(本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2014年4月10日、申請(qǐng)?zhí)枮?01410143658.8、發(fā)明名稱為“攝像設(shè)備及其控制方法”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。)

本發(fā)明涉及一種具有自動(dòng)調(diào)焦功能的攝像設(shè)備。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)上，已知有如下技術(shù)，其中該技術(shù)在包括攝像光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件的攝像設(shè)備中通過(guò)使用采用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)方法來(lái)以高速和高精度進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。在使用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)中，光瞳分割單元將從攝像光學(xué)系統(tǒng)出射的光束分割為至少兩個(gè)區(qū)域，并且對(duì)各區(qū)域的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得兩個(gè)圖像的一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)串。根據(jù)兩個(gè)信號(hào)串之間的相對(duì)圖像偏移量來(lái)檢測(cè)預(yù)定焦點(diǎn)面的焦點(diǎn)偏移量、即散焦量。在使用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)中，在對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下，兩個(gè)圖像的信號(hào)串的強(qiáng)度彼此一致，并且相對(duì)圖像偏移量也應(yīng)當(dāng)為零。然而，由于攝像光學(xué)系統(tǒng)引起的焦點(diǎn)檢測(cè)光束的漸暈以及攝像光學(xué)系統(tǒng)的各種像差，使得兩個(gè)圖像的一致度劣化，從而導(dǎo)致焦點(diǎn)檢測(cè)誤差。由于漸暈和各種像差，因而散焦量與兩個(gè)圖像間的相對(duì)圖像偏移量之間的比例關(guān)系劣化。因此，為了高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，需要消除誤差。還已經(jīng)提出了基于此目的的技術(shù)。

另一方面，已經(jīng)提出了如下技術(shù)，其中在該技術(shù)中，使用二維cmos傳感器等作為攝像元件，以在該傳感器上配置相位差檢測(cè)用的焦點(diǎn)檢測(cè)像素。攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素配置在同一平面上。因此，當(dāng)攝像像素處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，焦點(diǎn)檢測(cè)像素也處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。由于該原因，原則上，在對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下，相位差檢測(cè)用的兩個(gè)圖像之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)圖像偏移，因此也幾乎不會(huì)產(chǎn)生誤差。然而，由于焦點(diǎn)檢測(cè)像素包括兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，因此用于讀出累積像素信號(hào)的電路是復(fù)雜的。在日本特開(kāi)2008-103885中描述了抑制用于讀出像素信號(hào)的電路的復(fù)雜性的方法。

在日本特開(kāi)2008-103885描述的技術(shù)中，各自包括兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素分別輸出通過(guò)將來(lái)自兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的輸出信號(hào)相加所獲得的信號(hào)。

然而，根據(jù)日本特開(kāi)2008-103885，當(dāng)可從焦點(diǎn)檢測(cè)像素輸出的值過(guò)大(飽和)時(shí)，由于焦點(diǎn)檢測(cè)像素的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部之間的電荷的泄漏而導(dǎo)致串?dāng)_(crosstalk)的發(fā)生。該串?dāng)_使得輸出信號(hào)包括除通過(guò)對(duì)來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換所獲得的信號(hào)以外的信號(hào)，由此導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行正確的焦點(diǎn)檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是考慮到以上問(wèn)題而提出的，并且即使包括能夠檢測(cè)相位差的攝像元件的攝像設(shè)備具有飽和像素，也抑制了無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的可能性。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種攝像設(shè)備，包括：攝像元件，其具有多個(gè)像素，所述多個(gè)像素各自包括包含第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部、以及預(yù)定顏色的顏色濾波器，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部分的光，以及所述第二光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過(guò)所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不同部分的光；讀出單元，用于從所述攝像元件中讀出從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的第一圖像信號(hào)以及通過(guò)將從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的所述第一圖像信號(hào)和從所述第二光電轉(zhuǎn)換部獲得的第二圖像信號(hào)相加所獲得的相加信號(hào)；相減單元，用于通過(guò)從所述相加信號(hào)中減去所述第一圖像信號(hào)來(lái)獲得所述第二圖像信號(hào)；焦點(diǎn)檢測(cè)單元，用于基于所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)；以及限制單元，用于將所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過(guò)預(yù)定閾值，其中，所述限制單元對(duì)于所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)，將針對(duì)不同的顏色濾波器的所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過(guò)所述預(yù)定閾值。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括具有多個(gè)像素的攝像元件，所述多個(gè)像素各自包括包含第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部、以及預(yù)定顏色的顏色濾波器，其中所述第一光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部分的光，以及所述第二光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過(guò)所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的不同部分的光，所述控制方法包括以下步驟：讀出步驟，用于從所述攝像元件中讀出從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的第一圖像信號(hào)以及通過(guò)將從所述第一光電轉(zhuǎn)換部獲得的所述第一圖像信號(hào)和從所述第二光電轉(zhuǎn)換部獲得的第二圖像信號(hào)相加所獲得的相加信號(hào)；相減步驟，用于通過(guò)從所述相加信號(hào)中減去所述第一圖像信號(hào)來(lái)獲得所述第二圖像信號(hào)；焦點(diǎn)檢測(cè)步驟，用于基于所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)；以及限制步驟，用于將所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過(guò)預(yù)定閾值，其中，在所述限制步驟中，對(duì)于所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)，將針對(duì)不同的顏色濾波器的所述第一光電轉(zhuǎn)換部的輸出和所述第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出抑制成不超過(guò)所述預(yù)定閾值。

