摄像装置以及摄像装置的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用形成在摄像元件上的相位差检测像素对摄影被摄体的位置进行 测距，从而能够高速且高精度地进行自动对焦的摄像装置以及摄像装置的控制方法。
【背景技术】
[0002] 数字相机的高功能化备受瞩目，性能也日趋进步。根据各种功能，能够不依赖于摄 影者的技巧而拍摄高质量的照片。自动对焦功能也是这些功能之一。为了准确地拍摄运动 的被摄体，需要正确地对被摄体的位置进行测距，并根据测距出的信息预测被摄体位置，对 镜头进行驱动。
[0003] 自动对焦方式可大致分为主动方式和被动方式。主动方式是如下方式：从相机向 被摄体照射红外线等，并根据由被摄体反射的信号，测定到被摄体的距离。该方式被用于一 部分数字摄像机等，但是，在镜头更换式数字相机等中使用的情况较少。另一方面，被动方 式是根据通过摄像镜头的光束进行测距的方式，可分为相位差方式和对比度方式。
[0004] 对比度方式（以下，称作对比度AF)被广泛用于袖珍数字相机或镜头更换式数字 相机，是如下方式：一边使对焦透镜的位置沿光轴方向移动一边从摄像元件读出图像信号， 按照每帧，根据图像信号计算对比度值（AF评价值），探索对比度值的最大值，将获得最大 值的对焦透镜位置作为对焦位置。
[0005] 相位差方式是如下方式：将摄像镜头的光光瞳分割为一对区域，检测穿过所分割 的光瞳区域的光束所形成的一对像的相对的位置变化，从而检测对焦位置。该相位差方式 存在具有专用的检测单元的方式（以下，称作专用单元方式）（参照日本公开专利平8 - 211284号公报（以下，称作专利文献1)、日本公开专利平7 - 110435号公报（以下，称作 专利文献2))和在制造摄像元件的过程中在摄像元件上形成像素的方式，该像素检测相位 差（以下，称作摄像面相位差方式）（日本公开专利2008 - 134413号公报（以下，称作专 利文献3)、日本公开专利2008 - 147821号公报（以下，称作专利文献4)。相位差方式多 数用于镜头更换式数字相机。
[0006] 对比度方式为了检测对焦位置，需要一边改变透镜位置一边在不同的定时拍摄的 图像数据，与此相对，相位差方式能够根据从一次曝光中取得的图像数据检测对焦位置。因 此，相位差方式适用于拍摄运动的被摄体。此外，在相位差方式的专用单元方式中，需要在 相机内部具有专用的检测单元，所以在该方式中，相机主体大而重。因此，能够正确地拍摄 运动的被摄体，并且适用于小型、轻量的相机主体的方式为摄像面相位差方式。
[0007] 在摄像面相位差方式中，在摄像元件上形成相位检测像素。即，代替摄像像素而形 成相位差检测像素，所以，如果在摄像元件上密集地配置相位差检测像素，则摄影图像的画 质劣化变得显著，不适合在数字相机中使用。因此，为了尽可能地减小对摄影图像的影响， 期望形成在摄像元件上的相位差检测像素粗且离散地配置。
[0008] 但是，如果将相位差检测像素离散地配置在摄像元件上，则会产生由微细的图案 的被摄体或被摄体的移动等摄像面上的被摄体的微小变化时的测距偏差带来的（左右开 口的光量差等）AF精度的下降。因此，尤其是在通过连续AF(以下，简略称作C-AF)对运 动的被摄体进行测距的情况下，由于测距偏差而在动体预测运算结果中也会产生偏差（误 差），所以，被拍摄的图像的对焦精度下降。因此，期望通过抑制每一次测距的偏差，防止由 于C-AF导致的被拍摄的图像的对焦精度下降。
[0009] 使用图9A和图9B，说明对焦精度的下降。图9A、图9B示出了摄影时的被摄体位 置和测距结果。图9A示出了被摄体正在从无限远侧朝向最近侧运动。即，图像1表示时刻 T1的被摄体像，图像2表示时刻T2的被摄体像。被摄体像由于从无限远侧朝向最近侧运动 而逐渐变大。图像1、2中的3X3的框la、2a表示各自的AF区。在各自的AF区中，检测散 焦量并计算被摄体的对焦位置。
[0010] 图9B示出横轴取被摄体位置，纵轴取根据所检测的散焦量而计算出的对焦时的 透镜位置。根据图9B可知，在被摄体位于无限远侧的情况下，表示透镜的对焦位置的值较 小，随着被摄体靠近最近而增大，在最近处变为最大。在图9B所示的例子中，在被摄体位置 1^1丄2丄3，透镜位置从其他位置偏移较大，这是起因于测距偏差。该测距偏差由于将相位差 检测像素配置在摄像元件上时的配置方法、被摄体的图案、被摄体的位置等而产生。如果在 根据这些数据进行动体预测时存在测距偏差，则由于偏差的影响，预测精度下降，对焦精度 下降。
