專利名稱：圖像拾取裝置和聚焦控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有成像元件的圖像拾取(image pickup)裝置，該成像元件具有 實現(xiàn)光瞳劃分功能的第一像素組。
背景技術(shù)：
—些成像元件具有用于以相位差檢測系統(tǒng)(下文也稱為"相位差AF")進行自聚 焦控制的專用像素(相位差AF像素)。 例如，日本公布專利申請No. 2008-147821公開了一種具有成像元件的圖像拾取 裝置，該成像元件(下文也稱為具有相位差檢測功能的成像元件)具有多個用于相位差AF 的像素對，且其中相應的遮光板的開口中心相對于微透鏡的中心相互相對偏斜。這樣的圖 像拾取裝置被配置為通過允許相位差AF像素接收經(jīng)過攝影鏡頭出口光瞳(pupil)上的一 對部分區(qū)域的光通量而執(zhí)行距對象的距離。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述專利文獻的圖像拾取裝置采用具有聲稱具有較小范圍的可容許距離測 量的相位差檢測功能成像元件。因此，如果開始AF操作時散焦量大(明顯模糊的狀態(tài))，則 聚焦脫離可容許距離測量范圍并且相位差AF難以實現(xiàn)。在這種情況下，將進行驅(qū)動鏡頭直 到聚焦鏡頭進入可容許的距離測量范圍。但是，如果在遠離焦點的相反方向驅(qū)動鏡頭，則將 難以進行快速AF操作(聚焦控制)。 因此，期望提供一種甚至當具有相位差檢測功能的成像元件幾乎不能進行相位差 AF時也可以執(zhí)行合適的聚焦控制的圖像拾取裝置。 本發(fā)明的第一實施例為一種圖像拾取裝置，其包括驅(qū)動控制部分，控制將聚焦 鏡頭從攝影光學系統(tǒng)中的第一位置驅(qū)動至第二位置；成像元件，具有通過接收源自對象經(jīng) 過在攝影光學系統(tǒng)中的出口光瞳上的以預定方向相互相對偏斜的一對部分區(qū)域的光通量 實現(xiàn)光瞳劃分功能的第一像素組，和沒有光瞳劃分功能的第二像素組；以及聚焦控制部分， 驅(qū)動聚焦鏡頭朝向相位差檢測系統(tǒng)從第一像素組的像素信號聚焦檢測所檢測的焦點對準 (in-focus)位置。在該圖像拾取裝置中，控制聚焦的部分包括聚焦方向檢測部分，確定部 分，第一控制部分，和第二控制部分。這里，提供聚焦方向檢測部分，用于通過在第一信息 和第二信息之間進行比較而檢測焦點對準位置，其中，基于當聚焦鏡頭位于第一位置時從 第二像素組產(chǎn)生的像素信號獲得第一信息，作為將被用于對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測的聚 焦檢測信息，而基于當聚焦鏡頭位于第二位置時第二像素組所產(chǎn)生的像素信號獲得第二信 息，作為聚焦檢測信息。提供確定部分，用于根據(jù)第一像素組的像素信號是否滿足預定條件 而確定檢測焦點對準位置的可靠性。提供第一控制部分，用于當確定部分確定第一像素組 的像素信號滿足預定條件并且可靠度高時朝向基于第一像素組的像素信號檢測的焦點對 準位置驅(qū)動聚焦鏡頭。提供第二控制部分，用于當確定部分確定第一像素組的像素信號不 滿足預定條件并且可靠度低時朝向聚焦方向檢測部分所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭。 本發(fā)明的第二實施例為一種包括如下步驟的聚焦控制方法控制聚焦鏡頭從攝影 光學系統(tǒng)中的第一位置至第二位置的驅(qū)動(驅(qū)動控制步驟)；以及接收源自對象經(jīng)過在攝 影光學系統(tǒng)中的出口光瞳上的以預定方向相互相對偏斜的一對部分區(qū)域的光通量，然后驅(qū) 動該聚焦鏡頭朝向相位差檢測系統(tǒng)從實現(xiàn)光瞳劃分功能的成像元件的第一像素組的像素 信號聚焦檢測所檢測的焦點對準位置(聚焦控制步驟)。在該方法中，聚焦控制步驟包括通 過在第一信息和第二信息之間進行比較而檢測焦點對準位置的子步驟，其中，基于當聚焦 鏡頭位于第一位置時從沒有光瞳劃分功能的成像元件的第二像素組產(chǎn)生的像素信號獲得 第一信息，作為將被用于對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測的聚焦檢測信息，而基于當聚焦鏡頭 位于第二位置時第二像素組所產(chǎn)生的像素信號獲得第二信息作為聚焦檢測信息(焦點對 準方向檢測子步驟)；根據(jù)第一像素組的像素信號是否滿足預定條件確定檢測焦點對準位 置的可靠性(確定子步驟)；當確定部分確定第一像素組的像素信號滿足預定條件并且可 靠度高時朝向基于第一像素組的像素信號檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭(第一控制 子步驟)；當確定子步驟確定第一像素組的像素信號不滿足預定條件并且可靠度低時朝向 聚焦方向檢測子步驟所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭(第二控制子步驟)。
根據(jù)本發(fā)明的任意實施例，提供第一像素組，以便通過接收源自對象經(jīng)過在攝影 光學系統(tǒng)中的出口光瞳上的以預定方向相互相對偏斜的一對部分區(qū)域的光通量而實現(xiàn)光 瞳劃分功能。此外，還提供了沒有光瞳劃分功能的第二像素組。如果確定第一像素組的像 素信號滿足預定條件并且檢測焦點對準位置的可靠度高，則聚焦鏡頭被朝向相位差檢測系 統(tǒng)基于第一像素組的像素信號聚焦檢測所檢測的焦點對準位置驅(qū)動。另一方面，如果確定 第一像素組的像素信號不滿足預定條件并且檢測焦點對準位置的可靠度低，則聚焦鏡頭被 沿著通過在第一信息和第二信息之間進行比較而檢測的焦點對準位置的方向驅(qū)動，基于當 聚焦鏡頭位于第一位置和第二位置的每個位置時第二像素組所產(chǎn)生的像素信號獲得該第 二信息，作為用于以對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測的聚焦檢測信息。因此，甚至當具有相位差 檢測功能的成像元件幾乎不能進行相位差AF時也可執(zhí)行合適的聚焦控制。


圖1為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像拾取裝置外部配置的視圖； 圖2為說明根據(jù)本發(fā)明該實施例的圖像拾取裝置外部配置的視圖； 圖3為圖像拾取裝置的縱向橫截面； 圖4為說明圖像拾取裝置的電氣配置的框圖； 圖5為說明成像元件配置的示意圖； 圖6為說明成像元件配置的示意圖； 圖7為說明成像元件配置的示意圖； 圖8為說明成像元件上多個區(qū)域的示意圖； 圖9為說明采用AF線的相位差AF的原理的示意圖； 圖10為概念地說明靠近成像表面10mm時散焦(defocus)焦平面的情形的示意 圖； 圖11為概念地說明靠近成像表面200iim時散焦焦平面的情形的示意5
圖12為概念地說明靠近成像表面lOOiim時散焦焦平面的情形的示意圖； 圖13為概念地說明焦平面與成像表面重合時的焦點對準狀態(tài)的示意圖； 圖14為概念地說明離開成像表面lOOiim或更多時散焦焦平面的情形的示意圖； 圖15為概念地說明離開成像表面200iim或更多時散焦焦平面的情形的示意圖； 圖16為概念地說明離開成像表面lOmm或更多時散焦焦平面的情形的示意圖； 圖17為說明位移量和散焦量之間關(guān)系的示意圖； 圖18為說明對比度AF原理的示意圖； 圖19為說明圖像拾取裝置基本操作的流程圖； 圖20為說明圖像拾取裝置基本操作的流程圖； 圖21為說明利用對比度AF在焦點對準方向上的檢測操作的流程圖； 圖22為說明利用對比度AF的焦點對準方向的檢測的視圖； 圖23為說明利用對比度AF的焦點對準方向的檢測的視圖。
