调焦控制设备及其控制方法
【专利说明】调焦控制设备及其控制方法
[0001] 技术范围
[0002] 本发明涉及用于摄像装置等的调焦控制。
【背景技术】
[0003] 用于控制摄像装置的焦点的方法的例子包括相位差检测方法和对比度检测方法 (参考日本特开平09-054242和日本特开2001-004914)。另外，可以使用还考虑实时取景 (LV)模式下的拍摄的摄像面相位差检测方法，其中，LV模式允许用户在观看背侧监视器等 上的图像的同时拍摄这些图像（参考日本特开2001-083407)。
[0004] 然而，在还支持实时取景模式的摄像面相位差检测方法中，仍需要存在与以往相 比更加稳定的调焦控制以使得该方法适于实时取景模式下的拍摄和动画拍摄。特别地，随 着像素数量的增加，意外的焦点转变将会导致产生对于观察者而言不自然的运动图像。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个方面涉及一种调焦控制设备，用于检测两个图像之间的相位差以获 取散焦信息，所述调焦控制设备包括：获取部件，用于基于与所拍摄图像的区域中的第一范 围相对应的图像传感器的输出来获取第一散焦信息，并且基于与所述区域中的第二范围相 对应的所述图像传感器的输出来获取第二散焦信息；以及控制部件，用于使用所述第一散 焦信息和所述第二散焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的散焦 信息来进行调焦控制，其中，所述第一范围在相位差检测方向上的长度长于所述第二范围 的长度。
[0006] 本发明的另一个方面涉及一种调焦控制设备的控制方法，包括以下步骤：第一调 焦信息输出步骤，用于输出与第一范围相对应的调焦信息；第二调焦信息输出步骤，用于输 出与第二范围相对应的调焦信息，其中所述第一范围和所述第二范围位于所拍摄图像的区 域中；以及控制步骤，用于使用所输出的与所述第一范围相对应的调焦信息和所输出的与 所述第二范围相对应的调焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的 散焦信息来进行调焦控制，其中，所述区域中的所述第一范围长于所述区域中的所述第二 范围。
[0007] 通过以下参考附图对实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。可以单独实 现下述本发明的各实施例，或者在必要时、或在将各个实施例的元件或特征组合在单个实 施例中是有利的情况下，可以作为多个实施例或者其特征的组合来实现。
【附图说明】
[0008] 图1是示出用作调焦控制设备的摄像装置的结构和镜头装置的结构的框图。
[0009] 图2A和2B是示出作为图像传感器的一部分的区域的图，其中，图2A示出具有示 例性的拜尔模式的像素结构，并且图2B示出对于摄像面相位差AF方法所使用的像素结构。
[0010] 图3是示出自动调焦（AF)控制处理的流程图。
[0011] 图4是示出镜头驱动处理的流程图。
[0012] 图5是示出用于设置检测散焦量的检测区域的处理的流程图。
[0013] 图6A?6D是示出检测散焦量的检测区域的示例性配置的图。
[0014] 图7A?7D是示出从检测散焦量的检测区域所获得的图像信号的图。
[0015] 图8A和8B是示出相关量波形、相关变化量波形和失焦模糊量的图。
[0016]图9A和9B是示出用于计算图像相似度的方法的图。
[0017]图10是相位差AF处理的流程图。
[0018]图11是计算散焦量的流程图。
[0019] 图12A?12C是示出摄像面相位差检测方法中的示例性图像信号的图。
【具体实施方式】
[0020] 下面参考【附图说明】本发明的实施例。下面的实施例是本发明的例子或实现，并且 可以根据本发明应用的装置或设备的结构及各种条件来进行修改或者改变。本发明的范围 不局限于以下实施例。
[0021] 摄像裝置的结构
[0022] 作为根据本发明的实施例的调焦控制设备的例子，将说明摄像装置。在本实施例 中，将说明一种摄像装置，其被配置成能够将镜头装置可移除地安装至该摄像装置。代替 地，可以使用诸如配备镜头的数字照相机等的其它类型的摄像装置。
[0023] 图1是示出根据本实施例的镜头装置和摄像装置的主要部分的结构的框图。
