本發(fā)明涉及利用相位差檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的攝像設(shè)備。

背景技術(shù)：

已知通過(guò)使用來(lái)自攝像元件的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行相位差檢測(cè)方法(攝像面相位差方法)的焦點(diǎn)檢測(cè)的傳統(tǒng)攝像設(shè)備。

美國(guó)專(zhuān)利4410804公開(kāi)了如下的攝像設(shè)備，該攝像設(shè)備使用針對(duì)各像素形成有一個(gè)微透鏡和多個(gè)分割出的光電轉(zhuǎn)換部的二維攝像元件。分割出的光電轉(zhuǎn)換部經(jīng)由一個(gè)微透鏡接收穿過(guò)攝像鏡頭的出射光瞳的不同部分光瞳區(qū)域的光束，以進(jìn)行光瞳分割?；诜指畛龅墓怆娹D(zhuǎn)換部(焦點(diǎn)檢測(cè)像素)所接收到的各個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，可以計(jì)算圖像偏移量，以進(jìn)行利用相位檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)。日本特開(kāi)2001-083407公開(kāi)了用于對(duì)分割出的光電轉(zhuǎn)換部所接收到的各焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行合成的攝像設(shè)備。

日本特開(kāi)2000-156823公開(kāi)了如下的攝像設(shè)備，該攝像設(shè)備包括在多個(gè)攝像像素的陣列的一部分中部分地配置的一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素。該對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素接收穿過(guò)攝像鏡頭的出射光瞳中的彼此不同的區(qū)域的光束，以進(jìn)行光瞳分割?；谠搶?duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，可以計(jì)算圖像偏移量，以進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)。根據(jù)利用相位差檢測(cè)方法(攝像面相位差方法)的焦點(diǎn)檢測(cè)，可以通過(guò)攝像元件的焦點(diǎn)檢測(cè)像素來(lái)同時(shí)檢測(cè)散焦方向和散焦量，因此可以進(jìn)行高速度的調(diào)焦控制。

然而，在攝像面相位差方法中，用于進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的空間頻帶可能與用于生成所拍攝的圖像的攝像信號(hào)的空間頻帶不同。在這種情況下，基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)聚焦位置和基于攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間產(chǎn)生差異，因此難以高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供能夠減小基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)聚焦位置與基于攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間的差異從而高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的控制設(shè)備、攝像設(shè)備和控制方法。

作為本發(fā)明的一個(gè)方面的一種控制設(shè)備，包括：生成單元，用于基于來(lái)自第一像素組和第二像素組的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，其中所述第一像素組和所述第二像素組用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)中的彼此不同的部分光瞳區(qū)域的光束；以及計(jì)算單元，用于通過(guò)使用所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，利用相位差檢測(cè)方法來(lái)計(jì)算散焦量，其特征在于，所述生成單元被配置為：對(duì)于所述第一像素組，將所述多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得該多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及對(duì)于所述第二像素組，將所述多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得該多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)在所述光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

作為本發(fā)明的另一方面的一種攝像設(shè)備，包括：攝像元件，其包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組和所述第二像素組用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)中的彼此不同的部分光瞳區(qū)域的光束；生成單元，用于基于來(lái)自所述第一像素組和所述第二像素組的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)；以及計(jì)算單元，用于通過(guò)使用所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，利用相位差檢測(cè)方法來(lái)計(jì)算散焦量，其特征在于，所述生成單元被配置為：對(duì)于所述第一像素組，將所述多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得該多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及對(duì)于所述第二像素組，將所述多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得該多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)在所述光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

作為本發(fā)明的另一方面的一種控制方法，包括以下步驟：基于來(lái)自第一像素組和第二像素組的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，其中所述第一像素組和所述第二像素組用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)中的彼此不同的部分光瞳區(qū)域的光束；以及通過(guò)使用所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，利用相位差檢測(cè)方法來(lái)計(jì)算散焦量，其特征在于，用于生成所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的步驟包括：對(duì)于所述第一像素組，將所述多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得該多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成所述第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及對(duì)于所述第二像素組，將所述多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得該多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)在所述光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成所述第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

作為本發(fā)明的另一方面的一種控制方法，用于獲取相位差檢測(cè)方法中要使用的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)以計(jì)算距離信息，其中所述控制方法包括以下步驟：對(duì)包括多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)的視點(diǎn)圖像進(jìn)行第一處理，以獲取所述顏色信號(hào)的合成信號(hào)；以及對(duì)所述合成信號(hào)進(jìn)行第二處理，以生成所述檢測(cè)信號(hào)，其特征在于，所述第一處理將所述顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得所述視點(diǎn)圖像在視點(diǎn)方向上的重心彼此一致。

通過(guò)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是各實(shí)施例中的攝像設(shè)備的框圖。

圖2是示出實(shí)施例1和2各自中的像素陣列的圖。

圖3A和3B是示出實(shí)施例1和2各自中的像素結(jié)構(gòu)的圖。

圖4是各實(shí)施例中的攝像元件和光瞳分割功能的說(shuō)明圖。

圖5是各實(shí)施例中的攝像元件和光瞳分割功能的說(shuō)明圖。

圖6是各實(shí)施例中的散焦量和圖像偏移量之間的關(guān)系的圖。

圖7是示出各實(shí)施例中的第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理的流程圖。

圖8是各實(shí)施例中的第一像素相加處理的說(shuō)明圖。

圖9A～9C是各實(shí)施例中的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的光瞳偏移所產(chǎn)生的陰影的說(shuō)明圖。

圖10是各實(shí)施例中的濾波器頻帶的說(shuō)明圖。

圖11是示出各實(shí)施例中的第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理的流程圖。

圖12是實(shí)施例1中的第二像素相加處理的說(shuō)明圖。

圖13是示出各實(shí)施例中的調(diào)焦控制的流程圖。

圖14是實(shí)施例2中的第二像素相加處理的說(shuō)明圖。

圖15是示出實(shí)施例3中的像素陣列的圖。

圖16A和16B是示出實(shí)施例3中的像素結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是示出各實(shí)施例中的調(diào)焦控制的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施例。以下說(shuō)明的本發(fā)明的各實(shí)施例可以根據(jù)需要而單獨(dú)實(shí)現(xiàn)或者作為多個(gè)實(shí)施例或其特征的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中將來(lái)自各實(shí)施方式的元件或特征的組合在一個(gè)實(shí)施例中是有益的。

實(shí)施例1

首先，將參考圖1來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例1中的攝像設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)。圖1是本實(shí)施例中的攝像設(shè)備100(照相機(jī))的框圖。攝像設(shè)備100是包括照相機(jī)本體和可移除地安裝至照相機(jī)本體的可更換鏡頭(成像光學(xué)系統(tǒng)或攝像光學(xué)系統(tǒng))的數(shù)字照相機(jī)系統(tǒng)。然而，本實(shí)施例不限于此，并且還可以應(yīng)用于包括照相機(jī)本體和鏡頭一體構(gòu)成的攝像設(shè)備。

第一透鏡單元101配置在構(gòu)成攝像鏡頭(成像光學(xué)系統(tǒng))的多個(gè)透鏡單元的前側(cè)(被攝體側(cè))，并且被鏡筒保持以在光軸OA的方向(光軸方向)上能夠往復(fù)移動(dòng)。光圈/快門(mén)102(開(kāi)口光圈)調(diào)節(jié)其開(kāi)口直徑以控制拍攝圖像時(shí)的光量，并且光圈/快門(mén)102還用作快門(mén)以控制拍攝靜止圖像時(shí)的曝光時(shí)間。第二透鏡單元103在光軸方向上與光圈/快門(mén)102一體地往復(fù)移動(dòng)，并且第二透鏡單元103具有用于與第一透鏡單元101的往復(fù)運(yùn)動(dòng)連動(dòng)地進(jìn)行變倍操作的變焦功能。第三透鏡單元105是在光軸方向上往復(fù)移動(dòng)以進(jìn)行調(diào)焦(調(diào)焦操作)的調(diào)焦透鏡單元。光學(xué)低通濾波器106是用于減少所拍攝圖像(拍攝圖像)的偽色或摩爾紋的光學(xué)元件。

攝像元件107(圖像傳感器)對(duì)經(jīng)由成像光學(xué)系統(tǒng)所形成的被攝體圖像(光學(xué)圖像)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并且攝像元件107例如包括CMOS傳感器或CCD傳感器及其外圍電路。作為攝像元件107，例如使用包括原色馬賽克濾波器的二維單板顏色傳感器，其中該原色馬賽克濾波器包括在片上結(jié)構(gòu)中的水平方向上具有m個(gè)像素并且垂直方向上具有n個(gè)像素的光接收像素上所形成的拜爾陣列。

