摄像光学系统的整个光瞳区域的投影图像EPla和EPlb的这两个区域的光束进行光电转换，获得了来自这两个光电转换单兀的输出总和的输出。
[0065]在图4A中，在符号L表不穿过摄像光学系统的光束的最外部的情况下，光束L受到光圈的开口板102a所限制，并且在摄像光学系统中在投影图像EPla和EPlb中基本没有产生渐晕。在图4B中，利用TL来表示图4A中的光束L。同样根据光电转换单元的投影图像EPla和EPlb的大部分包括在TL所表示的圆内这一事实，可以发现基本没有产生渐晕。由于光束L仅由光圈的开口板102a来限制，因此可以利用102a替换TL。此时，在像面中央处投影图像EPla和EPlb的渐晕状态相对于光轴对称，并且光电转换单元211a和211b所接收到的光量彼此相等。
[0066]在进行相位差AF的情况下，照相机MPU 125控制传感器驱动电路123以从图像传感器122读出上述两种输出。然后，照相机MPU 125向图像处理电路124提供与焦点检测区域有关的信息，并且向图像处理电路124提供用以根据焦点检测区域中所包括的像素的输出来生成AF图像A和B的数据的指示，并将该数据供给至相位差AF单元129。图像处理电路124根据该命令生成AF图像A和B的数据并将该数据输出至相位差AF单元129。图像处理电路124还将RAW图像数据供给至TVAF单元130。
[0067]如上所述，图像传感器122构成与相位差AF和对比度AF这两者有关的焦点检测设备的一部分。
[0068]注意，尽管这里说明了沿水平方向对出射光瞳进行2分割的示例性结构，但图像传感器中的一些像素可以具有沿垂直方向对出射光瞳进行2分割的结构。沿水平方向和垂直方向这两者对出射光瞳进行分割的结构也是可以的。作为提供沿垂直方向对出射光瞳进行分割的像素的结果，能够进行可以应对被摄体的水平对比度和垂直对比度这两者的相位差AF。
[0069]焦点检测操作的说明:对比度AF
[0070]接着，将使用图5来说明对比度AF (TVAF)。照相机MPU 125和TVAF单元130通过彼此协作重复进行调焦透镜的驱动和评价值计算来实现对比度AF。
[0071]在从图像处理电路124将RAW图像数据输出至TVAF单元130时，AF评价信号处理电路401从拜耳图案信号中提取绿色(G)信号，并且进行用于增强低亮度成分并抑制高亮度成分的伽玛校正处理。尽管本实施例将说明使用绿色(G)信号来进行TVAF的情况，但还可以使用红色(R)、蓝色(B)和绿色(G)的所有信号。可以使用所有的RGB颜色来生成亮度(Y)信号。在以下说明中，将AF评价信号处理电路401所生成的输出信号称为“亮度信号Y”，而与要使用的信号的类型无关。
[0072]注意，假定利用照相机MPU 125在区域设置电路413中设置焦点检测区域。区域设置电路413生成用于选择所设置的区域内的信号的门信号。将该门信号输入至线峰检测电路402、水平积分电路403、线最小值检测电路404、线峰检测电路409、垂直积分电路406和410、以及垂直峰检测电路405、407和411。此外，对输入至各电路的亮度信号Y的定时进行控制，以使得利用焦点检测区域内的亮度信号Y来生成各焦点评价值。注意，可以根据焦点检测区域来在区域设置电路413中设置多个区域。
[0073]现在将说明用于计算Y峰评价值的方法。将经过了伽玛校正的亮度信号Y输入至线峰检测电路402，并且在区域设置电路413中所设置的焦点检测区域内获得各水平线的Y线峰值。利用垂直峰检测电路405在焦点检测区域内沿垂直方向保持线峰检测电路402的输出的峰，并且生成Y峰评价值。Y峰评价值是高亮度被摄体和低亮度被摄体的判断时有效的指标。
