本发明涉及一种摄像装置及对焦控制方法。
背景技术：
近年来，随着CCD(Charge Coupled Device)图像传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器等成像元件的高分辨率化，对数码相机、数码摄像机、智能手机等的移动电话、PDA(Personal Digital Assistant，便携式信息终端)等具有摄影功能的信息设备需求骤增。另外，将如以上的具有摄像功能的信息设备称为摄像装置。
这些摄像装置中，作为对焦于主要被摄体的对焦控制方法，采用相位差AF(Auto Focus)方式(例如，参考专利文献1～2)。
搭载于通过相位差AF方式进行对焦控制的摄像装置的固体成像元件中，例如使用将遮光膜开口相互反方向偏心的相位差检测用像素对离散设置在整个摄像面的元件。
该相位差检测用像素，与遮光膜开口相对于光电转换部没有偏心的常规的摄像用像素相比灵敏度低。因此，被摄体在低照度的情况下，相位差检测用像素的检测信号电平会下降。为了补偿这种检测信号电平的下降，若以简单的增益处理来进行相关运算，则相关运算结果中会出现误差。因此，通过对相位差检测用像素的检测信号彼此进行加法运算来增加信号量。
专利文献1中记载有对沿斜方向排列的多个相位差检测用像素的检测信号进行加法运算并使用加法运算后的检测信号进行相关运算而生成散焦量的结构。
并且，专利文献2中公开有对水平方向位置相同的多个相位差检测用像素的检测信号进行加法运算并根据加法运算后的检测信号生成散焦量的结构。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-135191号公报
专利文献2：日本特开2010-152161号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
专利文献1及2所记载的摄像装置均为通过沿特定方向排列的多个相位差检测用像素对检测信号进行加法运算并使用加法运算后的检测信号进行相关运算的装置。然而，有时这些多个相位差检测用像素的一部分成像有亮的被摄体部分，而这些多个相位差检测用像素的剩余部分成像有暗的被摄体部分，即存在与特定方向交叉的被摄体的边缘。此时，通过检测信号的加法运算边缘变得模糊，因此加法运算后的检测信号的相关运算结果中出现误差。
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在相位差检测用像素的检测信号电平变低的情况下也能够不依赖于被摄体而提高对焦控制的精度的摄像装置及对焦控制方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的摄像装置具备：成像元件，其具有第1信号检测部及第2信号检测部的组对，且具有摄像面，所述第1信号检测部检测与通过沿一方向被分割为两个分割区域的摄像光学系统的光瞳区域中的一侧分割区域的光束相应的信号，所述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束相应的信号，所述摄像面上配置沿上述一方向排列的多个上述第1信号检测部及与其第1信号检测部组成一对的多个上述第2信号检测部的区域沿与上述一方向正交的方向排列；加法运算对象确定部，其通过比较分别成像于上述多个区域的被摄体像，确定对于位于沿与所述一方向正交的方向排列的多个上述区域中的任意区域的多个上述第1信号检测部的各个在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第1信号检测部、及对于与其多个第1信号检测部的各个组成一对的上述第2信号检测部在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第2信号检测部；散焦量生成部，其进行如下两种检测信号组的相关运算，并且从上述相关运算的结果生成第1散焦量，其中一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第1信号检测部的各个检测信号、及对于其各第1信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第1信号检测部的检测信号进行加法运算而获得，另一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第2信号检测部的各个检测信号、及对于其各第2信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第2信号检测部的检测信号进行加法运算而获得；及对焦控制部，其根据上述第1散焦量进行上述摄像光学系统的对焦控制。
本发明的对焦控制方法为摄像装置的对焦控制方法，所述摄像装置具有成像元件，所述成像元件具有第1信号检测部及第2信号检测部的组对，且具有摄像面，并通过摄像光学系统拍摄被摄体，所述第1信号检测部检测与通过沿一方向分割区域的上述摄像光学系统的光瞳区域中的一侧分割区域的光束相应的信号，所述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束相应的信号，上述摄像面上配置沿上述一方向排列的多个上述第1信号检测部及与其第1信号检测部组成一对的多个上述第2信号检测部的区域沿与上述一方向正交的方向排列，所述对焦控制方法具备：加法运算对象确定步骤，其通过比较分别成像于上述多个区域的被摄体像，确定对于位于沿与所述一方向正交的方向排列的多个上述区域中的任意区域的多个上述第1信号检测部的各个在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第1信号检测部、及对于与其多个第1信号检测部的各个组成一对的上述第2信号检测部在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第2信号检测部；散焦量生成步骤，其进行如下两种检测信号组的相关运算，并且从上述相关运算的结果生成第1散焦量，其中一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第1信号检测部的各个检测信号、及对于其各第1信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第1信号检测部的检测信号进行加法运算而获得，另一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第2信号检测部的各个检测信号、及对于其各第2信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第2信号检测部的检测信号进行加法运算而获得；及对焦控制步骤，其根据上述第1散焦量进行上述摄像光学系统的对焦控制。
