摄像装置及对焦控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摄像装置及对焦控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，伴随着CO) (Charge Coupled Device :电荷親合元件）图像传感器、 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体）图像传 感器等固体摄像元件的高分辨率化，数码静物相机、数码摄像机、智能手机等移动电话、 PDA(Personal Digital Assistan:移动信息终端）等具有摄影功能的信息设备的需求急 增。此外，将以上那样的具有摄像功能的信息设备称为摄像装置。
[0003] 在这些摄像装置中，作为与主要的被摄体对焦的对焦控制方法，采用对比度 AF(AutoFocus，自动对焦）方式、相位差AF方式。相位差AF方式与对比度AF方式相比， 能够更加高速、高精度地进行对焦位置的检测，所以在各种摄像装置中被广泛采用（例如 参照专利文献1~3)。
[0004] 在相位差AF方式中，获取相位差检测用的一对传感器行的输出来作为数据，取得 该一对传感器输出的相关性。具体来说，将一传感器行的数据设为A[l]-A[k]，将另一传 感器行的数据设为B[l]…B[k]，算出使这两个数据错开"d"时的通过以下的式求算的两个 数据波形所包围的面积S[d]为最小时的"d"的值，来作为相位差量，基于该相位差量，驱动 聚焦透镜。
[0005] [数学式1]
[0007]d= _L，...，_2，_1，0，1，2，...，L
[0008] 在专利文献1中公开了如下的摄像装置：根据与相机主体的感光部件（胶片、摄像 元件）相关的信息（容许弥散圆直径的信息），变更在运算相位差检测用的传感器对中形成 的两个像的相关性时的两个像的位移间距（相当于上述d的增减量），从而进行对于感光部 件最佳的聚焦动作。
[0009] 在专利文献2中记载了如下的摄像装置：将式（1)中的L作为第一值而算出相位 差量，基于该相位差量来使聚焦透镜移动之后，使L小于第一值而再次算出相位差量，基于 该相位差量来使聚焦透镜移动。
[0010] 在专利文献3中记载了根据变焦倍率来将用于相位差量的计算的相位差检测用 的传感器行的宽度设为可变的摄像装置。
[0011] 专利文献1 :日本特开2007-219539号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开平7-143391号公报
[0013] 专利文献3 :日本特开2009-92824号公报
【发明内容】
[0014] 发明要解决的课题
[0015] 根据专利文献1~3的摄像装置，能够提高相位差AF的精度。但是，在相位差AF 时有可能进行无用的运算，无法说能够高效地进行用于相位差AF的运算。
[0016] 例如，在模糊较小的被摄体和模糊较大的被摄体中，模糊较小的被摄体的上述L 的值更小即可。但是，在专利文献1、3中，无论被摄体的状态如何，都将上述L设为恒定，所 以有时无用地进行相关运算。
[0017] 另外，专利文献2虽然在第一次的相关运算时和第二次的相关运算时改变L的值， 但各相关运算时的L的值无论被摄体的状态如何都是固定的，所以有时无用地进行相关运 算。
[0018] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够高效地进行相位差量的运 算而使相位差AF的速度高速化的摄像装置及对焦控制方法。
[0019] 用于解决课题的技术方案
