成像设备的制作方法

专利名称：成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于形成被摄体图像的成像设备，更具体地，涉及基于来自图像传感 器的输出信号进行调焦的成像设备。
背景技术：
近年来，代替使用卤化银胶卷的照相机，小型数字照相机和单镜头反光数字照相 机已变成主流。在卤化银胶卷时代，利用为了自动执行调焦而设置的专用于自动调焦(下文中称 为AF)的传感器，通过三角测量方法来执行相位差自动调焦。然而，随着数字化，一些小型数字照相机执行对比度自动调焦，其中，在以与摄像 机相同的方式驱动调焦透镜时，搜索能获得最清晰图像的调焦透镜位置。由于省略了专用 于AF的传统传感器、消除了与光学取景器的视差的转换或者排除了在使用远摄镜头时的 AF升级，所以这样可以降低成本。作为对成像平面执行AF的方法，有一种使用具有如图IOA-图IOB所示结构的图 像传感器的方法(日本特开平1-216306号公报)。在日本特开平1-216306号公报中，相 对于微透镜Fn成对放置像素知和bn，以形成如图IOA和图IOB所示包括多个像素对的像素 行。该结构将来自被摄体的、通过拍摄镜头的不同区域的光束引导至像素对，因而可以根据 从各像素对获得的被摄体图像的图像信号之间的相对位置关系来检测调焦状态。然而，像 素知和bn被配置为相对于正常像素13的间距具有1/2间距，并且由于在像素数量日益增 大的主流图像传感器中通常使像素尽可能小，因此，以1/2间距配置像素是不实际的。另外，已提出了用于形成被摄体图像的成像设备(日本专利第3592147号)，其中 通过将成像设备中的图像传感器的一些像素的光学特性区别于其它像素的光学特性，并使 用由此获得的信号来进行焦点检测，从而无需用于进行焦点检测的次级光学系统。根据日本专利第3592147号，针对图像传感器的一些像素，设置了用于焦点检测 的至少一组像素对(下文中称为“焦点检测像素”)。图11示出了在特定行中包括焦点检 测像素的图像传感器的像素布置。在图11中，R、G和B分别表示在光入射平面上布置有红 色滤光镜、绿色滤光镜和蓝色滤光镜的像素。S1和S2表示彼此具有不同光学特性的用于焦 点检测的焦点检测像素。图12A示出了焦点检测像素Sl的结构。在图12A中，焦点检测像素S 1包括位于 上部的微透镜501。附图标记502表示构成用于形成微透镜的平面的平层。附图标记503 表示具有从像素的光电转换区域的中心偏移的(离心的)开口的遮光层。遮光层503具有 限制入射光的孔径效应。附图标记504表示光电转换元件。图12B示出了焦点检测像素S2的结构。图12B与图12A的不同之处在于，与焦点 检测像素Sl的遮光层503的开口相比，遮光层603的开口被设置为相对于光轴的中心对 称。在图11中，随着像素数量的增加，包括焦点检测像素Sl的行和包括焦点检测像素S2的行达到形成近似的图像。如果对焦，则包括焦点检测像素Sl的行的图像信号与包括焦 点检测像素S2的行的图像信号彼此一致。如果失焦，则在包括焦点检测像素Sl的行的图 像信号与包括焦点检测像素S2的行的图像信号之间出现相位差。在向照相机的前方散焦 的情况下与在向照相机的后方散焦的情况下，两者之间的相移方向是相反的。在从焦点检 测像素Sl观察成像光学系统的情况下以及在从焦点检测像素S2观察成像光学系统的情况 下，成像光学系统表现为相对于光学中心而言，光瞳仿佛对称分割。图13A和图13B是用于说明由于图像失焦而导致的相移的示意图。在图13A和图 13B中，将图11所示的焦点检测像素Sl和S2示意性地描绘为单条线，其中，焦点检测像素 Sl和S2分别由点A和点B表示。为了简明起见，在图中省略了用于成像的RGB各像素的图 示，而将图呈现为好像仅设置了焦点检测像素Sl和S2。将来自被摄体的特定点的光分成通过对应于点A的光瞳入射到点A的光线(OLa) 和通过对应于点B的光瞳入射到点B的光线(OLb)。这两束光线来自同一点，因而在成像光 学系统的焦点位于图像传感器的表面上的情况下到达通过同一微透镜会聚的一个点(图 13A)。然而，例如，在焦点位于该表面前距离为χ的点上的情况下，这两束光线彼此偏移了 与光线的入射角的变化相对应的距离(图13B)。或者，在焦点位于该表面后距离为χ的点 上的情况下，这两束光线在相反方向上偏移。因此，从一系列点A获得的图像信号和从一系列点B获得的图像信号在成像光学 系统对焦的情况下彼此一致，而在成像光学系统不对焦的情况下彼此偏移。