焦點(diǎn)檢測設(shè)備及方法、焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備及方法、和攝像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及焦點(diǎn)檢測設(shè)備及方法、焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備及方法、和攝像設(shè)備。焦點(diǎn)檢測設(shè)備具有：獲得部件，用于獲得與穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第一圖像信號和與穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于第一光瞳區(qū)域的光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第二圖像信號；合成部件，用于生成通過合成第一圖像信號和第二圖像信號中的至少一者被偏移了預(yù)定步長的第一圖像信號和第二圖像信號所獲得的合成信號，其中，針對多個(gè)預(yù)定步長執(zhí)行所述合成部件所進(jìn)行的所述偏移和所述合成信號的生成，并且生成多個(gè)合成信號；計(jì)算部件，用于根據(jù)所述多個(gè)合成信號來計(jì)算對比度評價(jià)值；以及焦點(diǎn)檢測部件，用于基于所述對比度評價(jià)值和所述偏移的偏移量，來檢測離焦量。
【專利說明】焦點(diǎn)檢測設(shè)備及方法、焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備及方法、和攝像設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備和焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法，尤其涉及一種用于通過基于穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同出射光瞳的被攝體光線使用像素信號來進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備、焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法和攝像設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]作為攝像設(shè)備的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法之一，有一種用于利用在攝像元件上所形成的焦點(diǎn)檢測像素進(jìn)行相位差方法的焦點(diǎn)檢測的攝像面相位差方法。在攝像面相位差方法的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)中，可以利用在攝像元件上所形成的焦點(diǎn)檢測像素同時(shí)檢測離焦方向和離焦量，并且可以聞速進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
[0003]例如，美國4410804號專利公開了一種使用二維攝像元件的攝像設(shè)備，其中，對于一個(gè)像素，形成一個(gè)微透鏡和多個(gè)分割光電轉(zhuǎn)換單元。分割光電轉(zhuǎn)換單元被配置成接收經(jīng)過一個(gè)微透鏡穿過攝像鏡頭的出射光瞳的不同區(qū)域的光線，并實(shí)現(xiàn)光瞳分割。根據(jù)通過分割光電轉(zhuǎn)換單元(焦點(diǎn)檢測像素)所接收到的焦點(diǎn)檢測信號，獲得圖像偏移量，并且可以進(jìn)行相位差方法的焦點(diǎn)檢測。日本特開2001-083407號公開了這樣一種技術(shù):通過相加由分割光電轉(zhuǎn)換單元所接收到的焦點(diǎn)檢測信號，生成攝像信號。
[0004]日本特開2000-156823號公開了這樣一種攝像設(shè)備:在由多個(gè)攝像像素所構(gòu)成的二維攝像元件的攝像面上，部分配置一對焦點(diǎn)檢測像素。在這類攝像設(shè)備中，通過以下面的方式構(gòu)成一對焦點(diǎn)檢測像素，從而實(shí)現(xiàn)光瞳分割:通過具有開口部的遮光層來接收穿過攝像鏡頭的出射光瞳的不同區(qū)域的被攝體的光線。還公開了這樣一種技術(shù):通過配置在二維攝像元件的攝像面的大部分上的攝像像素，獲得攝像信號，根據(jù)所部分配置的焦點(diǎn)檢測像素的像素信號獲得圖像偏移量，并且進(jìn)行相位差方法的焦點(diǎn)檢測。
[0005]然而，根據(jù)攝像面相位差方法，由于通過進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的焦點(diǎn)檢測像素所接收到的光線、和通過獲得攝像圖像的攝像像素所接收到的光線不同，因而攝像鏡頭的各像差(球面像差、散光或彗發(fā)型(coma)像差等)對焦點(diǎn)檢測信號的影響和對攝像信號的影響也不同。因此，存在的問題是:在根據(jù)焦點(diǎn)檢測信號所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間產(chǎn)生差異。
[0006]考慮到上述問題作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是抑制在根據(jù)焦點(diǎn)檢測信號所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間的差異，并且使得能夠高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供一種焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其包括:獲得部件，用于獲得與穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第一圖像信號和與穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于所述第一光瞳區(qū)域的光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第二圖像信號；合成部件，用于生成通過合成所述第一圖像信號和所述第二圖像信號中的至少一者被偏移了預(yù)定步長的所述第一圖像信號和所述第二圖像信號所獲得的合成信號，其中，針對多個(gè)預(yù)定步長執(zhí)行所述合成部件所進(jìn)行的所述偏移和所述合成信號的生成，并且生成多個(gè)合成信號；計(jì)算部件，用于根據(jù)所述多個(gè)合成信號來計(jì)算對比度評價(jià)值；以及焦點(diǎn)檢測部件，用于基于所述對比度評價(jià)值和所述偏移的偏移量，來檢測離焦量。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供一種焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其用于通過使用以如下方式所獲得的像素信號來進(jìn)行被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié):對穿過用于形成所述被攝體的光學(xué)圖像的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同光瞳區(qū)域的被攝體光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備包括:獲得部件，用于獲得所述像素信號；信號生成部件，用于通過使用所述像素信號來生成與所述不同光瞳區(qū)域相對應(yīng)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號；第一焦點(diǎn)檢測部件，用于基于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號所生成的相關(guān)量，來檢測第一離焦量；第二焦點(diǎn)檢測部件，用于基于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號所生成的對比度評價(jià)值，來檢測第二離焦量；以及控制部件，用于控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件和所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且根據(jù)所述被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，基于所述第一離焦量和所述第二離焦量中的一者來控制所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，其包括:調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，用于形成被攝體的光學(xué)圖像；攝像部件，用于通過光瞳分割部件接收穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同光瞳區(qū)域的被攝體光，并且對所接收到的被攝體光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而生成與穿過所述不同光瞳區(qū)域的所述被攝體光相對應(yīng)的像素信號；信號生成部件，用于通過使用所述像素信號，來生成與所述不同光瞳區(qū)域相對應(yīng)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號；第一焦點(diǎn)檢測部件，用于基于所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量，來檢測第一離焦量；第二焦點(diǎn)檢測部件，用于基于用于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號生成重調(diào)焦信號的焦點(diǎn)檢測信號的偏移量，來檢測第二離焦量；以及控制部件，用于控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件和所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且根據(jù)所述被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，基于所述第一離焦量和所述第二離焦量中的一者來控制所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供一種焦點(diǎn)檢測方法，其包括以下步驟:獲得步驟，用于獲得與穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第一圖像信號和與穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于所述第一光瞳區(qū)域的光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第二圖像信號；合成步驟，用于生成通過合成所述第一圖像信號和所述第二圖像信號中的至少一者被偏移了預(yù)定步長的所述第一圖像信號和所述第二圖像信號所獲得的合成信號，其中，針對多個(gè)預(yù)定步長執(zhí)行所述合成步驟中的所述偏移和所述合成信號的生成，并且生成多個(gè)合成信號；計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述多個(gè)合成信號來計(jì)算對比度評價(jià)值；以及焦點(diǎn)檢測步驟，用于基于所述對比度評價(jià)值和所述偏移的偏移量，來檢測離焦量。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，提供一種焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法，其用于通過使用以如下方式所獲得的像素信號來進(jìn)行被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié):對穿過用于形成所述被攝體的光學(xué)圖像的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同光瞳區(qū)域的被攝體光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法包括:獲得步驟，用于獲得所述像素信號；信號生成步驟，用于通過使用所述像素信號來生成與所述不同光瞳區(qū)域相對應(yīng)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號；第一焦點(diǎn)檢測步驟，用于基于所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量，來檢測第一離焦量；第二焦點(diǎn)檢測步驟，用于基于用于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號生成重調(diào)焦信號的焦點(diǎn)檢測信號的偏移量，來檢測第二離焦量；以及控制步驟，用于控制所述第一焦點(diǎn)檢測步驟和所述第二焦點(diǎn)檢測步驟，并且根據(jù)所述被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，基于所述第一離焦量和所述第二離焦量中的一者來控制所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
