)的發(fā)生。 該串擾使得輸出信號包括除通過對來自攝像光學系統(tǒng)的光束進行光電轉(zhuǎn)換所獲得的信號 以外的信號，由此導致無法進行正確的焦點檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是考慮到以上問題而提出的，并且即使包括能夠檢測相位差的攝像元件的 攝像設(shè)備具有飽和像素，也抑制了無法進行焦點檢測的可能性。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種攝像設(shè)備，包括：攝像元件，其具有多個像素，所 述多個像素各自包括包含第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的至少兩個光電轉(zhuǎn)換部、以及 預(yù)定顏色的顏色濾波器，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域 的一部分的光，以及所述第二光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過所述攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不 同部分的光；讀出單元，用于從所述攝像元件中讀出從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的第一圖 像信號以及通過將從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的所述第一圖像信號和從所述第二光電轉(zhuǎn) 換部獲得的第二圖像信號相加所獲得的相加信號；相減單元，用于通過從所述相加信號中 減去所述第一圖像信號來獲得所述第二圖像信號；焦點檢測單元，用于基于所述第一圖像 信號和所述第二圖像信號來檢測所述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；以及限制單元，用于將所 述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過預(yù)定閾值，其中，所 述限制單元對于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號，將針對不同的顏色濾波器的所述 第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過所述預(yù)定閾值。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括具有 多個像素的攝像元件，所述多個像素各自包括包含第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的至 少兩個光電轉(zhuǎn)換部、以及預(yù)定顏色的顏色濾波器，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過 攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部分的光，以及所述第二光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過所述攝像 光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不同部分的光，所述控制方法包括以下步驟：讀出步驟，用于從所述 攝像元件中讀出從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的第一圖像信號以及通過將從所述第一光電 轉(zhuǎn)換部獲得的所述第一圖像信號和從所述第二光電轉(zhuǎn)換部獲得的第二圖像信號相加所獲 得的相加信號；相減步驟，用于通過從所述相加信號中減去所述第一圖像信號來獲得所述 第二圖像信號；焦點檢測步驟，用于基于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號來檢測所 述攝像光學系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；以及限制步驟，用于將所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第 二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過預(yù)定閾值，其中，在所述限制步驟中，對于所述第一圖像 信號和所述第二圖像信號，將針對不同的顏色濾波器的所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述 第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過所述預(yù)定閾值。