[0074]现在将说明用于计算Y积分评价值的方法。将经过了伽玛校正的亮度信号Y输入至水平积分电路403，并且在焦点检测区域内在各水平线中获得Y积分值。此外，利用垂直积分电路406在焦点检测区域内沿垂直方向对水平积分电路403的输出进行积分，并且生成Y积分评价值。可以使用该Y积分评价值作为用于判断焦点检测区域整体的亮度的指标。
[0075]将说明用于计算Max-Min评价值的方法。将经过了伽玛校正的亮度信号Y输入至线峰检测电路402，并且在焦点检测区域内获得各水平线的Y线峰值。还将经过了伽玛校正的亮度信号Y输入至线最小值检测电路404，并且在焦点检测区域内在各水平线中检测Y的最小值。将所检测到的各水平线中的Y的线峰值和最小值输入至减法器，并且将(线峰值-最小值)输入至垂直峰检测电路407。垂直峰检测电路407在焦点检测区域内沿垂直方向保持该峰，并且生成Max-Min评价值。Max-Min评价值是低对比度和高对比度的判断时有效的指标。
[0076]现在将说明用于计算区域峰评价值的方法。通过使经过了伽玛校正的亮度信号Y通过BPF 408，提取出特定频率成分并且生成焦点信号。将该焦点信号输入至线峰检测电路409，并且在焦点检测区域内获得各水平线的线峰值。利用垂直峰检测电路411将该线峰值作为峰保持在焦点检测区域中，并且生成区域峰评价值。该区域峰评价值即使在被摄体在焦点检测区域内移动的情况下也仅发生较少改变，因而是重启判断、即是否转变为用于从对焦状态起再次寻找对焦点的处理的判断时有效的指标。
[0077]现在将说明用于计算所有线积分评价值的方法。与区域峰评价值相同，线峰检测电路409在焦点检测区域内获得各水平线的线峰值。接着，线峰检测电路409将该线峰值输入至垂直积分电路410，并且在垂直方向上针对焦点检测区域内的所有水平扫描线数来对线峰值进行积分，以生成所有线积分评价值。由于积分的效果而具有宽的动态范围和高的感光度的高频所有线积分评价值是主要的AF评价值。因此，在本实施例中，在仅记载了“焦点评价值”的情况下，这意味着所有线积分评价值。
[0078]照相机MPU 125中的AF控制单元151获得上述的各个焦点评价值，并且通过镜头MPU 117使调焦透镜104沿着光轴方向在预定方向上移动了预定量。然后，AF控制单元151基于新获得的图像数据来计算上述各种评价值，并且检测所有线积分评价值最大的调焦透镜位置。
[0079]在本实施例中，在水平线方向和垂直线方向上计算各种AF评价值。由此可以针对水平方向和垂直方向这两个垂直的方向上的被摄体对比度信息进行焦点检测。
_0] 焦点检测区域的说明
[0081] 图6是示出摄像区域内的示例性焦点检测区域的图。如上所述，基于根据焦点检测区域中包括的像素所获得的信号来进行相位差AF和对比度AF这两者。在图6中，虚线所示的大矩形是形成有图像传感器122的像素的摄像区域217。在摄像区域217中，设置相位差AF用的焦点检测区域218ah、218bh和218ch。在本实施例中，将相位差AF用的焦点检测区域218ah、218bh和218ch设置在摄像区域217的中央部以及分别位于该中央部的左右两侧的两个部位这三个部位。此外，对TVAF用的焦点检测区域219a、219b和219c进行设置以分别包围相位差AF用的焦点检测区域218ah、218bh和218ch。注意，图6示出焦点检测区域的示例性设置，并且焦点检测区域的数量、位置和大小不限于图6所示的情况。
_2] 焦点检测处理流程的说明
[0083]接着，将参考图1A和IB来说明本实施例的数字照相机中的自动调焦(AF)操作。
[0084]首先将说明AF处理的概述，之后将进行详细说明。在本实施例中，照相机MPU 125最初将相位差AF应用于焦点检测区域218ah、218bh和218ch，以获得各焦点检测区域的焦点偏移量(散焦量)和该散焦量的可靠性。如果在所有的焦点检测区域218ah、218bh和218ch中都获得的具有预定可靠性的散焦量，则照相机MPU 125基于该散焦量来使调焦透镜104移动至最近被摄体的对焦位置。
