CN104618639A - 调焦控制设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调焦控制设备及其控制方法。获取单元(207)基于与所拍摄图像的区域中的第一范围相对应的传感器输出来获取第一散焦信息，并且基于与所述区域中的第二范围相对应的传感器输出来获取第二散焦信息。控制单元(204)使用所述第一散焦信息和所述第二散焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的散焦信息来进行调焦控制。所述第一范围在相位差检测方向上的长度长于所述第二范围的长度。

Description

调焦控制设备及其控制方法

技术范围

本发明涉及用于摄像装置等的调焦控制。

背景技术

用于控制摄像装置的焦点的方法的例子包括相位差检测方法和对比度检测方法(参考日本特开平09-054242和日本特开2001-004914)。另外，可以使用还考虑实时取景(LV)模式下的拍摄的摄像面相位差检测方法，其中，LV模式允许用户在观看背侧监视器等上的图像的同时拍摄这些图像(参考日本特开2001-083407)。

然而，在还支持实时取景模式的摄像面相位差检测方法中，仍需要存在与以往相比更加稳定的调焦控制以使得该方法适于实时取景模式下的拍摄和动画拍摄。特别地，随着像素数量的增加，意外的焦点转变将会导致产生对于观察者而言不自然的运动图像。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种调焦控制设备，用于检测两个图像之间的相位差以获取散焦信息，所述调焦控制设备包括：获取部件，用于基于与所拍摄图像的区域中的第一范围相对应的图像传感器的输出来获取第一散焦信息，并且基于与所述区域中的第二范围相对应的所述图像传感器的输出来获取第二散焦信息；以及控制部件，用于使用所述第一散焦信息和所述第二散焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的散焦信息来进行调焦控制，其中，所述第一范围在相位差检测方向上的长度长于所述第二范围的长度。

本发明的另一个方面涉及一种调焦控制设备的控制方法，包括以下步骤：第一调焦信息输出步骤，用于输出与第一范围相对应的调焦信息；第二调焦信息输出步骤，用于输出与第二范围相对应的调焦信息，其中所述第一范围和所述第二范围位于所拍摄图像的区域中；以及控制步骤，用于使用所输出的与所述第一范围相对应的调焦信息和所输出的与所述第二范围相对应的调焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的散焦信息来进行调焦控制，其中，所述区域中的所述第一范围长于所述区域中的所述第二范围。

通过以下参考附图对实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。可以单独实现下述本发明的各实施例，或者在必要时、或在将各个实施例的元件或特征组合在单个实施例中是有利的情况下，可以作为多个实施例或者其特征的组合来实现。

附图说明

图1是示出用作调焦控制设备的摄像装置的结构和镜头装置的结构的框图。

图2A和2B是示出作为图像传感器的一部分的区域的图，其中，图2A示出具有示例性的拜尔模式的像素结构，并且图2B示出对于摄像面相位差AF方法所使用的像素结构。

图3是示出自动调焦(AF)控制处理的流程图。

图4是示出镜头驱动处理的流程图。

图5是示出用于设置检测散焦量的检测区域的处理的流程图。

图6A～6D是示出检测散焦量的检测区域的示例性配置的图。

图7A～7D是示出从检测散焦量的检测区域所获得的图像信号的图。

图8A和8B是示出相关量波形、相关变化量波形和失焦模糊量的图。

图9A和9B是示出用于计算图像相似度的方法的图。

图10是相位差AF处理的流程图。

图11是计算散焦量的流程图。

图12A～12C是示出摄像面相位差检测方法中的示例性图像信号的图。

具体实施方式

下面参考附图说明本发明的实施例。下面的实施例是本发明的例子或实现，并且可以根据本发明应用的装置或设备的结构及各种条件来进行修改或者改变。本发明的范围不局限于以下实施例。

摄像装置的结构

作为根据本发明的实施例的调焦控制设备的例子，将说明摄像装置。在本实施例中，将说明一种摄像装置，其被配置成能够将镜头装置可移除地安装至该摄像装置。代替地，可以使用诸如配备镜头的数字照相机等的其它类型的摄像装置。

图1是示出根据本实施例的镜头装置和摄像装置的主要部分的结构的框图。

如图1所示，通过镜头装置10和摄像装置20实现本实施例。用于控制镜头装置10的整体操作的镜头控制单元106和用于控制摄像装置20的整体操作的照相机控制单元207相互通信信息。

首先将说明镜头装置10的结构。镜头装置10包括具有一组固定透镜的固定透镜单元101、光圈102、调焦透镜103、光圈驱动单元104、调焦透镜驱动单元105、镜头控制单元106和镜头操作单元107。固定透镜单元101、光圈102和调焦透镜103构成摄像光学***。

通过光圈驱动单元104驱动光圈102以控制入射至下述的摄像元件201上的光量。通过调焦透镜驱动单元105驱动调焦透镜103以调节下述的摄像元件201上所形成的图像的焦点。通过镜头控制单元106控制光圈驱动单元104和调焦透镜驱动单元105以确定光圈102的开口量和调焦透镜103的位置。响应于通过镜头操作单元107的用户操作，镜头控制单元106进行与用户操作相对应的控制。镜头控制单元106根据从下述的照相机控制单元207所接收到的控制指示/控制信息，控制光圈驱动单元104和调焦透镜驱动单元105，并且向照相机控制单元207发送镜头控制信息。