在日本专利第3592147号所描述的成像设备中，基于上述原理执行焦点检测。如上所述，在日本专利第3592147号所公开的成像设备中，将用于AF的焦点检测 像素对分配给两个像素。因此，焦点检测像素具有与正常像素相同的电路布局并仅需要限 制开口，因此，可以容易地配置制造工艺，而不影响正常像素的成像性能。然而，尽管用于相 位差自动调焦的图像信号理想地对应于同一被摄体图像，但是严格地讲，在图10所示的配 置中，图像信号在垂直方向上偏移了两个像素，并且存在取决于被摄体的焦点检测误差的 可能性。尽管获得了由图像传感器采样的数字信号，但是针对正常像素设置光学低通滤波 器，以使得不会以大于采样频率的空间频率在成像平面上形成图像，从而防止引起波纹。然而，焦点检测像素周围的正常像素的减少降低了光学低通滤波器的效果，并且 具有引起波纹的可能性。需要沿检测方向布置焦点检测像素，以执行相位差自动调焦。然而，当密集地布置 焦点检测像素时，存在线性痕迹出现在图像中的可能性。作为对策，可想到分散地布置焦点 检测像素。然而，在这种情况下，可想而知，由于焦点检测像素的采样频率的减小而易于引 起高频的混叠，从而导致调焦的误差。此外，一般，相位差自动调焦的缺点包括重复图案。该重复图案是由于错误的相位 的焦点检测而产生的，并且对于日本专利第3592147号的配置而言是相同的；其中，错误的 相位的焦点检测在获得一对图像信号之间的相关性时彼此一致，并且出现在多个位置处。

发明内容
考虑了上述状况而作出了本发明，并且本发明的目的在于通过精确地检测特定的
6被摄体图案来减小特定被摄体图案对焦点检测的影响。 根据本发明，通过提供以下的成像设备来达到上述目的，该成像设备包括图像传 感器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的 不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对；检测单元，用于基于从调焦区域中的多个焦 点检测像素对输出的信号之间的相位差，检测散焦量；判断单元，用于判断被摄体是否对应 于预定图案；以及调焦控制单元，用于基于由所述检测单元检测到的散焦量，驱动所述成像 光学系统以使其处于对焦状态，其中，所述判断单元基于从位于所述调焦区域中的多个焦 点检测像素对周围的、不包括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断所述被摄 体是否对应于所述预定图案，并且基于所述判断的结果改变散焦控制。根据本发明，还通过提供以下的成像设备来达到上述目的，该成像设备包括图像 传感器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统 的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对；检测单元，用于基于从调焦区域中的多个 焦点检测像素对输出的信号之间的相位差，检测散焦量；判断单元，用于基于从位于所述调 焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信 号，判断被摄体是否具有比所述焦点检测像素对的采样间距大的空间频率；以及控制单元， 用于在所述判断单元判断出所述被摄体具有比所述采样间距大的空间频率的情况下，使所 述检测单元在沿前聚焦方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量以及在沿后聚焦 方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量，并且进行控制以基于所获得的散焦量驱 动所述成像光学系统。另外，还通过提供以下的成像设备来达到上述目的，该成像设备包括图像传感 器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的不 同光瞳区域的光线的焦点检测像素对；第一检测单元，用于基于从调焦区域中的多个焦点 检测像素对输出的信号之间的相位差，检测散焦量；判断单元，用于基于从位于所述调焦区 域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信号， 判断被摄体是否对应于预定图案；第二检测单元，用于在所述判断单元判断出所述被摄体 对应于所述预定图案的情况下，检测从不包括在所述多个焦点检测像素对中的像素输出的 信号的对比度评估值；以及调焦控制单元，用于基于由所述第一检测单元检测到的散焦量 或由所述第二检测单元检测到的对比度评估值，驱动所述成像光学系统以使其处于对焦状 态。