发明效果
根据本发明，能够提供一种即使在相位差检测用像素的检测信号电平变低的情况下也能够部不依赖于被摄体而提高对焦控制的精度的摄像装置及对焦控制方法。
附图说明
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。
图2是表示搭载于图1所示的数码相机的成像元件5的整体结构的俯视示意图。
图3是图2所示的一个AF区53的局部放大图。
图4是仅示出图3所示的相位差检测用像素52A、52B的图。
图5是表示图3所示的相位差检测用像素52A的剖面结构的图。
图6是用于说明确定加法运算对象像素的方法的图。
图7是表示图6所示的边缘D的变形例的图。
图8是用于说明图1所示的数码相机的自动对焦动作的流程图。
图9是表示框状分割AF区53的例的图。
图10是表示图2所示的成像元件5的变形例的图。
图11是说明作为摄像装置的智能手机的图。
图12是图11的智能手机的内部框图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
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。
图1所示的数码相机具备用于调焦的聚焦透镜、具有包含变焦透镜等的成像透镜1及光圈2的透镜装置。透镜装置构成摄像光学系统。
图1所示的透镜装置固定在相机主体，但可以和别的透镜装置更换。成像透镜1至少包含聚焦透镜即可。聚焦透镜也可以是通过移动整个透镜系统进行调焦的单焦点透镜。
数码相机具备通过透镜装置拍摄被摄体的CCD型或CMOS型等成像元件5、进行连接于成像元件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由系统控制部11控制。模拟信号处理部6及A/D转换电路7有时还内置于成像元件5中。
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来控制成像透镜1中包含的聚焦透镜以进行与对焦于主要被摄体的对焦控制，或进行成像透镜1中包含的变焦透镜的位置的调整。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。
并且，系统控制部11经由成像元件驱动部10驱动成像元件5，将通过成像透镜1拍摄的被摄体像作为摄像图像信号输出。系统控制部11中，输入用户通过操作部14输入的命令信号。该命令信号中，包含命令执行摄像光学系统的对焦控制的命令信号。
而且，该数码相机的电控制系统具备主存储器16；连接于主存储器16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的数字信号处理部17；相位差AF处理部19；连接装卸自如的记录介质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、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，通过来自系统控制部11的指令来控制。
图2是表示搭载于图1所示的数码相机的成像元件5的整体结构的俯视示意图。
成像元件5具有摄像面50，所述摄像面50上配置有沿行方向X及与行方向正交的列方向Y上二维状排列为的多个像素。在图2的例子中，该摄像面50上设定有9个成为对焦对象的区即AF区53。
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。
摄像面50中，在除了AF区53以外的部分仅配置摄像用像素。另外，AF区53可无间隙地设置于摄像面50上。
图3是图2所示的一个AF区53的局部放大图。
AF区53中以二维状排列有像素51(图中正方形的框)。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。
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摄像面50呈拜耳排列。
AF区53中，G像素51的一部分(图3中标注阴影的像素)成为相位差检测用像素52A、52B。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成为相位差检测用像素52A。并且，相对于该各G像素51与列方向Y最近的相同颜色的G像素51成为相位差检测用像素52B。相位差检测用像素52A与相对于此与列方向Y最近的相同颜色的相位差检测用像素52B构成一对。
图4是示出沿图3所示的X方向排列的多个组对的图。
相位差检测用像素52A为接收通过沿一方向(图3的例子中为X方向)分割的成像透镜1的光瞳区域的一侧分割区域的光束并检测与受光量相应的信号的第1信号检测部。
相位差检测用像素52B为接收通过成像透镜1的光瞳区域的另一侧分割区域的光束并检测与受光量相应的信号的第2信号检测部。
另外，AF区53中，除了相位差检测用像素52A、52B以外的多个像素51为摄像用像素。该摄像用像素为接收通过成像透镜1的光瞳区域的上述两个分割区域双方的光束并检测与受光量相应的信号的第3信号检测部。
如图3所示，AF区53中，沿Y方向排列有多个配置沿X方向排列的多个相位差检测用像素52A及与该多个相位差检测用像素52A的各个组成一对的相位差检测用像素52B的区域R。该区域R中，在包含相位差检测用像素52A的像素行与包含相位差检测用像素52B的像素行之间配置有仅包含摄像用像素51的像素行。
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。