接着将说明摄像装置20的结构。摄像装置20被配置成根据穿过镜头装置10的摄像光学***的光束获取摄像信号。摄像装置20包括摄像元件201、相关双采样/自动增益控制(CDS/AGC)电路202、照相机信号处理单元203、自动调焦(AF)信号处理单元204、显示单元205、记录单元206、照相机控制单元207、照相机操作单元208和时序发生器209。摄像元件201是用作图像传感器的构件，并且由电荷耦合装置(CCD)传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等构成。穿过镜头装置10的摄像光学***的光束聚焦于摄像元件201的光接收面，并且通过光电二极管被转换成与入射光量相对应的信号电荷。根据照相机控制单元207的指示，响应于时序发生器209所给出的驱动脉冲，从摄像元件201顺次读取累积在各个光电二极管中的信号电荷，作为与信号电荷相对应的电压信号。

将从摄像元件201读取的视频信号和用于AF的信号输入给用于采样和增益调整的CDS/AGC电路202。CDS/AGC电路202将视频信号输出给照相机信号处理单元203，并且将用于AF的信号(用于摄像面相位差AF的信号)输出给AF信号处理单元204。

照相机信号处理单元203对从CDS/AGC电路202输出的信号进行各种图像处理操作，以生成视频信号。

显示单元205的例子包括液晶显示器(LCD)，其将从照相机信号处理单元203输出的视频信号显示为拍摄图像。

记录单元205将来自照相机信号处理单元203的视频信号记录在诸如磁带、光盘或者半导体存储器等的记录介质上。

AF信号处理单元204基于从CDS/AGC电路202输出的用于AF的两个图像信号进行相关计算，并且计算散焦量和可靠度信息(诸如图像相似度、二图像陡度、对比度信息、饱和度信息和缺陷信息等)。将所计算出的散焦量和可靠度信息输出给照相机控制单元207。照相机控制单元207基于所获取的散焦量和可靠度信息，向AF信号处理单元204通知用于计算散焦量和可靠度信息的设置的任何变化。下面参考图7A～7D、8A、8B、9A和9B详细说明相关计算。

照相机控制单元207向摄像装置20的其它内部组件通信信息以进行控制。照相机控制单元207执行摄像装置20的内部处理，并且还根据来自照相机操作单元208的输入，来实现基于用户操作的各种照相机功能。照相机功能的例子包括接通和关闭电源、改变设置、开始记录、开始AF控制以及检查所记录的视频片断。另外，如上所述，照相机控制单元207向镜头装置10中的镜头控制单元106通信信息，以发送用于镜头装置10的控制指示/控制信息，并且获取与镜头装置10的内部组件有关的信息。

图像传感器

图2A和2B示出用作图像传感器的摄像元件201的光接收面的一部分。为了使得能够进行摄像面相位差AF，摄像元件201具有各自针对每一微透镜具有用作光电转换器的两个光电二极管的像素单元的阵列。光电二极管是光接收单元。这样使得各像素单元都能够接收穿过镜头装置10的出射光瞳的光束的分割部分。

图2A是具有红色(R)、蓝色(B)和绿色(Gb、Gr)的示例性拜尔模式的图像传感器面的一部分的示意图，其目地仅是作为参考。图2B示出与图2A所示的颜色滤波器模式相对应所配置的针对每一微透镜具有用作光电转换器的两个光电二极管的示例性像素单元。

具有上述结构的图像传感器被配置成从各像素单元输出用于相位差AF的两个信号(以下还称为A图像信号和B图像信号)。图像传感器还被配置成输出各自通过两个光电二极管的信号的总和所获得的用于记录拍摄图像的信号(A图像信号+B图像信号)。在总和信号的情况下，输出相当于具有参考图2A示意性所述的示例拜尔模式的图像传感器的输出的信号。

使用来自用作上述图像传感器的摄像元件201的输出信号，下述的AF信号处理单元204进行两个图像信号的相关计算，并且计算诸如散焦量和各种类型的可靠度等的信息。

在本实施例中，从摄像元件201输出用于摄像的信号和用于相位差AF的两个信号总共三个信号。然而，本发明不局限于该方法。例如，可以从摄像元件201输出用于相位差AF的两个图像信号其中之一和用于摄像的信号总共两个信号。在这种情况下，在输出这些信号之后，使用从摄像元件201所输出的这两个信号，计算用于相位差AF的两个图像信号中的另一个。

在图2A和2B中，作为例子，以阵列形式配置各自针对每一微透镜具有用作光电转换器的两个光电二极管的像素单元。代替该结构，可以以阵列形式配置各自针对每一微透镜具有用作光电转换器的三个以上的光电二极管的像素单元。可选地，可以使用各自具有光接收单元的多个像素单元，其中，光接收单元针对各微透镜具有不同的开口位置。换句话说，作为结果，只要可以获得诸如A图像信号和B图像信号等的提供相位差检测能力的用于相位差AF的两个信号就足够了。

AF控制处理

接着，将说明照相机控制单元207所执行的AF控制处理。

图3是示出图1所示的照相机控制单元207所执行的AF控制处理的流程图。根据存储在照相机控制单元207中的计算机程序来执行所示处理。例如，以从摄像元件201读取摄像信号的周期(或者每一垂直同步时间段)执行该处理，以生成单视野图像(以下还称为一个帧或者一个画面)。代替地，在垂直同步时间段(V速率)内重复多次进行该处理。

在图3中，首先，照相机控制单元207检查是否在AF信号处理单元204中更新了AF信号(步骤301)。如果更新了AF信号，则照相机控制单元207从AF信号处理单元204获取该结果(步骤302)。

