焦点检测设备的制作方法

专利名称：焦点检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有第一焦点检测功能和第二焦点检测功能的摄像设备，其中， 第一焦点检测功能基于来自配置在图像传感器中的一组焦点检测像素的信号进行自动焦点检测，第二焦点检测功能基于配置在图像传感器中的一组图像形成像素的对比度信息进行自动焦点检测。
背景技术：
作为用于摄像设备的自动焦点检测(自动调焦AF)方法，通常已知单镜头反光照相机所使用的TTL相位差检测方法。TTL相位差检测方法是这样一种方法，该方法将部分摄像光束一分为二，检测这两个图像之间的偏移方向和偏移量，从而计算为实现在想要的焦平面(与摄像平面共轭的平面)处聚焦所需的调焦透镜的移动方向和移动量。为了将已通过摄像镜头的出射光瞳的光束一分为二并获得与各个光束相对应的信号，通常，在摄像光路中设置诸如快速复原镜或半透半反镜等的光路分割部件，并且在光路分割部件后面设置焦点检测光学系统和AF传感器。在本说明书中，将通过使用如上所述的与图像传感器分开设置的AF传感器的相位差检测方法进行的自动焦点检测称为“传感器分开型相位差检测方法”。传感器分开型相位差检测方法的优点在于，由于该方法可以直接计算调焦所需的调焦透镜的驱动方向和驱动量，所以可以在短时间内进行调焦操作。然而，该方法也具有缺点，即，由于该方法需要分开的传感器和光学组件，所以需要在摄像设备内设置相对大的空间。另一方面，存在另一种自动焦点检测方法，在该方法中，将可以检测水平方向和垂直方向上的图像偏移量的光瞳分割功能分配给图像传感器的一些像素以使得能够进行所谓的相位差AF。在本说明书中，将该方法称为“传感器一体型相位差检测方法”。后面将详细说明传感器一体型焦点检测方法，其问题在于，出射光瞳根据摄像镜头的光圈而发生渐晕(vignette)，结果导致精确的焦点检测是不可能的。为解决这一问题，日本特开2004-1916 号公报公开了一种技术，该技术通过使用镜头的摄像镜头出射窗信息和焦点检测区域信息、对相位差AF的相关计算所使用的图像信号进行遮光校正(shading correction)，使得能够进行更精确的焦点检测。然而，由于这一结构需要基于摄像镜头出射窗信息和焦点检测区域信息的遮光数据，所以在将实际测量的遮光数据存储为调整值时，需要大容量的存储区域。另外，即使在通过使用利用仿真等所计算出的值进行遮光校正时，也存在不能吸收由制造误差所导致的镜头之间的差异的问题。

发明内容
考虑到上述问题做出本发明，并且本发明基于来自图像传感器中所配置的一组焦点检测像素的信号，提高了相位差自动焦点检测的焦点检测精度。根据本发明的摄像设备包括图像传感器，其包括多个图像形成像素和焦点检测像素，其中，所述多个图像形成像素光电转换由摄像镜头所形成的被摄体图像，并且生成图像生成信号，所述焦点检测像素被离散地配置在所述多个图像形成像素之间，分割所述摄像镜头的光瞳区域，光电转换来自分割后的光瞳区域的被摄体图像，并且生成相位差检测信号；第一焦点检测部件，用于通过使用来自所述焦点检测像素的所述相位差检测信号，通过相位差检测方法进行焦点检测；第二焦点检测部件，用于从来自所述图像形成像素的所述图像生成信号检测图像对比度，并且通过对比度检测方法进行焦点检测；以及校正值计算部件，用于基于所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果和所述第二焦点检测部件的焦点检测的结果之间的差，计算用于所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果的校正值。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显而易见。


