CN101841656A - 摄像设备和信号处理器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄像设备和信号处理器。该摄像设备即照相机(100)包括：摄像元件(105)，其包括多个摄像像素(106)和多个焦点检测像素(107)，所述摄像像素用于对由来自摄像光学系统的光束所形成的图像进行光电转换，所述焦点检测像素用于对由来自所述摄像光学系统的光束的分割光束所形成的图像进行光电转换；焦点检测器(113)，用于基于所述焦点检测像素(107)的输出，进行所述摄像光学系统的焦点检测；光圈控制器(104)，用于进行控制，以使得在所述焦点检测器(113)进行焦点检测时，所述摄像光学系统的光圈值等于或小于预定值；以及曝光控制器(110)，用于根据由所述光圈控制器(104)所控制的光圈值，调整曝光条件。

Description

摄像设备和信号处理器

技术领域

本发明涉及数字照相机或摄像机等的摄像设备，尤其涉及基于来自摄像元件的输出进行焦点检测的摄像设备。

背景技术

日本专利3592147公开了使用摄像元件进行焦点检测的摄像设备。该摄像设备的摄像元件在构成该摄像元件的像素的一部分中包含光学特性与其它像素的光学特性不同的多对焦点检测像素，并且基于这些焦点检测像素的输出进行焦点检测。在该摄像设备中，使用焦点检测像素的周边像素的图像信号来插值与来自该焦点检测像素的信号相对应的图像信号。

日本特公平7-62731公开了检测入射光束的渐晕(vignetting)以切换光学系统的光圈的自动焦点检测设备。该自动焦点检测设备包括：第一焦点检测器，其接收相对于来自被摄体的且通过摄像光学系统的彼此不同的光学系统的一对光束具有第一光圈值的光束；和第二焦点检测器，其接收具有比第一光圈值大的第二光圈值的光束。此外，该自动焦点检测设备包括检测具有第一光圈值的光束中的渐晕的不平衡状态检测器，并被配置为根据该不平衡状态检测器的检测结果在第一焦点检测器和第二焦点检测器之间切换，以进行焦点检测。

日本特开2000-165740公开了以下便携式摄像机(camcorder)：对该便携式摄像机进行配置，以使得电荷累积时间延长，从而防止播放质量因视频拍摄时该便携式摄像机的摄像元件的电荷累积时间缩短而劣化。日本特开平7-298002公开了以下摄像设备：该摄像设备被配置为基于闪烁的闪烁周期将摄像元件的电荷累积时间设置为固定值，从而防止可视性因视频的各帧的亮度变化而劣化。

然而，在日本专利3592147所公开的结构中，在控制拍摄时的光强度的光圈的开口等于或小于布置在焦点检测像素前方的遮光层的开口时，在到焦点检测像素的入射光束中，由该光圈产生渐晕。当从焦点检测像素输出的图像信号被该渐晕扰乱时，不能够进行精确的焦点检测。

在日本特公平7-62731所公开的结构中，在控制拍摄时的光强度的光圈的开口窄于第一和第二焦点检测器的各个开口时，在到各个焦点检测器的入射光束中产生渐晕，并且不能够进行精确的焦点检测。

在由便携式摄像机进行日本专利3592147和日本特公平7-62731所公开的焦点检测的情况下，在光圈设置被控制为小光圈侧时，在焦点检测像素中产生渐晕，并且不能够进行精确的焦点检测。此外，在这种焦点检测时，当基于在闪烁照明下拍摄时闪烁的闪烁周期将摄像元件的电荷累积时间设置为固定值时，通过光圈设置和信号增益调整来进行曝光量的调整。因此，当被摄体亮时，光圈容易缩小。结果，在焦点检测像素中产生渐晕，并且不能够进行精确的焦点检测。

发明内容

本发明提供能够通过控制摄像光学系统的光圈以防止渐晕产生来进行焦点检测的摄像设备。

根据本发明的一个方面，一种摄像设备，包括：摄像元件，其包括多个摄像像素和多个焦点检测像素，所述摄像像素用于对由来自摄像光学系统的光束所形成的图像进行光电转换，所述焦点检测像素用于对由来自所述摄像光学系统的光束的分割光束所形成的图像进行光电转换；焦点检测器，用于基于所述焦点检测像素的输出，进行所述摄像光学系统的焦点检测；光圈控制器，用于进行控制，以使得在所述焦点检测器进行焦点检测时，所述摄像光学系统的光圈值等于或小于预定值；以及曝光控制器，用于根据由所述光圈控制器所控制的光圈值，调整曝光条件。

