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CN102752510A - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种摄像设备及其控制方法，该摄像设备包括具有多个焦点检测像素的摄像装置、相位差检测型第一焦点检测器、对比度检测型第二焦点检测器和控制器。该控制器用于：当由第一焦点检测器所检测到的偏移量大于阈值时，即使第二焦点检测器检测到与对比度值的峰值相对应的透镜位置，也使得第二焦点检测器继续进行焦点检测，并且当偏移量等于或小于阈值时，将摄像透镜移动至提供由第二焦点检测器所检测到的对比度值的峰值的透镜位置。

Description

摄像设备及其控制方法
(本申请是申请日为2010年6月7日、申请号为201010194678.X、发明名称为“摄像设备及其控制方法”的申请的分案申请。)
技术领域
本发明涉及一种数字照相机和数字摄像机等的摄像设备。
背景技术
日本特开(“JP”)2003-295047号公报提出了一种混合焦点检测单元，该混合焦点检测单元用于使用相位差检测方法的自动调焦单元(“相位差AF”)将调焦透镜移动至聚焦位置附近的位置，然后使用对比度检测方法的自动调焦单元(“对比度AF”)将调焦透镜精确地移动至聚焦位置。JP 2009-003122通过向摄像装置设置焦点检测像素来实现相位差检测功能。
然而，对比度AF的问题是，焦点检测区域中的高对比度背景增强了对比度，并且使得将该对比度变化(以下称之为“假峰值”)错误地检测为聚焦位置。另外，摄像时的噪声比随着ISO感光度的增大而增大，并且由于噪声导致检测到假峰值。因此，需要提高对比度AF精度或最终的混合AF精度。
发明内容
本发明提供一种提高了对比度检测方法的自动调焦精度的摄像装置。
根据本发明的一个方面，一种摄像设备包括：摄像装置，该摄像装置包括多个摄像像素和多个焦点检测像素，其中，每一个所述摄像像素用于接收通过摄像透镜的出射光瞳的光并生成被摄体的图像，每一个所述焦点检测像素用于接收通过所述摄像透镜的所述出射光瞳的一部分区域的光；第一焦点检测器，用于通过检测由所述多个焦点检测像素所形成的被摄体的成对图像之间的偏移量来检测焦点；以及第二焦点检测器，用于通过检测与由所述多个摄像像素所形成的被摄体的图像的对比度值的峰值相对应的透镜位置来检测焦点，其特征在于，所述摄像设备还包括控制器，其中，当由所述第一焦点检测器所检测到的偏移量大于阈值时，即使所述第二焦点检测器检测到与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置，所述控制器也使得所述第二焦点检测器继续检测焦点，并且当所述偏移量等于或小于所述阈值时，所述控制器将所述摄像透镜移动至由所述第二焦点检测器所检测到的与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置。
根据本发明的另一方面，一种摄像设备的控制方法，包括以下步骤：第一焦点检测步骤，用于通过检测由多个焦点检测像素所形成的被摄体的成对图像之间的偏移量来检测焦点，其中，每一个所述焦点检测像素用于接收通过摄像透镜的出射光瞳的一部分区域的光；以及第二焦点检测步骤，用于通过检测与由多个摄像像素所形成的被摄体的图像的对比度值的峰值相对应的透镜位置来检测焦点，其中，每一个所述摄像像素用于接收通过所述摄像透镜的出射光瞳的光并生成所述被摄体的图像，其特征在于，当在所述第一焦点检测步骤中由第一焦点检测器所检测到的偏移量大于阈值时，即使检测到了与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置，也控制所述第二焦点检测步骤以继续进行焦点检测，并且当所述偏移量等于或小于所述阈值时，将所述摄像透镜移动至通过所述第二焦点检测步骤所检测到的与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将显而易见。
附图说明
图1是根据本实施例的数字照相机(摄像设备)的框图；
图2是用于说明由图1所示的数字照相机中的照相机MPU执行的焦点检测处理的流程图。
具体实施方式
图1是根据本实施例的数字照相机(摄像设备)的框图。根据本实施例的数字照相机是更换镜头型单镜头反光照相机，并且包括镜头单元100和照相机机体120。镜头单元100通过图1中以中间虚线所示的接口(mount)M与照相机机体120连接。
镜头单元100包括第一透镜单元101、光圈/快门102、第二透镜单元103、调焦透镜单元(以下简称为“调焦透镜”)104和驱动/控制系统。因此，镜头单元100具有包括调焦透镜104并用于形成被摄体的图像的摄像透镜。
