攝像裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種攝像裝置及其控制方法。該攝像裝置包括圖像傳感器，所述圖像傳感器具有與各微透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)像素單元。該控制方法包括使用所述圖像傳感器的輸出，利用相位差檢測(cè)方法執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)。要用于所述焦點(diǎn)檢測(cè)中的信號(hào)能夠被合成，與在以第二稀疏化量從所述傳感器輸出的情況下相比，在以第一稀疏化量從所述傳感器輸出的情況下，設(shè)置更大的信號(hào)合成量。
【專利說(shuō)明】攝像裝置及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種攝像裝置及其控制方法，具體地涉及一種焦點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在以數(shù)字照相機(jī)作為代表的、使用圖像傳感器的攝像裝置中，自動(dòng)焦點(diǎn)檢測(cè)（AF) 通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)：該方法主要分為使用不同于圖像傳感器的用于焦點(diǎn)檢測(cè)的元件的方 法，以及使用圖像傳感器的方法。使用用于焦點(diǎn)檢測(cè)的元件的方法是利用從成像光學(xué)系統(tǒng) 的不同出射光瞳出射的光束生成的兩種圖像波形之間的相關(guān)量（相位差）來(lái)獲得散焦量的 方法，這種方法被稱為相位差檢測(cè)方法。另外，利用圖像傳感器的方法是下述方法：利用拍 攝圖像的對(duì)比度分量在對(duì)焦位置處最大的事實(shí)，搜索對(duì)比度分量最大的聚焦透鏡位置，這 種方法被稱為對(duì)比度檢測(cè)方法。
[0003] 相位差檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于：由于能夠由圖像波形之間的相關(guān)量迅速獲得散焦 量，因此將聚焦透鏡移動(dòng)到對(duì)焦位置僅需要很短的時(shí)間量，但是另一方面，存在下述問(wèn)題： 由于需要提供用于焦點(diǎn)檢測(cè)的設(shè)備，因此攝像裝置的尺寸增大，并且成本增加。另外，由于 在焦點(diǎn)檢測(cè)期間需要通過(guò)用于焦點(diǎn)檢測(cè)的設(shè)備拍攝被攝體圖像，因此無(wú)法與圖像傳感器執(zhí) 行的攝像并行地執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，或者需要提供諸如半反射鏡等的特別機(jī)構(gòu)。
[0004] 為此，日本特開(kāi)第2010-152161號(hào)公報(bào)提出了一種利用相位差檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 焦點(diǎn)檢測(cè)（Automatic Focus Detection)的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的不同出 射光瞳的光束被圖像傳感器的像素接收（攝像表面相位差檢測(cè)方法，下文簡(jiǎn)稱為"攝像表 面相位檢測(cè)AF")。攝像表面相位檢測(cè)AF的特征是：不需要用于焦點(diǎn)檢測(cè)的設(shè)備，并且還能 夠并行地進(jìn)行使用圖像傳感器的攝像以及相位差檢測(cè)方法（相位差A(yù)F)的自動(dòng)焦點(diǎn)檢測(cè)。
[0005] 期望由從二維（多個(gè)像素行X多個(gè)像素列）像素范圍（焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域）獲得的 信號(hào)生成攝像表面相位差檢測(cè)AF中的相位差檢測(cè)所需的圖像信號(hào)。這是因?yàn)殡y以利用從 一維焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域（一個(gè)像素行或列）獲得的信號(hào)而生成的圖像信號(hào)來(lái)精確執(zhí)行相位差檢 測(cè)。
[0006] 日本特開(kāi)第2010-152161號(hào)公報(bào)公開(kāi)了如下內(nèi)容：由像素生成圖像信號(hào)，通過(guò)將 各像素行中的信號(hào)在像素列延伸的方向上對(duì)齊來(lái)生成一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)圖像信號(hào)，以及根據(jù)一 維焦點(diǎn)檢測(cè)圖像信號(hào)計(jì)算相位差（圖像偏差量）。日本特開(kāi)第2010-152161號(hào)公報(bào)還公開(kāi) 了通過(guò)合計(jì)二維焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中多個(gè)像素行的圖像偏差量來(lái)獲得二維焦點(diǎn)檢測(cè)圖像偏差 量的方法。
[0007] 通常，當(dāng)利用攝像表面相位檢測(cè)AF執(zhí)行攝像時(shí)，在利用圖像傳感器拍攝運(yùn)動(dòng)圖像 的同時(shí)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，并且拍攝的視頻被作為實(shí)時(shí)預(yù)覽顯示在攝像裝置的顯示單元上。當(dāng) 前通常使用的圖像傳感器的像素?cái)?shù)大于顯示單元的像素?cái)?shù)，因此，通過(guò)稀疏化（thinning out)拍攝的視頻幀中的像素來(lái)生成將要作為實(shí)時(shí)預(yù)覽顯示的視頻。另外，與在讀出所有像 素之后稀疏化像素相比，在從圖像傳感器讀出像素的同時(shí)稀疏化像素降低了處理負(fù)荷。另 夕卜，稀疏化數(shù)（稀疏化比率（thinning rate))不是恒定的，而通常隨著負(fù)荷增加（例如幀 速率增加）而增加。在執(zhí)行稀疏化讀出以后，根據(jù)需要執(zhí)行調(diào)整大小處理，從而獲得顯示圖 像。