摄像用像素51的开口的中心与摄像用像素51的光电转换部的中心一致。相对于此，相位差检测用像素52A的开口(图4的空白部分)的中心相对于相位差检测用像素52A的光电转换部的中心，向右侧偏心。
并且，相位差检测用像素52B的开口(图4的空白部分)的中心相对于相位差检测用像素52B的光电转换部的中心，向左侧偏心。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。
图5是表示相位差检测用像素52A的剖面结构的图。如图5所示，相位差检测用像素52A，开口c相对于光电转换部(PD)向右偏心。
如图5所示，通过遮光膜覆盖光电转换部的单侧，能够选择性地遮住从与遮光膜覆盖的方向相反的方向入射的光。
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沿一方向以相同距离配置的相位差检测用像素52B构成的像素组，能够检测分别通过这两个像素组拍摄的图像中的行方向X的相位差。
图1所示的相位差AF处理部19根据被摄体的明度以以下的两个方法中任一种生成散焦量。相位差AF处理部19作为散焦量生成部发挥功能。
(第1方法)
相位差AF处理部19，在通过用户操作等从9个AF区53中选择的AF区53中，对每个区域R进行相位差检测用像素52A及相位差检测用像素52B的检测信号组彼此的相关运算，并运算通过相位差检测用像素52A拍摄的图像及通过相位差检测用像素52B拍摄的图像的相对位置偏离量即相位差。
相位差AF处理部19根据该相位差生成为了使基于成像透镜1的主要被摄体的成像面与成像元件5的摄像面50一致所需的聚焦透镜的移动量即散焦量Dfr。相位差AF处理部19，平均对各区域R生成的的散焦量Dfr，并将平均得到的散焦量Df向系统控制部11通知。
(第2方法)
相位差AF处理部19，对于位于所选择的AF区53的任意区域R的多个相位差检测用像素52A的各个，在除了该任意区域R以外的各区域R中，确定作为检测信号的加法运算对象的相位差检测用像素52A。并且，相位差AF处理部19，对于与位于任意区域R的上述多个相位差检测用像素52A的各个组成一对的相位差检测用像素52B，在除了任意区域R以外的各区域R中，确定作为检测信号的加法运算对象的相位差检测用像素52B。相位差AF处理部19作为加法运算对象确定部发挥功能。
相位差AF处理部19对位于任意区域R的上述多个相位差检测用像素52A各个的检测信号、及对于该各个像素作为加法运算对象来确定的位于另一区域R的相位差检测用像素52A的检测信号进行加法运算。并且，相位差AF处理部19对位于上述任意区域R的上述多个相位差检测用像素52B各个的检测信号、及对于该各个像素作为加法运算对象来确定的位于另一区域R的相位差检测用像素52B的检测信号进行加法运算。而且，相位差AF处理部19进行加法运算后的相位差检测用像素52A的检测信号组及相位差检测用像素52B的检测信号组的相关运算，从该相关运算的结果生成第1散焦量Df1，并将第1散焦量Df1向系统控制部11通知。
使用图6具体说明相位差AF处理部19确定成为加法运算对象的像素的方法。
图6中示出有图3所示的AF区53。图6中，位于AF区53的三个区域R中，将最上方设定为区域R1，将中间设定为区域R2，将最下方设定为区域R3。在图6中，对位于任意区域R1的粗线所包围的8个相位差检测用像素52A，在除了区域R1以外的各区域R2、R3中对确定成为检测信号的加法运算对象的相位差检测用像素52A的方法进行了说明。
相位差AF处理部19，首先比较成像于区域R1的第1被摄体像与成像于区域R2的第2被摄体像。
图6中，以符号60来标记位于区域R1的粗线所包围的8个相位差检测用像素52A的检测信号波形。并且，以符号61来标记位于区域R2的所有相位差检测用像素52A的检测信号波形。以符号60、61来标记的波形是将横轴作为相位差检测用像素52A的位置的波形。
另外，图6中，将检测信号波形60与检测信号波形61沿Y方向稍微偏离来示出，但实际上该偏离并不存在。并且，图6中，以符号D来标记成像于摄像面的被摄体中亮度低的部分。该部分D与除此以外的部分的边界成为被摄体的边缘。
在此，检测信号波形60与成像于区域R1的第1被摄体像对应。并且，检测信号波形61与成像于区域R2的第2被摄体像对应。因此，相位差AF处理部19通过进行检测信号波形60与检测信号波形61的匹配确定加法运算对象。
具体而言，相位差AF处理部19在检测信号波形60、61中求出X方向位置相同的检测信号的差分，并求出该差分的累计值。相位差AF处理部19一个一个地移动检测信号波形60的各检测信号的X方向位置，并对各位置同样地求出差分的累计值。
而且，生成该累计值成为最小时的检测信号波形60的X方向的偏移量Sa(图的例子中为相当于两个像素份的距离)。该偏移量Sa成为使成像于区域R1的第1被摄体像与成像于区域R2的第2被摄体像的一致度最大所需的第1被摄体像向X方向的偏移量。
相位差AF处理部19也同样进行检测信号波形60与区域R3的所有相位差检测用像素52A的检测信号波形的匹配，生成使成像于区域R1的第1被摄体像与成像于区域R3的第2被摄体像的一致度最大所需的第1被摄体像向X方向的偏移量Sb。
相位差AF处理部19，在区域R2的相位差检测用像素52A中，对位于区域R1的粗框所包围的8个相位差检测用像素52A的各个，将位于沿X方向以偏移量Sa偏离的位置的相位差检测用像素52A(图6中的虚线所包围的像素)作为加法运算对象。
并且，相位差AF处理部19，在区域R2的相位差检测用像素52B中，对与位于区域R1的粗框所包围的8个相位差检测用像素52A的各个组成一对的相位差检测用像素52B，将位于沿X方向以偏移量Sa偏离的位置的相位差检测用像素52B(图6中的虚线所包围的位于相位差检测用像素52A下方的像素)作为加法运算对象。
同样地，相位差AF处理部19，在区域R3的相位差检测用像素52A中，对位于区域R1的粗框所包围的8个相位差检测用像素52A的各个，将位于沿X方向以偏移量Sb偏离的位置的相位差检测用像素52A(图6中的虚线所包围的像素)作为加法运算对象。