變焦致動(dòng)器111轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)(驅(qū)動(dòng))凸輪筒(未示出)，以沿著光軸方向移動(dòng)第一透鏡單元101和第二透鏡單元103，從而進(jìn)行變倍操作。光圈/快門(mén)致動(dòng)器112控制光圈/快門(mén)102的開(kāi)口直徑以調(diào)節(jié)光量(攝像光量)，并且還控制拍攝靜止圖像時(shí)的曝光時(shí)間。調(diào)焦致動(dòng)器114在光軸方向上移動(dòng)第三透鏡單元105，以進(jìn)行調(diào)焦。

電子閃光燈115是要用來(lái)對(duì)被攝體進(jìn)行照明的照明裝置。作為電子閃光燈115，使用包括氙燈的閃光燈照明裝置或者包括用于連續(xù)發(fā)射光的LED(發(fā)光二極管)的照明裝置。AF輔助光單元116經(jīng)由投影透鏡將具有預(yù)定的開(kāi)口圖案的掩模的圖像投影到被攝體上。在該結(jié)構(gòu)中，對(duì)于暗被攝體或者具有低對(duì)比度的被攝體，可以提高焦點(diǎn)檢測(cè)能力。

CPU 121是用于管理攝像設(shè)備100的各種控制的控制設(shè)備(控制單元或控制器)。CPU 121包括處理器、ROM、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和通信接口電路等。CPU 121讀出并執(zhí)行在ROM中所存儲(chǔ)的預(yù)定程序，以驅(qū)動(dòng)攝像設(shè)備100的各種電路并且進(jìn)行諸如焦點(diǎn)檢測(cè)(AF)、圖像拍攝(攝像)、圖像處理或記錄等的一系列操作。通信接口電路可以使用諸如無(wú)線LAN等的無(wú)線技術(shù)來(lái)進(jìn)行通信，并且使用諸如USB和有線LAN等的線纜來(lái)進(jìn)行通信。

CPU 121包括生成單元121a(生成部件、生成電路或生成器)、計(jì)算單元121b(計(jì)算部件、計(jì)算電路或計(jì)算器)以及調(diào)焦控制單元121c(調(diào)焦控制部件、調(diào)焦控制電路或調(diào)焦控制器)。生成單元121a基于來(lái)自多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部(第一像素組和第二像素組)的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)，來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，其中該多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)中的彼此不同的部分光瞳區(qū)域的光束。計(jì)算單元121b通過(guò)使用第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)利用相位差檢測(cè)方法來(lái)計(jì)算散焦量。調(diào)焦控制單元121c基于該散焦量來(lái)進(jìn)行調(diào)焦控制。生成單元121a可以基于多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)來(lái)生成視點(diǎn)圖像(視差圖像)。

電子閃光燈控制電路122與攝像操作同步地進(jìn)行電子閃光燈115的發(fā)光控制。輔助光驅(qū)動(dòng)電路123與焦點(diǎn)檢測(cè)操作同步地進(jìn)行AF輔助光單元116的發(fā)光控制。攝像元件驅(qū)動(dòng)電路124對(duì)攝像元件107的諸如垂直掃描和水平掃描等的攝像操作進(jìn)行控制，并且還對(duì)所獲取到的圖像信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以將信號(hào)發(fā)送至CPU 121。A/D轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換器)可以設(shè)置在攝像元件107中。圖像處理電路125對(duì)從攝像元件107輸出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如γ(伽馬)變換、顏色插值或者JPEG(聯(lián)合圖像專(zhuān)家小組)壓縮等的處理。

調(diào)焦驅(qū)動(dòng)電路126基于焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)焦致動(dòng)器114，以使第三透鏡單元105沿著光軸方向移動(dòng)，從而進(jìn)行調(diào)焦。光圈/快門(mén)驅(qū)動(dòng)電路128驅(qū)動(dòng)光圈/快門(mén)致動(dòng)器112，以控制光圈/快門(mén)102的開(kāi)口直徑。變焦驅(qū)動(dòng)電路129響應(yīng)于用戶(hù)的變焦操作來(lái)驅(qū)動(dòng)變焦致動(dòng)器111。

顯示裝置131例如包括LCD(液晶顯示器)。顯示裝置131顯示與攝像設(shè)備100的攝像模式有關(guān)的信息、拍攝圖像之前的預(yù)覽圖像、拍攝圖像之后的確認(rèn)圖像、或者進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的聚焦?fàn)顟B(tài)顯示圖像等。操作構(gòu)件132(操作切換單元)包括電源開(kāi)關(guān)、釋放(攝像觸發(fā))開(kāi)關(guān)、變焦操作開(kāi)關(guān)和攝像模式選擇開(kāi)關(guān)等。釋放開(kāi)關(guān)是具有半按下?tīng)顟B(tài)(SW1接通的狀態(tài))和完全按下?tīng)顟B(tài)(SW2接通的狀態(tài))的二級(jí)開(kāi)關(guān)。記錄介質(zhì)133例如是可以從攝像設(shè)備100移除的閃速存儲(chǔ)器，并且記錄介質(zhì)133記錄所拍攝的圖像(圖像數(shù)據(jù))。操作構(gòu)件132可以包括觸摸面板，以使得可以通過(guò)使用該觸摸面板來(lái)進(jìn)行操作。

接著，將參考圖2、3A和3B來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中的攝像元件107的像素陣列和像素結(jié)構(gòu)。圖2是示出攝像元件107的像素陣列的圖。圖3A和3B是示出攝像元件107的像素結(jié)構(gòu)的圖，并且圖3A和3B分別示出攝像元件107的像素200G的平面圖(從+z方向觀看)和沿著圖3A的線a-a的截面圖(從-y方向觀看)。

圖2以4列×4行的范圍示出攝像元件107(二維CMOS傳感器)的像素陣列(攝像像素的陣列)。在本實(shí)施例中，攝像像素(像素200R、200G和200B)各自包括兩個(gè)子像素201和202(兩個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素)。因此，圖2以8列×4行的范圍示出子像素的陣列。

如圖2所示，在拜爾陣列中，2列×2行的像素組200包括像素200R、200G和200B。換句話說(shuō)，在像素組200中，具有針對(duì)R(紅色)的光譜靈敏度的像素200R配置在左上方，具有針對(duì)G(綠色)的光譜靈敏度的像素200G配置在右上方和左下方，并且具有針對(duì)B(藍(lán)色)的光譜靈敏度的像素200B配置在右下方。像素200R、200G和200B各自(各攝像像素)包括以2列×1行配置的子像素201(第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素)和子像素202(第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素)。子像素201是用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的第一光瞳區(qū)域的光束的像素。子像素202是用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的第二光瞳區(qū)域的光束的像素。多個(gè)子像素201構(gòu)成第一像素組，并且多個(gè)子像素202構(gòu)成第二像素組。

如圖2所示，攝像元件107包括配置在表面上的4列×4行的多個(gè)攝像像素(8列×4行的子像素)，并且攝像元件107輸出攝像信號(hào)(子像素信號(hào))。在本實(shí)施例的攝像元件107中，像素(攝像像素)的周期P是4μm，并且像素(攝像像素)的數(shù)量N是橫向5575列×縱向3725行＝大約20.75百萬(wàn)個(gè)像素。在攝像元件107中，列方向上的子像素的周期P_SUB是2μm，子像素的數(shù)量N_SUB是橫向11150列×縱向3725行＝大約41.50百萬(wàn)個(gè)像素。

如圖3B所示，本實(shí)施例的像素200G在像素的光接收面?zhèn)仍O(shè)置有用以會(huì)聚入射光的微透鏡305。多個(gè)微透鏡305以二維方式排列，并且微透鏡305各自配置在z軸方向(光軸OA的方向)上與光接收面相距預(yù)定距離的位置處。在像素200G中，通過(guò)在x方向上將像素分割成N_H個(gè)(二分割)并且在y方向上將像素分割成N_V個(gè)(一分割)，來(lái)形成光電轉(zhuǎn)換部301和光電轉(zhuǎn)換部302(光電轉(zhuǎn)換器)。光電轉(zhuǎn)換部301和光電轉(zhuǎn)換部302分別與子像素201和子像素202相對(duì)應(yīng)。如上所述，針對(duì)一個(gè)微透鏡，攝像元件107包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，并且以二維方式排列微透鏡。光電轉(zhuǎn)換部301和光電轉(zhuǎn)換部302各自被配置成具有p-i-n結(jié)構(gòu)的光電二極管，其中該p-i-n結(jié)構(gòu)包括p型層、n型層以及在p型層和n型層之間的本征層。根據(jù)需要，可以除去本征層，并且可以應(yīng)用具有p-n結(jié)的光電二極管。

像素200G(各像素)在微透鏡305和各個(gè)光電轉(zhuǎn)換部301和302之間設(shè)置有G(綠色)顏色濾波器306。同樣地，像素200R和200B(各像素)分別在微透鏡305和各個(gè)光電轉(zhuǎn)換部301和302之間設(shè)置有R(紅色)和B(藍(lán)色)顏色濾波器306。根據(jù)需要，可以針對(duì)各子像素改變顏色濾波器306的光譜透過(guò)率，或者可選地可以除去顏色濾波器。