[0008] 然而，在日本特開(kāi)第2010-152161號(hào)公報(bào)中描述的圖像信號(hào)生成方法中，當(dāng)稀疏 化像素信號(hào)時(shí)，執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)圖像信號(hào)讀出的圖像傳感器的像素范圍根據(jù)稀疏化數(shù)而改 變。由于稀疏化數(shù)例如根據(jù)讀出幀速率而改變，因此在針對(duì)不同的拍攝模式使用不同的幀 速率的情況下，焦點(diǎn)檢測(cè)圖像信號(hào)讀出范圍根據(jù)設(shè)置的拍攝模式而改變。
[0009] 假定m是稀疏化數(shù)，在稀疏化后的圖像中具有η行的像素范圍由從稀疏化前的圖 像（原始圖像）的mXn行的像素范圍讀出的像素構(gòu)成。因此，稀疏化數(shù)m越小，在原始圖 像中對(duì)應(yīng)的像素范圍就越小。因此，與稀疏化數(shù)較大的情況相比，稀疏化數(shù)越小則用于獲取 圖像信號(hào)的原始圖像的范圍（讀出范圍）越小，如果不能覆蓋整個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，則焦點(diǎn)檢 測(cè)的精度降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明解決了上述傳統(tǒng)技術(shù)中的問(wèn)題，并且提供了即使當(dāng)像素稀疏化數(shù)改變時(shí)也 能夠以穩(wěn)定的精度執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的攝像裝置及其控制方法。
[0011] 本發(fā)明的第一方面提供了一種攝像裝置，該攝像裝置包括：傳感器，其具有與微透 鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)像素單元；以及焦點(diǎn)檢測(cè)單元，其使用所述傳感器的輸出，利用相位差檢測(cè)方 法來(lái)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其中要用于所述焦點(diǎn)檢測(cè)中的信號(hào)能夠被合成，與在以第二稀疏化量 (thinning amount)從所述傳感器輸出的情況下相比,在以第一稀疏化量從所述傳感器輸 出的情況下，所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元設(shè)置更大的信號(hào)合成量，并且與在使用所述第一稀疏化量 的情況下相比，在使用所述第二稀疏化量的情況下的稀疏化量更大。
[0012] 本發(fā)明的第二方面提供了 一種攝像裝置的控制方法，所述攝像裝置包括針對(duì)微透 鏡具有多個(gè)像素單元的傳感器，該控制方法包括：焦點(diǎn)檢測(cè)步驟，其使用所述傳感器的輸 出，利用相位差檢測(cè)方法來(lái)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其中，要用于所述焦點(diǎn)檢測(cè)中的信號(hào)能夠被合 成，在所述焦點(diǎn)檢測(cè)步驟中，與在以第二稀疏化量從所述傳感器輸出的情況相比，在以第一 稀疏化量從所述傳感器輸出的情況下，設(shè)置更大的信號(hào)合成量，并且與在使用所述第一稀 疏化量的情況下相比，在使用所述第二稀疏化量的情況下的稀疏化量更大。
[0013] 通過(guò)以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖3A和圖3B是圖像傳感器的示意圖。
[0017] 圖4是從拍攝鏡頭的出射光瞳出射的光束入射到像素上的情況的概念圖。
[0018] 圖5是攝像裝置的像素配置圖。
[0019] 圖6A和圖6B是示出像素稀疏化后得到的像素的圖。
[0020] 圖7A至圖7C是示出（在執(zhí)行3像素稀疏化時(shí)）與第一實(shí)施例中的相加行數(shù) (addition line number)對(duì)應(yīng)的讀出范圍在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中所占的比例的圖。
[0021] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的焦點(diǎn)檢測(cè)的流程圖。
[0022] 圖9A至圖9C是示出（在執(zhí)行3像素稀疏化時(shí)）第二實(shí)施例中的讀出范圍在焦點(diǎn) 檢測(cè)區(qū)域中所占的比例的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下文將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0024] 第一實(shí)施例
[0025] 圖1是示出用作根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置的示例的數(shù)字單鏡頭反射式照 相機(jī)（下文簡(jiǎn)稱為"照相機(jī)"）150的結(jié)構(gòu)的示例的圖。照相機(jī)150由照相機(jī)主體100以及 能夠從照相機(jī)主體100拆卸的鏡頭單元200構(gòu)成。請(qǐng)注意，只要本實(shí)施例的照相機(jī)能夠執(zhí)行 攝像表面相位檢測(cè)AF，照相機(jī)并不需要是單鏡頭反射式照相機(jī)，并且鏡頭單元200也不必 須是可更換的。另外，照相機(jī)可以是配設(shè)在裝置中的功能。換句話說(shuō)，攝像裝置可以是具有 照相機(jī)功能的任何電子設(shè)備或裝置。這種電子設(shè)備或裝置的示例包括但不限于移動(dòng)電話、 個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板終端、媒體播放器、游戲設(shè)備、導(dǎo)航裝置以及家用電器。
