图像拾取装置和聚焦控制方法

专利名称：图像拾取装置和聚焦控制方法
技术领域：
本发明涉及一种具有成像元件的图像拾取(image pickup)装置，该成像元件具有 实现光瞳划分功能的第一像素组。
背景技术：
—些成像元件具有用于以相位差检测系统(下文也称为"相位差AF")进行自聚 焦控制的专用像素(相位差AF像素)。 例如，日本公布专利申请No. 2008-147821公开了一种具有成像元件的图像拾取 装置，该成像元件(下文也称为具有相位差检测功能的成像元件)具有多个用于相位差AF 的像素对，且其中相应的遮光板的开口中心相对于微透镜的中心相互相对偏斜。这样的图 像拾取装置被配置为通过允许相位差AF像素接收经过摄影镜头出口光瞳(pupil)上的一 对部分区域的光通量而执行距对象的距离。

发明内容
但是，上述专利文献的图像拾取装置采用具有声称具有较小范围的可容许距离测 量的相位差检测功能成像元件。因此，如果开始AF操作时散焦量大(明显模糊的状态)，则 聚焦脱离可容许距离测量范围并且相位差AF难以实现。在这种情况下，将进行驱动镜头直 到聚焦镜头进入可容许的距离测量范围。但是，如果在远离焦点的相反方向驱动镜头，则将 难以进行快速AF操作(聚焦控制)。 因此，期望提供一种甚至当具有相位差检测功能的成像元件几乎不能进行相位差 AF时也可以执行合适的聚焦控制的图像拾取装置。 本发明的第一实施例为一种图像拾取装置，其包括驱动控制部分，控制将聚焦 镜头从摄影光学系统中的第一位置驱动至第二位置；成像元件，具有通过接收源自对象经 过在摄影光学系统中的出口光瞳上的以预定方向相互相对偏斜的一对部分区域的光通量 实现光瞳划分功能的第一像素组，和没有光瞳划分功能的第二像素组；以及聚焦控制部分， 驱动聚焦镜头朝向相位差检测系统从第一像素组的像素信号聚焦检测所检测的焦点对准 (in-focus)位置。在该图像拾取装置中，控制聚焦的部分包括聚焦方向检测部分，确定部 分，第一控制部分，和第二控制部分。这里，提供聚焦方向检测部分，用于通过在第一信息 和第二信息之间进行比较而检测焦点对准位置，其中，基于当聚焦镜头位于第一位置时从 第二像素组产生的像素信号获得第一信息，作为将被用于对比度检测系统的聚焦检测的聚 焦检测信息，而基于当聚焦镜头位于第二位置时第二像素组所产生的像素信号获得第二信 息，作为聚焦检测信息。提供确定部分，用于根据第一像素组的像素信号是否满足预定条件 而确定检测焦点对准位置的可靠性。提供第一控制部分，用于当确定部分确定第一像素组 的像素信号满足预定条件并且可靠度高时朝向基于第一像素组的像素信号检测的焦点对 准位置驱动聚焦镜头。提供第二控制部分，用于当确定部分确定第一像素组的像素信号不 满足预定条件并且可靠度低时朝向聚焦方向检测部分所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头。 本发明的第二实施例为一种包括如下步骤的聚焦控制方法控制聚焦镜头从摄影 光学系统中的第一位置至第二位置的驱动(驱动控制步骤)；以及接收源自对象经过在摄 影光学系统中的出口光瞳上的以预定方向相互相对偏斜的一对部分区域的光通量，然后驱 动该聚焦镜头朝向相位差检测系统从实现光瞳划分功能的成像元件的第一像素组的像素 信号聚焦检测所检测的焦点对准位置(聚焦控制步骤)。在该方法中，聚焦控制步骤包括通 过在第一信息和第二信息之间进行比较而检测焦点对准位置的子步骤，其中，基于当聚焦 镜头位于第一位置时从没有光瞳划分功能的成像元件的第二像素组产生的像素信号获得 第一信息，作为将被用于对比度检测系统的聚焦检测的聚焦检测信息，而基于当聚焦镜头 位于第二位置时第二像素组所产生的像素信号获得第二信息作为聚焦检测信息(焦点对 准方向检测子步骤)；根据第一像素组的像素信号是否满足预定条件确定检测焦点对准位 置的可靠性(确定子步骤)；当确定部分确定第一像素组的像素信号满足预定条件并且可 靠度高时朝向基于第一像素组的像素信号检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头(第一控制 子步骤)；当确定子步骤确定第一像素组的像素信号不满足预定条件并且可靠度低时朝向 聚焦方向检测子步骤所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头(第二控制子步骤)。
根据本发明的任意实施例，提供第一像素组，以便通过接收源自对象经过在摄影 光学系统中的出口光瞳上的以预定方向相互相对偏斜的一对部分区域的光通量而实现光 瞳划分功能。此外，还提供了没有光瞳划分功能的第二像素组。如果确定第一像素组的像 素信号满足预定条件并且检测焦点对准位置的可靠度高，则聚焦镜头被朝向相位差检测系 统基于第一像素组的像素信号聚焦检测所检测的焦点对准位置驱动。另一方面，如果确定 第一像素组的像素信号不满足预定条件并且检测焦点对准位置的可靠度低，则聚焦镜头被 沿着通过在第一信息和第二信息之间进行比较而检测的焦点对准位置的方向驱动，基于当 聚焦镜头位于第一位置和第二位置的每个位置时第二像素组所产生的像素信号获得该第 二信息，作为用于以对比度检测系统的聚焦检测的聚焦检测信息。因此，甚至当具有相位差 检测功能的成像元件几乎不能进行相位差AF时也可执行合适的聚焦控制。


图1为说明根据本发明的实施例的图像拾取装置外部配置的视图； 图2为说明根据本发明该实施例的图像拾取装置外部配置的视图； 图3为图像拾取装置的纵向横截面； 图4为说明图像拾取装置的电气配置的框图； 图5为说明成像元件配置的示意图； 图6为说明成像元件配置的示意图； 图7为说明成像元件配置的示意图； 图8为说明成像元件上多个区域的示意图； 图9为说明采用AF线的相位差AF的原理的示意图； 图10为概念地说明靠近成像表面10mm时散焦(defocus)焦平面的情形的示意 图； 图11为概念地说明靠近成像表面200iim时散焦焦平面的情形的示意5
图12为概念地说明靠近成像表面lOOiim时散焦焦平面的情形的示意图； 图13为概念地说明焦平面与成像表面重合时的焦点对准状态的示意图； 图14为概念地说明离开成像表面lOOiim或更多时散焦焦平面的情形的示意图； 图15为概念地说明离开成像表面200iim或更多时散焦焦平面的情形的示意图； 图16为概念地说明离开成像表面lOmm或更多时散焦焦平面的情形的示意图； 图17为说明位移量和散焦量之间关系的示意图； 图18为说明对比度AF原理的示意图； 图19为说明图像拾取装置基本操作的流程图； 图20为说明图像拾取装置基本操作的流程图； 图21为说明利用对比度AF在焦点对准方向上的检测操作的流程图； 图22为说明利用对比度AF的焦点对准方向的检测的视图； 图23为说明利用对比度AF的焦点对准方向的检测的视图。
