焦點檢測設(shè)備、其控制方法以及攝像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及焦點檢測設(shè)備及其控制方法，尤其設(shè)及基于圖像傳感器的輸出來進行 相位差檢測型焦點檢測的焦點檢測設(shè)備及其控制方法。本發(fā)明還設(shè)及包括焦點檢測設(shè)備的 攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 日本特開第2008-52009號公報公開了一種通過使用圖像傳感器進行光瞳分割型 焦點檢測的裝置，在該圖像傳感器中，各個二維布置的像素都具有微透鏡。在運種裝置中， 各像素的光電轉(zhuǎn)換部具有兩個分割區(qū)域，該分割區(qū)域經(jīng)由微透鏡接收通過攝影鏡頭的出射 光瞳的不同區(qū)域的光束。針對各分割區(qū)域，能夠?qū)τ啥鄠€像素生成的一對輸出信號進行相 關(guān)運算，W計算運對輸出信號之間的相位差（偏移量），并且能夠基于相位差計算散焦量。
[0003] 此外，日本特開第2008-52009號公報（參見圖24和圖25)和日本特許第3592147 號公報公開了如下的圖像傳感器，在該圖像傳感器中，一些像素用作在光瞳分割型焦點檢 測中使用的焦點檢測像素。盡管焦點檢測像素的輸出需要被校正，才能被用作攝像像素的 輸出，但是與對各像素的光電轉(zhuǎn)換部進行分割的結(jié)構(gòu)相比，要被讀取為焦點檢測信號的信 號數(shù)量更少，運使得能夠抑制圖像傳感器的制造成本及其在信號處理中的運算成本。
[0004] 在使用焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)中，將經(jīng)由微透鏡接收通過了攝影鏡頭的出射光瞳的 不同區(qū)域的光束的一對光電轉(zhuǎn)換部布置在不同像素中。即，在檢測相位差時使用的一對輸 出信號（"A圖像"和"B圖像"）中，生成A圖像時使用的像素組的位置不同于生成B圖像 時使用的像素組的位置。因此，依據(jù)被攝體圖像的圖案，A圖像和B圖像可能具有低相似度， 并且在運種情況下，焦點檢測的精度可能降低。
[0005] 此外，如果W大的距離來排布焦點檢測像素，可能存在無法獲取被攝體光學(xué)圖像 的高頻帶的頻率分量的情況。因此，在A圖像與B圖像之間發(fā)生不同的混淆現(xiàn)象，引起焦點 檢測中的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明改善了上述傳統(tǒng)問題中的至少一者。具體而言，本發(fā)明提供一種能夠提高 在使用圖像傳感器的輸出的相位差檢測型焦點檢測中的精度的焦點檢測設(shè)備及其控制方 法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種焦點檢測設(shè)備，所述焦點檢測設(shè)備包括：第一檢 測單元，用于檢測第一圖像信號與第=圖像信號之間的第一相位差，所述第一圖像信號基 于已通過攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的一部分區(qū)域的光束，所述第=圖像信號基于已通過所 述出射光瞳的整個區(qū)域的光束；第二檢測單元，用于檢測第二圖像信號與第四圖像信號之 間的第二相位差，所述第二圖像信號基于已通過所述出射光瞳的另一部分區(qū)域的光束，所 述第四圖像信號基于已通過所述出射光瞳的所述整個區(qū)域的光束；W及計算單元，用于使 用所述第一相位差與所述第二相位差的和，計算所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的散焦量，其中，所述第 一檢測單元在使所述第一圖像信號的區(qū)間相對于所述第=圖像信號的固定區(qū)間在預(yù)定方 向上偏移的同時，檢測所述第一相位差，并且所述第二檢測單元在使所述第二圖像信號的 區(qū)間相對于所述第四圖像信號的固定區(qū)間在所述預(yù)定方向上偏移的同時，檢測所述第二相 位差。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種焦點檢測設(shè)備，所述焦點檢測設(shè)備包括：第一檢 測單元，用于檢測第一圖像信號與第=圖像信號之間的第一相位差，所述第一圖像信號基 于如下的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出，在該光電轉(zhuǎn)換區(qū)中，入射光束在攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面 上的重屯、位置在第一方向上從所述出射光瞳面的中屯、位移，所述第=圖像信號基于入射光 束在所述出射光瞳面上的重屯、位置不從所述出射光瞳面的中屯、位移的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出； 第二檢測單元，用于檢測第二圖像信號與第四圖像信號之間的第二相位差，所述第二圖像 