具體實施例方式[圖像拾取裝置的外部配置] 圖1和圖2為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取裝置1的外部配置的視圖。 這里，圖1為圖像拾取裝置1的前視圖，圖2為圖像拾取裝置2的后視圖。此外，圖3說明 了圖像拾取裝置1的垂直橫截面視圖。 在該實施例中，例如圖像拾取裝置1可以為數(shù)碼SLR靜態(tài)照相機。圖像拾取裝置 1包括照相機身10和用作可移除地連至照相機身10的可互換鏡頭的攝影鏡頭2。
在圖1中，在照相機身1的前側(cè)，存在攝影鏡頭2連接其上的安裝部分301 ;設(shè)置 在安裝部分301橫向右側(cè)上的鏡頭置換按鈕302;以及從前左端部(X方向上的左側(cè))突出 以允許用戶單手(或雙手)緊握照相機身10的握持部分303。此外，照相機身IO具有左上 前部(Y方向的左上側(cè))上的模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305、右上前部上的控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306、和握持 部分303上表面上的快門按鈕307。 在圖2中，在照相機身10的后表面上提供液晶顯示器(LCD)311、設(shè)置按鈕312、十 字鍵(cross-key)選擇器314、和按鈕315。設(shè)置按鈕312位于LCD 311的左側(cè)，十字鍵選 擇器314位于LCD 311的右側(cè)。按鈕315位于十字鍵選擇器314的中心。另外，在照相機 身10的后表面上還提供了電子取景器(EVF)316、眼罩(eye cup) 321、主開關(guān)317、曝光修 正按鈕323、自動曝光(AE)鎖定按鈕324、閃光燈318、和連接端部分319。 EVF 316相對于 LCD 311設(shè)置在上部。眼罩321形成在EVF 316周圍。主開關(guān)317設(shè)置在EVF 316的左側(cè)。 曝光修正按鈕323和AE鎖定按鈕324設(shè)置在EVF 316的右側(cè)。閃光燈318和連接端部分 319位于EVF 316的上部。 安裝部分301具有多個電觸點，用于和附加的攝影鏡頭2、機械連接的連接裝置等 電連接。 鏡頭置換按鈕302為被按下以移除連至固定部分301的攝影鏡頭2的按鈕。握持 部分303為在拍攝操作期間用戶用來握持圖像拾取裝置1的部分，并具有指形輪廓以產(chǎn)生 更舒適體驗。在握持部分303的內(nèi)部設(shè)立有電池存儲空間和卡存儲空間(未示出)。電池 容納腔被設(shè)計為容納用作照相機電源的電池69B(參見圖4)，而卡容納腔被設(shè)計為可移除地容納記錄介質(zhì)、存儲卡67 (參見圖4)以便將所拍攝圖像的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲卡67上。握持部分303可具有設(shè)置用于檢測用戶是否握住握持部分303的握持傳感器。
模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305和控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306都由可在與照相機身10的頂面基本上平行的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的基本上盤形元件形成。模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305可操作以選擇在圖像拾取裝置1中所提供的其中一種模式或者功能，例如自動曝光(AE)控制模式，自動聚焦(AF)控制模式，各種拍攝模式(例如用于拍攝靜態(tài)圖像的靜態(tài)圖像拍攝模式和用于連續(xù)拍攝圖像的連續(xù)拍攝模式)，以及用于再現(xiàn)所記錄圖像的再現(xiàn)模式。另一方面，控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306被安排用于為對在圖像拾取裝置1中提供的每種功能設(shè)置控制值。 快門按鈕307為可被部分按壓("半按")以及可進一步被按壓("全按")的按壓開關(guān)。在靜態(tài)圖像拍攝模式下，當半按快門按鈕307時(Sl)，執(zhí)行在拍攝對象的靜態(tài)圖像之前的預拍攝操作(預拍攝操作包括設(shè)置曝光量控制值和聚焦調(diào)節(jié)或者聚焦)。然后，當全按快門按鈕307時(S2)，執(zhí)行拍攝操作(對曝光成像元件101(參見圖3)的一系列操作，對曝光所獲得的圖像信號執(zhí)行預定的圖像處理，以及將所產(chǎn)生的圖像信號記錄在諸如存儲卡的記錄介質(zhì)上)。 LCD 311包括能夠顯示圖像的彩色液晶面板。LCD 311被配置為顯示成像元件IOI(參見圖3)所采集的圖像或者再現(xiàn)和顯示所記錄的圖像，并且還被配置為顯示用于設(shè)置在圖像拾取裝置1中所提供的功能或者模式的設(shè)置屏幕。替代LCD 311，可構(gòu)造為采用有機電致發(fā)光和等離子顯示器。設(shè)置按鈕312為可被操作以執(zhí)行在圖像拾取裝置1中所提供的功能的按鈕。設(shè)置按鈕312的實例包括用于設(shè)置在LCD 311上顯示的菜單屏幕上所選擇的項目的選擇設(shè)置開關(guān)，選擇取消開關(guān)，用于切換菜單屏幕上顯示的菜單顯示開關(guān)，顯示開/閉開關(guān)，和顯示放大開關(guān)。十字鍵選擇器314具有環(huán)形元件，該元件具有多個在周向上以固定間隔設(shè)置的按壓部件(在附圖中以三角形標記的部分)。十字鍵選擇器314被構(gòu)造為按壓部件的按壓操作將被接觸點、與每個按壓部件對應的開關(guān)(未示出)所檢測。按鈕315位于十字鍵選擇器314的中心。十字鍵選擇器314和按鈕315可操作以輸入指令，例如，改變拍攝放大倍率以沿廣角(寬)方向或者攝遠鏡頭(遠)方向移動變焦鏡頭212的指令，設(shè)置用于一幀接一幀的使在LCD 311上再現(xiàn)的記錄圖像前進的幀前進特征的指令，以及設(shè)置拍攝條件的指令(例如光圈值、快門速度、和閃光燈的打開和關(guān)閉)。
EVF 316例如包括可顯示圖像的彩色液晶面板(未示出)。EVF 316被配置為顯示成像元件101(參見圖3)所采集的圖像或者再現(xiàn)和顯示所記錄的圖像。在實際拍攝(用于圖像記錄的拍攝)之前，提供現(xiàn)場視野(預覽)顯示器，從而對象可以以基于由成像元件IOI所連續(xù)產(chǎn)生的圖像信號的電影形式出現(xiàn)于EVF 316上或者LCD 311上。這一點使得用戶可直觀地檢查將由成像元件101所實際拍攝的對象。主開關(guān)317由可向左和右滑動的兩接觸滑動開關(guān)形成。當主開關(guān)317被設(shè)置在圖2中的右部時，圖像拾取裝置1加電。當主開關(guān)317被設(shè)置在左部時，圖像拾取裝置1斷電。 閃光燈318被形成為彈出內(nèi)置式閃光燈?？梢圆捎眠B接端部分319將外部閃光燈等連至照相機身10。 眼罩321為基本上C形的具有遮光特性并能夠阻擋外部光進入EVF 316的遮光元件。 曝光修正按鈕323為手工調(diào)節(jié)曝光量值(光圈值或者快門速度)的按鈕。AE鎖定按鈕324為固定該曝光量的按鈕。 攝影鏡頭2用作通過其接收來自對象的光(光學圖像)的鏡頭窗口，并且還用作用于引導對象光進入在照相機身10中所提供的成像元件101中的攝影光學系統(tǒng)?？赏ㄟ^按壓上面描述的鏡頭置換按鈕302從照相機身10移除攝影鏡頭2。 攝影鏡頭2包括具有沿著光軸LT串聯(lián)安排的多個鏡頭的鏡頭組21 (參加圖3)。鏡頭組21包括被配置為執(zhí)行聚焦調(diào)節(jié)的聚焦鏡頭211 (參見圖4)，以及被配置為執(zhí)行可變放大的變焦鏡頭212(參見圖4)。沿著光軸LT(參見圖3)的方向驅(qū)動聚焦鏡頭211和縮放鏡頭212以便分別執(zhí)行聚焦調(diào)節(jié)和可變倍率。攝影鏡頭2還包括在一圓筒攝影鏡頭2的外周上的合適位置的操作環(huán)，以便可沿著該圓筒的外周表面旋轉(zhuǎn)。響應于手工操作或者自動操作，變焦鏡頭212根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向和操作環(huán)的旋轉(zhuǎn)量沿著光軸LT的方向移動，并被設(shè)置為與變焦鏡頭212移動到的位置相對應的縮放倍率(zoom magnification)(拍攝倍率)。