[0009] 根據(jù)以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0011] 圖2是示出根據(jù)實施例的攝像元件的像素的陣列的圖；
[0012] 圖3是示出根據(jù)實施例的攝像元件的電路圖；
[0013] 圖4是示出根據(jù)實施例的攝像光學系統(tǒng)的光學原理的圖；
[0014] 圖5A--是各自用于說明入射光量和輸出信號之間的關(guān)系的圖；
[0015] 圖6A?6D是各自用于說明根據(jù)實施例的像素和輸出信號之間的關(guān)系的圖；以及
[0016] 圖7是示出根據(jù)實施例的攝像設(shè)備的操作的流程圖。

【具體實施方式】
[0017] 以下將參考附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
[0018] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1示出電子照相機， 其中該電子照相機集成了攝像光學系統(tǒng)和具有攝像元件的照相機本體，并且能夠記錄運動 圖像和靜止圖像。參照圖1，附圖標記101表示第一透鏡組，其設(shè)置在用于形成被攝體圖像 的攝像光學系統(tǒng)的前端，并且被保持為能夠沿光軸移動；附圖標記102表示光圈，其調(diào)整開 口直徑從而調(diào)整攝像時的光量，并且也用作拍攝靜止圖像時的曝光時間調(diào)整快門；附圖標 記103表示第二透鏡組。光圈102和第二透鏡組103 -體地沿著光軸被驅(qū)動，并且與第一 透鏡組101的移動操作連動地，提供變倍作用（變焦功能）。附圖標記105表示第三透鏡 組，其通過沿光軸移動來進行焦點調(diào)整；并且附圖標記106表示光學低通濾波器，其是用于 減少所拍攝圖像的偽色和摩爾紋的光學元件。
[0019] 附圖標記107表示攝像元件，其包括能夠進行焦點檢測的像素并且由CMOS傳感器 及其外圍電路組成。使用二維單CCD顏色傳感器作為攝像元件107,其中在該二維單CCD顏 色傳感器中，配置有水平方向上的Μ個像素 X垂直方向上的N個像素的光接收像素、以及 片上拜爾排列的原色馬賽克濾波器。攝像元件107的各像素包括顏色濾波器以及多個光電 轉(zhuǎn)換部。
[0020] 附圖標記111表示變焦致動器，其通過手動或利用該致動器使凸輪筒（未示出） 轉(zhuǎn)動以經(jīng)由第三透鏡組105沿光軸驅(qū)動第一透鏡組101，來進行變倍操作；附圖標記112表 示光圈致動器，其控制光圈102的開口直徑并調(diào)整攝像用的光量，并且還控制拍攝靜止圖 像時的曝光時間；并且附圖標記114表示調(diào)焦致動器，其沿著光軸驅(qū)動第三透鏡組105以調(diào) 整焦點。
[0021] 附圖標記121表示CPU，其包括運算單元、ROM、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、以 及通信接口電路，用于對照相機本體進行各種控制。另外，基于存儲在ROM中的預(yù)定程序， CPU121驅(qū)動照相機的各種電路，并且執(zhí)行調(diào)焦控制（AF)、攝像、圖像處理以及記錄等的一 系列操作。
[0022] 附圖標記122表示攝像元件驅(qū)動電路，其控制攝像元件107的攝像操作并且對所 獲得的圖像信號進行A/D轉(zhuǎn)換以將轉(zhuǎn)換得到的圖像信號發(fā)送到CPU121 ;附圖標記123表示 圖像處理電路，其對攝像元件107所獲得的圖像進行諸如顏色插值、γ轉(zhuǎn)換和圖像壓縮等 的處理；并且附圖標記124表示用作焦點檢測單元的相位差計算處理電路，其通過使用從 攝像元件107的各像素的兩個光電轉(zhuǎn)換部所獲得的信號作為AF用A圖像信號和AF用B圖 像信號，利用相關(guān)計算來獲得A圖像和B圖像之間的圖像偏移量，從而計算焦點偏移量（焦 點狀態(tài)）。此外，附圖標記125表示調(diào)焦驅(qū)動電路，其基于焦點檢測結(jié)果來進行調(diào)焦致動 器114的驅(qū)動控制以沿光軸驅(qū)動第三透鏡組105,從而進行焦點調(diào)整；附圖標記126表示光 圈驅(qū)動電路，其進行光圈致動器112的驅(qū)動控制，從而控制光圈102的開口；并且附圖標記 127表示變焦驅(qū)動電路，其根據(jù)用戶的變焦操作來驅(qū)動變焦致動器111。
[0023] 附圖標記128表示限制單元，用于將A圖像信號和B圖像信號的相加信號抑制為 不超過預(yù)定閾值；并且附圖標記129表示控制單元，用于在限制單元128中A圖像信號和B 圖像信號的相加信號超過預(yù)定閾值的情況下，通過控制該限制單元來生成A圖像和（A+B) 圖像。