并且，相位差AF处理部19，在区域R3的相位差检测用像素52B中，对与位于区域R1的粗框所包围的8个相位差检测用像素52A的各个组成一对的相位差检测用像素52B，将位于沿X方向以偏移量Sb偏离的位置的相位差检测用像素52B(图6中的虚线所包围的位于相位差检测用像素52A下方的像素)作为加法运算对象。
通过这种处理，进行加法运算的多个相位差检测用像素52A(52B)的检测信号，均成为亮度高的部分的信号或亮度低的部分的信号。因此，通过加法运算边缘变得模糊，能够防止相关运算结果中误差的产生。
并且，用区域R1及区域R2进行匹配(被摄体像的比较)，且用区域R1及区域R3进行匹配(被摄体像的比较)来确定加法运算对象像素，由此如图7所示，即使在AF区53中存在途中方向变化的边缘的情况下，也能够沿着该边缘的形状进行加法运算。因此，能够防止相关运算结果中误差的产生。
另外，图6及图7中，成为确定加法运算对象的基准的相位差检测用像素52A的数量设定为比位于区域R1的所有相位差检测用像素52A少的数量。这是因为当沿斜方向进行加法运算时，若将区域R1的所有相位差检测用像素52A设定为基準，则对于位于X方向端部的相位差检测用像素52A成为不存在加法运算。
返回到图1，系统控制部11根据由相位差AF处理部19通知的散焦量Df或第1散焦量Df1驱动聚焦透镜来进行摄像光学系统的对焦控制。系统控制部11作为对焦控制部发挥功能。
以下，对图1的数码相机的动作进行说明。
图8是用于说明图1所示的数码相机的动作的图。以下，在所选择的AF区53中，将沿Y方向排列的区域R从端部依次设定为R1、R2、……、Rm(m为2以上的自然数)。
若数码相机被设定为摄像模式，系统控制部11则开始实时取景图像的显示(步骤S1)。
具体而言，系统控制部11反复进行通过成像元件5拍摄被摄体并将根据拍摄所获得的摄像图像数据的图像显示于显示部23的控制。
开始实时取景图像的显示后，若通过操作部14中包含的快门按钮的半按操作等执行摄像光学系统的对焦控制的执行命令(以下，称为自动对焦的执行命令，图中称为AF命令)(步骤S2：是)，系统控制部11则使用执行该自动对焦的执行命令的时刻所得到的摄像图像信号中最新的图像信号(以下，称为摄像图像信号Ga)，判定通过成像元件5所拍摄的被摄体的明度。例如，系统控制部11将摄像图像信号Ga的亮度值的平均或累计值作为明度来求出。
系统控制部11中，若已求出的明度为阈值以下(步骤S3：是)，则使相位差AF处理部19进行步骤S4的处理，若已求出的明度超过阈值(步骤S3：否)，则使相位差AF处理部19进行步骤S13的处理。
在步骤S13中，相位差AF处理部19，在摄像图像信号Ga中，用位于所选择的AF区53的各个区域R1～Rm的相位差检测用像素52A及相位差检测用像素52B的检测信号组彼此进行相关运算，对各个区域R1～Rm生成散焦量Dfr。而且，相位差AF处理部19将该散焦量Dfr的平均值作为最终的散焦量Df来生成，并将散焦量Df向系统控制部11通知。
系统控制部11根据由相位差AF处理部19通知的散焦量Df，使聚焦透镜移动至对焦位置(步骤S14)，并结束自动对焦。
在步骤S4中，相位差AF处理部19，用区域R1及区域Rj(j＝2～m，初始值为2)，比较成像于这些区域的被摄体像，通过图6中说明的方法，计算出使成像于区域R1的第1被摄体像与成像于区域Rj的第2被摄体像的一致度最大所需的第1被摄体像向X方向的偏移量Sj。
接着，相位差AF处理部19比较已计算出的偏移量Sj与阈值TH1，若偏移量Sj为阈值TH1以上(步骤S5：否)，则将位于已计算出偏移量Sj的区域Rj的相位差检测用像素52A、52B，从相对于区域R1的相位差检测用像素52A、52B的检测信号的加法运算对象中排除(步骤S7)。
若偏移量Sj过大，则成为检测信号以位于大幅偏离的位置的相位差检测用像素彼此来进行加法运算，最终求出的散焦量的可靠性降低。因此，步骤S7中，对于偏移量Sj成为阈值TH1以上的区域，从检测信号的加法运算对象中排除。
相位差AF处理部19，若偏移量Sj小于阈值TH1(步骤S5：是)，则对位于区域R1的多个相位差检测用像素52A的各个，将位于沿X方向以偏移量Sj偏离的位置的区域Rj的相位差检测用像素52A作为加法运算对象来确定。并且，相位差AF处理部19，对位于区域R1的多个相位差检测用像素52B的各个，将位于沿X方向以偏移量Sj偏离的位置的区域Rj的相位差检测用像素52B作为加法运算对象来确定(步骤S6)。
在步骤S6及步骤S7后，相位差AF处理部19判定是否j＝m(步骤S8)。若步骤S8的判定为“否”，相位差AF处理部19则在步骤S9中将j设定为j+1而进行步骤S4的处理。
若步骤S8的判定为“是”，相位差AF处理部19则对区域R1的相位差检测用像素52A的检测信号、及对于该相位差检测用像素52A作为加法运算对象来确定的区域R2～Rm各个的相位差检测用像素52A的检测信号进行加法运算。并且，相位差AF处理部19对区域R1的相位差检测用像素52B的检测信号、及对于该相位差检测用像素52B作为加法运算对象来确定的区域R2～Rm各个的相位差检测用像素52B的检测信号进行加法运算(步骤S10)。
接着，相位差AF处理部19用加法运算后的相位差检测用像素52A的检测信号组及相位差检测用像素52B的检测信号组进行相关运算，并从该相关运算的结果生成第1散焦量Df1(步骤S11)。
若生成第1散焦量Df1，则第1散焦量Df1被通知到系统控制部11。而且，系统控制部11根据第1散焦量Df1驱动聚焦透镜(步骤S12)，并结束自动对焦。
如上所述，根据图1的数码相机，即使被摄体较暗，由于在多个行中对相位差检测用像素52A(52B)的检测信号进行加法运算后进行相关运算，因此能够防止散焦量的计算精度的下降。并且，根据被摄体图案，对每个区域R确定成为加法运算对象的像素的位置，因此能够提高散焦量的生成精度。
图6的说明中，为了求出使分别成像于区域R1及除此以外的区域R2(R3)的被摄体像的一致度成为最大的偏移量，进行分别位于作为比较对象的两个区域的相位差检测用像素52A的检测信号彼此的匹配。
但是，即使进行分别位于作为比较对象的两个区域的相位差检测用像素52B的检测信号彼此的匹配，同样也能够计算出偏移量。并且，即使进行分别位于作为比较对象的两个区域的摄像用像素51的检测信号彼此的匹配，同样也能够计算出偏移量。