具体实施例方式[图像拾取装置的外部配置] 图1和图2为示出根据本发明第一实施例的图像拾取装置1的外部配置的视图。 这里，图1为图像拾取装置1的前视图，图2为图像拾取装置2的后视图。此外，图3说明 了图像拾取装置1的垂直横截面视图。 在该实施例中，例如图像拾取装置1可以为数码SLR静态照相机。图像拾取装置 1包括照相机身10和用作可移除地连至照相机身10的可互换镜头的摄影镜头2。
在图1中，在照相机身1的前侧，存在摄影镜头2连接其上的安装部分301 ;设置 在安装部分301横向右侧上的镜头置换按钮302;以及从前左端部(X方向上的左侧)突出 以允许用户单手(或双手)紧握照相机身10的握持部分303。此外，照相机身IO具有左上 前部(Y方向的左上侧)上的模式设置转盘305、右上前部上的控制值设置转盘306、和握持 部分303上表面上的快门按钮307。 在图2中，在照相机身10的后表面上提供液晶显示器(LCD)311、设置按钮312、十 字键(cross-key)选择器314、和按钮315。设置按钮312位于LCD 311的左侧，十字键选 择器314位于LCD 311的右侧。按钮315位于十字键选择器314的中心。另外，在照相机 身10的后表面上还提供了电子取景器(EVF)316、眼罩(eye cup) 321、主开关317、曝光修 正按钮323、自动曝光(AE)锁定按钮324、闪光灯318、和连接端部分319。 EVF 316相对于 LCD 311设置在上部。眼罩321形成在EVF 316周围。主开关317设置在EVF 316的左侧。 曝光修正按钮323和AE锁定按钮324设置在EVF 316的右侧。闪光灯318和连接端部分 319位于EVF 316的上部。 安装部分301具有多个电触点，用于和附加的摄影镜头2、机械连接的连接装置等 电连接。 镜头置换按钮302为被按下以移除连至固定部分301的摄影镜头2的按钮。握持 部分303为在拍摄操作期间用户用来握持图像拾取装置1的部分，并具有指形轮廓以产生 更舒适体验。在握持部分303的内部设立有电池存储空间和卡存储空间(未示出)。电池 容纳腔被设计为容纳用作照相机电源的电池69B(参见图4)，而卡容纳腔被设计为可移除地容纳记录介质、存储卡67 (参见图4)以便将所拍摄图像的图像数据记录在存储卡67上。握持部分303可具有设置用于检测用户是否握住握持部分303的握持传感器。
模式设置转盘305和控制值设置转盘306都由可在与照相机身10的顶面基本上平行的平面内旋转的基本上盘形元件形成。模式设置转盘305可操作以选择在图像拾取装置1中所提供的其中一种模式或者功能，例如自动曝光(AE)控制模式，自动聚焦(AF)控制模式，各种拍摄模式(例如用于拍摄静态图像的静态图像拍摄模式和用于连续拍摄图像的连续拍摄模式)，以及用于再现所记录图像的再现模式。另一方面，控制值设置转盘306被安排用于为对在图像拾取装置1中提供的每种功能设置控制值。 快门按钮307为可被部分按压("半按")以及可进一步被按压("全按")的按压开关。在静态图像拍摄模式下，当半按快门按钮307时(Sl)，执行在拍摄对象的静态图像之前的预拍摄操作(预拍摄操作包括设置曝光量控制值和聚焦调节或者聚焦)。然后，当全按快门按钮307时(S2)，执行拍摄操作(对曝光成像元件101(参见图3)的一系列操作，对曝光所获得的图像信号执行预定的图像处理，以及将所产生的图像信号记录在诸如存储卡的记录介质上)。 LCD 311包括能够显示图像的彩色液晶面板。LCD 311被配置为显示成像元件IOI(参见图3)所采集的图像或者再现和显示所记录的图像，并且还被配置为显示用于设置在图像拾取装置1中所提供的功能或者模式的设置屏幕。替代LCD 311，可构造为采用有机电致发光和等离子显示器。设置按钮312为可被操作以执行在图像拾取装置1中所提供的功能的按钮。设置按钮312的实例包括用于设置在LCD 311上显示的菜单屏幕上所选择的项目的选择设置开关，选择取消开关，用于切换菜单屏幕上显示的菜单显示开关，显示开/闭开关，和显示放大开关。十字键选择器314具有环形元件，该元件具有多个在周向上以固定间隔设置的按压部件(在附图中以三角形标记的部分)。十字键选择器314被构造为按压部件的按压操作将被接触点、与每个按压部件对应的开关(未示出)所检测。按钮315位于十字键选择器314的中心。十字键选择器314和按钮315可操作以输入指令，例如，改变拍摄放大倍率以沿广角(宽)方向或者摄远镜头(远)方向移动变焦镜头212的指令，设置用于一帧接一帧的使在LCD 311上再现的记录图像前进的帧前进特征的指令，以及设置拍摄条件的指令(例如光圈值、快门速度、和闪光灯的打开和关闭)。
EVF 316例如包括可显示图像的彩色液晶面板(未示出)。EVF 316被配置为显示成像元件101(参见图3)所采集的图像或者再现和显示所记录的图像。在实际拍摄(用于图像记录的拍摄)之前，提供现场视野(预览)显示器，从而对象可以以基于由成像元件IOI所连续产生的图像信号的电影形式出现于EVF 316上或者LCD 311上。这一点使得用户可直观地检查将由成像元件101所实际拍摄的对象。主开关317由可向左和右滑动的两接触滑动开关形成。当主开关317被设置在图2中的右部时，图像拾取装置1加电。当主开关317被设置在左部时，图像拾取装置1断电。 闪光灯318被形成为弹出内置式闪光灯。可以采用连接端部分319将外部闪光灯等连至照相机身10。 眼罩321为基本上C形的具有遮光特性并能够阻挡外部光进入EVF 316的遮光元件。 曝光修正按钮323为手工调节曝光量值(光圈值或者快门速度)的按钮。AE锁定按钮324为固定该曝光量的按钮。 摄影镜头2用作通过其接收来自对象的光(光学图像)的镜头窗口，并且还用作用于引导对象光进入在照相机身10中所提供的成像元件101中的摄影光学系统。可通过按压上面描述的镜头置换按钮302从照相机身10移除摄影镜头2。 摄影镜头2包括具有沿着光轴LT串联安排的多个镜头的镜头组21 (参加图3)。镜头组21包括被配置为执行聚焦调节的聚焦镜头211 (参见图4)，以及被配置为执行可变放大的变焦镜头212(参见图4)。沿着光轴LT(参见图3)的方向驱动聚焦镜头211和縮放镜头212以便分别执行聚焦调节和可变倍率。摄影镜头2还包括在一圆筒摄影镜头2的外周上的合适位置的操作环，以便可沿着该圆筒的外周表面旋转。响应于手工操作或者自动操作，变焦镜头212根据旋转方向和操作环的旋转量沿着光轴LT的方向移动，并被设置为与变焦镜头212移动到的位置相对应的縮放倍率(zoom magnification)(拍摄倍率)。