根據(jù)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖；

圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的攝像元件的像素的陣列的圖；

圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的攝像元件的電路圖；

圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)原理的圖；

圖5a～5d是各自用于說(shuō)明入射光量和輸出信號(hào)之間的關(guān)系的圖；

圖6a～6d是各自用于說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的像素和輸出信號(hào)之間的關(guān)系的圖；以及

圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的攝像設(shè)備的操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1示出電子照相機(jī)，其中該電子照相機(jī)集成了攝像光學(xué)系統(tǒng)和具有攝像元件的照相機(jī)本體，并且能夠記錄運(yùn)動(dòng)圖像和靜止圖像。參照?qǐng)D1，附圖標(biāo)記101表示第一透鏡組，其設(shè)置在用于形成被攝體圖像的攝像光學(xué)系統(tǒng)的前端，并且被保持為能夠沿光軸移動(dòng)；附圖標(biāo)記102表示光圈，其調(diào)整開(kāi)口直徑從而調(diào)整攝像時(shí)的光量，并且也用作拍攝靜止圖像時(shí)的曝光時(shí)間調(diào)整快門(mén)；附圖標(biāo)記103表示第二透鏡組。光圈102和第二透鏡組103一體地沿著光軸被驅(qū)動(dòng)，并且與第一透鏡組101的移動(dòng)操作連動(dòng)地，提供變倍作用(變焦功能)。附圖標(biāo)記105表示第三透鏡組，其通過(guò)沿光軸移動(dòng)來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)整；并且附圖標(biāo)記106表示光學(xué)低通濾波器，其是用于減少所拍攝圖像的偽色和摩爾紋的光學(xué)元件。

附圖標(biāo)記107表示攝像元件，其包括能夠進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的像素并且由cmos傳感器及其外圍電路組成。使用二維單ccd顏色傳感器作為攝像元件107，其中在該二維單ccd顏色傳感器中，配置有水平方向上的m個(gè)像素×垂直方向上的n個(gè)像素的光接收像素、以及片上拜爾排列的原色馬賽克濾波器。攝像元件107的各像素包括顏色濾波器以及多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部。

附圖標(biāo)記111表示變焦致動(dòng)器，其通過(guò)手動(dòng)或利用該致動(dòng)器使凸輪筒(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)以經(jīng)由第三透鏡組105沿光軸驅(qū)動(dòng)第一透鏡組101，來(lái)進(jìn)行變倍操作；附圖標(biāo)記112表示光圈致動(dòng)器，其控制光圈102的開(kāi)口直徑并調(diào)整攝像用的光量，并且還控制拍攝靜止圖像時(shí)的曝光時(shí)間；并且附圖標(biāo)記114表示調(diào)焦致動(dòng)器，其沿著光軸驅(qū)動(dòng)第三透鏡組105以調(diào)整焦點(diǎn)。