此外，还通过提供如下的用于成像设备的调焦控制方法来达到上述目的，其中，所 述成像设备包括具有多个像素的图像传感器，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收 通过成像光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对。所述调焦控制方法包 括检测步骤，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位差，检 测散焦量；判断步骤，用于判断被摄体是否对应于预定图案；以及调焦控制步骤，用于基于 在所述检测步骤中所检测到的散焦量，驱动所述成像光学系统以使其处于对焦状态，其中， 所述判断步骤基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在所述焦 点检测像素对中的像素输出的信号，判断所述被摄体是否对应于所述预定图案，并且基于 所述判断的结果改变散焦控制。另外，还通过提供如下的用于成像设备的调焦控制方法来达到上述目的，其中，所述成像设备包括具有多个像素的图像传感器，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收 通过成像光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对。所述调焦控制方法包 括第一检测步骤，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位 差，检测散焦量；判断步骤，用于基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围 的、不包括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否具有比所述焦点 检测像素对的采样间距大的空间频率；第二检测步骤，用于在所述判断步骤中判断出所述 被摄体具有比所述采样间距大的空间频率的情况下，在沿前聚焦方向驱动所述成像光学系 统的情况下检测散焦量以及在沿后聚焦方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量； 以及控制步骤，用于进行控制，以在所述判断步骤中判断出所述被摄体不具有比所述焦点 检测像素对的采样间距大的空间频率的情况下，基于在所述第一检测步骤中获得的散焦量 驱动所述成像光学系统，或者在所述判断步骤中判断出所述被摄体具有比所述焦点检测像 素对的采样间距大的空间频率的情况下，基于在所述第二检测步骤中获得的散焦量驱动所 述成像光学系统。另外，还通过提供如下的用于成像设备的调焦控制方法来达到上述目的，其中，所 述成像设备包括具有多个像素的图像传感器，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收 通过成像光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对。所述调焦控制方法包 括第一检测步骤，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位 差，检测散焦量；判断步骤，用于基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围 的、不包括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否对应于预定图案； 第二检测步骤，用于在所述判断步骤中判断出所述被摄体对应于所述预定图案的情况下， 检测从不包括在所述多个焦点检测像素对中的像素输出的信号的对比度评估值；以及调焦 控制步骤，用于基于在所述第一检测步骤中检测到的散焦量或在所述第二检测步骤中检测 到的对比度评估值，驱动所述成像光学系统以使其处于对焦状态。另外，根据以下(参考附图)对示例性实施例的描述，本发明的特征将变得清楚。