[0085]另一方面，如果从任何焦点检测区域均未获得具有预定可靠性的散焦量，则照相机MPU 125针对包括没有获得具有预定可靠性的散焦量的焦点检测区域的对比度AF所用的焦点检测区域，获得焦点评价值。照相机MPU 125基于焦点评价值的变化和调焦透镜104的位置之间的关系来判断被摄体相对于与相位差AF所获得的散焦量相对应的被摄体是否存在于近侧。如果判断为被摄体存在于近侧，则照相机MPU 125沿基于焦点评价值的变化的方向来驱动调焦透镜104。
[0086]注意，如果之前没有获得焦点评价值，则无法获得焦点评价值的变化量。在这种情况下，如果存在获得了比预定散焦量大且具有预定可靠性的散焦量的焦点检测区域，则照相机MPU 125驱动调焦透镜104以聚焦于该焦点检测区域中的最近被摄体。如果没有获得具有预定可靠性的散焦量以及如果没有获得比预定散焦量大的散焦量，则照相机MPU 125将调焦透镜104驱动了与散焦量不相关的预定量。这是因为，如果基于小的散焦量来驱动调焦透镜104，则极有可能在下一焦点检测时难以检测焦点评价值的变化。
[0087]在利用任何方法结束焦点检测时，照相机MPU 125计算各种校正值并且校正焦点检测结果。然后，照相机MPU 125基于校正之后的焦点检测结果来驱动调焦透镜104。
[0088]以下将使用图1A和IB所示的流程图来说明上述的AF处理的详情。以下的AF处理操作除在明确说明了其它构件进行该操作的情况以外，主要由照相机MPU 125来执行。在照相机MPU 125通过将命令等发送至镜头MPU 117来驱动或控制镜头单元100的情况下，为了简化说明，存在记载了照相机MPU 125进行该操作的情况。
[0089]在步骤SI中，照相机MPU 125设置焦点检测区域。这里假定针对相位差AF和对比度AF设置诸如图6所示等的三个焦点检测区域。
[0090]在步骤S2中，照相机MPU 125将RAM 125b内的判断标志设置为I。
[0091]在步骤S3中，照相机MPU 125对图像传感器122进行曝光，读出图像信号，并且使图像处理电路124基于相位差AF用的焦点检测区域218ah、218bh和218ch内的图像数据来生成相位差AF用的图像信号。照相机MPU 125还使图像处理电路124将图像处理电路124所生成的RAW图像数据供给至TVAF单元130，并且使TVAF单元130基于TVAF用的焦点检测区域219a、219b和219c内的像素数据来计算评价值。注意，在生成相位差AF用的图像信号之前，可以在图像处理电路124中应用用于校正由于拍摄镜头的镜头架等导致光束发生渐晕所引起的出射光瞳的非对称性的处理(参见日本特开2010-117679)。将TVAF单元130所计算出的焦点评价值存储在照相机MPU 125内的RAM 125b中。
[0092]在步骤S4中，照相机MPU 125判断是否检测到焦点评价值的可靠峰(极大值)。如果检测到可靠峰，则照相机MPU 125使处理进入步骤S20以结束焦点检测处理。注意，没有限制用于计算焦点评价值的峰的可靠性的方法，例如可利用日本特开2010-78810中的使用图1OA?13所述的方法。具体地，通过将焦点评价值的最大值和最小值之间的差、以大于或等于固定值(SlopeThr)的倾斜度倾斜的部分的长度、以及该倾斜部分的斜率与各个阈值进行比较，来判断所检测到的峰是否表示曲线的顶点。如果满足所有的阈值条件，则可以判断为该峰是可靠的。