[0012]通過以下參考附圖對典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其他特征將顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]包含在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖，示出本發(fā)明的典型實(shí)施例、特征和方面，并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
[0014]圖1是應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備的攝像設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備中所使用的攝像元件的像素陣列的示意圖。
[0016]圖3A和3B是本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備中所使用的攝像元件的像素結(jié)構(gòu)的示意性平面圖和示意性截面圖。
[0017]圖4是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備中所使用的攝像元件的像素和光瞳分割區(qū)域之間的對應(yīng)關(guān)系的圖。
[0018]圖5是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備中所使用的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件的光瞳分割的圖。
[0019]圖6是示出本發(fā)明第一實(shí)施例中基于第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的離焦量和圖像的圖像偏移量之間的關(guān)系的圖，其中，根據(jù)來自攝像設(shè)備中所使用的攝像元件的像素信號獲得第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號。
[0020]圖7是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的第一焦點(diǎn)檢測的操作的流程圖的圖。
[0021]圖8A、8B和SC是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施例中由于第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的光瞳偏離所導(dǎo)致的陰影的圖。
[0022]圖9是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的濾波器頻帶的例子的圖。
[0023]圖10是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的例子的圖。
[0024]圖11是示出本發(fā)明第一實(shí)施例在光學(xué)校正處理和第一濾波處理之后所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的例子的圖。
[0025]圖12是本發(fā)明第一實(shí)施例的第一檢測離焦量和第二檢測離焦量的計(jì)算的例子的圖。
[0026]圖13是本發(fā)明第一實(shí)施例的重新調(diào)焦處理的示意性說明圖。
[0027]圖14是本發(fā)明第一實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測處理的流程的示意圖。
[0028]圖15是示出本發(fā)明第一實(shí)施例在第二濾波處理之后所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的例子的圖。
[0029]圖16是示出本發(fā)明第一實(shí)施例偏移相加在第二濾波處理之后所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的例子的圖。
[0030]圖17是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的第二評價(jià)值的例子的圖。
[0031]圖18是本發(fā)明第一實(shí)施例的重新調(diào)焦可能范圍的示意性說明圖。
[0032]圖19是本發(fā)明第一實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測處理的流程的示意圖。
[0033]圖20是本發(fā)明第二實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測處理的流程的示意圖。
[0034]圖21是本發(fā)明第三實(shí)施例的像素陣列的示意圖。
[0035]圖22A和22B是本發(fā)明第三實(shí)施例的示意性平面圖和示意性截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種典型實(shí)施例、特征和方面。
[0037]第一實(shí)施例
[0038]糖體結(jié)構(gòu)
[0039]圖1是示出用作為應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備的攝像設(shè)備的照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。如以下所述，攝像設(shè)備是具有攝像元件、并且可以進(jìn)行攝像面相位差方法的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的設(shè)備，其中，攝像元件具有用作為調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的光瞳分割單元的微透鏡。
[0040]在該附圖中，第一透鏡組101被配置在用于形成被攝體的光學(xué)圖像的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的前端，并且保持其可在光軸方向上前后移動。光圈快門102通過調(diào)節(jié)孔徑來調(diào)節(jié)拍攝時(shí)的光量，并且還具有作為靜止圖像拍攝時(shí)的曝光時(shí)間調(diào)節(jié)快門的功能。設(shè)置有第二透鏡組103。光圈快門102和第二透鏡組103在光軸方向上一體地前后移動，并且通過與第一透鏡組101的前后移動操作的聯(lián)動關(guān)系方式，實(shí)現(xiàn)變倍效果(變焦功能)。
[0041]第三透鏡組105通過在光軸方向上的前后運(yùn)動來進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。光學(xué)低通濾波器106是用于減少拍攝圖像的偽色和摩爾紋的光學(xué)元件。攝像元件107由二維CMOS光傳感器及其外圍單元構(gòu)成，并且被配置在調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的攝像面上。
[0042]為了實(shí)現(xiàn)變倍效果，變焦致動器111通過轉(zhuǎn)動凸輪筒(未示出)，驅(qū)動第一透鏡組101和第二透鏡組103在光軸方向上前后移動，從而進(jìn)行變倍操作。光圈-快門致動器112控制用于調(diào)節(jié)拍攝光量的光圈快門102的孔徑，并且控制靜止圖像拍攝時(shí)的曝光時(shí)間。焦點(diǎn)致動器114驅(qū)動第三透鏡組105在光軸方向上前后移動，以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
[0043]設(shè)置用于在拍攝時(shí)照明被攝體的電子閃光燈115。盡管使用利用氙氣管的閃光照明裝置作為閃光燈115頗為合適，但是可以使用具有連續(xù)發(fā)光的LED的其他照明裝置。AF補(bǔ)充光單元116通過光投影透鏡向視野投影具有預(yù)定開口模式的掩模的圖像，并且針對暗被攝體或低對比度被攝體提高焦點(diǎn)檢測能力。
[0044]CPU121是內(nèi)置于照相機(jī)內(nèi)用于對照相機(jī)主體進(jìn)行各種類型的控制的CPU，并且具有算術(shù)運(yùn)算單元、R0M、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和通信接口單元等。CPU121裝載并執(zhí)行存儲在ROM中的預(yù)定程序，從而驅(qū)動照相機(jī)中所保持的各單元，并且執(zhí)行諸如AF、拍攝、圖像處理和記錄等的一系列操作。CPU121是與下面將說明的圖像處理單元125—起構(gòu)成本發(fā)明的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備的單元，并且控制用于焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的信號處理和調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動。
[0045]電子閃光燈控制單元122與拍攝操作同步控制照明單元115的on和off。補(bǔ)充光驅(qū)動單元123與焦點(diǎn)檢測操作同步控制AF補(bǔ)充光單元116的on和off。攝像元件驅(qū)動單元124控制攝像元件107的攝像操作，將所獲得的模擬圖像信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并且將其發(fā)送給CPU121。圖像處理單元125對通過攝像元件107所生成的圖像信號執(zhí)行諸如Y轉(zhuǎn)換、顏色插值和JPEG壓縮等的處理。
[0046]焦點(diǎn)驅(qū)動單元126基于焦點(diǎn)檢測的結(jié)果驅(qū)動焦點(diǎn)致動器114，并且驅(qū)動第三透鏡組(調(diào)焦透鏡)105在光軸方向上前后移動，以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。光圈-快門驅(qū)動單元128驅(qū)動光圈-快門致動器112，從而控制光圈快門102的開口。變焦驅(qū)動單元129根據(jù)拍攝者的變焦操作驅(qū)動變焦致動器111。
[0047]諸如IXD等的顯示單元131顯示與照相機(jī)的拍攝模式有關(guān)的信息、拍攝前的預(yù)覽圖像、拍攝后的確認(rèn)圖像和焦點(diǎn)檢測時(shí)的聚焦?fàn)顟B(tài)顯示圖像等。操作開關(guān)組132由電源開關(guān)、釋放(拍攝觸發(fā)器)開關(guān)、變焦操作開關(guān)和拍攝模式選擇開關(guān)等構(gòu)成。通過記錄單元134將拍攝圖像以預(yù)定記錄格式記錄在可拆卸閃存133中。
[0048]攝像元件
[0049]圖2是示出第一實(shí)施例的攝像設(shè)備中所保持的攝像元件的像素陣列的示意圖。在該附圖中，以攝像像素的(4列X4行)的范圍，示出作為第一實(shí)施例所使用的攝像元件的二維CMOS傳感器的像素陣列(作為焦點(diǎn)檢測像素的陣列，范圍為8列X4行)。
[0050]在本實(shí)施例中，以這樣的方式構(gòu)成圖2所示的(2列X2行)的像素組200:分別將具有R (紅色)光譜靈敏度的像素200R配置在該附圖的左上位置、將具有G (綠色)光譜靈敏度的像素200G配置在右上位置和左下位置、并且將具有B(藍(lán)色)光譜靈敏度的像素200B配置在右下位置。此外，由以(2列Xl行)陣列配置的第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202構(gòu)成各像素。
[0051 ] 在攝像元件107中，將圖2所示的許多(4列X 4行)的攝像像素(8列X 4行的焦點(diǎn)檢測像素)配置在攝像面上，從而使得能夠獲得攝像信號和焦點(diǎn)檢測信號。假定攝像元件107是分別以下面的方式構(gòu)成的元件來說明本實(shí)施例:像素的間距P等于4 μ m，像素的數(shù)量N約等于2075萬個(gè)像素(橫向5575列X垂直方向3725行)，焦點(diǎn)檢測像素的列方向間距Paf等于2 μ m，并且焦點(diǎn)檢測像素的數(shù)量Naf約等于4150萬個(gè)像素(橫向11150列X垂直方向3725行)。