如圖3A和3B所示，進(jìn)入像素200G(200R或200B)的光被微透鏡305會(huì)聚，并且被G顏色濾波器306(R顏色濾波器306或B顏色濾波器306)分光，然后由光電轉(zhuǎn)換部301和302接收所分光后的光。在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換部301和302中，根據(jù)受光量來(lái)生成電子-空穴對(duì)，并且電子-空穴對(duì)在耗盡層中分離，然后在n型層中累積具有負(fù)電荷的電子。另一方面，通過(guò)連接至恒定電壓源(未示出)的p型層，來(lái)將空穴排出至攝像元件107的外部?；趤?lái)自攝像元件驅(qū)動(dòng)電路124的掃描控制，將光電轉(zhuǎn)換部301和302的n型層中所累積的電子通過(guò)傳輸門(mén)傳輸至靜電電容(FD)以轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

隨后，將參考圖4來(lái)說(shuō)明攝像元件107的光瞳分割功能。圖4是攝像元件107的光瞳分割功能的說(shuō)明圖，并且示出一個(gè)像素部中的光瞳分割的情形。圖4示出當(dāng)從+y方向觀看時(shí)圖3A所示的像素結(jié)構(gòu)的截面A-A的截面圖以及成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面。在圖4中，為了與出射光瞳面的坐標(biāo)軸相對(duì)應(yīng)，使截面圖中的x軸和y軸相對(duì)于圖3A和3B的x軸和y軸反轉(zhuǎn)。

在圖4中，針對(duì)子像素201(第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素)的部分光瞳區(qū)域501(第一部分光瞳區(qū)域)經(jīng)由微透鏡305與重心在-x方向上偏離(偏心)的光電轉(zhuǎn)換部301的光接收面具有大致共軛關(guān)系。因而，部分光瞳區(qū)域501表示能夠通過(guò)子像素201接收光的光瞳區(qū)域。針對(duì)子像素201的部分光瞳區(qū)域501的重心在光瞳面上在+x方向上偏離(偏心)。針對(duì)子像素202(第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素)的部分光瞳區(qū)域502(第二部分光瞳區(qū)域)經(jīng)由微透鏡305與重心在+x方向上偏離(偏心)的光電轉(zhuǎn)換部302的光接收面具有大致共軛關(guān)系。因而，部分光瞳區(qū)域502表示能夠通過(guò)子像素202接收光的光瞳區(qū)域。針對(duì)像素202的部分光瞳區(qū)域502的重心在光瞳面上在-x方向上偏離(偏心)。光瞳區(qū)域500是在光電轉(zhuǎn)換部301和302(子像素201和202)整體結(jié)合的情況下能夠在像素200G的整個(gè)區(qū)域上接收光的光瞳區(qū)域。

圖5是用于說(shuō)明攝像元件107和光瞳分割功能的圖。穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳區(qū)域中彼此不同的部分光瞳區(qū)域501和502的光束進(jìn)入攝像元件107的各像素，即以彼此不同的角度進(jìn)入攝像元件107的攝像面800，并且由被分割成2×1的子像素201和202接收。本實(shí)施例說(shuō)明了光瞳區(qū)域在水平方向上被分割成兩個(gè)的示例，但本發(fā)明不限于此，并且根據(jù)需要可以在垂直方向上進(jìn)行光瞳分割。

在本實(shí)施例中，攝像元件107包括用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)(攝像鏡頭)的第一部分光瞳區(qū)域的光束的第一顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素以及用于接收穿過(guò)第一部分光瞳區(qū)域的光束的第二顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素。此外，攝像元件107包括用于接收穿過(guò)與成像光學(xué)系統(tǒng)的第一部分光瞳區(qū)域不同的第二部分光瞳區(qū)域的光束的第一顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素以及用于接收穿過(guò)第二部分光瞳區(qū)域的光束的第二顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素。攝像元件107包括用于接收穿過(guò)通過(guò)結(jié)合成像光學(xué)系統(tǒng)的第一部分光瞳區(qū)域和第二部分光瞳區(qū)域所形成的光瞳區(qū)域的光束的多個(gè)陣列攝像像素。在本實(shí)施例中，各攝像像素(像素200)包括第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素(子像素201)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素(子像素202)。根據(jù)需要，攝像像素、第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素可以由彼此不同的像素構(gòu)成。在這種情況下，在攝像像素陣列的一部分中，部分地(離散地)配置第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素。

在本實(shí)施例中，攝像設(shè)備100收集攝像元件107的各像素的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素(子像素201)的光接收信號(hào)以生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，并且收集各像素的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素(子像素202)的光接收信號(hào)以生成第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，從而進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。此外，攝像設(shè)備100對(duì)針對(duì)攝像元件107的各像素的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素和第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加(合成)，以生成具有與有效像素的數(shù)量N相對(duì)應(yīng)的分辨率的攝像信號(hào)(所拍攝的圖像)。如上所述，攝像設(shè)備100包括圖像生成單元(CPU 121或圖像生成部件)，其中該圖像生成單元用于基于通過(guò)針對(duì)各微透鏡對(duì)第一像素組和第二像素組各自中所包括的像素進(jìn)行相加(合成)所獲得的信號(hào)來(lái)生成所拍攝的圖像。

接著，將參考圖6來(lái)說(shuō)明從攝像元件107的子像素201所獲取到的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和從子像素202所獲取到的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的散焦量與圖像偏移量之間的關(guān)系。圖6是示出散焦量和圖像偏移量之間的關(guān)系的圖。在圖6中，攝像元件107配置在攝像面800上，并且與圖4和5同樣地，示出了成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳被分割成兩個(gè)部分光瞳區(qū)域501和502的情形。

散焦量d被定義為使得從被攝體的成像位置到攝像面800的距離是|d|、成像位置相對(duì)于攝像面800位于被攝體側(cè)的前焦點(diǎn)狀態(tài)為負(fù)符號(hào)(d<0)、并且成像位置相對(duì)于攝像面800位于被攝體的相反側(cè)的后焦點(diǎn)狀態(tài)為正符號(hào)(d>0)。在被攝體的成像位置位于攝像面800(聚焦位置)上的聚焦?fàn)顟B(tài)下，散焦量d＝0成立。在圖6中，示出了處于聚焦?fàn)顟B(tài)(d＝0)的被攝體801和處于前焦點(diǎn)狀態(tài)(d<0)的被攝體802。將前焦點(diǎn)狀態(tài)(d<0)和后焦點(diǎn)狀態(tài)(d>0)統(tǒng)稱(chēng)為失焦?fàn)顟B(tài)(|d|>0)。

在前焦點(diǎn)狀態(tài)(d<0)下，將來(lái)自被攝體802的光束中穿過(guò)了部分光瞳區(qū)域501(或部分光瞳區(qū)域502)的光束一度會(huì)聚。然后，使光束擴(kuò)散至以該光束的重心位置G1(G2)為中心的寬度Γ1(Γ2)，并且在攝像面800上形成模糊的圖像。通過(guò)構(gòu)成攝像元件107中所配置的各像素的子像素201(子像素202)來(lái)接收該模糊的圖像，并且生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)(第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào))。因此，將第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)(第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào))記錄成模糊的被攝體圖像，其中在該模糊的被攝體圖像中，被攝體802被模糊成具有以攝像面800上的重心位置G1(G2)為中心的寬度Γ1(Γ2)。被攝體圖像的模糊的寬度Γ1(Γ2)隨著散焦量d的絕對(duì)值|d|的增大而大致成比例增大。同樣地，第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的被攝體圖像的圖像偏移量p(即，等于光束的重心位置的差(G1-G2))的絕對(duì)值|p|隨著散焦量d的絕對(duì)值|d|的增大而大致增大。這同樣適用于后焦點(diǎn)狀態(tài)(d>0)，但第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的被攝體圖像的圖像偏移方向與前焦點(diǎn)狀態(tài)下的圖像偏移方向相反。

如上所述，在本實(shí)施例中，隨著第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的散焦量的絕對(duì)值的增大、或者通過(guò)將第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)相加所獲得的攝像信號(hào)的增大，第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的圖像偏移量的絕對(duì)值增大。

接著，將說(shuō)明本實(shí)施例中的焦點(diǎn)檢測(cè)。本實(shí)施例的攝像設(shè)備100進(jìn)行作為焦點(diǎn)檢測(cè)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)。第一焦點(diǎn)檢測(cè)是光瞳分割方向上焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)周期大并且空間頻帶低的利用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)。第二焦點(diǎn)檢測(cè)是光瞳分割方向上焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)周期小并且空間頻帶高的利用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)。在本實(shí)施例中，攝像元件107的列方向是光瞳分割方向，并且攝像元件107的行方向是與光瞳分割方向垂直的方向。針對(duì)從大的散焦?fàn)顟B(tài)到小的散焦?fàn)顟B(tài)的調(diào)焦進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測(cè)，并且針對(duì)從小的散焦?fàn)顟B(tài)到鄰近的最佳聚焦位置的調(diào)焦進(jìn)行第二焦點(diǎn)檢測(cè)。