图IA和IB是根据本发明实施例的照相机的断面图。图2A和2B是示出拜耳模式图像传感器及其断面的图。图3A和:3B是示出用于摄像镜头的水平方向上的光瞳分割的焦点检测像素的配置和结构的图。图4是示出图像形成像素和经过了水平方向上的光瞳分割的焦点检测像素的配置的例子的图。图5是示出图像形成像素和经过了垂直方向上的光瞳分割的焦点检测像素的配置的例子的图。图6是示出图像形成像素和经过了水平和垂直两个方向上的光瞳分割的焦点检测像素的配置的图。图7是示出对焦点检测像素的输出进行平均的范围的图。图8是根据本发明实施例的照相机的框图。图9A和9B是示出根据本发明实施例的照相机的操作的流程图。图10是示出进行对比度检测AF的图像的区域的图。图11是示出对比度检测AF的可靠度的图。
具体实施例方式图IA和IB是示出根据本发明实施例的数字单镜头反光照相机的结构的侧视断面图。图IA和IB所示的照相机具有两个模式光学取景器模式和实时取景模式，并且能够在这两个模式之间切换。在光学取景器模式下，半透半反镜分割来自摄像镜头的光束，并且将反射光引导至光学取景器和AE传感器。用户可以通过目镜观看投影在调焦板上的被摄体图像来观看被摄体。将穿过半透半反镜的光引导至AF传感器。另一方面，实时取景模式是这样一种模式，在该模式下，将来自摄像镜头的光束直接引导至图像传感器，并且将来自图像传感器的图像信息实时输出/显示在诸如液晶显示器等的设置在照相机背面等处的显示设备上，从而使得用户可以观看被摄体。下面将详细说明这两个模式下照相机的结构。图IA是根据本实施例的数字单镜头反光照相机在光学取景器模式下的断面图。 在图IA中，附图标记101表示照相机机体，并且摄像镜头102被装配在照相机机体前面。摄像镜头102是可更换的，并且照相机机体101和摄像镜头102经由镜头安装接点群112电连接。在摄像镜头102内部，布置光圈113以调节进入照相机的光量。附图标记103是作为半透半反镜的主镜。在取景器观察状态下，主镜103被倾斜布置在摄像光路中，并且将来自摄像镜头102的摄像光束反射到取景器光学系统。另一方面，透过的光经由副镜104入射到AF单元105。AF单元105是相位差检测AF传感器。由于相位差焦点检测是已知技术，所以这里省略与具体控制有关的说明，但是，大体上，其如下进行工作通过在焦点检测线传感器上形成摄像镜头102的二次成像面，检测摄像镜头102的焦点调节状态，基于该检测的结果驱动调焦透镜(未示出)，从而进行自动焦点检测。附图标记108表示图像传感器，附图标记106表示低通滤波器，并且附图标记107 表示焦平面快门。附图标记109表示构成取景器光学系统的被布置在摄像镜头102的期望成像面上的调焦板，并且附图标记110表示用于改变取景器光路的五棱镜。附图标记114 表示目镜，并且拍摄者可以通过目镜观看调焦板109来检查所拍摄图像。附图标记111表示测光所使用的AE单元。附图标记115是作为具有半按下状态和全按下状态的两级按压开关的释放按钮。 通过半按下释放按钮115，进行诸如AE和AF操作等的用于摄像的准备操作，并且通过全按下释放按钮115，使图像传感器108曝光，并且进行摄像处理。下面，将半按下释放按钮115 的状态称为“SW1处于on (开启)”，并且将全按下释放按钮115的状态称为“SW2处于on”。 附图标记116是实时取景开始/结束按钮，其用于每当按下该按钮时在图IA所示的光学取景器模式和图IB所示的实时取景模式之间进行切换。附图标记118表示由GPS、电子罗盘和姿势传感器等所构成的照相机姿势传感器(姿势检测传感器)。利用姿势传感器118，可以指定照相机的位置和照相机的朝向。通过比较时刻tl时的姿势传感器的输出和另一时刻t2时的姿势传感器的输出，可以判断照相机从tl到t2的移动。接着，图IB示出处于实时取景模式下的曝光期间的照相机的断面图。在实时取景模式下，主镜103和副镜104从摄像光路缩回，并且焦平面快门107开启，从而将摄像光束引导至图像传感器108。附图标记117表示被安装在照相机机体101背面的显示单元。显示单元117由液晶面板等构成，并且能够实时显示从图像传感器108所获得的信号以进行实时取景显示，还能够读取和显示拍摄者所拍摄的图像。现说明实时取景模式下的AF操作。利用本实施例的照相机，用户可以通过切换开关(未示出)，从对比度检测方法和传感器一体型相位差检测方法中选择实时取景模式下的AF操作。尽管对比度检测方法(第二焦点检测方法)需要特定量的时间来实现聚焦，但是它可以提供高精度的焦点检测。另一方面，对于传感器一体型相位差检测方法，以焦点检测像素替换图像传感器108上的一些像素，其中，焦点检测像素用于根据来自摄像光学系统的多个方向的光束的焦点状态输出信号电荷。通过相位差检测方法(第一焦点检测方法)的AF操作可以使用这些像素。传感器一体型相位差检测方法可以提供使得能够进行跟踪运动被摄体等的调焦操作的快速调焦。下面将参考