图1是示出根据本发明第一优选实施例的成像设备的总体配置的示例的框图；图2是示出根据本发明第一优选实施例的成像设备的像素布置的图；图3是示出根据本发明第一优选实施例的成像设备中的调焦操作的流程图的图；图4是用于说明根据本发明第一优选实施例的周期性图案对于调焦的影响的时 序图；图5是示出根据本发明第一优选实施例的变型例的成像设备的像素布置的图；图6是用于说明根据本发明第一优选实施例的细线对于调焦的影响的时序图；图7是示出根据本发明第二优选实施例的成像设备中的调焦操作的流程图的图；图8是用于说明根据本发明第二优选实施例在高频被摄体的情况下的调焦控制 的图；图9是示出根据本发明第三优选实施例的成像设备中的调焦操作的流程图的图；图IOA和图IOB是示出传统成像设备的像素布置的图；图11是示出包括传统焦点检测像素的图像传感器的像素布置的图12A和图12B是焦点检测像素的结构图；以及图13A和图13B是用于说明由散焦引起的相移的示意图。
具体实施例方式
将根据附图详细地描述本发明的优选实施例。第一实施例图1是示出根据本发明的第一优选实施例的成像设备的总体配置的示例的框图。在图1中，成像设备100包括用于形成被摄体的图像的作为成像光学系统的透镜 101、用于控制透镜101的焦点位置的透镜控制单元102以及用于调节入射光的量的光圈 103。另外，成像设备100包括由例如CMOS传感器或CXD构成的图像传感器104。图像传感器104包括成像像素组105，成像像素组105由用于获取成像用图像信 号的像素(下文中称为“成像像素”)构成，其中，RGB滤色器各自设置在光接收平面上。另 外，图像传感器104包括多个焦点检测像素组106，多个焦点检测像素组106中光学成分相 对于光轴在位置上彼此对称的用于焦点检测的多组像素对(下文中称为“焦点检测像素”) 布置在多个调焦区域中。另外，图像传感器104包括光瞳分割光学系统107，光瞳分割光学 系统107用于限制用以激励光入射的入射光，以使得针对焦点检测像素组106的各焦点检 测像素对，对称地分割光瞳。图2示出包括多个焦点检测像素组106之一的图像传感器104的像素布置的一部 分。在图像传感器104中，如图2所示包括焦点检测像素组106的像素布置分散地布置在 多个位置。基本上，以拜尔(Bayer)排列方式设置滤色器，其中，R、G和B分别表示红、绿和蓝。 应注意，在滤色器的排列不是拜尔排列的情况下，本发明具有相同的有利效果。Ll至L 10 表示行，而Cl至C18表示列，并且Sl和S2表示用于不同光瞳的焦点检测像素。焦点检测 像素Sl布置在行L5的偶数列中，而焦点检测像素S2布置在行L6的奇数列中。焦点检测 像素Sl和S2构成焦点检测像素组106。用于焦点检测像素Sl和S2的滤色器必须具有相 同颜色，并且最好是透明色或G。应注意，焦点检测像素Sl具有图12A所示的结构，而焦点检测像素S2具有图12B 所示的结构。由于在“背景技术”中已描述了图12A和图12B，因此这里将省略关于图12A 和图12B的描述。另外，成像设备100包括焦点检测单元108，焦点检测单元108用于通过利用相关 计算获得从焦点检测像素组106中光学成分相对于光轴在位置上彼此对称的两种焦点检 测像素Sl和S2各自输出的图像信号之间的图像偏移量来检测焦点。焦点检测像素Sl和 S2具有由遮光层503、603限制的视场。另外，成像设备100包括像素插值单元110，像素插 值单元110用于根据空间频率检测单元109的输出，从焦点检测像素Sl和S2附近的成像 像素插值出与焦点检测像素Sl和S2的位置相对应的成像用图像数据。另外，成像设备100包括图像处理单元111，图像处理单元111用于对从成像像素 组105输出的图像信号应用伽马校正、白平衡调节、重采样和预定图像压缩编码。另外，成 像设备100包括用于显示从图像处理单元111输出的图像数据的显示单元112和用于记录 图像数据的记录单元113。另外，成像设备100包括用于接收来自操作员的操作输入的操作单元114和用于控制整个成像设备100的照相机控制单元115。图3是示出根据本发明第一优选实施例的具有上述配置的成像设备100中的调焦 操作的流程图。在提供调焦控制指令时开始处理，并且在步骤Sll读出来自焦点检测像素周围的 成像像素的信号。焦点检测像素是指图2中位于行L5中除C18之外的偶数列中的焦点检 测像素Sl和位于行L6中除Cl之外的奇数列中的焦点检测像素S2。