[0052]圖3A示出在從攝像元件的光接收面?zhèn)?+z側(cè))觀看圖2所示的攝像元件的一個(gè)像素200G時(shí)的平面圖。圖3B示出在從-y側(cè)觀看沿圖3A中的線a_a截取的截面時(shí)的截面圖。
[0053]如圖3A和3B所示，在本實(shí)施例的像素200G中，形成用于將入射光聚集在各像素的光接收面上的微透鏡305。形成在X方向上被分成Nh個(gè)部分(2個(gè)部分)和在y方向上被分成Nv個(gè)部分(I個(gè)部分)的光電轉(zhuǎn)換單元301和光電轉(zhuǎn)換單元302。光電轉(zhuǎn)換單元301和光電轉(zhuǎn)換單元302分別對應(yīng)于第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202。
[0054]光電轉(zhuǎn)換單元301和302各自可以是本征層被夾持在P型層和η型層之間的pin結(jié)構(gòu)光電二極管，或者可以是根據(jù)需要省略本征層的Pn結(jié)光電二極管。
[0055]在各像素中，在微透鏡305與光電轉(zhuǎn)換單元301和302之間形成顏色濾波器306。對于每一子像素可以改變顏色濾波器的光譜透射率，或者可以根據(jù)需要省略顏色濾波器。
[0056]入射至圖3A和3B所示的像素200G的光通過微透鏡305聚集，通過顏色濾波器306分離，此后，通過光電轉(zhuǎn)換單元301和302接收。在各光電轉(zhuǎn)換單元301和302中，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換的光接收量，通過對產(chǎn)生生成電子和空穴，并且通過耗盡層進(jìn)行分離。此后，將負(fù)電荷的電子累積在η型層(未示出)。通過被連接至恒壓源(未示出)的P型層，使空穴放電至攝像元件外部。通過傳輸門，將光電轉(zhuǎn)換單元301和302各自的η型層(未示出)中所累積的電子傳送至電子電容部(FD)(未示出)，將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，并且輸出為像素信號。
[0057]圖4示出圖3Α和3Β所示本實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)和光瞳分割之間的對應(yīng)關(guān)系。圖4示出在從+y側(cè)觀看沿圖3Α所示第一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)的線a-a所截取的截面時(shí)的截面圖，并且還示出調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面。在圖4中，為了獲得與出射光瞳面的坐標(biāo)軸的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)圖3A和3B中的X軸和y軸，反轉(zhuǎn)該截面圖的x軸和y軸。在圖4中，以相同的附圖標(biāo)記指定與圖3A和3B中相同的部分。
[0058]如圖4所示，通過微透鏡，在第一焦點(diǎn)檢測像素201的第一光瞳部分區(qū)域401和重心偏離-X方向的光電轉(zhuǎn)換單元301的光接收面之間差不多存在共軛關(guān)系。區(qū)域401示出光瞳區(qū)域，其中，可以通過第一焦點(diǎn)檢測像素201接收穿過該光瞳區(qū)域的光。第一焦點(diǎn)檢測像素201的第一光瞳部分區(qū)域401的重心向光瞳面的+X側(cè)偏離。在圖4中，通過微透鏡，在第二焦點(diǎn)檢測像素202的第二光瞳部分區(qū)域402和重心偏離+X方向的光電轉(zhuǎn)換單元302的光接收面之間差不多存在共軛關(guān)系。區(qū)域402示出光瞳區(qū)域，其中，可以通過第二焦點(diǎn)檢測像素202接收穿過該光瞳區(qū)域的光。第二焦點(diǎn)檢測像素202的第二光瞳部分區(qū)域402的重心向光瞳面的-X側(cè)偏離。在圖4中，光瞳區(qū)域400是在添加光電轉(zhuǎn)換單元301和光電轉(zhuǎn)換單元302 (第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202)的情況下、可以通過整個(gè)像素200G接收光的光瞳區(qū)域。
[0059]圖5示出本實(shí)施例的攝像元件和通過微透鏡(光瞳分割單元)進(jìn)行的光瞳分割之間的對應(yīng)關(guān)系的示意圖。穿過出射光瞳410的第一光瞳部分區(qū)域401和第二光瞳部分區(qū)域402的不同光瞳部分區(qū)域的光線，分別以不同角度入射攝像元件的各像素，并且通過被分成(2X1)區(qū)域的第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202接收該光線。盡管在本實(shí)施例中，示出在水平方向上將光瞳區(qū)域光瞳分割成兩個(gè)區(qū)域的例子，但是可以根據(jù)需要，在垂直方向上光瞳分割光瞳區(qū)域。
[0060]如上所述，本實(shí)施例所使用的攝像元件具有:第一焦點(diǎn)檢測像素，其接收穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳部分區(qū)域的光線；以及第二焦點(diǎn)檢測像素，其接收穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于第一光瞳部分區(qū)域的第二光瞳部分區(qū)域的光線。攝像元件還具有攝像像素的陣列，其接收穿過相加了調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳部分區(qū)域和第二光瞳部分區(qū)域的光瞳區(qū)域的光線。在本實(shí)施例的攝像元件中，各攝像像素由第一焦點(diǎn)檢測像素和第二焦點(diǎn)檢測像素構(gòu)成。然而，可以由第一和第二焦點(diǎn)檢測像素分別構(gòu)成攝像像素，并且可以根據(jù)需要，在攝像像素陣列的一部分中部分配置第一和第二焦點(diǎn)檢測像素。
[0061]在本實(shí)施例中，通過收集攝像元件的各像素的第一焦點(diǎn)檢測像素201的光接收信號，生成第一焦點(diǎn)檢測信號，通過收集各像素的第二焦點(diǎn)檢測像素202的光接收信號，生成第二焦點(diǎn)檢測信號，并且進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。對于攝像元件的每一像素，通過相加第一焦點(diǎn)檢測像素201和第二焦點(diǎn)檢測像素202的信號，生成N數(shù)量個(gè)有效像素的分辨率的攝像信號(攝像圖像)。
[0062]離焦暈和圖像偏移暈之間的關(guān)系
[0063]接著說明通過本實(shí)施例所使用的攝像元件所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量和離焦量之間的關(guān)系。
[0064]圖6示出第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的離焦量與第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量之間的關(guān)系。本實(shí)施例中的攝像元件(未示出)被配置在攝像面500上。以與圖4和5相同的方式,將調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳分成第一光瞳部分區(qū)域401和第二光瞳部分區(qū)域402兩個(gè)區(qū)域。在圖6中，以相同的附圖標(biāo)記指定與圖3A?5中相同的部分。
[0065]如下定義離焦量d。當(dāng)假定從被攝體的聚焦位置到攝像面500的距離的大小為|d時(shí)，將被攝體的焦面處于攝像面500的被攝體側(cè)的狀態(tài)設(shè)置為負(fù)的(d〈0)，并且將被攝體的焦面相對于被攝體處于攝像面500的相對側(cè)的狀態(tài)設(shè)置為正的(d>0)。將被攝體的焦面處于攝像面500(聚焦位置)上的聚焦?fàn)顟B(tài)設(shè)置成(d = 0)。在圖6中，示出被攝體601處于聚焦?fàn)顟B(tài)(d = O)的例子，并且示出被攝體602處于被攝體的焦面處于攝像面的被攝體側(cè)的狀態(tài)(d〈0)的例子。將被攝體的焦面處于攝像面的被攝體側(cè)的狀態(tài)(d〈0)和被攝體的焦面相對于被攝體處于攝像面500的相對側(cè)的狀態(tài)(d>0)通稱為離焦?fàn)顟B(tài)((|d|>0))。
[0066]在被攝體的焦面處于攝像面的被攝體側(cè)的狀態(tài)(d〈0)下，一次聚集來自被攝體602的光線中穿過第一光瞳部分區(qū)域401的被攝體光，此后，蔓延至以光線重心Gl為中心的寬度Γ I的幅度，從而使得被攝體光在攝像面500上形成模糊圖像。穿過第二光瞳部分區(qū)域402的被攝體光也是如此，并且被攝體光形成蔓延至以光線重心G2為中心的寬度Γ 2的幅度的模糊圖像。通過用于構(gòu)成被配置在攝像元件中的各像素的第一焦點(diǎn)檢測像素201 (第二焦點(diǎn)檢測像素202)接收模糊圖像的光，從而生成第一焦點(diǎn)檢測信號(第二焦點(diǎn)檢測信號)。因此，記錄第一焦點(diǎn)檢測信號(第二焦點(diǎn)檢測信號)作為下面的被攝體圖像:被攝體602在攝像面500上模糊成以重心Gl (G2)為中心的寬度Γ I ( Γ 2)的幅度。隨著離焦量d的大小|d|的增大，被攝體圖像的模糊寬度Γ1(Γ2)與其幾乎成比例地增大。類似地，隨著離焦量d的大小|d|的增大，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的被攝體圖像的圖像偏移量P的大小IpI (=光線重心的位置之間的差(G1— G2))，也與其幾乎成比例地增大。在被攝體的焦面相對于被攝體處于攝像面500的相對側(cè)的狀態(tài)下也是如此，盡管第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的被攝體圖像的圖像偏移方向與被攝體的焦面處于攝像面的被攝體側(cè)的狀態(tài)下的相反。
[0067]因此，隨著第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的離焦量的大小的增大、或者隨著相加第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的攝像信號的離焦量的大小的增大，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的圖像偏移量的大小增大。
[0068]焦點(diǎn)檢測
[0069]在本實(shí)施例中，通過使用上述離焦量與第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量之間的關(guān)系，進(jìn)行相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測和基于重調(diào)焦原理(以下稱為重調(diào)焦方法)的方法的第二焦點(diǎn)檢測。進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測，直到被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)處于從大的離焦?fàn)顟B(tài)到小離焦的狀態(tài)的范圍內(nèi)為止，并且進(jìn)行第二焦點(diǎn)檢測，直到被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)處于從小離焦的狀態(tài)到最佳聚焦位置附近的范圍內(nèi)為止。在本實(shí)施例中，通過將預(yù)定值與所檢測到的離焦量進(jìn)行比較，進(jìn)行與被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)有關(guān)的判斷。
[0070]相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測
[0071 ] 首先說明本實(shí)施例的相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測。
[0072]在相位差方法的焦點(diǎn)檢測中，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號相對偏移，計(jì)算用于示出這兩個(gè)信號之間的一致度的相關(guān)量(第一評價(jià)值)，并且根據(jù)增強(qiáng)了相關(guān)性(這兩個(gè)信號之間的一致度)這樣的偏移量，檢測圖像偏移量。根據(jù)下面的關(guān)系，將圖像偏移量轉(zhuǎn)換成第一檢測離焦量，并且進(jìn)行焦點(diǎn)檢測:隨著攝像信號的離焦量的大小的增大，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的圖像偏移量的大小增大。