根据本发明的另一方面，一种用于摄像设备的信号处理器，所述摄像设备包括包含多个摄像像素和多个焦点检测像素的摄像元件，其中，所述摄像像素用于对由来自摄像光学系统的光束所形成的图像进行光电转换，所述焦点检测像素用于对由来自所述摄像光学系统的光束的分割光束所形成的图像进行光电转换，所述信号处理器包括：焦点检测器，用于基于所述焦点检测像素的输出，进行所述摄像光学系统的焦点检测；光圈控制器，用于进行控制，以使得在所述焦点检测器进行焦点检测时，所述摄像光学系统的光圈值等于或小于预定值；以及曝光控制器，用于根据由所述光圈控制器所控制的光圈值，调整曝光条件。

根据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

图1是本实施例中的摄像设备的结构图。

图2是本实施例中的摄像像素组和焦点检测像素组的配置图。

图3是实施例1中在进行焦点检测时摄像设备的操作流程。

图4是实施例2中在进行焦点检测时摄像设备的操作流程。

图5是实施例1中在像素阵列的一部分行处配置有焦点检测像素的摄像元件的像素配置的一个示例。

图6A和6B分别是图5中的第一焦点检测像素和第二焦点检测像素的结构图。

图7A和7B是分别示出本实施例中聚焦状态下和前焦点状态下的图像信号的相位差异的例示。

具体实施方式

以下将参考附图来说明本发明的典型实施例。在各个附图中，将利用相同的附图标记来表示相同的元件，并且将省略对它们的重复说明。

实施例1

首先，将说明本发明的实施例1中的摄像设备。图1是本发明中的摄像设备(数字照相机)的结构图。照相机100(数字照相机)具有利用来自被摄体的光束形成被摄体图像的透镜组101。在本实施例中，在照相机100中一体形成透镜组101。本实施例不限于此，而且可以单独配置透镜组101，以从照相机100可拆卸。

透镜组101包括调焦透镜(未示出)。透镜控制器102控制调焦透镜的位置。光圈103构成摄像光学系统的一部分，并且调整来自透镜组101的入射光强度。光圈控制器104(控制器)控制光圈103的开口的量。如以下所述，当进行焦点检测时，光圈控制器104进行控制，以使得摄像光学系统的光圈打开预定开口状态以上，即摄像光学系统的光圈值(F值)变为等于或小于预定值(等于或小于用于防止渐晕的光圈值)的值。

另外，照相机100配置有作为光电转换元件的摄像元件105。例如，摄像元件105由CMOS传感器构成，该CMOS传感器通过使用来自透镜组101的光束在其光接收面上形成被摄体图像。摄像元件105具有由多个摄像像素构成的摄像像素组106，这些多个摄像像素各自包括R、G和B的单色滤波器，并且对由透镜组101所形成的被摄体图像进行光电转换。摄像像素组106输出用于生成被摄体图像的图像信号。另外，摄像元件105具有输出用于检测透镜组101的焦点状态(焦点检测)的一对图像信号的多个焦点检测像素组107。焦点检测像素组107包括多个第一和第二焦点检测像素，这些多个第一和第二焦点检测像素各自对由以下所述的光瞳分割光学系统108已进行了光瞳分割的光束进行光电转换。因而，摄像元件105包括：多个摄像像素，其对由来自摄像光学系统的光束所形成的被摄体图像进行光电转换；以及多个焦点检测像素，其对由来自摄像光学系统的光束的分割光束所形成的图像进行光电转换。

图5是像素矩阵的一部分行处配置有焦点检测像素的摄像元件的像素配置的一个示例。在图5中，R、G和B分别表示红色、绿色和蓝色滤波器。摄像像素中的这种滤波器配置是众所周知的拜耳配置。S1和S2分别是第一焦点检测像素和第二焦点检测像素。这些焦点检测像素的光学特性不同于摄像像素的光学特性。

图6A是图5中的第一焦点检测像素S1的结构图。在图6A中，在第一焦点检测像素S 1的光入射侧处形成微型透镜501。附图标记502表示构成用于形成微型透镜501的平面的平滑层。附图标记503表示遮光层，并且该遮光层具有相对于第一焦点检测像素S1的光电转换区域504的中心O、沿一个方向离心的光圈开口。

图6B是图5中的第二焦点检测像素的结构图。在图6B中，在第二焦点检测像素的光入射侧处形成微型透镜601。附图标记602表示构成用于形成微型透镜601的平面的平滑层。附图标记603表示遮光层，并且该遮光层具有相对于第二焦点检测像素S2的光电转换区域604的中心O、沿与第一焦点检测像素S1中所配置的遮光层503相反的方向离心的光圈开口。