[0026] 首先描述照相機(jī)主體100的結(jié)構(gòu)。正立像光學(xué)系統(tǒng)（erect image optics system) 101由棱鏡、反射鏡等構(gòu)成，并被配置為使得當(dāng)通過(guò)目鏡102觀察時(shí)，從反射鏡104 反射的光學(xué)圖像是正像。利用從反射鏡104反射的光束在取景器畫(huà)面103上形成被攝體圖 像。取景器畫(huà)面103、正像光學(xué)系統(tǒng)101以及目鏡102形成取景器光學(xué)系統(tǒng)。另外，取景器 顯示單元115是透射式顯示屏板，并用于執(zhí)行顯示，使得包括攝像條件（例如快門(mén)速度和光 圈值（F-number))的各種信息被疊加在取景器畫(huà)面103上形成的被攝體圖像上。
[0027] 反射鏡104使來(lái)自鏡頭單元200的入射光束的一部分向取景器畫(huà)面103偏轉(zhuǎn)。子 反射鏡105將穿過(guò)反射鏡104的光束向焦點(diǎn)檢測(cè)裝置109偏轉(zhuǎn)。當(dāng)利用圖像傳感器106執(zhí) 行攝像時(shí)，反射鏡104和子反射鏡105被向上移動(dòng)（反射鏡鎖定），使得來(lái)自鏡頭單元200 的光束在圖像傳感器106上形成被攝體圖像。
[0028] 圖像傳感器106是諸如(XD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換元件，并包 括像素陣列。圖像傳感器106將由鏡頭單元200形成的被攝體圖像作為以像素為單位的電 信號(hào)輸出。如稍后描述的，本實(shí)施例的圖像傳感器106能夠生成用于攝像表面相位檢測(cè)AF 的圖像信號(hào)。如稍后描述的，本實(shí)施例的圖像傳感器106具有如下結(jié)構(gòu)，即能夠利用配設(shè) 有用于光瞳分割的微透鏡以及多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的像素，來(lái)生成用于攝像表面相位檢測(cè)AF 的圖像信號(hào)，然而，圖像傳感器106也可以具有其他結(jié)構(gòu)，只要能夠生成用于攝像表面相位 檢測(cè)AF的圖像信號(hào)即可。
[0029] 快門(mén)裝置107是在攝像控制裝置112的控制下打開(kāi)以將圖像傳感器106曝光的機(jī) 械式快門(mén)。本實(shí)施例的照相機(jī)主體1〇〇具有內(nèi)置閃光燈108,并且該內(nèi)置閃光燈108配設(shè)有 用于使出射光發(fā)散的菲涅爾透鏡（Fresnel lens) 114。內(nèi)置閃光燈108不僅被用作用于攝 像的輔助光源，還被用作用于焦點(diǎn)檢測(cè)的輔助光源。
[0030] 焦點(diǎn)檢測(cè)裝置109利用相位差檢測(cè)方法，來(lái)由利用用于焦點(diǎn)檢測(cè)的設(shè)備生成的圖 像信號(hào)計(jì)算散焦量。請(qǐng)注意，盡管本實(shí)施例中配設(shè)了當(dāng)利用如圖1所示的光學(xué)取景器時(shí)用 于執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置109,但是，如果攝像裝置不具有反射鏡104,則子反射鏡 105和焦點(diǎn)檢測(cè)裝置109不是必須的。
[0031] 測(cè)光裝置110測(cè)量由透鏡111形成的被攝體圖像的亮度分布等。攝像控制裝置 112基于由測(cè)光裝置110獲得的測(cè)量結(jié)果實(shí)現(xiàn)自動(dòng)曝光（AE)控制功能。攝像控制裝置112 控制照相機(jī)主體100和鏡頭單元200的操作。例如，攝像控制裝置112是微處理器，并通過(guò) 執(zhí)行存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的程序控制各單元的操作。輔助插腳113用于安裝外部閃存 等。例如，顯示裝置116是IXD并顯示實(shí)時(shí)預(yù)覽圖像和各種信息。
[0032] 鏡頭單元200是可更換的，并且鏡頭控制裝置201執(zhí)行與攝像控制裝置112的通 信，并控制鏡頭單元200的操作。成像光學(xué)系統(tǒng)202由多個(gè)透鏡（包括聚焦透鏡）構(gòu)成。鏡 頭控制裝置201控制成像光學(xué)系統(tǒng)202的聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)以及光圈裝置203的驅(qū)動(dòng)。
[0033] 圖2是示出照相機(jī)150的電路結(jié)構(gòu)的示例的框圖，并且與圖1中相同的結(jié)構(gòu)被分 配了相同的附圖標(biāo)記，因此不對(duì)其進(jìn)行描述。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路1驅(qū)動(dòng)照相機(jī)主體100的可移動(dòng) 的部分?？扉T(mén)控制電路4在攝像控制裝置112的控制下控制快門(mén)裝置107的打開(kāi)和閉合操 作。光圈控制電路5在攝像控制裝置112的控制下控制光圈裝置203。閃光燈控制電路7 在攝像控制裝置112的控制下控制內(nèi)置閃光燈108。存儲(chǔ)電路8具有用于存儲(chǔ)照相機(jī)主體 100的設(shè)置狀態(tài)、程序等的非易失性存儲(chǔ)電路，并且還具有用于執(zhí)行程序和臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的 易失性存儲(chǔ)電路。另外，攝像控制裝置112和鏡頭單元200的鏡頭控制裝置201經(jīng)由鏡頭 通信電路10和26執(zhí)行通信。
[0034] 通信電路11被包括在輔助插腳113中，并用于與外部閃存的通信。SW112是用于 開(kāi)始攝像準(zhǔn)備操作的開(kāi)關(guān)，并且SW213是用于開(kāi)始攝像的開(kāi)關(guān)。通常，SW1和SW2被配置為 使得當(dāng)釋放按鈕被半按時(shí)，SW1打開(kāi)，并且當(dāng)釋放按鈕被全按時(shí)，SW2打開(kāi)。