图像形成像素和焦点检测像素。图2A是2X2图像形成像素(输出图像生成信号的像素)的平面图。在本实施例中，使用二维单片彩色传感器，其中，在片上形成拜耳模式的原色滤波器。拜耳模式包括对角线配置的G像素、以及作为其它两个像素所配置的R像素和B像素。重复配置该2 X 2结构。图2B示出沿图2A的线A-A所截取的断面图。ML是配置在各像素上方的片上微透镜。 CFR是红色(I )颜色滤波器，并且Cre是绿色(G)颜色滤波器。PD是CMOS传感器的光电转换部的示意性表示，并且CL是用于形成传输CMOS传感器的各种类型的信号的信号线的配线层。TL是摄像光学系统的示意性表示。这里，图像形成像素的片上微透镜ML和光电转换部PD用于尽可能有效地接收穿过摄像光学系统TL的光束。换句话说，摄像光学系统TL的出射光瞳EP和光电转换部PD由于微透镜ML而处于共轭关系，并且将光电转换部设计成具有大的有效面积。图2B示出入射到R像素的光束，但是G像素和蓝色(B)像素也具有相同结构。因此，与各RGB像素相对应的出射光瞳EP具有大的直径，结果使得有效接收来自被摄体的光束，并且提高图像信号的S/N比。图3A和;3B示出图像传感器108的用于进行摄像镜头的水平方向(横向)上的光瞳分割(光瞳区域的分割)的焦点检测像素(输出相位差检测信号的像素)的配置和结构。图3A示出包括焦点检测像素的2X2像素的平面图。在获得摄像信号的情况下，G像素用作亮度信息的主成分。人的图像识别特性对这类亮度信息敏感，因此，如果G像素存在缺陷，则容易感觉到图像质量劣化。另一方面，R像素和B像素是获取颜色信息的像素，但是，由于人对这类颜色信息不敏感，所以即使获取颜色信息的像素存在轻微缺陷，也不容易识别出图像质量劣化。因此，在本实施例中，保留2X2像素中的G像素作为图像形成像素， 使用一部分R和B像素作为焦点检测像素，在图3A中以SA和SB来表示。图;3B示出沿图3A的线A-A所截取的断面图。微透镜ML和光电转换部PD具有与图2B所示的图像形成像素相同的结构。在本实施例中，由于不使用来自焦点检测像素的信号来创建图像，所以代替颜色分离彩色滤波器，布置透明薄膜CFW(白色)。另外，为了在图像传感器中进行光瞳分割，使配线层CL的开口与微透镜ML的中心线在单个方向上移位。具体地，像素SA及其开口 OPHA向右移位，从而使得像素SA接收穿过摄像镜头TL的左侧的出射光瞳EPHA的光束。类似地，像素SB的开口 OPHB向左移位，从而使得像素SB接收穿过摄像镜头TL右侧的出射光瞳EPHB的光束。因此，在水平方向上规则配置像素SA，并且将从该组像素所获取的被摄体图像定义为图像A。同样，也在水平方向上规则配置像素SB，并且将从该组像素所获取的被摄体图像定义为图像B。利用这一结构，通过检测图像A和图像B 的相对位置，可以检测被摄体图像的焦点偏移量(离焦量)。为了检测垂直方向(纵向)上的焦点偏移量，可以使用下面的结构在该结构中， SA像素及其开口 OPHA向上移位，并且SB像素及其开口 OPHB向下移位。因此，尽管没有示出，但是可以通过将SA像素和SB像素转动90度来使它们移位，以检测垂直方向上的焦点
偏移量。图4是示出图像传感器108上的图像形成像素和焦点检测像素的配置的图。在本实施例的照相机中，为了增大实时取景期间显示单元117的帧频，显示作为将X(水平)方向上的像素间隔剔除成1/3、并且将Y(垂直)方向上的像素间隔剔除成1/3的结果所获得的信号。因此，根据间隔剔除周期配置焦点检测像素，以使得在间隔剔除期间可以读取它们。在图4中，G表示应用了绿色滤波器的像素，R表示应用了红色滤波器的像素，并且B表示应用了蓝色滤波器的像素。图4中示出的G像素、R像素和B像素是在间隔剔除读出期间所读取的像素。没有符号的空白像素是在间隔剔除读出期间不读取的像素，但是也以拜耳模式配置它们，因此在全部像素读出期间读取它们。