检测设备、摄像设备、摄像系统和检测设备的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配备有包括焦点检测像素的摄像元件的摄像设备。
【背景技术】
[0002] 日本特开2000-156823公开了通过在摄像像素之间按预定间隔配置焦点检测像 素来进行利用相位差方法的焦点检测的摄像设备。利用日本特开2000-156823的结构，在 焦点检测像素的位置处图像信息部分缺失。因而，基于各焦点检测像素周围的摄像像素的 信息来进行插值计算，从而生成图像信号。稀疏配置的焦点检测像素可以降低由于像素缺 陷所引起的图像劣化。然而，这些像素使焦点检测图像的采样特性劣化，由此使焦点检测性 能下降。
[0003] 日本特开2007-279312公开了如下摄像设备，其中该摄像设备能够通过使用图像 检测间距短的第一焦点检测像素群进行高精度焦点检测、并且通过使用图像检测间距长的 第二焦点检测像素群进行大散焦量检测，来进行高精度焦点检测和大散焦量检测。
[0004] 然而，在日本特开2007-279312所公开的结构中，第一焦点检测像素密集地配置 从而以高精度检测接近聚焦状态。使用邻近摄像像素的输出信号和邻近焦点检测像素的输 出信号通过插值处理来生成各焦点检测像素的像素信号。该结构改善了来自焦点检测像素 的像素信号的采样特性，但可能导致在焦点检测区域中产生部分图像劣化。
【发明内容】
[0005] 本发明提供能够利用包括焦点检测像素的摄像元件来进行高精度的焦点检测的 检测设备、摄像设备和摄像系统、以及检测设备的控制方法。
[0006] 作为本发明的一个方面的一种检测设备，用于基于来自能够输出摄像信号和相位 差检测信号的摄像元件的输出信号来检测焦点状态，所述检测设备包括：第一计算单元，用 于基于从所述摄像元件输出的所述相位差检测信号来计算与第一相位差有关的信息；第 二计算单元，用于基于从所述摄像元件输出的所述摄像信号来计算与第二相位差有关的信 息；以及检测单元，用于基于所述与第一相位差有关的信息和所述与第二相位差有关的信 息来检测所述焦点状态。
[0007] 作为本发明的另一方面的一种摄像设备，包括：所述检测设备；以及控制单元，用 于基于所述检测设备所检测到的所述焦点状态来控制调焦。
[0008] 作为本发明的另一方面的一种摄像设备，包括：所述检测设备；所述摄像元件；以 及控制单元，用于基于所述检测设备所检测到的所述焦点状态来控制调焦。作为本发明的 另一方面的一种摄像系统，包括：所述摄像设备；以及镜头设备，其能够移除地安装在所述 摄像设备上。
[0009] 作为本发明的另一方面的检测设备的控制方法是一种检测设备的控制方法，所述 检测设备用于基于来自能够输出摄像信号和相位差检测信号的摄像元件的输出信号来检 测焦点状态，所述控制方法包括以下步骤：基于从所述摄像元件输出的所述相位差检测信 号来计算与第一相位差有关的信息；基于从所述摄像元件输出的所述摄像信号来计算与第 二相位差有关的信息；以及基于所述与第一相位差有关的信息和所述与第二相位差有关的 信息来检测所述焦点状态。
[0010] 通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。
【附图说明】
[0011] 图1是根据本发明实施例的摄像设备的结构图。
[0012] 图2是根据实施例的摄像元件（固态摄像元件）的框图。
[0013] 图3A和3B分别是根据实施例的摄像元件的摄像像素的平面图和截面图。
[0014] 图4A和4B分别是根据实施例的摄像元件的焦点检测像素的平面图和截面图。
[0015] 图5A?是根据实施例的焦点检测像素的渐晕和焦点检测用光束的重心距离的 说明图。
[0016] 图6A和6B示出根据实施例的摄像元件的摄像像素和焦点检测像素的示例性配 置。
[0017] 图7A?7C示出根据实施例的焦点检测像素的配置和各像素的输出波形。
[0018] 图8A?8C示出根据实施例的焦点检测像素的配置和各像素的输出波形。
[0019] 图9是示出根据实施例的摄像设备的操作的流程图。
[0020] 图10是示出根据实施例的摄像设备的焦点检测操作的流程图。