成像元件101被安排在和当摄影镜头2被连至照相机身10上时组成摄影镜头2的镜头组21的光轴LT垂直的方向上。成像元件101可以为互补金属氧化物半导体(CMOS)彩色区域传感器(CMOS成像元件)，其中例如多个具有光电二极管的像素被两维地按照矩阵安排，并且各个像素配备有具有不同光谱特征的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)颜色过滤器。成像元件(成像传感器)101产生关于通过摄影镜头(摄影光学系统)2形成的对象光学图像的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)颜色成份的模拟电信号(图像信号)，并且将其作为R、G和B彩色图像信号输出。将在后文描述该成像元件101的配置细节。
成像元件101被保持在可在垂直于光轴L的平面上沿两个空间方向移动的成像元件驱动机构200上。快门单元40沿光轴方向被设置在成像元件101之前。快门单元40包括上下移动的帘(未示出)并被形成为配置用于执行沿光轴L指向成像元件101的对象光的光路开启操作以及光路阻挡操作的机械焦平面快门。如果成像元件101为可被完全电子地快门操作(shutter)的成像元件，则可省略快门单元40。
[图像拾取装置的电气配置] 图4为说明整个图像拾取装置1的电气配置的框图。在图4中，与图1至3中所示出的元件相同或者类似的元件被分配了相同的附图标记。为描述方便，将首先描述摄影镜头2的电气配置。 除了形成如上所述的摄影光学系统的镜头组21以外，摄影镜头2还包括镜头驱动机构24、镜头位置检测单元25、镜头控制单元26、和光圈驱动机构27。
在镜头组21中，被配置用于调节入射至照相机身10中的成像元件101上的光量的聚焦镜头211、变焦镜头212和光圈23被保持在圆筒内光轴LT的方向上(参见图3)。因此，在成像元件101上接收和形成对象的光学图像。执行聚焦操作，使得照相机身10中的AF致动器71M沿光轴LT方向驱动镜头组21。 镜头驱动机构24例如包括螺旋面(helicoid)和使该螺旋面旋转的齿轮(未示出)。响应于经耦合器74从AF致动器71M接收的驱动力，镜头驱动机构24沿与光轴LT平行的方向驱动聚焦镜头211或任何其它合适的元件。分别根据AF致动器71M的旋转方向和旋转速度确定聚焦镜头211的移动方向和移动量。 镜头位置检测单元25包括编码器板和编码器刷。编码器板具有多个在镜头组21的可移动范围内沿光轴LT的方向预定间距(pitch)上定义的编码图(code pattern)。编
8码器刷沿着圆筒22和编码器板可滑动接触地移动。镜头位置检测单元25被配置用于在聚焦控制期间检测镜头组21的移动量。镜头位置检测单元25所检测的镜头位置例如作为脉冲数输出。 镜头控制单元26例如包括具有内置式存储器(未示出)的微型电脑，该存储器例如是存储控制程序的只读存储器(ROM)或者存储关于状态信息的数据的闪速存储器。镜头控制单元26具有执行通过连接器(co皿ector)Ec与照相机身10的主控制单元62之间的通信的通信功能。例如，镜头组21的状态信息数据如焦距、出口光瞳位置、光圈值、焦点对准距离，以及环境光量可被传送至主控制单元62。而且，例如可从主控制单元62接收关于聚焦镜头211的驱动量的数据。此外，在拍摄时，关于摄影镜头2的焦距信息、聚焦镜头211的位置、光圈值等等的数据可被传送至主控制单元62。 光圈驱动机构27被配置用于响应于通过耦合器(coupler) 75从光圈驱动致动器73M接收的驱动力改变光圈23的光圈直径。 接下来，将描述照相机身10的电气配置。除了上述的元件之外，照相机身IO例如包括成像元件101和快门单元40、模拟前端(AFE) 5、图像处理单元61、图像存储器614、主控制单元62、闪光电路63、操作单元64、视频随机存储器(VRAMs)65(65a和65b)、卡接口(I/F) 66、存储卡67、通信I/F 68、电源电路69、电池69B、聚焦驱动控制单元71A、AF致动器71M、快门驱动控制单元72A、快门驱动致动器72M、光圈驱动控制单元73A、和光圈驱动致动器73M。 如上所述，成像元件101由CMOS传感器制成。下面描述的时序控制电路51控制成像操作，例如成像元件101的曝光操作的开始(以及结束)、成像元件101中所包括的单独像素的输出选择、和像素信号的读取。 AFE 5被配置用于向成像元件101提供时序信号以便执行预定操作，并对从成像元件101输出的图像信号( 一组和CMOS区域传感器的单独像素所接收的光束对应的模拟信号)进行预定的信号处理以便将其转化为为数字信号，这些数字信号然后被输出至图像处理单元61。 AFE 5包括时序控制电路51、信号处理单元52、和模数(A/D)转换单元53。
时序控制电路51在从主控制单元62输出的基准时钟信号的基础上产生预定的定时脉冲(例如垂直扫描脉冲9 Vn、水平扫描脉冲(p Vm、和用于产生重置信号(p Vr的脉冲)，并将其输出至成像元件101以便控制成像元件101的成像操作。通过将预定的定时脉冲输出至信号处理单元52和A/D转换单元53，信号处理单元52和A/D转换单元53的操作得到控制。 信号处理单元52被配置用于对从成像元件101输出的模拟图像信号进行预定的模拟信号处理。信号处理单元52包括相关双采样(CDS)电路、放大来自成像元件101的电荷信号的自动增益控制(AGC)电路、和箝位电路。 在信号处理单元52的AGC电路中，将来自通常设置在将在后文进行描述的像素线Ln上的相应像素(G像素llgb、R像素llr、和B像素llb)的电荷信号(像素信号)以增益(放大系数)a进行放大。此外，将来自沿将在后文进行描述的AF线Lf的各个像素的电荷信号以增益P (P > a)进行放大。在接收通过摄影镜头2的出口光瞳部分的光通量的相位差AF的像素中，其灵敏度与摄影的常规像素相比将下降。因此，有必要以高于常规的增益放大信号以便保证合适的输出水平。