[0073]圖7示出第一實(shí)施例的第一焦點(diǎn)檢測的操作的流程圖。通過攝像元件107、圖像處理單元125和用于控制前兩者的CPU121執(zhí)行圖7中的操作。
[0074]在步驟S710，首先，CPU121設(shè)置焦點(diǎn)檢測區(qū)域以通過攝像元件的有效像素區(qū)域進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。隨后，CPU121控制攝像元件107，從該焦點(diǎn)檢測區(qū)域的第一焦點(diǎn)檢測像素的光接收信號獲得第一焦點(diǎn)檢測信號，并且從該焦點(diǎn)檢測區(qū)域的第二焦點(diǎn)檢測像素的光接收信號獲得第二焦點(diǎn)檢測信號。
[0075]在步驟S720，圖像處理單元125對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號各自執(zhí)行列方向上的3像素相加處理，以抑制信號數(shù)據(jù)量，并且還執(zhí)行拜耳(Bayer) (RGB)相加處理，以將RGB信號轉(zhuǎn)換成亮度信號Y。將這兩個(gè)相加處理統(tǒng)稱為第一像素相加處理。
[0076]在步驟S730，圖像處理單元125還對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號各自執(zhí)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。在相位差方法的焦點(diǎn)檢測中，基于第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的相關(guān)性(這兩個(gè)信號之間的一致度)，檢測第一檢測離焦量。如果產(chǎn)生由光瞳偏離所導(dǎo)致的陰影，則存在第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的相關(guān)性(這兩個(gè)信號之間的一致度)降低的情況。因此，在相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測中，希望執(zhí)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)，以增強(qiáng)第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的相關(guān)性(這兩個(gè)信號之間的一致度)、并且提高焦點(diǎn)檢測性能。
[0077]現(xiàn)說明由于第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的光瞳偏離所導(dǎo)致的陰影。
[0078]圖8A?8C示出攝像元件的周邊圖像高度中的第一焦點(diǎn)檢測像素201的第一光瞳部分區(qū)域401、第二焦點(diǎn)檢測像素202的第二光瞳部分區(qū)域402和調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳410之間的關(guān)系。大體上，以相同附圖標(biāo)記表示與圖4中相同的部分。
[0079]圖8A示出調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Dl和攝像元件的設(shè)定光瞳距離Ds相等的情況。在這種情況下，通過第一光瞳部分區(qū)域401和第二光瞳部分區(qū)域402，均勻地光瞳分割調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳410。
[0080]另一方面，當(dāng)圖SB所示的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Dl短于攝像元件的設(shè)定光瞳距離Ds時(shí)，在攝像元件的周邊圖像高度中，發(fā)生調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳和攝像元件的入射光瞳之間的光瞳偏離，從而使得不均勻地光瞳分割調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳410。類似地，另外，當(dāng)圖8C所示的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Dl長于攝像元件的設(shè)定光瞳距離Ds時(shí)，在攝像元件的周邊圖像高度中，發(fā)生調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳和攝像元件的入射光瞳之間的光瞳偏離，從而使得不均勻地光瞳分割調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳410。隨著光瞳分割在周邊圖像高度中變得不均勻，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的強(qiáng)度也變得不均勻，并且產(chǎn)生這樣的陰影:第一和第二焦點(diǎn)檢測信號中的一個(gè)的強(qiáng)度增大，并且另一個(gè)的強(qiáng)度降低。
[0081]在圖7的步驟S730，圖像處理單元125執(zhí)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。首先，根據(jù)焦點(diǎn)檢測區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng))的F值和出射光瞳距離，生成第一焦點(diǎn)檢測信號的第一陰影校正系數(shù)和第二焦點(diǎn)檢測信號的第二陰影校正系數(shù)。隨后，將第一焦點(diǎn)檢測信號乘以第一陰影校正系數(shù)，將第二焦點(diǎn)檢測信號乘以第二陰影校正系數(shù)，并且完成第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。
[0082]在圖7的步驟S740，對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第一濾波處理。通過圖9中的實(shí)線，示出本實(shí)施例的第一濾波處理的通帶的例子。在本實(shí)施例中，為了通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測進(jìn)行大的離焦?fàn)顟B(tài)下的焦點(diǎn)檢測，將第一濾波處理的通帶配置成包含低頻帶。當(dāng)根據(jù)需要，在從大的離焦?fàn)顟B(tài)到小離焦的狀態(tài)的范圍內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)時(shí)，如通過圖9中的長短交替的線所示，可以根據(jù)離焦?fàn)顟B(tài)，將第一焦點(diǎn)檢測時(shí)的第一濾波處理的通帶調(diào)整成更高的頻帶。
[0083]隨后,在圖7的步驟S750,執(zhí)行用于在光瞳分割方向上相對偏移在第一濾波處理之后所獲得的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的第一偏移處理，并且計(jì)算用于示出這兩個(gè)信號之間的一致度的相關(guān)量(第一評價(jià)值)。
[0084]假定在第一濾波處理之后所獲得的第k個(gè)第一焦點(diǎn)檢測信號等于A (k)，則第k個(gè)第二焦點(diǎn)檢測信號等于B (k)，并且與焦點(diǎn)檢測區(qū)域相對應(yīng)的編號k的范圍等于W。這里，假定通過第一偏移處理的偏移量等于Si，并且偏移量Si的偏移范圍等于Γ 1，則通過下面的公式(I)計(jì)算相關(guān)量(第一評價(jià)值)C0R。
[0085]COR{s,)=Y} A{k)- B{k - S,)l S1GH (I)

k&W
[0086]通過偏移量si的第一偏移處理，使得第(k-sl)個(gè)第二焦點(diǎn)檢測信號B(k-sl)對應(yīng)于第k個(gè)第一焦點(diǎn)檢測信號A(k),以從第k個(gè)第一焦點(diǎn)檢測信號A(k)減去,從而生成偏移減法信號。計(jì)算所生成的偏移減法信號的絕對值，在與焦點(diǎn)檢測區(qū)域相對應(yīng)的范圍W中，獲得編號k的和，并且計(jì)算相關(guān)量(第一評價(jià)值)C0R(sl)。根據(jù)需要，對于每一偏移量，可以對于多個(gè)行相加對于每一行所計(jì)算出的相關(guān)量(第一評價(jià)值)。
[0087]在步驟S760，通過子像素運(yùn)算，根據(jù)相關(guān)量(第一評價(jià)值)計(jì)算使得相關(guān)量最小化的實(shí)數(shù)值的偏移量，并且將其設(shè)置成圖像偏移量Pi。根據(jù)焦點(diǎn)檢測區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng))的F值和出射光瞳距離，通過將圖像偏移量pi乘以第一轉(zhuǎn)換系數(shù)K1，檢測第一檢測離焦量(Defl)。
[0088]如上所述，在本實(shí)施例中，通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測單元，對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第一濾波處理和第一偏移處理，計(jì)算相關(guān)量，并且根據(jù)相關(guān)量檢測第一檢測離焦量。
[0089]在本實(shí)施例的攝像元件中，通過焦點(diǎn)檢測像素(第一焦點(diǎn)檢測像素、第二焦點(diǎn)檢測像素)所接收的光線和通過攝像像素所接收的光線不同。因此，調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的各像差(球面像差、散光或彗發(fā)型像差等)對焦點(diǎn)檢測像素的影響和對攝像信號的影響不同。如果調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值小(亮)，則它們之間的差異更大。因此，當(dāng)調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值小(亮)時(shí)，存在下面的情況:在通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間產(chǎn)生差異。尤其，當(dāng)調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值等于或小于預(yù)定光圈值時(shí)，存在下面的情況:相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測的焦點(diǎn)檢測精度降低。檢測聚焦位置是第一檢測離焦量等于O的位置。攝像信號的最佳聚焦位置是攝像信號的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))峰值位置。
[0090]圖10示出本實(shí)施例的攝像元件的周邊圖像高度中的攝像信號的最佳聚焦位置處，第一焦點(diǎn)檢測信號(虛線)和第二焦點(diǎn)檢測信號(實(shí)線)的例子。對于攝像信號的最佳聚焦位置，圖10示出下面的例子:第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的信號形狀由于調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的各像差的影響而不同。圖11示出在陰影校正處理和第一濾波處理之后所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號(虛線)和第二焦點(diǎn)檢測信號(實(shí)線)。對于攝像信號的最佳聚焦位置，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號之間的圖像偏移量Pi不等于O。因此，在通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間產(chǎn)生差異。
[0091]圖12示出本實(shí)施例中通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測所獲得的第一檢測離焦量(虛線)的例子。橫坐標(biāo)軸表示設(shè)定離焦量，并且縱坐標(biāo)軸表示所檢測到的離焦量。圖10所示的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號，是圖12中的設(shè)定離焦量等于O [mm]的情況下的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號。在設(shè)定離焦量O的最佳聚焦位置處，通過第一焦點(diǎn)檢測所獲得的第一檢測離焦量，向被攝體的焦面相對于被攝體處于攝像面的相對側(cè)的狀態(tài)一側(cè)偏移約50 μ m，并且應(yīng)該理解，在最佳聚焦位置和通過第一焦點(diǎn)檢測所計(jì)算出的檢測聚焦位置之間，產(chǎn)生約50 μ m的差異。