因而，第一焦点检测像素S1的遮光层503和第二焦点检测像素S2的遮光层603在相对于各个微型透镜的光轴对称的位置处，均具有光圈开口。根据这种结构，从第一焦点检测像素S1和第二焦点检测像素S2观看摄像光学系统的情况等同于摄像光学系统的光瞳被对称分割的状态。

在图5中，随着摄像元件的数量增加，在包括第一焦点检测像素S1的行和包括第二焦点检测像素S2的行处形成的两个图像更加近似。在摄像光学系统聚焦于被摄体的状态下，从包括第一焦点检测像素S1的行和包括第二焦点检测像素S2的行所获得的输出(图像信号)彼此一致。另一方面，当摄像光学系统散焦时，在从第一焦点检测像素S1和第二焦点检测像素S2所获得的图像信号之间产生相位差。前焦点状态和后焦点状态时的相位差的方向彼此相反。

图7A是示出聚焦状态时的图像信号的相位差的例示，并且图7B是示出前焦点状态时的图像信号的相位差的例示。在图7A和7B中，两个焦点检测像素S1和S2彼此接近，并且分别由A点和B点来表示。附图中省略了摄像像素。

来自被摄体上的特定点的光束被分割成光束ΦLa和光束ΦLb，其中，光束ΦLa通过与焦点检测像素A相对应的分割光瞳以入射焦点检测像素A，光束ΦLb通过与焦点检测像素B相对应的分割光瞳以入射焦点检测像素B。这两个光束从被摄体上的同一点出射。因此，在如图7A所示摄像光学系统聚焦(处于聚焦状态)的情况下，这两个光束通过同一微型透镜以到达摄像元件上的同一点。因此，从包括第一焦点检测像素A(S1)的行和从包括第二焦点检测像素B(S2)的行所获得的图像信号彼此一致。

另一方面，在如图7B所示摄像光学系统散焦(处于前焦点状态)的情况下，这两个光束ΦLa和ΦLb的到达位置因光束ΦLa和ΦLb相对于微型透镜的入射角的变化而偏移。因此，在从包括第一焦点检测像素A(S1)的行和从包括第二焦点检测像素B(S2)的行所获得的图像信号之间产生相位差。

在本实施例中，第一相位差传感器由多个第一焦点检测像素S1构成，并且第二相位差传感器由多个第二焦点检测像素S2构成。第一相位差传感器输出一对图像信号中的一个图像信号，并且第二相位差传感器输出该一对图像信号中的另一个图像信号。

另外，在图1中，摄像元件105配置有光瞳分割光学系统108，光瞳分割系统108使得来自透镜组101的光束中已经进行了光瞳分割的光束入射第一和第二相位差传感器。

本实施例所使用的摄像元件105的像素配置如图2所示。在图2中，将焦点检测像素组107中的第一和第二焦点检测像素分别表示为S1和S2。第一焦点检测像素S1和第二焦点检测像素S2的结构分别与图6A和6B所示的结构相同。换言之，设置在第一焦点检测像素S1中的遮光层503和设置在第二焦点检测像素S2中的遮光层603在相对于作为光瞳分割光学系统108的微型透镜501和601的光轴对称的位置处，分别具有光圈开口。

在图2中，离散插入了第一焦点检测像素S1的像素行构成第一相位差传感器。布置在与第一相位差传感器相距预定间隔(图2中相距1个像素的间隔)的位置处的、离散插入了第二焦点检测像素S2的像素行构成第二相位差传感器。包括这些第一和第二相位差传感器的一个焦点检测像素组形成一个焦点检测区域。在图2中，在摄像元件105的上部和下部分别配置第一焦点检测区域和第二焦点检测区域。

在图1中，闪烁检测器109基于从摄像像素组106输出的图像信号，检测照明光中是否产生了闪烁。曝光控制器110根据由光圈控制器104所控制的光圈值调整曝光条件。具体地，曝光控制器110计算光圈开口状态、电荷累积时间和摄像元件105的曝光灵敏度的适当平衡，使得可以从摄像元件105获得适当亮度水平的图像信号，从而设置这些控制值。例如，由曝光控制器110所调整的曝光条件是电荷累积时间和曝光灵敏度，但本发明不限于此，并且还可以调整其它的曝光条件。