对进行分别位于作为比较对象的两个区域的摄像用像素51的检测信号彼此的匹配进行说明。此时，例如，图6中比较成像于区域R1及区域R2的被摄体像时，用位于区域R1的不包含相位差检测用像素52A、52B的行的摄像用像素51的检测信号、及位于区域R2的不包含相位差检测用像素52A、52B的行的摄像用像素51的检测信号进行匹配。该方法中，摄像用像素与相位差检测用像素相比灵敏度高，因此能够提高偏移量的计算精度。
或者，也可以用位于区域R1的包含相位差检测用像素52A或相位差检测用像素52B的行的摄像用像素51的检测信号、及位于区域R2的包含相位差检测用像素52A或相位差检测用像素52B的行的摄像用像素51的检测信号进行匹配。如此，用位于与相位差检测用像素同行的摄像用像素彼此进行匹配，由此能够提高偏移量的计算精度。
另外，图6中，对将计算偏移量的基准的区域作为区域R1的例进行了说明。但也可依次改变作为基准的区域。
例如，首先，用区域R1及区域R2来比较被摄体像而计算出偏移量Sc。接着，用区域R2及区域R3来比较被摄体像，而计算出使成像于区域R2的被摄体像R2a与成像于区域R3的被摄体像R3a的一致度最大所需的被摄体像R2a向X方向的偏移量Sd。
用区域R2及区域R3来比较被摄体像，是通过在位于区域R2的相位差检测用像素52A(52B)中，相对于区域R1的相位差检测用像素52A、52B位于只以偏移量Sc偏离的位置的相位差检测用像素52A(52B)的检测信号、与位于区域R3的所有相位差检测用像素52A(52B)的检测信号的匹配来进行。
而且，将相对于位于区域R1的相位差检测用像素52A(52B)位于沿X方向以偏移量Sc偏离的位置的区域R2的相位差检测用像素52A(52B)，作为位于区域R1的相位差检测用像素52A(52B)的加法运算对象。并且，将作为相对于位于区域R2的加法运算对象的各相位差检测用像素52A(52B)位于沿X方向以偏移量Sd偏离的位置的区域R3的相位差检测用像素52A(52B)，作为位于区域R1的相位差检测用像素52A(52B)的加法运算对象。
由此，成为用通常邻接的两个区域来比较被摄体像，因此能够提高偏移量的可靠性。
至此，对所选择的整个AF区53，进行了图8的步骤S4～步骤S11的处理，但并不限定于此。例如，如图9所示，沿Y方向分割所选择的AF区53(图9的例子中分为4个部分)。图9所示的各框53A～53D只要是区域R1及区域Rj沿Y方向配置的结构即可。
而且，相位差AF处理部19对每个框53A、53B、53C、53D进行步骤S4～步骤S11的处理而生成第1散焦量Df1，并从生成的4个第1散焦量Df1生成最终的第2散焦量Df2。此时，系统控制部11根据第2散焦量Df2驱动聚焦透镜。
第2散焦量Df2例如采用4个第1散焦量Df1的平均值即可。
由此，即使是AF区53内边缘方向为变形的模样的被摄体，也能够确保散焦量的生成精度。
如图9那样分割AF区53而对每个框生成第1散焦量Df1的结构中，相位差AF处理部19可按如下方式确定应生成第1散焦量Df1的框。
具体而言，相位差AF处理部19，对任意框，在包含区域R1及区域Rj的所有区域的各个区域中，进行相位差检测用像素52A的检测信号组与相位差检测用像素52B的检测信号组的相关运算，从该相关运算的结果生成第3散焦量Df3。由此，一个框中生成m个第3散焦量Df3。
相位差AF处理部19生成对该任意框生成的m个第3散焦量Df3的偏差。而且，若该偏差为阈值TH2以上，则从第1散焦量Df1的生成对象中排除该框，若该偏差小于阈值TH2，则将该框作为第1散焦量Df1的生成对象。
作为表示m个第3散焦量Df3的偏差的指标，计算出m个第3散焦量Df3中的最大值与最小值的差分、对邻接的区域R生成的第3散焦量Df3的差分中的最大值及对邻接的区域R生成的第3散焦量Df3的差分的分散等即可。
相位差AF处理部19也对另一框进行以上的处理后，仅对作为第1散焦量Df1的生成对象的框，进行步骤S4～步骤S11的处理而生成第1散焦量Df1。而且，相位差AF处理部19从生成的第1散焦量Df1生成第2散焦量Df2。
对分割AF区53的框生成的m个第3散焦量Df3的偏差较大是表示成像于该框的被摄体像中被摄体距离近的和远的被摄体混在一起。在这种情况下，如上述那样对相位差检测用像素52A(52B)的检测信号进行加法运算，则成为对被摄体距离近的和远的被摄体进行加法运算，而生成的第1散焦量Df的可靠性变低。
因此，从对排除远近混在一起的被摄体成像的框所生成的第1散焦量Df1求出第2散焦量Df2，由此能够提高第2散焦量Df2的可靠性。
另外，图8的动作例中，当被摄体较暗时进行步骤S4以后的处理。但是，在相位差检测用像素52A、52B的检测信号电平变低的拍摄情况下，需要进行相位差检测用像素的检测信号的加法运算，但并不仅限于被摄体较暗的情形。
例如，当入射于成像元件5的光线角度变大而入射于相位差检测用像素52A、52B的光变少时(广角拍摄时)，可进行步骤S4以后的处理。或者，当相位差检测用像素52A、52B的检测信号电平较小时，可进行步骤S4以后的处理。
并且，成像元件5只要是具有多个第1信号检测部及第2信号检测部的组对即可，并不限定于图2～图5所示的结构。
例如，可以是如下结构，即将成像元件5中包含的所有像素作为摄像用像素51，将各摄像用像素51分为两部分，并将一侧的分区作为相位差检测用像素52A，将另一侧的分区作为相位差检测用像素52B。
图10是表示将成像元件5中包含的所有像素作为摄像用像素51并将各摄像用像素51分为两部分的结构的图。
图10的结构中，在成像元件5中，将标记R的摄像用像素51分为两部分，并将分割的两部分分别作为相位差检测用像素r1与相位差检测用像素r2。
并且，在成像元件5中，将标记G的摄像用像素51分为两部分，并将分割的两部分分别作为相位差检测用像素g1与相位差检测用像素g2。
并且，在成像元件5中，标记B的摄像用像素51分为两部分，并将分割的两部分分别作为相位差检测用像素b1与相位差检测用像素b2。
该结构中，相位差检测用像素r1、g1、b1分别成为第1信号检测部，相位差检测用像素r2、g2、b2分别成为第2信号检测部。能够从第1信号检测部及第2信号检测部独立地读出信号。