接著，將說(shuō)明本實(shí)施例中的利用相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)。在要進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下，攝像設(shè)備100的CPU 121(計(jì)算單元121b)使第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)相對(duì)偏移，以計(jì)算用于表示信號(hào)的一致度的第一相關(guān)量(第一評(píng)價(jià)值)。然后，CPU 121基于相關(guān)性(一致度)良好的偏移量來(lái)計(jì)算圖像偏移量。由于存在第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的圖像偏移量的絕對(duì)值隨著攝像信號(hào)的散焦量的絕對(duì)值的增大而增大的關(guān)系，因此CPU 121將圖像偏移量轉(zhuǎn)換成第一散焦量以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

將參考圖7來(lái)說(shuō)明利用相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理的流程。圖7是示出第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理的流程圖，并且圖7與以下說(shuō)明的圖13中的步驟S100相對(duì)應(yīng)。圖7的各步驟主要由CPU 121(生成單元121a和計(jì)算單元121b)和圖像處理電路125來(lái)執(zhí)行。

首先，在步驟S110中，CPU 121針對(duì)攝像元件107的有效像素區(qū)域中的調(diào)焦來(lái)設(shè)置焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。然后，CPU 121(生成單元121a)基于針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中所包括R、G和B(第一顏色、第二顏色和第三顏色)中的各顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素的光接收信號(hào)(輸出信號(hào))，生成(獲取)針對(duì)R、G和B中的各顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)(A圖像信號(hào))。同樣地，CPU 121基于針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中所包括R、G和B中的各顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的光接收信號(hào)(輸出信號(hào))，生成(獲取)針對(duì)R、G和B中的各顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)(B圖像信號(hào))。

隨后，在步驟S120中，CPU 121(生成單元121a)針對(duì)R、G和B的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)中的各個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行第一像素相加處理，以將顏色信號(hào)(RGB信號(hào))各自轉(zhuǎn)換成亮度信號(hào)(Y信號(hào))。結(jié)果，生成處理后的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

將參考圖8來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中的第一像素相加處理。圖8是第一像素相加處理的說(shuō)明圖。在圖8中，通過(guò)A(i,j)來(lái)表示拜爾陣列中列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行處的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。針對(duì)R、G和B中的各顏色來(lái)表示第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)RA(i,j)＝A(i,j)來(lái)表示R(第一顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)GA(i,j+1)＝A(i,j+1)和GA(i+1,j)＝A(i+1,j)來(lái)表示G(第二顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)BA(i+1,j+1)＝A(i+1,j+1)來(lái)表示B(第三顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。同樣地，通過(guò)B(i,j)來(lái)表示拜爾陣列中列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行處的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。同樣，針對(duì)R、G和B中的各顏色來(lái)表示第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)RB(i,j)＝B(i,j)來(lái)表示R(第一顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)GB(i,j+1)＝B(i,j+1)和GB(i+1,j)＝A(i+1,j)來(lái)表示G(第二顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)BB(i+1,j+1)＝B(i+1,j+1)來(lái)表示B(第三顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

根據(jù)圖7的步驟S120中的第一像素相加處理，如以下表達(dá)式(1A)所示，可以基于拜爾陣列的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)A(i,j)來(lái)計(jì)算第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)Y1A(i,j)作為Y信號(hào)。同樣地，根據(jù)第一像素相加處理，如以下表達(dá)式(1B)所示，可以基于拜爾陣列的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)B(i,j)來(lái)計(jì)算第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)Y1B(i,j)作為Y信號(hào)。

在表達(dá)式(1A)和(1B)中，i＝2m并且j＝2n(m和n是整數(shù))成立。由于本實(shí)施例的像素以拜爾陣列進(jìn)行配置，因此將i和j的值乘以2。因此，如果將像素配置在與拜爾陣列不同的陣列中，則優(yōu)選與陣列的周期性相對(duì)應(yīng)地調(diào)整i或j。例如，如果在水平方向上利用四像素的周期來(lái)配置顏色濾波器，則優(yōu)選將i或j設(shè)置成乘以4。

在本實(shí)施例的第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期比拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期大。此外，在本實(shí)施例的第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，為了穩(wěn)定地進(jìn)行從大的散焦?fàn)顟B(tài)到小的散焦?fàn)顟B(tài)的焦點(diǎn)檢測(cè)，進(jìn)行第一像素相加處理，以使得焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上的信號(hào)周期增大，并且焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的空間頻帶降低。

隨后，在步驟S130中，CPU 121和圖像處理電路125針對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)中的各檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。將參考圖9A～9C來(lái)說(shuō)明由第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)光瞳偏移所產(chǎn)生的陰影。圖9A～9C是由第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的光瞳偏移所產(chǎn)生的陰影的說(shuō)明圖。具體地，圖9A～9C示出攝像元件107的外圍圖像高度處的子像素201(第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素)的部分光瞳區(qū)域501、子像素202(第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素)的部分光瞳區(qū)域502、以及成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳400之間的關(guān)系。

圖9A示出成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Dl(出射光瞳400與攝像元件107的攝像面之間的距離)等于攝像元件107的設(shè)置光瞳距離Ds的情況。在這種情況下，成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳400被部分光瞳區(qū)域501和502大約均等地分割。

另一方面，如圖9B所示，在成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Dl比攝像元件107的設(shè)置光瞳距離Ds短的情況下，在攝像元件107的外圍圖像高度處，在成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳400和攝像元件107的入射光瞳之間產(chǎn)生光瞳偏移。因此，成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳400不是被均勻地分割。同樣地，如圖9C所示，在成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Dl比攝像元件107的設(shè)置光瞳距離Ds長(zhǎng)的情況下，在攝像元件107的外圍圖像高度處，在成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳400和攝像元件107的入射光瞳之間產(chǎn)生光瞳偏移。因此，成像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳400不是被均勻地分割。由于在外圍圖像高度處光瞳分割不均等，因此第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度彼此不相等。因此，第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)其中一個(gè)的強(qiáng)度增大且另一個(gè)的強(qiáng)度減小而產(chǎn)生陰影。

在圖7的步驟S130中，CPU 121根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(成像光學(xué)系統(tǒng))的F值以及出射光瞳距離，來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的第一陰影校正系數(shù)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的第二陰影校正系數(shù)。然后，CPU 121(圖像處理電路125)將第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)乘以第一陰影校正系數(shù)，并且將第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)乘以第二陰影校正系數(shù)，以對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。

在進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下，CPU 121基于第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的相關(guān)性(一致度)來(lái)檢測(cè)(計(jì)算)散焦量(第一散焦量)。在由于光瞳偏移而產(chǎn)生陰影的情況下，第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的相關(guān)性(一致度)可能降低。因此，在本實(shí)施例中，在進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下，CPU 121優(yōu)選進(jìn)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)，以提高第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的相關(guān)性(一致度)，從而提高焦點(diǎn)檢測(cè)性能。

隨后，在步驟S140中，CPU 121和圖像處理電路125對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行第一濾波處理。圖10是第一濾波處理的說(shuō)明圖，并且圖10利用虛線示出了本實(shí)施例的第一濾波處理中的通帶的示例。在本實(shí)施例中，通過(guò)相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)來(lái)進(jìn)行大的散焦?fàn)顟B(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)。因此，第一濾波處理中的通帶包括低頻帶。根據(jù)需要，在進(jìn)行從大的散焦?fàn)顟B(tài)到小的散焦?fàn)顟B(tài)的調(diào)焦時(shí)，可以根據(jù)散焦?fàn)顟B(tài)來(lái)調(diào)節(jié)第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理期間的第一濾波處理的通帶。

隨后，在步驟S150中，CPU 121(計(jì)算單元121b)進(jìn)行使進(jìn)行了第一濾波處理的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上相對(duì)偏移的第一偏移處理。然后，CPU 121計(jì)算表示信號(hào)的一致度的第一相關(guān)量(第一評(píng)價(jià)值)。

在本實(shí)施例中，對(duì)于列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行，分別由dY1A(i,j)和dY1B(i,j)來(lái)表示進(jìn)行了第一濾波處理的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。由W來(lái)表示與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的編號(hào)j的范圍，并且由L來(lái)表示編號(hào)i的范圍。由s₁來(lái)表示利用第一偏移處理的偏移量，并且由Γ1來(lái)表示偏移量s₁的偏移范圍。在這種情況下，由以下表達(dá)式(2)來(lái)表示相關(guān)量COR1_even(第一評(píng)價(jià)值)。