渐晕判断部111(判断部)基于焦点检测像素的图像高度和摄像光学系统的光学信息，判断焦点检测像素中是否产生了渐晕。例如，光学信息是摄像光学系统的焦距、焦点位置和焦点检测之前的光圈值。然而，本实施例的光学信息不限于这些值，并且还可以使用其它的光学信息。具体地，渐晕判断部111基于焦点检测像素的图像高度、焦距、焦点位置和当前光圈设置(光圈值)，判断在入射焦点检测的目标区域中所包括的焦点检测像素组107的光束中是否产生了渐晕。焦点检测像素的图像高度是在由以下所述的焦点检测器113进行焦点检测的一个或多个焦点检测区域中、离光轴中心最远的区域的图像高度。换言之，该图像高度是用于进行焦点检测的多个焦点检测像素中最高的图像高度。

在渐晕判断部111判断为将产生渐晕时，渐晕判断部111还用作基于图像高度、焦距和焦点位置来计算能够防止渐晕产生的光圈103的新的光圈值(开口状态)的计算器。因而，作为计算器的渐晕判断部111基于作为判断部的渐晕判断部11的输出，计算用于使渐晕减少为小于预定值的光圈值。光圈控制器104基于渐晕判断部111的输出来设置光圈103的光圈值。

由透镜组101的光学特性、光圈103的光圈值、焦点检测像素组107中的光圈503和603以及焦点检测像素组107的图像高度来唯一确定是否产生了渐晕。在本实施例中，焦点检测像素组107中的光圈503和603是固定值。因此，将光圈103的新的光圈值作为图像高度、焦距和焦点位置的矩阵表预先存储在存储区域(未示出)中，以在需要时读出该光圈值。还可以将新的光圈值作为具有与图像高度、焦距和焦点位置有关的变量的表达式存储在存储区域中。

焦点检测点选择器112在摄像元件105上的多个焦点检测像素组107中选择焦点检测用的焦点检测像素组。照相机100具有以下两类焦点检测模式：选择特定焦点检测像素组107的“焦点检测点手动选择模式”；以及利用由以下所述的焦点检测器113选择出的多个焦点检测像素组107进行焦点检测的“焦点检测点自动选择模式”。焦点检测点选择器112根据通过利用操作部117输入的操作所设置的焦点检测模式，选择进行焦点检测的像素组。

照相机100具有焦点检测器113，焦点检测器113使用相关计算，获得从各个焦点检测区域中的第一和第二相位差传感器、即焦点检测像素组107输出的一对图像信号的相位差。因而，焦点检测器113基于第一焦点检测像素S1和第二焦点检测像素S2的输出进行焦点检测。在本实施例中，“从第一和第二相位差传感器输出的一对图像信号”基本是仅由第一焦点检测像素S1和第二焦点检测像素S2的输出信号所生成的一对图像信号。然而，还可以由整个焦点检测像素组的输出信号来生成该对图像信号。

此外，焦点检测器113基于相位差，计算表示相对于在焦点检测区域中形成其图像的被摄体的透镜组101的焦点状态的散焦量。

在本实施例中，说明了焦点检测器113计算散焦量的情况，然而焦点检测器113还可被配置为计算图像信号的相位差，使得由以下所述的照相机控制器118基于该相位差来计算散焦量。此外，在本实施例中，将散焦量描述为焦点状态，然而相位差也可作为焦点状态。因而，焦点检测器113在各个焦点检测区域中独立地进行焦点检测(散焦量的计算)。

照相机100包括图像处理器114，图像处理器114针对从摄像像素组106输出的图像信号，进行伽玛校正、白平衡调整、显示用的重新采样和图像压缩编码等的图像处理。此外，照相机100包括：显示部115，其显示从图像处理器114输出的图像数据(实时取景图像数据或静止图像数据)；和记录部116，其将该图像数据记录在半导体存储器或光盘等的记录介质中。照相机100还包括接收由用户所输入的操作的操作部117、和控制整个照相机100的照相机控制器118。

照相机控制器118基于从焦点检测器113获得的散焦量，计算用于获得聚焦状态的调焦透镜的驱动量。将计算出的驱动量输出至透镜控制器102，并且透镜控制器102基于该驱动量来移动调焦透镜。因而，进行自动调焦(AF)，并且可以获得透镜组101的聚焦状态。

在本实施例的照相机100中，优选焦点检测器113、光圈控制器104和曝光控制器110等各自被设置为由一个芯片或多个芯片构成的信号处理器。

接着，将说明本实施例中在进行焦点检测时照相机100的操作。图3是本实施例中在进行焦点检测时照相机100(主要是照相机控制器118)的操作流程。根据照相机控制器118中的存储器(未示出)中所存储的计算机程序来进行该操作。照相机100的各部件基于照相机控制器118的指令工作。照相机控制器118根据从操作部117输入实时取景开始信号(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)，在步骤S301中开始操作。