成像元件101被安排在和當攝影鏡頭2被連至照相機身10上時組成攝影鏡頭2的鏡頭組21的光軸LT垂直的方向上。成像元件101可以為互補金屬氧化物半導體(CMOS)彩色區(qū)域傳感器(CMOS成像元件)，其中例如多個具有光電二極管的像素被兩維地按照矩陣安排，并且各個像素配備有具有不同光譜特征的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)顏色過濾器。成像元件(成像傳感器)101產(chǎn)生關(guān)于通過攝影鏡頭(攝影光學系統(tǒng))2形成的對象光學圖像的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)顏色成份的模擬電信號(圖像信號)，并且將其作為R、G和B彩色圖像信號輸出。將在后文描述該成像元件101的配置細節(jié)。
成像元件101被保持在可在垂直于光軸L的平面上沿兩個空間方向移動的成像元件驅(qū)動機構(gòu)200上?？扉T單元40沿光軸方向被設(shè)置在成像元件101之前?？扉T單元40包括上下移動的簾(未示出)并被形成為配置用于執(zhí)行沿光軸L指向成像元件101的對象光的光路開啟操作以及光路阻擋操作的機械焦平面快門。如果成像元件101為可被完全電子地快門操作(shutter)的成像元件，則可省略快門單元40。
[圖像拾取裝置的電氣配置] 圖4為說明整個圖像拾取裝置1的電氣配置的框圖。在圖4中，與圖1至3中所示出的元件相同或者類似的元件被分配了相同的附圖標記。為描述方便，將首先描述攝影鏡頭2的電氣配置。 除了形成如上所述的攝影光學系統(tǒng)的鏡頭組21以外，攝影鏡頭2還包括鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24、鏡頭位置檢測單元25、鏡頭控制單元26、和光圈驅(qū)動機構(gòu)27。
在鏡頭組21中，被配置用于調(diào)節(jié)入射至照相機身10中的成像元件101上的光量的聚焦鏡頭211、變焦鏡頭212和光圈23被保持在圓筒內(nèi)光軸LT的方向上(參見圖3)。因此，在成像元件101上接收和形成對象的光學圖像。執(zhí)行聚焦操作，使得照相機身10中的AF致動器71M沿光軸LT方向驅(qū)動鏡頭組21。 鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24例如包括螺旋面(helicoid)和使該螺旋面旋轉(zhuǎn)的齒輪(未示出)。響應于經(jīng)耦合器74從AF致動器71M接收的驅(qū)動力，鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24沿與光軸LT平行的方向驅(qū)動聚焦鏡頭211或任何其它合適的元件。分別根據(jù)AF致動器71M的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度確定聚焦鏡頭211的移動方向和移動量。 鏡頭位置檢測單元25包括編碼器板和編碼器刷。編碼器板具有多個在鏡頭組21的可移動范圍內(nèi)沿光軸LT的方向預定間距(pitch)上定義的編碼圖(code pattern)。編
8碼器刷沿著圓筒22和編碼器板可滑動接觸地移動。鏡頭位置檢測單元25被配置用于在聚焦控制期間檢測鏡頭組21的移動量。鏡頭位置檢測單元25所檢測的鏡頭位置例如作為脈沖數(shù)輸出。 鏡頭控制單元26例如包括具有內(nèi)置式存儲器(未示出)的微型電腦，該存儲器例如是存儲控制程序的只讀存儲器(ROM)或者存儲關(guān)于狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)的閃速存儲器。鏡頭控制單元26具有執(zhí)行通過連接器(co皿ector)Ec與照相機身10的主控制單元62之間的通信的通信功能。例如，鏡頭組21的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)如焦距、出口光瞳位置、光圈值、焦點對準距離，以及環(huán)境光量可被傳送至主控制單元62。而且，例如可從主控制單元62接收關(guān)于聚焦鏡頭211的驅(qū)動量的數(shù)據(jù)。此外，在拍攝時，關(guān)于攝影鏡頭2的焦距信息、聚焦鏡頭211的位置、光圈值等等的數(shù)據(jù)可被傳送至主控制單元62。 光圈驅(qū)動機構(gòu)27被配置用于響應于通過耦合器(coupler) 75從光圈驅(qū)動致動器73M接收的驅(qū)動力改變光圈23的光圈直徑。 接下來，將描述照相機身10的電氣配置。除了上述的元件之外，照相機身IO例如包括成像元件101和快門單元40、模擬前端(AFE) 5、圖像處理單元61、圖像存儲器614、主控制單元62、閃光電路63、操作單元64、視頻隨機存儲器(VRAMs)65(65a和65b)、卡接口(I/F) 66、存儲卡67、通信I/F 68、電源電路69、電池69B、聚焦驅(qū)動控制單元71A、AF致動器71M、快門驅(qū)動控制單元72A、快門驅(qū)動致動器72M、光圈驅(qū)動控制單元73A、和光圈驅(qū)動致動器73M。 如上所述，成像元件101由CMOS傳感器制成。下面描述的時序控制電路51控制成像操作，例如成像元件101的曝光操作的開始(以及結(jié)束)、成像元件101中所包括的單獨像素的輸出選擇、和像素信號的讀取。 AFE 5被配置用于向成像元件101提供時序信號以便執(zhí)行預定操作，并對從成像元件101輸出的圖像信號( 一組和CMOS區(qū)域傳感器的單獨像素所接收的光束對應的模擬信號)進行預定的信號處理以便將其轉(zhuǎn)化為為數(shù)字信號，這些數(shù)字信號然后被輸出至圖像處理單元61。 AFE 5包括時序控制電路51、信號處理單元52、和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換單元53。
時序控制電路51在從主控制單元62輸出的基準時鐘信號的基礎(chǔ)上產(chǎn)生預定的定時脈沖(例如垂直掃描脈沖9 Vn、水平掃描脈沖(p Vm、和用于產(chǎn)生重置信號(p Vr的脈沖)，并將其輸出至成像元件101以便控制成像元件101的成像操作。通過將預定的定時脈沖輸出至信號處理單元52和A/D轉(zhuǎn)換單元53，信號處理單元52和A/D轉(zhuǎn)換單元53的操作得到控制。 信號處理單元52被配置用于對從成像元件101輸出的模擬圖像信號進行預定的模擬信號處理。信號處理單元52包括相關(guān)雙采樣(CDS)電路、放大來自成像元件101的電荷信號的自動增益控制(AGC)電路、和箝位電路。 在信號處理單元52的AGC電路中，將來自通常設(shè)置在將在后文進行描述的像素線Ln上的相應像素(G像素llgb、R像素llr、和B像素llb)的電荷信號(像素信號)以增益(放大系數(shù))a進行放大。此外，將來自沿將在后文進行描述的AF線Lf的各個像素的電荷信號以增益P (P > a)進行放大。在接收通過攝影鏡頭2的出口光瞳部分的光通量的相位差AF的像素中，其靈敏度與攝影的常規(guī)像素相比將下降。因此，有必要以高于常規(guī)的增益放大信號以便保證合適的輸出水平。