图4所示的SA像素是通过在水平方向上移位像素部的开口所形成的焦点检测像素，并且用作用于检测在水平方向上相对于SB 像素的图像的偏移量的标准像素组，后面将对此进行说明。SB像素是通过在与SA像素相反的方向上移位像素的开口所形成的像素，并且用作用于检测在水平方向上相对于SA像素的图像的偏移量的基准像素组。SA像素和SB像素的阴影部表示移位的像素开口。对于焦点检测像素的配置，在本实施例中，考虑不能使用焦点检测像素来形成图像这一情况，在X和Y方向上以特定间隔离散配置焦点检测像素。希望不在G像素部配置焦点检测像素以避免产生明显的图像劣化。在本实施例中，在图4中以黑粗框所表示的每一 4X4像素块(间隔剔除之前的像素配置中的12X12像素)中布置一对SA像素和SB像素。图4中示出的BL0CK_H(i，j)表示块的名称。以4X4块作为一个单位来配置这些块。对于焦点检测像素的配置的规则，在X方向上相同但在Y方向上不同的块中，SA和 SB像素的配置在水平方向上偏移一个像素(间隔剔除前的像素配置中的三个像素)，如图4 中的箭头所示。这是为了提高该组离散配置的焦点检测像素的采样特性。换句话说，由于 SA和SB像素经过了 X(水平)方向上的光瞳分割，所以进行X方向上的一个像素的偏移以实现更高的采样密度。出于同样原因，在Y方向上相同但在X方向上不同的块中，SA和SB 像素的配置在垂直方向上偏移一个像素(间隔剔除前的像素配置中的三个像素)。如上所述，在焦点检测像素的配置中，将4X4块的簇当作为一个单位，并且可以将该单位适当地配置在图像传感器中的任意位置处，以覆盖整个摄像画面。图4示出对于 AF获取水平方向(横向)上的图像信号的例子，但是，在获取垂直方向(纵向)上的图像信号的情况下，可以使用调换图4的水平方向和垂直方向的如图5所示的像素配置。此外，图6示出在通过以棋盘式(checker board)结构组合图4和5的配置所获得的配置中布置焦点检测像素的配置，利用该配置，可以通过使用来自水平和垂直两个方向的信号进行AF。该方法的优点在于，通过切换用于AF计算的SA和SB像素，可以在画面的任意位置处进行AF操作。在实际AF计算中，如图7所示，对数个SA像素进行平均并将其作为单个大的像素，从而提高S/N。在图7所示的例子中，对于图像A和图像B中的每一个，求两个像素的平均，但是可以适当选择计算该平均要使用的像素的数量。在本实施例中，如图6所示配置图像传感器108的焦点检测像素，从而使得可以使用图像传感器和AF传感器两者来实现相位差检测AF。将其称为“传感器一体型相位差检测方法”。利用这一结构，在本实施例中，在光学取景器模式下，可以进行利用传感器分开型相位差检测方法的AF操作，并且在实时取景模式下和曝光期间，可以进行利用传感器一体型相位差检测方法或对比度检测方法的AF操作。传感器一体型相位差检测方法使得能够进行快速调焦操作，但是，由于焦点检测像素是形成实际所拍摄图像时的缺陷像素，所以如果被密集配置，则焦点检测像素会影响所拍摄图像。为此，采样间距不能太高，因此，传感器一体型相位差检测方法在聚焦于具有高空间频率的被摄体时不是很好。另外，当缩小摄像镜头的光圈时，图3B的出射光瞳EPHA 和EPHB发生渐晕，因此必须根据光圈进行校正。渐晕的量还根据照相机和镜头的制造误差而个别改变。接着说明本实施例的照相机的框图。图8示出本实施例的照相机的框图。对与图 IA和IB相同的组件给出相同的附图标记。在图8中，入射到摄像镜头102的光束穿过光圈 113并且到达镜箱201。镜箱201由上述的主镜103和副镜104构成，并且在下面的状态之间进行切换将入射光分成透过光和反射光、并且分别引导至AF单元105和AE单元111的状态(光学取景器模式图1A)，以及主镜103和副镜104从入射光路缩回的状态(实时取景模式图1B)。在实时取景模式下，由于如图IB所示，主镜103和副镜104从入射光路缩回，并且快门107开放，所以入射光直接到达图像传感器108。通过A/D转换电路207将从图像传感器108输出的视频信号转换成数字信号，并且将其输入给信号处理电路208。信号处理电路 208进行诸如形成亮度信号或颜色信号等的信号处理以形成彩色视频信号。显示单元117 和记录单元210分别是显示和记录/存储所拍摄图像的单元。