[0020] 本发明的摄像装置通过摄像光学系统对被摄体进行摄像，所述摄像装置具备：传 感器，包括对通过了上述摄像光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光束的一方进行受光 并排列于行方向上的多个第一相位差检测用的像素和对上述一对光束的另一方进行受光 并排列于上述行方向上的多个第二相位差检测用的像素；散焦量计算部，使由上述多个第 一相位差检测用的像素各自的输出信号构成的第一输出信号组和由上述多个第二相位差 检测用的像素各自的输出信号构成的第二输出信号组在上述行方向上每次错开任意量并 运算上述第一输出信号组与上述第二输出信号组的相关量，根据上述相关量为最大时的上 述第一输出信号组与上述第二输出信号组的相位差量而算出散焦量；及对焦控制部，基于 由上述散焦量计算部算出的上述散焦量，控制上述摄像光学系统的对焦状态，在动画摄像 模式中，上述散焦量计算部将上述第一输出信号组与上述第二输出信号组的错开量的上限 值设定为第一值，在设定上述第一值之后，根据摄像条件或者被摄体条件的变化，变更上述 错开量的上限值，上述第一值与构成动态图像的任意图像的摄像时的上述摄像光学系统的 F值、上述摄像光学系统的焦距或者上述摄像光学系统所含的聚焦透镜的位置中的至少一 个对应。
[0021] 本发明的对焦控制方法是摄像装置中的对焦控制方法，上述摄像装置具有传感器 并且通过摄像光学系统对被摄体进行摄像，上述传感器包括对通过了上述摄像光学系统的 光瞳区域的不同部分的一对光束的一方进行受光并排列于行方向上的多个第一相位差检 测用的像素和对上述一对光束的另一方进行受光并排列于上述行方向上的多个第二相位 差检测用的像素，上述对焦控制方法具备：散焦量计算步骤，使由上述多个第一相位差检测 用的像素各自的输出信号构成的第一输出信号组和由上述多个第二相位差检测用的像素 各自的输出信号构成的第二输出信号组在上述行方向上每次错开任意量并运算上述第一 输出信号组与上述第二输出信号组的相关量，根据上述相关量为最大时的上述第一输出信 号组与上述第二输出信号组的相位差量而算出散焦量；及对焦控制步骤，基于在上述散焦 量计算步骤中算出的上述散焦量，控制上述摄像光学系统的对焦状态，在上述散焦量计算 步骤中，在动画摄像模式时，将上述第一输出信号组与上述第二输出信号组的错开量的上 限值设定为第一值，在设定上述第一值之后，根据摄像条件或者被摄体条件的变化，变更上 述错开量的上限值，上述第一值是根据构成动态图像的任意图像的摄像时的上述摄像光学 系统的F值、上述摄像光学系统的焦距或者上述摄像光学系统所含的聚焦透镜的位置中的 至少一个而确定的。
[0022] 发明效果
[0023] 根据本发明，可提供能够高效地进行相位差量的运算而使相位差AF的速度高速 化的摄像装置及对焦控制方法。
【附图说明】
[0024] 图1是表示作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码相机的 概略结构的图。
[0025] 图2是表示搭载于图1所示的数码相机的固体摄像元件5的结构的俯视示意图。
[0026] 图3是在图2所示的固体摄像元件5中表示用于相关运算的两个像素行的一例的 图。
[0027] 图4是表示图1所示的数码相机的主存储器中存储的表格的一例的图。
[0028] 图5是用于说明图1所示的数码相机的动作的流程图。
[0029] 图6是用于说明图5所示的步骤Sll、S12的详细内容的流程图。
[0030] 图7是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5a的图。
[0031] 图8是作为摄像装置而说明智能手机的图。
[0032] 图9是图8的智能手机的内部框图。
【具体实施方式】
[0033] 以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
[0034] 图1是表示作为用于说明本发明的一种实施方式的摄像装置的一例的数码相机 的概略结构的图。
[0035] 图1所示的数码相机的摄像系统具备作为摄像光学系统的镜头装置（包括摄影透 镜1与光圈2)以及CMOS型的固体摄像元件5。
[0036] 包括摄影透镜1以及光圈2的镜头装置既可以能够相对于相机主体进行拆装，也 可以固定于相机主体。摄影透镜1包括聚焦透镜与变焦透镜。聚焦透镜是指通过在光轴方 向上移动来进行焦点位置的调节的透镜。变焦透镜是指通过在光轴方向上移动来使焦距变 化而改变摄像视角的透镜。摄像视角用角度表示拍摄于摄像元件中的范围。另外，焦距是 指对焦时的、从透镜到摄像元件的距离。