A/D轉(zhuǎn)換單元53被配置用于基于從時序控制電路51輸出的定時脈沖將從信號處理單元52輸出的模擬R、G和B圖像信號轉(zhuǎn)化為具有多個比特(例如，12比特)的數(shù)字圖像信號。圖像處理單元61被配置用于對從AFE 5輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預定的信號處理以便產(chǎn)生圖像文件。圖像處理單元61包括黑色電平校正電路611、白平衡控制電路612、和伽馬校正電路613。被取入圖像處理單元61中的圖像數(shù)據(jù)與成像元件101的讀出同步地被一次寫入圖像存儲器614。隨后，在圖像處理單元61的每個塊中，訪問并且然后處理寫入該圖像存儲器614中的圖像數(shù)據(jù)。 黑色電平校正電路611被配置用于將A/D轉(zhuǎn)換單元53所獲得的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字R、G和B圖像信號的黑色電平校正為基準黑色電平。 白平衡控制電路612被配置用于基于根據(jù)光源的基準白色進行紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)顏色組份的數(shù)字信號的電平轉(zhuǎn)換(白平衡(WB)調(diào)節(jié))。SP，基于從主控制單元62提供的WB調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，白平衡控制電路612從亮度或者色度數(shù)據(jù)指定估計為拍攝對象白色部分的一部分。然后白平衡控制電路612確定指定部分中的R、G和B顏色組份的平均值(mean)，以及G/R比率和G/B比率。該平均值、G/R比率、和G/B比率被用作進行電平校正的R和B校正增益。 伽馬校正電路613被配置用于校正WB調(diào)節(jié)后的圖像數(shù)據(jù)的灰度特性。具體地，伽馬校正電路613采用提前對每種顏色組份設(shè)置的伽馬校正表格對圖像數(shù)據(jù)的電平進行非線性轉(zhuǎn)換，并進行偏移量調(diào)節(jié)。 圖像存儲器614為在拍攝模式下臨時存儲從圖像處理單元61輸出的圖像數(shù)據(jù)、以及被主控制單元62用作對圖像數(shù)據(jù)進行預定處理的工作區(qū)域的存儲器。在再現(xiàn)模式下，圖像存儲器614臨時存儲從存儲卡67讀取的圖像數(shù)據(jù)。 主控制單元62例如包括具有內(nèi)置式存儲單元(例如存儲控制程序的ROM或者臨時存儲數(shù)據(jù)的閃速存儲器)的微型電腦，并被配置用于控制圖像拾取裝置1的單獨部件的操作。 此夕卜，當執(zhí)行手抖(hand-shake)校正模式時主控制單元62基于抖動檢測傳感器(未示出)的抖動檢測信號確定抖動方向和抖動量?；谒_定的抖動方向和抖動量，主控制單元62產(chǎn)生并向圖像元件驅(qū)動機構(gòu)200輸出抖動校正控制信號。然后，成像元件101被成像元件驅(qū)動機構(gòu)200驅(qū)動并且沿抵消手抖動的方向移動。 在閃光拍攝模式下，閃光電路63被配置用于將從閃光單元318或者連接至連接端
部分319的外部閃光燈發(fā)出的光量控制到由主控制單元62所指定的光量。 操作單元64包括上述的模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305、控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306、快門按鈕307、設(shè)
置按鈕312、十字鍵選擇器314、按鈕315、和主開關(guān)317，并且被配置用于向主控制單元62
輸入操作信息。 VRAM 65a和65b為具有分別對應于LCD 311和EVF 316的像素數(shù)的圖像信號存儲容量的緩沖存儲器，并且被分別設(shè)置在主控制單元62和LCD 311之間以及主控制單元62和EVF 316之間?？↖/F 66為允許在存儲卡67和主控制單元62之間發(fā)送和接收信號的接口。存儲卡67為其上存儲主控制單元62所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。通信I/F 68為配置用于允許將圖像數(shù)據(jù)和其它合適數(shù)據(jù)發(fā)送至個人電腦或者任何其它合適的外部設(shè)備的接口。
10
電源電路69例如由恒定電壓電路形成并且用于產(chǎn)生驅(qū)動整個圖像拾取裝置1的電壓，該整個圖像拾取裝置包括控制單元(例如主控制單元62)、成像元件101和各種其它驅(qū)動單元。在從主控制單元62提供至電源電路69的控制信號的控制下對成像元件101供電(energize)。電池69B包括主電池(例如堿性電池)和輔助電池(例如鎳氫可充電電池)，并用作對整個圖像拾取裝置1供電的電源。 聚焦驅(qū)動控制單元71A被配置用于基于從主控制單元62提供的AF控制信號產(chǎn)生
用于AF致動器71M的驅(qū)動控制信號，致動器71M被用于向焦點對準位置移動聚焦鏡頭211。
AF致動器71M包括步進電動機并通過耦合器74為攝影鏡頭2的鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24提供鏡頭
驅(qū)動力。AF致動器71M可被安裝在可互換攝影鏡頭2中而不是在照相機身10中。 快門驅(qū)動控制單元72A被配置用于基于從主控制單元62提供的控制信號產(chǎn)生用
于快門驅(qū)動致動器72M的驅(qū)動控制信號?？扉T驅(qū)動致動器72M是驅(qū)動快門單元40打開和
關(guān)閉的致動器。 光圈驅(qū)動控制單元73A被配置用于基于從主控制單元62提供的控制信號產(chǎn)生用于光圈驅(qū)動致動器73M的驅(qū)動控制信號。光圈驅(qū)動致動器73M通過耦合器75對光圈驅(qū)動機構(gòu)27施加驅(qū)動力。 照相機身10還包括相位差AF計算電路76和對比度AF計算電路77，兩者基于從黑色電平校正電路611輸出的黑色電平校正圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行用于自聚焦(AF)控制的計算。
下面，將詳細描述圖像拾取裝置1的AF操作，以及采用相位差AF計算電路76和對比度AF計算電路77的成像元件101的配置。
[成像元件101的配置和圖像拾取裝置1的AF操作] 圖像拾取裝置1被配置用于執(zhí)行相位差AF，其中經(jīng)出口光瞳不同部分透過的透過光束被成像元件101接收?，F(xiàn)在將描述成像元件101的配置和采用成像元件101的相位差AF的原理。 圖5和圖6為說明成像元件101的配置的視圖。 成像元件101被配置用于通過在成像表面101f的中心所指定的AF區(qū)域(聚焦檢測區(qū)域)Ef(Efa)中以相位差檢測系統(tǒng)進行的聚焦檢測執(zhí)行距離測量(參見圖5)。