[0011] 在前述的专利文献1中，在使用了 AF专用单元的自动对焦方式中，对被摄体的多 个部分进行焦点检测，根据求出的多个像偏移量的检测结果，考虑被摄体的进深的存在，进 行焦点检测结果的显示或者摄影镜头的驱动。在该专利文献1中公开了将光电输出分割为 多个部分从而计算多个像偏移量。但是，在专利文献1中，无法应对如在被摄体中存在微细 的图案的情况，或被摄体移动的情况等在摄像面上发生微小变化时产生的测距偏差。
[0012] 在专利文献2中公开了，将摄影范围分割为多个区域，按照每个区域，计算对比 度，求出存在主要被摄体的区域。然而，虽然在该专利文献2中虽然使用了对比度，但是在 主要被摄体的检测中使用，在测距偏差的抑制中不使用。
[0013] 在专利文献3中公开了，为了确保摄像面相位差方式的AF精度，在缩小了光圈的 情况下，根据光圈值分别选择光电转换部，其中，该光电转换部生成涉及一对像列的各电荷 信号。但是，在该专利文献3中，无法应对如在被摄体中存在微细的图案的情况下、或被摄 体移动的情况下等在摄像面上发生微小变化时产生的测距偏差。
[0014] 在专利文献4中公开了，在摄像面相位差方式中为了抑制由于光圈值而引起的AF 精度的下降，根据光圈值选择遮光率不同的像素。但是，在该专利文献4记载的AF方式中， 无法抑制测距偏差。
【发明内容】
[0015] 本发明正是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使在使用相位差检测 方式作为自动对焦的方式的情况下，也能够抑制测距偏差，并通过连续AF高精度拍摄运动 的被摄体的小型且轻量的摄像装置以及摄像装置的控制方法。
[0016] 本发明的摄像装置具有形成有相位差检测像素的摄像元件，使用多个AF区进行 自动对焦，该摄像元件对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生 成焦点检测信号，其中，上述多个AF区分别具有对AF区内进行分割而得到的多个子区，所 述摄像装置具有：运算部，其根据与上述多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算， 输出可靠度；AF区选择部，其计算与上述多个子区对应的相关运算的可靠度，选择上述可 靠度较高的子区的数量较多的AF区；动体预测运算部，其使用如下的测距数据进行动体预 测运算，其中，该测距数据是通过基于所选择的上述AF区的焦点检测信号的相关运算而计 算出的；以及对焦控制部，其根据上述动体预测运算的结果进行焦点调节。
[0017] 本发明的摄像装置的控制方法，该摄像装置具有摄像元件，将多个AF区分别分割 为多个子区，使用上述多个AF区进行自动对焦，其中，该摄像元件对来自摄影光学系统的 光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生成焦点检测信号，其中，所述摄像装置的控制方 法具有：运算步骤，根据与上述多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠 度；AF区选择步骤，选择与上述多个子区对应地计算出的上述可靠度更高的子区的数量较 多的AF区；以及对焦控制步骤，使用测距数据进行焦点调节，其中，该测距数据是通过基于 所选择的上述AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的。
[0018] 根据本发明，能够提供一种即使在使用相位差检测方式作为自动对焦的方式的情 况下，也能够抑制测距偏差，并通过连续AF高精度拍摄运动的被摄体的小型且轻量的摄像 装置以及摄像装置的控制方法。
【附图说明】
[0019] 图1是示出本发明一个实施方式的相机的主要电气结构的框图。
[0020] 图2是示出本发明的一个实施方式的相机的摄像元件的像素的配置的俯视图。
[0021] 图3是示出本发明一个实施方式的相机中的AF区和AF子区的位置的图。
[0022] 图4是不出本发明一个实施方式的相机中的像素相加值和AF子区的关系的图表。
[0023] 图5是示出本发明的一个实施方式的相机的主要动作的流程图。
[0024] 图6是示出本发明的一个实施方式的相机的测距点选择/重新选择处理的流程 图。
[0025] 图7是示出本发明的一个实施方式的相机的目标区确认的流程图。
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