焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和焦點(diǎn)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和焦點(diǎn)檢測(cè)方法，詳細(xì)地講，涉及如下的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和焦點(diǎn)檢測(cè)方法:具有包含對(duì)焦鏡頭的攝影鏡頭，經(jīng)由該攝影鏡頭接收光瞳分割后的被攝體像并生成像數(shù)據(jù)，根據(jù)該像數(shù)據(jù)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]公知有如下的相位差A(yù)F方式的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置:經(jīng)由攝影鏡頭接收光瞳分割后的被攝體像而生成像數(shù)據(jù)，使用該像數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，求出相位差并驅(qū)動(dòng)到對(duì)焦位置。在該相位差A(yù)F方式中，在散焦量較大的狀態(tài)(非常模糊(大求少)狀態(tài))下很難進(jìn)行相位差A(yù)F檢測(cè)。因此，在專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置中，將鏡頭位置從第I位置驅(qū)動(dòng)到第2位置，根據(jù)此時(shí)取得的對(duì)比度評(píng)價(jià)值來(lái)判斷驅(qū)動(dòng)方向。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2010-139942號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]在上述專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置中，能夠決定適當(dāng)?shù)膶?duì)焦驅(qū)動(dòng)方向。但是，在決定驅(qū)動(dòng)方向時(shí)，需要將鏡頭位置從第I位置驅(qū)動(dòng)到第2位置，所以，對(duì)焦之前的時(shí)間相應(yīng)增加。特別是針對(duì)相位差A(yù)F法難以實(shí)現(xiàn)的低對(duì)比度被攝體或散焦量較大的被攝體，存在到成為對(duì)焦之前花費(fèi)時(shí)間的問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于，提供即使是非常模糊的被攝體也能夠迅速對(duì)焦的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和焦點(diǎn)檢測(cè)方法。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]本發(fā)明的第I方式的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置具有:攝像元件，其具有限制了入射光束的入射方向的焦點(diǎn)檢測(cè)用像素;像素?cái)?shù)據(jù)生成部，其根據(jù)上述焦點(diǎn)檢測(cè)用像素的輸出，生成與規(guī)定的AF區(qū)域?qū)?yīng)的基準(zhǔn)部和參照部的焦點(diǎn)檢測(cè)用的像素?cái)?shù)據(jù);多個(gè)濾波器部，它們具有不同的頻率特性，對(duì)上述像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理;檢測(cè)部，其檢測(cè)由上述基準(zhǔn)部和參照部的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成的被攝體像數(shù)據(jù)的對(duì)比度；以及運(yùn)算部，其根據(jù)上述檢測(cè)部輸出的對(duì)比度從上述多個(gè)濾波器部中選擇濾波器部，根據(jù)由選擇出的濾波器部對(duì)上述基準(zhǔn)部和參照部的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后得到的像素?cái)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算散焦量。
[0011]在本發(fā)明的第2方式的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的焦點(diǎn)檢測(cè)方法中，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置具有:攝像元件，其具有限制了入射光束的入射方向的焦點(diǎn)檢測(cè)用像素；以及多個(gè)濾波器部，它們具有不同的頻率特性，對(duì)上述像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，所述焦點(diǎn)檢測(cè)方法具有以下步驟:根據(jù)上述焦點(diǎn)檢測(cè)用像素的輸出，生成與規(guī)定的AF區(qū)域?qū)?yīng)的基準(zhǔn)部和參照部的焦點(diǎn)檢測(cè)用像素?cái)?shù)據(jù);檢測(cè)由上述基準(zhǔn)部和參照部的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成的被攝體像數(shù)據(jù)的對(duì)比度；以及根據(jù)檢測(cè)到的對(duì)比度從上述多個(gè)濾波器部中選擇濾波器部，根據(jù)由選擇出的濾波器部對(duì)上述基準(zhǔn)部和參照部的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后得到的像素?cái)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算散焦量。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供即使是非常模糊的被攝體也能夠迅速對(duì)焦的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和焦點(diǎn)檢測(cè)方法。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)的主要電氣結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖2是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)的AF運(yùn)算部的詳細(xì)情況的框圖。