当进行摄像处理时，显示单元117和记录单元210分别显示和存储通过信号处理电路208所形成的彩色视频信号。此夕卜，将通过信号处理电路208所获得的信号和信息发送给摄像控制单元202。另一方面，在并非实时取景模式的光学取景器模式(图1A)下，由于光到达AF单元105和AE单元111，所以将来自这两个单元的输出发送给摄像控制单元202。摄像控制单元202基于所获得的各种信息，利用镜头驱动单元206驱动设置在摄像镜头102内的调焦透镜(未示出)，并进行调焦操作。摄像控制单元202还确定曝光期间的光圈值和快门速度，并且控制快门驱动单元203和光圈驱动单元205。因此，通过镜头驱动单元206驱动摄像镜头102以进行焦点调节，通过光圈驱动单元205驱动光圈113，通过镜驱动单元204驱动镜箱201，并且通过快门驱动单元203驱动快门107。附图标记211表示存储各种信息的存储单元。接着参考图9A和9B所示的流程图说明本实施例的操作。在本实施例中，假定照相机处于实时取景模式(步骤S901)。在实时取景模式下，首先，用户在对比度检测方法和传感器一体型相位差检测方法之间选择要使用的AF方法，在步骤S902进行该选择。如上所述，对比度检测方法使得能够进行高度精确的焦点检测，但是由于其需要调焦透镜的扫描 /驱动，所以需要一定量的时间来实现聚焦，而传感器一体型焦点检测方法的优点在于能够快速聚焦。因此，用户可以根据要拍摄的被摄体在这两个AF方法之间进行切换。然而，这仅在拍摄静止图像时是可能的。在能够拍摄静止图像和运动图像两者的照相机的情况下， 可以在对比度检测方法和传感器一体型焦点检测方法之间自动切换，例如，在拍摄静止图像时，切换成高精度的对比度检测方法，在拍摄运动图像时，切换成能够跟踪运动被摄体和进行快速调焦的传感器一体型焦点检测方法。如果在步骤S902选择对比度检测方法，则控制进入步骤S903，在步骤S903，进行传感器一体型相位差校准。如果选择传感器一体型相位差AF，则控制进入步骤S920，在步骤S920，进行考虑校准值的AF。下面首先说明用于计算传感器一体型相位差检测方法中的校准值的流程。步骤 S903是控制等待用户接通SWl的步骤。如果SWl接通(ON)，则控制进入步骤S904。步骤S904 是响应于用户的SWl接通操作进行AF的步骤，因而进行作为预先设置的AF方法的对比度检测AF，并且将调焦透镜驱动至基于焦点检测的结果的焦点位置。在对比度检测AF中，从基于用于拍摄被摄体图像的图像传感器所输出的信号生成的视频信号提取高频成分，以规定的采样间隔观察高频成分的电平，并且在高频成分的电平向峰值偏移的方向上驱动调焦透镜。当高频成分的电平最终达到规定的峰值范围时，判断为实现了聚焦。这类对比度检测方法的优点在于，由于通过使用基于来自拍摄被摄体的图像传感器的输出信号所获得的视频信号来判断是否实现了聚焦，所以对于被摄体可以进行更精确的焦点检测。然而，不同于相位差检测方法，对比度检测方法不能直接检测实现聚焦所需的调焦透镜的移动方向和移动量，因而缺点在于调焦操作需要较长时间。当对比度检测AF操作结束时，控制进入步骤 S905。步骤S905是计算并保存对比度AF期间的照相机的姿势、对比度AF所使用的图像的范围和所执行的对比度AF的可靠度的步骤。首先，对于照相机的姿势，参考设置在照相机中的姿势传感器118的输出，并且将其表示为Pl并保存在照相机中。由于对比度AF需要计算特定范围的图像信号的对比度，所以将所使用的范围和图像存储为W1。例如，如图 10所示，如果对画面中央的区域进行调焦操作，则将计算该区域的对比度值要使用的范围和图像保存为W1。在该例子中，存储两个坐标0Ca，Ya)和OCb，Yb)，并且还存储具有连接这两个点的对角线的矩形区域的图像信号。参考图11说明对比度AF的可靠度。对比度AF是这样一种方法，在该方法中，扫描调焦透镜，在各透镜位置处计算对象图像区域的对比度值，并且将对比度值达到最大值处的透镜位置判断为焦点。因此，例如，可以如图11所示表示透镜位置和对比度值之间的关系。考虑到随着峰值对比度值的绝对值增大以及峰值附近的图形的倾斜度变得陡峭，可靠度增大。