第一透镜单元101被配置在镜头单元100的顶部，并且保持第一透镜单元101可沿着光轴方向OA来回移动。光圈/快门102用于通过调节其开口直径来调节摄像时的光量，并且还在拍摄静止图像时用作曝光时间调节快门。光圈/快门102和第二透镜单元103一起沿着光轴方向OA来回移动，并且结合第一透镜单元101的来回移动提供变焦功能。调焦透镜104通过沿着光轴方向OA来回移动来提供自动调焦。
驱动/控制系统包括变焦致动器111、光圈/快门致动器112、调焦致动器113、变焦驱动器114、光圈/快门驱动器115、调焦驱动器116、镜头MPU 117和镜头存储器118。
对于变焦操作，变焦致动器111在光轴方向OA上来回移动第一透镜单元101和第二透镜单元103。光圈/快门致动器112控制光圈/快门102的开口直径，调节摄像光量，并且控制静止图像拍摄时的曝光时间。
调焦致动器113通过沿着光轴方向OA来回移动调焦透镜104提供自动调焦。调焦致动器113用作用于检测调焦透镜104的当前位置的位置检测器。
变焦驱动器114根据拍摄者的变焦操作驱动变焦致动器111。光圈/快门驱动器115通过控制对光圈/快门致动器112的驱动来控制光圈/快门102的开口。
调焦驱动器116基于焦点检测结果控制调焦致动器113的驱动，并且在光轴方向OA上来回移动调焦透镜104以进行自动调焦。
镜头MPU 117提供与摄像镜头有关的所有操作和控制，并且控制变焦驱动器114、光圈/快门驱动器115、调焦驱动器116和镜头存储器118。另外，镜头MPU 117检测当前透镜位置，并且响应于来自照相机MPU 125的请求，提供透镜位置信息。镜头存储器118存储自动调焦所需的光学信息。
照相机机体120包括光学低通滤波器121、摄像装置122和驱动/控制系统。
低通滤波器121和摄像装置122用作用于使用来自镜头单元100的光形成被摄体图像的摄像光学系统。
光学低通滤波器121减轻所拍摄图像的伪色和摩尔纹。
摄像装置122包括C-MOS传感器及其外围电路，其中，在横向上具有“m”个像素且在纵向上具有“n”个像素的光接收像素上配置一个光电转换元件。将摄像装置122配置成所有像素可以独立地提供输出。将这些像素中的一些指派为焦点检测像素，其中，每一焦点检测像素用于提供摄像面上的相位差检测方法的焦点检测(“摄像面相位差AF”)。
更具体地，摄像装置122包括多个摄像像素，其中，每一个摄像像素用于接收通过用于形成被摄体图像的摄像透镜的出射光瞳的整个区域的光。摄像装置122还包括多个焦点检测像素，其中，每一个焦点检测像素用于接收通过摄像透镜的出射光瞳的一部分区域的光。这多个焦点检测像素可以全部接收通过摄像透镜的出射光瞳的整个区域的光。例如，在摄像装置122中的2行×2列的像素中，保留以对角配置的成对G像素作为摄像像素，并且以焦点检测像素代替R像素和B像素。
驱动/控制系统包括摄像装置驱动器123、图像处理器124、照相机MPU 125、显示器126、操作开关(SW)127、存储器128、摄像面相位差检测焦点检测器(“IPF”)129、对比度焦点检测器130和ISO感光度设置单元132。
摄像装置驱动器123控制摄像装置122的操作，对获得的图像信号提供模拟-数字转换，并且将结果信号发送至照相机MPU125。图像处理器124对由摄像装置122获得的图像提供诸如γ转换、颜色插值和JPEG压缩等的各种处理。
照相机MPU(控制器或处理器)125提供与照相机机体120有关的所有操作和控制。照相机MPU 125控制摄像装置驱动器123、图像处理器124、显示器126、操作SW 127、存储器128、IPF 129和对比度焦点检测器130。
照相机MPU 125通过接口M的信号线与镜头MPU 117连接，并且请求镜头MPU 117获得透镜位置，以将透镜驱动预定驱动量并获得镜头单元100特有的光学信息。当装配了图像倍率变化大的镜头时，照相机MPU 125可以从镜头MPU 117获得镜头的信息。照相机MPU 125包括用于存储控制照相机操作所使用的程序的ROM 125a、用于存储变量的RAM 125b和用于存储各种参数的EEPROM 125c。
而且，照相机MPU 125使用存储在ROM 125a中的程序执行图2所示的焦点检测处理。更具体地，照相机MPU 125基于摄像面相位差AF的偏移量(图像信息)，判断由对比度焦点检测器130所检测到的峰值位置是正确的聚焦位置还是假峰值。
显示器126包括LCD，并且用于显示与照相机的摄像模式有关的信息、摄像前的预览图像、摄像后的确认图像和焦点检测时的聚焦状况显示图像。