[0021] 图11是示出根据实施例的摄像设备的摄像操作的流程图。
【具体实施方式】
[0022] 以下将参考附图来说明本发明的典型实施例。
[0023] 首先，将参考图1来说明根据本发明实施例的摄像设备。图1是摄像设备100(摄 像系统）的结构图。摄像设备100由包括摄像元件107的摄像设备本体（照相机本体）和 摄像光学系统（摄像镜头）一体构成。然而，本发明不限于此，而是可应用于包括摄像设备 本体和可移除地安装在摄像设备本体上的镜头设备（摄像光学系统）的摄像系统。
[0024] 在图1中，附图标记101表示第一透镜单元。第一透镜单元101配置在摄像光学 系统（成像光学系统）的前方，并且在光轴OA的方向（光轴方向）上可移动地保持。附图 标记102表示光圈快门。光圈快门102调节其开口大小，从而调节摄像时的光强度。光圈 快门102在拍摄静止图像时用作曝光时间调节用快门。附图标记103表示构成摄像光学系 统的第二透镜单元。光圈快门102和第二透镜单元103与第一透镜单元101的移动操作连 动地在光轴方向上一体移动，以进行变倍操作（变焦）。附图标记105表示构成摄像光学 系统的第三透镜单元。第三透镜单元105在光轴方向上移动以进行调焦。附图标记106表 示光学低通滤波器。光学低通滤波器106是用于减轻所拍摄图像的伪色或摩尔纹的光学元 件。
[0025] 附图标记107表示摄像元件。摄像元件107对通过摄像光学系统所获得的被摄体 图像（光学图像）进行光电转换以输出图像信号。摄像元件107包括C-MOS传感器及其周 边电路。摄像元件107包括形成在横方向为m个像素且纵方向为η个像素的光接收像素上 的、配置有片上拜尔排列的原色马赛克滤波器的二维单板颜色传感器。如后面所述，摄像元 件107包括多个焦点检测像素和多个摄像像素。焦点检测像素接收穿过摄像光学系统的彼 此不同的光瞳区域的光束并且输出第一像素信号。摄像像素接收穿过摄像光学系统的同一 光瞳区域的光束并且输出第二像素信号。
[0026] 附图标记111表示变焦致动器。变焦致动器111使凸轮筒（未示出）转动以在光 轴方向上驱动第一透镜单元101、第二透镜单元103和第三透镜单元105,由此进行变倍操 作。附图标记112表示光圈快门致动器。光圈快门致动器112控制光圈快门102的开口大 小以调节摄像时的光强度，并且在静止图像拍摄时进行曝光时间控制。附图标记114表示 调焦致动器。调焦致动器114在光轴方向上驱动第三透镜单元105 (调焦透镜）以进行调 焦。
[0027] 附图标记115表示摄像时的被摄体照明所用的电子闪光灯（照明单元）。电子闪 光灯115优选是包括氙气管的闪光照明装置，但还可以是包括连续发光的LED的照明设备。 附图标记116表示AF辅助光单元。AF辅助光单元116将具有预定开口图案的掩模图像经 由投影透镜投影到视野，从而提高针对暗被摄体或低对比度被摄体的焦点检测能力。
[0028] 附图标记121表示CPU (照相机控制器）。CPU121是进行照相机本体的各种控制 的照相机CPU，并且包括计算单元、ROM、RAM、A/D转换器、D/A转换器和通信接口电路等。 CPU121基于ROM中所存储的预定程序来驱动照相机本体内的各种电路，从而执行诸如AF、 摄像、图像处理和记录等的一系列操作。CPU121用作检测设备，其中该检测设备被配置为基 于来自能够输出摄像信号和相位差检测信号的摄像元件107的输出信号来检测焦点状态。 为了实现该功能，CPU121包括第一评价值计算单元121a (第一计算单元）、第二评价值计算 单元121b (第二计算单元）和焦点检测单元121c (检测单元）。第一计算单元和第二计算 单元可以共用相同的计算电路。后面将说明这些单元的具体操作。
[0029] 附图标记122表示电子闪光灯控制电路。电子闪光灯控制电路122与摄像操作同 步地控制电子闪光灯115的点亮。附图标记123表示辅助光驱动电路。辅助光驱动电路 123与焦点检测操作同步地控制AF辅助光单元116的点亮。附图标记124表示摄像元件驱 动电路。摄像元件驱动电路124控制摄像元件107的摄像操作并且对从摄像元件107输出 的图像信