因此，计算作为峰值对比度值的Cmax或者峰值附近的倾斜度“a”和“b”的平均值(a_b)+2，并且将其存储为对比度AF可靠度Re。在计算了 PI、Wl和Rc之后，控制进入步骤S906。步骤S906是控制等待用户全按下释放按钮的步骤，或者，换句话说，是控制等待接通SW2的步骤。如果SW2接通(ON)，则控制进入步骤S907，在步骤S907，进行摄像操作。 曝光图像传感器108，并且存储图像信号输出和焦点检测像素的输出。在步骤S908，计算摄像期间的照相机姿势P2、在步骤S904对于对比度AF计算所使用的区域(在该例子中，为具有连接两个坐标(Xa，Ya)和0(b，Yb)的对角线的矩形区域)的图像W2、以及W2的空间频率f。一般而言，被摄体的空间频率随着对比度AF的对比度值增大而增大。因此，在本实施例中，还使用对比度值Cmax作为与被摄体的空间频率f具有相关性的值。在计算了 P2、W2 和f( = Cmax)之后，控制进入步骤S909。从该步骤开始，根据与所拍摄图像一起存储的焦点检测像素组的输出来确定传感器一体型相位差检测AF的结果(焦点检测结果)，计算与对比度检测AF的结果(焦点检测结果)的差(校正值计算)并将其存储为校正量，并且进行校准操作。然而，为了精确计算校正量，对比度检测方法和传感器一体型相位差检测方法均必须具有足够高的可靠度。因此，在步骤S909，将对比度检测方法的可靠度Rc与照相机中所存储的规定量进行比较。如果可靠度Rc低于规定量，则停止校准操作。如果可靠度Rc在规定量以上，则控制进入步骤 S910。步骤S910是比较对比度AF期间的照相机姿势Pl和摄像期间的照相机姿势P2的处理。如果Pl ^ P2，则表示在执行对比度AF时和摄像时之间移动了照相机，也就是说，在执行对比度AF时和摄像时之间被摄体可能改变，并且测量的结果也可能改变。因此，如果 IP1-P2大于规定量，则判断为照相机移动了，并且停止校准。类似地，在步骤S911，通过使用图像信号检查在执行对比度AF时和摄像时之间是否保持相同的图像构图。由于对于AF 计算使用被存储为Wl的具有连接坐标0Ca，Ya)和0(b，％)的对角线的矩形区域，所以计算执行对比度AF时的该矩形区域的图像Wl和摄像时的该矩形区域的图像W2之间一致的程度(相似度)。例如，可以如下计算该一致的程度Σ1 冒冒 2尋丨
，其中，将Wl的坐标(X，y)的输出表示为Wlxy，并且将W2的坐标(x，y)的输出表示为W2xy。Wl和W2之间的差越小，则该值越小。因此，当该值大于规定量时，被摄体可能已移动，因而停止校准。步骤S912是检查用于测距的区域的空间频率的步骤。对于传感器一体型相位差检测方法，由于焦点检测像素的密集配置影响所拍摄图像，所以不能以高密度配置焦点检测像素，结果，传感器一体型相位差检测方法在聚焦于具有高空间频率的被摄体时不是很好。因此，如果空间频率f高于预定量，则停止校准操作。否则，控制进入步骤S913。在步骤S913，通过使用所拍摄图像中包括的焦点检测像素的像素输出计算传感器一体型相位差检测AF的结果。如上所述，焦点检测像素和普通像素在图像传感器108中混合在一起，因而存在诸如没有颜色滤波器等的具有与普通像素的结构不同的结构的部分， 并且开口从微透镜的中心移位。因此，在所拍摄图像(以下称为“感兴趣图像”)中不能使用这类部分。为了形成感兴趣图像，认为焦点检测像素部损坏(缺陷像素)，并且通过使用与相邻像素有关的信息来弥补该损坏。通过使用焦点检测像素的输出进行测距计算，但是在这种情况下，通过使用存在于图10所示的对比度AF计算所使用的区域内的焦点检测像素的输出来计算测距的结果。另外，对于传感器一体型相位差检测方法，当缩小摄像镜头的光圈时，出射光瞳发生渐晕，因而用于AF计算的图像A和B的形状模糊(collapse)。因此， 对图像A和B进行遮光校正，并且通过基于摄像镜头出射窗信息和焦点检测区域信息的仿真进行计算，将此时所获得的离焦量表示为Ds。在计算了 Ds之后，控制进入步骤S914。在步骤S914，计算离焦量Ds的可靠度。如果可靠度低，则停止校准。对于定量化离焦量Ds的可靠度提出了各种方法，但是在本实施例中，如果图像A和B的图像信号的形状相一致，则判断为可靠度高。