[0016]圖3是示出由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)的攝像元件的相位差A(yù)F檢測(cè)用像素和攝像用像素構(gòu)成的像素的配置的圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)的攝像元件的一個(gè)測(cè)距區(qū)域的放大圖。
[0018]圖5是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中的測(cè)距方法的圖。
[0019]圖6是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中的測(cè)距方法的圖。
[0020]圖7是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的曲線圖。
[0021]圖8是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、濾波器A的圖，(a)是示出濾波器A的結(jié)構(gòu)的框圖，(b)是示出濾波器A的頻率特性的圖。
[0022]圖9是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、濾波器B的圖，(a)是示出濾波器B的結(jié)構(gòu)的框圖，(b)是示出濾波器B的頻率特性的圖。
[0023]圖10是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、濾波器C的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0024]圖11是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、濾波器C的頻率特性的圖。
[0025]圖12是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、通過(guò)相位差A(yù)F對(duì)大散焦?fàn)顟B(tài)的低對(duì)比度被攝體像進(jìn)行光瞳分割后的圖像數(shù)據(jù)的圖。
[0026]圖13是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、通過(guò)濾波器A對(duì)圖12所示的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)的圖。
[0027]圖14是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、通過(guò)濾波器B對(duì)圖12所示的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)的圖。
[0028]圖15是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、對(duì)焦位置較遠(yuǎn)的情況下的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的一例的圖。
[0029]圖16是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、對(duì)焦位置較近的情況下的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的一例的圖。
[°03°]圖17是不出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、鏡頭掃描驅(qū)動(dòng)的一例的圖。
[0031]圖18是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、對(duì)運(yùn)動(dòng)體進(jìn)行拍攝的狀況的圖。
[0032]圖19是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、相位差A(yù)F的動(dòng)作的流程圖。
[0033]圖20是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)中、相位差A(yù)F的動(dòng)作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面，根據(jù)附圖，使用應(yīng)用了本發(fā)明的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的數(shù)字照相機(jī)(以下簡(jiǎn)記為“照相機(jī)”)對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。該數(shù)字照相機(jī)接收分割為2個(gè)像的被攝體像并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(參照后述圖4等)，根據(jù)與規(guī)定的AF區(qū)域?qū)?yīng)的基準(zhǔn)部和參照部的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算散焦量(參照后述圖5、圖2的散焦量運(yùn)算部/可靠性評(píng)價(jià)部37等)。