具體地，如表示AF區(qū)域Efa的外側(cè)和內(nèi)側(cè)上的像素的圖7所示，AF線Lf (陰影部分)被水平形成于成像元件101上并具有執(zhí)行相位差AF的光瞳劃分功能(下面將描述其細節(jié))?？稍诙x為包含相應AF線Lf的部分區(qū)間的區(qū)域的Af區(qū)域Efa中執(zhí)行相對于對象的距離測量。 往回參考圖6，將詳細描述AF區(qū)域Ef。 AF區(qū)域Ef包括沒有光瞳劃分功能并由被設(shè)置為紅色(G)、綠色(G)、和藍色(B)顏色過濾器布置在光電二極管上的R像素111、G像素112和B像素113構(gòu)建的一組常規(guī)像素(第二像素組)(下文，將簡單地將該像素稱為"常規(guī)像素")。此外，AF區(qū)域Ef包括用于執(zhí)行相位差AF的像素對組llf，并具有后面描述的遮光板12a和12b(陰影部分)(下文，簡稱為"AF像素對")。 AF區(qū)域Ef包括其中G像素112和R像素111在水平方向上交替設(shè)置的Gr線Ll，以及其中B像素113和G像素112在水平方向上交替設(shè)置的Gb線L2。 Gr線Ll和Gb線L2都分別形成常規(guī)像素110的水平線(常規(guī)像素線)。Gr線Ll和Gb線L2交替設(shè)置在垂直方向上以形成Bayer布置。 另外，在AF區(qū)域Ef中，Af線(聚焦檢測像素行)Lf形成為使得AF像素對llf以行水平設(shè)置。AF線Lf在垂直方向上相互相鄰并在垂直方向上周期性形成，使得如圖7所示10條常規(guī)像素線Ln被AF線Lf夾在中間。 在本實施例的圖像拾取裝置1中，除了 AF區(qū)域Efa以外，每個都具有一組Af像素對llf以及一組常規(guī)像素110的八個Af區(qū)域Efb可另外被構(gòu)造在AF區(qū)域Efa的周圍(參見圖8)。因此，當在成像表面101f上例如限定9個AF區(qū)域(聚焦檢測區(qū)域)Ef時，將對一個由主控制單元62自動選擇的AF區(qū)域Ef執(zhí)行通過相位差AF所進行的聚焦控制。這里，可通過用戶在例如顯示于LCD 311上的設(shè)置屏幕上的輸入指定其中如圖5所示存在一個AF區(qū)域的AF模式(下文也稱作"單個區(qū)域")和另一個其中如圖8所示出存在九個AF區(qū)域Ef的另一個AF模式(下文也稱作"多個區(qū)域")。
接下來，將詳細描述采用AF線的相位差AF原理。
圖9為說明采用AF線Lf的相位差AF的原理的視圖。 具有遮光板12a和12b的兩組或者多組像素11a和lib被水平設(shè)置在AF線上，使得遮光板12a的開口 OP和遮光板12b的開口 OP形成為相互鏡向?qū)ΨQ。開口 OP負責將來自可互換鏡頭2的出口光瞳右側(cè)部分Qa的光通量Ta和來自可互換鏡頭2的出口光瞳的左側(cè)部分Qb的光通量Tb分開。換言之，像素11a具有其中狹縫狀(slit-sh即ed)開口 OP相對于直接在板12a下面的光電轉(zhuǎn)換部分(光電二極管)PD偏向右側(cè)的遮光板12a (后文，這樣的像素也被稱為"第一AF像素")。而且，像素lib具有其中狹縫狀開口 OP相對于直接在板12b下面的光電轉(zhuǎn)換部分(光電二極管)PD偏向左側(cè)的遮光板12b (后文，這樣的像素也被稱為"第二AF像素")。像素lla和像素llb被交替設(shè)置在AF線Lf上(參見圖6)。因此，第一 AF像素11a的光電轉(zhuǎn)換部分PD接收來自出口光瞳的右側(cè)部分Qa、經(jīng)過微透鏡ML和遮光板12a的開口 OP的光通量Ta。而且，第二AF像素lib的光電轉(zhuǎn)換部分PF接收來自出口光瞳的左側(cè)部分Qb、經(jīng)過微透鏡ML和遮光板12b的開口 OP的光通量Tb。換言之，允許由第一 AF像素11a和第二 AF像素lib組成的AF像素對接收源自對象、經(jīng)過水平設(shè)置在可互換鏡頭2的出口光瞳相對(o卯osite)側(cè)上的右側(cè)和左側(cè)部分( 一對部分區(qū)域)Qa和Qb的光通量Ta和Tb。因此，可通過由一組這樣的AF像素對llf (第一像素組)組成的AF線LF實現(xiàn)光瞳劃分功能。 下文，第一AF像素11a的像素輸出被稱為"A型像素輸出"，第二 AF像素lib的像素輸出被稱為"B型像素輸出"?，F(xiàn)在將例如參考圖10至16描述從其中一條AF線Lf上的AF像素對llf的像素安排獲得的A型像素輸出和B型像素輸出之間的關(guān)系。
圖10為概念地說明靠近成像元件101的成像表面101f 10mm或更多時散焦焦平面的情形的示意圖。圖ll為概念地說明靠近成像表面101f lOOym時散焦焦平面的情形的示意圖。圖12為概念地說明靠近成像表面101f 200iim時散焦焦平面的情形的示意圖。此外，圖13為概念地說明焦平面與成像表面101f重合時的焦點對準狀態(tài)的示意圖。另外，圖14為概念地說明離開成像表面101f lOOiim時散焦焦平面的情形的示意圖。圖15為概念地說明離開成像表面lOlf 200iim時散焦焦平面的情形的示意圖。圖16為概念地說明離開成像表面101f lOmm或更多時散焦焦平面的情形的示意圖。 參考圖IO至16，如可從"A型"曲線Gal至Ga7所表示的A型圖像序列與"B型"
12曲線Gbl至Gb7所表示的B型圖像序列之間的比較看出，散焦量越大，在成像元件101的水平方向上的A型圖像序列和B型圖像序列之間所產(chǎn)生的位移(shift)量(偏差量)也越大。
S卩，例如可通過如圖17中的曲線Gc的線性函數(shù)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)之間的關(guān)系。在工廠試驗等期間可提前獲得曲線Gc的傾角。 因此，上述位移量通過相位差AF計算電路76基于成像元件101的AF線Lf的輸出計算，而散焦量則然后基于圖17中的曲線Gc計算。當對聚焦鏡頭211給出與計算的散焦量相當?shù)尿?qū)動量時可執(zhí)行AF操作。即，主控制單元62被配置用于基于由AF像素對11 f的組構(gòu)成的AF線Lf的像素信號朝向相位差檢測系統(tǒng)的聚焦檢測所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭211。因此，可能快速執(zhí)行相位差AF所進行的聚焦控制。 現(xiàn)在，當一般地考慮數(shù)碼相機的視野深度(d印th of field)時，優(yōu)選通過聚焦精度比相位差AF更高的對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測(對比度AF)執(zhí)行最終聚焦操作。然后，也在該實施例的圖像拾取裝置1中，采用對比度AF以便高精度聚焦。下面將描述該對比度AF的原理。 圖像拾取裝置1中的對比度AF讀取如上所述的AF區(qū)域Ef中的G像素112像素組，然后計算該AF區(qū)域Ef的對比度評估值(AF評估值)。這樣的對比度評估值(下文，簡單稱為"對比度")例如被計算為AF區(qū)域中相鄰G像素112之間差的絕對值的和。
這里，如果每次聚焦鏡頭211沿確定方向移動時都計算該對比度，則可獲得對比度的相應值與聚焦鏡頭2相應位置的關(guān)系，即如圖18所示該對比度單調(diào)增加至峰值Qk然后從峰值Qk單調(diào)下降。聚焦鏡頭211被配置用于移動直到其超過焦點或者對比度的峰值Qk。 隨后，如圖18所示，當獲得峰值Qk、Dn-l、Dn和Dn+l附近的對比度值以及聚焦鏡頭相應的位置Pn-l、Pn、和Pn+l時，可采用由下面的方程(1)所給出的二次插值法近似確定聚焦鏡頭211的焦點對準位置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)} 在上述對比度AF中，對比度AF計算電路77確定AF區(qū)域Ef中的對比度，然后聚焦驅(qū)動控制單元71A將聚焦鏡頭211移動至由上述方程(1)所確定的焦點對準位置。因此，可高聚焦精度地執(zhí)行自聚焦控制(AF控制)。 因此，根據(jù)本發(fā)明該實施例的圖像拾取裝置1能夠通過執(zhí)行其中高聚焦精度的對比度AF與可如上所述高速檢測焦點對準位置的相位差AF —起使用的混合AF而高精度地進行快速AF控制。具體地，聚焦鏡頭211被快速移動至相位差AF所檢測的焦點對準位置附近，而在焦點對準位置附近通過對比度AF執(zhí)行最終的聚焦控制。 對比度AF不僅負責通過上述爬山(hill-climbing)AF驅(qū)動鏡頭至聚焦位置，而且負責通過在不同鏡頭位置所獲得的對比度之間進行比較來決定鏡頭在哪個方向聚焦于焦點對準位置(焦點)方向上。換言之，其決定鏡頭聚焦于對象的短距離側(cè)(下文，簡單稱為"近側(cè)")還是長距離側(cè)(下文，檢測稱為"遠側(cè)")。 另一方面，對基于成像元件101中AF線Lf的輸出的相位差AF而言，通常認為可