[0037] 对数码相机的电控制系统整体进行集中控制的系统控制部11控制闪光发光部12 以及受光部13。另外，系统控制部11控制透镜驱动部8而调整摄影透镜1中包括的聚焦 透镜或者变焦透镜的位置。而且，系统控制部11通过经由光圈驱动部9控制光圈2的开口 量，进行曝光量的调整。
[0038] 另外，系统控制部11经由摄像元件驱动部10而驱动固体摄像元件5,将通过摄影 透镜1拍摄到的被摄体像作为摄像图像信号而输出。通过操作部14向系统控制部11输入 来自用户的指示信号。
[0039] 数码相机的电控制系统还具备：与固体摄像元件5的输出连接的进行相关双采样 处理等模拟信号处理的模拟信号处理部6 ;及将从该模拟信号处理部6输出的模拟信号转 换成数字信号的A/D转换电路7。模拟信号处理部6以及A/D转换电路7由系统控制部11 控制。模拟信号处理部6以及A/D转换电路7也有时内置于固体摄像元件5。
[0040] 而且，该数码相机的电控制系统具备：主存储器16 ;与主存储器16连接的存储器 控制部15 ;对从A/D转换电路7输出的摄像图像信号进行去马赛克处理、伽马校正处理和 RGB/YC转换处理等而生成摄像图像数据的数字信号处理部17 ;将由数字信号处理部17生 成的摄像图像数据压缩成JPEG形式或者对压缩图像数据进行扩展的压缩扩展处理部18 ; 算出散焦量的散焦量计算部19 ;连接拆装自由的记录介质21的外部存储器控制部20 ;及 连接搭载于相机背面等的显示部23的显示控制部22。存储器控制部15、数字信号处理部 17、压缩扩展处理部18、散焦量计算部19、外部存储器控制部20以及显示控制部22通过控 制总线24以及数据总线25而相互连接，由来自系统控制部11的指令控制。
[0041] 图2是表示搭载于图1所示的数码相机的固体摄像元件5的结构的俯视示意图。
[0042] 固体摄像元件5具备在行方向X以及与该行方向X正交的列方向Y上二维状地排 列的多个像素51 (图中的各正方形的块）。在图2中，虽然未图示全部的像素51，但实际 上，二维状地排列了几百万~一千几百万个左右的像素51。当通过固体摄像元件5进行摄 像时，从该多个像素51中的各像素得到输出信号。在本说明书中将该多个输出信号的集合 称为摄像图像信号。
[0043] 各像素51包括：光电二极管等光电转换部；形成在该光电转换部上方的滤色器； 及输出与在光电转换部中蓄积的信号电荷相应的信号的信号输出电路。
[0044] 信号输出电路是广泛公知的MOS电路，例如构成为包括：被传送在光电转换部中 蓄积的电荷的电荷蓄积部、用于将光电转换部的电荷传送到电荷蓄积部的传送晶体管、重 置电荷蓄积部的电位的重置晶体管、输出与电荷蓄积部的电位相应的信号的输出晶体管以 及用于从输出晶体管向输出信号线选择性地输出信号的行选择晶体管。
[0045] 在图2中，对包括使红色光透过的滤色器的像素51标注"R"字符，对包括使绿色 光透过的滤色器的像素51标注"G"字符，对包括使蓝色光透过的滤色器的像素51标注"B" 字符。
[0046] 多个像素51形成为将由排列于行方向X上的多个像素51构成的像素行在列方向 Y上排列多个而得到的排列。并且，奇数行的像素行与偶数行的像素行在行方向X上错开各 像素行的像素51的排列间距的大约1/2。
[0047] 奇数行的像素行的各像素51中包括的滤色器的排列作为整体为拜耳排列。另外， 偶数行的像素行的各像素51中包括的滤色器的排列也作为整体为拜耳排列。处于奇数行 的像素51和相对于该像素51在右下方相邻的检测与该像素51相同颜色的光的像素51构 成对像素。
[0048] 根据这样的像素排列的固体摄像元件5，能够通过将构成对像素的两个像素51的 输出信号相加，实现相机的高灵敏度化，或者通过改变构成对像素的两个像素51的曝光时 间，并且将该两个像素51的输出信号相加，实现相机的宽动态范围化。
[0049] 在固体摄像元件5中，多个像素51中的一部分成为相