然后，照相机控制单元207判断所获取的表示失焦模糊量的散焦量是否在预定景深内以及是否可靠、即散焦量的可靠度是否高于预定值(步骤303)。如果散焦量在景深内、并且散焦量的可靠度高于预定值，则照相机控制单元207启动(on)聚焦停止标志(步骤304)，否则，照相机控制单元207关闭(off)聚焦停止标志(步骤305)。当聚焦停止标志处于on时，控制调焦以使得调焦透镜103移动至聚焦位置，并且要停止调焦控制。

现在将说明散焦量的可靠度。如果所计算出的散焦量的精度是可靠的，则判断为可靠度高。如果表示存在聚焦位置的方向的散焦方向是可靠的，则判断为可靠度是“中”。当例如A图像信号和B图像信号之间的对比度高、并且A图像信号和B图像信号具有相似形状(即，高图像相似度)时、或者当主被摄体图像处于聚焦时，散焦量的可靠度高。在这种情况下，使用认为可靠的散焦量来进行驱动操作。

当AF信号处理单元204所计算出的图像相似度低于预定值、但是通过使A图像信号和B图像信号相对偏移所获得的相关性具有特定趋势并且散焦方向可靠时，散焦量的可靠度是“中”。当例如主被摄体图像少量模糊时，通常获得该判断结果。此外，当散焦量和散焦方向不可靠时，判断为可靠度低。例如，当A图像信号和B图像信号之间的对比度低、并且A图像信号和B图像信号之间的图像相似度也低时，判断为可靠度低。当被摄体图像大量模糊时，通常获得该判断结果，在这种情况下，难以计算散焦量。

如果散焦量在预定景深内、并且散焦量的可靠度高，则照相机控制单元207停止驱动调焦透镜103以控制焦点(步骤307)。然后，处理进入步骤308。

如果聚焦停止标志关闭(步骤305)，则照相机控制单元207进行下述的用于镜头驱动的设置(步骤306)，并且进行区域设置处理(步骤308)。然后，结束该处理。

镜头驱动处理

图4是示出图3中的AF控制处理(步骤306)的详情的流程图。

首先，在步骤401，照相机控制单元207判断是否获得了散焦量、并且散焦量的可靠度是否高。如果获得了散焦量、并且散焦量的可靠度高(步骤401为“是”)，则照相机控制单元207基于散焦量来确定驱动量和驱动方向(步骤402)。

然后，照相机控制单元207清除错误计数和端计数(步骤403)，然后结束该处理。如果没有获得散焦量、或者散焦量的可靠度不为高(步骤401为“否”)，则照相机控制单元207判断错误计数是否超过了第一计数(步骤404)。第一计数可以是预先存储在非易失性存储器中的预定值(未示出)。例如，第一计数可以是下述第二计数的两倍以上大。

如果错误计数不大于第一计数(步骤404为“否”)，则照相机控制单元207将错误计数增大1(步骤405)，然后结束该处理。如果错误计数大于第一计数(步骤404为“是”)，则照相机控制单元207判断搜索驱动标志是否处于ON(步骤406)。

如果在步骤406判断为搜索驱动标志为off(步骤406为“否”)，则尚未开始搜索操作、或者搜索处于进行中。因此，照相机控制单元207启动搜索驱动标志(步骤407)，并且判断散焦量的可靠度是否为“中”(步骤408)。

如果可靠度是“中”，则照相机控制单元207使用散焦方向设置驱动方向(步骤409)，并且设置特定驱动量(步骤411)。在这种情况下，照相机控制单元207进行搜索驱动以在所获得的散焦方向上将调焦透镜103驱动预定量，而不是基于散焦量的绝对值来驱动调焦透镜103。

如果可靠度不是“中”(步骤408为“否”)，则照相机控制单元207将驱动方向设置成远离镜头端的方向(步骤410)，然后设置特定驱动量(步骤411)。

步骤411中的特定驱动量可以是在非易失性存储器中预先所确定的值。例如，可以将驱动量设置成与作为景深的数倍的距离相对应。驱动量还可以根据焦距而变化。例如，可以将驱动量设置成随着焦距的增大而增大。在这种情况下，搜索驱动方向例如是相对于当前焦点位置的远镜头端的方向。

如果搜索驱动标志处于on(步骤406为“是”)，则已开始搜索驱动。因此，照相机控制单元207连续执行先前的调焦控制。然后，照相机控制单元207判断调焦透镜103是否处于作为调焦控制中的镜头驱动限制的镜头端(步骤412)，如果调焦透镜103处于镜头端(步骤412为“是”)，则照相机控制单元207将端计数增大1(步骤413)。

如果端计数超过预定值(步骤414为“是”)，则即使通过将调焦透镜103从近侧位置移动至无限远位置，也没有获得可靠的散焦量。因此，照相机控制单元207判断为不存在能够聚焦的被摄体。然后，照相机控制单元207关闭搜索驱动标志(步骤415)，并且停止镜头驱动(步骤416)。此外，照相机控制单元207清除错误计数和端计数(步骤417)，然后结束该处理。

如果端计数没有超过预定值(步骤414为“否”)，则照相机控制单元207将用于调焦控制的镜头驱动方向设置成与当前驱动方向相反的驱动方向(步骤418)，然后设置特定驱动量(步骤411)。

