CN106062608B - 摄像装置及对焦控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够提高基于相位差AF方式的对焦控制的精度的摄像装置及对焦控制方法。相位差AF处理部(19)通过使用位于AF区(53)的相位差检测用像素(52A)的检测信号组SA、相位差检测用像素(52B)的检测信号组SB、及位于包含相位差检测用像素(52A)的行与包含相位差检测用像素(52B)的行之间的行的G像素(51)的检测信号组SN的运算，计算出相当于对检测信号组SA与检测信号组SN之间的第一相关值和检测信号组SB与检测信号组SN之间的第二相关值进行加法运算的値的第三相关值，并从第三相关值生成散焦量Df1。***控制部(11)根据散焦量Df1驱动聚焦透镜。

Description

摄像装置及对焦控制方法
技术领域
本发明涉及一种摄像装置及对焦控制方法。
背景技术
近年来，随着CCD(Charge Coupled Device)图像传感器、CMOS(Com plementaryMetal Oxide Semiconductor)图像传感器等成像元件的高分辨率化，对数码相机、数码摄像机、智能手机等的移动电话等具有摄影功能的电子设备的需求骤增。另外，将如以上的具有摄像功能的电子设备称为摄像装置。
这些摄像装置中，作为对焦于主要被摄体的对焦控制方法，采用相位差AF(AutoFocus)方式(例如，参考专利文献1)。
基于相位差AF方式的对焦控制，使用接收通过摄像光学***的光瞳区域的不同部分的一对光束中的一个光束的相位差检测用像素与接收该一对光束中的另一个光束的相位差检测用像素的组对离散配置在摄像面的成像元件来进行。通常，在该相位差检测用像素的组对之间进行检测信号的相关运算，从相关运算的结果生成散焦量，并根据该散焦量进行对焦控制。
专利文献1中提出有如下课题，即若使用相位差检测用像素的组对配置在同一行的成像元件，则存在与相位差检测方向交叉的边缘时无法顺利地进行焦点检测。并且，为了解决该课题，记载有如下内容，即由用相位差检测用像素的组对中的一侧像素、及位于包含该一侧像素的相位差检测用像素的行的上邻接及下邻接行的接收上述一对光束两者的摄像用像素来分别进行相关运算的结果生成散焦量，并且根据该散焦量进行对焦控制。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-190734号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
如上所述，当在相位差检测用像素的组对之间进行检测信号的相关运算时，将由一侧相位差检测用像素的检测信号组(a1～a5)构成的数据波形及由另一侧相位差检测用像素的检测信号组(b1～b5)构成的数据波形所包围的面积作为两个数据波形的相关值来求出。
如图14所示，若相对于检测信号组(a1～a5)将检测信号组(b1～b5)向右方向偏离，则检测信号组(a1～a5)与检测信号组(b1～b5)中位置重叠的信号的数量逐渐减少。即，检测信号组(b1～b5)的偏移量变得越大，则求出相关值的两个数据范围变得越窄，因此相关运算结果的可靠性下降。
若在偏移量不是很大的状态下得到相关值的极小值，则能够保持一定程度的相关运算结果的可靠性。然而，在对主要被摄体完全没有对准焦点的大离焦的状态下，相关值成为极小值为止所需的偏移量变大。因此，在大离焦的状态下，相关运算结果的可靠性容易下降，无法确定对焦位置，或即使能够确定对焦位置其精度也会下降。
专利文献1中没有认识到在相位差检测用像素的组对之间进行相关运算时，因求出相关值的两个数据范围变窄导致相关运算结果的可靠性下降的课题。
并且，专利文献1所记载的摄像装置具有根据相位差检测用像素的组对的一侧检测信号与摄像用像素的检测信号的相关运算结果进行对焦控制的模式。当以该模式来进行动作时，不使用相位差检测用像素的组对的另一侧检测信号。因此，相关运算的结果中包含误差的可能性高。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够提高基于相位差AF方式的对焦控制的精度的摄像装置及对焦控制方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的摄像装置具备：成像元件，其具有包含第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部的多个信号检测部沿行方向及与上述行方向正交的列方向以二维状配置的摄像面，在上述摄像面上，上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的组对沿上述行方向排列多个的组对行的周围仅配置有上述第3信号检测部，上述第1信号检测部检测与通过沿行方向分割的摄像光学***的光瞳区域中的一侧分割区域的光束对应的信号，上述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束对应的信号，上述第3信号检测部检测与通过上述两个分割区域的光束对应的信号；散焦量生成部，其通过使用位于与包含构成上述组对行的上述多个第1信号检测部的行及包含构成上述组对行的上述多个第2信号检测部的行不同的行，且以与构成上述组对行的上述组对的排列间距相同的间距排列且数量多于构成上述组对行的上述组对的数量的上述第3信号检测部的检测信号组、上述多个第1信号检测部的检测信号组及上述多个第2信号检测部的检测信号组的运算，计算出相当于对上述多个第1信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第一相关值和上述多个第2信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第二相关值进行加法运算的值的第三相关值，并从上述第三相关值生成散焦量；及对焦控制部，其根据由上述散焦量生成部生成的散焦量进行上述摄像光学***的对焦控制。