在步骤S301中，曝光控制器110确定根据曝光量所预先确定的曝光条件(具体地，光圈103的光圈值、摄像元件105的电荷累积时间或摄像元件105的曝光灵敏度等)。然后，曝光控制器110经由照相机控制器118和光圈控制器104改变光圈103的光圈值(开口状态)(正常曝光控制)。在改变光圈值之后，由照相机118进行的操作进入步骤S302。

在步骤S302中，照相机控制器118判断在由来自操作部117的焦点检测模式信号(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)所选择的、选择焦点检测区域的选择模式中，是否选择了自动选择模式。作为选择焦点检测区域的选择模式，存在选择特定焦点检测像素组107的“焦点检测点手动选择模式”、和利用由焦点检测点选择器112所选择的多个焦点检测像素组107进行焦点检测的“焦点检测点自动选择模式”。当选择焦点检测点自动选择模式时，照相机控制器118的操作进入步骤S303。另一方面，当选择焦点检测点手动选择模式时，操作进入步骤S304。

在步骤S303中，焦点检测器113在所有的焦点检测区域(焦点检测像素组107)中进行焦点检测。换言之，焦点检测器113基于在所有的焦点检测区域中进行焦点检测的结果，确定最终要聚焦的焦点检测区域。然后，照相机控制器118的操作进入步骤S305。另一方面，在步骤S304中，焦点检测器113确定通过来自操作部117的用户操作所设置的任意一个区域，以对该区域进行焦点检测。然后，照相机控制器118的操作进入步骤S305。

在步骤S305中，渐晕判断部111确定焦点检测区域中的最高图像高度。例如，如果选择焦点检测点自动选择模式，则采用焦点检测用的多个焦点检测像素组107(焦点检测区域)中的最高图像高度。另一方面，如果选择焦点检测点手动选择模式，则采用所选择的特定焦点检测像素组107(焦点检测区域)中的图像高度。

渐晕判断部111基于焦点检测区域中的最高图像高度、焦距、焦点位置和光圈103的当前光圈值，判断对于到焦点检测的目标区域中所包括的焦点检测像素组107的光束，是否产生了渐晕。随后，当在步骤S306的条件分支中判断为产生了渐晕时，照相机控制器118的操作进入步骤S307。另一方面，当在步骤S306中判断为没有产生渐晕时，操作进入步骤S308。

在步骤S307中，渐晕判断部111基于焦点检测区域中的最高图像高度、焦距、焦点位置和当前光圈设置，确定能够防止渐晕产生的光圈值。将由渐晕判断部111所确定的光圈值(用于防止渐晕产生的光圈值)传达至光圈控制器104和曝光控制器110。已接收到用于防止渐晕产生的光圈值的光圈控制器104进行控制，以使得光圈103的光圈值(开口状态)变为用于防止渐晕产生的光圈值。具体地，光圈控制器104进行控制，以使得光圈103打开预定开口状态以上，即光圈103的光圈值等于或小于预定值(等于或小于用于防止渐晕产生的光圈值)。

另一方面，曝光条件根据光圈103的光圈值的变化而改变。因此，曝光控制器110从渐晕判断部111接收用于防止渐晕产生的光圈值，以重新定义摄像元件105的电荷累积时间和摄像元件105的曝光灵敏度等的曝光条件。在重新定义了曝光条件之后，照相机控制器118的操作进入步骤S308。

在步骤S308中，照相机控制器118判断是否从操作部117输入了AF命令信号(例如，通过对释放按钮的半按下操作所输出的信号)。当输入了AF命令信号时，照相机控制器118的操作进入步骤S309。另一方面，当未输入AF命令信号时，操作进入步骤S310。

在步骤S309中，焦点检测器113针对在步骤S303或步骤S304中确定的预定焦点检测区域进行焦点检测。在由焦点检测器113进行焦点检测之后，照相机控制器118的操作进入步骤S310。

在步骤S310中，照相机控制器118判断是否从操作部117输入了实时取景结束信号(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)。当输入了实时取景结束信号时，照相机控制器118结束实时取景。当未输入实时取景结束信号时，照相机控制器118的操作返回至步骤S301。