A/D转换单元53被配置用于基于从时序控制电路51输出的定时脉冲将从信号处理单元52输出的模拟R、G和B图像信号转化为具有多个比特(例如，12比特)的数字图像信号。图像处理单元61被配置用于对从AFE 5输出的图像数据执行预定的信号处理以便产生图像文件。图像处理单元61包括黑色电平校正电路611、白平衡控制电路612、和伽马校正电路613。被取入图像处理单元61中的图像数据与成像元件101的读出同步地被一次写入图像存储器614。随后，在图像处理单元61的每个块中，访问并且然后处理写入该图像存储器614中的图像数据。 黑色电平校正电路611被配置用于将A/D转换单元53所获得的A/D转换数字R、G和B图像信号的黑色电平校正为基准黑色电平。 白平衡控制电路612被配置用于基于根据光源的基准白色进行红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)颜色组份的数字信号的电平转换(白平衡(WB)调节)。SP，基于从主控制单元62提供的WB调节数据，白平衡控制电路612从亮度或者色度数据指定估计为拍摄对象白色部分的一部分。然后白平衡控制电路612确定指定部分中的R、G和B颜色组份的平均值(mean)，以及G/R比率和G/B比率。该平均值、G/R比率、和G/B比率被用作进行电平校正的R和B校正增益。 伽马校正电路613被配置用于校正WB调节后的图像数据的灰度特性。具体地，伽马校正电路613采用提前对每种颜色组份设置的伽马校正表格对图像数据的电平进行非线性转换，并进行偏移量调节。 图像存储器614为在拍摄模式下临时存储从图像处理单元61输出的图像数据、以及被主控制单元62用作对图像数据进行预定处理的工作区域的存储器。在再现模式下，图像存储器614临时存储从存储卡67读取的图像数据。 主控制单元62例如包括具有内置式存储单元(例如存储控制程序的ROM或者临时存储数据的闪速存储器)的微型电脑，并被配置用于控制图像拾取装置1的单独部件的操作。 此夕卜，当执行手抖(hand-shake)校正模式时主控制单元62基于抖动检测传感器(未示出)的抖动检测信号确定抖动方向和抖动量。基于所确定的抖动方向和抖动量，主控制单元62产生并向图像元件驱动机构200输出抖动校正控制信号。然后，成像元件101被成像元件驱动机构200驱动并且沿抵消手抖动的方向移动。 在闪光拍摄模式下，闪光电路63被配置用于将从闪光单元318或者连接至连接端
部分319的外部闪光灯发出的光量控制到由主控制单元62所指定的光量。 操作单元64包括上述的模式设置转盘305、控制值设置转盘306、快门按钮307、设
置按钮312、十字键选择器314、按钮315、和主开关317，并且被配置用于向主控制单元62
输入操作信息。 VRAM 65a和65b为具有分别对应于LCD 311和EVF 316的像素数的图像信号存储容量的缓冲存储器，并且被分别设置在主控制单元62和LCD 311之间以及主控制单元62和EVF 316之间。卡I/F 66为允许在存储卡67和主控制单元62之间发送和接收信号的接口。存储卡67为其上存储主控制单元62所产生的图像数据的记录介质。通信I/F 68为配置用于允许将图像数据和其它合适数据发送至个人电脑或者任何其它合适的外部设备的接口。
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电源电路69例如由恒定电压电路形成并且用于产生驱动整个图像拾取装置1的电压，该整个图像拾取装置包括控制单元(例如主控制单元62)、成像元件101和各种其它驱动单元。在从主控制单元62提供至电源电路69的控制信号的控制下对成像元件101供电(energize)。电池69B包括主电池(例如碱性电池)和辅助电池(例如镍氢可充电电池)，并用作对整个图像拾取装置1供电的电源。 聚焦驱动控制单元71A被配置用于基于从主控制单元62提供的AF控制信号产生
用于AF致动器71M的驱动控制信号，致动器71M被用于向焦点对准位置移动聚焦镜头211。
AF致动器71M包括步进电动机并通过耦合器74为摄影镜头2的镜头驱动机构24提供镜头
驱动力。AF致动器71M可被安装在可互换摄影镜头2中而不是在照相机身10中。 快门驱动控制单元72A被配置用于基于从主控制单元62提供的控制信号产生用
于快门驱动致动器72M的驱动控制信号。快门驱动致动器72M是驱动快门单元40打开和
关闭的致动器。 光圈驱动控制单元73A被配置用于基于从主控制单元62提供的控制信号产生用于光圈驱动致动器73M的驱动控制信号。光圈驱动致动器73M通过耦合器75对光圈驱动机构27施加驱动力。 照相机身10还包括相位差AF计算电路76和对比度AF计算电路77，两者基于从黑色电平校正电路611输出的黑色电平校正图像数据执行用于自聚焦(AF)控制的计算。
下面，将详细描述图像拾取装置1的AF操作，以及采用相位差AF计算电路76和对比度AF计算电路77的成像元件101的配置。
[成像元件101的配置和图像拾取装置1的AF操作] 图像拾取装置1被配置用于执行相位差AF，其中经出口光瞳不同部分透过的透过光束被成像元件101接收。现在将描述成像元件101的配置和采用成像元件101的相位差AF的原理。 图5和图6为说明成像元件101的配置的视图。 成像元件101被配置用于通过在成像表面101f的中心所指定的AF区域(聚焦检测区域)Ef(Efa)中以相位差检测系统进行的聚焦检测执行距离测量(参见图5)。
具体地，如表示AF区域Efa的外侧和内侧上的像素的图7所示，AF线Lf (阴影部分)被水平形成于成像元件101上并具有执行相位差AF的光瞳划分功能(下面将描述其细节)。可在定义为包含相应AF线Lf的部分区间的区域的Af区域Efa中执行相对于对象的距离测量。 往回参考图6，将详细描述AF区域Ef。 AF区域Ef包括没有光瞳划分功能并由被设置为红色(G)、绿色(G)、和蓝色(B)颜色过滤器布置在光电二极管上的R像素111、G像素112和B像素113构建的一组常规像素(第二像素组)(下文，将简单地将该像素称为"常规像素")。此外，AF区域Ef包括用于执行相位差AF的像素对组llf，并具有后面描述的遮光板12a和12b(阴影部分)(下文，简称为"AF像素对")。 AF区域Ef包括其中G像素112和R像素111在水平方向上交替设置的Gr线Ll，以及其中B像素113和G像素112在水平方向上交替设置的Gb线L2。 Gr线Ll和Gb线L2都分别形成常规像素110的水平线(常规像素线)。Gr线Ll和Gb线L2交替设置在垂直方向上以形成Bayer布置。 另外，在AF区域Ef中，Af线(聚焦检测像素行)Lf形成为使得AF像素对llf以行水平设置。AF线Lf在垂直方向上相互相邻并在垂直方向上周期性形成，使得如图7所示10条常规像素线Ln被AF线Lf夹在中间。 在本实施例的图像拾取装置1中，除了 AF区域Efa以外，每个都具有一组Af像素对llf以及一组常规像素110的八个Af区域Efb可另外被构造在AF区域Efa的周围(参见图8)。因此，当在成像表面101f上例如限定9个AF区域(聚焦检测区域)Ef时，将对一个由主控制单元62自动选择的AF区域Ef执行通过相位差AF所进行的聚焦控制。这里，可通过用户在例如显示于LCD 311上的设置屏幕上的输入指定其中如图5所示存在一个AF区域的AF模式(下文也称作"单个区域")和另一个其中如图8所示出存在九个AF区域Ef的另一个AF模式(下文也称作"多个区域")。
