摄像装置及对焦控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种摄像装置及对焦控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着CCD(畑arge Coupled Device)图像传感器、CMOS(Complementa;ry Metal Oxide Semiconductor)图像传感器等固体成像元件的高分辨率化，对数码照相机、 数码摄像机、智能手机等移动电话、PDA(Personal Digital Assistant,便携式信息终端） 等具有摄影功能的信息设备的需求骤增。另外，将如W上的具有摄像功能的信息设备称为 摄像装置。
[0003] 运些摄像装置中，作为对焦于主要被摄体的对焦控制方法，采用对比度AF(Auto 化CUS、自动对焦)方式或相位差AF方式。对比度AF方式和相位差AF方式各有所长，因此还提 出同时使用运些方式的摄像装置(例如，参考专利文献1)。
[0004] 专利文献1公开有在通过相位差AF方式无法计算散焦量时或即使能够计算出散焦 量但散焦量的可靠度也较低时，W对比度AF方式进行对焦控制的摄像装置。
[0005] W往技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利公开2013 -61579号公报
【发明内容】
[000引发明要解决的技术课题
[0009] 但是，如专利文献1，在通过相位差AF方式计算出散焦量之后，根据该散焦量的可 靠度过渡到基于对比度AF方式的对焦控制时，与从一开始就进行基于对比度AF的对焦控制 时相比，会导致完成对焦控制为止的时间变长。
[0010] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使同时使用基于相位差 AF方式的对焦控制及基于对比度AF方式的对焦控制时也能够缩短完成对焦控制为止的时 间来进行高速AF的摄像装置及对焦控制方法。
[0011] 用于解决技术课题的手段
[0012] 本发明的摄像装置，其具有通过包含聚焦透镜的摄像光学系统拍摄被摄体的成像 元件，其中，上述成像元件包含:第1信号检测部，检测与通过上述摄像光学系统的光瞳区域 的不同部分的一对光束中的一个光束对应的信号;及第2信号检测部，检测与上述一对光束 中的另一光束对应的信号，上述摄像装置具备:对焦控制部，进行第1对焦控制及第2对焦控 制中的任一个，上述第1对焦控制使上述聚焦透镜向根据上述第1信号检测部及上述第2信 号检测部的检测信号确定的对焦位置移动，上述第2对焦控制使上述聚焦透镜在预先确定 的移动范围内沿着光轴方向每次移动任意距离，并使上述聚焦透镜向根据在各移动位置通 过上述成像元件拍摄的摄像图像的对比度确定的对焦位置移动;对焦控制确定部，根据利 用上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的检测信号生成的信息确定进行上述第1对焦 控制及上述第2对焦控制中的哪一个;及控制部，当确定进行上述第2对焦控制时，根据上述 信息，可变控制上述移动范围及上述移动范围内的上述任意距离中的至少上述任意距离。
[0013] 本发明的对焦控制方法，其由具有通过包含聚焦透镜的摄像光学系统拍摄被摄体 的成像元件的摄像装置进行，其中，上述成像元件包含:第1信号检测部，检测与通过上述摄 像光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光束中的一个光束对应的信号;及第2信号检测 部，检测与上述一对光束中的另一光束对应的信号，上述对焦控制方法具备:对焦控制步 骤，进行第1对焦控制及第2对焦控制中的任一个，上述第1对焦控制使上述聚焦透镜向根据 上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的检测信号确定的对焦位置移动，上述第2对焦 控制使上述聚焦透镜在预先确定的移动范围内沿着光轴方向每次移动任意距离，并使上述 聚焦透镜向根据在各移动位置通过上述成像元件拍摄的摄像图像的对比度确定的对焦位 置移动;对焦控制确定步骤，根据利用上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的检测信 号生成的信息，确定进行上述第1对焦控制及上述第2对焦控制中的哪一个;及控制步骤，当 确定进行上述第2对焦控制时，根据上述信息可变控制上述移动范围及上述移动范围内的 上述任意距离中的至少上述任意距离。
[0014] 发明效果
[001引根据本发明，能够提供一种即使同时使用基于相位差AF方式的对焦控制及基于对 比度AF方式的对焦控制时也能够缩短完成对焦控制为止的时间来进行高速AF的摄像装置 及对焦控制方法。
【附图说明】
[0016] 图1是表示用于说明本发明的一实施方式的作为摄像装置的一例的数码相机的概 要结构的图。
[0017] 图2是表示搭载于图1所示的数码相机的固体成像元件5的整体结构的俯视示意 图。
[001引图3是图2所示的一个AF区53的局部放大图。
[0019] 图4是仅示出图3所示的相位差检测用像素52的图。