[0093]在本实施例中，使用相位差AF和对比度AF这两者。由于该原因，如果确认了在同一焦点检测区域或其它的焦点检测区域中存在近侧的被摄体，则即使检测到可靠的焦点评价值峰，也可以在无需结束焦点检测的情况下使处理进入步骤S5。然而，在这种情况下，存储与可靠的焦点评价值峰相对应的调焦透镜104的位置，并且如果在步骤S5和后续步骤的处理中没有获得可靠的焦点检测结果，则使用所存储的调焦透镜104的位置作为焦点检测结果。
[0094]在步骤S5中，相位差AF单元129针对焦点检测区域218ch、218ah和218bh各自计算从图像处理电路124所供给的一对图像信号之间的偏移量(相位差)，并且使用预先存储的转换系数来将该相位差转换成散焦量。这里，还对所计算出的散焦量的可靠性进行判断，并且在后续的AF处理中仅使用被判断为具有预定可靠性的焦点检测区域的散焦量。由于镜头架等所引起的渐晕的影响，因而随着散焦量变大，该对图像信号之间所检测到的相位差包含更多的误差。由于该原因，在所获得的散焦量大于阈值、该对图像信号的形状之间的一致度低、或者图像信号的对比度低的情况下，可以判断为所获得的散焦量不具有预定可靠性(g卩，具有低可靠性)。以下将判断为所获得的散焦量具有预定可靠性的情况表示为“可以计算散焦量”。将由于某些原因而无法计算散焦量的情况以及判断为散焦量的可靠性低的情况表示为“无法计算散焦量”。
[0095]在步骤S6中，照相机MPU 125检查在步骤SI中所设置的相位差AF用的所有焦点检测区域218ah、218bh和218ch中是否可以计算出散焦量。如果在所有的焦点检测区域中都可以计算出散焦量，则照相机MPU 125使处理进入步骤S20，并且在所计算出的散焦量中针对计算出表示存在于最近侧的被摄体的散焦量的焦点检测区域计算垂直/水平BP校正值(BPl)。这里，选择最近侧的被摄体的原因是由于通常拍摄者想要聚焦的被摄体经常存在于近侧。垂直/水平BP校正值(BPl)是用于校正在针对被摄体的水平对比度进行焦点检测的情况下的焦点检测结果与在针对被摄体的垂直对比度进行焦点检测的情况下的焦点检测结果之间的差的值。
[0096]一般的被摄体在水平方向和垂直方向这两者上具有对比度，并且在考虑到水平方向和垂直方向这两者上的对比度的情况下，还评价拍摄图像的聚焦状态。另一方面，在如以上所述的利用相位差检测方法的AF那样、仅在水平方向上进行焦点检测的情况下，在水平方向的焦点检测结果与拍摄图像的水平方向和垂直方向这两者的聚焦状态之间发生误差。该误差是由于摄像光学系统的像散等而引起的。垂直/水平BP校正值(BPl)是用于校正该误差的校正值，并且是在考虑到所选择的焦点检测区域、调焦透镜104的位置和表示变焦状态的第一透镜组101的位置等的情况下计算出的。后面将说明该计算方法的详情。
[0097]在步骤S21中，照相机MPU 125使用垂直方向或水平方向的对比度信息来针对作为步骤S20中的校正值计算对象的焦点检测区域计算颜色BP校正值(BP2)。颜色BP校正值(BP2)是因摄像光学系统中的色像差而产生的，并且是由于焦点检测中所使用的信号的颜色平衡与拍摄图像或显影图像中所使用的信号的颜色平衡之间的差而产生的。例如，在本实施例的对比度AF中，基于具有绿色(G)颜色滤波器的像素(绿色像素)的输出来生成焦点评价值，因此主要检测到绿色的波长的对焦位置。然而，由于使用所有的RGB颜色来生成拍摄图像，因此如果红色(R)或蓝色(B)的对焦位置不同于绿色(G)的对焦位置(即，存在轴向色像差)，则发生相对于基于焦点评价值的焦点检测结果的偏移(误差)。用于校正该误差的校正值是颜色BP校正值(BP2)。后面将说明用于计算颜色BP校正值(BP2)的方法的详情。