[0024] 附圖標記131表示諸如IXD等的顯示單元，其顯示與照相機的攝像模式有關(guān)的信 息、攝像時的預(yù)覽圖像、拍攝后的確認圖像、以及焦點檢測時的對焦狀態(tài)顯示圖像；附圖標 記132表示操作單元，其由電源開關(guān)、攝像開始開關(guān)、變焦操作開關(guān)和攝像模式選擇開關(guān)等 構(gòu)成；并且附圖標記133表示可拆卸的閃速存儲器，其記錄包括運動圖像和靜止圖像的所 拍攝圖像。
[0025] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像元件107的像素的陣列的圖。圖2示出從 攝像光學系統(tǒng)側(cè)觀察二維CMOS區(qū)域傳感器的垂直（Y)方向的6行和水平（X)方向的8列 的范圍的情況下的狀態(tài)。顏色濾波器采用拜爾排列。針對奇數(shù)行的像素，從左起順次交替 地設(shè)置綠色和紅色的顏色濾波器。此外，針對偶數(shù)行的像素，從左起順次交替地設(shè)置藍色和 綠色的顏色濾波器。圓211i表示片上微透鏡。片上微透鏡內(nèi)所配置的多個矩形分別表示 光電轉(zhuǎn)換部，其中該光電轉(zhuǎn)換部被分割為用于接收穿過攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部分 的光的第一光電轉(zhuǎn)換部211a以及用于接收穿過攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的另一部分的光 的第二光電轉(zhuǎn)換部211b。
[0026] 在本實施例中，所有像素中的各像素的光電轉(zhuǎn)換部在X方向上分割為兩個區(qū)域。 對于各分割后的區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換信號，可以針對各顏色濾波器獨立地從第一光電轉(zhuǎn)換部 211a中讀出信號，但無法獨立地從第二光電轉(zhuǎn)換部211b中讀出信號。通過從對第一光電 轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出相加之后所讀出的信號中減去第一光電轉(zhuǎn)換部211a的信 號，來計算第二光電轉(zhuǎn)換部211b的信號。
[0027] 來自第一光電轉(zhuǎn)換部211a和第二光電轉(zhuǎn)換部211b的信號不僅可以用于以（稍后 所述的）方法來進行采用相位差檢測方法的焦點檢測，而且還可以用于產(chǎn)生由具有視差信 息的多個圖像所形成的3D(3維）圖像。另一方面，使用通過將分割后的光電轉(zhuǎn)換部的輸出 相加所獲得的信息作為通常的所拍攝圖像。
[0028] 現(xiàn)在將描述進行使用相位差檢測方法的焦點檢測時的像素信號。在本實施例中， 圖2的微透鏡211i和分割后的光電轉(zhuǎn)換部211a和211b對從攝像光學系統(tǒng)出射的光束進 行光瞳分割。假設(shè)將通過在配置于一行上的預(yù)定范圍內(nèi)的多個像素211中使來自光電轉(zhuǎn)換 部211a的輸出連結(jié)在一起所構(gòu)成的圖像設(shè)置為作為第一圖像的A圖像，并且將通過在同樣 的像素中使來自光電轉(zhuǎn)換部211b的輸出連結(jié)在一起所構(gòu)成的圖像設(shè)置為作為第二圖像的 B圖像。在這種情況下，利用相關(guān)計算檢測以這種方式所生成的作為第一圖像的A圖像和作 為第二圖像的B圖像之間的相對圖像偏移量，這使得可以檢測預(yù)定區(qū)域的焦點偏移量、即 散焦量。
[0029] 圖3是示出根據(jù)本實施例的攝像元件107的讀出電路的結(jié)構(gòu)的圖。附圖標記151 表示水平掃描電路；并且附圖標記153表示垂直掃描電路。水平掃描線152a和152b以及 垂直掃描線154a和154b被排列在各個像素之間的邊界部分。信號從各個光電轉(zhuǎn)換部經(jīng)由 這些掃描線而被讀出到外部。
[0030] 注意，根據(jù)本實施例的攝像元件107具有兩種類型的讀出模式。第一讀出模式被 稱為全像素讀出模式，該模式用來拍攝高分辨率的靜止圖像。在這種情況下，從所有的像素 中讀出信號。第二讀出模式被稱為間隔剔除讀出模式，該模式用來僅記錄運動圖像或顯示 預(yù)覽圖像。在這種情況下，由于所需的像素數(shù)小于總像素數(shù)，因而該設(shè)備僅從X方向和Y方 向上以預(yù)定比率間隔剔除像素組之后所剩余的像素中讀出信號。
[0031] 對于通常的攝像用圖像，僅需讀出（A+B)圖像。然而，為了在多個距離測量區(qū)域中 檢測相位差，讀出A圖像信號和B圖像信號，并且通過相關(guān)計算來檢測A圖像和B圖像之間 的圖像偏移量，從而計算散焦量。