[0020] 图5是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的流程图。
[0021] 图6是用于说明图5的流程图中的步骤S6的处理的流程图。
[0022] 图7是用于说明图5的流程图中的步骤S6的处理的变形例的流程图。
[0023] 图8是表示设定为对排的像素对的变形例的图。
[0024] 图9是表示沿相位差检测方向延伸的直线L的例子的图。
[0025] 图10是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的变形例的流程图。
[0026] 图11是用于说明图10的流程图中的步骤S18的处理的流程图。
[0027] 图12是用于说明图11的流程图中的步骤S181与步骤S186之间的处理的流程图。
[0028] 图13是用于说明图1所示的数码相机的连续AF动作的流程图。
[0029] 图14是表示位于图1所示的固体成像元件5的AF区53的相位差检测用像素52A、52B 的排列的变形例的图。
[0030] 图15是表示位于图1所示的固体成像元件5的AF区53的相位差检测用像素52A、52B 的排列的变形例的图。
[0031] 图16是表示位于图1所示的固体成像元件5的AF区53的相位差检测用像素52A、52B 的排列的变形例的图。
[0032] 图17是表示位于图1所示的固体成像元件5的AF区53的相位差检测用像素52A、52B 的排列的变形例的图。
[0033] 图18是作为摄像装置说明智能手机的图。
[0034] 图19是图18的智能手机的内部框图。
【具体实施方式】
[0035] W下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
[0036] 图1是表示用于说明本发明的一实施方式的作为摄像装置的一例的数码相机的概 要结构的图。
[0037] 图1所示的数码相机具备：用于调焦的聚焦透镜;及透镜装置，其具有包含变焦透 镜等的摄影透镜1及光圈2。透镜装置构成摄像光学系统。透镜装置可对相机主体装卸自如 也可固定于相机主体。摄影透镜1至少包含聚焦透镜即可。并且，也可W是通过使整个透镜 系统移动来进行调焦的单焦点透镜。
[0038] 相机主体具备:通过透镜装置拍摄被摄体的CCD型或CMOS型等固体成像元件5;进 行连接于固体成像元件5的输出的相关双采样处理等模拟信号处理的模拟信号处理部6;及 将从模拟信号处理部6输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换电路7。模拟信号处理部6 及A/D转换电路7被系统控制部11控制。模拟信号处理部6及A/D转换电路7有时还内置于固 体成像元件5中。
[0039] 集中控制数码相机的整个电控制系统的系统控制部11控制透镜驱动部8来调整摄 影透镜1中包含的聚焦透镜的位置或调整摄影透镜1中包含的变焦透镜的位置。而且，系统 控制部11经由光圈驱动部9控制光圈2的开口量，由此进行曝光量的调整。
[0040] 并且，系统控制部11经由成像元件驱动部10驱动固体成像元件5,将通过摄影透镜 1拍摄的被摄体像作为摄像图像信号来输出。系统控制部11中，输入用户通过操作部14输入 的命令?胃号。
[0041 ] 如后述，系统控制部11选择对比度AF处理部18与相位差AF处理部19中的任一个， 使聚焦透镜向通过所选择的处理部确定的对焦位置移动。
[0042] 而且，该数码相机的电控制系统具备:主存储器16;存储器控制部15,连接于主存 储器16;数字信号处理部17,对从A/D转换电路7输出的摄像图像信号进行插值运算、伽马校 正运算及RGB/YC转换处理等来生成摄影图像数据;对比度AF处理部18,通过对比度AF方式 确定对焦位置;相位差AF处理部19，通过相位差AF方式确定对焦位置;外部存储器控制部 20,连接有装卸自如的记录介质21;及显示控制部22,连接有搭载于相机背面等的显示部 23。
[0043] 存储器控制部15、数字信号处理部17、对比度AF处理部18、相位差AF处理部19、外 部存储器控制部20及显示控制部22通过控制总线24及数据总线25相互连接，根据来自系统 控制部11的指令被控制。
[0044] 图2是表示搭载于图1所示的数码相机的固体成像元件5的整体结构的俯视示意 图。
[0045] 固体成像元件5具有受光面50,所述受光面上配置有沿行方向X及与行方向正交的 列方向Y排列为二维状的多个像素。在图2的例子中，该受光面50上设置有9个成为对焦对象 的区即AF区53。
[0046] AF区53是作为像素包含摄像用像素及相位差检测用像素的区。
[0047] 受光面50中，在除了 AF区53W外的部分仅配置摄像用像素。另外，AF区53可无间隙 地设置于受光面50上。
[004引图3是图2所示的一个AF区53的局部放大图。
[0049] AF区53上W二维状排列有像素51。各像素51包含光电二极管等光电转换部及形成 于该光电转换部上方的滤色器。
[0050] 图3中，对包含透射红色光的滤色器(R滤波器）的像素51(R像素51)标注文字"R"， 对包含透射绿色光的滤色器(G滤波器）的像素51(G像素51)标注文字"G"，对包含透射蓝色 光的滤色器(B滤波器）的像素51(B像素51)标注文字"B"。滤色器的排列在整个受光面50呈 拜耳排列。