附圖標(biāo)記121表示cpu，其包括運(yùn)算單元、rom、ram、a/d轉(zhuǎn)換器、d/a轉(zhuǎn)換器、以及通信接口電路，用于對(duì)照相機(jī)本體進(jìn)行各種控制。另外，基于存儲(chǔ)在rom中的預(yù)定程序，cpu121驅(qū)動(dòng)照相機(jī)的各種電路，并且執(zhí)行調(diào)焦控制(af)、攝像、圖像處理以及記錄等的一系列操作。

附圖標(biāo)記122表示攝像元件驅(qū)動(dòng)電路，其控制攝像元件107的攝像操作并且對(duì)所獲得的圖像信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換以將轉(zhuǎn)換得到的圖像信號(hào)發(fā)送到cpu121；附圖標(biāo)記123表示圖像處理電路，其對(duì)攝像元件107所獲得的圖像進(jìn)行諸如顏色插值、γ轉(zhuǎn)換和圖像壓縮等的處理；并且附圖標(biāo)記124表示用作焦點(diǎn)檢測(cè)單元的相位差計(jì)算處理電路，其通過(guò)使用從攝像元件107的各像素的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部所獲得的信號(hào)作為af用a圖像信號(hào)和af用b圖像信號(hào)，利用相關(guān)計(jì)算來(lái)獲得a圖像和b圖像之間的圖像偏移量，從而計(jì)算焦點(diǎn)偏移量(焦點(diǎn)狀態(tài))。此外，附圖標(biāo)記125表示調(diào)焦驅(qū)動(dòng)電路，其基于焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行調(diào)焦致動(dòng)器114的驅(qū)動(dòng)控制以沿光軸驅(qū)動(dòng)第三透鏡組105，從而進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)整；附圖標(biāo)記126表示光圈驅(qū)動(dòng)電路，其進(jìn)行光圈致動(dòng)器112的驅(qū)動(dòng)控制，從而控制光圈102的開(kāi)口；并且附圖標(biāo)記127表示變焦驅(qū)動(dòng)電路，其根據(jù)用戶的變焦操作來(lái)驅(qū)動(dòng)變焦致動(dòng)器111。

附圖標(biāo)記128表示限制單元，用于將a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)的相加信號(hào)抑制為不超過(guò)預(yù)定閾值；并且附圖標(biāo)記129表示控制單元，用于在限制單元128中a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)的相加信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值的情況下，通過(guò)控制該限制單元來(lái)生成a圖像和(a+b)圖像。

附圖標(biāo)記131表示諸如lcd等的顯示單元，其顯示與照相機(jī)的攝像模式有關(guān)的信息、攝像時(shí)的預(yù)覽圖像、拍攝后的確認(rèn)圖像、以及焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)顯示圖像；附圖標(biāo)記132表示操作單元，其由電源開(kāi)關(guān)、攝像開(kāi)始開(kāi)關(guān)、變焦操作開(kāi)關(guān)和攝像模式選擇開(kāi)關(guān)等構(gòu)成；并且附圖標(biāo)記133表示可拆卸的閃速存儲(chǔ)器，其記錄包括運(yùn)動(dòng)圖像和靜止圖像的所拍攝圖像。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像元件107的像素的陣列的圖。圖2示出從攝像光學(xué)系統(tǒng)側(cè)觀察二維cmos區(qū)域傳感器的垂直(y)方向的6行和水平(x)方向的8列的范圍的情況下的狀態(tài)。顏色濾波器采用拜爾排列。針對(duì)奇數(shù)行的像素，從左起順次交替地設(shè)置綠色和紅色的顏色濾波器。此外，針對(duì)偶數(shù)行的像素，從左起順次交替地設(shè)置藍(lán)色和綠色的顏色濾波器。圓211i表示片上微透鏡。片上微透鏡內(nèi)所配置的多個(gè)矩形分別表示光電轉(zhuǎn)換部，其中該光電轉(zhuǎn)換部被分割為用于接收穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的一部分的光的第一光電轉(zhuǎn)換部211a以及用于接收穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域的另一部分的光的第二光電轉(zhuǎn)換部211b。