信號基于如下的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出，在該光電轉(zhuǎn)換區(qū)中，入射光束在所述出射光瞳面上的 重屯、位置在與所述第一方向相反的第二方向上、從所述出射光瞳面的中屯、位移，所述第四 圖像信號基于入射光束在所述出射光瞳面上的重屯、位置不從所述出射光瞳面的中屯、位移 的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出；W及計算單元，用于使用所述第一相位差與所述第二相位差的和，計 算所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的散焦量，其中，所述第一檢測單元在使所述第一圖像信號的區(qū)間相 對于所述第=圖像信號的固定區(qū)間在所述第一方向或所述第二方向上偏移的同時，檢測所 述第一相位差，并且所述第二檢測單元在使所述第二圖像信號的區(qū)間相對于所述第四圖像 信號的固定區(qū)間在所述第一方向或所述第二方向上偏移的同時，檢測所述第二相位差。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種攝像裝置，所述攝像裝置包括：圖像傳感器，其 能夠讀取基于已通過攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的一部分區(qū)域的光束的圖像信號W及基于 已通過所述出射光瞳的所述整個區(qū)域的光束的圖像信號；W及根據(jù)本發(fā)明的焦點檢測設(shè) 備。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種焦點檢測設(shè)備的控制方法，所述控制方法包括： 第一檢測步驟，檢測第一圖像信號與第=圖像信號之間的第一相位差，所述第一圖像信號 基于已通過攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的一部分區(qū)域的光束，所述第=圖像信號基于已通過 所述出射光瞳的整個區(qū)域的光束；第二檢測步驟，檢測第二圖像信號與第四圖像信號之間 的第二相位差，所述第二圖像信號基于已通過所述出射光瞳的另一部分區(qū)域的光束，所述 第四圖像信號基于已通過所述出射光瞳的所述整個區(qū)域的光束；W及計算步驟，使用所述 第一相位差與所述第二相位差的和，計算所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的散焦量，其中，在所述第一檢 測步驟中，在使所述第一圖像信號的區(qū)間相對于所述第=圖像信號的固定區(qū)間在預(yù)定方向 上偏移的同時，檢測所述第一相位差，并且在所述第二檢測步驟中，在使所述第二圖像信號 的區(qū)間相對于所述第四圖像信號的固定區(qū)間在所述預(yù)定方向上偏移的同時，檢測所述第二 相位差。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種焦點檢測設(shè)備的控制方法，所述控制方法包括： 第一檢測步驟，檢測第一圖像信號與第=圖像信號之間的第一相位差，所述第一圖像信號 基于如下的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出，在該光電轉(zhuǎn)換區(qū)中，入射光束在攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳 面上的重屯、位置在第一方向上從所述出射光瞳面的中屯、位移，所述第=圖像信號基于入射 光束在所述出射光瞳面上的重屯、位置不從所述出射光瞳面的中屯、位移的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸 出；第二檢測步驟，檢測第二圖像信號與第四圖像信號之間的第二相位差，所述第二圖像信 號基于如下的光電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出，在該光電轉(zhuǎn)換區(qū)中，入射光束在所述出射光瞳面上的重 屯、位置在與所述第一方向相反的第二方向上從所述出射光瞳面的中屯、位移，所述第四圖像 信號基于入射光束在所述出射光瞳面上的重屯、位置不從所述出射光瞳面的中屯、位移的光 電轉(zhuǎn)換區(qū)的輸出；W及計算步驟，使用所述第一相位差與所述第二相位差的和，計算所述攝 像光學(xué)系統(tǒng)的散焦量，其中，在所述第一檢測步驟中，在使所述第一圖像信號的區(qū)間相對于 所述第=圖像信號的固定區(qū)間在所述第一方向或所述第二方向上偏移的同時，檢測所述第 一相位差，并且在所述第二檢測步驟中，在使所述第二圖像信號的區(qū)間相對于所述第四圖 像信號的固定區(qū)間在所述第一方向或所述第二方向上偏移的同時，檢測所述第二相位差。
[0012] 通過W下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0013] 圖1是例示用作包括根據(jù)實施例的焦點調(diào)節(jié)設(shè)備的攝像裝置的示例的、照相機系 統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的示例的框圖。