[0051] AF区53中，G像素51的一部分（图3中标注阴影的像素51)成为相位差检测用像素 52。图3的例子中，包含R像素51及G像素51的像素行中的任意像素行中的各G像素51及相对 于该各G像素51在列方向Y上最靠近的相同颜色的G像素51成为相位差检测用像素52。在此， 如图3中图示，将二维状排列的一个方向规定为X方向或行方向，将另一方向规定为Y方向或 列方向。
[0052] 图4是仅示出图3所示的相位差检测用像素52的图。
[0053] 如图4所示，相位差检测用像素52包含相位差检测用像素52A及相位差检测用像素 52B运两种像素。
[0054] 相位差检测用像素52A是信号检测部(第1信号检测部），其接收通过摄影透镜1的 光瞳区域的不同部分的一对光束中的一个光束并检测与受光量相应的信号。
[0055] 相位差检测用像素52B是信号检测部(第2信号检测部），其接收上述一对光束中的 另一光束并检测与受光量相应的信号。
[0056] 另外，在AF区53中，相位差检测用像素52A及52BW外的多个像素51为摄像用像素， 摄像用像素接收透过摄影透镜1的上述一对光束并检测与受光量相应的信号。
[0057] 在各像素51的光电转换部上方设置有遮光膜，该遮光膜上形成有规定光电转换部 的受光面积的开口。
[0058] 摄像用像素51的开口的中屯、与摄像用像素51的光电转换部的中屯、一致。相对于 此，相位差检测用像素52A的开口（图4的空白部分）的中屯、相对于相位差检测用像素52A的 光电转换部的中屯、，向右侧偏屯、。并且，相位差检测用像素52B的开口（图4的空白部分)的中 屯、相对于相位差检测用像素52B的光电转换部的中屯、，向左侧偏屯、。在此所说的右方向为图 3所示的X方向的一方向，左方向为X方向的另一方向。
[0059] 根据该结构，通过由位于任意行的相位差检测用像素52A构成的像素组及由相对 于该像素组的各相位差检测用像素52A沿相同方向W相同距离配置的相位差检测用像素 52B构成的像素组，能够检测分别通过运两个像素组拍摄的图像中的行方向X的相位差。
[0060] 如图4所示，AF区53中至少设置有1个对排，所述对排中，沿行方向X交替配置有由 相位差检测用像素52A及相对于该相位差检测用像素52A沿与相位差的检测方向（行方向X) 正交的方向隔开规定距离而配置的相位差检测用像素52B构成的像素对PI及在像素对PI中 使相位差检测用像素52A与相位差检测用像素52B的位置关系相反的像素对P2。
[0061] 还能够将该对排称为由第1对及第2对构成，所述第1对为由沿着相位差的检测方 向排列的多个相位差检测用像素52A构成的第1信号检测部组(所有像素对P1的相位差检测 用像素52A)及由相对于第1信号检测部组的各相位差检测用像素52A沿Y方向的一方向（若 W图4为例，则是纸面的下方向相同距离（1像素量的距离)配置的相位差检测用像素52B 构成的信号检测部组(所有像素对P1的相位差检测用像素52B)，所述第2对为由相对于第1 信号检测部组的各相位差检测用像素52A沿相同方向（图4的例子中，为倾斜右下方向）W相 同距离配置且沿着检测方向排列的多个相位差检测用像素52A构成的第2信号检测部组(所 有像素对P2的相位差检测用像素52A)及由相对于第2信号检测部组的各相位差检测用像素 52A沿与上述Y方向的一方向相反的方向（图4的例子中，为纸面的上方向）W相同距离（1像 素量的距离)配置的相位差检测用像素52B构成的信号检测部组(所有像素对P2的相位差检 测用像素52B)。
[0062] 图1所示的相位差AF处理部19利用从位于根据用户操作等而从9个AF区53中选择 的一个AF区53的相位差检测用像素52A及相位差检测用像素52B读出的检测信号组，运算通 过上述一对光束形成的2个图像的相对位置偏离量即相位差。
[0063] 并且，相位差AF处理部19根据该相位差，求出摄影透镜1的调焦状态，在此求出偏 离对焦状态的量及偏离对焦状态的方向即散焦量。相位差AF处理部19根据该散焦量确定聚 焦透镜的对焦位置。
[0064] 系统控制部11作为进行第1对焦控制的对焦控制部发挥作用，所述第1对焦控制使 聚焦透镜向根据相位差检测用像素52A及相位差检测用像素52B的检测信号且通过相位差 AF处理部19确定的对焦位置移动。
[0065] 图1所示的对比度AF处理部18分析通过根据用户操作等而从9个AF区53中选择的1 个AF区53拍摄的图像，通过周知的对比度AF方式确定摄影透镜1的对焦位置。
[0066] 目P，对比度AF处理部18通过系统控制部11的控制来移动摄影透镜1的聚焦透镜位 置的同时求出按每个移动的位置(多个位置)获得的图像的对比度（明暗差）。并且，将对比 度变得最大的聚焦透镜位置确定为对焦位置。另外，对比度通过取相邻像素的信号的差分 的总计来获得。
[0067] 系统控制部11作为进行第2对焦控制的对焦控制部发挥作用，所述第2对焦控制使 聚焦透镜在可移动的最大范围（INF至MOD为止的范围）内从该范围的一端沿着光轴方向每 次移动任意距离，并使聚焦