[0035] 鏡頭單元200中的透鏡驅(qū)動(dòng)電路21驅(qū)動(dòng)被包括在成像光學(xué)系統(tǒng)202中的聚焦透 鏡。另外，如果成像光學(xué)系統(tǒng)202是變焦透鏡，則透鏡驅(qū)動(dòng)電路21還執(zhí)行用于改變成像光 學(xué)系統(tǒng)202的視角的驅(qū)動(dòng)。透鏡位置檢測(cè)電路22檢測(cè)聚焦透鏡的位置。如果成像光學(xué)系 統(tǒng)202是變焦透鏡，則透鏡焦距檢測(cè)電路23檢測(cè)當(dāng)前視角（焦距）。存儲(chǔ)電路24是用于保 持鏡頭單元200的設(shè)置值的非易失性存儲(chǔ)電路。光圈驅(qū)動(dòng)電路25驅(qū)動(dòng)光圈裝置203。鏡頭 通信電路26用于鏡頭控制裝置201和攝像控制裝置112之間的通信。
[0036] 下文將描述圖像傳感器106。
[0037] 圖3A是示出圖像傳感器106的概況的結(jié)構(gòu)圖。像素單元301具有被布置在多個(gè) 行和多個(gè)列中的多個(gè)像素。垂直選擇電路302和水平選擇電路303分別選擇像素單元301 中的像素行和像素列。讀出單元304由各像素列配設(shè)的用于存儲(chǔ)信號(hào)的存儲(chǔ)器、增益放大 器、AD轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成。攝像控制裝置112利用串行接口 305來(lái)指定將要在圖像傳感器106 的電路中使用的操作模式等。
[0038] 圖3B是從光束入射的方向觀察時(shí)包含在圖像傳感器106中的像素單元301中的 像素的配置的示例的平面圖。微透鏡401分散入射在像素400上的光束。像素400被配設(shè)有 作為多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的示例的兩個(gè)光電二極管，即光電二極管L(下文簡(jiǎn)稱為"roL")402 和光電二極管R(H)R)403。
[0039] 下面將參照?qǐng)D4描述如下原理，根據(jù)該原理，從像素400獲得用于攝像表面相位檢 測(cè)AF的信號(hào)。圖4是示出從鏡頭單元200的出射光瞳505入射在像素400上的光束的范 圍的概念圖。圖4示出了像素400的垂直（深度方向）結(jié)構(gòu)的示例。另外，盡管圖3B中沒(méi) 有示出，但是像素400具有位于微透鏡401與TOL402和TOR403之間的濾色器504。
[0040] 穿過(guò)出射光瞳505的光束以光軸508為中心入射在像素400上。所述光束經(jīng)由所 述微透鏡被分割成兩部分，并入射在roL402和TOR403上。此時(shí)，入射在TOL402上的光束是 從出射光瞳506出射的光束，而入射在TOR403上的光束是從出射光瞳507出射的光束。以 此方式，PDL402和TOR403從不同的出射光瞳接收光束，然后通過(guò)從像素400讀出由TOL402 獲得的信號(hào)以及由TOR403獲得的信號(hào)，能夠執(zhí)行相位差焦點(diǎn)檢測(cè)。
[0041] 圖5示出了圖像傳感器106的像素單元301的像素布置的示例。圖3B中所示的 多個(gè)像素400被二維地布置在像素單元301中。在執(zhí)行攝像表面相位檢測(cè)AF的情況下，利 用從與預(yù)先設(shè)置的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域602對(duì)應(yīng)的像素讀出的信號(hào)來(lái)生成用于焦點(diǎn)檢測(cè)的信號(hào)。 在本實(shí)施例中，與在執(zhí)行稀疏化時(shí)讀出的像素行對(duì)應(yīng)的讀出范圍由等于稀疏化數(shù)的行數(shù)構(gòu) 成。換句話說(shuō)，在稀疏化數(shù)是3的情況下，與在執(zhí)行稀疏化時(shí)讀出的一個(gè)像素行相對(duì)應(yīng)的讀 出范圍由三個(gè)像素行組成。請(qǐng)注意，稀疏化數(shù)不是稀疏化量（即被稀疏化的行數(shù)或排除掉 的），而是指以1/稀疏化數(shù)執(zhí)行稀疏化，也可以被認(rèn)為是稀疏化率（thinning rate)。換句 話說(shuō)，如果垂直稀疏化數(shù)是3,則每三行讀出一行。另外，假定讀出的像素是對(duì)應(yīng)的讀出范圍 的中心的像素或者接近中心的像素。換句話說(shuō)，如果垂直稀疏化數(shù)是3,則在讀出范圍的三 行中，讀出位于中心的行。如果垂直稀疏化數(shù)是4,則在讀出范圍的四行中，讀出第二行或第 三行。
[0042] 根據(jù)從TOL402獲得的信號(hào)組和從TOR403獲得的信號(hào)組分別生成圖像信號(hào)，所述 信號(hào)組是針對(duì)各行由從讀出范圍603中的像素讀出的信號(hào)獲得，并且在列方向上合計(jì)相同 類型的圖像信號(hào)，以生成用于攝像表面相位檢測(cè)AF的兩種圖像信號(hào)。以此方式，通過(guò)針對(duì) 各行生成圖像信號(hào)，然后合計(jì)相當(dāng)于所生成的圖像信號(hào)的預(yù)設(shè)行數(shù)（相加行數(shù)），來(lái)生成用 于焦點(diǎn)檢測(cè)的圖像信號(hào)。讀出范圍603中用于生成用于焦點(diǎn)檢測(cè)的圖像信號(hào)的行數(shù)等于相 加行數(shù)和稀疏化數(shù)的乘積。
[0043] 在圖5中，由從TOL402讀出的信號(hào)生成了圖像信號(hào)604,并且由從TOR403讀出的 信號(hào)生成了圖像信號(hào)605。由這兩種類型的圖像信號(hào)604和605之間的相位差計(jì)算成像光 學(xué)系統(tǒng)202的散焦量。由于任何已知的方法可以用作用于由這兩種圖像信號(hào)之間的相位差 獲得散焦量的方法，因此這里不再描述上述方法。
[0044] 下文將描述稀疏化讀出。
[0045] 圖6A示意性地示出了在垂直方向上執(zhí)行3像素稀疏化（稀疏化數(shù)為3)的同時(shí)從 像素單元301執(zhí)行讀出的情況下被讀出的像素行以及被稀疏化（不被讀出）的像素行的示 例。這里，701代表稀疏化后的像素的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)注意，在701的白色部分中沒(méi)有像素。從圖 6A可以理解，在像素單元301中，針對(duì)每三行僅從一行中讀出像素信號(hào)，即僅從灰色像素行 中讀出像素信號(hào)，而不從白色像素行中讀出像素信號(hào)。類似地，圖6B示出了在垂直方向上 執(zhí)行5像素稀疏化讀出的情況，801代表稀疏化后的像素的結(jié)構(gòu)。從圖6B可以理解，在像素 單元301中，針對(duì)每五行僅從一行中讀出像素信號(hào)，即僅從灰色像素行中讀出像素信號(hào)，而 不從白色像素行中讀出像素信號(hào)。以此方式，稀疏化數(shù)越小，像素被讀出的行之間的間隔就 越小，稀疏化量（thinning amount)就越小。