在本實(shí)施例中，所有像素中的各像素的光電轉(zhuǎn)換部在x方向上分割為兩個(gè)區(qū)域。對(duì)于各分割后的區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換信號(hào)，可以針對(duì)各顏色濾波器獨(dú)立地從第一光電轉(zhuǎn)換部211a中讀出信號(hào)，但無(wú)法獨(dú)立地從第二光電轉(zhuǎn)換部211b中讀出信號(hào)。通過(guò)從對(duì)第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部的輸出相加之后所讀出的信號(hào)中減去第一光電轉(zhuǎn)換部211a的信號(hào)，來(lái)計(jì)算第二光電轉(zhuǎn)換部211b的信號(hào)。

來(lái)自第一光電轉(zhuǎn)換部211a和第二光電轉(zhuǎn)換部211b的信號(hào)不僅可以用于以(稍后所述的)方法來(lái)進(jìn)行采用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)，而且還可以用于產(chǎn)生由具有視差信息的多個(gè)圖像所形成的3d(3維)圖像。另一方面，使用通過(guò)將分割后的光電轉(zhuǎn)換部的輸出相加所獲得的信息作為通常的所拍攝圖像。

現(xiàn)在將描述進(jìn)行使用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的像素信號(hào)。在本實(shí)施例中，圖2的微透鏡211i和分割后的光電轉(zhuǎn)換部211a和211b對(duì)從攝像光學(xué)系統(tǒng)出射的光束進(jìn)行光瞳分割。假設(shè)將通過(guò)在配置于一行上的預(yù)定范圍內(nèi)的多個(gè)像素211中使來(lái)自光電轉(zhuǎn)換部211a的輸出連結(jié)在一起所構(gòu)成的圖像設(shè)置為作為第一圖像的a圖像，并且將通過(guò)在同樣的像素中使來(lái)自光電轉(zhuǎn)換部211b的輸出連結(jié)在一起所構(gòu)成的圖像設(shè)置為作為第二圖像的b圖像。在這種情況下，利用相關(guān)計(jì)算檢測(cè)以這種方式所生成的作為第一圖像的a圖像和作為第二圖像的b圖像之間的相對(duì)圖像偏移量，這使得可以檢測(cè)預(yù)定區(qū)域的焦點(diǎn)偏移量、即散焦量。

圖3是示出根據(jù)本實(shí)施例的攝像元件107的讀出電路的結(jié)構(gòu)的圖。附圖標(biāo)記151表示水平掃描電路；并且附圖標(biāo)記153表示垂直掃描電路。水平掃描線152a和152b以及垂直掃描線154a和154b被排列在各個(gè)像素之間的邊界部分。信號(hào)從各個(gè)光電轉(zhuǎn)換部經(jīng)由這些掃描線而被讀出到外部。

注意，根據(jù)本實(shí)施例的攝像元件107具有兩種類(lèi)型的讀出模式。第一讀出模式被稱為全像素讀出模式，該模式用來(lái)拍攝高分辨率的靜止圖像。在這種情況下，從所有的像素中讀出信號(hào)。第二讀出模式被稱為間隔剔除讀出模式，該模式用來(lái)僅記錄運(yùn)動(dòng)圖像或顯示預(yù)覽圖像。在這種情況下，由于所需的像素?cái)?shù)小于總像素?cái)?shù)，因而該設(shè)備僅從x方向和y方向上以預(yù)定比率間隔剔除像素組之后所剩余的像素中讀出信號(hào)。

對(duì)于通常的攝像用圖像，僅需讀出(a+b)圖像。然而，為了在多個(gè)距離測(cè)量區(qū)域中檢測(cè)相位差，讀出a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)，并且通過(guò)相關(guān)計(jì)算來(lái)檢測(cè)a圖像和b圖像之間的圖像偏移量，從而計(jì)算散焦量。

圖4是用于說(shuō)明攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面和與圖像高度0相對(duì)應(yīng)的部分(即，圖像面的中央)附近所配置的攝像元件107的光電轉(zhuǎn)換部之間的共軛關(guān)系的圖。攝像元件內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換部211a和211b以及攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面被設(shè)計(jì)成通過(guò)片上微透鏡具有共軛關(guān)系。通常，攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳與配置有光量調(diào)整用的虹膜光圈的平面幾乎一致。另一方面，根據(jù)本實(shí)施例的攝像光學(xué)系統(tǒng)是具有變倍功能的變焦透鏡。如果進(jìn)行了變倍操作，則某些光學(xué)類(lèi)型的攝像光學(xué)系統(tǒng)的大小或相對(duì)于出射光瞳的圖像面的距離會(huì)發(fā)生改變。圖4示出攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦距與廣角端和遠(yuǎn)攝端之間的中間位置(即，“中間”)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。這種狀態(tài)下的出射光瞳距離由zmid表示。在假設(shè)該距離是標(biāo)準(zhǔn)的出射光瞳距離znorm的情況下，設(shè)計(jì)片上微透鏡的形狀。