周围的成像像素是指 行L4和行L7中的像素。另外，周围的成像像素还包括行L5中的G和行L6中的G。在步骤S12，判断从成像像素输出并在步骤Sll所读取的图像信号是否对应于特 定图案。如果是，处理进入步骤S13，而如果不是，处理进入步骤S14。在步骤S14，从在步骤Sll所描述的焦点检测像素Sl和焦点检测像素S2读出信 号。在步骤S15，执行相关计算，以获得散焦量。对于为了检测散焦量而在相关计算中 用到的调焦区域，散焦越多就需要越大的区域。然而，在小区域中执行实际的相关计算，以 避免由于远近竞争(perspective competition)等导致的错误检测。在步骤S16，根据在步骤S15所获得的散焦量，通过图1中的透镜控制单元102控 制透镜101的焦点位置，以完成调焦处理。相比之下，步骤S13是在步骤S12根据从成像像素输出的图像信号检测到特定图 案时执行的步骤。例如，对于周期性图案，原理上在相关计算中可能输出错误的散焦量，并 且在细线图案的情况下，可能由于焦点检测像素通过G像素插入在其间而分散以及焦点检 测像素Sl和S2的位置彼此没有严格一致而引起误差。因此，在步骤S12，检测可能对焦点 检测处理有影响的特定图案。现在，将参考图4描述由于周期性图案而获得错误的散焦量的原理。焦点检测像素附近的成像像素的输出针对由虚线表示的各像素而变化，并且在对 于周期性被摄体散焦的情况下表示图像信号。从焦点检测像素Sl获得由光线Sl表示的图 像信号。Si信号是指从用于实际执行相关计算的调焦区域中提取的信号。从焦点检测像素 S2获得由光线S2表示的图像信号，并且S2信号是指从用于实际执行相关计算的调焦区域 中提取的信号。如图4所示，由于参考图13B所说明的原因，光线Sl和光线S2彼此偏移。由于光 线Sl和光线S2具有小光瞳，所以场的深度将为深，从而产生清晰图像。另外，如图13A和 图13B所示，峰值的位置将偏移。对焦时，峰值将彼此重叠。根据要用于相关计算的计算区域的范围，考虑Sl信号和S2信号，可以看出Sl信 号具有峰值b和c且S2信号具有峰值b’。因此，即使S2信号应该向左偏移以与峰值b重 叠，类似的相关性也会显得S2信号似乎向右偏移以与峰值c重叠，从而产生错误的散焦量。因此，在步骤S13，在检测到诸如重复性图案或细线图案之类的特定图案的情况 下，改变用于焦点检测的设置，并且处理返回至步骤Sll以再次开始调焦处理。应注意，在 步骤S13执行的改变用于焦点检测的设置涉及以下方法。首先，改变设置，以使得在设置 于不同位置的多个焦点检测像素组106中，不使用被确定为重复性图案的焦点检测像素组 106，而使用从其它焦点检测像素组106获得的焦点检测信号。或者，也可以使用在由本申 请的申请人提交的更早申请日本特开2000-266993号公报中描述的方法。
如上所述，根据第一实施例，基于从位于焦点检测像素组106周围的成像像素获 得的图像信号，判断在焦点检测像素组106上所形成的被摄体图像是否是不适于进行焦点 检测的特定被摄体图案。由于为了判断特定的被摄体图案而要读出的成像像素仅包括位于 焦点检测像素周围的像素，因此，能够快速且精确地检测特定的被摄体图案，并且能够减小 特定的被摄体图案对焦点检测处理的影响。变型例接下来，将描述第一实施例的变型例。焦点检测像素Sl和S2不具有如成像像素一样的功能。因而，图像中对应于焦点 检测像素Sl和S2的部分缺乏图像数据。因此，在本变型例中，为了减小对图像的影响，代 替图2所示的布置，如图5所示，在图像传感器104的水平方向和垂直方向上分散地布置焦 点检测像素Sl和S2。应注意，本变型例中的调焦操作包括与在第一实施例中参考图3所描 述的过程相同的过程，因此这里将省略对该过程的描述。利用如图5所示的像素布置，尽管能够减小对图像的影响，但是在焦点检测处理 期间特别易于引起细线的效果。图6示出在被摄体具有三条细线的情况下从焦点检测像素Sl和S2获得的图像信 号的示例。在图6所示的示例中，由于焦点检测像素Sl和S2布置在像素位置pi、p4、p7、 PlO和pl3，因此，不能检测到与细线相对应的光线Sl和光线S2的光。因而，对Sl信号没 有检测到峰值a和b，而对S2信号没有检测到峰值b’和c’。因此，当执行相关计算时，峰 值b与峰值a’在相位上的相关性得以最大化，从而导致错误的散焦结果。