本发明的对焦控制方法为具有成像元件的摄像装置的对焦控制方法，上述成像元件具有包含第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部的多个信号检测部沿行方向及与上述行方向正交的列方向以二维状配置的摄像面，在上述摄像面上，上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的组对沿上述行方向排列多个的组对行的周围仅配置有上述第3信号检测部，上述第1信号检测部检测与通过沿行方向分割的摄像光学***的光瞳区域中的一侧分割区域的光束对应的信号，上述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束对应的信号，上述第3信号检测部检测与通过上述两个分割区域的光束对应的信号，上述对焦控制方法具备：散焦量生成步骤，其通过使用位于与包含构成上述组对行的上述多个第1信号检测部的行及包含构成上述组对行的上述多个第2信号检测部的行不同的行，且以与构成上述组对行的上述组对的排列间距相同间距排列且数量多于构成上述组对行的上述组对的数量的上述第3信号检测部的检测信号组、上述多个第1信号检测部的检测信号组及上述多个第2信号检测部的检测信号组的运算，计算出相当于对上述多个第1信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第一相关值和上述多个第2信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第二相关值进行加法运算的值的第三相关值，并从上述第三相关值生成散焦量；及对焦控制步骤，其根据通过上述散焦量生成步骤生成的散焦量进行上述摄像光学***的对焦控制。
发明效果
根据本发明可提供一种能够提高基于相位差AF方式的对焦控制的精度的摄像装置及对焦控制方法。
附图说明
图1是表示用于说明本发明的一实施方式的作为摄像装置的一例的数码相机的概要结构的图。
图2是表示搭载于图1所示的数码相机的成像元件5的整体结构的俯视示意图。
图3是图2所示的一个AF区53的局部放大图。
图4是仅示出图3所示的组对行的相位差检测用像素52A、52B的图。
图5是表示相位差检测用像素52A的剖面结构的图。
图6是用于说明大离焦时的散焦量的生成方法的图。
图7是用于说明大离焦时的散焦量的生成方法的图。
图8是用于说明图1所示的数码相机的自动对焦动作的流程图。
图9是用于说明大离焦时的散焦量的生成中使用的摄像用像素51的变形例的图。
图10是用于说明大离焦时的散焦量的生成中使用的摄像用像素51的变形例的图。
图11是表示图1所示的数码相机的成像元件5的变形例的图。
图12是说明作为摄像装置的智能手机的图。
图13是图12的智能手机的内部框图。
图14是用于说明进行相关运算时的两个检测信号组的关系的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示用于说明本发明的一实施方式的作为摄像装置的一例的数码相机的概要结构的图。
图1所示的数码相机具备用于调焦的聚焦透镜及具有包含变焦透镜等的成像透镜1及光圈2的透镜装置。透镜装置构成摄像光学***。
透镜装置在相机主体上是固定的，但可与别的透镜装置更换。成像透镜1至少包含聚焦透镜即可。聚焦透镜可以是通过移动整个透镜***进行调焦的单焦点透镜。
数码相机具备通过透镜装置拍摄被摄体的CCD型或CMOS型等成像元件5、进行连接于成像元件5的输出的相关双采样处理等模拟信号处理的模拟信号处理部6及将从模拟信号处理部6输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换电路7。
模拟信号处理部6及A/D转换电路7由***控制部11控制。模拟信号处理部6及A/D转换电路7有时还内置于成像元件5中。
集中控制数码相机的整个电控制***的***控制部11控制透镜驱动部8来驱动成像透镜1中包含的聚焦透镜以进行对焦于主要被摄体的对焦控制，或进行成像透镜1中包含的变焦透镜的位置的调整。而且，***控制部11经由光圈驱动部9控制光圈2的开口量，由此进行曝光量的调整。
并且，***控制部11经由成像元件驱动部10驱动成像元件5，将通过成像透镜1拍摄的被摄体像作为摄像图像信号输出。***控制部11中，输入用户通过操作部14输入的命令信号。该命令信号中包含命令执行摄像光学***的对焦控制的命令信号。
而且，该数码相机的电控制***具备主存储器16；连接于主存储器16的存储器控制部15；对从A/D转换电路7输出的摄像图像信号进行插值运算、伽马校正运算及RGB/YC转换处理等来生成摄影图像数据的数字信号处理部17；相位差AF处理部19；连接装卸自如的记录介质21的外部存储器控制部20；及连接搭载于相机背面等的显示部23的显示控制部22。
存储器控制部15、数字信号处理部17、相位差AF处理部19、外部存储器控制部20及显示控制部22通过控制总线24及数据总线25相互连接，通过来自***控制部11的指令来控制。
图2是表示搭载于图1所示的数码相机的成像元件5的整体结构的俯视示意图。
成像元件5具有摄像面50，所述摄像面50上配置有沿行方向X及与行方向X正交的列方向Y二维状排列的多个像素(信号检测部)。在图2的例子中，该摄像面50上设置有9个成为对焦对象的区即AF区53。
AF区53是作为像素包含摄像用像素及相位差检测用像素的区。
摄像面50中，在除了AF区53以外的部分仅配置摄像用像素。另外，AF区53可无间隙地设置于摄像面50上。
图3是图2所示的一个AF区53的局部放大图。
AF区53中以二维状排列有像素51(图中正方形的框)。各像素51包含光电二极管等光电转换部及形成于该光电转换部上方的滤色器。
图3中，对包含透射红色光的滤色器(R滤波器)的像素51(称为R像素51)标注文字“R”，对包含透射绿色光的滤色器(G滤波器)的像素51(称为G像素51)标注文字“G”，对包含透射蓝色光的滤色器(B滤波器)的像素51(称为B像素51)标注文字“B”。滤色器的排列在整个摄像面50呈拜耳排列。