根据上述操作流程，无论曝光控制时所设置的光圈值如何，照相机100都可以在不受渐晕影响的情况下，进行焦点检测。

实施例2

接着，将说明本发明的实施例2。图4是本实施例中的照相机100(主要是照相机控制器118)的操作流程。

在实施例1中，在伴随着实时取景操作的开始进行正常曝光控制之后，利用伴随着曝光控制的光圈控制判断产生焦点检测的阻碍的光束的渐晕。当产生了渐晕时，光圈打开(光圈值减小)使得不产生渐晕，以再次控制曝光。另一方面，在本实施例中，将说明即使在记录视频时曝光被控制为小光圈优先时、或者在进行防止照明光的闪烁的曝光控制时也能够获得本发明的效果的操作流程。与实施例1的情况相同，根据照相机控制器118中的存储器(未示出)中所存储的计算机程序来进行图4所示的操作流程。照相机100的各部件基于照相机控制器118的指令工作。

由于从操作部117输入实时取景开始信号(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)，因而照相机控制器118从步骤S401开始操作。在步骤S401中，闪烁检测器109基于从摄像元件105的摄像像素组106输出的图像信号，检测到被摄体的照明光中的闪烁发生状态，从而将检测结果传达至曝光控制器110。在由闪烁检测器109传达了检测结果之后，照相机控制器118的操作进入步骤S402中的判断处理。在步骤S402中，当闪烁检测器109检测到闪烁时，照相机控制器118的操作进入步骤S403。另一方面，当闪烁检测器109未检测到闪烁时，操作进入步骤S404。

在步骤S403中，曝光控制器110设置电荷累积时间，从而防止在图像数据中发生闪烁。该电荷累积时间被设置为基于闪烁周期(在商用电源频率为50Hz的区域中是1/100秒，或者在商用电源频率为60Hz的区域中是1/120秒)的时间、或该闪烁周期的整数倍的时间。另外，曝光控制器110基于所设置的电荷累积时间和摄像像素组106的亮度水平，确定用于获得适当的亮度水平的光圈值(开口状态)以及摄像元件105的曝光灵敏度，从而设置这些曝光条件。在设置了曝光条件之后，照相机控制器118的操作进入步骤S407。

在步骤S404中，照相机控制器118判断在由来自操作部117的记录模式(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)要选择的记录类别中，是否选择了静止图像模式。这些记录模式包括在操作输入时刻记录一个图像的“静止图像模式”、以及在操作输入时刻视频记录开始或结束的“视频模式”。当选择静止图像模式时，照相机控制器118的操作进入步骤S405。另一方面，当选择视频模式时，照相机控制器118的操作进入步骤S406。

在步骤S405中，曝光控制器110确定根据曝光量所预先确定的静止图像用的曝光条件(具体地，光圈103的光圈值、摄像元件105的电荷累积时间或摄像元件105的曝光灵敏度等)。曝光控制器110经由照相机控制器118和光圈控制器104改变光圈103的光圈值(开口状态)。在改变了光圈值之后，照相机控制器118的操作进入步骤S407。

在步骤S406中，曝光控制器110确定根据曝光量所预先确定的视频用的曝光条件(具体地，光圈103的光圈值、摄像元件105的电荷累积时间或摄像元件105的曝光灵敏度等)。曝光控制器110经由照相机控制器118和光圈控制器104改变光圈103的光圈值(开口状态)。

本实施例的照相机100包括选择优先景深的光圈值和焦点检测用的光圈值其中之一的选择器。在视频用的曝光条件下，通过优选小光圈侧来确定光圈103的光圈值。换言之，该选择器选择优先景深的光圈值。因此，景深加深，并且可以防止相对于沿光轴方向移动的被摄体的散焦。另一方面，当进行以下所述的焦点检测时，选择器选择焦点检测用的光圈值。在选择器改变光圈值之后，照相机控制器118的操作进入步骤S407。

在步骤S407中，照相机控制器118判断在焦点检测区域(焦点检测像素组107)的选择模式中是否选择了焦点检测点自动选择模式。基于来自操作部107的焦点检测模式信号(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)来选择焦点检测区域的选择模式。焦点检测区域的选择模式包括选择特定焦点检测像素组107的“焦点检测点手动选择模式”、以及在由焦点检测点选择部112所选择的多个焦点检测像素组107中进行焦点检测的“焦点检测点自动选择模式”。当选择焦点检测点自动选择模式时，照相机控制器118的操作进入步骤S408。另一方面，当选择焦点检测点手动选择模式时，照相机控制器118的操作进入步骤S409。

在步骤S408中，焦点检测器113在所有的焦点检测区域中进行焦点检测。焦点检测器113基于检测结果确定最终进行聚焦的焦点检测区域。随后，照相机控制器118的操作进入步骤S410。在步骤S409中，焦点检测器113针对通过经由操作部117的用户操作所指定的任意一个区域，进行焦点检测。随后，照相机控制器118的操作进入步骤S410。