[0092]因此，在本實(shí)施例中，為了抑制根據(jù)焦點(diǎn)檢測信號所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間的差異，除相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測以外，還進(jìn)行重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測，在該第二焦點(diǎn)檢測中，在調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的最佳聚焦位置附近，可以進(jìn)行聞精度的焦點(diǎn)檢測。因此，可以進(jìn)行聞精度的焦點(diǎn)檢測。
[0093]重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測
[0094]隨后說明本實(shí)施例的重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測。
[0095]在本實(shí)施例的重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測中，相對偏移并相加第一和第二焦點(diǎn)檢測信號，從而生成偏移相加信號(重調(diào)焦信號)。隨后，計(jì)算所生成的偏移相加信號(重調(diào)焦信號)的對比度評價(jià)值，根據(jù)對比度評價(jià)值推測攝像信號的MTF峰值位置，并且檢測第二檢測離焦量。
[0096]圖13是用于說明根據(jù)通過本實(shí)施例的攝像元件所獲得的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號在一維方向(行方向，水平方向)上的重調(diào)焦處理的圖。在該附圖中，以相同附圖標(biāo)記指定與圖5和6中相同的部分。在圖13中，這里假定i是整數(shù)，分別通過Ai和Bi示意性表示被配置在攝像面500上的攝像元件的行方向上的第i像素的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號。第一焦點(diǎn)檢測信號Ai是以主光線角度Θ a入射至第i像素(對應(yīng)于圖5中的光瞳部分區(qū)域401)的光接收信號。第二焦點(diǎn)檢測信號Bi是以主光線角度0b入射至第i像素(對應(yīng)于圖5中的光瞳部分區(qū)域402)的光接收信號。
[0097]第一焦點(diǎn)檢測信號Ai和第二焦點(diǎn)檢測信號Bi不僅具有光強(qiáng)度分布信息，而且還具有入射角度信息。因此，通過沿角度Ga向虛擬攝像面1310平行移動第一焦點(diǎn)檢測信號A1、沿角度0b向虛擬攝像面1310平行移動第二焦點(diǎn)檢測信號B1、并且相加它們，可以生成虛擬攝像面1310上的重調(diào)焦信號。沿角度0a向虛擬攝像面1310平行移動第一焦點(diǎn)檢測信號Ai的這一操作，對應(yīng)于在行方向上將信號偏移+0.5像素的這一操作。沿角度0b向虛擬攝像面1310平行移動第二焦點(diǎn)檢測信號Bi的這一操作，對應(yīng)于在行方向上將信號偏移-0.5像素的這一操作。因此，通過將第一焦點(diǎn)檢測信號Ai和第二焦點(diǎn)檢測信號Bi相對偏移+1像素、并且相互相對應(yīng)地相加Ai和Bi+Ι，可以生成虛擬攝像面1310上的重調(diào)焦信號。類似地，通過將第一焦點(diǎn)檢測信號Ai和第二焦點(diǎn)檢測信號Bi偏移整數(shù)數(shù)量個(gè)像素、并且進(jìn)行相加，可以生成根據(jù)整數(shù)數(shù)量的像素的偏移量在各虛擬攝像面上的偏移相加信號(重調(diào)焦信號)。
[0098]通過計(jì)算所生成的偏移相加信號(重調(diào)焦信號)的對比度評價(jià)值、并且根據(jù)所計(jì)算出的對比度評價(jià)值推測攝像信號的MTP峰值位置，進(jìn)行重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測。
[0099]圖14示出第一實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測操作的流程圖。同樣通過攝像元件107、圖像處理單元125和用于控制前兩者的CPU121，執(zhí)行圖14中的操作。
[0100]在步驟S1410，首先，CPU121設(shè)置焦點(diǎn)檢測區(qū)域以通過攝像元件的有效像素區(qū)域進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。隨后，CPU121控制攝像元件107的驅(qū)動，從焦點(diǎn)檢測區(qū)域的第一焦點(diǎn)檢測像素的光接收信號獲得第一焦點(diǎn)檢測信號，并且從焦點(diǎn)檢測區(qū)域的第二焦點(diǎn)檢測像素的光接收信號獲得第二焦點(diǎn)檢測信號。
[0101]在步驟S1420，對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號各自在列方向上執(zhí)行3像素相加處理以抑制信號數(shù)據(jù)量，并且還執(zhí)行拜耳(RGB)相加處理以將RGB信號轉(zhuǎn)換成亮度信號Y。將這兩個(gè)相加處理統(tǒng)稱為第二像素相加處理?？梢允÷?像素相加處理或拜耳(RGB)相加處理、或者這兩個(gè)相加處理兩者。
[0102]在步驟S1430，對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第二濾波處理。通過圖9中的虛線和點(diǎn)線示出第一實(shí)施例的第二濾波處理的通帶的例子。在本實(shí)施例中，通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測，在從小離焦的狀態(tài)到最佳聚焦位置附近的范圍內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。因此，將第二濾波處理的通帶配置成包含比第一濾波處理的通帶更高的頻帶。
[0103]在第二濾波處理中，通過使用用于根據(jù)需要進(jìn)行被攝體信號的邊緣提取的拉普拉斯(Laplacian)型(二階微分型)[1，-2,1]濾波器，可以將第二濾波處理的通帶配置成包含如圖9中虛線所示的較高頻帶。通過提取被攝體的高頻成分、并且進(jìn)行第二焦點(diǎn)檢測，可以進(jìn)一步提聞焦點(diǎn)檢測精度。
[0104]在步驟S1440，執(zhí)行用于在光瞳分割方向上相對偏移在第二濾波處理之后所獲得的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的第二偏移處理，并且相加作為結(jié)果的信號，從而生成偏移相加信號(重調(diào)焦信號)。
[0105]在步驟S1440，還根據(jù)所生成的偏移相加信號計(jì)算對比度評價(jià)值(第二評價(jià)值)。
[0106]假定在第一濾波處理之后所獲得的第k個(gè)第一焦點(diǎn)檢測信號等于A (k)，第k個(gè)第二焦點(diǎn)檢測信號等于B (k)，并且與焦點(diǎn)檢測區(qū)域相對應(yīng)的編號k的范圍等于W。這里假定通過第二偏移處理的偏移量等于s2，并且偏移量s2的偏移范圍等于Γ 2，通過下面的公式
(2)計(jì)算對比度評價(jià)值(第二評價(jià)值)RFC0N。
[0107]RFCON(s2) = max | /1(/() + B(k - S2) |, 、e Γ2 v2)
- k^W~
[0108]通過偏移量s2的第二偏移處理，將第k個(gè)第一焦點(diǎn)檢測信號A (k)和第(k_s2)個(gè)第二焦點(diǎn)檢測信號B(k-s2)相互相對應(yīng)地相加，從而生成偏移相加信號。計(jì)算所生成的偏移相加信號的絕對值，獲得焦點(diǎn)檢測區(qū)域W的范圍內(nèi)的最大值，并且計(jì)算對比度評價(jià)值(第二評價(jià)值)RFCON (s2)。根據(jù)需要，對于每一偏移量，可以對于多個(gè)行相加針對每一行所計(jì)算出的對比度評價(jià)值(第二評價(jià)值)。
[0109]在步驟S1450，通過子像素運(yùn)算，根據(jù)對比度評價(jià)值(第二評價(jià)值)計(jì)算對比度評價(jià)值變成最大值的實(shí)際數(shù)值的偏移量，并且將該偏移量設(shè)置成峰值偏移量P2。根據(jù)焦點(diǎn)檢測區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng))的F值和出射光瞳距離，通過將峰值偏移量p2乘以第二轉(zhuǎn)換系數(shù)K2來檢測第二檢測離焦量(Def2)。根據(jù)需要，可以將第一轉(zhuǎn)換系數(shù)Kl和第二轉(zhuǎn)換系數(shù)K2設(shè)置成相同值。
[0110]在本發(fā)明中，通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測單元，對第一和第二焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第二濾波處理和第二偏移處理，此后，相加作為結(jié)果的信號，從而生成偏移相加信號。隨后，根據(jù)偏移相加信號計(jì)算對比度評價(jià)值，并且根據(jù)對比度評價(jià)值檢測第二檢測離焦量。
[0111]在本實(shí)施例的攝像元件中，如圖4和5所示，通過相加由第一焦點(diǎn)檢測像素所接收到的光線和由第二焦點(diǎn)檢測像素所接收到的光線所獲得的光線，是通過攝像像素所接收到的光線。不同于相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測，在重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測中，根據(jù)第一和第二焦點(diǎn)檢測信號的偏移相加信號(重調(diào)焦信號)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。因此，由于與在第二焦點(diǎn)檢測時(shí)所使用的偏移相加信號相對應(yīng)的光線和與攝像信號相對應(yīng)的光線幾乎一致，因而調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的各像差(球面像差、散光或彗發(fā)型像差等)對偏移相加信號的影響和對攝像信號的影響幾乎相同。因此，由于通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測所計(jì)算出的檢測聚焦位置(第二檢測離焦量等于O的位置)和最佳聚焦位置(MTF峰值位置)幾乎一致，因此與通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測相比，可以以更高精度進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。
[0112]圖15示出在作為圖10中的例子所示的本實(shí)施例的攝像元件的周邊圖像高度中的攝像信號的最佳聚焦位置處，在對第一焦點(diǎn)檢測信號(虛線)和第二焦點(diǎn)檢測信號(實(shí)線)執(zhí)行第二濾波處理之后所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號(虛線)和第二焦點(diǎn)檢測信號(實(shí)線)。圖16示出偏移相加信號(重調(diào)焦信號)的例子，其中，將在第二濾波處理之后所獲得的第一焦點(diǎn)檢測信號(虛線)和第二焦點(diǎn)檢測信號(實(shí)線)相對偏移_2、-UOU和2個(gè)像素、并且進(jìn)行相加。應(yīng)該理解，偏移相加信號的峰值隨著偏移量的變化而變化。圖17示出根據(jù)每一偏移相加信號所計(jì)算出的對比度評價(jià)值(第二評價(jià)值)的例子。