区域设置处理

图5是详细示出图3中的区域设置处理(步骤308)的流程图。

首先，照相机控制单元207判断是否获得了散焦量并且散焦量的可靠度是否高(步骤501)。如果获得了散焦量、并且散焦量的可靠度高(步骤501为“是”)，则照相机控制单元207判断当前在拍摄图像中所设置的区域配置是否是第一区域配置(步骤504)。如果当前区域配置是第一区域配置(步骤504为“是”)，则照相机控制单元207维持第一区域的设置。如果当前区域配置不是第一区域配置(步骤504为“否”)，则在步骤506，照相机控制单元207判断聚焦停止标志是否处于ON。如果聚焦停止标志处于ON(步骤506为“是”)，则照相机控制单元207设置第一区域配置(步骤505)。因此，在实现聚焦之后，设置相对窄的区域配置。如果聚焦停止标志处于OFF(步骤506为“否”)，则照相机控制单元207设置大于第一区域配置的第二区域配置(步骤507)。因此，可以改变该设置。

这里，由于第二区域配置中要拍摄的被摄体图像可能不同于第一区域中要拍摄的被摄体图像，因而当聚焦停止标志处于ON时(步骤506)，设置第一区域配置。为了应付该情况，当由于在第二区域配置中因处于ON的聚焦停止标志而实现聚焦、因而停止用于调焦控制的镜头驱动时，将第二区域配置改变成相对小的第一区域配置。向第一区域配置的变换考虑到主被摄体常常出现在画面中央的动画拍摄。相对小的第一区域配置的设置可以增大想要的被摄体图像最终处于聚焦的可能性。

当设置了相对小的第一区域配置时，可以不必检测被摄体的散焦量。因此，如果当将第二区域配置改变成相对小的第一区域配置时获得同与相对大的第二区域配置的散焦量有关的先前信息极大不同的信息，则可以再次设置第二区域配置。

如果没有获得散焦量、或者散焦量的可靠度不高(步骤501为“否”)，则照相机控制单元207判断NG计数是否超过第二计数(步骤502)。如果NG计数没有超过第二计数(步骤502为“否”)，则照相机控制单元207将NG计数增大1(步骤503)。然后，照相机控制单元207判断当前区域配置是否是第一区域配置(步骤504)。

如果NG计数超过第二计数(步骤502为“是”)，则照相机控制单元207清除NG计数(步骤508)，并且判断是否正在进行搜索驱动(步骤509)。如果正在进行搜索驱动(步骤509为“是”)，则照相机控制单元207设置第一区域配置(步骤512)。如果未正在进行搜索驱动(步骤509为“否”)，则照相机控制单元207判断当前区域配置是否是第一区域配置(步骤510)。如果当前区域配置是第一区域配置(步骤510为“是”)，则照相机控制单元207设置相对大的第二区域配置(步骤511)。如果当前区域配置不是第一区域配置(步骤510为“否”)，则照相机控制单元207设置相对小的第一区域配置(步骤512)。

判断是否正在进行搜索驱动(步骤509)的原因如下。在执行搜索驱动之前，进行用于在第一区域配置和第二区域配置之间进行切换的操作，从而确保在进行搜索驱动之前，在对于这两个区域NG的情况下进行搜索驱动。

另外，如果在搜索驱动期间获取到可靠的散焦量，则照相机控制单元207停止搜索驱动，并且根据所获取的结果进行调焦控制。因此，在搜索驱动期间，在相对大的第二区域中可能拍摄到不适当的被摄体图像，因此设置第一区域配置。

区域配置(1)

参考图6A～6D更加详细地说明区域配置。图6A是示出第一区域配置的图。该区域具有7个范围，即，范围601～607。范围601和607具有作为画面的水平长度的β％的第二长度。具有作为画面的水平长度的α％的、并且短于第二长度的第一长度的5个范围(即，范围602～606)配置在摄像画面中央。这样，在区域上配置具有不同长度的多个范围，并且短范围的数量大于长范围的数量。

组合使用从这7个范围所获得的散焦量，以获取下述的一个有效散焦量和一个有效散焦方向。进行调焦控制以使用有效散焦量和有效散焦方向将镜头驱动至焦点。下面，还将意指与区域相对应的一个散焦量的概念称为有效散焦量。另外，还将意指与区域相对应的一个散焦方向的概念称为有效散焦方向。

配置具有相对短的第一长度的范围和具有相对长的第二长度的范围，这样确保了动画拍摄和实时取景拍摄时的图像质量。仅一组具有相对短的第一长度的范围可能不足以拍摄主被摄体图像，或者可能导致运动主被摄体不能出现在区域中。因此，焦点可能由于与具有相对短的第一长度的范围相对应的图像传感器的输出而模糊。为了解决这一焦点模糊，在该区域中配置具有相对长的第二长度的范围，这样使得可以在拍摄的同时维持主被摄体图像。在上述图6A所示的例子中，短的范围的数量大于长的范围的数量。两者的关系可以相反。在区域中配置具有不同长度的范围，这样可以提供一定优点。然而，如通过例子所示，将具有不同长度的范围配置成：在摄像画面中的比例低的相对短的范围的数量大于长范围的数量，这样更可能避免在画面中出现近侧和远侧被摄体，并且使得镜头能够聚焦于用户想要的被摄体的图像上。在上述图6A所示的例子中，将具有相对长的第二长度的范围配置在具有相对短的第一长度的范围的外侧。在具有相对短的第一长度的范围内配置具有相对长的第二长度的范围，这样将提供一定优点。然而，如图6A所示，将具有相对长的第二长度的范围配置在具有相对短的第一长度的范围的外侧，这样可以提供下面的优点。也就是说，该优点考虑到用户想要的主被摄体出现在画面相对中央处的动画拍摄。占据区域的中央部分的短范围可以使得该区域中所拍摄的被摄体图像的中央聚焦。该优点考虑到动画图像和实时取景图像包括运动被摄体的场景。因此，考虑用户通常拍摄照片以使得想要聚焦的主被摄***于摄像画面的中央，从而使其不会从摄像画面消失。在图6A所示的第一区域配置中，当区域位于画面中央时，具有与位于画面中央的范围相同长度的范围的数量大于其它范围的数量。代替地，当区域位于画面中央时，具有与位于画面中央的范围相同长度的范围的数量也可以小于其它范围的数量，这样提供一定优点。然而，如前所述，考虑到主被摄体通常位于画面中央的动画拍摄，当区域位于画面中央时，具有与位于画面中央的范围相同的长度的范围的数量大于其它范围的数量。确定位于摄像画面中央的范围的大小，以使得镜头可以聚焦于用户想要的被摄体的图像上，并且另外，将具有与该范围相同大小的范围的数量设置成最大。此外，即使临时目标被摄体从具有相对短的第一长度的范围消失，也可以在具有相对长的第二长度的范围中拍摄该被摄体。因此，可以实现稳定的调焦控制。