在計(jì)算第一相關(guān)量COR1_even時(shí)，針對(duì)i行各自的偏移量s₁，CPU 121使列方向上的第(j+s₁)列的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)dY1A(i,j+s₁)與列方向上的第(j-s₁)列的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)dY1B(i,j-s₁)相關(guān)聯(lián)，以進(jìn)行這兩個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的相減，從而生成偏移相減信號(hào)。然后，CPU 121計(jì)算所生成的偏移相減信號(hào)的絕對(duì)值，并且獲得與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的范圍W內(nèi)的編號(hào)j的總和，以計(jì)算針對(duì)i行的第一相關(guān)量COR1_even(i,s₁)。此外，針對(duì)各偏移量的第一相關(guān)量COR1_even(i,s₁)，CPU 121獲得與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的范圍L內(nèi)的編號(hào)i的總和，以計(jì)算第一相關(guān)量COR1_even(s₁)。

隨后，在步驟S160中，CPU 121(計(jì)算單元121b)進(jìn)行針對(duì)第一相關(guān)量(第一評(píng)價(jià)值)的子像素計(jì)算，以計(jì)算表示最小第一相關(guān)量的實(shí)值偏移量，從而獲得圖像偏移量p1。然后，CPU 121將圖像偏移量p1乘以與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(成像光學(xué)系統(tǒng))的F值以及出射光瞳距離相對(duì)應(yīng)的第一轉(zhuǎn)換系數(shù)K1，以檢測(cè)(計(jì)算)第一散焦量Def1。

接著，將參考圖11來(lái)說(shuō)明利用相位差檢測(cè)方法的第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理。圖11是示出第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理的流程圖，并且圖12與以下說(shuō)明的圖13中的步驟S200相對(duì)應(yīng)。圖11的各步驟主要由CPU 121(生成單元121a和計(jì)算單元121b)和圖像處理電路125來(lái)執(zhí)行。

首先，在步驟S210中，CPU 121針對(duì)攝像元件107的有效像素區(qū)域中的調(diào)焦來(lái)設(shè)置焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。然后，CPU 121(生成單元121a)基于針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中所包括R、G和B(第一顏色、第二顏色和第三顏色)中的各顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素的光接收信號(hào)(輸出信號(hào))，生成(獲取)針對(duì)R、G和B中的各顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)(A圖像信號(hào))。同樣地，CPU 121基于針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中所包括R、G和B中的各顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的光接收信號(hào)(輸出信號(hào))，生成(獲取)針對(duì)R、G和B中的各顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)(B圖像信號(hào))。

隨后，在步驟S220中，CPU 121(生成單元121a)針對(duì)R、G和B的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)中的各個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行第二像素相加處理，以將顏色信號(hào)(RGB信號(hào))各自轉(zhuǎn)換亮度信號(hào)(Y信號(hào))。結(jié)果，生成處理后的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

將參考圖12來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中的第二像素相加處理。圖12是第二像素相加處理的說(shuō)明圖。在圖12中，通過(guò)A(i,j)來(lái)表示拜爾陣列中列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行處的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。針對(duì)R、G和B中的各顏色來(lái)表示第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)RA(i,j)＝A(i,j)來(lái)表示R(第一顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)GA(i,j+1)＝A(i,j+1)和GA(i+1,j)＝A(i+1,j)來(lái)表示G(第二顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)BA(i+1,j+1)＝A(i+1,j+1)來(lái)表示B(第三顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。同樣地，通過(guò)B(i,j)來(lái)表示拜爾陣列中列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行處的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。同樣，針對(duì)R、G和B中的各顏色來(lái)表示第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)RB(i,j)＝B(i,j)來(lái)表示R(第一顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)GB(i,j+1)＝B(i,j+1)和GB(i+1,j)＝A(i+1,j)來(lái)表示G(第二顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)BB(i+1,j+1)＝B(i+1,j+1)來(lái)表示B(第三顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

根據(jù)圖11的步驟S220中的第二像素相加處理，如以下表達(dá)式(3A)所示，可以基于拜爾陣列的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)A(i,j)來(lái)計(jì)算第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)Y2A(i,j)作為Y信號(hào)、即第一亮度信號(hào)。同樣地，根據(jù)第二像素相加處理，如以下表達(dá)式(3B)所示，可以基于拜爾陣列的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)B(i,j)來(lái)計(jì)算第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)Y2B(i,j)作為Y信號(hào)、即第二亮度信號(hào)。

在表達(dá)式(3A)和(3B)中，i＝2m并且j＝2n或j＝2n+1(m和n是整數(shù))成立。

對(duì)于表達(dá)式(3A)中的j＝2n，對(duì)R(第一顏色)的2RA(i,j)的顏色重心(i,j)和G(第二顏色)的GA(i,j-1)+GA(i,j+1)的顏色重心(i,j)進(jìn)行合成，以使得各顏色的顏色重心在光瞳分割方向(列方向)上彼此一致。此外，還對(duì)G(第二顏色)的2GA(i+1,j)的顏色重心(i+1,j)和B(第三顏色)的BA(i+1,j-1)+BA(i+1,j+1)的顏色重心(i+1,j)進(jìn)行合成，以使得各顏色的顏色重心在光瞳分割方向(列方向)上彼此一致。同時(shí)，對(duì)這些重心進(jìn)行合成，以使得顏色比R(第一顏色)：G(第二顏色)：B(第三顏色)是1：2：1。

對(duì)于表達(dá)式(3A)中的j＝2n+1，對(duì)R(第一顏色)的RA(i,j)+RA(i,j+2)的顏色重心(i,j+1)和G(第二顏色)的2GA(i,j+1)的顏色重心(i,j+1)進(jìn)行合成，以使得各顏色的顏色重心在光瞳分割方向(列方向)上彼此一致。此外，還對(duì)G(第二顏色)的GA(i+1,j)+GA(i+1,j+2)的顏色重心(i+1,j+1)和B(第三顏色)的2BA(i+1,j+1)的顏色重心(i+1,j+1)進(jìn)行合成，以使得各顏色的顏色重心在光瞳分割方向(列方向)上彼此一致。此時(shí)，對(duì)這些重心進(jìn)行合成，以使得顏色比R(第一顏色)：G(第二顏色)：B(第三顏色)是1：2：1。如上所述，利用預(yù)定的顏色比來(lái)對(duì)這些顏色重心進(jìn)行合成，以使得各顏色的顏色重心彼此一致，這同樣適用于表達(dá)式(3B)。

如上所述，在第二像素相加處理中，根據(jù)拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以使得全部像素中的顏色比R(第一顏色)：G(第二顏色)：B(第三顏色)是1：2：1，并且各顏色的重心在光瞳分割方向上彼此一致。因此，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期等于拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期，并且信號(hào)周期是等間隔的。結(jié)果，可以檢測(cè)到高空間頻帶。

另一方面，如果各顏色的重心在光瞳分割方向上不是彼此一致，則各顏色的周期的間隔不等，因此需要使用低通濾波器來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定化，并且難以穩(wěn)定地檢測(cè)高空間頻帶。

在本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上的信號(hào)周期等于拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上的信號(hào)周期，并且比針對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)的作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上的信號(hào)周期短。生成單元121a對(duì)第一顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)與第二顏色的第一焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)進(jìn)行綜合(合成)，以使得針對(duì)各像素的顏色重心在光瞳分割方向上彼此一致，從而生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。此外，生成單元121a對(duì)第一顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)與第二顏色的第二焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)進(jìn)行綜合(合成)，以使得針對(duì)各像素的顏色重心在光瞳分割方向上彼此一致，從而生成第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。在本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，為了穩(wěn)定地進(jìn)行從小的散焦?fàn)顟B(tài)到鄰近的最佳聚焦位置的焦點(diǎn)檢測(cè)，進(jìn)行第二像素相加處理，以使得焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上的信號(hào)周期減小，并且焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的空間頻帶升高。

隨后，在步驟S230中，CPU 121和圖像處理電路125針對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)中的各檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。在這種情況下，CPU 121根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(成像光學(xué)系統(tǒng))的F值以及出射光瞳距離，來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的第一陰影校正系數(shù)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的第二陰影校正系數(shù)。然后，CPU 121(圖像處理電路125)將第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)乘以第一陰影校正系數(shù)，并且將第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)乘以第二陰影校正系數(shù)，以對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)。

在進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的第二焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下，CPU 121基于第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的相關(guān)性(一致度)來(lái)檢測(cè)(計(jì)算)散焦量(第二散焦量)。在由于光瞳偏移而產(chǎn)生陰影的情況下，第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的相關(guān)性(一致度)可能降低。因此，在本實(shí)施例中，在進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的第二焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下，CPU 121優(yōu)選進(jìn)行陰影校正處理(光學(xué)校正處理)，以提高第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的相關(guān)性(一致度)，從而提高焦點(diǎn)檢測(cè)性能。