[0113]圖12示出本實(shí)施例中通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測的第二檢測離焦量(實(shí)線)的例子。橫坐標(biāo)軸表示設(shè)定離焦量，并且縱坐標(biāo)軸表示所檢測到離焦量。圖10中所示的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號，是圖12中設(shè)定離焦量為O [mm]時(shí)的第一和第二焦點(diǎn)檢測信號。應(yīng)該理解，在設(shè)置離焦量O的最佳聚焦位置處，抑制了第二焦點(diǎn)檢測的第二檢測離焦量，因而使其小于第一焦點(diǎn)檢測的第一檢測離焦量，并且可以高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。因此，在本實(shí)施例中，在調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定離焦量O的最佳聚焦位置附近，與相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測相比，可以通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測以更高精度進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。
[0114]重調(diào)焦可能范圍
[0115]另一方面，由于重調(diào)焦可能范圍存在限制，因而可以通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測而高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的離焦量的范圍也有限制。
[0116]圖18是用于說明本實(shí)施例的重調(diào)焦可能范圍的圖。在該附圖中，以相同附圖標(biāo)記指定與圖5和6中相同的部分。如圖13所示，假定將容許彌散圓設(shè)置成δ，并且將調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值設(shè)置成F，將光圈值F的景深設(shè)置成土FS。通過被分成Nh X Nv (2 X I)個(gè)部分而縮窄的光瞳部分區(qū)域401在水平方向上的有效光圈值Ftll等于Ftll = NHF，因而圖像變暗。每一第一焦點(diǎn)檢測信號的有效景深等于±Ν/δ，因而圖像變深乂倍，并且聚焦范圍擴(kuò)大乂倍。在有效景深±Ν/δ的范圍內(nèi)，對于每一第一焦點(diǎn)檢測信號(第二焦點(diǎn)檢測信號)獲得聚焦的被攝體圖像。光瞳部分區(qū)域402在水平方向上的有效光圈值Ftl2也是如此，并且F02 = NhF,因而圖像變暗。每一第二焦點(diǎn)檢測信號的有效景深等于±NhF δ，因而圖像變深Nh倍。在這一有效景深范圍內(nèi)，對于每一第二焦點(diǎn)檢測信號獲得聚焦的被攝體圖像。因此，通過用于沿圖13所示的主光線角度0a(或者0b)平行移動第一焦點(diǎn)檢測信號(或者第二焦點(diǎn)檢測信號)的重調(diào)焦處理，可以在攝像之后再次調(diào)整(重調(diào)焦)聚焦位置。因此，限制與在攝像之后可以再次調(diào)整(重調(diào)焦)聚焦位置的攝像面的離焦量d。離焦量d的重調(diào)焦可能范圍差不多等于通過下面的公式(3)所示的范圍。
[0117]I d I ^ NhF δ …(3)
[0118]通過δ = 2 ΛΧ(像素間距ΛΧ的奈奎斯特(Nyquist)頻率1/(2 ΛΧ)的倒數(shù))來指定容許彌散圓S?？梢愿鶕?jù)需要，使用第二像素相加處理之后的第一焦點(diǎn)檢測信號(第二焦點(diǎn)檢測信號)的間距AXaf( = 6AX:在6個(gè)像素相加的情況下)的奈奎斯特頻率I/(2 AXaf)的倒數(shù)，作為容許彌散圓δ (δ =2 AXaf)。
[0119]可以通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測而高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的離焦量的范圍，差不多被限制成通過公式(3)所示的范圍?？梢酝ㄟ^第二焦點(diǎn)檢測高精度進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的離焦范圍，是等于或小于可以通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測進(jìn)行焦點(diǎn)檢測的離焦范圍。如圖6所示，第一和第二焦點(diǎn)檢測信號在水平方向上的相對偏移量和離焦量幾乎成正比。因此，在本發(fā)明中，將重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測的第二偏移處理的偏移范圍設(shè)置成等于或者小于相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測的第一偏移處理的偏移范圍。
[0120]在本實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測中，進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測以在從調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的大離焦的狀態(tài)到小離焦的狀態(tài)的范圍內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，并且進(jìn)行第二焦點(diǎn)檢測以在從調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的小離焦的狀態(tài)到最佳聚焦位置附近的范圍內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。因此，與第一焦點(diǎn)檢測的第一濾波處理的通帶相比，希望第二焦點(diǎn)檢測的第二濾波處理的通帶包含更高頻帶。希望第二焦點(diǎn)檢測的第二像素相加處理的像素相加數(shù)量等于或者小于第一焦點(diǎn)檢測的第一像素相加處理的像素相加數(shù)量。
[0121]如上所述，當(dāng)調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值等于或者小于預(yù)定光圈值時(shí)，存在下面的情況:相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測的焦點(diǎn)檢測精度降低。因此，當(dāng)調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值等于或者小于預(yù)定光圈值時(shí)，希望根據(jù)需要，除相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測以外，還通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測來檢測第二檢測離焦量，并且進(jìn)行高精度焦點(diǎn)檢測。
[0122]在本實(shí)施例中，由于在水平方向上將光瞳區(qū)域光瞳分割成兩個(gè)部分，因而可以根據(jù)攝像信號的對比度評價(jià)值，檢測水平方向上的MTF峰值位置。根據(jù)需要，可以保持?jǐn)z像信號在水平方向上的MTF峰值位置和攝像信號的MTF峰值位置(攝像信號在水平方向和垂直方向上的MTF峰值位置的平均值)之間的差，作為校正值，并且可以校正第二檢測離焦量。
[0123]圖19示出本實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測操作的流程圖。同樣通過攝像元件107、圖像處理單元125和控制它們的CPU121來執(zhí)行圖19的操作。
[0124]在第一實(shí)施例中，直到調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的離焦量的絕對值等于或者小于第一預(yù)定值之前，一直進(jìn)行相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測，進(jìn)行鏡頭驅(qū)動，并且在從調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的大離焦的狀態(tài)到小離焦的狀態(tài)的范圍內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。此后，直到調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的離焦量的絕對值等于或者小于第二預(yù)定值(〈第一預(yù)定值)之前，進(jìn)行重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測，進(jìn)行鏡頭驅(qū)動，并且在從調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的小離焦的狀態(tài)到最佳聚焦位置附近的范圍內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
[0125]在步驟S1900，圖像處理單元125通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測，檢測第一檢測離焦量(Defl)。當(dāng)圖像處理單元125根據(jù)圖7所示的流程圖工作時(shí)，執(zhí)行該檢測操作。在步驟S1901，CPU121判斷第一離焦量(Defl)的大小是否大于第一預(yù)定值。如果所檢測到的第一離焦量(Defl)的大小IDeflI大于第一預(yù)定值，則在步驟S1902，根據(jù)第一離焦量(Defl)進(jìn)行鏡頭驅(qū)動，并且處理程序返回至步驟S1900。當(dāng)所檢測到的第一離焦量(Defl)的大小I Defl I等于或者小于第一預(yù)定值時(shí)，進(jìn)入步驟S1910。
[0126]在步驟S1910，通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測來檢測第二檢測離焦量(Def2)。當(dāng)圖像處理單元125根據(jù)圖14所示的流程圖工作時(shí)，執(zhí)行該檢測操作。在步驟S1920，CPU121判斷第二離焦量(Def2)的大小是否大于第二預(yù)定值。如果所檢測到的第二離焦量(Def2)的大小|Def2|大于第二預(yù)定值(〈第一預(yù)定值)，則在步驟S1930，根據(jù)第二離焦量(Def2)進(jìn)行鏡頭驅(qū)動，并且處理程序返回至步驟S1910。當(dāng)所檢測到的第二離焦量(Def2)的大小|Def2|等于或者小于第二預(yù)定值時(shí)，焦點(diǎn)調(diào)節(jié)操作結(jié)束。
[0127]通過上述結(jié)構(gòu)，抑制根據(jù)焦點(diǎn)檢測信號所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間的差，并且可以進(jìn)行高精度的焦點(diǎn)檢測。盡管在本實(shí)施例中，在水平方向上分割攝像像素，但是，即使在垂直方向上分割攝像像素，也可以相同地執(zhí)行該操作。
[0128]第二實(shí)施例
[0129]圖20示出第二實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測操作的流程圖。在該附圖中，以相同附圖標(biāo)記表示與圖19中相同的部分。由于本實(shí)施例中的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同，因而這里省略對其的說明。通過使得CPU121控制調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)、攝像元件107和圖像處理單元125的方法,執(zhí)行該焦點(diǎn)檢測操作。
[0130]本實(shí)施例涉及下面的例子:并行處理通過相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測的第一檢測離焦量的檢測和通過重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測的第二檢測離焦量的檢測，從而實(shí)現(xiàn)高速焦點(diǎn)檢測操作。
[0131]在圖20的步驟S1900，通過利用相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測，檢測第一檢測離焦量(Defl)。與其并行，通過利用重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測，檢測第二檢測離焦量(Def2)。
[0132]在步驟S2000，CPU121判斷在第二偏移處理的偏移范圍內(nèi)，是否檢測到了第二檢測離焦量(Def2)。如果檢測到了第二檢測離焦量(Def2)，則CPU121將第二檢測離焦量(Def2)設(shè)置成第三檢測離焦量(Def3) (S2020)。如果未檢測到，則CPU121將第一檢測離焦量(Defl)設(shè)置成第三檢測離焦量(Def3) (S2010)。隨后，在步驟S2030, CPU121判斷第三離焦量(Def3)的大小|Def3|是否大于第二預(yù)定值。如果大小|Def3|大于第二預(yù)定值，則在步驟S2040，CPU121控制調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)第三離焦量(Def3)進(jìn)行鏡頭驅(qū)動，并且返回至步驟S1900和S1910。如果第三離焦量(Def3)的大小|Def3|等于或者小于第二預(yù)定值，則焦點(diǎn)調(diào)節(jié)操作結(jié)束。