參照?qǐng)D4，附圖標(biāo)記101表示第一透鏡組；附圖標(biāo)記101b表示用于保持第一透鏡組的鏡筒構(gòu)件；附圖標(biāo)記105表示第三透鏡組；附圖標(biāo)記105b表示用于保持第三透鏡組的鏡筒構(gòu)件；附圖標(biāo)記102表示光圈；附圖標(biāo)記102a表示開(kāi)口板，用于限定全光圈狀態(tài)下的開(kāi)口直徑；并且附圖標(biāo)記102b表示光圈葉片，用于調(diào)整光圈縮小狀態(tài)下的開(kāi)口直徑。注意，在從圖像面觀察時(shí)，示出了用于限制穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束的構(gòu)件101b、102a、102b和105b作為光學(xué)虛像。另外，如上所述，光圈102附近的合成開(kāi)口被定義為透鏡的出射光瞳，并且相對(duì)于圖像面的距離被定義為zmid。

像素211從最下層起順次包括：光電轉(zhuǎn)換部211a和211b、配線層211e～211g、顏色濾波器211h、以及片上微透鏡211i。片上微透鏡211i將光電轉(zhuǎn)換部211a和211b投影在攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上。投影圖像由ep1a和ep1b表示。

在光圈102處于全光圈狀態(tài)(例如，f2.8)的情況下，穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束的最外側(cè)部分由l(f2.8)表示。投影圖像ep1a和ep1b沒(méi)有被光圈開(kāi)口遮光。另一方面，在光圈102處于光圈縮小狀態(tài)(例如，f5.6)的情況下，穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束的最外側(cè)部分由l(f5.6)表示。投影圖像ep1a和ep1b的外側(cè)被光圈開(kāi)口遮光。注意，在圖像面的中央，投影圖像ep1a和ep1b的遮光狀態(tài)相對(duì)于光軸對(duì)稱，并且光電轉(zhuǎn)換部211a和211b所接收到的光量相等。

接著將說(shuō)明在本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換部的輸出值超過(guò)上限值(飽和)時(shí)所采取的措施。各像素的各光電轉(zhuǎn)換部從穿過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)的光束接收光量，并且通過(guò)光電轉(zhuǎn)換輸出與該光量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。然而，在光量大的高亮度被攝體的情況下，超過(guò)了光電轉(zhuǎn)換部211a和211b中可累積的光量的上限值，這引起針對(duì)鄰接的光電轉(zhuǎn)換部的電荷的泄漏，從而導(dǎo)致串?dāng)_。在根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部211a所生成的a圖像信號(hào)和根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部211b所生成的b圖像信號(hào)之間發(fā)生串?dāng)_，這導(dǎo)致a圖像信號(hào)與b圖像信號(hào)之間的圖像偏移量誤差。因此，在通過(guò)利用相關(guān)計(jì)算檢測(cè)圖像偏移量所獲得的散焦量中存在誤差，由此使得無(wú)法將期望的被攝體設(shè)置成對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。