接下来，将详细描述采用AF线的相位差AF原理。
图9为说明采用AF线Lf的相位差AF的原理的视图。 具有遮光板12a和12b的两组或者多组像素11a和lib被水平设置在AF线上，使得遮光板12a的开口 OP和遮光板12b的开口 OP形成为相互镜向对称。开口 OP负责将来自可互换镜头2的出口光瞳右侧部分Qa的光通量Ta和来自可互换镜头2的出口光瞳的左侧部分Qb的光通量Tb分开。换言之，像素11a具有其中狭缝状(slit-sh即ed)开口 OP相对于直接在板12a下面的光电转换部分(光电二极管)PD偏向右侧的遮光板12a (后文，这样的像素也被称为"第一AF像素")。而且，像素lib具有其中狭缝状开口 OP相对于直接在板12b下面的光电转换部分(光电二极管)PD偏向左侧的遮光板12b (后文，这样的像素也被称为"第二AF像素")。像素lla和像素llb被交替设置在AF线Lf上(参见图6)。因此，第一 AF像素11a的光电转换部分PD接收来自出口光瞳的右侧部分Qa、经过微透镜ML和遮光板12a的开口 OP的光通量Ta。而且，第二AF像素lib的光电转换部分PF接收来自出口光瞳的左侧部分Qb、经过微透镜ML和遮光板12b的开口 OP的光通量Tb。换言之，允许由第一 AF像素11a和第二 AF像素lib组成的AF像素对接收源自对象、经过水平设置在可互换镜头2的出口光瞳相对(o卯osite)侧上的右侧和左侧部分( 一对部分区域)Qa和Qb的光通量Ta和Tb。因此，可通过由一组这样的AF像素对llf (第一像素组)组成的AF线LF实现光瞳划分功能。 下文，第一AF像素11a的像素输出被称为"A型像素输出"，第二 AF像素lib的像素输出被称为"B型像素输出"。现在将例如参考图10至16描述从其中一条AF线Lf上的AF像素对llf的像素安排获得的A型像素输出和B型像素输出之间的关系。
图10为概念地说明靠近成像元件101的成像表面101f 10mm或更多时散焦焦平面的情形的示意图。图ll为概念地说明靠近成像表面101f lOOym时散焦焦平面的情形的示意图。图12为概念地说明靠近成像表面101f 200iim时散焦焦平面的情形的示意图。此外，图13为概念地说明焦平面与成像表面101f重合时的焦点对准状态的示意图。另外，图14为概念地说明离开成像表面101f lOOiim时散焦焦平面的情形的示意图。图15为概念地说明离开成像表面lOlf 200iim时散焦焦平面的情形的示意图。图16为概念地说明离开成像表面101f lOmm或更多时散焦焦平面的情形的示意图。 参考图IO至16，如可从"A型"曲线Gal至Ga7所表示的A型图像序列与"B型"
12曲线Gbl至Gb7所表示的B型图像序列之间的比较看出，散焦量越大，在成像元件101的水平方向上的A型图像序列和B型图像序列之间所产生的位移(shift)量(偏差量)也越大。
S卩，例如可通过如图17中的曲线Gc的线性函数表示上述位移量和相距成像元件101的成像表面101f散焦焦平面的量(散焦量)之间的关系。在工厂试验等期间可提前获得曲线Gc的倾角。 因此，上述位移量通过相位差AF计算电路76基于成像元件101的AF线Lf的输出计算，而散焦量则然后基于图17中的曲线Gc计算。当对聚焦镜头211给出与计算的散焦量相当的驱动量时可执行AF操作。即，主控制单元62被配置用于基于由AF像素对11 f的组构成的AF线Lf的像素信号朝向相位差检测系统的聚焦检测所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头211。因此，可能快速执行相位差AF所进行的聚焦控制。 现在，当一般地考虑数码相机的视野深度(d印th of field)时，优选通过聚焦精度比相位差AF更高的对比度检测系统的聚焦检测(对比度AF)执行最终聚焦操作。然后，也在该实施例的图像拾取装置1中，采用对比度AF以便高精度聚焦。下面将描述该对比度AF的原理。 图像拾取装置1中的对比度AF读取如上所述的AF区域Ef中的G像素112像素组，然后计算该AF区域Ef的对比度评估值(AF评估值)。这样的对比度评估值(下文，简单称为"对比度")例如被计算为AF区域中相邻G像素112之间差的绝对值的和。
这里，如果每次聚焦镜头211沿确定方向移动时都计算该对比度，则可获得对比度的相应值与聚焦镜头2相应位置的关系，即如图18所示该对比度单调增加至峰值Qk然后从峰值Qk单调下降。聚焦镜头211被配置用于移动直到其超过焦点或者对比度的峰值Qk。 随后，如图18所示，当获得峰值Qk、Dn-l、Dn和Dn+l附近的对比度值以及聚焦镜头相应的位置Pn-l、Pn、和Pn+l时，可采用由下面的方程(1)所给出的二次插值法近似确定聚焦镜头211的焦点对准位置Pf :
[方程l]
「 ， n, —1(尸"+ 12—尸"2) + ￡>"(尸"一12—尸"+ 12) + "" + 1(尸"2—尸"一l2) ,，、
=-v-^-^-^-^-…(1 )
2(d"-icp" + i —尸")+ d"cp" — i一尸"+ i) + Z)" + icp" — p" —l)} 在上述对比度AF中，对比度AF计算电路77确定AF区域Ef中的对比度，然后聚焦驱动控制单元71A将聚焦镜头211移动至由上述方程(1)所确定的焦点对准位置。因此，可高聚焦精度地执行自聚焦控制(AF控制)。 因此，根据本发明该实施例的图像拾取装置1能够通过执行其中高聚焦精度的对比度AF与可如上所述高速检测焦点对准位置的相位差AF —起使用的混合AF而高精度地进行快速AF控制。具体地，聚焦镜头211被快速移动至相位差AF所检测的焦点对准位置附近，而在焦点对准位置附近通过对比度AF执行最终的聚焦控制。 对比度AF不仅负责通过上述爬山(hill-climbing)AF驱动镜头至聚焦位置，而且负责通过在不同镜头位置所获得的对比度之间进行比较来决定镜头在哪个方向聚焦于焦点对准位置(焦点)方向上。换言之，其决定镜头聚焦于对象的短距离侧(下文，简单称为"近侧")还是长距离侧(下文，检测称为"远侧")。 另一方面，对基于成像元件101中AF线Lf的输出的相位差AF而言，通常认为可
13测量范围可比常规AF传感器的相位差AF的短。例如，如图IO或者图16所示，在大的散焦量状态下对焦点对准位置的检测可能不比常规更容易。 因此，如果在AF区域Ef中不容易执行以AF线Lf进行的距离测量，则通过如上所述的对比度AF来检测焦点对准位置的方向(焦点对准方向)，并且然后沿该焦点对准方向移动聚焦镜头211。随后，当聚焦镜头211进入AF线Lf的距离测量可容许范围内时，进行由联合相位差AF的混合AF所进行的聚焦控制。 这里，以下面的方程(2)作为评估函数以确定是否可允许AF线Lf所进行的距离测量，或者相位差AF的可靠性是高还是低。具体地，当由下述方程(2)获得的计算值(输出值)J高于先前通过工厂试验等等定义的阈值Jth时其是可靠的，而当计算值J不比阈值Jth高时其是不可靠的。