AF区53中，G像素51的一部分(图3中标注阴影的像素)成为相位差检测用像素52A、52B。图3的例子中，从上第3行中的G像素51的一部分成为相位差检测用像素52A，相对于该各相位差检测用像素52A与列方向Y最近的相同颜色的G像素51成为相位差检测用像素52B。由相位差检测用像素52A及相对于该相位差检测用像素52A与列方向Y最近的相位差检测用像素52B构成一对。沿行方向X排列有多个(图的例子中为8个)该组对，由该8个组对构成组对行。在AF区53中，在配置有组对行的区域PA的周围仅配置有摄像用像素51。
由于图3是局部放大图，因此AF区53中只有一个组对行，但AF区53中沿列方向Y排列有多个组对行。即，AF区53为沿列方向Y排列有多个图3所示结构的框的结构。
图4是仅示出图3所示的组对行的相位差检测用像素52A、52B的图。
相位差检测用像素52A为接收通过沿一方向(图3的例子中为行方向X)分割的成像透镜1的光瞳区域的一侧分割区域的光束并检测与受光量相应的信号的第1信号检测部。
相位差检测用像素52B为接收通过成像透镜1的光瞳区域的另一侧分割区域的光束并检测与受光量相应的信号的第2信号检测部。
摄像用像素51为接收通过成像透镜1的光瞳区域的上述两个分割区域两者的光束并检测与受光量相应的信号的第3信号检测部。
在各像素51的光电转换部上方设置有遮光膜，该遮光膜上形成有规定光电转换部的受光面积的开口。
摄像用像素51的开口的中心与摄像用像素51的光电转换部的中心一致。相对于此，相位差检测用像素52A的开口(图4的空白部分)的中心相对于相位差检测用像素52A的光电转换部的中心，向右侧偏心。
并且，相位差检测用像素52B的开口(图4的空白部分)的中心相对于相位差检测用像素52B的光电转换部的中心，向左侧偏心。在此所说的右方向为图3所示的X方向的一方向，左方向为X方向的另一方向。
图5是表示相位差检测用像素52A在X方向的剖面结构的图。如图5所示，相位差检测用像素52A，开口c相对于光电转换部(PD)向右偏心。
如图5所示，通过遮光膜覆盖光电转换部的单侧，能够选择性地遮住从与遮光膜覆盖的方向相反的方向入射的光。
根据该结构，通过构成组对行的多个相位差检测用像素52A及多个相位差检测用像素52B，能够检测通过这两个像素组各自拍摄的图像上的行方向X的相位差。
图1所示的相位差AF处理部19根据成像于通过用户操作等选择的AF区53的被摄体的对焦度，通过以下两个方法中的任一种来生成散焦量。相位差AF处理部19作为散焦量生成部发挥功能。
(第一方法)
相位差AF处理部19，在通过用户操作等从9个AF区53中选择的AF区53中，对每个框进行组对行的相位差检测用像素52A及相位差检测用像素52B的检测信号组彼此的相关运算，计算出通过相位差检测用像素52A拍摄的图像及通过相位差检测用像素52B拍摄的图像的相对位置偏移量即相位差(两个检测信号组的相关值成为最小时的两个检测信号组向行方向X的偏移量)。
相位差AF处理部19根据该相位差生成为了使基于成像透镜1的主要被摄体的成像面与成像元件5的摄像面50一致所必要的聚焦透镜的移动量即散焦量Dfr。相位差AF处理部19，对各区域生成的散焦量Dfr进行平均，并将进行平均后得到的散焦量Df通知给***控制部11。
(第二方法)
相位差AF处理部19，在所选择的AF区53的各框中，获取构成组对行的多个相位差检测用像素52A的检测信号组SA及构成该组对行的多个相位差检测用像素52B的检测信号组SB。
并且，相位差AF处理部19获取位于与包含构成该组对行的多个相位差检测用像素52A的第一行(图3的例子中为从上第3个像素行)及包含构成该组对行的多个相位差检测用像素52B的第二行(图3的例子中为从上第5个像素行)不同的行(在此，设为图3中的第一行与第二行之间的行)，且检测与以与构成该组对行的组对的排列间距相同的间距排列且数量多于构成该组对行的组对数量的相位差检测用像素52A、52B相同颜色的光的摄像用像素51(以下，称为相关运算对象像素)的检测信号组SN。
相位差AF处理部19，通过使用检测信号组SA、检测信号组SB及检测信号组SN的运算，计算出与对检测信号组SA及检测信号组SN进行相关运算的结果所获得的第一相关值和对检测信号组SB及检测信号组SN进行相关运算的结果所获得的第二相关值进行加法运算的值相等的第三相关值。而且，相位差AF处理部19从该第三相关值生成散焦量Df1。
相位差AF处理部19，对所选择的AF区53的各框，计算出第三相关值，并从该第三相关值生成散焦量Df1。而且，相位差AF处理部19从对各框生成的散焦量Df1生成散焦量Df2，并将散焦量Df2通知给***控制部11。例如，将对各框生成的散焦量Df1作为散焦量Df2。
***控制部11根据通过相位差AF处理部19生成的散焦量Dfr或散焦量Df1驱动聚焦透镜来进行对焦控制。***控制部11作为对焦控制部发挥功能。具体而言，***控制部11根据由相位差AF处理部19通知的散焦量Df1或散焦量Df2，使聚焦透镜移动相当于该散焦量的量而进行对焦控制。
以下，对上述第二方法举具体例进行详细说明。
图6是用于说明计算第三相关值的方法的图。图6中示出有图3所示的AF区53的一框。
图6中，将位于粗框所包围的第4行的G像素51作为相关运算对象像素。如图6所示，相关运算对象像素的行方向X的排列间距与相位差检测用像素52A、52B的组对的行方向X的排列间距相同。并且，相关运算对象像素的数量比相位差检测用像素52A、52B的组对的数量多4个。
图7是抽出图6的相位差检测用像素52A、相位差检测用像素52B及相关运算对象像素即摄像用像素51的图。
图6中，对于位于相位差检测用像素52A的左下方且位于相位差检测用像素52B的左上方的作为相关运算对象像素的摄像用像素51，可视为位于与这些相位差检测用像素52A、52B几乎相同的位置。因此，图7中，对于位于任意的相位差检测用像素52A的左下方的相关运算对象像素的摄像用像素51，行方向X的位置(以“i”来表示)作为与该相位差检测用像素52A相同的位置来图示。
图7中，将位置i的相位差检测用像素52A的检测信号设为SAi。将位置i的相位差检测用像素52B的检测信号设为SBi。将位置i的摄像用像素51的检测信号设为SNi。