[0032] 圖4是用于說明攝像光學系統(tǒng)的出射光瞳面和與圖像高度0相對應(yīng)的部分（即， 圖像面的中央）附近所配置的攝像元件107的光電轉(zhuǎn)換部之間的共軛關(guān)系的圖。攝像元件 內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換部211a和211b以及攝像光學系統(tǒng)的出射光瞳面被設(shè)計成通過片上微透鏡具 有共軛關(guān)系。通常，攝像光學系統(tǒng)的出射光瞳與配置有光量調(diào)整用的虹膜光圈的平面幾乎 一致。另一方面，根據(jù)本實施例的攝像光學系統(tǒng)是具有變倍功能的變焦透鏡。如果進行了 變倍操作，則某些光學類型的攝像光學系統(tǒng)的大小或相對于出射光瞳的圖像面的距離會發(fā) 生改變。圖4示出攝像光學系統(tǒng)的焦距與廣角端和遠攝端之間的中間位置（即，"中間"） 相對應(yīng)的狀態(tài)。這種狀態(tài)下的出射光瞳距離由Zmid表示。在假設(shè)該距離是標準的出射光 瞳距離Znorm的情況下，設(shè)計片上微透鏡的形狀。
[0033] 參照圖4,附圖標記101表示第一透鏡組；附圖標記101b表示用于保持第一透鏡 組的鏡筒構(gòu)件；附圖標記105表示第三透鏡組；附圖標記105b表示用于保持第三透鏡組的 鏡筒構(gòu)件；附圖標記102表不光圈；附圖標記102a表不開口板，用于限定全光圈狀態(tài)下的 開口直徑；并且附圖標記l〇2b表示光圈葉片，用于調(diào)整光圈縮小狀態(tài)下的開口直徑。注意， 在從圖像面觀察時，示出了用于限制穿過攝像光學系統(tǒng)的光束的構(gòu)件101b、102a、102b和 105b作為光學虛像。另外，如上所述，光圈102附近的合成開口被定義為透鏡的出射光瞳， 并且相對于圖像面的距離被定義為Zmid。
[0034] 像素211從最下層起順次包括：光電轉(zhuǎn)換部211a和21 lb、配線層21 le?21 lg、顏 色濾波器211h、以及片上微透鏡211i。片上微透鏡211i將光電轉(zhuǎn)換部211a和211b投影 在攝像光學系統(tǒng)的出射光瞳面上。投影圖像由EPla和EPlb表示。
[0035] 在光圈102處于全光圈狀態(tài)（例如，F(xiàn)2. 8)的情況下，穿過攝像光學系統(tǒng)的光束的 最外側(cè)部分由L(F2. 8)表示。投影圖像EPla和EPlb沒有被光圈開口遮光。另一方面，在 光圈102處于光圈縮小狀態(tài)（例如，F(xiàn)5. 6)的情況下，穿過攝像光學系統(tǒng)的光束的最外側(cè)部 分由L(F5. 6)表示。投影圖像EPla和EPlb的外側(cè)被光圈開口遮光。注意，在圖像面的中 央，投影圖像EPla和EPlb的遮光狀態(tài)相對于光軸對稱，并且光電轉(zhuǎn)換部211a和211b所接 收到的光量相等。
[0036] 接著將說明在本實施例的光電轉(zhuǎn)換部的輸出值超過上限值（飽和）時所采取的措 施。各像素的各光電轉(zhuǎn)換部從穿過攝像光學系統(tǒng)的光束接收光量，并且通過光電轉(zhuǎn)換輸出 與該光量相對應(yīng)的信號。然而，在光量大的高亮度被攝體的情況下，超過了光電轉(zhuǎn)換部211a 和211b中可累積的光量的上限值，這引起針對鄰接的光電轉(zhuǎn)換部的電荷的泄漏，從而導致 串擾。在根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部211a所生成的A圖像信號和根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部211b所生成的B圖 像信號之間發(fā)生串擾，這導致A圖像信號與B圖像信號之間的圖像偏移量誤差。因此，在通 過利用相關(guān)計算檢測圖像偏移量所獲得的散焦量中存在誤差，由此使得無法將期望的被攝 體設(shè)置成對焦狀態(tài)。
[0037] 在本實施例中，在生成B圖像信號的過程中，通過從（A+B)圖像信號中減去A圖像 信號來生成B圖像信號。針對圖像信號，設(shè)置可輸出的上限值。在本實施例中，針對A圖像、 B圖像和（A+B)圖像的圖像信號，設(shè)置相同的上限值。當A圖像的圖像信號達到可輸出的 上限值時，（A+B)圖像的輸出信號也達到上限值。結(jié)果，（A+B)圖像信號和A圖像信號也達 到了上限值。也就是說，當A圖像信號取上限值時，（A+B)圖像信號取相同的上限值，并且 通過從（A+B)圖像信號中減去A圖像信號來生成B圖像信號，從而輸出0。在這種情況下， A圖像信號取上限值，而B圖像信號取0,這導致生成錯誤的圖像信號。因此，即使通過相關(guān) 計算來檢測A圖像和B圖像之間的圖像偏移量以計算散焦量，也無法將所期望的被攝體設(shè) 置成對焦狀態(tài)。此外，即使A圖像信號沒有達到上限值，在（A+B)圖像處于飽和狀態(tài)的情況 下，在生成B圖像時也會丟失圖像信號。在這種情況下，即使通過相關(guān)計算根據(jù)A圖像和B 圖像之間的圖像偏移量來計算散焦量，也無法將所期望的被攝體設(shè)置成對焦狀態(tài)。