因此，在本变型例中，利用来自位于焦点检测像素组106周围的成像像素的图像 信号，判断在焦点检测像素组106上所形成的被摄体图像是否是诸如细线之类的特定的被 摄体图案，该特定的被摄体图案不适于调焦。由于为了判断特定的被摄体图案而要读出的 成像像素仅包括位于焦点检测像素周围的像素，因此，能够快速且精确地检测到特定的被 摄体图案，并且特定的被摄体图案对焦点检测处理的影响能够得以最小化。另外，由于如图5所示，焦点检测像素分散地混合在图像传感器104中，因此本变 型例允许不同于图2所示布置的遍体式布置(allover arrangement)。图5所示的布置允 许在检测到诸如细线之类的特定被摄体图案的情况下，利用来自未检测到图案的焦点检测 像素的信号更自由地改变调焦区域。第二实施例图7是表示根据本发明第二优选实施例的成像设备中的调焦操作的流程图。应注 意，在第二实施例中，成像设备具有图1所示的配置，以及图像传感器104具有图5所示的 像素布置。在被摄体的空间频率比分散布置的焦点检测像素Sl和S2的周期大的情况下， 第二实施例防止由于采样误差而获得错误的散焦量。在步骤S91，从焦点检测像素Sl和S2读出信号。在步骤S92，对在步骤S91所读 出的信号进行相关计算，并且在步骤S93，驱动透镜101中所包括的调焦透镜。接下来，在步 骤S94，从位于已输出用于相关计算的信号的焦点检测像素Sl和S2周围的成像像素读出图 像信号。在步骤S95，基于在步骤S94所读出的图像信号判断被摄体的空间频率是否是高频 成分。如果是，处理进入步骤S96，而如果不是，结束调焦操作。在步骤S96，在前聚焦方向上将调焦透镜从当前调焦透镜位置(焦点位置)驱动预定量。在步骤S97，从焦点检测像素读出信号，并且在步骤S98，执行相关计算以存储散焦量。接下来，在步骤S99，在后聚焦方向上驱动调焦透镜，后聚焦方向与步骤S96中的 方向相反。在步骤S100，从焦点检测像素读出信号，并且在步骤S101，执行相关计算以记录
散焦量。在步骤S102，利用在步骤S98所记录的散焦量和在步骤SlOl所记录的散焦量执行 插值计算，并且在步骤S103，基于不受高频成分影响的散焦量执行焦点驱动。图8是用于说明上述步骤S96至S103的技术意义的图。在图8中，横轴表示作为 未知值的实际散焦量，而纵轴表示作为已知值的在步骤S98或SlOl所计算出的散焦量(下 文中称为“所检测到的散焦量”)。在理想状态下，实际的散焦量和所检测到的散焦量彼此一致。该一致由图8中斜 率为1的虚线a表示。然而，如实线b所示，实际检测到的散焦量是非线性的，其从斜率1 偏离。另外，在被摄体的空间频率比焦点检测像素Sl和S2的周期大的情况下，在图8所示 的原点周围的区域A中，对焦时，散焦量是不精确的。因此，在本实施例中，为了避免在计算出不精确的散焦量的原点周围进行检测而 执行以下操作。更具体地说，在步骤S96，在前聚焦方向上移动调焦透镜，并且在调焦透镜位 于不同位置的情况下从焦点检测像素多于一次地读出信号(步骤S97)。另一方面，在步骤 S99，在后聚焦方向上移动调焦透镜，并且在调焦透镜位于不同位置的情况下从焦点检测像 素读出信号(步骤S100)。然后，在步骤S102，执行插值计算，以如图8所示将实线b移向虚线a。基于此，计 算散焦量以移动调焦透镜(S103)。通过来回地散焦获得散焦量，以减小通过散焦入射到图像传感器104的焦点检测 像素Sl和S2的被摄体光的对比度并改变相位。根据该流程图，通过在改变散焦量时从位于多个前、后点处的焦点检测像素读出 信号，即便利用分散的焦点检测像素也可对整个被摄体图像进行采样。还可以利用单个前、 后点来执行采样。第三实施例图9是表示根据本发明第三优选实施例的成像设备中的调焦操作的流程图。应注 意，在第三实施例中，成像设备具有图1所示的配置，且图像传感器104具有图2或图5所 示的像素布置。在第一实施例及其变型例所描述的示例中，在检测到诸如周期性图案和细线之类 的特定图案的情况下，改变用于焦点检测处理的调焦区域。与之相比，在图9所示的处理 中，当在步骤S162检测到细线时，代替利用焦点检测像素执行的相位差自动调焦，在步骤 S163执行对比度自动调焦。在对比度自动调焦中，在不利用来自焦点检测像素Sl和S2的 信号的情况下，基于从成像像素获得的图像信号，将调焦透镜的位置控制到具有最高对比 度的位置。以这种方式进行控制可以减小在检测到作为特定被摄体图案的细线的情况下对