操作开关127包括电源开关、释放(摄像触发器)开关、变焦操作开关、摄像模式选择开关等。存储器128是用于存储所拍摄的图像的可拆卸闪存。
IPF(第一焦点检测器)129利用内置于摄像装置122中的焦点检测像素的图像信号进行相位差AF方法的焦点检测处理。更具体地，IPF 129基于由焦点检测像素使用通过摄像光学系统的成对光瞳区域的光束(light flux)所形成的成对图像的偏移量，提供摄像面相位差AF。摄像面相位差AF的原理类似于JP2009-003122及其图5～7和16所述的原理。
对比度焦点检测器(第二焦点检测器)130利用由图像处理器124所获得的图像信息的对比度成分，提供对比度AF。对比度AF使用定义检测焦点的区域的焦点检测区域和所谓的爬山方法，移动调焦透镜104，并且检测提供对比度值的峰值的调焦透镜104的位置。
如上所述，当装配了图像倍率变化大的镜头时，照相机MPU 125可以从镜头MPU 117获得镜头的信息。照相机MPU 125与对比度焦点检测器130通信，并且可以判断焦点检测区域是否大于预定区域。将该预定区域存储在EEPROM 125c中。
ISO感光度设置单元132设置ISO 50～ISO 3200。
因此，该实施例利用组合摄像面相位差AF和对比度AF的混合焦点检测器。该实施例快速移动调焦透镜104至聚焦位置附近的位置，然后精确定位调焦透镜104至该聚焦位置，从而得以兼顾应答性和焦点检测精度。在被摄体具有重复图案时，摄像面相位差AF可能错误地检测聚焦位置，但是，对比度AF可以防止该错误检测。另外，如后面所述，本实施例提高了在对比度AF检测峰值时的聚焦位置检测精度。
现参考图2，说明由照相机MPU(处理器)125执行的焦点检测处理。在图2中，“S”表示“step(步骤)”的缩写。图2是用于说明存储在ROM 125a中的由照相机MPU 125执行的焦点检测处理的流程图。
当用户操纵操作SW 127时，照相机MPU 125开始焦点检测处理。首先，照相机MPU 125利用摄像面相位差AF进行焦点检测处理，并且判断是否检测到了离焦量。照相机MPU 125继续进行摄像面相位差AF，直到检测到离焦量为止。当判断为检测到离焦量时，照相机MPU 125对图像信号进行必要的校正，然后将调焦透镜104移动至聚焦位置附近的位置。之后，照相机MPU 125从该位置开始在聚焦位置存在方向上移动调焦透镜104，并开始对比度AF。将对比度AF的驱动间隔预先存储在EEPROM 125c中。
接着，照相机MPU 125获得由对比度焦点检测器130所设置的焦点检测区域(未示出)的焦点评价值(S201)。另外，照相机MPU 125从IPF 129获得与所设置的焦点检测区域(未示出)相对应的图像信息(S202)。S201和S202的顺序是任意的，并且将在S201和S202获得的值临时存储在RAM 125b中。因此，即使在摄像面相位差AF已转换成对比度AF之后，该实施例也与摄像面相位差AF同步地执行对比度AF。
接着，照相机MPU 125判断是否检测到了峰值或者对比度AF的评价值是否从升高改变成下降并且该下降量达到了预先存储在EEPROM 125c中的峰值判断阈值(S203)。当照相机MPU125判断为仍未检测到峰值时(S203为“否”)，流程返回至S201。
另一方面，当照相机MPU 125判断为检测到了峰值时(S203为“是”)，照相机MPU 125根据在S202获得的图像信息运算两个图像之间的偏移量，并且判断该偏移量是否等于或小于预定值(S204)。将该预定值(阈值)预先存储在EEPROM 125c中。当判断为偏移量大于预定值时(S204为“否”)，照相机MPU 125将在S203检测到的对比度值的峰值当作为假峰值，并且流程返回至S201。
根据传统对比度AF，在S201～S203之后，如果S203为“是”，则进入S205。另一方面，由于S204提高了对比度AF的焦点检测精度，因而该实施例进行S202和S204。
另一方面，当判断为偏移量等于或小于预定值时(步骤S204为“是”)，由于当前位置很可能接近聚焦位置并且在S203检测到的峰值是聚焦位置，因而照相机MPU 125将调焦透镜104移动至峰值位置(S205)。此时，可以缩短调焦透镜104的驱动间隔。
在IPF 129检测到的偏移量大于该阈值时，即使对比度焦点检测器130检测到峰值位置，照相机MPU 125也使得焦点检测器129和焦点检测器130继续进行焦点检测。这是因为在S203检测到的峰值位置很可能是假峰值。另一方面，当对比度焦点检测器130检测到峰值位置并且由IPF 129检测到的偏移量等于或小于该阈值时，照相机MPU 125将摄像透镜的调焦透镜104移动至在S203检测到的峰值位置。照相机MPU 125提供照相机MPU125控制焦点检测器129和焦点检测器130这两者的第一模式。