作为综合效果，可以显著增强调焦控制稳定性。

图6B是示出第二区域配置的图。第二区域配置大于图6A所示的第一区域配置。配置具有作为摄像画面的水平长度的β'％的相对长的第四长度的两个范围(611和617)以及具有作为摄像画面的水平长度的α'％的相对短的第三长度的五个范围(612～616)。在图6A～6D中，作为例子，第二长度是第一长度的两倍，并且等于第三长度，而且第四长度是第三长度的两倍。注意，倍率系数仅是示例性说明，并且不构成对本发明的限制。然而，这一示例性倍率关系可以提供更简单的电路设计或者程序结构。

参考图12A～12C说明除相对小的第一区域配置以外还设置相对大的第二区域配置的原因。

例如，拍摄图12A所示的被摄体图像。在这种情况下，当被摄体图像几乎处于聚焦状态时，在区域中出现具有两个峰的形状的图像(图12B)。这里，例如，将这些图像标记为A图像1501和B图像1502，并且使用相位差检测方法计算这两个图像之间的偏差以计算散焦量。然而，如果被摄体图像非常模糊(被摄体图像具有大的模糊量)，则这两个峰的形状变形，结果导致获得单峰的形状。另外，该峰具有展开的峰谷。换句话说，要拍摄的被摄体图像的形状可能根据焦点状态而极大不同(即，大的模糊状态或者近似聚焦状态)(图12C)。

因此，在可能无法获得散焦量的大的模糊状态下，设置相对大的第二区域配置，这样可以提高调焦稳定性。也就是说，设置相对大的第二区域可以增大获得散焦量和散焦方向的频度。

区域配置(2)

在图6A和6B中，旨在关注水平长度。这里所公开的技术还可以应用于垂直方向(与画面的短边平行的纵向)上的范围的配置。

此外，在用于在图6A所示的第一区域配置和图6B所示的第二区域配置之间进行切换的流程中，作为例子说明了图5中的区域设置处理。可选地，只要计算电路大小或程序大小允许，例如，如图6C所示，可以预先配置给出在摄像画面中的比例的区域，以使其包括第一区域和第二区域两者，并且可以选择并使用这些区域。也就是说，如图6C所示，在区域中配置范围621～634，其中，图6A所示的范围601～607对应于图6C所示的范围621～627，并且图6B所示的范围611～617对应于图6C所示的范围628～634。因此，对于参考图5所述的第一区域配置，选择并使用范围621～627，并且对于参考图5所述的第二区域配置，选择并使用范围628～634。

在上述说明中，第一区域和/或第二区域被配置在摄像画面中央。在拍摄之前考虑到构图，可以使用考虑到用户或拍摄者希望拍摄的被摄体图像未位于摄像画面中央的场景的第四区域配置(图6D)。第四区域配置同样适用于下面的情况(未示出)：使得使用诸如面部检测功能等的用于识别预定被摄体图像的功能所检测到的图像聚焦的情况以及根据用户通过触摸操作等所给出的指示使得摄像画面上的期望被摄体聚焦的情况。照相机控制单元207将上述的区域配置设置在诸如图6D所示的范围641～647的位置等的未处于画面中央的位置处，或者使得该区域配置可移动，并且将该区域配置设置在检测到面部的位置或者用户所指定的位置处。

这样，各种区域配置的灵活性增强同样适用于摄像面相位差AF方法。

相关计算

接着通过例子说明上述有效散焦量的计算。首先说明作为相关信息的相关计算和相关量波形等，然后说明有效散焦量的计算。

图7D是例如在用作图像传感器的摄像元件201的像素阵列上获取图像信号的范围的概念图。在以阵列形式配置像素单元(未示出)的像素阵列701中，范围702是要经过下述计算的范围。将范围702和计算范围702的散焦量时的相关计算所使用的偏移范围703进行组合，以产生偏移范围704。对于相关计算，使用偏移范围704。

在图7A～7D、8A、8B、9A和9B中，p、q、s和t表示x轴方向上的坐标，其中，通过p～q确定偏移范围704的边界，并且通过s～t确定范围702的边界。

图7A、7B和7C示出从图7D中所设置的偏移范围704所获取的图像信号。s～t所定义的范围表示与范围702相对应的图像信号，并且p～q所定义的范围表示与用于基于偏移量来计算散焦量的计算所使用的范围中的偏移范围704相对应的图像信号。图7A是概念性示出相关计算用的偏移前的A图像信号和B图像信号的波形的图。实线801表示A图像信号，并且虚线802表示B图像信号。图7B是通过向正方向偏移未被偏移的图7A所示的图像波形所获得的波形的概念图，并且图7C是通过向负方向偏移未被偏移的图7A所示的图像波形所获得的波形的概念图。可以通过例如在各自的箭头方向上将A图像信号801和B图像信号802偏移1位，来计算作为两个图像之间的相关程度的相关量。