[0038] 如上所述，為了即使在各像素飽和的情況下也將高亮度被攝體設(shè)置成對焦狀態(tài)， 有必要控制圖像信號，以使得A圖像信號和（A+B)圖像信號都沒有達到上限值。在本實施 例中，設(shè)置了用于將A圖像信號和B圖像信號抑制為不超過預(yù)定閾值的限制單元128并且 設(shè)置了用于控制該限制單元128的控制單元129,從而將圖像信號控制成不會達到上限值。
[0039] 在本實施例中，由于通過將奇數(shù)行的綠色（下文稱為G1)和紅色（下文稱為R)的 顏色濾波器的像素值以及偶數(shù)行的藍色（下文稱為B)和綠色（下文稱為G2)的顏色濾波 器的像素值相加來將A圖像信號轉(zhuǎn)換為亮度信號，因而針對各個Gl、R、B和G2設(shè)置閾值。 利用該配置，即使特定顏色Gl、R、B或G2的值達到上限值，限制單元128也設(shè)置閾值，并且 控制單元129將各圖像信號抑制為不超過該閾值。
[0040] 對于B圖像信號，限制單元128針對其亮度信號設(shè)置閾值。這樣做的原因如下。也 就是說，針對各個G1、R、B和G2生成B圖像的處理等同于針對各個G1、R、B和G2臨時存儲 A圖像和（A+B)圖像中的每一個并且生成B圖像的G1、R、B和G2的處理。用于存儲信號的 電路和用于生成信號的電路等的規(guī)模變大。因此，根據(jù)A圖像和（A+B)圖像的亮度信號生 成B圖像的信號。由于該原因，對于B圖像，限制單元128針對其亮度信號設(shè)置閾值，并且 控制單元129將該亮度信號抑制為不超過該閾值。
[0041] 將參考圖5A?7來說明用于將來自本實施例的各光電轉(zhuǎn)換部的信號控制為不超 過上限值的飽和度判斷方法。圖5A--各自示出來自攝像光學系統(tǒng)的入射光量以及攝像 兀件的輸出信號。橫軸表不入射光量，并且縱軸表不輸出信號。實線表不（A+B)圖像，虛線 表示A圖像，并且點劃線表示B圖像。圖6A?6D各自示出處于對焦狀態(tài)的實際信號的例 子。橫軸表示任意行的像素，并且縱軸表示輸出信號。圖7是示出根據(jù)本實施例的操作的 流程圖。
[0042] 圖5A示出沒有進行飽和度判斷的情況，并且圖5B示出進行了飽和度判斷的情況。 在實際信號的情況下，圖6A示出沒有進行飽和度判斷的情況，并且圖6B示出進行了飽和度 判斷的情況。在圖5A的入射光量小的0?A1的區(qū)間中，由于即使對入射光量進行光電轉(zhuǎn) 換、各像素信號也沒有達到上限值（直到A1的區(qū)域），因而可以輸出反映入射光量的A圖像 信號和B圖像信號這兩者。在圖5A的A1之后的入射光量大的區(qū)間中，當（A+B)圖像信號超 過上限值時，由于B圖像是通過從（A+B)圖像中減去A圖像而生成的，因而B圖像自身的信 號降低。也就是說，在本實施例中，各個圖像信號的上限值相等。因此，當A圖像信號超過 上限值的1/2時，B圖像信號由于A圖像的影響而開始降低。也就是說，當A圖像信號超過 上限值的1/2時，B圖像信號由于A圖像信號的影響而降低。換句話說，隨著A圖像信號的 增加，B圖像信號也應(yīng)該增加。然而，在A圖像信號超過上限值之后，B圖像信號隨著A圖像 信號的增加而降低。也就是說，B圖像信號以不期望的方式反向改變。結(jié)果，如圖6A所示， A圖像和B圖像之間的圖像一致度極度劣化。如上所述，即使進行相關(guān)計算，圖像一致度也 劣化，因而所計算出的散焦量不正確，由此使得無法將所期望的被攝體設(shè)置成對焦狀態(tài)。
[0043] 將參考圖5B說明進行飽和度判斷的情況。圖5B假設(shè)A圖像和B圖像的圖像信號 取相同的值。限制單元128將如下值設(shè)置為閾值，并且控制單元129將圖像信號控制為不 超過該閾值，其中該值將A圖像的圖像信號的輸出設(shè)置為上限值的1/2。利用該配置，A圖 像和B圖像的圖像信號都等于或小于上限值的1/2,因此（A+B)圖像的圖像信號不會達到上 限值。如上所述，如圖6B所示，進行飽和度判斷使得能夠在不會降低處于對焦狀態(tài)的A圖 像和B圖像之間的圖像一致度的情況下進行相關(guān)計算，從而計算出正確的散焦量。