当判断为ISO感光度设置单元132设置了等于或高于诸如ISO 800以上的预定值的高ISO感光度时，照相机MPU 125可以执行图2所示的焦点检测方法(第一模式)。当判断为不是这种情况时，照相机MPU 125可以进行从图2去除S202和S204的普通对比度AF(第二模式)。将该预定值预先存储在EEPROM 125c中。
当照相机MPU 125判断为ISO感光度设置单元132设置了小于预定值的ISO感光度时，进行第二模式。在这种情况下，当对比度焦点检测器130检测到峰值位置时，照相机MPU 125控制对比度焦点检测器130，以使得可以将调焦透镜104移动至峰值位置。在第二模式下，照相机MPU 125停止IPF 129或者忽略来自IPF 129的信息。
另外，照相机MPU 125与镜头MPU 117通信，并且可以在判断为焦点检测区域(未示出)大于预定区域时进行第一模式，并且在判断为焦点检测区域等于或小于预定区域时进行第二模式。将该预定区域预先存储在EEPROM 125c中。
该摄像设备可应用于被摄体的拍摄。
尽管参考典型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典型实施例。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 (4)

1.一种摄像设备，包括：摄像装置，该摄像装置包括多个摄像像素和多个焦点检测像素，其中，所述多个摄像像素用于接收通过包括调焦透镜的摄像透镜的出射光瞳的光并且生成被摄体的图像，每一个焦点检测像素用于接收通过所述摄像透镜的出射光瞳的一部分区域的光；第一焦点检测器，用于通过检测所述多个焦点检测像素所形成的所述被摄体的成对图像之间的偏移量来检测焦点；第二焦点检测器，用于通过检测与焦点检测区域中的多个摄像像素所形成的被摄体的图像的对比度值的峰值相对应的透镜位置来检测焦点；以及控制器，用于控制所述第一焦点检测器和所述第二焦点检测器，并且控制所述调焦透镜的移动，
其中，所述第二焦点检测器与所述第一焦点检测器同步地检测焦点，以及
当所述第一焦点检测器所检测到的偏移量大于阈值时，即使所述第二焦点检测器检测到与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置，所述控制器也控制所述第二焦点检测器继续检测焦点，以及当所述偏移量等于或小于所述阈值时，所述控制器将所述调焦透镜移动至所述第二焦点检测器所检测到的与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括ISO感光度设置单元，所述ISO感光度设置单元用于设置ISO感光度，
其中，所述控制器进行控制，使得当所述ISO感光度设置单元设置了等于或小于预定值的ISO感光度，并且所述第二焦点检测器检测到与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置时，将所述调焦透镜移动至与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制器进行控制，使得当所述焦点检测区域小于预定区域并且所述第二焦点检测器检测到与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置时，将所述调焦透镜移动至与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置。
4.一种摄像设备的控制方法，包括以下步骤：第一焦点检测步骤，用于通过检测多个焦点检测像素所形成的被摄体的成对图像之间的偏移量来检测焦点，其中，每一个焦点检测像素用于接收通过包括调焦透镜的摄像透镜的出射光瞳的一部分区域的光；以及第二焦点检测步骤，用于通过检测与多个摄像像素所形成的所述被摄体的图像的对比度值的峰值相对应的透镜位置来检测焦点，其中，所述多个摄像像素用于接收通过所述摄像透镜的出射光瞳的光并且生成所述被摄体的图像，
其中，与所述第一焦点检测步骤同步地执行所述第二焦点检测步骤，以及
当在所述第一焦点检测步骤中所检测到的偏移量大于阈值时，即使检测到与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置，也控制所述第二焦点检测步骤以继续进行焦点检测，以及当所述偏移量等于或小于所述阈值时，将所述调焦透镜移动至所述第二焦点检测步骤所检测到的与所述对比度值的峰值相对应的透镜位置。
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