在本實(shí)施例中，在生成b圖像信號(hào)的過(guò)程中，通過(guò)從(a+b)圖像信號(hào)中減去a圖像信號(hào)來(lái)生成b圖像信號(hào)。針對(duì)圖像信號(hào)，設(shè)置可輸出的上限值。在本實(shí)施例中，針對(duì)a圖像、b圖像和(a+b)圖像的圖像信號(hào)，設(shè)置相同的上限值。當(dāng)a圖像的圖像信號(hào)達(dá)到可輸出的上限值時(shí)，(a+b)圖像的輸出信號(hào)也達(dá)到上限值。結(jié)果，(a+b)圖像信號(hào)和a圖像信號(hào)也達(dá)到了上限值。也就是說(shuō)，當(dāng)a圖像信號(hào)取上限值時(shí)，(a+b)圖像信號(hào)取相同的上限值，并且通過(guò)從(a+b)圖像信號(hào)中減去a圖像信號(hào)來(lái)生成b圖像信號(hào)，從而輸出0。在這種情況下，a圖像信號(hào)取上限值，而b圖像信號(hào)取0，這導(dǎo)致生成錯(cuò)誤的圖像信號(hào)。因此，即使通過(guò)相關(guān)計(jì)算來(lái)檢測(cè)a圖像和b圖像之間的圖像偏移量以計(jì)算散焦量，也無(wú)法將所期望的被攝體設(shè)置成對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。此外，即使a圖像信號(hào)沒(méi)有達(dá)到上限值，在(a+b)圖像處于飽和狀態(tài)的情況下，在生成b圖像時(shí)也會(huì)丟失圖像信號(hào)。在這種情況下，即使通過(guò)相關(guān)計(jì)算根據(jù)a圖像和b圖像之間的圖像偏移量來(lái)計(jì)算散焦量，也無(wú)法將所期望的被攝體設(shè)置成對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。

如上所述，為了即使在各像素飽和的情況下也將高亮度被攝體設(shè)置成對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，有必要控制圖像信號(hào)，以使得a圖像信號(hào)和(a+b)圖像信號(hào)都沒(méi)有達(dá)到上限值。在本實(shí)施例中，設(shè)置了用于將a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)抑制為不超過(guò)預(yù)定閾值的限制單元128并且設(shè)置了用于控制該限制單元128的控制單元129，從而將圖像信號(hào)控制成不會(huì)達(dá)到上限值。

在本實(shí)施例中，由于通過(guò)將奇數(shù)行的綠色(下文稱為g1)和紅色(下文稱為r)的顏色濾波器的像素值以及偶數(shù)行的藍(lán)色(下文稱為b)和綠色(下文稱為g2)的顏色濾波器的像素值相加來(lái)將a圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為亮度信號(hào)，因而針對(duì)各個(gè)g1、r、b和g2設(shè)置閾值。利用該配置，即使特定顏色g1、r、b或g2的值達(dá)到上限值，限制單元128也設(shè)置閾值，并且控制單元129將各圖像信號(hào)抑制為不超過(guò)該閾值。

對(duì)于b圖像信號(hào)，限制單元128針對(duì)其亮度信號(hào)設(shè)置閾值。這樣做的原因如下。也就是說(shuō)，針對(duì)各個(gè)g1、r、b和g2生成b圖像的處理等同于針對(duì)各個(gè)g1、r、b和g2臨時(shí)存儲(chǔ)a圖像和(a+b)圖像中的每一個(gè)并且生成b圖像的g1、r、b和g2的處理。用于存儲(chǔ)信號(hào)的電路和用于生成信號(hào)的電路等的規(guī)模變大。因此，根據(jù)a圖像和(a+b)圖像的亮度信號(hào)生成b圖像的信號(hào)。由于該原因，對(duì)于b圖像，限制單元128針對(duì)其亮度信號(hào)設(shè)置閾值，并且控制單元129將該亮度信號(hào)抑制為不超過(guò)該閾值。

將參考圖5a～7來(lái)說(shuō)明用于將來(lái)自本實(shí)施例的各光電轉(zhuǎn)換部的信號(hào)控制為不超過(guò)上限值的飽和度判斷方法。圖5a～5d各自示出來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)的入射光量以及攝像元件的輸出信號(hào)。橫軸表示入射光量，并且縱軸表示輸出信號(hào)。實(shí)線表示(a+b)圖像，虛線表示a圖像，并且點(diǎn)劃線表示b圖像。圖6a～6d各自示出處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的實(shí)際信號(hào)的例子。橫軸表示任意行的像素，并且縱軸表示輸出信號(hào)。圖7是示出根據(jù)本實(shí)施例的操作的流程圖。

