摄像设备及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摄像设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002]诸如数字照相机、具有照相机的移动电话、游戏机和个人计算机等的具有摄像功能的电子装置通常实现自动调焦功能。
[0003]日本特开2010-117679公开了包括焦点检测像素的图像传感器，其中在这些焦点检测像素中，通过具有相对于设置在像素上的微透镜的光轴偏心的开口的遮光膜来控制入射在光电转换区域上的光的范围。由于这些焦点检测像素各自接收来自拍摄镜头的出射光瞳的部分区域的射出光，因此可以基于从焦点检测像素能够获得的一对输出波形之间的相位差来获得成像光学系统的散焦量，其中这些焦点检测像素配置有具有在不同方向上偏心的开口的遮光膜。
[0004]此外，还可以使用如日本特开2013-186201所公开的各像素包括一个微透镜和多个光电转换区域的图像传感器来基于相同原理获得成像光学系统的散焦量。这是因为一个像素内的多个光电转换区域经由同一微透镜接收来自成像光学系统的出射光瞳的不同区域的射出光。
[0005]因此，代替单独的焦点检测传感器而使用从图像传感器所获得的信号的相位差检测方法的自动调焦检测还被称为摄像面相位差检测AF。
[0006]使用经由微透镜接收来自拍摄镜头的出射光瞳的不同区域的射出光的光电转换区域的输出信号的这种焦点检测方法有可能受到拍摄镜头的渐晕的影响。一旦发生拍摄镜头的渐晕，则相位差检测时所使用的一对输出波形的形状改变，这导致相位差检测精度下降、因而焦点检测精度下降。此外，渐晕对相位差检测精度的不利影响随着散焦量的增加而增大。这是因为，由于散焦量越大则对比度越低，因此输出波形的形状由于渐晕而大幅改变。
【发明内容】
[0007]本发明是考虑到这些传统问题而作出的。本发明提高摄像设备和用于控制该摄像设备的方法的焦点检测精度，其中在该摄像设备和用于控制该摄像设备的方法中，使用从图像传感器输出的相位差信号来进行相位差检测方法的焦点检测。
[0008]根据本发明的方面，提供一种摄像设备，包括:焦点调节部件，用于使用从图像传感器输出的相位差信号来进行焦点调节；计算部件，用于使用从所述图像传感器输出的所述相位差信号来计算与散焦量有关的信息；以及控制部件，用于控制获得所述相位差信号所利用的帧频，其特征在于，在检测到拍摄所用的准备操作、并且基于与所述散焦量有关的信息而判断为没有获得聚焦状态的情况下，所述控制部件在与所述散焦量有关的信息等于或大于第一阈值时，将所述帧频设置为比检测到所述拍摄所用的准备操作之前的帧频快，以及所述控制部件在与所述散焦量有关的信息小于所述第一阈值时，维持所述帧频。
[0009]根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备，包括:焦点调节部件，用于使用焦点检测信号来进行焦点调节；计算部件，用于使用所述焦点检测信号来计算与散焦量有关的信息；以及控制部件，用于控制获得所述焦点检测信号所利用的帧频，其特征在于，在检测到拍摄所用的准备操作、并且基于与所述散焦量有关的信息而判断为没有获得聚焦状态的情况下，所述控制部件在与所述散焦量有关的信息等于或大于第一阈值时，将所述帧频设置为比检测到所述拍摄所用的准备操作之前的帧频快，以及所述控制部件在与所述散焦量有关的信息小于所述第一阈值时，维持所述帧频。
[0010]根据本发明的又一方面，提供一种摄像设备的控制方法，包括以下步骤:焦点调节步骤，用于使用从图像传感器输出的相位差信号来进行焦点调节；计算步骤，用于使用从所述图像传感器输出的所述相位差信号来计算与散焦量有关的信息；以及控制步骤，用于控制获得所述相位差信号所利用的帧频，其特征在于，在检测到拍摄所用的准备操作、并且基于与所述散焦量有关的信息而判断为没有获得聚焦状态的情况下，所述控制步骤在与所述散焦量有关的信息等于或大于第一阈值时，将所述帧频设置为比检测到所述拍摄所用的准备操作之前的帧频快，以及所述控制步骤在与所述散焦量有关的信息小于所述第一阈值时，维持所述帧频。
[0011]根据本发明的还一方面，提供一种摄像设备的控制方法，包括以下步骤:焦点调节步骤，用于使用焦点检测信号来进行焦点调节；计算步骤，用于使用所述焦点检测信号来计算与散焦量有关的信息；以及控制步骤，用于控制获得所述焦点检测信号所利用的帧频，其特征在于，在检测到拍摄所用的准备操作、并且基于与所述散焦量有关的信息而判断为没有获得聚焦状态的情况下，所述控制步骤在与所述散焦量有关的信息等于或大于第一阈值时，将所述帧频设置为比检测到所述拍摄所用的准备操作之前的帧频快，以及所述控制步骤在与所述散焦量有关的信息小于所述第一阈值时，维持所述帧频。
[0012]通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
【附图说明】
[0013]图1是示出应用了根据本发明实施例的焦点检测设备的数字照相机的功能结构的示例的框图。
[0014]图2是示意性示出在从镜头单元侧观看的情况下、实施例的图像传感器中所包括的像素阵列的状态的图。