接着说明相关量COR的计算方法。首先，如图7B和7C所示，例如，将A图像信号和B图像信号偏移1位，并且计算各自状态下的A图像信号和B图像信号之间的差的绝对值的总和。在这种情况下，以i表示偏移量，其中，最小偏移为图8A中的p-s，并且最大偏移为图8A中的q-t。另外，x表示距离测量区域的开始坐标，并且y表示距离测量区域的结束坐标。使用上述值，可以根据以下表达式(1)来计算A图像信号和B图像信号之间的差的绝对值的总和。

$\begin{array}{c}\mathrm{COR}\left[i\right]=\underset{k=x}{\overset{y}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|A\right[k+i]-B[k-i\left]\right|\\ \{(p-s)<i<(q-t)\}\end{array}---\left(1\right)$

图8A是示出作为波形图的相关量的概念图。在该图中，横坐标表示偏移量，并且纵坐标表示相关量。相关量波形901具有近似极值902和903。在所示图中，相关量越小，A图像和B图像之间的相似度越高。

接着说明相关变化量ΔCOR的计算方法。首先，参考图8A中的相关量波形的概念图，使用例如每隔一个偏移的相关量之间的差来计算相关变化量。在这种情况下，以i表示偏移量，其中，最小偏移为图8A中的p-s，并且最大偏移为图8A中的q-t。使用上述值，可以根据以下表达式(2)来计算相关变化量。

ΔCOR[i]＝COR[i-1]-COR[i+1]

{(p-s+1)＜i＜(q-t-1)}   (2)

图8B是示出作为波形图的相关变化量ΔCOR的概念图。在该图中，横坐标表示偏移量，并且纵坐标表示相关变化量。相关变化量波形1001具有点1002和1003，其中，在点1002和1003处，相关变化量从正改变为负。从点1002变成0的相关变化量是A图像和B图像之间的相似度相对高的情况下的A图像信号和B图像信号之间的偏移量。此时，该偏移量对应于散焦量。

图9A是图8B中的点1002的放大图，并且通过波形1101表示作为相关变化量波形1001的一部分的波形。参考图9A，作为例子说明与散焦量相对应的失焦模糊量PRD的计算方法。失焦模糊量被概念化为整数部分β和小数部分α。可以根据以下表达式(3)，使用图9A中的三角形ABC和三角形ADE之间的相似关系来计算小数部分α。

$\begin{array}{c}\mathrm{AB}:\mathrm{AD}=\mathrm{BC}:\mathrm{DE}\\ \mathrm{\&Delta;COR}[k-1]:\mathrm{\&Delta;COR}[k-1]-\mathrm{\&Delta;COR}\left[k\right]=\mathrm{\&alpha;}:k-(k-1)\\ \mathrm{\&alpha;}=\frac{\mathrm{\&Delta;COR}[k-1]}{\mathrm{\&Delta;COR}[k-1]-\mathrm{\&Delta;COR}\left[k\right]}\end{array}---\left(3\right)$

然后，参考图9A，可以使用以下表达式(4)来计算整数部分β。

β＝k-1   (4)

因此，可以使用α和β的总和来计算失焦模糊量PRD。

如图8B所示，当存在多个过零点时，通过第一过零点来表示具有高的相关量变化的陡度max der(以下称为陡度)的过零点。陡度是AF的难易度的指标。陡度的值越大，则AF越容易。可以根据以下表达式(5)来计算陡度。

max der＝|ΔCOR[k-1]|+|ΔCOR[k]|   (5)

如上所述，当存在多个过零点时，使用陡度来确定第一过零点。

接着，作为例子说明失焦模糊量的可靠度的计算方法。失焦模糊量的可靠度对应于散焦量的可靠度。下面的说明是示例性说明，并且可以使用任何其它众所周知的方法来计算该可靠度。可以通过上述的陡度以及A图像信号和B图像信号之间的图像相似度fnclvl(以下称为图像相似度)来定义可靠度。图像相似度是失焦模糊量的精度的指标。图像相似度越小，则精度越高。图9B是图8A中的近似极值902的放大图，并且示出作为相关量波形901的一部分的波形1201。现说明陡度和图像相似度的计算方法。可以根据以下表达式(6)来计算图像相似度。

(i)当|ΔCOR[k-1]|×2≤max der时，

fnclvl＝COR[k-1]+ΔCOR[k-1]/4

(ii)当|ΔCOR[k-1]|×2＞max der时，

fnclvl＝COR[k]-ΔCOR[k]/4   (6)

因此，计算出图像相似度。

散焦量的计算

图10是直到计算散焦量为止的处理的流程图。在以下示例性说明中，分别区分失焦模糊量和散焦量。在这里所公开的技术思想中，散焦量可以被概念化为相对于聚焦位置的绝对距离或者脉冲数，或者可以是在维数或单位上不同于上述概念的概念，或者可以是相对概念。散焦量是表示将镜头的当前位置从聚焦位置偏移多少、或者进行多少调焦控制以使镜头处于聚焦状态的概念。作为调焦信息的获取，说明作为上述概念的散焦信息的获取。