根据该设定，由SA1～SA8构成的检测信号组成为上述的检测信号组SA，由SB1～SB8构成的检测信号组成为上述的检测信号组SB，由SN-1～SN10构成的检测信号组成为上述的检测信号组SN。
相对于由SA1～SA8构成的检测信号组的由SN-1～SN10构成的检测信号组的相关值即第一相关值S[A―N]，可由以下式(1)求出。d为两个检测信号组的偏移量，且为-L～L为止每增减1的值。L为任意值。
[数式1]
d＝-L，…，-1，0，1，2，…L
相对于由SB1～SB8构成的检测信号组的由SN-1～SN10构成的检测信号组的相关值即第二相关值S[B―N]，可由以下式(2)求出。
[数式2]
d＝-L，…，-1，0，1，2，…L
由式(1)能够求出将检测信号组SN相对于检测信号组SA沿行方向X以偏移量d偏离时的表示检测信号组SN与检测信号组SA的一致度的第一相关值。
由图7可知，检测信号组SN的信号数多于检测信号组SA。因此，能够在偏移量d的值在-2～+2为止的期间，将检测信号组SA的所有检测信号用于第一相关值的计算。
并且，由式(2)能够求出将检测信号组SN相对于检测信号组SB沿行方向X以偏移量d偏离时的表示检测信号组SN与检测信号组SB的一致度的第二相关值。
由图7可知，检测信号组SN的信号数多于检测信号组SB。因此，能够在偏移量d的值在-2～+2为止的期间，将检测信号组SB的所有检测信号用于第二相关值的计算。
如此，式(1)及式(2)的相关运算中，与用检测信号组SA及检测信号组SB来进行相关运算时相比，运算中可使用的相位差检测用像素的检测信号的数量变多。
因此，若利用式(1)及式(2)生成散焦量，则即使在偏移量d变大的大离焦状态下，也能够提高生成的散焦量的可靠性。
在此，SNi可接近于位置i的相位差检测用像素52A的检测信号SAi与位置i的相位差检测用像素52B的检测信号SBi之和。
即，成立以下式(3)的关系。
[数式3]
SNi+d＝SAitd+SBi+d…(3)
若在式(1)中代入式(3)，则可得到式(4)。
[数式4]
d＝-L，…，-1，0，1，2，…L
Ai+d及Bi+d分别为正值，因此式(4)可变形为以下式(5)。
[数式5]
d＝-L，…，-1，0，1，2，…L
对式(2)也同样可变形为以下式(6)。
[数式6]
d＝-L，…，-1，0，1，2，…L
式(5)的S[A-N]与式(6)的S[B-N]之和成为以下式(7)。
[数式7]
因此，相位差AF处理部19能够通过进行式(7)的运算得到第三相关值。
另外，式(7)中，根据偏移量d的值有时不存在检测信号。例如，在d＝1且i＝8时，虽然式中出现SBi+d＝SB9，但不存在检测信号SB9。因此，在这种情况下，包含SB9的项的值视为0。对于SAi+d及SNi+d也相同。
相位差AF处理部19将通过式(7)求出的第三相关值成为最小时的偏移量d的值作为相位差，并从该相位差生成散焦量Df1。通过以上，与进行检测信号组SA与检测信号组SB的相关运算来求出相位差时相比，能够提高相位差的检测精度。
接着，对图1所示的数码相机的自动对焦动作进行说明。
图8是用于说明图1所示的数码相机的自动对焦动作的流程图。
若数码相机被设定为摄像模式，则***控制部11开始实时取景图像的显示(步骤S1)。
具体而言，***控制部11重复进行通过成像元件5拍摄被摄体并将基于拍摄而得到的摄像图像数据的图像显示于显示部23的控制。
在开始实时取景图像的显示后，若通过操作部14中包含的快门按钮的半按操作等执行摄像光学***的对焦控制的执行命令(以下，称为自动对焦的执行命令。图中为AF命令)(步骤S2：是)，则相位差AF处理部19使用实施该自动对焦的执行命令的时刻所得到的摄像图像信号中最新的信号(以下，称为摄像图像信号Ga)，判定成像于已选择的AF区53的被摄体的对焦度。相位差AF处理部19作为对焦度判定部发挥功能。
例如，相位差AF处理部19，在摄像图像信号Ga中，在从已选择的AF区53的各框得到的相位差检测用像素52A、52B之间进行检测信号组的相关运算，并将通过该相关运算获得的相位差的值与阈值TH1进行比较。
而且，相位差AF处理部19，若相位差为阈值TH1以上，则判定为对焦度小于阈值TH(即大离焦)，若相位差小于阈值TH1，则判定为对焦度为阈值TH以上(即小离焦)。
或者，相位差AF处理部19，在摄像图像信号Ga中，在从已选择的AF区53的各框得到的相位差检测用像素52A、52B之间进行检测信号组的相关运算的结果未能确定相位差时，判定为对焦度小于阈值TH(即大离焦)。
虽然将通过相关运算求出的相关值成为最小时的两个检测信号组的偏移量作为相位差来检测，但每个偏移量的相关值没有较大的差时，不能确定相位差。在这种情况下，可认为被摄体中边缘较少且为离焦大的状态。因此，当不能检测相位差时，判定为对焦度小于阈值TH，当能够检测相位差时，判定为对焦度为阈值TH以上。
或者，相位差AF处理部19，在摄像图像信号Ga中，使用位于已选择的AF区53的摄像用像素51的检测信号计算出成像于AF区53的被摄体的对比度。
具体而言，在AF区53中，将相邻的摄像用像素51的检测信号的差分的累积值作为对比度值来计算。对比度较低的被摄体离焦大的可能性高。因此，相位差AF处理部19，若对比度值小于阈值TH2，则判定为对焦度小于阈值TH，若对比度值为阈值TH2以上，则判定为对焦度为阈值TH以上。
判定的结果，若对焦度小于阈值TH(步骤S3：否)，则相位差AF处理部19进行步骤S4的处理，若对焦度为阈值TH以上(步骤S3：是)，则相位差AF处理部19进行步骤S8的处理。
在步骤S8中，相位差AF处理部19，在摄像图像信号Ga中，用位于已选择的AF区53的各框的相位差检测用像素52A及相位差检测用像素52B的检测信号组彼此进行相关运算，对各框生成散焦量Dfr。而且，相位差AF处理部19将该散焦量Dfr的平均值作为最终的散焦量Df来生成，并将散焦量Df通知给***控制部11。
***控制部11，根据由相位差AF处理部19通知的散焦量Df，使聚焦透镜移动相当于散焦量Df的量(步骤S9)，并结束自动对焦。
在步骤S4中，相位差AF处理部19，从摄像图像信号Ga获取从已选择的AF区53的各框得到的检测信号组SA、检测信号组SB及检测信号组SN。而且，相位差AF处理部19通过式(7)的运算计算出第三相关值。