圖5a示出沒(méi)有進(jìn)行飽和度判斷的情況，并且圖5b示出進(jìn)行了飽和度判斷的情況。在實(shí)際信號(hào)的情況下，圖6a示出沒(méi)有進(jìn)行飽和度判斷的情況，并且圖6b示出進(jìn)行了飽和度判斷的情況。在圖5a的入射光量小的0～a1的區(qū)間中，由于即使對(duì)入射光量進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、各像素信號(hào)也沒(méi)有達(dá)到上限值(直到a1的區(qū)域)，因而可以輸出反映入射光量的a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)這兩者。在圖5a的a1之后的入射光量大的區(qū)間中，當(dāng)(a+b)圖像信號(hào)超過(guò)上限值時(shí)，由于b圖像是通過(guò)從(a+b)圖像中減去a圖像而生成的，因而b圖像自身的信號(hào)降低。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，各個(gè)圖像信號(hào)的上限值相等。因此，當(dāng)a圖像信號(hào)超過(guò)上限值的1/2時(shí)，b圖像信號(hào)由于a圖像的影響而開(kāi)始降低。也就是說(shuō)，當(dāng)a圖像信號(hào)超過(guò)上限值的1/2時(shí)，b圖像信號(hào)由于a圖像信號(hào)的影響而降低。換句話說(shuō)，隨著a圖像信號(hào)的增加，b圖像信號(hào)也應(yīng)該增加。然而，在a圖像信號(hào)超過(guò)上限值之后，b圖像信號(hào)隨著a圖像信號(hào)的增加而降低。也就是說(shuō)，b圖像信號(hào)以不期望的方式反向改變。結(jié)果，如圖6a所示，a圖像和b圖像之間的圖像一致度極度劣化。如上所述，即使進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，圖像一致度也劣化，因而所計(jì)算出的散焦量不正確，由此使得無(wú)法將所期望的被攝體設(shè)置成對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。

將參考圖5b說(shuō)明進(jìn)行飽和度判斷的情況。圖5b假設(shè)a圖像和b圖像的圖像信號(hào)取相同的值。限制單元128將如下值設(shè)置為閾值，并且控制單元129將圖像信號(hào)控制為不超過(guò)該閾值，其中該值將a圖像的圖像信號(hào)的輸出設(shè)置為上限值的1/2。利用該配置，a圖像和b圖像的圖像信號(hào)都等于或小于上限值的1/2，因此(a+b)圖像的圖像信號(hào)不會(huì)達(dá)到上限值。如上所述，如圖6b所示，進(jìn)行飽和度判斷使得能夠在不會(huì)降低處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的a圖像和b圖像之間的圖像一致度的情況下進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，從而計(jì)算出正確的散焦量。

在攝像元件的周邊部、即圖像高度大的區(qū)域中，出射光瞳的直徑由于攝像光學(xué)系統(tǒng)的遮光(漸暈)而變小。像素的所接收到的光量降低，并且兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的所接收到的光量變得不相等。隨著光圈的開(kāi)口直徑的降低，所接收到的光量的不均勻性變得顯著。如上所述，一個(gè)像素的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部211a和211b的所接收到的光量可能彼此不同。將參考圖5c、5d、6c和圖6d來(lái)說(shuō)明作為來(lái)自兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部211a和211b的信號(hào)的a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)的值彼此不同時(shí)的飽和度判斷。

圖5c表示沒(méi)有針對(duì)b圖像而是針對(duì)a圖像進(jìn)行飽和度判斷的情況，并且圖5d表示針對(duì)a圖像和b圖像這兩者進(jìn)行飽和度判斷的情況。圖5c和5d各自示出b圖像信號(hào)大于a圖像信號(hào)的情況。即使a圖像信號(hào)等于或小于上限值的1/2，b圖像信號(hào)也可能已超過(guò)上限值的1/2，因此(a+b)圖像的信號(hào)可能超過(guò)上限值。由于b圖像信號(hào)是通過(guò)從(a+b)圖像信號(hào)中減去a圖像信號(hào)而生成的，因此由于(a+b)圖像信號(hào)已超過(guò)上限值而不期望地將偽信號(hào)輸出至b圖像信號(hào)。結(jié)果，如圖6c所示，a圖像和b圖像之間的圖像一致度極度劣化，因而無(wú)法通過(guò)相關(guān)計(jì)算根據(jù)圖像偏移量來(lái)計(jì)算正確的散焦量。