换句话说，可以如下计算可靠度Rs Rs=JlAi -BiI2其中，将在利用总共具有η个像素的线传感器进行AF操作之后所获得的图像信号 A和B分别表示为Ai和Bi。如果图像A和B的图像信号相一致，则Rs具有小的值。因此， 仅在Rs在规定量以下时，才判断为可靠度高，并且进行校准。在步骤S914之后，控制进入步骤S915。在至此为止的处理中，基于离焦计算的结果的可靠度、被摄体的空间频率和照相机是否移动判断是否进行校准。然而，在步骤S915，将两种类型的AF的结果，即传感器一体型相位差检测AF的结果和对比度检测AF的结果进行比较，并且如果它们之间的差大，则结束校准操作。由于Ds是与根据进行对比度检测调焦操作时的图像所计算出的AF结果的差，所以Ds的理想值是0。否则，Ds的值本身是需要通过传感器一体型相位差检测方法来校准的值。当Ds的值明显不同于0时，表示在通过这两个方法进行测距时可能存在诸如被摄体移动等的场景的变化。在这种情况下，不能计算精确的校准。因此，在这种情况下也停止校准。换句话说，仅在Ds的绝对值在规定量以下时才进行校准。通过将最终校准量设置为Ds、并且将该最终校准量纳入该处理之后所进行的传感器一体型相位差检测AF计算的结果中，可以进行精确的调焦操作。然而，在本实施例中，通过将由拍摄图像所获得的多个Ds值存储在存储单元211中、并且使用存储单元211中所存储的先前的Ds值来计算最终校准量。因此，在步骤S916，将Ds存储在照相机中所设置的存储单元211中，并且在步骤S917对根据存储在存储单元211中的最后η个图像所计算出的Ds值进行平均，以获得校准量Α。这里，η是任意正整数。如果η= 100，例如，计算根据最后一百个图像所获得的校准结果的平均值。通过使用存储在存储单元211中的根据最后 η个图像所获得的Ds值来计算校准量，与通过仅使用单个摄像事件的结果来确定校准量时相比，可以进行更稳定的校准。在确定了最终校准量A之后，在步骤S918结束该序列。在上述说明中，对位于图10所示的画面的中央的区域进行校准操作，但是对于除中央区域以外的其它区域，通过存储用于各区域的校准量，可以以相同方式对画面中的任意点进行校准。另一方面，如果在步骤S902选择传感器一体型相位差检测AF，则控制进入步骤 S920，在步骤S920，进行考虑校准值A的调焦操作。如步骤S903 —样，步骤S920是控制等待用户接通SWl的步骤。如果SWl接通，则开始调焦操作。换句话说，在步骤S921，首先根据图像传感器108中存在的焦点检测像素的输出，计算利用传感器一体型相位差检测方法的离焦量Ds。然而，在实际焦点位置和通过传感器一体型相位差检测方法所计算出的离焦量之间存在差，并且该差是校准量A。因此，在步骤S922，从通过传感器一体型相位差检测方法所计算出的离焦量Ds减去校准量A，以获得考虑校准量的离焦量。在确定了最终离焦量之后，在步骤S923，将调焦透镜驱动与所计算出的离焦量相对应的量，并且完成AF操作。 如果在步骤S9M接通SW2，则进行摄像操作(步骤S925)，并且结束该序列。如上所述，根据上述实施例，在通过使用来自焦点检测像素的信号进行自动焦点检测的传感器一体型相位差检测方法中，可以在无需用户知悉的情况下，自动计算用于校正相位差检测的结果的校正量。因此，可以在无需用户进行复杂操作的情况下，通过传感器一体型相位差检测方法恒定地进行高度精确的自动焦点检测。尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。本申请要求2009年7月7日提交的日本2009-161238号专利申请的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
权利要求