[0046] 下面將參照?qǐng)D7A和圖7B描述稀疏化數(shù)和與相加行數(shù)R相對(duì)應(yīng)的讀出范圍在焦點(diǎn) 檢測(cè)區(qū)域中所占的比例之間的關(guān)系。與圖6A相似，圖7A示出了在從像素單元301以垂直稀 疏化數(shù)3執(zhí)行讀出的情況下讀出范圍902和焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901之間的關(guān)系。讀出范圍902 包括像素行902a、902b、902c、902d、902e以及902f。讀出范圍902的垂直尺寸由稀疏化數(shù) η和相加行數(shù)R的乘積定義。由于相加行數(shù)R是6,因此讀出范圍902的垂直尺寸是18行。 如上文所述，相加行數(shù)R是預(yù)定的固定值，并且不依賴于稀疏化數(shù)。
[0047] 另外，與圖6B類似，圖7B示出了在以垂直稀疏化數(shù)5執(zhí)行讀出的情況下讀出范圍 1002和焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901之間的關(guān)系。讀出范圍1002包括像素行1002a、1002b、1002c、 1002d、1002e以及1002f。由于相加行數(shù)R是6,因此讀出范圍1002的垂直尺寸是30行。 在圖7A和圖7B中，灰色像素行是讀出信號(hào)的像素行，陰影部分代表用于生成用于焦點(diǎn)檢測(cè) 的圖像信號(hào)的讀出范圍。從圖7A和圖7B可以理解，與5像素稀疏化相比，當(dāng)使用讀出像素 行之間的間隔更小的3像素稀疏化時(shí)，讀出范圍在垂直方向上占焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901的比例 更小。如圖7A所示，不用于圖像信號(hào)生成的像素行位于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901的上方和下方， 并且對(duì)于僅包含在這些像素行中的被攝體不能執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)。
[0048] 圖7C示出了根據(jù)本實(shí)施例校正的讀出范圍。圖7C示出了在從像素單元301以垂 直稀疏化數(shù)3執(zhí)行讀出的情況下校正的讀出范圍1102和焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901之間的關(guān)系。校 正的讀出范圍1102包括像素行1102a至1102 j。這里，如圖7B所示,為了在垂直稀疏化數(shù) 是5的情況下使讀出范圍包括焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901的全部，校正了相加行數(shù)R,使得讀出范圍 與執(zhí)行5像素稀疏化時(shí)的讀出范圍相同。具體地，校正前的相加行數(shù)R( = 6)乘以稀疏化 比率α，以獲得用作校正后相加行數(shù)的相加行數(shù)aR，并且該校正后相加行數(shù)用于設(shè)置對(duì) 應(yīng)的讀出范圍?？梢允褂靡韵碌仁絹?lái)計(jì)算所述稀疏化比率。
[0049] α =基準(zhǔn)稀疏化數(shù)/當(dāng)前（校正前）稀疏化數(shù)
[0050] 在圖7Α至7C所示的示例中，稀疏化比率α為5/3,因此，通過(guò)將原始相加行數(shù)乘 以5/3得到10來(lái)獲得校正后相加行數(shù)R，并且像素讀出范圍中的垂直行數(shù)乘以稀疏化數(shù)3 等于30行，這與在稀疏化數(shù)為5的情況下獲得的結(jié)果相同。以此方式，由于利用稀疏化比 率校正相加行數(shù)（信號(hào)將被讀出的像素行數(shù)），因此，無(wú)論稀疏化數(shù)是多少，相應(yīng)的讀出范 圍的尺寸將與在使用基準(zhǔn)稀疏化數(shù)的情況下的讀出范圍尺寸相同。請(qǐng)注意，在第一實(shí)施例 中，當(dāng)在垂直方向上執(zhí)行5像素稀疏化時(shí)包括整個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，因此基準(zhǔn)稀疏化數(shù)是5。 通過(guò)利用從基于校正后相加行數(shù)設(shè)置的讀出范圍獲得的圖像信號(hào)計(jì)算散焦量，能夠在整個(gè) 焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域執(zhí)行對(duì)象檢測(cè)。
[0051] 圖8是描述本實(shí)施例中的用于攝像表面相位檢測(cè)AF的操作的流程圖。例如在由 于SW1打開(kāi)而開(kāi)始的攝像準(zhǔn)備操作中執(zhí)行上述操作。
[0052] 在步驟S1201中，攝像控制裝置112獲取當(dāng)前設(shè)置的稀疏化數(shù)η?？梢酝ㄟ^(guò)準(zhǔn)備與 拍攝模式和稀疏化數(shù)η相關(guān)的表格等，然后利用當(dāng)前拍攝模式參照所述表格來(lái)獲取稀疏化 數(shù)η，或者可以利用其他方法來(lái)獲取稀疏化數(shù)η。例如，可以使用下述結(jié)構(gòu)：準(zhǔn)備與拍攝幀速 率和稀疏化數(shù)η相關(guān)的表格等，然后利用當(dāng)前拍攝幀速率參照所述表格來(lái)獲取稀疏化數(shù)η。 另外，也可以將拍攝幀速率應(yīng)用到預(yù)先準(zhǔn)備的計(jì)算等式中而不使用表格來(lái)獲取稀疏化數(shù)η。
[0053] 在步驟S1202中，攝像控制裝置112由在步驟S1201中獲取的稀疏化數(shù)η以及上 文所述的預(yù)定基準(zhǔn)稀疏化數(shù)來(lái)計(jì)算稀疏化比率α。在步驟S1203中，攝像控制裝置112由 相加行數(shù)R和稀疏化比率α計(jì)算校正后相加行數(shù)aR。