[0035]圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)的主要電氣結(jié)構(gòu)的框圖。本實(shí)施方式的照相機(jī)由更換鏡頭鏡筒10和照相機(jī)主體20構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，分開(kāi)構(gòu)成更換鏡頭鏡筒10和照相機(jī)主體20，但是，當(dāng)然也可以如一般的小型照相機(jī)那樣一體構(gòu)成。
[0036]在更換鏡頭鏡筒10內(nèi)配置有攝影鏡頭11。攝影鏡頭11由用于形成被攝體S的光學(xué)像的多個(gè)光學(xué)鏡頭構(gòu)成，包含對(duì)焦鏡頭。并且，在更換鏡頭鏡筒10內(nèi)設(shè)置有致動(dòng)器12和鏡頭控制部13。鏡頭控制部13從照相機(jī)主體20內(nèi)的AF運(yùn)算部23接收散焦量，根據(jù)這些信息進(jìn)行致動(dòng)器12的控制。致動(dòng)器12使攝影鏡頭11內(nèi)的對(duì)焦鏡頭在光軸方向上移動(dòng)，進(jìn)行對(duì)焦。另夕卜，對(duì)焦鏡頭的位置由鏡頭位置檢測(cè)部(未圖示)檢測(cè)，經(jīng)由通信部(未圖示)發(fā)送到照相機(jī)主體20。
[0037]在照相機(jī)主體20內(nèi)設(shè)置有攝像元件21、圖像處理部22、AF運(yùn)算部23、記錄部24。攝像元件21配置在攝影鏡頭11的光軸上的、被攝體像的成像位置附近。攝像元件21具有多個(gè)像素，該多個(gè)像素具有將被攝體像(光學(xué)像)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換部。多個(gè)像素包含構(gòu)成為對(duì)入射到像素的光束的入射方向進(jìn)行限制的相位差A(yù)F檢測(cè)用像素(也稱為焦點(diǎn)檢測(cè)用像素)、以及構(gòu)成為與相位差A(yù)F檢測(cè)用像素相比不對(duì)入射到像素的光束進(jìn)行限制的攝像用像素(也稱為通常像素)，多個(gè)像素二維排列。使用圖3和圖4在后面敘述攝像元件21的相位差A(yù)F檢測(cè)用像素和攝像用像素的配置。
[0038]攝像元件21將從相位差A(yù)F檢測(cè)用像素和攝像用像素輸出的像素值輸出到圖像處理部22和AF運(yùn)算部23。圖像處理部22輸入像素值內(nèi)的來(lái)自攝像用像素的像素值，進(jìn)行實(shí)時(shí)取景顯示用圖像和記錄用圖像用的圖像處理。并且，圖像處理部22將進(jìn)行了記錄用的處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出到記錄部24。記錄部24具有可電改寫(xiě)的非易失性存儲(chǔ)器，輸入記錄用的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行記錄。并且，圖像處理部22使用像素值檢測(cè)被攝體的面部，輸出該面部的中心坐標(biāo)位置，并且檢測(cè)面部中的眼睛等器官，輸出該器官的特定坐標(biāo)位置。并且，圖像處理部22使用像素值進(jìn)行被攝體跟蹤。
[0039]AF運(yùn)算部23輸入像素值內(nèi)的來(lái)自相位差A(yù)F檢測(cè)用像素的像素值，進(jìn)行基于相位差A(yù)F的AF運(yùn)算。在AF運(yùn)算時(shí)，根據(jù)從圖像處理部22取得的中心坐標(biāo)位置、特定坐標(biāo)位置，設(shè)定與相位差A(yù)F檢測(cè)用像素的位置對(duì)應(yīng)的測(cè)距區(qū)域，針對(duì)該設(shè)定的測(cè)距區(qū)域運(yùn)算散焦量(包含散焦方向)和對(duì)比度評(píng)價(jià)值。根據(jù)該運(yùn)算出的散焦量和對(duì)比度評(píng)價(jià)值，將攝影鏡頭11內(nèi)的對(duì)焦鏡頭驅(qū)動(dòng)到對(duì)焦位置。并且，在被攝體為周期性的情況下，AF運(yùn)算部23進(jìn)行用于運(yùn)算散焦量的相關(guān)值的極值的選擇，以使得能夠驅(qū)動(dòng)到真正的對(duì)焦位置。
[0040]接著，使用圖2對(duì)AF運(yùn)算部23的詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。像素值21a是從攝像元件21輸出的像素值，暫時(shí)存儲(chǔ)在SDRAM(未圖示)等中。
[0041]并且，在圖像處理部22內(nèi)設(shè)置有面部檢測(cè)部22a。該面部檢測(cè)部22a根據(jù)來(lái)自攝像元件21的攝像用像素(通常像素)的像素值，判定被攝體像中是否存在面部，在包含面部的情況下，檢測(cè)其位置(中心坐標(biāo)位置)和大小等。進(jìn)而，進(jìn)行右眼、左眼、鼻子等器官的檢測(cè)，還檢測(cè)該器官的特定坐標(biāo)位置。由面部檢測(cè)部22a檢測(cè)到的中心坐標(biāo)或特定坐標(biāo)位置輸出到AF運(yùn)算部23內(nèi)的AF測(cè)距點(diǎn)設(shè)定部33。
[0042]并且，在圖像處理部22內(nèi)設(shè)置有跟蹤部22b。該跟蹤部22b根據(jù)來(lái)自攝像元件21的攝像用像素的像素值進(jìn)行被攝體的跟蹤。例如，針對(duì)由面部檢測(cè)部22a檢測(cè)到的面部的位置或由拍攝者指定的被攝體(跟蹤對(duì)象)的位置，每當(dāng)從攝像元件21輸出像素值時(shí)，通過(guò)對(duì)像素值進(jìn)行比較，檢測(cè)相同被攝體(跟蹤對(duì)象)移動(dòng)到何處，由此進(jìn)行跟蹤。由跟蹤部22