12焦点检测处理的影响。尽管已参考示例性实施例描述本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示 例性实施例。对权利要求书的保护范围应给予最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构 和功能。本申请要求于2008年2月13日提交的日本专利申请2008-032349以及于2009 年2月3日提交的日本专利申请2009-022965的优先权，且其全部内容通过引用包含于此。
权利要求
一种成像设备，包括图像传感器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对；检测单元，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位差，检测散焦量；判断单元，用于判断被摄体是否对应于预定图案；以及调焦控制单元，用于基于由所述检测单元检测到的散焦量，驱动所述成像光学系统以使其处于对焦状态，其中，所述判断单元基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断所述被摄体是否对应于所述预定图案，并且基于所述判断的结果改变散焦控制。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其特征在于，在所述判断单元判断出所述被摄体 对应于所述预定图案的情况下，所述检测单元使用从不同调焦区域中的多个焦点检测像素 对输出的信号来检测散焦量。
3.根据权利要求1所述的成像设备，其特征在于，所述预定图案是在所述调焦区域的 纵向上的周期性图案。
4.根据权利要求1所述的成像设备，其特征在于，所述预定图案是空间频率大于所述 焦点检测像素对的采样间距的图案。
5.一种成像设备，包括图像传感器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像 光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对；检测单元，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位差， 检测散焦量；判断单元，用于基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在 所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否具有比所述焦点检测像素对的 采样间距大的空间频率；以及控制单元，用于在所述判断单元判断出所述被摄体具有比所述采样间距大的空间频率 的情况下，使所述检测单元在沿前聚焦方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量以 及在沿后聚焦方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量，并且进行控制以基于所获 得的散焦量驱动所述成像光学系统。
6.一种成像设备，包括图像传感器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像 光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对；第一检测单元，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位 差，检测散焦量；判断单元，用于基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在 所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否对应于预定图案；第二检测单元，用于在所述判断单元判断出所述被摄体对应于所述预定图案的情况 下，检测从不包括在所述多个焦点检测像素对中的像素输出的信号的对比度评估值；以及调焦控制单元，用于基于由所述第一检测单元检测到的散焦量或由所述第二检测单元 检测到的对比度评估值，驱动所述成像光学系统以使其处于对焦状态。
7.根据权利要求6所述的成像设备，其特征在于，所述预定图案是空间频率大于所述 焦点检测像素对的采样间距的图案。