[0054] 在步驟S1204中，攝像控制裝置112根據(jù)計(jì)算出的校正后相加行數(shù)aR設(shè)置像素 范圍，從所述像素范圍中要讀出用于圖像信號(hào)生成的信號(hào)。盡管對(duì)于設(shè)置方法沒(méi)有特別限 制，但是可以使用預(yù)先存儲(chǔ)的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域和像素行之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，可以使用下述 結(jié)構(gòu)：例如假定頂端的像素行是1，使用在垂直方向向下增大的行編號(hào)，將位于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū) 域中心或者最靠近所述中心的讀出像素行的行編號(hào)作為位置信息與稀疏化數(shù)相關(guān)聯(lián)地存 儲(chǔ)。攝像控制裝置112能夠通過(guò)基于在步驟S1201中獲取的稀疏化數(shù)η獲取行編號(hào)，并在 垂直方向上盡可能平均地分配利用校正后相加行數(shù)aRn獲得的行數(shù)來(lái)設(shè)置讀出范圍。例 如，如果圖7A中的像素行902d的讀出行編號(hào)被存儲(chǔ)為位置信息，則通過(guò)將讀出范圍設(shè)置為 在902a上方添加6行以及在902f下方添加6行的范圍來(lái)設(shè)置諸如圖7C所示的讀出范圍。
[0055] 請(qǐng)注意，被作為位置信息存儲(chǔ)的可以是焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中包括的第一讀出像素行的 編號(hào)，或可以是焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中包括的最后讀出像素行的編號(hào)。在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中包括的 第一讀出像素行的編號(hào)是位置信息的情況下，從與（位置信息_(稀疏化數(shù)n/2))對(duì)應(yīng)的行 開(kāi)始的aRn行數(shù)可以被設(shè)置為讀出范圍。請(qǐng)注意，水平方向上的像素讀出范圍只需要是以 焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域901為中心的、在左右兩個(gè)方向上預(yù)定像素?cái)?shù)較大的范圍，如圖5所示。
[0056] 在步驟S1205中，基于從在步驟S1204中設(shè)置的讀出范圍所包括的像素的PDL和 PDR中讀出的信號(hào)，攝像控制裝置112生成用于焦點(diǎn)檢測(cè)的圖像信號(hào)。在步驟S1206中，攝 像控制裝置112由生成的圖像信號(hào)計(jì)算偏移量（相位差）。在步驟S1207中，攝像控制裝置 112將所述偏移量轉(zhuǎn)換成散焦量，并結(jié)束焦點(diǎn)檢測(cè)。
[0057] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，攝像裝置基于從具有相當(dāng)于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中包括的像 素行的相加行數(shù)的像素中讀出的信號(hào)來(lái)生成用于攝像表面相位檢測(cè)AF的圖像信號(hào)，在所 述攝像裝置中，根據(jù)用于讀出的稀疏化數(shù)和基準(zhǔn)稀疏化數(shù)之間的比率校正所述相加行數(shù)。 換句話說(shuō)，校正用于生成用于攝像表面相位檢測(cè)AF的圖像信號(hào)的讀出范圍，以使得讀出范 圍與在使用基準(zhǔn)稀疏化數(shù)的情況下使用的讀出范圍相似。然后，利用根據(jù)校正后相加行數(shù) 設(shè)置的讀出范圍生成用于攝像表面相位檢測(cè)AF的圖像信號(hào)，從而使得即使在例如稀疏化 數(shù)根據(jù)讀出幀速率而變化，也能夠抑制在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域出現(xiàn)不能執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的區(qū)域。
[0058] 第二實(shí)施例
[0059] 下文將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。本實(shí)施例主要涉及在多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域被離散 地布置、并且一次在許多焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下的讀出范圍校正。
[0060] 與圖6A和6B相似，圖9A至圖9C是示出在設(shè)置了多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域1301的情況 下稀疏化數(shù)和讀出范圍之間的關(guān)系的圖。與圖6A相似，圖9A示出了在相加行數(shù)R是6以 及垂直稀疏化數(shù)是3的情況下像素單元301中讀出范圍1302與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域1301之間的 關(guān)系。對(duì)于在水平方向上設(shè)置的三個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中的各個(gè)，讀出范圍1302分別由像素行 1302a至1302e、1302f至1302j以及1302k至1302〇組成。另外，與圖6B相似，圖9B示出 了在相加行數(shù)R是6以及垂直稀疏化數(shù)是5的情況下像素單元301中讀出范圍1402與焦 點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域1301之間的關(guān)系。對(duì)于在水平方向上設(shè)置的三個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中的各個(gè)，讀出 范圍1402分別由像素行1402a至1402e、1402f至1402i以及1402k至1402〇組成。