隨后，在步驟S240中，CPU 121和圖像處理電路125對(duì)第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行第二濾波處理。圖10是第二濾波處理的說(shuō)明圖，并且圖10利用實(shí)線示出了本實(shí)施例的第二濾波處理中的通帶的示例。在本實(shí)施例中，通過(guò)相位差檢測(cè)方法的第二焦點(diǎn)檢測(cè)來(lái)進(jìn)行從小的散焦?fàn)顟B(tài)到鄰近的最佳聚焦位置的焦點(diǎn)檢測(cè)。因此，第二濾波處理中的通帶包括高頻帶。根據(jù)需要，在進(jìn)行從小的散焦?fàn)顟B(tài)到鄰近的最佳聚焦位置的調(diào)焦時(shí)，可以根據(jù)散焦?fàn)顟B(tài)來(lái)調(diào)節(jié)第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理期間的第二濾波處理的通帶。作為用于調(diào)節(jié)通帶的示例，存在信號(hào)的水平相加或間隔剔除(稀疏)等。

隨后，在步驟S250中，CPU 121(計(jì)算單元121b)進(jìn)行使作為第二濾波處理的結(jié)果而獲得的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上相對(duì)偏移的第二偏移處理。然后，CPU 121計(jì)算表示信號(hào)的一致度的第二相關(guān)量(第二評(píng)價(jià)值)。

在本實(shí)施例中，對(duì)于列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行，分別由dY2A(i,j)和dY2B(i,j)來(lái)表示進(jìn)行了第二濾波處理的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。由W來(lái)表示與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的編號(hào)j的范圍，并且由L來(lái)表示編號(hào)i的范圍。由s₂來(lái)表示利用第二偏移處理的偏移量，并且由Γ2來(lái)表示偏移量s₂的偏移范圍。在這種情況下，由以下表達(dá)式(4A)和(4B)來(lái)表示相關(guān)量COR2_even和COR2_odd(第二評(píng)價(jià)值)。

在計(jì)算第二相關(guān)量COR2_even時(shí)，針對(duì)i行各自的偏移量s₂，CPU 121使列方向上的第(j+s₂)列的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)dY2A(i,j+s₂)與列方向上的第(j-s₂)列的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)dY2B(i,j-s₂)相關(guān)聯(lián)，以進(jìn)行這兩個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的相減，從而生成偏移相減信號(hào)。然后，CPU 121計(jì)算所生成的偏移相減信號(hào)的絕對(duì)值，并且獲得與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的范圍W內(nèi)的編號(hào)j的總和，以計(jì)算針對(duì)i行的第二相關(guān)量COR2_even(i,s₂)。此外，針對(duì)各偏移量的第二校正量COR2_even(i,s₂)，CPU 121獲得與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的范圍L內(nèi)的編號(hào)i的總和，以計(jì)算第二相關(guān)量COR2_even(s₂)。

在計(jì)算第二相關(guān)量COR2_odd的情況下，針對(duì)i行各自的偏移量s₂，CPU 121使列方向上的第(j+s₂)列的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)dY2A(i,j+s₂)與列方向上的第(j-s₂)列的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)dY2B(i,j-1-s₂)相關(guān)聯(lián)，以進(jìn)行這兩個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的相減，從而生成偏移相減信號(hào)。然后，CPU 121計(jì)算所生成的偏移相減信號(hào)的絕對(duì)值，并且獲得與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的范圍W內(nèi)的編號(hào)j的總和，以計(jì)算針對(duì)i行的第二相關(guān)量COR2_odd(i,s₂)。此外，針對(duì)各偏移量的第二相關(guān)量COR2_odd(i,s₂)，CPU 121獲得與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的范圍L內(nèi)的編號(hào)i的總和，以計(jì)算第二相關(guān)量COR2_odd(s₂)。在本實(shí)施例中，第二相關(guān)量COR2_odd(s₂)是使第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)之間的偏移量相對(duì)于第二相關(guān)量COR2_even(s₂)偏移了半個(gè)相位的相關(guān)量。

隨后，在步驟S260中，CPU 121(計(jì)算單元121b)進(jìn)行針對(duì)第二相關(guān)量COR2_even和COR2_odd(第二評(píng)價(jià)值)各自的子像素計(jì)算，以計(jì)算表示最小第二相關(guān)量的實(shí)值偏移量，并且將兩個(gè)實(shí)值偏移量進(jìn)行平均來(lái)獲得圖像偏移量p2。然后，CPU 121通過(guò)基于相位彼此偏移了半個(gè)相位的兩個(gè)第二相關(guān)量COR2_even和COR2_odd計(jì)算圖像偏移量p2，來(lái)高精度地計(jì)算子像素。CPU 121將圖像偏移量p2乘以與焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的圖像高度、攝像鏡頭(成像光學(xué)系統(tǒng))的F值以及出射光瞳距離相對(duì)應(yīng)的第二轉(zhuǎn)換系數(shù)K2，以檢測(cè)(計(jì)算)第二散焦量Def2。

如上所述，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，根據(jù)拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以使得全部像素中的顏色比R(第一顏色)：G(第二顏色)：B(第三顏色)是1：2：1，并且各顏色的重心在光瞳分割方向上彼此一致。因此，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期等于拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期，并且信號(hào)周期是等間隔的。結(jié)果，可以檢測(cè)到高空間頻帶。

根據(jù)本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理，可以減小焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的空間頻帶和用于生成所拍攝的圖像的攝像信號(hào)的空間頻帶之間的差，結(jié)果可以減小基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)所計(jì)算出的檢測(cè)聚焦位置和攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間的差異。因而，根據(jù)本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理，可以高精度地進(jìn)行從小散焦?fàn)顟B(tài)到鄰近的最佳聚焦位置的焦點(diǎn)檢測(cè)。

接著，將參考圖13來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中的調(diào)焦控制。圖13是示出調(diào)焦控制的流程圖。圖13中的各步驟主要由CPU 121(生成單元121a、計(jì)算單元121b和調(diào)焦控制單元121c)來(lái)執(zhí)行。直到成像光學(xué)系統(tǒng)的散焦量的絕對(duì)值不大于第一預(yù)定值為止，CPU 121進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測(cè)以驅(qū)動(dòng)第三透鏡單元105(調(diào)焦透鏡單元)(進(jìn)行透鏡驅(qū)動(dòng))，從而進(jìn)行從成像光學(xué)系統(tǒng)的大的散焦?fàn)顟B(tài)到小的散焦?fàn)顟B(tài)的調(diào)焦。然后，直到成像光學(xué)系統(tǒng)的散焦量的絕對(duì)值不大于第二預(yù)定值(第一預(yù)定值>第二預(yù)定值)為止，CPU 121進(jìn)行第二焦點(diǎn)檢測(cè)以進(jìn)行透鏡驅(qū)動(dòng)，從而進(jìn)行從成像光學(xué)系統(tǒng)的小的散焦?fàn)顟B(tài)到鄰近的最佳聚焦位置的調(diào)焦。

首先，在步驟S100中，CPU 121檢測(cè)(計(jì)算)利用第一焦點(diǎn)檢測(cè)的第一散焦量Def1。隨后，在步驟S301，CPU 121判斷步驟S100中所計(jì)算出的第一散焦量Def1的絕對(duì)值|Def1|是否小于第一預(yù)定值。在第一散焦量Def1的絕對(duì)值|Def1|大于第一預(yù)定值的情況下，CPU 121根據(jù)第一散焦量Def1來(lái)進(jìn)行透鏡驅(qū)動(dòng)，并且重復(fù)步驟S100。另一方面，在步驟S100中所計(jì)算出的第一散焦量Def1的絕對(duì)值|Def1|小于或等于第一預(yù)定值的情況下，流程進(jìn)入步驟S200。

隨后，在步驟S200中，CPU 121檢測(cè)(計(jì)算)利用第二焦點(diǎn)檢測(cè)的第二散焦量Def2。隨后，在步驟S303，在步驟S200中所計(jì)算出的第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|大于第二預(yù)定值(第一預(yù)定值>第二預(yù)定值)的情況下，CPU121根據(jù)第二散焦量Def2來(lái)進(jìn)行透鏡驅(qū)動(dòng)(步驟S304)，并且重復(fù)步驟S200。另一方面，在步驟S200中所計(jì)算出的第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|小于或等于第二預(yù)定值的情況下，結(jié)束調(diào)焦(即，本流程中的調(diào)焦控制)。

在圖13的流程圖中，在第一焦點(diǎn)檢測(cè)之后進(jìn)行第二焦點(diǎn)檢測(cè)，但本實(shí)施例不限于此，并且可以并行地進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測(cè)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)這兩者。圖17是示出在并行地進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測(cè)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下的調(diào)焦控制的流程圖。在圖17中，針對(duì)與圖13中的操作共同的操作，應(yīng)用相同的附圖標(biāo)記。圖17中的各步驟主要由CPU 121(生成單元121a、計(jì)算單元121b和調(diào)焦控制單元121c)來(lái)執(zhí)行。