在步骤1301，从与通过例子以上述方式所设置的各范围相对应的摄像元件(即，图像传感器)201上的位置处的像素，来获取A图像信号和B图像信号。然后，根据所获取的图像信号来计算相关量(步骤1302)。然后，根据所计算出的相关量来计算相关变化量(步骤1303)。然后，根据所计算出的相关变化量来计算失焦模糊量(步骤1304)。另外，计算表示所计算出的失焦模糊量的可靠程度的可靠度(步骤1305)。使上述处理操作进行与区域中的范围数量相对应的次数。

然后，针对区域中的各范围，将失焦模糊量转换成散焦量(步骤1306)。此外，计算有效散焦量和有效散焦方向(步骤1307和步骤1308)。

有效散焦量的计算

图11是用于作为上述步骤1307所示的有效散焦量来计算与区域相对应的散焦量的处理的流程图。参考图7A～10说明通过AF信号处理单元204所进行的相关计算。

在有效散焦量的计算中，首先，AF信号处理单元204在区域内的多个范围中搜索获得了散焦量并且散焦量的可靠度高的范围。作为搜索结果，计算满足这些条件的范围的散焦量的平均值(步骤1401)。

然后，AF信号处理单元204计算各范围的散焦量和步骤1401所计算出的平均值之间的差(步骤1402)。然后，AF信号处理单元204判断所计算出的各个范围的差的最大值是否大于或等于预定值(步骤1403)。也就是说，AF信号处理单元204判断区域中的多个范围的各个散焦量是否是具有大偏差的散焦量。如果所计算出的各个范围的差的最大值小于预定值(步骤1403为“否”)，则AF信号处理单元204将步骤1401所计算出的平均值设置为有效散焦量(步骤1404)。相反，如果所计算出的各个范围的差的最大值大于或等于预定值(步骤1403为“是”)，则AF信号处理单元204从计算出平均值的对象中，去除与最大差相对应的范围的散焦量(步骤1405)。换句话说，从计算对象中去除区域内的多个范围各自的散焦量中的、具有大偏差的散焦量。

AF信号处理单元204判断是否存在任何剩余范围的散焦量(步骤1406)。如果存在剩余范围的散焦量(步骤1406为“是”)，则AF信号处理单元204返回至步骤1401，并且重复进行该处理。如果当前散焦量是最后一个范围的散焦量，也就是说，如果不存在剩余散焦量(步骤1406为“否”)，则AF信号处理单元204判断为没有获得有效散焦量，并且不设置有效散焦量(步骤1407)。有效散焦方向经过与有效散焦量的处理相同的处理。此外，为了获得有效散焦方向，例如，在多个区域中搜索获得了散焦量并且散焦量的可靠度高的区域或者散焦量的可靠度为“中”的区域，并且将这些区域中具有最大数量的区域的方向设置为有效散焦方向。

在上述例子中，通过例子，从计算出平均值的对象中，作为具有大偏差的散焦量，去除与最大差相对应的区域的散焦量(步骤1405)。代替从计算对象去除具有大偏差的散焦量，向具有大偏差的散焦量分配小的权重，这同样提供一定优点。然而，在这种情况下，由于权重，可能导致主被摄体图像散焦。

这样，因为下面的原因，不使用区域中的多个范围各自的散焦量中具有大偏差的散焦量。由于使用多个范围的散焦量来计算区域的散焦量，因而由于区域的大小，在画面中出现近侧和远侧被摄体的发生风险相对高。

近侧优先

在图11中，通过例子，由于推测用户或拍摄者希望聚焦的被摄体图像位于近侧位置而非背景中，因而，与远侧方向相比，更加优选在近侧方向上计算有效散焦量。换句话说，拍摄者通常使镜头聚焦于位于近侧位置处的被摄体图像上，并且位于近侧位置处的被摄体图像更可能是拍摄者想要的被摄体图像。因此，例如，当计算区域中的特定范围的散焦量和该区域的平均值之间的差时(步骤1402)，如果该散焦量与向着近侧位置的散焦方向有关，则将该散焦量和平均值之间的差乘以小于1的值。在可选例子中，增大步骤1403中的预定值。因此，与向着近侧位置的散焦方向有关的散焦量相对更不可能等于所计算出的各个范围的差中的最大值的散焦量。这样可能增大使用区域内的多个范围中的被摄体图像位于近侧位置处的范围的散焦量的可能性，从而实现近侧优先调焦控制。然而，用于近侧优先的方法不局限于上述方法，并且可以从获得了平均散焦量的差的对象中，去除与相对于平均散焦量向着近侧位置的散焦方向有关的散焦量。

在以上说明中，作为用于通过使用针对区域所输出的多个调焦信息来获取与该区域相对应的散焦信息的方法，作为例子说明了平均处理。代替平均，例如，可以使用特定加权来计算散焦量。这样，因为下面的原因，使用针对区域所输出的多个调焦信息来获取该区域的散焦信息。如果从区域内的多个范围各自的散焦量中选择散焦量，则可以将被摄体图像拍摄为“线”或“点”，并且还可以对作为“线”或“点”拍摄被摄体图像的范围的散焦量之间的差进行调焦控制，这可能不适于实时取景图像或者动画图像。与之相对，用于平均各个范围的散焦量的技术思想允许将被摄体图像拍摄为“平面”，这样在通过例子如上所述保证聚焦于用户想要的被摄体的图像上的精度的同时，减轻通过基于作为“线”或“点”拍摄被摄体图像的各范围的散焦量之间的差的调焦控制所可能导致的问题。另外，通过使用利用加权处理而非平均处理所输出的多个调焦信息来获取区域的散焦信息，可以实现相同的优点。