13測量范圍可比常規(guī)AF傳感器的相位差AF的短。例如，如圖IO或者圖16所示，在大的散焦量狀態(tài)下對焦點對準位置的檢測可能不比常規(guī)更容易。 因此，如果在AF區(qū)域Ef中不容易執(zhí)行以AF線Lf進行的距離測量，則通過如上所述的對比度AF來檢測焦點對準位置的方向(焦點對準方向)，并且然后沿該焦點對準方向移動聚焦鏡頭211。隨后，當聚焦鏡頭211進入AF線Lf的距離測量可容許范圍內(nèi)時，進行由聯(lián)合相位差AF的混合AF所進行的聚焦控制。 這里，以下面的方程(2)作為評估函數(shù)以確定是否可允許AF線Lf所進行的距離測量，或者相位差AF的可靠性是高還是低。具體地，當由下述方程(2)獲得的計算值(輸出值)J高于先前通過工廠試驗等等定義的閾值Jth時其是可靠的，而當計算值J不比閾值Jth高時其是不可靠的。
[方程2]_/ = 2]
《
(2)
圖19和20為說明圖像拾取裝置1基本操作的流程圖。通過主控制單元62進行 在方程2中，n表示AF區(qū)域Ef中AF線Lf上的AF像素對llf的總數(shù)，Xi表示第"i"個AF像素對1 lf距AF線Lf左側(cè)的位置，并且Yi表示位置Xi上的AF像素對llf的像
素輸出。 可通過確定由AF像素對llf的組(第一像素組)組成的AF線Lf所產(chǎn)生的像素信號是否滿足預定條件，來簡單執(zhí)行相位差AF對裝配好的(in-fit)位置的檢測的可靠性。具體地，是確定通過向上述方程(2)輸入來自AF線Lf的像素信號所產(chǎn)生的輸出值J是否滿足其比閾值Jth高的條件。 因此，可以簡單地評估相位差AF的可靠性。 下文，將具體在下面描述與相位差AF的可靠性評價相關(guān)聯(lián)的圖像拾取裝置1的聚
焦控制。
該操作。 首先，通過主開關(guān)317對圖像拾取裝置1加電以啟動成像元件101。隨后，半按快門按鈕307以開啟AF操作，然后確定AF模式是否為設(shè)置單個區(qū)域(參見圖5)的模式(步驟ST1)。這里，如果AF模式為設(shè)置單個區(qū)域的模式，則該過程繼續(xù)到步驟ST2。如果AF模式為設(shè)置多個區(qū)域(參見圖8)的模式，則該過程繼續(xù)到步驟STll。 在步驟ST2，在單個區(qū)域中評估相位差AF的可靠性。具體地，在圖5所示出的成像表面101f的中心上的AF區(qū)域Efa中，采用上述方程(2)確定以AF線Lf進行距離測量是否可能。 在步驟ST3，基于步驟ST2的可靠性評估結(jié)果，確定相位差AF的可靠性是否低。這里，如果相位差AF的可靠性低，或者通過上述方程(2)獲得的計算值J處于不高于閾值Jth的數(shù)值范圍內(nèi)，則該過程繼續(xù)道步驟ST4。另一方面，如果相位差AF的可靠性高，或者通過上述方程(2)獲得的計算值J處于不高于閾值Jth的數(shù)值范圍之外，則該過程繼續(xù)道步驟ST9。 S卩，在步驟ST3，如果基于從由一組AF像素對llf組成的AF線Lf所產(chǎn)生的像素信
14號相位差AF確定相位差AF具有高可靠性，則朝向?qū)⒃诤竺婷枋龅牟襟EST9中基于像素信 號所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭211。另一方面，在步驟ST3，如果基于從AF線Lf 所產(chǎn)生的像素信號確定相位差AF具有低可靠性，則朝向?qū)⒃诤竺婷枋龅牟襟EST4和ST6中 通過對比度AF所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭211。 在步驟ST4，檢測在單個區(qū)域中以對比度AF聚焦的方向。具體地，在圖5所示出的 成像表面101f中心上的AF區(qū)域Efa中，將該對比度與如上所述在聚焦鏡頭211的不同位 置所獲得的另一個對比度相比較。因此，檢測聚焦鏡頭211的焦點對準方向(下面將描述 其細節(jié))。 在步驟ST5，確定在步驟ST4是否檢測出焦點對準方向。這里，如果確定了焦點對 準方向，則該過程繼續(xù)到步驟ST6。如果沒有檢測出，則該過程繼續(xù)到步驟STIO。在步驟 ST6， AF致動器71M沿著在步驟ST4所檢測的焦點對準方向驅(qū)動聚焦鏡頭211。
在步驟ST7，和步驟ST2—樣，評估單個區(qū)域中的相位差AF或者圖5中所示出的 AF區(qū)域Efa的可靠性。這里，確定在聚焦鏡頭211沿對比度AF所檢測的焦點對準方向移動 期間相位差AF的可靠性。通過這種方式，即使鏡頭被對比度AF驅(qū)動，也可能通過觀測相位 差AF的可靠性而在獲得高可靠性時快速切換至混合AF。 在步驟ST8，基于在步驟ST7中的可靠性評估結(jié)果確定相位差AF的可靠性高或者 低。這里，如果相位差AF的可靠性高，則該過程繼續(xù)到步驟ST9。如果其可靠性低，則該過 程返回到步驟ST6。 在步驟ST9，采用上述的混合AF進行聚焦控制。換言之，如果在步驟ST8或者后續(xù) 步驟ST19或者ST29中確定相位差AF的可靠性高，則以混合AF的相位差AF驅(qū)動聚焦鏡頭 211而不是以對比度AF驅(qū)動聚焦鏡頭211。因此，即使在起動AF時成像元件101相位差AF 困難，也可通過快速移動至混合AF進行合適的聚焦控制。 在步驟ST10，確定低對比度的對象處于在AF區(qū)域Ef中所捕獲的低對比度狀態(tài)，然 后放棄AF操作并然后將聚焦鏡頭211驅(qū)動至非限制的位置(位置"①")。
在步驟ST11，對全體多個區(qū)域評估相位差AF的可靠性。具體地，上述方程(2)被 用于確定是否可能在圖8所示出的成像表面101f的全部九個AF區(qū)域中以AF線Lf進行距 在步驟ST12中，基于步驟STll中的可靠性評估結(jié)果確定相位差AF是否在所有的 AF區(qū)域Ef中具有低可靠度。這里，如果相位差AF的可靠性在所有AF區(qū)域Ef中低，或者 通過上述方程(2)所獲得的計算值J不比閾值Jth高，則該過程繼續(xù)到步驟ST13。另一方 面，如果相位差AF的可靠性在所有AF區(qū)域Ef中高，或者通過上述方程(2)所獲得的計算 值J比閾值Jth高，則該過程繼續(xù)到步驟ST20。 即，在步驟ST12，如果基于從由一組AF像素對llf組成的AF線Lf所產(chǎn)生的像素 信號確定相位差AF具有高可靠度，則向在如上所述的步驟ST9中基于像素信號所檢測的焦 點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭211。另一方面，在步驟ST12中，如果基于從AF線Lf所產(chǎn)生的像 素信號確定相位差AF具有低可靠度，則向在如后文所述的步驟ST13、ST17、和ST22中對比 度AF所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭211。 在步驟ST13，檢測在全體多個區(qū)域中以對比度AF聚焦的方向。具體地，在圖8所 示出的所有九個成像表面101f的AF區(qū)域Ef中，將該對比度與如上所述在聚焦鏡頭211的不同位置獲得的另一個對比度相比較。這樣，檢測聚焦鏡頭211的焦點對準方向(將在后 面描述其細節(jié))。 在步驟ST14，確定是否存在在步驟ST13檢測到焦點對準方向的任何AF區(qū)域Ef。 這里，如果存在檢測焦點對準方向的任何AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到步驟ST15。如果不存 在檢測焦點對準方向的任何AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到步驟STIO。 在步驟ST15，在在步驟ST13檢測到焦點對準方向的AF區(qū)域Ef中，確定是否存在 在焦點對準方向上近側(cè)所檢測的AF區(qū)域Ef 。這里，如果存在在焦點對準方向上近側(cè)所檢測 的AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到步驟ST16。如果不存在近側(cè)的AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到 步驟ST21。 在步驟ST16中，所有的在焦點對準方向上近側(cè)所檢測的AF區(qū)域Ef都被選為依靠 其評估相位差AF的可靠性的目標。 在步驟ST17中，AF致動器71M將聚焦鏡頭211驅(qū)動至近側(cè)。 在步驟ST18中，執(zhí)行在步驟ST16中所選擇的所有AF區(qū)域Ef中的相位差AF的可 靠性評估。這里，在這種情況下，在所有選擇的AF區(qū)域Ef中確定在聚焦鏡頭211沿對比度 AF所檢測的焦點對準方向移動期間相位對比度AF的可靠性。 在步驟ST19，基于在步驟ST18中的可靠性評估結(jié)果確定是否存在任何其中相位 差AF具有高可靠性的AF區(qū)域Ef 。這里，如果存在可靠性高的AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到 步驟ST20。如果不存在可靠性高的AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到步驟ST17。