[方程2]_/ = 2]
《
(2)
图19和20为说明图像拾取装置1基本操作的流程图。通过主控制单元62进行 在方程2中，n表示AF区域Ef中AF线Lf上的AF像素对llf的总数，Xi表示第"i"个AF像素对1 lf距AF线Lf左侧的位置，并且Yi表示位置Xi上的AF像素对llf的像
素输出。 可通过确定由AF像素对llf的组(第一像素组)组成的AF线Lf所产生的像素信号是否满足预定条件，来简单执行相位差AF对装配好的(in-fit)位置的检测的可靠性。具体地，是确定通过向上述方程(2)输入来自AF线Lf的像素信号所产生的输出值J是否满足其比阈值Jth高的条件。 因此，可以简单地评估相位差AF的可靠性。 下文，将具体在下面描述与相位差AF的可靠性评价相关联的图像拾取装置1的聚
焦控制。
该操作。 首先，通过主开关317对图像拾取装置1加电以启动成像元件101。随后，半按快门按钮307以开启AF操作，然后确定AF模式是否为设置单个区域(参见图5)的模式(步骤ST1)。这里，如果AF模式为设置单个区域的模式，则该过程继续到步骤ST2。如果AF模式为设置多个区域(参见图8)的模式，则该过程继续到步骤STll。 在步骤ST2，在单个区域中评估相位差AF的可靠性。具体地，在图5所示出的成像表面101f的中心上的AF区域Efa中，采用上述方程(2)确定以AF线Lf进行距离测量是否可能。 在步骤ST3，基于步骤ST2的可靠性评估结果，确定相位差AF的可靠性是否低。这里，如果相位差AF的可靠性低，或者通过上述方程(2)获得的计算值J处于不高于阈值Jth的数值范围内，则该过程继续道步骤ST4。另一方面，如果相位差AF的可靠性高，或者通过上述方程(2)获得的计算值J处于不高于阈值Jth的数值范围之外，则该过程继续道步骤ST9。 S卩，在步骤ST3，如果基于从由一组AF像素对llf组成的AF线Lf所产生的像素信
14号相位差AF确定相位差AF具有高可靠性，则朝向将在后面描述的步骤ST9中基于像素信 号所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头211。另一方面，在步骤ST3，如果基于从AF线Lf 所产生的像素信号确定相位差AF具有低可靠性，则朝向将在后面描述的步骤ST4和ST6中 通过对比度AF所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头211。 在步骤ST4，检测在单个区域中以对比度AF聚焦的方向。具体地，在图5所示出的 成像表面101f中心上的AF区域Efa中，将该对比度与如上所述在聚焦镜头211的不同位 置所获得的另一个对比度相比较。因此，检测聚焦镜头211的焦点对准方向(下面将描述 其细节)。 在步骤ST5，确定在步骤ST4是否检测出焦点对准方向。这里，如果确定了焦点对 准方向，则该过程继续到步骤ST6。如果没有检测出，则该过程继续到步骤STIO。在步骤 ST6， AF致动器71M沿着在步骤ST4所检测的焦点对准方向驱动聚焦镜头211。
在步骤ST7，和步骤ST2—样，评估单个区域中的相位差AF或者图5中所示出的 AF区域Efa的可靠性。这里，确定在聚焦镜头211沿对比度AF所检测的焦点对准方向移动 期间相位差AF的可靠性。通过这种方式，即使镜头被对比度AF驱动，也可能通过观测相位 差AF的可靠性而在获得高可靠性时快速切换至混合AF。 在步骤ST8，基于在步骤ST7中的可靠性评估结果确定相位差AF的可靠性高或者 低。这里，如果相位差AF的可靠性高，则该过程继续到步骤ST9。如果其可靠性低，则该过 程返回到步骤ST6。 在步骤ST9，采用上述的混合AF进行聚焦控制。换言之，如果在步骤ST8或者后续 步骤ST19或者ST29中确定相位差AF的可靠性高，则以混合AF的相位差AF驱动聚焦镜头 211而不是以对比度AF驱动聚焦镜头211。因此，即使在起动AF时成像元件101相位差AF 困难，也可通过快速移动至混合AF进行合适的聚焦控制。 在步骤ST10，确定低对比度的对象处于在AF区域Ef中所捕获的低对比度状态，然 后放弃AF操作并然后将聚焦镜头211驱动至非限制的位置(位置"①")。
在步骤ST11，对全体多个区域评估相位差AF的可靠性。具体地，上述方程(2)被 用于确定是否可能在图8所示出的成像表面101f的全部九个AF区域中以AF线Lf进行距 在步骤ST12中，基于步骤STll中的可靠性评估结果确定相位差AF是否在所有的 AF区域Ef中具有低可靠度。这里，如果相位差AF的可靠性在所有AF区域Ef中低，或者 通过上述方程(2)所获得的计算值J不比阈值Jth高，则该过程继续到步骤ST13。另一方 面，如果相位差AF的可靠性在所有AF区域Ef中高，或者通过上述方程(2)所获得的计算 值J比阈值Jth高，则该过程继续到步骤ST20。 即，在步骤ST12，如果基于从由一组AF像素对llf组成的AF线Lf所产生的像素 信号确定相位差AF具有高可靠度，则向在如上所述的步骤ST9中基于像素信号所检测的焦 点对准位置驱动聚焦镜头211。另一方面，在步骤ST12中，如果基于从AF线Lf所产生的像 素信号确定相位差AF具有低可靠度，则向在如后文所述的步骤ST13、ST17、和ST22中对比 度AF所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头211。 在步骤ST13，检测在全体多个区域中以对比度AF聚焦的方向。具体地，在图8所 示出的所有九个成像表面101f的AF区域Ef中，将该对比度与如上所述在聚焦镜头211的不同位置获得的另一个对比度相比较。这样，检测聚焦镜头211的焦点对准方向(将在后 面描述其细节)。 在步骤ST14，确定是否存在在步骤ST13检测到焦点对准方向的任何AF区域Ef。 这里，如果存在检测焦点对准方向的任何AF区域Ef ，则该过程继续到步骤ST15。如果不存 在检测焦点对准方向的任何AF区域Ef ，则该过程继续到步骤STIO。 在步骤ST15，在在步骤ST13检测到焦点对准方向的AF区域Ef中，确定是否存在 在焦点对准方向上近侧所检测的AF区域Ef 。这里，如果存在在焦点对准方向上近侧所检测 的AF区域Ef ，则该过程继续到步骤ST16。如果不存在近侧的AF区域Ef ，则该过程继续到 步骤ST21。 在步骤ST16中，所有的在焦点对准方向上近侧所检测的AF区域Ef都被选为依靠 其评估相位差AF的可靠性的目标。 在步骤ST17中，AF致动器71M将聚焦镜头211驱动至近侧。 在步骤ST18中，执行在步骤ST16中所选择的所有AF区域Ef中的相位差AF的可 靠性评估。这里，在这种情况下，在所有选择的AF区域Ef中确定在聚焦镜头211沿对比度 AF所检测的焦点对准方向移动期间相位对比度AF的可靠性。 在步骤ST19，基于在步骤ST18中的可靠性评估结果确定是否存在任何其中相位 差AF具有高可靠性的AF区域Ef 。这里，如果存在可靠性高的AF区域Ef ，则该过程继续到 步骤ST20。如果不存在可靠性高的AF区域Ef ，则该过程继续到步骤ST17。