[0133]除上述以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同。
[0134]通過上述結(jié)構(gòu)，抑制根據(jù)焦點(diǎn)檢測信號所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間的差，并且可以進(jìn)行高精度且高速的焦點(diǎn)檢測。
[0135]第三實(shí)施例
[0136]圖21示出本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像元件的攝像像素和子像素的陣列的示意圖。在圖21中，通過(4列X4行)的范圍示出第三實(shí)施例的二維CMOS傳感器(攝像元件)的像素(攝像像素)的陣列，并且通過(8列X8行)的范圍示出像素的陣列。在圖21中，以相同附圖標(biāo)記表示與圖2中相同的部分。由于除攝像元件的像素結(jié)構(gòu)以外，本實(shí)施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同，因而現(xiàn)說明攝像元件的像素結(jié)構(gòu)。
[0137]在本實(shí)施例中，在圖21所示的(2列X2行)的像素組200中，分別將將具有R(紅色)光譜靈敏度的像素200R配置在該附圖的左上位置處、將具有G(綠色)光譜靈敏度的像素200G配置在右上位置和左下位置處、并且將具有B (藍(lán)色)光譜靈敏度的像素200B配置在右下位置處。此外，通過以(2列X2行)的陣列所配置的子像素2101?2104構(gòu)成各像素。
[0138]圖21所示的(4列X4行)的許多像素(8列X8行的子像素)被配置在攝像面上，從而使得能夠獲得攝像信號(子像素信號)。假定攝像元件107是分別以下面的方式所構(gòu)成的元件來說明本實(shí)施例:像素的間距P等于4 μ m，像素的數(shù)量N約等于2075萬像素(橫向上5575列X垂直方向上3725行)，子像素的間距Psub等于2 μ m，并且子像素的數(shù)量Nsub約等于8300萬像素(橫向上11150列X垂直方向上7450行)。
[0139]圖22k示出在從攝像元件的光接收面?zhèn)?+z側(cè))觀看圖21所示的攝像元件的一個(gè)像素200G時(shí)的平面圖。圖22B示出在從一 y側(cè)觀看沿圖22k中的線a_a所截取的截面時(shí)的截面圖。在圖22A和22B中，以相同的附圖標(biāo)記表示與圖3A和3B中相同的部分。
[0140]如圖22A和22B所示，在本實(shí)施例的像素200G中，形成用于聚集各像素的光接收面上的入射光的微透鏡305。形成在X方向上被分成Nh個(gè)部分(兩個(gè)部分)和在y方向上被分成Nv個(gè)部分(兩個(gè)部分)的光電轉(zhuǎn)換單元2201?2204。光電轉(zhuǎn)換單元2201?2204分別對應(yīng)于子像素2101?2104。
[0141]在本實(shí)施例中，通過相加攝像元件的每一像素的子像素2101?2104的信號，生成數(shù)量N個(gè)有效像素的分辨率的攝像信號(攝像圖像)。通過相加每一像素的子像素2101和2103的信號，可以生成第一焦點(diǎn)檢測信號。通過相加每一像素的子像素2102和2104的信號，可以生成第二焦點(diǎn)檢測信號。通過這些相加處理，可以獲得與水平方向上的光瞳分割相對應(yīng)的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號，并且可以進(jìn)行相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測和重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測。
[0142]類似地，在本實(shí)施例中，通過相加每一像素的子像素2101和2102的信號，可以生成第一焦點(diǎn)檢測信號，并且通過相加每一像素的子像素2103和2104的信號，可以生成第二焦點(diǎn)檢測信號。通過這些相加處理，可以獲得與垂直方向上的光瞳分割相對應(yīng)的第一焦點(diǎn)檢測信號和第二焦點(diǎn)檢測信號，并且可以進(jìn)行相位差方法的第一焦點(diǎn)檢測和重調(diào)焦方法的第二焦點(diǎn)檢測。因此，可以使用本實(shí)施例的攝像元件作為第一或者第二實(shí)施例中的攝像設(shè)備的攝像元件。
[0143]除上述以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同。
[0144]通過上述結(jié)構(gòu)，抑制根據(jù)焦點(diǎn)檢測信號所計(jì)算出的檢測聚焦位置和攝像信號的最佳聚焦位置之間的差，并且可以進(jìn)行高精度、或者高靈敏度且高速的焦點(diǎn)檢測。
[0145]還可以通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲介質(zhì)(例如，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì))上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指示以進(jìn)行本發(fā)明的上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能的系統(tǒng)或者設(shè)備的計(jì)算機(jī)、以及通過下述方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，例如，通過系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)從存儲介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令進(jìn)行該方法，以進(jìn)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能。計(jì)算機(jī)可以包含中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)或者其他電路中的一個(gè)或多個(gè)，并且可以包括分離的計(jì)算機(jī)或者分離的計(jì)算機(jī)處理器的網(wǎng)絡(luò)?？梢酝ㄟ^例如網(wǎng)絡(luò)或者存儲介質(zhì)將計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指示提供給計(jì)算機(jī)。存儲介質(zhì)可以包括例如硬盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、分布式計(jì)算系統(tǒng)的存儲器、光盤(諸如緊湊型光盤(CD)、數(shù)字多功能光盤(DVD)或藍(lán)光光盤(BD)?等)、閃存存儲器裝置和存儲卡等。
[0146]盡管參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實(shí)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




。齠罔 9T/9T < 6co6STKH Zo
【權(quán)利要求】
1.一種焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其包括: 獲得部件，用于獲得與穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第一圖像信號和與穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于所述第一光瞳區(qū)域的光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第二圖像信號； 合成部件，用于生成通過合成所述第一圖像信號和所述第二圖像信號中的至少一者被偏移了預(yù)定步長的所述第一圖像信號和所述第二圖像信號所獲得的合成信號，其中，針對多個(gè)預(yù)定步長執(zhí)行所述合成部件所進(jìn)行的所述偏移和所述合成信號的生成，并且生成多個(gè)合成信號； 計(jì)算部件，用于根據(jù)所述多個(gè)合成信號來計(jì)算對比度評價(jià)值；以及 焦點(diǎn)檢測部件，用于基于所述對比度評價(jià)值和所述偏移的偏移量，來檢測離焦量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其中，所述焦點(diǎn)檢測部件根據(jù)使所述對比度評價(jià)值達(dá)到峰值的偏移的偏移量，來檢測所述離焦量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其中， 所述第一圖像信號和所述第二圖像信號中的每一個(gè)由多個(gè)像素信號構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其中，對所述第一圖像信號和所述第二圖像信號中的每一個(gè)進(jìn)行高通濾波處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其中，還包括相位差檢測部件，所述相位差檢測部件用于基于所述第一圖像信號和所述第二圖像信號之間的相位差，來檢測離焦量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦點(diǎn)檢測設(shè)備，其中，還包括焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部件，所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)部件用于以如下方式進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié): 在所述相位差檢測部件所檢測到的離焦量的大小大于第一預(yù)定量的情況下，控制所述相位差檢測部件，以使得基于所述相位差檢測部件所檢測到的離焦量來進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)；并且 在所述相位差檢測部件所檢測到的離焦量的大小小于所述第一預(yù)定量的情況下，控制所述焦點(diǎn)檢測部件，以使得基于所述焦點(diǎn)檢測部件所檢測到的離焦量來進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
7.一種焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其用于通過使用以如下方式所獲得的像素信號來進(jìn)行被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié):對穿過用于形成所述被攝體的光學(xué)圖像的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同光瞳區(qū)域的被攝體光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備包括: 獲得部件，用于獲得所述像素信號； 信號生成部件，用于通過使用所述像素信號來生成與所述不同光瞳區(qū)域相對應(yīng)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號； 第一焦點(diǎn)檢測部件，用于基于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號所生成的相關(guān)量，來檢測第一離焦量； 第二焦點(diǎn)檢測部件，用于基于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號所生成的對比度評價(jià)值，來檢測第二離焦量；以及 控制部件，用于控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件和所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且根據(jù)所述被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，基于所述第一離焦量和所述第二離焦量中的一者來控制所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，所述第一焦點(diǎn)檢測部件包括:第一濾波處理部件，用于對所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第一濾波處理；以及圖像偏移量檢測部件，用于通過對經(jīng)過所述第一濾波處理的所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第一偏移處理，來計(jì)算所述相關(guān)量，并且基于所述相關(guān)量來檢測圖像偏移量， 所述第二焦點(diǎn)檢測部件包括:第二濾波處理部件，用于對所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第二濾波處理；以及評價(jià)值計(jì)算部件，用于通過對經(jīng)過所述第二濾波處理的所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行第二偏移處理、并且相加作為結(jié)果的信號來生成重調(diào)焦信號，并且計(jì)算所述重調(diào)焦信號的對比度評價(jià)值， 所述第二焦點(diǎn)檢測部件根據(jù)所述對比度評價(jià)值，來檢測所述第二離焦量，以及 所述第二偏移處理的偏移范圍等于或者小于所述第一偏移處理的偏移范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，所述第二濾波處理的通帶包括高于所述第一濾波處理的通帶的頻帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，在所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的光圈值等于或者小于預(yù)定光圈值的情況下，所述控制部件通過所述第二焦點(diǎn)檢測部件檢測所述第二離焦量。