相位差AF处理部19从计算出的第三相关值生成散焦量Df1(步骤S5)。相位差AF处理部19从对各框生成的散焦量Df1生成散焦量Df2(步骤S6)。
若步骤S6中生成散焦量Df2，则其被通知给***控制部11。***控制部11根据该散焦量Df2，使聚焦透镜移动相当于散焦量Df2的量(步骤S7)，并结束自动对焦。
如上所述，根据图1的数码相机，不仅使用相位差检测用像素52A的检测信号组及相位差检测用像素52B的检测信号组，还使用检测信号的数量多于这些检测信号组的摄像用像素51的检测信号组生成散焦量Df1，因此即使在大离焦的状态下，也能够确保对焦精度。
另外，图8的动作例中，对焦度小于阈值时进行步骤S4以后的处理。但是，也可以始终进行步骤S4以后的处理。在相位差检测用像素52A、52B的两个检测信号组的偏移量变大的大离焦的状态下，步骤S4以后的处理才变得有效。因此，只在对焦度小于阈值时，进行步骤S4以后的处理，由此能够防止运算量的增加。
图6的说明中，除了相对于位于框内的各相位差检测用像素52A位于一方向(左下方向)的总计8个摄像用像素51以外，还加上比配置该8个摄像用像素51的区域的左端部更靠位于行方向X的外侧的总计两个摄像用像素51、及比配置该8个摄像用像素51的区域的右端部更靠位于行方向X的外侧的总计两个摄像用像素51作为相关运算对象像素。
但是，如图9所示，可将除了相对于位于框内的各相位差检测用像素52A位于一方向(左下方向)的总计8个摄像用像素51以外，还加上比配置该8个摄像用像素51的区域的左端部更靠位于行方向X的外侧的总计两个摄像用像素51的10个摄像用像素51作为相关运算对象像素。这种情况下也能够提高对焦精度。
并且，如图10所示，可将位于包含相位差检测用像素52B的第二行下方行的所有G像素51(粗线包围的像素)作为相关运算对象像素。如图6、9所示，将位于包含相位差检测用像素52A的第一行与包含相位差检测用像素52B的第二行之间的行的G像素51作为相关运算对象像素，由此上述式(3)的近似程度更为准确。因此，能够提高对焦精度。
并且，相关运算对象像素，虽然其数量越多对焦精度变得越高，但若其数量过多，则式(7)的运算量变多且耗电量变大。因此，相位差AF处理部19优选控制相关运算对象像素的数量。
具体而言，相位差AF处理部19，当通过图8的步骤S3判定的对焦度小于阈值TH时，该对焦度越低越增加相关运算对象的摄像用像素的数量。
对于对焦度是否较低，用表示对焦度的参数的大小来判断即可。作为参数使用通过相位差检测用像素52A的检测信号组及相位差检测用像素52B的检测信号组的相关运算求出的相位差或前述的对比度值。
若相位差较大(即对焦度较低)，则相应地对焦精度容易下降，因此相位差AF处理部19增加相关运算对象像素的数量。若相位差较小，则相应地对焦精度不容易下降，因此相位差AF处理部19减少相关运算对象像素的数量。
若对比度值较小(即对焦度较低)，则相应地对焦精度容易下降，因此相位差AF处理部19增加相关运算对象像素的数量。若对比度值较大，则相应地对焦精度不容易下降，因此相位差AF处理部19减少相关运算对象像素的数量。
如此，能够兼顾对焦精度的提高及耗电量的减少。
成像元件5中，构成组对的相位差检测用像素52A与相位差检测用像素52B配置在不同的行，但也可相同地配置构成组对的相位差检测用像素52A与相位差检测用像素52B。
图11是表示成像元件5的AF区53的一个框内的结构的变形例的图。
图11的结构中，标注阴影的像素51分别作为第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部发挥功能。
如图11的粗线框所包围的部分的放大图所示，标注阴影的像素51被分割为两部分，并将分割的两部分分别作为相位差检测用像素g1及相位差检测用像素g2。
该结构中，相位差检测用像素g1成为第1信号检测部，相位差检测用像素g2成为第2信号检测部。能够从像素51内的第1信号检测部及第2信号检测部独立地读出信号。
而且，若对位于相同像素51中的第1信号检测部及第2信号检测部的信号进行加法运算，则可获得没有相位差的常规的摄像用信号。因此，标注阴影的像素51也作为第3信号检测部发挥功能。
图11的结构中，在行方向X上邻接的相位差检测用像素g1之间的距离P1与邻接的R像素51之间的距离P2相同。因此，将图中的以虚线包围的G像素51作为相关运算对象像素，由此能够适用与至此说明的处理相同的处理。
本说明书中，作为摄像装置以数码相机为例进行了说明，以下，作为摄像装置对带相机的智能手机的实施方式进行说明。
图12表示作为本发明的摄像装置的一实施方式的智能手机200的外观。图12所示的智能手机200具有平板状框体201，在框体201的一侧的面具备作为显示部的显示面板202与作为输入部的操作面板203成为一体的显示输入部204。并且，这种框体201具备扬声器205、麦克风206、操作部207及相机部208。另外，框体201的结构并不限定于此，例如能够采用显示部与输入部独立的结构，或者采用具有折叠结构或滑动机构的结构。
图13是表示图12所示的智能手机200的结构的框图。如图13所示，作为智能手机的主要的构成要件，具备无线通信部210、显示输入部204、通话部211、操作部207、相机部208、存储部212、外部输入输出部213、GPS(Global Positioning System)接收部214、动作传感器部215、电源部216及主控制部220。并且，作为智能手机200的主要功能，具备经由省略图示的基站装置BS和省略图示的移动通信网NW进行移动无线通信的无线通信功能。
无线通信部210根据主控制部220的命令，对容纳于移动通信网NW的基站装置BS进行无线通信。使用该无线通信，进行语音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的收发及Web数据或流数据等的接收。