[0014] 圖2A和圖2B是例示根據(jù)第一實施例的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0015] 圖3A至圖3C是例示根據(jù)第一實施例的光電轉(zhuǎn)換區(qū)與出射光瞳之間的關(guān)系的圖。
[0016] 圖4A和圖4B是例示根據(jù)實施例的焦點檢測區(qū)域與AF信號中使用的像素之間的 關(guān)系的示例的圖。
[0017] 圖5是例示根據(jù)實施例的焦點調(diào)節(jié)操作的流程圖。
[0018] 圖6是例示根據(jù)第一實施例的散焦量計算方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 第一實施例
[0020] 現(xiàn)化參照附圖詳細說明本發(fā)明的示例性實施例。
[0021] 圖1是例示用作包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的焦點檢測設(shè)備的攝像裝置的示例的、 照相機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示例的圖，并且該照相機系統(tǒng)由照相機和可更換的攝影鏡頭組成。在 圖1中，照相機系統(tǒng)由照相機100和可更換攝影鏡頭300組成。
[0022] 已通過攝影鏡頭300的光束通過鏡頭支架106,并且被主鏡（main mirror) 130向 上反射，W入射到光學(xué)取景器104上。在使用光學(xué)取景器104觀察被攝體的同時，攝影者能 夠拍攝被攝體光學(xué)圖像。在光學(xué)取景器104中實現(xiàn)諸如例如對焦顯示、照相機抖動警告顯 示、f值顯示W(wǎng)及曝光補償顯示等的顯示單元54的一些功能。
[0023] 主鏡130的一部分是半透過型半反射鏡，并且入射到主鏡130的光束的一部分通 過該半反射鏡部分，并被副鏡（sub mirror) 131向下反射W入射到焦點檢測設(shè)備105。焦點 檢測設(shè)備105是包括二次攝像光學(xué)系統(tǒng)和線傳感器的相位差檢測型焦點檢測設(shè)備，并且向 自動對焦（A巧單元42輸出一對圖像信號。AF單元42進行用于檢測該對圖像信號之間的 相位差的計算，并且獲得攝影鏡頭300的散焦量和方向。基于計算結(jié)果，系統(tǒng)控制單元50 對攝影鏡頭300的聚焦控制單元342 (后述）進行諸如焦點調(diào)節(jié)處理等的控制。在本實施 例中，AF單元42還進行焦點檢測結(jié)果的校正。
[0024] 當(dāng)在攝影鏡頭300的焦點調(diào)節(jié)處理之后進行靜止圖像攝影、電子取景器顯示或運 動圖像攝影時，通過快速返回機構(gòu)（未示出）將主鏡130和副鏡131從光路移開。因此，通 過攝影鏡頭300并入射到照相機100的光束能夠經(jīng)由用于控制曝光量的快口 12入射到圖 像傳感器14上。在圖像傳感器14的攝影操作之后，主鏡130和副鏡131返回到所例示的 位置。
[00巧]圖像傳感器14是CCD或CMOS圖像傳感器，其具有二維布置多個像素的結(jié)構(gòu)，并且 將被攝體光學(xué)圖像的各像素光電轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出該電信號。由圖像傳感器14光電轉(zhuǎn) 換的電信號被發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換器16,而模擬信號輸出被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（圖像數(shù)據(jù)）。定 時生成電路18向圖像傳感器14、A/D轉(zhuǎn)換器16 W及D/A轉(zhuǎn)換器26輸出時鐘信號或控制信 號。定時生成電路18由存儲器控制單元22和系統(tǒng)控制單元50控制。圖像處理單元20對 來自A/D轉(zhuǎn)換器16的圖像數(shù)據(jù)或來自存儲器控制單元22的圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用諸如像素插值處 理、白平衡調(diào)節(jié)處理或顏色轉(zhuǎn)換處理等的預(yù)定處理。
[0026] 根據(jù)本實施例的圖像傳感器14具有被構(gòu)造為用作焦點檢測像素的一些像素，并 且即使在通過快速返回機構(gòu)將主鏡130和副鏡131從光路移開的狀態(tài)下，也能夠進行相位 差檢測型焦點檢測。在由圖像傳感器14獲取的圖像數(shù)據(jù)當(dāng)中，用于生成焦點檢測信號的像 素的數(shù)據(jù)在圖像處理單元20中被轉(zhuǎn)換為焦點檢測數(shù)據(jù)。然后，經(jīng)由系統(tǒng)