1.一种摄像设备，包括图像传感器，其包括多个图像形成像素和焦点检测像素，其中，所述多个图像形成像素光电转换由摄像镜头所形成的被摄体图像、并且生成图像生成信号，所述焦点检测像素离散地配置在所述多个图像形成像素之间、分割所述摄像镜头的光瞳区域、光电转换来自分割后的光瞳区域的被摄体图像、并且生成相位差检测信号；第一焦点检测部件，用于通过使用来自所述焦点检测像素的所述相位差检测信号，通过相位差检测方法进行焦点检测；第二焦点检测部件，用于从来自所述图像形成像素的所述图像生成信号检测图像对比度，并且通过对比度检测方法进行焦点检测；以及校正值计算部件，用于基于所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果和所述第二焦点检测部件的焦点检测的结果之间的差，计算用于所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果的校正值。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，每当使用所述第二焦点检测部件的焦点检测的结果进行摄像时，所述校正值计算部件自动计算所述校正值。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一焦点检测部件通过使用来自位于以下区域中的所述焦点检测像素的所述相位差检测信号进行焦点检测，其中，该区域是与在所述第二焦点检测部件的焦点检测中所使用的画面内的区域相同的区域。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，当所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果或所述第二焦点检测部件的焦点检测的结果的可靠度低于规定量时，所述校正值计算部件不计算所述校正值。
5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，当所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果和所述第二焦点检测部件的焦点检测的结果之间的差大于规定量时，所述校正值计算部件不计算所述校正值。
6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括姿势检测部件，所述姿势检测部件用于检测所述摄像设备的姿势，其中，当所述姿势检测部件检测到在利用所述第二焦点检测部件进行焦点检测时所述摄像设备的姿势与利用所述第一焦点检测部件进行焦点检测时所述摄像设备的姿势之间的变化大于规定量时，所述校正值计算部件不计算所述校正值。
7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，当所述第二焦点检测部件的焦点检测中所使用的画面内的区域的图像信号和所述第一焦点检测部件的焦点检测中所使用的画面内的区域的图像信号之间的相似度低于规定量时，所述校正值计算部件不计算所述校正值。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的摄像设备，其特征在于，还包括存储部件，所述存储部件用于存储所述校正值，其中，每当所述校正值计算部件计算出所述校正值时，所述存储部件存储所述校正值。
9.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，当所述第二焦点检测部件的焦点检测中所使用的画面内的区域的图像的空间频率高于规定量时，所述校正值计算部件不计算所述校正值。
全文摘要
一种摄像设备，包括图像传感器，其包括多个图像形成像素和焦点检测像素，其中，所述多个图像形成像素生成图像生成信号，所述焦点检测像素分割摄像镜头的光瞳区域，光电转换来自分割后的光瞳区域的被摄体图像，并且生成相位差检测信号；第一焦点检测部件，用于通过使用所述相位差检测信号进行焦点检测；第二焦点检测部件，用于从来自所述图像形成像素的所述图像生成信号检测图像对比度，并且通过对比度检测方法进行焦点检测；以及校正值计算部件，用于基于所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果和所述第二焦点检测部件的焦点检测的结果之间的差，计算用于所述第一焦点检测部件的焦点检测的结果的校正值。
文档编号G02B7/28GK102472881SQ20108003089
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年7月7日
发明者菅原淳史 申请人:佳能株式会社