显示输入部204是所谓的触摸面板，其具备显示面板202及操作面板203，所述显示输入部通过主控制部220的控制，显示图像(静态图像及动态图像)和文字信息等来视觉性地向用户传递信息，并且检测用户对所显示的信息的操作。
显示面板202是将LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Electro-Luminescence Display)等用作显示设备的装置。
操作面板203是以能够视觉辨认显示于显示面板202的显示面上的图像的方式载置，并检测通过用户的手指或触控笔来操作的一个或多个坐标的设备。若通过用户的手指或触控笔操作该设备，则将因操作而产生的检测信号输出至主控制部220。接着，主控制部220根据所接收的检测信号检测显示面板202上的操作位置(坐标)。
如图12所示，作为本发明的摄像装置的一实施方式来例示的智能手机200的显示面板202与操作面板203成为一体而构成显示输入部204，配置成操作面板203完全覆盖显示面板202。
采用该配置时，操作面板203可以对显示面板202以外的区域也具备检测用户操作的功能。换言之，操作面板203可具备针对与显示面板202重叠的重叠部分的检测区域(以下，称为显示区域)、及针对除此以外的不与显示面板202重叠的外缘部分的检测区域(以下，称为非显示区域)。
另外，可使显示区域的大小与显示面板202的大小完全一致，但无需一定要使两者一致。并且，操作面板203可具备外缘部分及除此以外的内侧部分这两个感应区域。而且，外缘部分的宽度根据框体201的大小等而适当设计。此外，作为在操作面板203中采用的位置检测方式，可举出矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式或静电电容方式等，还可以采用任意方式。
通话部211具备扬声器205和麦克风206，所述通话部将通过麦克风206输入的用户的语音转换成能够在主控制部220中处理的语音数据来输出至主控制部220、或者对通过无线通信部210或外部输入输出部213接收的语音数据进行解码而从扬声器205输出。并且，如图12所示，例如能够将扬声器205搭载于与设置有显示输入部204的面相同的面，并将麦克风206搭载于框体201的侧面。
操作部207为使用键开关等的硬件键，接受来自用户的命令。例如，如图12所示，操作部207搭载于智能手机200的框体201的侧面，是用手指等按下时开启，手指离开时通过弹簧等的复原力而成为关闭状态的按钮式开关。
存储部212存储主控制部220的控制程序和控制数据、应用软件、将通信对象的名称和电话号码等建立对应关联的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览下载的Web数据及已下载的内容数据，并且临时存储流数据等。并且，存储部212由内置于智能手机的内部存储部217及装卸自如且具有外部存储器插槽的外部存储部218构成。另外，构成存储部212的各个内部存储部217与外部存储部218通过使用闪存类型(flash memory type)、硬盘类型(hard disk type)、微型多媒体卡类型(multimedia card micro type)、卡类型的存储器(例如，MicroSD(注册商标)存储器等)、RAM(Random Access Memory)或ROM(ReadOnly Memory)等存储介质来实现。
外部输入输出部213发挥与连结于智能手机200的所有外部设备的接口的作用，用于通过通信等(例如，通用串行总线(USB)、IEEE1394等)或网络(例如，互联网、无线LAN、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、RFID(Radio Frequency Identification)、红外线通信(Infrared Data Association：IrDA)(注册商标)、UWB(Ultra Wideband)(注册商标)或紫蜂(ZigBee)(注册商标)等)直接或间接地与其他外部设备连接。
作为与智能手机200连结的外部设备，例如有：有/无线头戴式耳机、有/无线外部充电器、有/无线数据端口、经由卡插槽连接的存储卡(Memory card)或SIM(SubscriberIdentity Module)/UIM(User Identity Module)卡、经由语音/视频I/O(Input/Output)端子连接的外部语音/视频设备、无线连接的外部语音/视频设备、有/无线连接的智能手机、有/无线连接的个人计算机、有/无线连接的PDA、有/无线连接的个人计算机、及有/无线连接的PDA、耳机等。外部输入输出部213能够将从这种外部设备接收到传送的数据传递至智能手机200内部的各构成要件、或将智能手机200内部的数据传送至外部设备。
GPS接收部214根据主控制部220的命令，接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，执行基于所接收的多个GPS信号的测位运算处理，检测包括智能手机200的纬度、经度及高度的位置。GPS接收部214在能够从无线通信部210或外部输入输出部213(例如无线LAN)获取位置信息时，还能够利用该位置信息检测位置。
动作传感器部215例如具备三轴加速度传感器等，根据主控制部220的命令，检测智能手机200的物理动作。通过检测智能手机200的物理动作，可检测智能手机200的移动方向或加速度。该检测结果被输出至主控制部220。
电源部216根据主控制部220的命令，向智能手机200的各部供给积蓄在电池(未图示)中的电力。
主控制部220具备微处理器，根据存储部212所存储的控制程序或控制数据进行动作，统一控制智能手机200的各部。并且，主控制部220为了通过无线通信部210进行语音通信或数据通信，具备控制通信***的各部的移动通信控制功能及应用处理功能。
应用处理功能通过主控制部220根据存储部212所存储的应用软件进行动作来实现。作为应用处理功能，例如有控制外部输入输出部213来与对象设备进行数据通信的红外线通信功能、进行电子邮件的收发的电子邮件功能、浏览Web页的Web浏览功能等。