[0015]图3A和3B是示出实施例的图像传感器中所包括的摄像像素的结构的示例的图。
[0016]图4A和4B是示出实施例的在镜头单元的水平方向上进行光瞳分割的焦点检测像素的结构的示例的图。
[0017]图5是示出相位差检测方法的焦点检测中所使用的一对焦点检测信号的示例的图。
[0018]图6A和6B是示出拍摄范围内的焦点检测区域和被摄体的状态的示例的图。
[0019]图7是示出根据第一实施例的数字照相机的焦点检测和拍摄操作的流程图。
[0020]图8是示出本实施例的数字照相机的拍摄子例程的流程图。
[0021]图9是示出根据第一实施例的焦点检测期间调焦透镜位置和时间段的关系的图。
[0022]图10是示出根据第二实施例的数字照相机的焦点检测和拍摄操作的流程图。
[0023]图11是示出根据第二实施例的焦点检测期间调焦透镜位置和时间段的关系的图。
[0024]图12是示出第一实施例的帧频切换处理的时序图。
[0025]图13是示出根据第三实施例的焦点检测期间调焦透镜位置和时间段的关系的图。
【具体实施方式】
[0026]现在将根据附图来详细说明本发明的典型实施例。
[0027]第一实施例
[0028]以下将说明将根据本发明实施例的焦点检测设备应用于镜头可更换的单镜头反光型数字照相机的示例，但根据本发明实施例的焦点检测设备还可应用于任何其它摄像设备或具有摄像功能的电子装置。
[0029]图1是示出应用了本实施例的焦点检测设备的数字照相机的功能结构的示例的框图。该数字照相机包括镜头单元100 (镜头设备)和照相机主体120 (摄像设备)。镜头单元100经由虚线所示的卡口 M以机械、电气和可拆卸方式连接至照相机主体120。
[0030]镜头单元100包括第一透镜组101、光圈快门102、第二透镜组103、调焦透镜组(以下简称为“调焦透镜”)104和驱动/控制系统。因此，镜头单元100是包括调焦透镜101并且形成被摄体图像的成像光学系统(摄像光学系统)。
[0031]第一透镜组101配置在镜头单元100的前端处，并且被保持成在光轴方向OA上可前后移动。光圈快门102用作快门，其中该快门用于通过调节开口直径来调节拍摄时的光量，并且在拍摄静止图像时控制曝光时间。用作一体组件的光圈快门102和第二透镜组103在光轴方向OA上前后移动，并且与第一透镜组101的前后移动操作协作地实现镜头单元100的变焦功能(可变视角)。调焦透镜104在光轴方向OA上可移动。通过调节调焦透镜104的位置，来调节镜头单元100的焦点状态。
[0032]镜头单元100的驱动/控制系统包括以下组件:变焦致动器111、光圈快门致动器112、调焦致动器113、变焦驱动电路114、光圈快门驱动电路115、调焦驱动电路116、镜头MPU 117和镜头存储器118。
[0033]变焦驱动电路114根据镜头MPU 117的控制来驱动变焦致动器111以驱动第一透镜组101和第二透镜组103，使得这两者在光轴方向OA上前后移动。光圈快门驱动电路115根据镜头MPU 117的控制来驱动并控制光圈快门致动器112，从而控制光圈快门102的开口直径和操作。调焦驱动电路116根据镜头MPU 117的控制来驱动并控制调焦致动器113，从而驱动调焦透镜104以使得其在光轴方向OA上前后移动。此外，调焦驱动电路116将调焦致动器113所检测到的调焦透镜104的位置提供至镜头MPU 117。
[0034]镜头MPU 117通过执行预先存储的程序，在进行或不进行与照相机MPU 125的命令和数据的交换的情况下，控制并管理镜头单元100的构成组件。镜头MPU 117将例如以下的镜头信息提供至照相机MPU 125:经由调焦驱动电路116所获得的调焦透镜104的位置、以及基于第一透镜组101和第二透镜组103的位置的当前视角。镜头存储器118存储有利用镜头MPU 117的焦点检测控制所需的光学信息。
[0035]照相机主体120包括光学低通滤波器121、图像传感器122和驱动/控制系统。光学低通滤波器121和图像传感器122构成使用来自镜头单元100的光束来形成被摄体图像的成像光学系统的一部分。也就是说，在本实施例中，第一透镜组101、光圈快门102、第二透镜组103、调焦透镜104、光学低通滤波器121和图像传感器122构成成像光学系统。注意，代替驱动调焦透镜104或除驱动调焦透镜104以外，还可以通过使图像传感器122在光轴方向OA上移动来实现镜头单元100的焦点调节。因此，调焦透镜104和图像传感器122用作成像光学系统的焦点调节构件。
[0036]光学低通滤波器121减少可能在所拍摄的图像上产生伪色或摩尔纹的空间频率高的成分。图像传感器122由包括横方向上的m个像素和纵方向上的η个像素的诸如CMOS传感器等的光电转换元件及其周边电路构成，并且被配置成所有像素均可以独立进行输出。此外，尽管本实施例的图像传感器122仅需进行摄像面相位差检测AF，但图像传感器122可被配置为包括用于形成被摄体图像的多个摄像像素和用于生成相位差检测方法的焦点检测中所使用的信号的多个焦点检测像素。注意，图像传感器122可以具有如日本特开2013-18620