[0061] 在圖9A和圖9B中，無(wú)論垂直方向上焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域1301的中心的稀疏化數(shù)為何， 三個(gè)讀出范圍在列方向上都具有相同相加行數(shù)R。因此，與第一實(shí)施例相似，當(dāng)稀疏化數(shù)較 小時(shí)，讀出范圍在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域所占的比例較低，焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域?qū)ㄔ谏捎糜谙辔徊?AF的圖像信號(hào)中不使用（將不會(huì)從中進(jìn)行讀出）的像素行。換句話說(shuō)，焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域?qū)?括不能執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的區(qū)域。
[0062] 在本實(shí)施例中也能執(zhí)行與第一實(shí)施例相似的校正。圖9C示出了與第一實(shí)施例相 似的、利用相加行數(shù)R校正各個(gè)讀出范圍的結(jié)果。對(duì)于水平方向上設(shè)置的三個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè) 區(qū)域中的各個(gè)，像素單元301中的校正后的讀出范圍1502分別由像素行1502a至15021、 1502m至1502x以及1502y至1502aj組成。利用稀疏化比率α，讀出范圍的尺寸和位置被 設(shè)置為與在利用如圖9Β所示的垂直稀疏化數(shù)5的情況下的讀出范圍相似。
[0063] 校正相加行數(shù)和基于校正后的相加行數(shù)來(lái)校正讀出范圍的方法與第一實(shí)施例中 描述的方法相同。
[0064] 根據(jù)本實(shí)施例，即使當(dāng)設(shè)置了多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域時(shí)，也能獲得與第一實(shí)施例相似 的效果。
[0065] 其他實(shí)施例
[0066] 請(qǐng)注意，上述實(shí)施例僅描述了在當(dāng)前稀疏化數(shù)小于基準(zhǔn)稀疏化數(shù)的情況下的校 正。然而，即使在當(dāng)前稀疏化數(shù)大于基準(zhǔn)稀疏化數(shù)的情況下也能執(zhí)行類似的校正。在此情 況下，會(huì)使得讀出范圍更小。通過(guò)即使在當(dāng)前稀疏化數(shù)大于基準(zhǔn)稀疏化數(shù)的情況下也執(zhí)行 相似的校正，能夠抑制下述情況：當(dāng)讀出范圍大于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域時(shí)，位于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域之外 的被攝體對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。
[0067] 本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過(guò)系統(tǒng)或裝置的、用于讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)（例 如，非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)）上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以完成本發(fā)明中一個(gè)或多個(gè)上 述實(shí)施例的功能的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)；并且本發(fā)明的實(shí)施例也可以通過(guò)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法由 系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)、通過(guò)例如從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以完成本發(fā)明 一個(gè)或多個(gè)上述實(shí)施例的功能來(lái)執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可以包括中央處理單元（CPU)、微處理單元 (MPU)及其他電路中的一個(gè)或多個(gè)，也可以包括獨(dú)立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或獨(dú)立計(jì)算機(jī)處理器網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以從例如網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)提供給計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括例如硬 盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)、只讀存儲(chǔ)器（ROM)、分布式計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器、光盤(pán)（例如壓縮盤(pán) (CD)、數(shù)字化通用盤(pán)（DVD)或藍(lán)光盤(pán)（BD)?)、閃存裝置、存儲(chǔ)卡等中的一個(gè)或多個(gè)。