如上所述，针对作为单个被摄体所要拍摄的被摄体图像，对区域内的多个散焦量进行平均，这样可以防止或者降低区域中的各范围的散焦量的变化，并且可以实现稳定的调焦控制。

其它实施例

尽管详细说明了本发明的实施例，但是本发明不局限于上述特定实施例，并且本发明还包含本发明的范围内的各种实施例。可以适当组合使用上述实施例的一些特征。

可以将实现上述实施例的功能的软件的程序直接从记录介质或者经由有线/无线通信提供给具有被配置成执行程序的计算机的***、设备或装置，并且可以执行该程序。该程序的执行也落在本发明的范围内。

因此，提供并安装至计算机以在计算机上实现本发明的功能和处理的程序代码也构成了本发明的实施例。换句话说，用于实现本发明的功能和处理的计算机程序也落在本发明的范围内。

在这种情况下，可以使用诸如目标代码、解释器可实现程序或者提供给操作***(OS)的脚本数据等的任何形式的程序，只要提供该程序的功能即可。

用于提供程序的记录介质的例子可以包括诸如硬盘和磁带等的磁性记录介质、光学/磁光学存储介质、以及非易失性半导体存储器。

可以以下面的方式提供该程序。可以将构成本发明的实施例的计算机程序存储在计算机网络上的服务器中，并且访问服务器的客户计算机可以下载该计算机程序并执行该计算机程序。

尽管已经参考特定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。

Claims (18)

1.一种调焦控制设备(20)，用于检测两个图像之间的相位差以获取散焦信息，所述调焦控制设备的特征在于包括：

获取部件(207)，用于基于与所拍摄图像的区域中的第一范围(601、607)相对应的图像传感器(201)的输出来获取第一散焦信息，并且基于与所述区域中的第二范围(602～606)相对应的所述图像传感器的输出来获取第二散焦信息；以及

控制部件(204)，用于使用所述第一散焦信息和所述第二散焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的散焦信息来进行调焦控制，

其中，所述第一范围(601、607)在相位差检测方向上的长度长于所述第二范围(602～606)的长度。

2.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，所述区域包括多个所述第一范围(601、607)和多个所述第二范围(602～606)，并且所述区域中所包括的所述第二范围的数量大于所述区域中所包括的所述第一范围(601、607)的数量。

3.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，所述区域包括多个范围(601～607)，并且所述区域中所包括的所述多个范围包含最大数量的最短范围(602～606)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的调焦控制设备(20)，其中，在所述区域中，所述第一范围(601、607)位于所述第二范围(602～606)的外侧。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的调焦控制设备(20)，其中，所述控制部件(204)在所述所拍摄图像中移动所述区域。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的调焦控制设备(20)，其中，所述控制部件(204)在所述所拍摄图像中改变所述区域的大小。

7.根据权利要求6所述的调焦控制设备(20)，其中，所述控制部件(204)在实现聚焦之后降低所述区域的大小。

8.根据权利要求6所述的调焦控制设备(20)，其中，所述控制部件(204)在进行搜索驱动之前切换所述区域的大小。

9.根据权利要求6所述的调焦控制设备(20)，其中，所述控制部件(204)改变所述区域的大小，以使得在搜索驱动期间获得小的区域。

10.根据权利要求6所述的调焦控制设备(20)，其中，所述第一范围(601、607)的长度和所述第二范围(602～606)的长度根据所述区域的大小变化而改变。

11.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，在以分配至近侧的调焦信息的权重大于分配至远侧的调焦信息的权重的方式向所述散焦信息分配权重之后，输出该散焦信息。

12.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，从与所述第一范围(601、607)和所述第二范围(602～606)中的各范围相对应的所述图像传感器(201)上的位置输出一对图像，并且所述第一散焦信息和所述第二散焦信息各自是基于所述一对图像之间的相位差。

13.根据权利要求12所述的调焦控制设备(20)，其中，所述第一范围(601、607)的长度和所述第二范围(602～606)的长度所处的所述相位差检测方向是检测所述相位差的方向。

14.根据权利要求12所述的调焦控制设备(20)，其中，所述第一散焦信息和所述第二散焦信息各自是与两个图像之间的相关性有关的信息。

15.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，还包括所述图像传感器(201)，

所述图像传感器(201)包括：

多个微透镜，以及

针对所述多个微透镜中的各微透镜的多个光接收单元。

16.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，还包括所述图像传感器(201)，

所述图像传感器(201)包括：

多个微透镜，以及

像素单元，其各自具有光接收单元，其中，所述光接收单元针对所述多个微透镜中的各微透镜具有不同的开口位置。

17.根据权利要求1所述的调焦控制设备(20)，其中，所述控制部件(204)使用针对所述第一范围(601、607)和所述第二范围(602～606)所输出的多个散焦信息的平均值，来获取与所述区域相对应的散焦信息。

18.一种调焦控制设备(20)的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一调焦信息输出步骤，用于输出与第一范围(601、607)相对应的调焦信息；

第二调焦信息输出步骤，用于输出与第二范围(602、606)相对应的调焦信息，其中所述第一范围(601、607)和所述第二范围(602、606)位于所拍摄图像的区域中；以及

控制步骤，用于使用所输出的与所述第一范围(601、607)相对应的调焦信息和所输出的与所述第二范围(602、606)相对应的调焦信息来获得与所述区域相对应的散焦信息，并且基于所获得的散焦信息来进行调焦控制，

其中，所述区域中的所述第一范围(601、607)长于所述区域中的所述第二范围(602、606)。