并且，主控制部220具备根据接收数据或所下载的流数据等图像数据(静止图像或动态图像的数据)在显示输入部204显示影像等的图像处理功能。图像处理功能是指主控制部220对上述图像数据进行解码，对该解码结果实施图像处理并将图像显示于显示输入部204的功能。
而且，主控制部220执行对显示面板202的显示控制及检测通过操作部207、操作面板203进行的用户操作的操作检测控制。通过执行显示控制，主控制部220显示用于启动应用软件的图标或滚动条等软件键，或者显示用于创建电子邮件的窗口。另外，滚动条是指用于使无法落入显示面板202的显示区域的较大图像等，接受使图像的显示部分移动的命令的软件键。
并且，通过执行操作检测控制，主控制部220检测通过操作部207进行的用户操作，或者通过操作面板203接受对上述图标的操作或对上述窗口的输入栏输入字符串，或者接受通过滚动条进行的显示图像的滚动请求。
而且，通过执行操作检测控制，主控制部220具备判定对操作面板203操作的位置是与显示面板202重叠的重叠部分(显示区域)还是除此以外的不与显示面板202重叠的外缘部分(非显示区域)，并控制操作面板203的感应区域或软件键的显示位置的触摸面板控制功能。
并且，主控制部220还能够检测对操作面板203的手势操作，并根据检测到的手势操作执行预先设定的功能。手势操作表示并非以往的简单的触摸操作，而是通过手指等描绘轨迹、或者同时指定多个位置、或者组合这些来从多个位置对至少一个描绘轨迹的操作。
相机部208包含图1所示的数码相机中的外部存储器控制部20、记录介质21、显示控制部22、显示部23及操作部14以外的结构。能够通过相机部208生成的摄像图像数据记录于存储部212或通过输入输出部213或无线通信部210输出。图12所示的智能手机200中，相机部208搭载于与显示输入部204相同的面，但相机部208的搭载位置并不限定于此，还可搭载于显示输入部204的背面。
并且，相机部208能够利用于智能手机200的各种功能。例如，能够在显示面板202显示通过相机部208获取的图像，或作为显示面板203的操作输入之一来利用相机部208的图像。并且，GPS接收部214检测位置时，还能够参考来自相机部208的图像来检测位置。而且，还能够参考来自相机部208的图像，不使用三轴加速度传感器或与三轴加速度传感器同时使用来判断智能手机200的相机部208的光轴方向或判断当前的使用环境。当然，还能够在应用软件内利用来自相机部208的图像。
另外，还能够在静态图像或动态图像的图像数据上附加通过GPS接收部214获取的位置信息、通过麦克风206获取的语音信息(可通过主控制部等进行语音文本转换而成为文本信息)、通过动作传感器部215获取的姿势信息等而记录于存储部212或通过输入输出部213或无线通信部210输出。
如上所述的结构的智能手机200中，作为相机部208的成像元件使用成像元件5，主控制部220及相机部208中，进行图8中说明的处理，由此即使在大离焦状态下，也能够进行精度高的对焦控制。
如上所述说明，本说明书中公开有以下事项。
所公开的摄像装置具备：成像元件，其具有包含第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部的多个信号检测部沿行方向及与上述行方向正交的列方向以二维状配置的摄像面，在上述摄像面上，上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的组对沿上述行方向排列多个的组对行的周围仅配置有上述第3信号检测部，上述第1信号检测部检测与通过沿行方向分割的摄像光学***的光瞳区域中的一侧分割区域的光束对应的信号，上述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束对应的信号，上述第3信号检测部检测与通过上述两个分割区域的光束对应的信号；散焦量生成部，其通过使用位于与包含构成上述组对行的上述多个第1信号检测部的行及包含构成上述组对行的上述多个第2信号检测部的行不同的行，且以与构成上述组对行的上述组对的排列间距相同的间距排列且数量多于构成上述组对行的上述组对的数量的上述第3信号检测部的检测信号组、上述多个第1信号检测部的检测信号组及上述多个第2信号检测部的检测信号组的运算，计算出相当于对上述多个第1信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第一相关值和上述多个第2信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第二相关值进行加法运算的值的第三相关值，并从上述第三相关值生成散焦量；及对焦控制部，其根据由上述散焦量生成部生成的散焦量进行上述摄像光学***的对焦控制。
所公开的摄像装置中，上述成像元件中，构成上述组对的上述第1信号检测部与上述第2信号检测部可配置在不同的行。
所公开的摄像装置中，包含数量多于上述组对的数量的第3信号检测部的行可以是包含上述多个第1信号检测部的行与包含上述多个第2信号检测部的行之间的行。
所公开的摄像装置，还可具备判定上述摄像面上成像于包含上述组对行的区域的主要被摄体的对焦度的对焦度判定部，上述散焦量生成部，可在通过上述对焦度判定部判定为上述对焦度小于阈值时，从上述第三相关值生成散焦量，在通过上述对焦度判定部判定为上述对焦度为上述阈值以上时，从上述多个第1信号检测部的检测信号组与上述多个第2信号检测部的检测信号组的相关值生成散焦量。
所公开的摄像装置中，可以是上述对焦度越低则上述散焦量生成部越增加构成计算上述第三相关值时所使用的上述第3信号检测部的检测信号组的检测信号的数量。