[0068] 雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所 公開(kāi)的示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)對(duì)所附權(quán)利要求的范圍給予最寬的解釋，以便囊括所有此類變 型例、等同結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1. 一種攝像裝置，該攝像裝置包括： 傳感器，其具有與微透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)像素單元；以及 焦點(diǎn)檢測(cè)單元，其使用所述傳感器的輸出，利用相位差檢測(cè)方法來(lái)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)， 其中，要用于所述焦點(diǎn)檢測(cè)中的信號(hào)能夠被合成， 與在以第二稀疏化量從所述傳感器輸出的情況下相比，在以第一稀疏化量從所述傳感 器輸出的情況下，所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元設(shè)置更大的信號(hào)合成量，并且 與在使用所述第一稀疏化量的情況下相比，在使用所述第二稀疏化量的情況下的稀疏 化量更大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，由所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元執(zhí)行的信號(hào)合成使得 用于執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的區(qū)域的尺寸之差減小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，從所述傳感器的所述像素單元能夠讀出與 不同的出射光瞳出射的光束分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，所述攝像裝置還包括： 處理單元，其用于執(zhí)行利用所述傳感器的輸出進(jìn)行記錄的圖像處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述傳感器能夠以像素行為單位輸出信號(hào)， 并且 所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元對(duì)由各個(gè)像素行生成的多個(gè)圖像信號(hào)進(jìn)行合成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述合成是相加。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元根據(jù)所述第一稀疏化量 和所述第二稀疏化量之比來(lái)改變信號(hào)合成量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的攝像裝置，其中，由所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元執(zhí)行的信號(hào)合成使得 用于在使用所述第一稀疏化量的情況與在使用所述第二稀疏化量的情況下執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè) 的區(qū)域的尺寸之差減小。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述第一稀疏化量和所述第二稀疏化量具 有與所述攝像裝置的拍攝模式對(duì)應(yīng)的值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述第一稀疏化量和所述第二稀疏化量具 有與所述攝像裝置的拍攝幀速率對(duì)應(yīng)的值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，在使用基準(zhǔn)稀疏化量的情況下用于執(zhí)行焦 點(diǎn)檢測(cè)的范圍是與預(yù)先設(shè)置的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的范圍。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，所述攝像裝置還包括： 鏡頭控制單元，其用于基于由所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元獲得的焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制鏡頭， 其中，所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元生成要用于利用相位差檢測(cè)方法的所述焦點(diǎn)檢測(cè)中的多個(gè)圖 像信號(hào)，并且 其中，當(dāng)生成圖像信號(hào)時(shí)，所述焦點(diǎn)檢測(cè)單元使用所述傳感器的輸出當(dāng)中的、來(lái)自包括 在設(shè)置的讀出范圍中的像素單元的信號(hào)。
13. -種攝像裝置的控制方法，所述攝像裝置包括針對(duì)微透鏡具有多個(gè)像素單元的傳 感器，所述控制方法包括 ： 焦點(diǎn)檢測(cè)步驟，使用所述傳感器的輸出，利用相位差檢測(cè)方法來(lái)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)， 其中，要用于所述焦點(diǎn)檢測(cè)中的信號(hào)能夠被合成， 在所述焦點(diǎn)檢測(cè)步驟中，與在以第二稀疏化量從所述傳感器輸出的情況下相比，在以 第一稀疏化量從所述傳感器輸出的情況下，設(shè)置更大的信號(hào)合成量，并且 與在使用所述第一稀疏化量的情況下相比，在使用所述第二稀疏化量的情況下的稀疏 化量更大。
【文檔編號(hào)】H04N5/235GK104125394SQ201410168817
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月26日
【發(fā)明者】船津慶大 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社