而且，若对第1信号检测部与第2信号检测部的信号进行加法运算，则能够获得没有相位差的常规的摄像用信号。即，摄像用像素51也作为第3信号检测部发挥功能。如此，图6的结构中，能够将所欲像素用作相位差检测用像素及摄像用像素这两者。
图10的结构中，例如，包含第1行的摄像用像素51的区域成为区域R1，包含第3行的摄像用像素51的区域成为区域R2，包含第5行的摄像用像素51的区域成为区域R3，包含第7行的摄像用像素51的区域成为区域R4。
当在区域R1与区域R2之间计算偏移量时，用第1信号检测部的检测信号彼此、第2信号检测部的检测信号彼此或第3信号检测部的检测信号彼此进行匹配而计算出偏移量。
根据该结构，即使使用相位差检测用像素的检测信号进行匹配，也能够使进行匹配的两个检测信号组的X方向的采样间隔最小。因此，与图2～图5的成像元件的结构相比，能够进一步提高偏移量的计算精度。
本说明书中，作为摄像装置以数码相机为例进行了说明，以下，对作为摄像装置带相机的智能手机的实施方式进行说明。
图11表示作为本发明的摄像装置的一实施方式的智能手机200的外观。图11所示的智能手机200具有平板状框体201，在框体201的一侧的面具备作为显示部的显示面板202与作为输入部的操作面板203成为一体的显示输入部204。并且，这种框体201具备扬声器205、麦克风206、操作部207及相机部208。另外，框体201的结构并不限定于此，例如能够采用显示部与输入部独立的结构，或者采用具有折叠结构或滑动机构的结构。
图12是表示图11所示的智能手机200的结构的框图。如图12所示，作为智能手机的主要的构成要件，具备无线通信部210、显示输入部204、通话部211、操作部207、相机部208、存储部212、外部输入输出部213、GPS(Global Positioning System)接收部214、动态传感器部215、电源部216及主控制部220。并且，作为智能手机200的主要功能，具备经由省略图示的基站装置BS和省略图示的移动通信网NW进行移动无线通信的无线通信功能。
无线通信部210根据主控制部220的命令，对容纳于移动通信网NW的基站装置BS进行无线通信。使用该无线通信，进行语音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的收发及Web数据或流数据等的接收。
显示输入部204是所谓的触摸面板，其具备显示面板202及操作面板203，所述显示输入部通过主控制部220的控制，显示图像(静态图像及动态图像)和文字信息等来视觉性地向用户传递信息，并且检测用户对所显示的信息的操作。
显示面板202是将LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Elect ro-Luminescence Display)等用作显示设备的装置。
操作面板203是以能够视觉辨认显示于显示面板202的显示面上的图像的方式载置，并检测通过用户的手指或触控笔来操作的一个或多个坐标的设备。若通过用户的手指或触控笔操作该设备，则将因操作而产生的检测信号输出至主控制部220。接着，主控制部220根据所接收的检测信号检测显示面板202上的操作位置(坐标)。
如图11所示，作为本发明的摄像装置的一实施方式来例示的智能手机200的显示面板202与操作面板203成为一体而构成显示输入部204，配置成操作面板203完全覆盖显示面板202。
采用该配置时，操作面板203可以对显示面板202以外的区域也具备检测用户操作的功能。换言之，操作面板203可具备针对与显示面板202重叠的重叠部分的检测区域(以下，称为显示区域)、及针对除此以外的不与显示面板202重叠的外缘部分的检测区域(以下，称为非显示区域)。
另外，可使显示区域的大小与显示面板202的大小完全一致，但无需一定要使两者一致。并且，操作面板203可具备外缘部分及除此以外的内侧部分这两个感应区域。而且，外缘部分的宽度根据框体201的大小等而适当设计。此外，作为在操作面板203中采用的位置检测方式，可举出矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式或静电电容方式等，还可以采用任意方式。
通话部211具备扬声器205和麦克风206，所述通话部将通过麦克风206输入的用户的语音转换成能够在主控制部220中处理的语音数据来输出至主控制部220、或者对通过无线通信部210或外部输入输出部213接收的语音数据进行解码而从扬声器205输出。并且，如图11所示，例如能够将扬声器205搭载于与设置有显示输入部204的面相同的面，并将麦克风206搭载于框体201的侧面。
操作部207为使用键开关等的硬件键，接受来自用户的命令。例如，如图11所示，操作部207搭载于智能手机200的框体201的侧面，是用手指等按下时开启，手指离开时通过弹簧等的复原力而成为关闭状态的按钮式开关。
存储部212存储主控制部220的控制程序和控制数据、应用软件、将通信对象的名称和电话号码等建立对应关联的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览下载的Web数据及已下载的内容数据，并且临时存储流数据等。并且，存储部212由内置于智能手机的内部存储部217及装卸自如且具有外部存储器插槽的外部存储部218构成。另外，构成存储部212的各个内部存储部217与外部存储部218通过使用闪存类型(flash memory type)、硬盘类型(hard disk type)、微型多媒体卡类型(multimedia card micro type)、卡类型的存储器(例如，MicroSD(注册商标)存储器等)、RAM(Random Access Memory)或ROM(Read Only Memory)等存储介质来实现。
外部输入输出部213发挥与连结于智能手机200的所有外部设备的接口的作用，用于通过通信等(例如，通用串行总线(USB)、IEEE1394等)或网络(例如，互联网、无线LAN、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、RFID(Radio Frequency Identification)、红外线通信(Infrared Data Association：IrDA)(注册商标)、UWB(Ultra Wideband)(注册商标)或紫蜂(ZigBee)(注册商标)等)直接或间接地与其他外部设备连接。