在步驟ST20，在其中相位差AF可靠性高度AF區(qū)域Ef之中在最近側(cè)的AF區(qū)域Ef ， 被選為將在上述步驟ST9中用于混合AF的AF區(qū)域Ef 。因此，由步驟ST9中的混合AF驅(qū)動 聚焦鏡頭211，使得聚焦鏡頭211可移動至基于在九個AF區(qū)域(聚焦檢測區(qū)域)Ef中的一 個其中對象(聚焦目標)位于距離圖像拾取裝置l最近的位置的AF區(qū)域Ef中的AF線Lf 所發(fā)出的像素信號檢測的焦點對準位置。因此，可能優(yōu)先近側(cè)地通過相位差AF進行合適的 聚焦控制。 在步驟ST21，所有的沿焦點對準方向在遠側(cè)檢測的AF區(qū)域Ef都被選為依靠其評 估相位差AF的可靠性的目標。 在步驟ST22，聚焦鏡頭211被AF致動器71M驅(qū)動至遠側(cè)。 在步驟ST23，進行在步驟ST21中選擇的所有AF區(qū)域Ef中的相位差AF的可靠性 評估。 在步驟ST24，基于在步驟ST23中的可靠性評估結(jié)果確定是否存在任何其中相位 差AF具有高可靠性的AF區(qū)域Ef 。這里，如果存在可靠性高的AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到 步驟ST20。如果不存在可靠性高的AF區(qū)域Ef ，則該過程繼續(xù)到步驟ST22。
下文將參考附圖21在下面描述在步驟ST4和ST13的每個步驟執(zhí)行的操作，或者 在焦點對準方向上以對比度AF進行的檢測操作。 圖21為說明以對比度AF沿焦點對準方向進行的檢測操作的流程圖。
在步驟ST31，在所有AF區(qū)域Ef中通過計算獲得對比度。這里，如果AF模式為設(shè) 置單個區(qū)域的模式，則在圖5所示出的一個AF區(qū)域Ef中計算對比度的評估值。如果AF模 式為設(shè)置多個區(qū)域的模式(參見圖8)，則在所有九個AF區(qū)域Ef中計算對比度的評估值。 所計算的對比度被記錄在主控制單元62的存儲器中。
在步驟S32中，由鏡頭位置檢測單元25所檢測的聚焦鏡頭211當前的位置Lp被 記錄在主控制單元62的存儲器中，然后初始化聚焦鏡頭211的驅(qū)動。聚焦鏡頭211的驅(qū)動 采用優(yōu)先進行近側(cè)的驅(qū)動控制，并且鏡頭被驅(qū)動至近側(cè)。 在步驟ST33中，確定聚焦鏡頭211能否被驅(qū)動至近側(cè)。換言之，如果聚焦鏡頭211 被鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24設(shè)置在近側(cè)的驅(qū)動限制位置(機械端)并因此聚焦鏡頭211不移動至 近側(cè)，則確定聚焦鏡頭211是否位于該位置。這里，如果鏡頭可被驅(qū)動至近側(cè)，則該過程繼 續(xù)到步驟ST34。如果鏡頭未被驅(qū)動，則該過程繼續(xù)到步驟ST39。 在步驟ST34，通過采用AF致動器71M，向近側(cè)稍微地移動聚焦鏡頭211先前由工 廠試驗等等所定義的鏡頭驅(qū)動的量(下文，也稱為"最小驅(qū)動")。換言之，聚焦驅(qū)動控制單 元71A控制聚焦鏡頭211從第一位置到第二位置的最小驅(qū)動。 在步驟ST35中，正如步驟ST31—樣，計算并獲得整個AF區(qū)域Ef的對比度。所獲 得的對比度被記錄在主控制單元62的存儲器中。在步驟ST36中，在步驟ST35中對所獲得的整個AF區(qū)域Ef的對比度進行噪音確 定。具體地，如果通過下面的方程(3)獲得的計算值C低于先前通過工廠試驗等等定義的 閾值Cth，則確定很少有噪音。如果其不低于閾值Cth，則確定存在許多噪音。
C = |C1_C2|. . . (3) 在方程(3)中，Cl表示在聚焦鏡頭211的最小驅(qū)動之前獲得的對比度，C2表示在 最小驅(qū)動之后獲得的對比度。 在步驟ST37，確定是否存在任何在步驟ST36的噪音確定中很少具有噪音的AF區(qū) 域Ef。這里，如果存在很少具有噪音的AF區(qū)域，則該過程繼續(xù)到步驟ST38。如果不存在很 少具有噪音的AF區(qū)域Ef ，則該過程返回到步驟ST33。 在步驟ST38，采用很少具有噪音的AF區(qū)域Ef執(zhí)行以對比度AF所進行的焦點對 準方向的檢測。在焦點對準方向的檢測中，如果在聚焦鏡頭211的最小驅(qū)動之前在鏡頭位 置Pa所獲得的對比度Cl小于當聚焦鏡頭211被驅(qū)動至近側(cè)時在最小驅(qū)動之后的鏡頭位置 Pb所獲得的對比度C2，則確定焦點對準位置位于近側(cè)。另一方面，如果最小驅(qū)動之前在鏡 頭位置Pa所獲得的對比度Cl大于在最小驅(qū)動之后的鏡頭位置Pb所獲得的對比度C2，則確 定焦點對準位置位于遠側(cè)。 換言之，當聚焦鏡頭211位于最小驅(qū)動前的第一位置Pa時獲得對比度(第一信 息)Cl，當聚焦鏡頭211位于最小驅(qū)動后的第二位置Pb時通過步驟ST35(或者步驟ST31) 中的操作基于從常規(guī)像素110組(第二像素組)產(chǎn)生的像素信號獲得對比度(第二信息) C2。其后，在步驟ST38，可通過在對比度C1和C2之間進行對比而檢測聚焦鏡頭211的焦點 對準位置的方向。 在步驟ST39，聚焦鏡頭211被驅(qū)動至在步驟ST32中記錄在主控制單元62的存儲 器中的鏡頭位置Lp。 在步驟ST40 ，確定聚焦鏡頭211是否可被驅(qū)動至遠側(cè)。換言之，聚焦鏡頭211被鏡 頭驅(qū)動機構(gòu)24定位在遠側(cè)的驅(qū)動限制位置(機械端)，因此聚焦鏡頭211不移動至近側(cè)。 確定聚焦鏡頭211是否位于該位置。這里，如果鏡頭可被驅(qū)動至遠側(cè)，則該過程繼續(xù)到步驟 ST41。如果鏡頭幾乎不被驅(qū)動至遠側(cè)，則該過程繼續(xù)到步驟ST46。 在步驟ST41，利用AF致動器71M和先前由工廠試驗等等定義的鏡頭量一樣的量地驅(qū)動聚焦鏡頭211至遠側(cè)。 步驟ST42至ST45分別執(zhí)行和上述步驟ST35至ST38相同的操作。 在步驟ST46 ，確定具有低對比度的對象處于在AF區(qū)域Ef所采集的低對比度狀態(tài)。 上述圖像拾取裝置1的操作能夠基于從AF線Lf輸出的像素采用上述方程(2)評
估相位差AF的可靠性。如果該可靠性高，則執(zhí)行具有相位差AF的混合AF。另一方面，如果
該可靠性低，則沿著對比度AF所檢測的焦點對準方向驅(qū)動聚焦鏡頭211。因此，甚至當難以
進行成像元件(具有相位差檢測功能的成像元件)101的相位差AF時也可進行合適的聚焦控制?！锤牡膶嵤├?在上述實施例中評估相位差AF的可靠性時，可不以上述方程(2)為評估方程?？?選擇地，可采用任何可確定是否允許以AF線Lf進行距離測量的函數(shù)代替方程(2)。