CPU 121進(jìn)行第一焦點(diǎn)檢測(cè)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)。然后，CPU 121判斷作為第二焦點(diǎn)檢測(cè)的結(jié)果的成像光學(xué)系統(tǒng)的第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|是否小于或等于第一預(yù)定值。在第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|小于或等于第一預(yù)定值的情況下，CPU 121判斷作為第一焦點(diǎn)檢測(cè)的結(jié)果的成像光學(xué)系統(tǒng)的第一散焦量Def1的絕對(duì)值|Def1|是否小于或等于第二預(yù)定值。另一方面，在第二散焦量Def2大于第一預(yù)定值的情況下，CPU 121判斷作為第二焦點(diǎn)檢測(cè)的結(jié)果的成像光學(xué)系統(tǒng)的第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|是否小于或等于第二預(yù)定值。

首先，在步驟S100中，CPU 121檢測(cè)(計(jì)算)利用第一焦點(diǎn)檢測(cè)的第一散焦量Def1。并行地，在步驟S200中，CPU 121檢測(cè)(計(jì)算)利用第二焦點(diǎn)檢測(cè)的第二散焦量Def2。

隨后，在步驟S401中，CPU 121判斷步驟S200中所計(jì)算出的第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|是否小于或等于第一預(yù)定值。在第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|大于第一預(yù)定值的情況下，流程進(jìn)入步驟S402，并且CPU 121采用第一散焦量Def1作為散焦量Def。另一方面，在步驟S200中所計(jì)算出的第二散焦量Def2的絕對(duì)值|Def2|小于或等于第一預(yù)定值的情況下，流程進(jìn)入步驟S403，并且CPU 121采用第二散焦量Def2作為散焦量Def。在步驟S402或S403之后，流程進(jìn)入步驟S404。

隨后，在步驟S404中，CPU 121判斷步驟S402或S403中所計(jì)算出的散焦量Def的絕對(duì)值|Def|是否大于第二預(yù)定值(第一預(yù)定值>第二預(yù)定值)。在散焦量Def的絕對(duì)值|Def|大于第二預(yù)定值的情況下，流程進(jìn)入步驟S405，并且CPU121根據(jù)散焦量Def來(lái)進(jìn)行透鏡驅(qū)動(dòng)。另一方面，在散焦量Def的絕對(duì)值|Def|小于或等于第二預(yù)定值的情況下，結(jié)束調(diào)焦(即，本流程中的調(diào)焦控制)。

根據(jù)本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)，在小光圈側(cè)的光圈值F(F值)中，可以與散焦?fàn)顟B(tài)無(wú)關(guān)地高精度地進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)。隨著光圈值F增大為小光圈，作為部分光瞳區(qū)域501的重心和部分光瞳區(qū)域502的重心之間的重心間隔的基線長(zhǎng)度減小，并且圖像偏移量p相對(duì)于散焦量d的改變量減小。因此，在小光圈側(cè)的光圈值F中，與散焦?fàn)顟B(tài)無(wú)關(guān)地，可能降低焦點(diǎn)檢測(cè)精度。

在本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)中，第二焦點(diǎn)檢測(cè)期間的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的周期相對(duì)于第一焦點(diǎn)檢測(cè)期間的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的周期減小了一半。因此，可以使基于相關(guān)量所計(jì)算出的圖像偏移量的檢測(cè)精度提高為2倍(即，可以加倍)。根據(jù)本實(shí)施例的第二焦點(diǎn)檢測(cè)，在小光圈側(cè)的光圈值F(F值)中，可以與散焦?fàn)顟B(tài)無(wú)關(guān)地高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

根據(jù)本實(shí)施例中的攝像設(shè)備，可以減小基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)聚焦位置和基于攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間的差異，以高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

實(shí)施例2

接著，將參考圖14來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例2中的第二像素相加處理。圖14是第二像素相加處理的說(shuō)明圖。本實(shí)施例與實(shí)施例1僅第二像素相加處理不同，因此省略了其它描述。

在圖14中，通過(guò)A(i,j)來(lái)表示拜爾陣列中列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行處的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。針對(duì)R、G和B中的各顏色來(lái)表示第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)RA(i,j)＝A(i,j)來(lái)表示R(第一顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)GA(i,j+1)＝A(i,j+1)和GA(i+1,j)＝A(i+1,j)來(lái)表示G(第二顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)BA(i+1,j+1)＝A(i+1,j+1)來(lái)表示B(第三顏色)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。同樣地，通過(guò)B(i,j)來(lái)表示拜爾陣列中列方向(光瞳分割方向)上的第j列并且行方向(與光瞳分割方向垂直的方向)上的第i行處的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。同樣，針對(duì)R、G和B中的各顏色來(lái)表示第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)RB(i,j)＝B(i,j)來(lái)表示R(第一顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)GB(i,j+1)＝B(i,j+1)和GB(i+1,j)＝A(i+1,j)來(lái)表示G(第二顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)BB(i+1,j+1)＝B(i+1,j+1)來(lái)表示B(第三顏色)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

根據(jù)圖11的步驟S220中的第二像素相加處理，如以下表達(dá)式(5A)所示，可以基于拜爾陣列的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)A(i,j)來(lái)計(jì)算第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)Y2A(i,j)作為Y信號(hào)、即第一亮度信號(hào)。同樣地，根據(jù)第二像素相加處理，如以下表達(dá)式(5B)所示，可以基于拜爾陣列的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)B(i,j)來(lái)計(jì)算第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)Y2B(i,j)作為Y信號(hào)、即第二亮度信號(hào)。

在表達(dá)式(5A)和(5B)中，i＝m并且j＝n(m和n是整數(shù))成立。

在第二像素相加處理中，根據(jù)拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以使得全部像素中的顏色比R(第一顏色)：G(第二顏色)：B(第三顏色)是1：2：1，并且各顏色的重心在光瞳分割方向上彼此一致。因此，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，作為Y信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期等于拜爾陣列的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在列方向(光瞳分割方向)上的信號(hào)周期，并且信號(hào)周期是等間隔的。結(jié)果，可以檢測(cè)到高空間頻帶。

根據(jù)本實(shí)施例的攝像設(shè)備，可以減小基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)聚焦位置和基于攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間的差異，以高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

實(shí)施例3

接著，將參考圖15、16A和16B來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例3的攝像設(shè)備。本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于攝像元件107的像素陣列。本實(shí)施例中的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)相同，因此省略其說(shuō)明。

圖15是示出本實(shí)施例中的攝像元件107的像素陣列的圖。圖16A和16B是示出攝像元件107的像素結(jié)構(gòu)的圖，并且圖16A和16B分別示出攝像元件107的像素200G的平面圖(從+z方向觀看)和沿著圖16A的線a-a的截面圖(從-y方向觀看)。

圖15以4列×4行的范圍示出攝像元件107(二維CMOS傳感器)的像素陣列(攝像像素的陣列)。在本實(shí)施例中，攝像像素(像素200R、200G和200B)各自包括四個(gè)子像素201、202、203和204。因此，圖15以8列×8行的范圍示出子像素的陣列。

如圖15所示，在拜爾陣列中，2列×2行的像素組200包括像素200R、200G和200B。換句話說(shuō)，在像素組200中，具有針對(duì)R(紅色)的光譜靈敏度的像素200R配置在左上方，具有針對(duì)G(綠色)的光譜靈敏度的像素200G配置在右上方和左下方，并且具有針對(duì)B(藍(lán)色)的光譜靈敏度的像素200B配置在右下方。像素200R、200G和200B各自(各攝像像素)包括2列×2行的陣列的201、202、203和204。盡管在本實(shí)施例中描述了各像素包括2列×2行的陣列的子像素的示例，但各像素可以包括更多的子像素或者可以包括數(shù)量在列方向上和在行方向上不同的子像素。子像素201是用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的第一部分光瞳區(qū)域的光束的像素。子像素202是用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的第二部分光瞳區(qū)域的光束的像素。子像素203是用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的第三部分光瞳區(qū)域的光束的像素。子像素204是用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的第四部分光瞳區(qū)域的光束的像素。

如圖15所示，攝像元件107包括配置在表面上的4列×4行的多個(gè)攝像像素(8列×8行的子像素)，并且攝像元件107輸出攝像信號(hào)(子像素信號(hào))。在本實(shí)施例的攝像元件107中，像素(攝像像素)的周期P是4μm，并且像素(攝像像素)的數(shù)量N是橫向5575列×縱向3725行＝大約20.75百萬(wàn)個(gè)像素。在攝像元件107中，列方向上的子像素的周期P_SUB是2μm，并且子像素的數(shù)量N_SUB是橫向11150列×縱向7450行＝大約83百萬(wàn)個(gè)像素。