8.一种用于成像设备的调焦控制方法，其中，所述成像设备包括具有多个像素的图像 传感器，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的不同光瞳区域的 光线的多个焦点检测像素对检测步骤，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位差， 检测散焦量；判断步骤，用于判断被摄体是否对应于预定图案；以及调焦控制步骤，用于基于在所述检测步骤中所检测到的散焦量，驱动所述成像光学系 统以使其处于对焦状态，其中，所述判断步骤基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包 括在所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断所述被摄体是否对应于所述预定图 案，并且基于所述判断的结果改变散焦控制。
9.一种用于成像设备的调焦控制方法，其中，所述成像设备包括具有多个像素的图像 传感器，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的不同光瞳区域的 光线的多个焦点检测像素对第一检测步骤，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位 差，检测散焦量；判断步骤，用于基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在 所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否具有比所述焦点检测像素对的 采样间距大的空间频率；第二检测步骤，用于在所述判断单元判断出所述被摄体具有比所述采样间距大的空间 频率的情况下，在沿前聚焦方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量以及在沿后聚 焦方向驱动所述成像光学系统的情况下检测散焦量；以及控制步骤，用于进行控制，以在所述判断步骤中判断出所述被摄体不具有比所述焦点 检测像素对的采样间距大的空间频率的情况下，基于在所述第一检测步骤中获得的散焦量 驱动所述成像光学系统，或者在所述判断步骤中判断出所述被摄体具有比所述焦点检测像 素对的采样间距大的空间频率的情况下，基于在所述第二检测步骤中获得的散焦量驱动所 述成像光学系统。
10.一种用于成像设备的调焦控制方法，其中，所述成像设备包括具有多个像素的图像 传感器，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的不同光瞳区域的 光线的多个焦点检测像素对第一检测步骤，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位 差，检测散焦量；判断步骤，用于基于从位于所述调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在 所述焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否对应于预定图案；第二检测步骤，用于在所述判断步骤中判断出所述被摄体对应于所述预定图案的情况下，检测从不包括在所述多个焦点检测像素对中的像素输出的信号的对比度评估值；以及调焦控制步骤，用于基于在所述第一检测步骤中检测到的散焦量或在所述第二检测步 骤中检测到的对比度评估值，驱动所述成像光学系统以使其处于对焦状态。
全文摘要
一种成像设备包括图像传感器，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一部分形成分别接收通过成像光学系统的不同光瞳区域的光线的多个焦点检测像素对；检测单元，用于基于从调焦区域中的多个焦点检测像素对输出的信号之间的相位差，检测散焦量；判断单元，用于基于从位于调焦区域中的多个焦点检测像素对周围的、不包括在焦点检测像素对中的像素输出的信号，判断被摄体是否对应于预定图案；以及调焦控制单元，用于基于所检测到的散焦量，驱动成像光学系统以使其处于对焦状态。该判断单元基于判断的结果改变散焦控制。
文档编号H04N101/00GK101918873SQ20098010260
公开日2010年12月15日 申请日期2009年2月9日 优先权日2008年2月13日
发明者江川全 申请人:佳能株式会社