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，所述第一焦點(diǎn)檢測部件對所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號中的每一個(gè)執(zhí)行第一像素相加處理， 所述第二焦點(diǎn)檢測部件對所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號中的每一個(gè)執(zhí)行第二像素相加處理，以及 所述第二像素相加處理的像素相加數(shù)量等于或者小于所述第一像素相加處理的像素相加數(shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，所述第一焦點(diǎn)檢測部件包括光學(xué)校正處理部件，所述光學(xué)校正處理部件用于對所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號執(zhí)行光學(xué)校正處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，所述第二焦點(diǎn)檢測部件基于所述對比度評價(jià)值，來校正所述第二離焦量。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，直到所述第一離焦量的大小變得等于或者小于第一預(yù)定值之前，所述控制部件控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件，并且基于所述第一離焦量來進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，以及 在所述第一離焦量的大小等于或者小于所述第一預(yù)定值的情況下，直到所述第二離焦量的大小變得等于或者小于第二預(yù)定值之前，所述控制部件控制所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且基于所述第二離焦量來進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，所述控制部件控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件和所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且檢測所述第一離焦量和所述第二離焦量， 在檢測到所述第二離焦量的情況下，所述控制部件基于所述第二離焦量來進(jìn)行所述被攝體的所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，直到所述第二離焦量的大小變得等于或者小于預(yù)定值為止，以及 在未檢測到所述第二離焦量的情況下，所述控制部件基于所述第一離焦量來進(jìn)行所述被攝體的所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，直到所述第一離焦量的大小變得等于或者小于預(yù)定值為止。
16.一種攝像設(shè)備，其包括: 調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，用于形成被攝體的光學(xué)圖像； 攝像部件，用于通過光瞳分割部件接收穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同光瞳區(qū)域的被攝體光，并且對所接收到的被攝體光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而生成與穿過所述不同光瞳區(qū)域的所述被攝體光相對應(yīng)的像素信號； 信號生成部件，用于通過使用所述像素信號，來生成與所述不同光瞳區(qū)域相對應(yīng)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號； 第一焦點(diǎn)檢測部件，用于基于所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量，來檢測第一離焦量; 第二焦點(diǎn)檢測部件，用于基于用于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號生成重調(diào)焦信號的焦點(diǎn)檢測信號的偏移量，來檢測第二離焦量；以及 控制部件，用于控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件和所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且根據(jù)所述被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，基于所述第一離焦量和所述第二離焦量中的一者來控制所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像設(shè)備，其中，直到所述第一離焦量的大小變得等于或者小于第一預(yù)定值之前，所述控制部件控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件，基于所述第一離焦量來驅(qū)動所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，并且進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，以及 在所述第一離焦量的大小等于或者小于所述第一預(yù)定值的情況下，直到所述第二離焦量的大小變得等于或者小于第二預(yù)定值之前，所述控制部件控制所述第二焦點(diǎn)檢測部件，基于所述第二離焦量來驅(qū)動所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，并且進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像設(shè)備，其中，所述控制部件控制所述第一焦點(diǎn)檢測部件和所述第二焦點(diǎn)檢測部件，并且檢測所述第一離焦量和所述第二離焦量， 在檢測到所述第二離焦量的情況下，所述控制部件基于所述第二離焦量來驅(qū)動所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，并且進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，直到所述第二離焦量的大小變得等于或者小于預(yù)定值為止，以及 在未檢測到所述第二離焦量的情況下，所述控制部件基于所述第一離焦量來驅(qū)動所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)，并且進(jìn)行所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，直到所述第一離焦量的大小變得等于或者小于預(yù)定值為止。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像設(shè)備，其中，所述攝像部件包括:第一焦點(diǎn)檢測像素，用于接收穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳部分區(qū)域的光線；以及第二焦點(diǎn)檢測像素，用于接收穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于所述第一光瞳部分區(qū)域的第二光瞳部分區(qū)域的光線， 其中，所述第一焦點(diǎn)檢測像素和所述第二焦點(diǎn)檢測像素，構(gòu)成用于接收穿過合成了所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的所述第一光瞳部分區(qū)域和所述第二光瞳部分區(qū)域的光瞳區(qū)域的光線的攝像像素。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像設(shè)備，其中，所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)包括調(diào)焦透鏡，以及，所述控制部件控制所述調(diào)焦透鏡的驅(qū)動。
21.一種焦點(diǎn)檢測方法，其包括以下步驟: 獲得步驟，用于獲得與穿過調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第一圖像信號和與穿過所述調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同于所述第一光瞳區(qū)域的光瞳區(qū)域的被攝體光相對應(yīng)的第二圖像信號； 合成步驟，用于生成通過合成所述第一圖像信號和所述第二圖像信號中的至少一者被偏移了預(yù)定步長的所述第一圖像信號和所述第二圖像信號所獲得的合成信號，其中，針對多個(gè)預(yù)定步長執(zhí)行所述合成步驟中的所述偏移和所述合成信號的生成，并且生成多個(gè)合成信號; 計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述多個(gè)合成信號來計(jì)算對比度評價(jià)值；以及 焦點(diǎn)檢測步驟，用于基于所述對比度評價(jià)值和所述偏移的偏移量，來檢測離焦量。
22.一種焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法，其用于通過使用以如下方式所獲得的像素信號來進(jìn)行被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié):對穿過用于形成所述被攝體的光學(xué)圖像的調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)的不同光瞳區(qū)域的被攝體光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)方法包括: 獲得步驟，用于獲得所述像素信號； 信號生成步驟，用于通過使用所述像素信號來生成與所述不同光瞳區(qū)域相對應(yīng)的多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號； 第一焦點(diǎn)檢測步驟，用于基于所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號的圖像偏移量，來檢測第一離焦量; 第二焦點(diǎn)檢測步驟，用于基于用于根據(jù)所述多個(gè)焦點(diǎn)檢測信號生成重調(diào)焦信號的焦點(diǎn)檢測信號的偏移量，來檢測第二離焦量；以及 控制步驟，用于控制所述第一焦點(diǎn)檢測步驟和所述第二焦點(diǎn)檢測步驟，并且根據(jù)所述被攝體的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，基于所述第一離焦量和所述第二離焦量中的一者來控制所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
【文檔編號】H04N5/232GK104184939SQ201410213540
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】福田浩一 申請人:佳能株式會社