作为与智能手机200连结的外部设备，例如有：有/无线头戴式耳机、有/无线外部充电器、有/无线数据端口、经由卡插槽连接的存储卡(Memory card)或SIM(客户标识模块(Subscriber Identity Module))/UIM(用户标识模块(User Identity Module))卡、经由语音/视频I/O(Input/Output)端子连接的外部语音/视频设备、无线连接的外部语音/视频设备、有/无线连接的智能手机、有/无线连接的个人计算机、有/无线连接的PDA、耳机等。外部输入输出部213能够将从这种外部设备接收到传送的数据传递至智能手机200内部的各构成要件、或将智能手机200内部的数据传送至外部设备。
GPS接收部214根据主控制部220的命令，接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，执行基于所接收的多个GPS信号的测位运算处理，检测包括智能手机200的纬度、经度及高度的位置。GPS接收部214在能够从无线通信部210或外部输入输出部213(例如无线LAN)获取位置信息时，还能够利用该位置信息检测位置。
动态传感器部215例如具备三轴加速度传感器等，根据主控制部220的命令，检测智能手机200的物理动作。通过检测智能手机200的物理动作，可检测智能手机200的移动方向或加速度。该检测结果被输出至主控制部220。
电源部216根据主控制部220的命令，向智能手机200的各部供给积蓄在电池(未图示)中的电力。
主控制部220具备微处理器，根据存储部212所存储的控制程序或控制数据进行动作，统一控制智能手机200的各部。并且，主控制部220为了通过无线通信部210进行语音通信或数据通信，具备控制通信系统的各部的移动通信控制功能及应用处理功能。
应用处理功能通过主控制部220根据存储部212所存储的应用软件进行动作来实现。作为应用处理功能，例如有控制外部输入输出部213来与对象设备进行数据通信的红外线通信功能、进行电子邮件的收发的电子邮件功能、浏览Web页的Web浏览功能等。
并且，主控制部220具备根据接收数据或所下载的流数据等图像数据(静止图像或动态图像的数据)在显示输入部204显示影像等的图像处理功能。图像处理功能是指主控制部220对上述图像数据进行解码，对该解码结果实施图像处理并将图像显示于显示输入部204的功能。
而且，主控制部220执行对显示面板202的显示控制及检测通过操作部207、操作面板203进行的用户操作的操作检测控制。通过执行显示控制，主控制部220显示用于启动应用软件的图标或滚动条等软件键，或者显示用于创建电子邮件的窗口。另外，滚动条是指为了使无法落入显示面板202的显示区域的较大图像等，接受使图像的显示部分移动的命令的软件键。
并且，通过执行操作检测控制，主控制部220检测通过操作部207进行的用户操作，或者通过操作面板203接受对上述图标的操作或对上述窗口的输入栏输入字符串，或者接受通过滚动条进行的显示图像的滚动请求。
而且，通过执行操作检测控制，主控制部220具备判定对操作面板203操作的位置是与显示面板202重叠的重叠部分(显示区域)还是除此以外的不与显示面板202重叠的外缘部分(非显示区域)，并控制操作面板203的感应区域或软件键的显示位置的触摸面板控制功能。
并且，主控制部220还能够检测对操作面板203的手势操作，并根据检测到的手势操作执行预先设定的功能。手势操作表示并非以往的简单的触摸操作，而是通过手指等描绘轨迹、或者同时指定多个位置、或者组合这些来从多个位置对至少一个描绘轨迹的操作。
相机部208包含图1所示的数码相机中的外部存储器控制部20、记录介质21、显示控制部22、显示部23及操作部14以外的结构。通过相机部208生成的摄像图像数据记录于存储部212或通过输入输出部213或无线通信部210输出。图11所示的智能手机200中，相机部208搭载于与显示输入部204相同的面，但相机部208的搭载位置并不限定于此，还可搭载于显示输入部204的背面。
并且，相机部208能够利用于智能手机200的各种功能。例如，能够在显示面板202显示通过相机部208获取的图像，或作为显示面板203的操作输入之一来利用相机部208的图像。并且，GPS接收部214检测位置时，还能够参考来自相机部208的图像来检测位置。而且，还能够参考来自相机部208的图像，不使用三轴加速度传感器或与三轴加速度传感器同时使用来判断智能手机200的相机部208的光轴方向或判断当前的使用环境。当然，还能够在应用软件内利用来自相机部208的图像。
另外，还能够在静态图像或动态图像的图像数据上附加通过GPS接收部214获取的位置信息、通过麦克风206获取的语音信息(可通过主控制部等进行语音文本转换而成为文本信息)、通过动态传感器部215获取的姿勢信息等而记录于存储部212或通过输入输出部213或无线通信部210输出。
如上所述的结构的智能手机200中，作为相机部208的成像元件使用成像元件5，主控制部220中进行图8中说明的处理，由此即使在相位差检测用像素的检测信号电平较低时，也能够不依赖于被摄体而进行高精度的对焦控制。
如上所述说明，本说明书中公开有以下事项。