所公开的对焦控制方法，其为具有成像元件的摄像装置的对焦控制方法，上述成像元件具有包含第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部的多个信号检测部沿行方向及与上述行方向正交的列方向以二维状配置的摄像面，在上述摄像面上，上述第1信号检测部及上述第2信号检测部的组对沿上述行方向排列多个的组对行的周围仅配置有上述第3信号检测部，上述第1信号检测部检测与通过沿行方向分割的摄像光学***的光瞳区域中的一侧分割区域的光束对应的信号，上述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束对应的信号，上述第3信号检测部检测与通过上述两个分割区域的光束对应的信号，上述对焦控制方法具备：散焦量生成步骤，其通过使用位于与包含构成上述组对行的上述多个第1信号检测部的行及包含构成上述组对行的上述多个第2信号检测部的行不同的行，且以与构成上述组对行的上述组对的排列间距相同间距排列且数量多于构成上述组对行的上述组对的数量的上述第3信号检测部的检测信号组、上述多个第1信号检测部的检测信号组及上述多个第2信号检测部的检测信号组的运算，计算出相当于对上述多个第1信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第一相关值和上述多个第2信号检测部的检测信号组与上述第3信号检测部的检测信号组之间的第二相关值进行加法运算的值的第三相关值，并从上述第三相关值生成散焦量；及对焦控制步骤，其根据通过上述散焦量生成步骤生成的散焦量进行上述摄像光学***的对焦控制。
产业上的可利用性
本发明适用于数码相机等时，便利性高且有效。
符号说明
1-成像透镜，2-光圈，5-成像元件，11-***控制部(对焦控制部)，19-相位差AF处理部(散焦量生成部，对焦度判定部)，50-摄像面，51-像素、摄像用像素(第3信号检测部)，52A、52B-相位差检测用像素(第1信号检测部、第2信号检测部)，53-AF区，X-行方向，Y-列方向。

Claims (6)

1.一种摄像装置，其具备：
摄像元件，其具有将包含第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部的多个信号检测部沿行方向及与所述行方向正交的列方向以二维状配置的摄像面，在所述摄像面上，在所述第1信号检测部及所述第2信号检测部的组对沿所述行方向排列多个的组对行的周围仅配置有所述第3信号检测部，所述第1信号检测部检测与通过沿所述行方向分割的摄像光学***的光瞳区域中的一侧分割区域的光束对应的信号，所述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束对应的信号，所述第3信号检测部检测与通过所述一侧分割区域和所述另一侧分割区域的光束对应的信号；
散焦量生成部，其通过使用所述第3信号检测部的检测信号组、多个所述第1信号检测部的检测信号组及多个所述第2信号检测部的检测信号组的运算，计算出作为对多个所述第1信号检测部的检测信号组与所述第3信号检测部的检测信号组之间的第一相关值和多个所述第2信号检测部的检测信号组与所述第3信号检测部的检测信号组之间的第二相关值进行加法运算的值的第三相关值，并从所述第三相关值生成散焦量，该第3信号检测部的检测信号组位于与包含构成所述组对行的多个所述第1信号检测部的行及包含构成所述组对行的多个所述第2信号检测部的行不同的行，且以与构成所述组对行的所述组对的排列间距相同的间距排列，且数量多于构成所述组对行的所述组对的数量；及
对焦控制部，其根据由所述散焦量生成部生成的散焦量进行所述摄像光学***的对焦控制。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述摄像元件中，构成所述组对的所述第1信号检测部与所述第2信号检测部配置在不同的行。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
包含数量多于所述组对的数量的第3信号检测部的行，是包含多个所述第1信号检测部的行与包含多个所述第2信号检测部的行之间的行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，
所述摄像装置还具备判定所述摄像面上成像于包含所述组对行的区域的主要被摄体的对焦度的对焦度判定部，
所述散焦量生成部，当通过所述对焦度判定部判定为所述对焦度小于阈值时，从所述第三相关值生成散焦量，当通过所述对焦度判定部判定为所述对焦度为所述阈值以上时，从多个所述第1信号检测部的检测信号组与多个所述第2信号检测部的检测信号组的相关值生成散焦量。
5.根据权利要求4所述的摄像装置，其中，
所述对焦度越低，则所述散焦量生成部越增加构成计算所述第三相关值时所使用的所述第3信号检测部的检测信号组的检测信号的数量。
6.一种对焦控制方法，其为具有摄像元件的摄像装置的对焦控制方法，所述摄像元件具有将包含第1信号检测部、第2信号检测部及第3信号检测部的多个信号检测部沿行方向及与所述行方向正交的列方向以二维状配置的摄像面，在所述摄像面上，在所述第1信号检测部及所述第2信号检测部的组对沿所述行方向排列多个的组对行的周围仅配置有所述第3信号检测部，所述第1信号检测部检测与通过沿所述行方向分割的摄像光学***的光瞳区域中的一侧分割区域的光束对应的信号，所述第2信号检测部检测与通过另一侧分割区域的光束对应的信号，所述第3信号检测部检测与通过所述一侧分割区域和所述另一侧分割区域的光束对应的信号，所述对焦控制方法具备：
散焦量生成步骤，其通过使用所述第3信号检测部的检测信号组、多个所述第1信号检测部的检测信号组及多个所述第2信号检测部的检测信号组的运算，计算出作为对多个所述第1信号检测部的检测信号组与所述第3信号检测部的检测信号组之间的第一相关值和多个所述第2信号检测部的检测信号组与所述第3信号检测部的检测信号组之间的第二相关值进行加法运算的值的第三相关值，并从所述第三相关值生成散焦量，该第3信号检测部的检测信号组位于与包含构成所述组对行的多个所述第1信号检测部的行及包含构成所述组对行的多个所述第2信号检测部的行不同的行，且以与构成所述组对行的所述组对的排列间距相同间距排列，且数量多于构成所述组对行的所述组对的数量；及
对焦控制步骤，其根据通过所述散焦量生成步骤生成的散焦量进行所述摄像光学***的对焦控制。
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