在步骤S410中，渐晕判断部111确定焦点检测区域中的最高图像高度。例如，在焦点检测点自动选择模式下，采用焦点检测用的多个焦点检测像素组107中的最高图像高度。另一方面，在焦点检测点手动选择模式下，采用所选择的特定焦点检测像素组107的图像高度。在确定了图像高度之后，渐晕判断部111基于焦点检测区域中的最高图像高度、焦距、焦点位置和当前光圈值，判断对于到焦点检测用的目标区域中所包括的焦点检测像素组107的光束，是否产生了渐晕。随后，当在步骤S411的条件分支中判断为产生了渐晕时，照相机控制器118进入步骤S412。另一方面，当在步骤S411中判断为未产生渐晕时，照相机控制器118进入步骤S415。

在步骤S412中，照相机控制器118根据在步骤S401中闪烁检测器109是否检测到闪烁，切换操作。当在步骤S401中未检测到闪烁时，照相机控制器118的操作进入步骤S413。另一方面，当在步骤S401中检测到闪烁时，照相机控制器118的操作进入步骤S414。

在步骤S413中，渐晕判断部111基于焦点检测区域中的最高图像高度、焦距、焦点位置和当前光圈设置，确定能够防止渐晕产生的光圈值。将由渐晕判断部111所确定的光圈值(用于防止渐晕产生的光圈值)传达至光圈控制器104和曝光控制器110。光圈控制器104接收用于防止渐晕的光圈值，从而进行控制，以使得光圈103的光圈值(开口状态)变为用于防止渐晕的光圈值。具体地，光圈控制器104进行控制，以使得光圈103打开预定开口状态以上，即光圈103的光圈值变为等于或小于预定值(等于或小于用于防止渐晕的光圈值)的值。

另一方面，曝光条件根据由光圈控制器104对光圈值的改变而变化。因此，曝光控制器110接收用于防止渐晕的光圈值，以重新定义摄像元件105的电荷累积时间和摄像元件105的曝光灵敏度等的曝光条件。在曝光控制器110重新定义曝光条件之后，照相机控制器118的操作进入步骤S415。

在步骤S414中，渐晕判断部111和光圈控制器104进行与上述步骤S413的处理和控制相同的处理和控制。曝光控制器110接收用于防止渐晕的光圈值，以重新定义摄像元件105的电荷累积时间和摄像元件105的曝光灵敏度等的曝光条件。在这种情况下，曝光控制器110设置电荷累积时间以防止闪烁。该电荷累积时间被设置为基于闪烁周期(在商用电源频率为50Hz的区域中是1/100秒，或者在商用电源频率为60Hz的区域中是1/120秒)的时间、或该闪烁周期的整数倍的时间。在曝光控制器110设置电荷累积时间之后，照相机控制器118的操作进入步骤S415。

在步骤S415中，伴随着步骤S413或步骤S414中的曝光控制，照相机控制器118将基于帧频的摄像元件105的电荷累积间隔与通过曝光控制所确定的电荷累积时间进行比较。照相机控制器118基于较比结果判断是否需要改变帧频。

进行该操作，以使得即使牺牲帧频也扩大摄像元件105的电荷累积时间的可设置范围，从而适当地控制摄像元件105的曝光量以适当进行焦点检测，并且使得可以以适当的亮度显示实时取景。通过切换器(未示出)来切换电荷累积的帧频。当电荷累积时间长于电荷累积间隔时，照相机控制器118从初始设置改变帧频，以使得可以在所确定的电荷累积时间内完成电荷累积。因此，照相机控制器118的操作进入步骤S416。

另一方面，在帧频处于初始设置的状态下、电荷累积间隔长于电荷累积时间时，照相机控制器118无需改变帧频，并且照相机控制器118的操作进入步骤S417。另一方面，当帧频已从初始设置改变、并且电荷累积时间长于电荷累积间隔时，照相机控制器118需要再次改变帧频，以使得可以在所确定的电荷累积时间内进行电荷累积。因此，照相机控制器118的操作进入步骤S416。

当帧频已从初始设置改变、并且电荷累积间隔长于电荷累积时间时，照相机控制器118将基于帧频的初始设置的电荷累积间隔与电荷累积时间进行比较。照相机控制器118基于比较结果，判断是否可以使帧频返回至初始设置。当可以使帧频返回至初始设置时，照相机控制器118的操作进入步骤S416，以将帧频变为初始设置。另一方面，当不能够使帧频返回至初始设置时，照相机控制器118无需改变帧频，并且操作进入步骤S417。