[0044] 在攝像元件的周邊部、即圖像高度大的區(qū)域中，出射光瞳的直徑由于攝像光學系 統(tǒng)的遮光（漸暈）而變小。像素的所接收到的光量降低，并且兩個光電轉(zhuǎn)換部的所接收到的 光量變得不相等。隨著光圈的開口直徑的降低，所接收到的光量的不均勻性變得顯著。如 上所述，一個像素的兩個光電轉(zhuǎn)換部211a和211b的所接收到的光量可能彼此不同。將參 考圖5C、5D、6C和圖6D來說明作為來自兩個光電轉(zhuǎn)換部211a和211b的信號的A圖像信號 和B圖像信號的值彼此不同時的飽和度判斷。
[0045] 圖5C表示沒有針對B圖像而是針對A圖像進行飽和度判斷的情況，并且圖?表 示針對A圖像和B圖像這兩者進行飽和度判斷的情況。圖5C和?各自示出B圖像信號大 于A圖像信號的情況。即使A圖像信號等于或小于上限值的1/2，B圖像信號也可能已超過 上限值的1/2,因此（A+B)圖像的信號可能超過上限值。由于B圖像信號是通過從（A+B)圖 像信號中減去A圖像信號而生成的，因此由于（A+B)圖像信號已超過上限值而不期望地將 偽信號輸出至B圖像信號。結(jié)果，如圖6C所示，A圖像和B圖像之間的圖像一致度極度劣 化，因而無法通過相關(guān)計算根據(jù)圖像偏移量來計算正確的散焦量。
[0046] 在本實施例中，如圖?所示，還針對B圖像信號設(shè)置閾值。更具體地，設(shè)置閾值， 以使得B圖像信號等于或小于上限值的1/2。通過針對B圖像信號設(shè)置閾值，避免了僅B圖 像信號超過上限值的1/2的情形。這使得可以在防止發(fā)生A圖像信號和B圖像信號其中之 一超過上限值的1/2而造成由于（A+B)圖像信號的飽和所引起的偽信號混入B圖像信號的 情況的同時，生成B圖像信號。結(jié)果，如圖6D所示，可以在不會降低A圖像和B圖像之間的 圖像一致度的情況下通過相關(guān)計算根據(jù)A圖像和B圖像之間的圖像偏移量來計算散焦量， 從而使得像素處于飽和的高亮度被攝體進入對焦狀態(tài)。
[0047] 將參考圖7所示的流程圖來說明根據(jù)本實施例的操作。該處理在步驟S101中開 始。在步驟S102中，讀出來自攝像元件107的信號，并且處理進入步驟S103。在步驟S103 中，生成A圖像信號的R、Gl、B和G2信號，并且處理進入步驟S104。在步驟S105中，針對 A圖像的輸出R、Gl、B和G2信號分別判斷信號輸出是否超過閾值。如果沒有超過閾值，則 處理進入步驟S107 ;否則，處理進入步驟S106。在步驟S106中，將超過閾值的A圖像信號 設(shè)置為等于或小于該閾值的預(yù)定值，并且針對下一行的A圖像的R、Gl、B和G2信號等同地 進行飽和度判斷。在所有的A圖像信號或預(yù)定AF框內(nèi)的A圖像信號的飽和度判斷完成時， 在步驟S107中終止飽和度判斷，并且處理進入步驟S108。在步驟S108中，將A圖像的所有 R、G1、B和G2信號相加以生成亮度信號，并且處理進入步驟S109。在步驟S109中，通過將 A圖像的亮度信號和B圖像的亮度信號相加來生成（A+B)圖像的亮度信號，并且處理進入步 驟S110。在步驟S110中，為了開始B圖像信號的飽和度判斷，通過從（A+B)圖像的亮度信 號中減去A圖像的亮度信號來生成B圖像的亮度信號。在步驟S112中，判斷B圖像的亮度 信號是否超過閾值。如果沒有超過閾值，則處理進入步驟S114;否則，處理進入步驟S113。 在步驟S113中，將B圖像的亮度信號設(shè)置為等于或小于閾值的預(yù)定值，并且針對下一行的B 圖像亮度信號進行飽和度判斷。在所有的B圖像信號或AF框內(nèi)的B圖像信號的飽和度判 斷完成時，處理進入步驟S114,并在步驟S115中結(jié)束。
[0048] 如上所述，在將（A+B)圖像信號轉(zhuǎn)換成亮度信號之后，生成B圖像，并且對B圖像 的亮度信號進行飽和度判斷。盡管可以對B圖像的R、G1、B和G2信號進行飽和度判斷，但需 要用于存儲這些信號的附加存儲器，由此增大了電路規(guī)模。如本實施例那樣，通過將（A+B) 圖像和B圖像各自的R、Gl、B和G2信號相加以獲得相應(yīng)的亮度信號、并且使用B圖像的亮 度信號對該B圖像進行飽和度判斷，可以減小電路規(guī)模并且計算期望的散焦量。上述過程 使得能夠通過相關(guān)計算根據(jù)A圖像和B圖像之間的圖像偏移量來計算散焦量。
[〇〇49] 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、等同結(jié)構(gòu)和功 能。
【權(quán)利要求】