所公开的摄像装置具备：成像元件，其具有第1信号检测部及第2信号检测部的组对，且具有摄像面，所述第1信号检测部检测与通过沿一方向被分割为两个分割区域的摄像光学系统的光瞳区域中的一侧分割区域的光束相应的信号，所述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束相应的信号，所述摄像面上配置沿上述一方向排列的多个上述第1信号检测部及与其第1信号检测部组成一对的多个上述第2信号检测部的区域沿与上述一方向正交的方向排列；加法运算对象确定部，其通过比较分别成像于上述多个区域的被摄体像，确定对于位于多个上述区域中的任意区域的多个上述第1信号检测部的各个在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第1信号检测部、及对于与其多个第1信号检测部的各个组成一对的上述第2信号检测部在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第2信号检测部；散焦量生成部，其进行如下两种检测信号组的相关运算，并且从上述相关运算的结果生成第1散焦量，其中一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第1信号检测部的各个检测信号、及对于其各第1信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第1信号检测部的检测信号进行加法运算而获得，另一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第2信号检测部的各个检测信号、及对于其各第2信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第2信号检测部的检测信号进行加法运算而获得；及对焦控制部，其根据上述第1散焦量进行上述摄像光学系统的对焦控制。
所公开的摄像装置中，上述加法运算对象确定部，可对除了上述任意区域以外的每个区域计算出为了使成像于上述任意区域的第1被摄体像与成像于除了上述任意区域以外的各区域的第2被摄体像的一致度最大所需的上述第1被摄体像向上述一方向的偏移量，在位于除了上述任意区域以外的各区域的上述第1信号检测部及上述第2信号检测部中，将对于位于上述任意区域的上述多个第1信号检测部的各个位于对其各区域计算出的偏离上述偏移量的位置的第1信号检测部作为上述加法运算对象来确定，将对于位于上述任意区域的上述多个第2信号检测部的各个位于偏离其偏移量的位置的第2信号检测部作为上述加法运算对象来确定。
所公开的摄像装置中，上述加法运算对象确定部可从上述加法运算对象中排除位于上述偏移量成为第1阈值以上的上述区域的上述第1信号检测部及上述第2信号检测部。
所公开的摄像装置中，上述加法运算对象确定部可通过匹配分别位于上述多个区域的上述第1信号检测部或上述第2信号检测部的检测信号来进行分别成像于上述多个区域的被摄体像的比较。
所公开的摄像装置中，可在上述区域还配置有检测与通过上述两个分割区域的光束相应的信号的第3信号检测部，上述加法运算对象确定部通过匹配分别位于上述多个区域的上述第3信号检测部的检测信号彼此来进行分别成像于上述多个区域的被摄体像的比较。
所公开的摄像装置中，上述加法运算对象确定部可通过匹配分别位于上述多个区域的且位于与上述第1信号检测部或上述第2信号检测部相同的行的上述第3信号检测部的检测信号彼此来进行分别成像于上述多个区域的被摄体像的比较。
所公开的摄像装置中，位于上述区域的上述组对可通过对检测信号进行加法运算而作为检测与通过上述两个分割区域的光束相应的信号的第3信号检测部发挥功能，上述加法运算对象确定部可通过匹配对分别位于上述多个区域的各组对的上述第1信号检测部的检测信号及上述第2信号检测部的检测信号进行加法运算的检测信号彼此来进行分别成像于上述多个区域的被摄体像的比较。
所公开的摄像装置中，上述加法运算对象确定部可对将上述摄像面分割为由上述多个区域构成的框时的每个上述框确定上述加法运算对象，上述散焦量生成部对每个上述框生成上述第1散焦量，并从对每个上述框生成的第1散焦量生成第2散焦量，上述对焦控制部根据上述第2散焦量进行上述摄像光学系统的对焦控制。
所公开的摄像装置中，上述散焦量生成部，可对上述框中包含的上述多个区域的各个，用从多个上述组对输出的上述第1信号检测部的检测信号及上述第2信号检测部的检测信号进行相关运算，从其相关运算的结果生成第3散焦量，从除了对上述多个区域的各个生成的上述第3散焦量的偏差成为第2阈值以上的上述框以外的框中生成的上述第1散焦量生成上述第2散焦量。
所公开的摄像装置的对焦控制方法，其中所述摄像装置具有成像元件，所述成像元件具有第1信号检测部及第2信号检测部的组对，且具有摄像面，并通过摄像光学系统拍摄被摄体，所述第1信号检测部检测与通过沿一方向分割的上述摄像光学系统的光瞳区域中的一侧分割区域的光束相应的信号，所述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束相应的信号，上述摄像面上配置沿上述一方向排列的多个上述第1信号检测部及与其第1信号检测部组成一对的多个上述第2信号检测部的区域沿与上述一方向正交的方向排列，所述对焦控制方法具备：加法运算对象确定步骤，其通过比较分别成像于上述多个区域的被摄体像，确定对于位于多个上述区域中的任意区域的多个上述第1信号检测部的各个在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第1信号检测部、及对于与其多个第1信号检测部的各个组成一对的上述第2信号检测部在除了上述任意区域以外的各区域中作为检测信号的加法运算对象的上述第2信号检测部；散焦量生成步骤，其进行如下两种检测信号组的相关运算，并且从上述相关运算的结果生成第1散焦量，其中一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第1信号检测部的各个检测信号、及对于其各第1信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第1信号检测部的检测信号进行加法运算而获得，另一种检测信号组是通过对位于上述任意区域的上述多个第2信号检测部的各个检测信号、及对于其各第2信号检测部作为上述加法运算对象来确定的第2信号检测部的检测信号进行加法运算而获得；及对焦控制步骤，其根据上述第1散焦量进行上述摄像光学系统的对焦控制。
产业上的可利用性
本发明适用于数码相机等时，便利性高且有效。
符号说明
1-成像透镜，2-光圈，5-成像元件，11-系统控制部(对焦控制部)，19-相位差AF处理部(散焦量生成部、加法运算对象确定部)，50-摄像面，51-摄像用像素(第3信号检测部)，52A、52B-相位差检测用像素(第1信号检测部、第2信号检测部)，53-AF区，53A、53B、53C、53D-框。