在步骤ST20，在其中相位差AF可靠性高度AF区域Ef之中在最近侧的AF区域Ef ， 被选为将在上述步骤ST9中用于混合AF的AF区域Ef 。因此，由步骤ST9中的混合AF驱动 聚焦镜头211，使得聚焦镜头211可移动至基于在九个AF区域(聚焦检测区域)Ef中的一 个其中对象(聚焦目标)位于距离图像拾取装置l最近的位置的AF区域Ef中的AF线Lf 所发出的像素信号检测的焦点对准位置。因此，可能优先近侧地通过相位差AF进行合适的 聚焦控制。 在步骤ST21，所有的沿焦点对准方向在远侧检测的AF区域Ef都被选为依靠其评 估相位差AF的可靠性的目标。 在步骤ST22，聚焦镜头211被AF致动器71M驱动至远侧。 在步骤ST23，进行在步骤ST21中选择的所有AF区域Ef中的相位差AF的可靠性 评估。 在步骤ST24，基于在步骤ST23中的可靠性评估结果确定是否存在任何其中相位 差AF具有高可靠性的AF区域Ef 。这里，如果存在可靠性高的AF区域Ef ，则该过程继续到 步骤ST20。如果不存在可靠性高的AF区域Ef ，则该过程继续到步骤ST22。
下文将参考附图21在下面描述在步骤ST4和ST13的每个步骤执行的操作，或者 在焦点对准方向上以对比度AF进行的检测操作。 图21为说明以对比度AF沿焦点对准方向进行的检测操作的流程图。
在步骤ST31，在所有AF区域Ef中通过计算获得对比度。这里，如果AF模式为设 置单个区域的模式，则在图5所示出的一个AF区域Ef中计算对比度的评估值。如果AF模 式为设置多个区域的模式(参见图8)，则在所有九个AF区域Ef中计算对比度的评估值。 所计算的对比度被记录在主控制单元62的存储器中。
在步骤S32中，由镜头位置检测单元25所检测的聚焦镜头211当前的位置Lp被 记录在主控制单元62的存储器中，然后初始化聚焦镜头211的驱动。聚焦镜头211的驱动 采用优先进行近侧的驱动控制，并且镜头被驱动至近侧。 在步骤ST33中，确定聚焦镜头211能否被驱动至近侧。换言之，如果聚焦镜头211 被镜头驱动机构24设置在近侧的驱动限制位置(机械端)并因此聚焦镜头211不移动至 近侧，则确定聚焦镜头211是否位于该位置。这里，如果镜头可被驱动至近侧，则该过程继 续到步骤ST34。如果镜头未被驱动，则该过程继续到步骤ST39。 在步骤ST34，通过采用AF致动器71M，向近侧稍微地移动聚焦镜头211先前由工 厂试验等等所定义的镜头驱动的量(下文，也称为"最小驱动")。换言之，聚焦驱动控制单 元71A控制聚焦镜头211从第一位置到第二位置的最小驱动。 在步骤ST35中，正如步骤ST31—样，计算并获得整个AF区域Ef的对比度。所获 得的对比度被记录在主控制单元62的存储器中。在步骤ST36中，在步骤ST35中对所获得的整个AF区域Ef的对比度进行噪音确 定。具体地，如果通过下面的方程(3)获得的计算值C低于先前通过工厂试验等等定义的 阈值Cth，则确定很少有噪音。如果其不低于阈值Cth，则确定存在许多噪音。
C = |C1_C2|. . . (3) 在方程(3)中，Cl表示在聚焦镜头211的最小驱动之前获得的对比度，C2表示在 最小驱动之后获得的对比度。 在步骤ST37，确定是否存在任何在步骤ST36的噪音确定中很少具有噪音的AF区 域Ef。这里，如果存在很少具有噪音的AF区域，则该过程继续到步骤ST38。如果不存在很 少具有噪音的AF区域Ef ，则该过程返回到步骤ST33。 在步骤ST38，采用很少具有噪音的AF区域Ef执行以对比度AF所进行的焦点对 准方向的检测。在焦点对准方向的检测中，如果在聚焦镜头211的最小驱动之前在镜头位 置Pa所获得的对比度Cl小于当聚焦镜头211被驱动至近侧时在最小驱动之后的镜头位置 Pb所获得的对比度C2，则确定焦点对准位置位于近侧。另一方面，如果最小驱动之前在镜 头位置Pa所获得的对比度Cl大于在最小驱动之后的镜头位置Pb所获得的对比度C2，则确 定焦点对准位置位于远侧。 换言之，当聚焦镜头211位于最小驱动前的第一位置Pa时获得对比度(第一信 息)Cl，当聚焦镜头211位于最小驱动后的第二位置Pb时通过步骤ST35(或者步骤ST31) 中的操作基于从常规像素110组(第二像素组)产生的像素信号获得对比度(第二信息) C2。其后，在步骤ST38，可通过在对比度C1和C2之间进行对比而检测聚焦镜头211的焦点 对准位置的方向。 在步骤ST39，聚焦镜头211被驱动至在步骤ST32中记录在主控制单元62的存储 器中的镜头位置Lp。 在步骤ST40 ，确定聚焦镜头211是否可被驱动至远侧。换言之，聚焦镜头211被镜 头驱动机构24定位在远侧的驱动限制位置(机械端)，因此聚焦镜头211不移动至近侧。 确定聚焦镜头211是否位于该位置。这里，如果镜头可被驱动至远侧，则该过程继续到步骤 ST41。如果镜头几乎不被驱动至远侧，则该过程继续到步骤ST46。 在步骤ST41，利用AF致动器71M和先前由工厂试验等等定义的镜头量一样的量地驱动聚焦镜头211至远侧。 步骤ST42至ST45分别执行和上述步骤ST35至ST38相同的操作。 在步骤ST46 ，确定具有低对比度的对象处于在AF区域Ef所采集的低对比度状态。 上述图像拾取装置1的操作能够基于从AF线Lf输出的像素采用上述方程(2)评
估相位差AF的可靠性。如果该可靠性高，则执行具有相位差AF的混合AF。另一方面，如果
该可靠性低，则沿着对比度AF所检测的焦点对准方向驱动聚焦镜头211。因此，甚至当难以
进行成像元件(具有相位差检测功能的成像元件)101的相位差AF时也可进行合适的聚焦控制。〈更改的实施例〉 在上述实施例中评估相位差AF的可靠性时，可不以上述方程(2)为评估方程。可 选择地，可采用任何可确定是否允许以AF线Lf进行距离测量的函数代替方程(2)。