如圖16B所示，本實(shí)施例的像素200G在像素的光接收面?zhèn)仍O(shè)置有用以會(huì)聚入射光的微透鏡305。微透鏡305各自配置在z軸方向(光軸OA的方向)上與光接收面預(yù)定相距距離的位置處。在像素200G中，通過(guò)在x方向上將像素分割成N_H個(gè)(二分割)并且在y方向上將像素分割成N_V個(gè)(二分割)，來(lái)形成光電轉(zhuǎn)換部301、302、303和304(光電轉(zhuǎn)換器)。光電轉(zhuǎn)換部301～304分別與子像素201～204相對(duì)應(yīng)。

在本實(shí)施例中，攝像元件107包括共用一個(gè)微透鏡并且用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)(攝像鏡頭)的光瞳中彼此不同的區(qū)域(第一部分光瞳區(qū)域～第四部分光瞳區(qū)域)的多個(gè)光束的多個(gè)子像素。攝像元件107包括第一子像素(多個(gè)子像素201)、第二子像素(多個(gè)子像素202)、第三子像素(多個(gè)子像素203)和第四子像素(多個(gè)子像素204)作為多個(gè)子像素。

在本實(shí)施例中，針對(duì)攝像元件107的各像素，將子像素201、202、203和204的信號(hào)進(jìn)行相加(合成)并讀出，以使得可以生成具有有效像素的數(shù)量N的分辨率的所拍攝圖像。如上所述，通過(guò)對(duì)針對(duì)各像素的多個(gè)子像素(本實(shí)施例中的子像素201～204)的光接收信號(hào)進(jìn)行綜合(合成)來(lái)生成所拍攝的圖像。

在本實(shí)施例中，通過(guò)將針對(duì)攝像元件107的各像素的子像素201和203的信號(hào)相加來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，并且通過(guò)將針對(duì)攝像元件107的各像素的子像素202和204的信號(hào)相加來(lái)生成第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。在這種情況下，多個(gè)子像素201和203構(gòu)成第一像素組，并且多個(gè)子像素202和204構(gòu)成第二像素組。根據(jù)該相加處理，可以獲取到與水平方向上的光瞳分割相對(duì)應(yīng)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，并且可以進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)。

在本實(shí)施例中，通過(guò)將針對(duì)攝像元件107的各像素的子像素201和202的信號(hào)相加(合成)來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，并且通過(guò)將針對(duì)攝像元件107的各像素的子像素203和204的信號(hào)相加(合成)來(lái)生成第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。在這種情況下，多個(gè)子像素201和202構(gòu)成第一像素組，并且多個(gè)子像素203和204構(gòu)成第二像素組。根據(jù)該相加處理，可以獲取到與垂直方向上的光瞳分割相對(duì)應(yīng)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，并且可以進(jìn)行利用相位差檢測(cè)方法的第一焦點(diǎn)檢測(cè)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)。

根據(jù)本實(shí)施例的攝像設(shè)備，可以減小基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)聚焦位置和基于攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間的差異，以高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

如上所述，在各實(shí)施例中，控制設(shè)備(CPU 121)包括生成單元121a和計(jì)算單元121b。生成單元121a基于來(lái)自第一像素組和第二像素組的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)，來(lái)生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，其中該第一像素組和第二像素組用于接收穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)中彼此不同的部分光瞳區(qū)域的光束。計(jì)算單元121b通過(guò)使用第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)利用相位差檢測(cè)方法來(lái)計(jì)算散焦量。生成單元121a對(duì)針對(duì)第一像素組的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成(即，進(jìn)行像素相加處理)，以使得各顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。此外，生成單元121a對(duì)針對(duì)第二像素組的多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得各顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

優(yōu)選地，在光瞳分割方向上，第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)周期分別等于第一像素組和第二像素組的陣列周期。優(yōu)選地，多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)包括第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)。生成單元121a對(duì)針對(duì)第一像素組的第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成作為第一亮度信號(hào)(Y2A)的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。此外，生成單元121a對(duì)針對(duì)第二像素組的第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成作為第二亮度信號(hào)(Y2B)的第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。

優(yōu)選地，第一顏色信號(hào)是從第一像素組中的第一像素(例如，圖12所示的RA(i,j))獲得的信號(hào)。第二顏色信號(hào)是從第一像素組中的與第一像素鄰接的第二像素(GA(i,j-1))、第三像素(GA(i,j+1))和第四像素(GA(i+1,j))獲得的信號(hào)。在這種情況下，第一顏色信號(hào)和第二顏色信號(hào)各自在光瞳分割方向上的重心與第一像素的位置相對(duì)應(yīng)。這同樣適用于第二像素組。更優(yōu)選地，第三顏色信號(hào)是從第一像素組中的第五像素(例如，圖12所示的BA(i+1,j-1))和第六像素(BA(i+1,j+1))獲得的信號(hào)。在這種情況下，第三顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心與第一像素的位置相對(duì)應(yīng)。這同樣適用于第二像素組。

優(yōu)選地，第一顏色信號(hào)是從第一像素組中的第一像素(例如，圖14所示的RA(i,j))獲得的信號(hào)。第二顏色信號(hào)是從第一像素組中的與第一像素鄰接的第二像素(GA(i,j-1))、第三像素(GA(i,j+1))、第四像素(GA(i+1,j))以及第五像素(GA(i-1,j)獲得的信號(hào)。在這種情況下，第一顏色信號(hào)和第二顏色信號(hào)各自在光瞳分割方向上的重心與第一像素的位置相對(duì)應(yīng)。這同樣適用于第二像素組。更優(yōu)選地，第三顏色信號(hào)是從第一像素組中的第六像素(例如，圖14所示的BA(i-1,j-1))、第七像素(BA(i+1,j-1))、第八像素(BA(i-1,j+1))以及第九像素(BA(i+1,j+1))獲得的信號(hào)。在這種情況下，第三顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心與第一像素的位置相對(duì)應(yīng)。這同樣適用于第二像素組。

優(yōu)選地，第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)分別是紅色信號(hào)、綠色信號(hào)和藍(lán)色信號(hào)，并且第一像素組和第二像素組各自具有拜爾陣列。對(duì)于第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)中的各個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，第一顏色信號(hào)、第二顏色信號(hào)和第三顏色信號(hào)的合成比是1：2：1。

優(yōu)選地，控制設(shè)備包括用于基于散焦量來(lái)進(jìn)行調(diào)焦控制的調(diào)焦控制單元121c。在第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理中由計(jì)算單元121b所計(jì)算出的第一散焦量大于第一閾值(第一預(yù)定值)的情況下，調(diào)焦控制單元121c基于第一散焦量來(lái)進(jìn)行調(diào)焦控制。另一方面，在第一散焦量小于第一閾值的情況下，調(diào)焦控制單元121c基于第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中由計(jì)算單元121b所計(jì)算出的第二散焦量來(lái)進(jìn)行調(diào)焦控制。然后，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，生成單元121a對(duì)多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成，以使得各顏色信號(hào)在光瞳分割方向上的重心彼此一致，從而生成第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。更優(yōu)選地，在第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理中，生成單元121a所生成的第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)在光瞳分割方向上的信號(hào)周期比第一像素組和第二像素組的陣列周期更大。更優(yōu)選地，對(duì)于第一焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和第二焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)各自的空間頻帶，在第二焦點(diǎn)檢測(cè)處理中比在第一焦點(diǎn)檢測(cè)處理中更高。

其它實(shí)施例

本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過(guò)如下的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲(chǔ)介質(zhì)將執(zhí)行上述實(shí)施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。

根據(jù)各實(shí)施例，可以提供能夠減小基于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)聚焦位置和基于攝像信號(hào)的最佳聚焦位置之間的差異從而高精度地進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的控制設(shè)備、攝像設(shè)備和控制方法。

盡管參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬的解釋?zhuān)园羞@類(lèi)修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。

例如，控制設(shè)備可以執(zhí)行用于獲取要用在相位差檢測(cè)方法中的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)以計(jì)算距離信息的控制方法(圖像處理方法)。該方法包括如下步驟：對(duì)包括多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)的視點(diǎn)圖像(視差圖像)進(jìn)行第一處理，以獲取顏色信號(hào)的合成信號(hào)，以及對(duì)合成信號(hào)進(jìn)行第二處理，以生成檢測(cè)信號(hào)的步驟。第一處理合成顏色信號(hào)，以使得視點(diǎn)圖像在視點(diǎn)方向上的重心彼此一致。第一處理包括用于利用不同比率來(lái)對(duì)多個(gè)類(lèi)型的顏色信號(hào)進(jìn)行合成的處理，并且第二處理包括用以改變合成信號(hào)中所包括的信號(hào)的頻帶的間隔剔除的處理。該控制方法還可以包括用于使用檢測(cè)信號(hào)來(lái)檢測(cè)相位差的步驟。在這種情況下，第二處理包括基于所檢測(cè)到的相位差對(duì)合成信號(hào)進(jìn)行的處理。第一處理可以包括用于對(duì)顏色信號(hào)進(jìn)行合成以使得視點(diǎn)圖像在與視點(diǎn)方向垂直的方向上的重心彼此一致的處理。