在步骤S416中，帧频控制器(未示出)基于电荷累积时间重新定义电荷累积间隔。在重新定义了电荷累积间隔之后，照相机控制器118进入步骤S417。

在步骤S417中，照相机控制器118判断是否从操作部117输入了AF命令信号(例如，通过对释放按钮的半按下操作所输出的信号)。当输入了AF命令信号时，照相机控制器118的操作进入步骤S418。另一方面，当未输入AF命令信号时，照相机控制器118的操作进入步骤S419。

在步骤S418中，焦点检测器113针对在步骤S408或步骤S409中确定的预定焦点检测区域进行焦点检测。在由焦点检测器113进行焦点检测之后，照相机控制器118的操作进入步骤S419。

在步骤S419中，照相机控制器118判断是否从操作部117输入了实时取景结束信号(例如，通过按下专门设置的按钮所输出的信号)。当输入了实时取景结束信号时，实时取景结束。另一方面，当未输入实时取景结束信号时，照相机控制器118的操作返回至步骤S401。

根据以上操作，即使在记录视频时以优先小光圈的方式控制光圈时、或者在进行防止照明光闪烁的曝光控制时，也可以进行精确的焦点检测。

在以上各实施例的结构中，设置了多个焦点检测区域，但本发明不限于此。通过用户所输入的操作，由焦点检测像素的一部分所构成的一个焦点检测区域还可以在该焦点检测像素的分布范围中移动。在以上各实施例中，根据AF命令信号的输入来进行在记录模式是视频记录时的焦点检测，但本发明不限于此。还可以以预定的时间间隔进行焦点检测，或者总是进行焦点检测。

如上所述，在以上各实施例中，根据透镜信息和光圈的控制状态、焦点检测区域的图像高度信息等来计算渐晕小于预定量的光圈值，以重新定义曝光条件。因此，无论拍摄用的光圈设置如何，都可以防止不能够进行焦点检测的状态。因此，根据本实施例，可以提供能够通过控制摄像光学系统的光圈以防止渐晕产生来进行焦点检测的摄像设备。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不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以及等同结构和功能。

Claims (8)

1.一种摄像设备，包括：

摄像元件，其包括多个摄像像素和多个焦点检测像素，所述摄像像素用于对由来自摄像光学系统的光束所形成的图像进行光电转换，所述焦点检测像素用于对由来自所述摄像光学系统的光束的分割光束所形成的图像进行光电转换；

焦点检测器，用于基于所述焦点检测像素的输出，进行所述摄像光学系统的焦点检测；

光圈控制器，用于进行控制，以使得在所述焦点检测器进行焦点检测时，所述摄像光学系统的光圈值等于或小于预定值；以及

曝光控制器，用于根据由所述光圈控制器所控制的光圈值，调整曝光条件。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，

所述曝光条件包括电荷累积时间和曝光灵敏度。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

渐晕判断部，用于基于所述焦点检测像素的图像高度和所述摄像光学系统的光学信息，判断在所述焦点检测像素中是否产生了渐晕；以及

计算器，用于基于所述渐晕判断部的输出，计算使所述渐晕减少为小于预定值的光圈值，

其中，所述光圈控制器基于所述计算器的输出设置光圈值。

4.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，

所述光学信息包括所述摄像光学系统的焦距、焦点位置和焦点检测前的光圈值。

5.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，

所述计算器基于焦点检测所使用的多个焦点检测像素的图像高度中的最高图像高度，计算光圈值。

6.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

选择器，用于在进行焦点检测时，在景深优先的光圈值和焦点检测用的光圈值中，选择用于焦点检测的光圈值，

其中，所述光圈控制器基于所述选择器的输出设置光圈值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

闪烁检测器，用于检测照明光的闪烁；以及

切换器，用于基于所述闪烁检测器和所述曝光控制器的输出，切换电荷累积的帧频。

8.一种用于摄像设备的信号处理器，所述摄像设备包括包含多个摄像像素和多个焦点检测像素的摄像元件，其中，所述摄像像素用于对由来自摄像光学系统的光束所形成的图像进行光电转换，所述焦点检测像素用于对由来自所述摄像光学系统的光束的分割光束所形成的图像进行光电转换，所述信号处理器包括：

焦点检测器，用于基于所述焦点检测像素的输出，进行所述摄像光学系统的焦点检测；

光圈控制器，用于进行控制，以使得在所述焦点检测器进行焦点检测时，所述摄像光学系统的光圈值等于或小于预定值；以及

曝光控制器，用于根据由所述光圈控制器所控制的光圈值，调整曝光条件。

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