在上述实施例的成像设备中，如图7所示，不必要将10条常规像素线Ln置于在垂 直方向上相互紧接着的AF线Lf之间。作为替换，不超过九条的常规像素线Ln或者ll条 或更多的常规像素线Ln可夹在AF线Lf之间。 上述实施例中的第一AF像素lla和第二AF像素lib可分别具有颜色过滤器。颜 色过滤器可造成灵敏度下降，同时允许用户获得摄影颜色像素数据。 就根据上述实施例的图像拾取装置而言，摄影镜头2可不可拆卸地连至照相机身 10。作为替换，摄影镜头2可被设置在照相机身10上。 可不采用本实施例中的对比度的评估值、对AF区域Ef中相邻G像素llg之间差 的绝对值的和的计算。作为替换，可计算该差的平方绝对值的和。 本申请包括与2008年12月15日在日本专利局提交的日本优先权专利申请
JP2008-318180中所公开的主题相关的主题，其整体内容参考在此并入。 本领域技术人员应当理解根据设计要求和其它因素可进行各种更改、组合、次组
合和变更只要其属于附加权利要求或者其等价物的范围。
权利要求
一种图像拾取装置，包括驱动控制装置，控制将聚焦镜头从摄影光学系统中的第一位置驱动至第二位置；成像元件，具有通过接收源自对象经过在所述摄影光学系统中的出口光瞳上的以预定方向相互相对偏斜的一对部分区域的光通量实现光瞳划分功能的第一像素组，和没有所述光瞳划分功能的第二像素组；以及聚焦控制装置，驱动所述聚焦镜头朝向由相位差检测系统基于所述第一像素组的像素信号聚焦检测所检测的焦点对准位置，其中，所述聚焦控制装置包括聚焦方向检测装置，用于通过在第一信息和第二信息之间进行比较而检测所述焦点对准位置，其中，基于当所述聚焦镜头位于所述第一位置时从所述第二像素组产生的像素信号获得所述第一信息，作为将被用于对比度检测系统的聚焦检测的聚焦检测信息，并且基于当所述聚焦镜头位于所述第二位置时所述第二像素组所产生的像素信号获得所述第二信息，作为所述聚焦检测信息；确定装置，用于根据所述第一像素组的所述像素信号是否满足预定条件而确定所述检测焦点对准位置的可靠性；第一控制装置，用于当所述确定装置确定所述第一像素组的所述像素信号满足预定条件并且所述可靠度高时朝向基于所述第一像素组的所述像素信号检测的焦点对准位置驱动所述聚焦镜头；和第二控制装置，用于当所述确定装置确定所述第一像素组的所述像素信号不满足所述预定条件并且所述可靠度低时朝向所述聚焦方向检测装置所检测的焦点对准位置驱动所述聚焦镜头。
2. 根据权利要求l的图像拾取装置，其中，在所述成像元件的成像表面上限定多个具有所述第一像素组的聚焦检测区域， 所述聚焦控制装置包括朝向基于来自所述多个聚焦检测区域中允许聚焦对象与所述图像拾取装置最接近的聚焦检测区域中的第一像素组的像素信号所检测的焦点对准位置驱动所述聚焦镜头的装置。
3. 根据权利要求1的图像拾取装置，其中，所述确定装置包括用于在所述第二控制装置驱动所述聚焦镜头期间确定所述可靠性 的可靠性确定装置。
4. 根据权利要求3的图像拾取装置，其中，当所述可靠性确定装置确定所述可靠性高时，所述聚焦控制装置通过所述第一控制装 置驱动所述聚焦镜头而不是通过所述第二控制装置驱动所述聚焦镜头。
5. —种聚焦控制方法，包括如下步骤控制驱动聚焦镜头从摄影光学系统的第一位置至第二位置(驱动控制步骤)；以及 接收源自对象经过在所述摄影光学系统中的出口光瞳上的以预定方向相互相对偏斜 的一对部分区域的光通量，然后驱动所述聚焦镜头朝向由相位差检测系统从实现光瞳划分 功能的成像元件的第一像素组的像素信号聚焦检测所检测的焦点对准位置(聚焦控制步 骤)，其中，所述聚焦控制步骤包括如下子步骤通过在第一信息和第二信息之间进行比较而检测所述焦点对准位置，其中，基于当所 述聚焦镜头位于所述第一位置时从没有所述光瞳划分功能的所述成像元件的所述第二像 素组产生的像素信号获得所述第一信息，作为将被用于对比度检测系统的聚焦检测的聚焦 检测信息，并且基于当所述聚焦镜头位于所述第二位置时所述第二像素组所产生的像素信 号获得所述第二信息，作为所述聚焦检测信息(焦点对准方向检测子步骤)；根据所述第一像素组的所述像素信号是否满足预定条件，确定检测所述焦点对准位置 的可靠性(确定子步骤)；当所述确定自步骤确定所述第一像素组的所述像素信号满足所述预定条件并且所述 可靠度高时，朝向基于所述第一像素组的所述像素信号检测的焦点对准位置驱动所述聚焦 镜头(第一控制子步骤)；当所述确定子步骤确定所述第一像素组的所述像素信号不满足所述预定条件并且所 述可靠度低时，朝向所述聚焦方向检测子步骤所检测的焦点对准位置驱动所述聚焦镜头 (第二控制子步骤)。
6. —种图像拾取装置，包括驱动控制部分，控制聚焦镜头从摄影光学系统中的第一位置至第二位置的驱动；成像元件，具有通过接收源自对象经过在所述摄影光学系统中的出口光瞳上的以预定 方向相互相对偏斜的一对部分区域的光通量实现光瞳划分功能的第一像素组，和没有所述 光瞳划分功能的第二像素组；以及聚焦控制部分，驱动所述聚焦镜头朝向相位差检测系统从所述第一像素组的像素信号 聚焦检测所检测的焦点对准位置，其中，所述控制聚焦部分包括聚焦方向检测部分，用于通过在第一信息和第二信息之间进行比较而检测所述焦点对 准位置，其中，基于当所述聚焦镜头位于所述第一位置时从所述第二像素组产生的像素信 号获得所述第一信息，作为将被用于对比度检测系统的聚焦检测的聚焦检测信息，并且基 于当所述聚焦镜头位于所述第二位置时所述第二像素组所产生的像素信号获得所述第二 信息，作为所述聚焦检测信息；确定部分，用于根据所述第一像素组的所述像素信号是否满足预定条件而确定所述检 测焦点对准位置的可靠性；第一控制部分，用于当所述确定装置确定所述第一像素组的所述像素信号满足预定条 件并且所述可靠度高时朝向基于所述第一像素组的所述像素信号检测的焦点对准位置驱 动所述聚焦镜头；禾口第二控制部分，用于当所述确定部分确定所述第一像素组的所述像素信号不满足所述 预定条件并且所述可靠度低时朝向所述聚焦方向检测部分所检测的焦点对准位置驱动所 述聚焦镜头。
全文摘要
一种图像拾取装置包括成像元件，该成像元件具有实现光瞳划分功能的一组AF像素对和没有光瞳划分功能的一组常规像素。该图像拾取装置基于从AF像素对组所产生的像素信号执行聚焦控制以当基于像素信号确定相位差AF的可靠性高时向相位差AF所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头。该图像拾取装置基于从常规像素组所产生的像素信号执行聚焦控制以当基于像素信号确定相位差AF的可靠性低时向相位差AF所检测的焦点对准位置驱动聚焦镜头。
文档编号H04N5/232GK101750847SQ20091026146
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者小野利一, 藤井真一 申请人:索尼株式会社