在本實(shí)施例中，如圖5d所示，還針對(duì)b圖像信號(hào)設(shè)置閾值。更具體地，設(shè)置閾值，以使得b圖像信號(hào)等于或小于上限值的1/2。通過(guò)針對(duì)b圖像信號(hào)設(shè)置閾值，避免了僅b圖像信號(hào)超過(guò)上限值的1/2的情形。這使得可以在防止發(fā)生a圖像信號(hào)和b圖像信號(hào)其中之一超過(guò)上限值的1/2而造成由于(a+b)圖像信號(hào)的飽和所引起的偽信號(hào)混入b圖像信號(hào)的情況的同時(shí)，生成b圖像信號(hào)。結(jié)果，如圖6d所示，可以在不會(huì)降低a圖像和b圖像之間的圖像一致度的情況下通過(guò)相關(guān)計(jì)算根據(jù)a圖像和b圖像之間的圖像偏移量來(lái)計(jì)算散焦量，從而使得像素處于飽和的高亮度被攝體進(jìn)入對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。

將參考圖7所示的流程圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的操作。該處理在步驟s101中開(kāi)始。在步驟s102中，讀出來(lái)自攝像元件107的信號(hào)，并且處理進(jìn)入步驟s103。在步驟s103中，生成a圖像信號(hào)的r、g1、b和g2信號(hào)，并且處理進(jìn)入步驟s104。在步驟s105中，針對(duì)a圖像的輸出r、g1、b和g2信號(hào)分別判斷信號(hào)輸出是否超過(guò)閾值。如果沒(méi)有超過(guò)閾值，則處理進(jìn)入步驟s107；否則，處理進(jìn)入步驟s106。在步驟s106中，將超過(guò)閾值的a圖像信號(hào)設(shè)置為等于或小于該閾值的預(yù)定值，并且針對(duì)下一行的a圖像的r、g1、b和g2信號(hào)等同地進(jìn)行飽和度判斷。在所有的a圖像信號(hào)或預(yù)定af框內(nèi)的a圖像信號(hào)的飽和度判斷完成時(shí)，在步驟s107中終止飽和度判斷，并且處理進(jìn)入步驟s108。在步驟s108中，將a圖像的所有r、g1、b和g2信號(hào)相加以生成亮度信號(hào)，并且處理進(jìn)入步驟s109。在步驟s109中，通過(guò)將a圖像的亮度信號(hào)和b圖像的亮度信號(hào)相加來(lái)生成(a+b)圖像的亮度信號(hào)，并且處理進(jìn)入步驟s110。在步驟s110中，為了開(kāi)始b圖像信號(hào)的飽和度判斷，通過(guò)從(a+b)圖像的亮度信號(hào)中減去a圖像的亮度信號(hào)來(lái)生成b圖像的亮度信號(hào)。在步驟s112中，判斷b圖像的亮度信號(hào)是否超過(guò)閾值。如果沒(méi)有超過(guò)閾值，則處理進(jìn)入步驟s114；否則，處理進(jìn)入步驟s113。在步驟s113中，將b圖像的亮度信號(hào)設(shè)置為等于或小于閾值的預(yù)定值，并且針對(duì)下一行的b圖像亮度信號(hào)進(jìn)行飽和度判斷。在所有的b圖像信號(hào)或af框內(nèi)的b圖像信號(hào)的飽和度判斷完成時(shí)，處理進(jìn)入步驟s114，并在步驟s115中結(jié)束。

如上所述，在將(a+b)圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成亮度信號(hào)之后，生成b圖像，并且對(duì)b圖像的亮度信號(hào)進(jìn)行飽和度判斷。盡管可以對(duì)b圖像的r、g1、b和g2信號(hào)進(jìn)行飽和度判斷，但需要用于存儲(chǔ)這些信號(hào)的附加存儲(chǔ)器，由此增大了電路規(guī)模。如本實(shí)施例那樣，通過(guò)將(a+b)圖像和b圖像各自的r、g1、b和g2信號(hào)相加以獲得相應(yīng)的亮度信號(hào)、并且使用b圖像的亮度信號(hào)對(duì)該b圖像進(jìn)行飽和度判斷，可以減小電路規(guī)模并且計(jì)算期望的散焦量。上述過(guò)程使得能夠通過(guò)相關(guān)計(jì)算根據(jù)a圖像和b圖像之間的圖像偏移量來(lái)計(jì)算散焦量。

盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類(lèi)修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。