在上述實施例的成像設(shè)備中，如圖7所示，不必要將10條常規(guī)像素線Ln置于在垂 直方向上相互緊接著的AF線Lf之間。作為替換，不超過九條的常規(guī)像素線Ln或者ll條 或更多的常規(guī)像素線Ln可夾在AF線Lf之間。 上述實施例中的第一AF像素lla和第二AF像素lib可分別具有顏色過濾器。顏 色過濾器可造成靈敏度下降，同時允許用戶獲得攝影顏色像素數(shù)據(jù)。 就根據(jù)上述實施例的圖像拾取裝置而言，攝影鏡頭2可不可拆卸地連至照相機身 10。作為替換，攝影鏡頭2可被設(shè)置在照相機身10上。 可不采用本實施例中的對比度的評估值、對AF區(qū)域Ef中相鄰G像素llg之間差 的絕對值的和的計算。作為替換，可計算該差的平方絕對值的和。 本申請包括與2008年12月15日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請
JP2008-318180中所公開的主題相關(guān)的主題，其整體內(nèi)容參考在此并入。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解根據(jù)設(shè)計要求和其它因素可進行各種更改、組合、次組
合和變更只要其屬于附加權(quán)利要求或者其等價物的范圍。
權(quán)利要求
一種圖像拾取裝置，包括驅(qū)動控制裝置，控制將聚焦鏡頭從攝影光學系統(tǒng)中的第一位置驅(qū)動至第二位置；成像元件，具有通過接收源自對象經(jīng)過在所述攝影光學系統(tǒng)中的出口光瞳上的以預定方向相互相對偏斜的一對部分區(qū)域的光通量實現(xiàn)光瞳劃分功能的第一像素組，和沒有所述光瞳劃分功能的第二像素組；以及聚焦控制裝置，驅(qū)動所述聚焦鏡頭朝向由相位差檢測系統(tǒng)基于所述第一像素組的像素信號聚焦檢測所檢測的焦點對準位置，其中，所述聚焦控制裝置包括聚焦方向檢測裝置，用于通過在第一信息和第二信息之間進行比較而檢測所述焦點對準位置，其中，基于當所述聚焦鏡頭位于所述第一位置時從所述第二像素組產(chǎn)生的像素信號獲得所述第一信息，作為將被用于對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測的聚焦檢測信息，并且基于當所述聚焦鏡頭位于所述第二位置時所述第二像素組所產(chǎn)生的像素信號獲得所述第二信息，作為所述聚焦檢測信息；確定裝置，用于根據(jù)所述第一像素組的所述像素信號是否滿足預定條件而確定所述檢測焦點對準位置的可靠性；第一控制裝置，用于當所述確定裝置確定所述第一像素組的所述像素信號滿足預定條件并且所述可靠度高時朝向基于所述第一像素組的所述像素信號檢測的焦點對準位置驅(qū)動所述聚焦鏡頭；和第二控制裝置，用于當所述確定裝置確定所述第一像素組的所述像素信號不滿足所述預定條件并且所述可靠度低時朝向所述聚焦方向檢測裝置所檢測的焦點對準位置驅(qū)動所述聚焦鏡頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的圖像拾取裝置，其中，在所述成像元件的成像表面上限定多個具有所述第一像素組的聚焦檢測區(qū)域， 所述聚焦控制裝置包括朝向基于來自所述多個聚焦檢測區(qū)域中允許聚焦對象與所述圖像拾取裝置最接近的聚焦檢測區(qū)域中的第一像素組的像素信號所檢測的焦點對準位置驅(qū)動所述聚焦鏡頭的裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取裝置，其中，所述確定裝置包括用于在所述第二控制裝置驅(qū)動所述聚焦鏡頭期間確定所述可靠性 的可靠性確定裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的圖像拾取裝置，其中，當所述可靠性確定裝置確定所述可靠性高時，所述聚焦控制裝置通過所述第一控制裝 置驅(qū)動所述聚焦鏡頭而不是通過所述第二控制裝置驅(qū)動所述聚焦鏡頭。
5. —種聚焦控制方法，包括如下步驟控制驅(qū)動聚焦鏡頭從攝影光學系統(tǒng)的第一位置至第二位置(驅(qū)動控制步驟)；以及 接收源自對象經(jīng)過在所述攝影光學系統(tǒng)中的出口光瞳上的以預定方向相互相對偏斜 的一對部分區(qū)域的光通量，然后驅(qū)動所述聚焦鏡頭朝向由相位差檢測系統(tǒng)從實現(xiàn)光瞳劃分 功能的成像元件的第一像素組的像素信號聚焦檢測所檢測的焦點對準位置(聚焦控制步 驟)，其中，所述聚焦控制步驟包括如下子步驟通過在第一信息和第二信息之間進行比較而檢測所述焦點對準位置，其中，基于當所 述聚焦鏡頭位于所述第一位置時從沒有所述光瞳劃分功能的所述成像元件的所述第二像 素組產(chǎn)生的像素信號獲得所述第一信息，作為將被用于對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測的聚焦 檢測信息，并且基于當所述聚焦鏡頭位于所述第二位置時所述第二像素組所產(chǎn)生的像素信 號獲得所述第二信息，作為所述聚焦檢測信息(焦點對準方向檢測子步驟)；根據(jù)所述第一像素組的所述像素信號是否滿足預定條件，確定檢測所述焦點對準位置 的可靠性(確定子步驟)；當所述確定自步驟確定所述第一像素組的所述像素信號滿足所述預定條件并且所述 可靠度高時，朝向基于所述第一像素組的所述像素信號檢測的焦點對準位置驅(qū)動所述聚焦 鏡頭(第一控制子步驟)；當所述確定子步驟確定所述第一像素組的所述像素信號不滿足所述預定條件并且所 述可靠度低時，朝向所述聚焦方向檢測子步驟所檢測的焦點對準位置驅(qū)動所述聚焦鏡頭 (第二控制子步驟)。
6. —種圖像拾取裝置，包括驅(qū)動控制部分，控制聚焦鏡頭從攝影光學系統(tǒng)中的第一位置至第二位置的驅(qū)動；成像元件，具有通過接收源自對象經(jīng)過在所述攝影光學系統(tǒng)中的出口光瞳上的以預定 方向相互相對偏斜的一對部分區(qū)域的光通量實現(xiàn)光瞳劃分功能的第一像素組，和沒有所述 光瞳劃分功能的第二像素組；以及聚焦控制部分，驅(qū)動所述聚焦鏡頭朝向相位差檢測系統(tǒng)從所述第一像素組的像素信號 聚焦檢測所檢測的焦點對準位置，其中，所述控制聚焦部分包括聚焦方向檢測部分，用于通過在第一信息和第二信息之間進行比較而檢測所述焦點對 準位置，其中，基于當所述聚焦鏡頭位于所述第一位置時從所述第二像素組產(chǎn)生的像素信 號獲得所述第一信息，作為將被用于對比度檢測系統(tǒng)的聚焦檢測的聚焦檢測信息，并且基 于當所述聚焦鏡頭位于所述第二位置時所述第二像素組所產(chǎn)生的像素信號獲得所述第二 信息，作為所述聚焦檢測信息；確定部分，用于根據(jù)所述第一像素組的所述像素信號是否滿足預定條件而確定所述檢 測焦點對準位置的可靠性；第一控制部分，用于當所述確定裝置確定所述第一像素組的所述像素信號滿足預定條 件并且所述可靠度高時朝向基于所述第一像素組的所述像素信號檢測的焦點對準位置驅(qū) 動所述聚焦鏡頭；禾口第二控制部分，用于當所述確定部分確定所述第一像素組的所述像素信號不滿足所述 預定條件并且所述可靠度低時朝向所述聚焦方向檢測部分所檢測的焦點對準位置驅(qū)動所 述聚焦鏡頭。
全文摘要
一種圖像拾取裝置包括成像元件，該成像元件具有實現(xiàn)光瞳劃分功能的一組AF像素對和沒有光瞳劃分功能的一組常規(guī)像素。該圖像拾取裝置基于從AF像素對組所產(chǎn)生的像素信號執(zhí)行聚焦控制以當基于像素信號確定相位差AF的可靠性高時向相位差AF所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭。該圖像拾取裝置基于從常規(guī)像素組所產(chǎn)生的像素信號執(zhí)行聚焦控制以當基于像素信號確定相位差AF的可靠性低時向相位差AF所檢測的焦點對準位置驅(qū)動聚焦鏡頭。
文檔編號H04N5/232GK101750847SQ20091026146
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者小野利一, 藤井真一 申請人:索尼株式會社