[0024] 如图1所示，通过镜头装置10和摄像装置20实现本实施例。用于控制镜头装置 10的整体操作的镜头控制单元106和用于控制摄像装置20的整体操作的照相机控制单元 207相互通信信息。
[0025] 首先将说明镜头装置10的结构。镜头装置10包括具有一组固定透镜的固定透镜 单元101、光圈102、调焦透镜103、光圈驱动单元104、调焦透镜驱动单元105、镜头控制单 元106和镜头操作单元107。固定透镜单元101、光圈102和调焦透镜103构成摄像光学系 统。
[0026] 通过光圈驱动单元104驱动光圈102以控制入射至下述的摄像元件201上的光 量。通过调焦透镜驱动单元105驱动调焦透镜103以调节下述的摄像元件201上所形成的 图像的焦点。通过镜头控制单元106控制光圈驱动单元104和调焦透镜驱动单元105以确 定光圈102的开口量和调焦透镜103的位置。响应于通过镜头操作单元107的用户操作， 镜头控制单元106进行与用户操作相对应的控制。镜头控制单元106根据从下述的照相机 控制单元207所接收到的控制指示/控制信息，控制光圈驱动单元104和调焦透镜驱动单 元105,并且向照相机控制单元207发送镜头控制信息。
[0027] 接着将说明摄像装置20的结构。摄像装置20被配置成根据穿过镜头装置10的 摄像光学系统的光束获取摄像信号。摄像装置20包括摄像元件201、相关双采样/自动增 益控制（⑶S/AGC)电路202、照相机信号处理单元203、自动调焦（AF)信号处理单元204、 显示单元205、记录单元206、照相机控制单元207、照相机操作单元208和时序发生器209。 摄像元件201是用作图像传感器的构件，并且由电荷耦合装置（CXD)传感器或者互补金属 氧化物半导体（CMOS)传感器等构成。穿过镜头装置10的摄像光学系统的光束聚焦于摄像 元件201的光接收面，并且通过光电二极管被转换成与入射光量相对应的信号电荷。根据 照相机控制单元207的指示，响应于时序发生器209所给出的驱动脉冲，从摄像元件201顺 次读取累积在各个光电二极管中的信号电荷，作为与信号电荷相对应的电压信号。
[0028] 将从摄像元件201读取的视频信号和用于AF的信号输入给用于采样和增益调整 的⑶S/AGC电路202。⑶S/AGC电路202将视频信号输出给照相机信号处理单元203,并且 将用于AF的信号（用于摄像面相位差AF的信号）输出给AF信号处理单元204。
[0029] 照相机信号处理单元203对从⑶S/AGC电路202输出的信号进行各种图像处理操 作，以生成视频信号。
[0030] 显示单元205的例子包括液晶显示器（IXD)，其将从照相机信号处理单元203输出 的视频信号显示为拍摄图像。
[0031] 记录单元205将来自照相机信号处理单元203的视频信号记录在诸如磁带、光盘 或者半导体存储器等的记录介质上。
[0032]AF信号处理单元204基于从⑶S/AGC电路202输出的用于AF的两个图像信号进行 相关计算，并且计算散焦量和可靠度信息（诸如图像相似度、二图像陡度、对比度信息、饱 和度信息和缺陷信息等）。将所计算出的散焦量和可靠度信息输出给照相机控制单元207。 照相机控制单元207基于所获取的散焦量和可靠度信息，向AF信号处理单元204通知用于 计算散焦量和可靠度信息的设置的任何变化。下面参考图7A?7D、8A、8B、9A和9B详细说 明相关计算。
[0033] 照相机控制单元207向摄像装置20的其它内部组件通信信息以进行控制。照相机 控制单元207执行摄像装置20的内部处理，并且还根据来自照相机操作单元208的输入， 来实现基于用户操作的各种照相机功能。照相机功能的例子包括接通和关闭电源、改变设 置、开始记录、开始AF控制以及检查所记录的视频片断。另外，如上所述，照相机控制单元 207向镜头装置10中的镜头控制单元106通信信息，以发送用于镜头装置10的控制指示/ 控制信息，并且获取与镜头装置10的内部组件有关的信息。
[0034] 图像传感器
[0035] 图2A和2B示出用作图像传感器的摄像元件201的光接收面的一部分。为了使得 能够进行摄像面相位差AF，摄像元件201具有各自针对每一微透镜具有用作光电转换器的 两个光电二极管的像素单元的阵列。光电二极管是光接收单元。这样使得各像素单元都能 够接收穿过镜头