1. 一種攝像設(shè)備，包括： 攝像元件，其具有多個像素，所述多個像素各自包括包含第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電 轉(zhuǎn)換部的至少兩個光電轉(zhuǎn)換部、以及預(yù)定顏色的顏色濾波器，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換部用 于接收穿過攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部分的光，以及所述第二光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿 過所述攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不同部分的光； 讀出單元，用于從所述攝像元件中讀出從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的第一圖像信號以 及通過將從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的所述第一圖像信號和從所述第二光電轉(zhuǎn)換部獲得 的第二圖像信號相加所獲得的相加信號； 相減單元，用于通過從所述相加信號中減去所述第一圖像信號來獲得所述第二圖像信 號； 焦點檢測單元，用于基于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號來檢測所述攝像光學 系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；以及 限制單元，用于將所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不 超過預(yù)定閾值， 其中，所述限制單元對于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號，將針對不同的顏色 濾波器的所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過所述預(yù) 定閾值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其中，所述限制單元對于所述第一圖像信號，將針 對紅色、綠色和藍色的顏色濾波器至少之一的所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過所 述預(yù)定閾值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其中，所述限制單元對于所述第二圖像信號，將通 過使與紅色、綠色和藍色的顏色濾波器相對應(yīng)的所述第二光電轉(zhuǎn)換部的信號相加所獲得的 信號抑制成不超過所述預(yù)定閾值。
4. 一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括具有多個像素的攝像元件，所述多個 像素各自包括包含第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的至少兩個光電轉(zhuǎn)換部、以及預(yù)定顏 色的顏色濾波器，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部 分的光，以及所述第二光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過所述攝像光學系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不同部分 的光，所述控制方法包括以下步驟： 讀出步驟，用于從所述攝像元件中讀出從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的第一圖像信號以 及通過將從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的所述第一圖像信號和從所述第二光電轉(zhuǎn)換部獲得 的第二圖像信號相加所獲得的相加信號； 相減步驟，用于通過從所述相加信號中減去所述第一圖像信號來獲得所述第二圖像信 號； 焦點檢測步驟，用于基于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號來檢測所述攝像光學 系統(tǒng)的焦點狀態(tài)；以及 限制步驟，用于將所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不 超過預(yù)定閾值， 其中，在所述限制步驟中，對于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號，將針對不同的 顏色濾波器的所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過所 述預(yù)定閾值。
【文檔編號】H04N5/232GK104104849SQ201410143658
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】上田曉彥, 渡邊友美, 中村隼 申請人:佳能株式會社