[0098]在步骤S22中，照相机MPU 125使用绿色信号或亮度信号Y在垂直或水平方向上的对比度信息来针对作为校正对象的焦点检测区域计算特定的空间频率BP校正值(BP3)。空间频率BP校正值(BP3)主要是由于摄像光学系统中的球面像差而产生的，并且是由于焦点检测所使用的信号的评价频率(频带)与鉴赏拍摄图像时的评价频率(频带)之间的差而产生的。由于如上所述在第二模式中从图像传感器读出焦点检测时的图像信号，因此已对输出信号进行了相加和间隔剔除。由于该原因，相比使用在第一读出模式中读出的所有像素的信号所生成的拍摄图像相比，焦点检测所使用的输出信号具有较低的评价频带。空间频率BP校正值(BP3)用于校正由于评价频带的差而产生的焦点检测的偏移。后面将说明用于计算空间频率BP校正值(BP3)的方法的详情。
[0099]在步骤S23中，照相机MPU 125使用所计算出的三个校正值(BP1，BP2, BP3)，根据以下的等式(I)来校正焦点检测结果DEF_B，并且计算校正之后的焦点检测结果DEF_A。
[0100]DEF_A = DEF_B+BP1+BP2+BP3 (I)
[0101]在本实施例中，按“垂直/水平”(S20)、“颜色”(S21)和“空间频率”(S22)的顺序分三个步骤来计算用于校正焦点检测结果的校正值。
[0102]最初，计算相对于在鉴赏拍摄图像的评价中使用垂直方向和水平方向这两者中的对比度信息、在焦点检测中通过使用一个方向上的对比度信息所引起的误差，作为垂直/水平BP校正值(BPl)。
[0103]接着，分离出垂直/水平BP的影响，并且计算一个方向上的对比度信息中拍摄图像中所使用的信号的颜色与焦点检测时所使用的信号的颜色之间的对焦位置的差，作为颜色BP校正值(BP2)。
[0104]此外，在一个方向上的对比度信息中，计算在鉴赏拍摄图像时和焦点检测时之间由于绿色或亮度信号等的特定颜色的评价频带的差而产生的对焦位置的差，作为空间频率BP校正值(BP3)。
[0105]因而，通过单独计算这三种误差，实现了计算量的减少和要存储在镜头或照相机中的数据量的减少。
[0106]在步骤S24中，照相机MPU 125基于使用等式(I)所计算出的校正之后的散焦量DEF_A，来经由镜头MPU 117驱动调焦透镜104。
[0107]在步骤S25中，照相机MPU 125例如在显示器126上以叠加在实时取景图像上的方式提供表示计算出调焦透镜104的驱动中所使用的散焦量的焦点检测区域的显示(AF框显示)，并且结束AF处理。
[0108]另一方面，如果存在步骤S6中无法计算出散焦量的焦点检测区域，则照相机MPU125使处理进入图1B的步骤S7。在步骤S7中，照相机MPU 125判断判断标志是否为I。在自开始AF操作起甚至一次也没有进行调焦透镜的驱动的情况下，判断标志为I。如果曾进行了调焦透镜的驱动，则判断标志为O。如果判断标志为1，则照相机MPU 125使处理进入步骤S8。
[0109]如果在步骤S8中照相机MPU 125在任何焦点检测区域中均无法计算出散焦量、或者如果所计算出的散焦量中的表示在最近侧存在被摄体的散焦量小于或等于预定阈值A，则照相机MPU 125使处理进入步骤S9。在步骤S9中，照相机MPU 125使调焦透镜向近侧驱动了预定量。
[0110]这里，将说明在步骤S8的结果为“是”的情况下将透镜驱动预定量的原因。首先，在多个焦点检测区域中在任何区域中均无法计算出散焦量的情况是在该时刻尚未发现要进行聚焦的被摄体的情况。由于该原因，在判断为无法进行聚焦之前，针对所有的焦点检测区域将透镜驱动预定量，从而确认要进行聚焦的被摄体的存在，使得可以判断后面所述的焦点评价值的变化。此外，所计算出的散焦量中的表示在最近侧存在被摄体的散焦量小于或等于预定阈值A的情况是在该时刻存在几乎处于对焦状态的焦点检测区域的情况。在这种情形下，将透镜驱动预定量，以确认在无法计算出散焦量的焦点