CN104272161A - 摄像装置和对焦控制方法 - Google Patents

Abstract

数码相机在使用来自区域50A的信号而算出的散焦量的可靠性较低的情况下将相位差检测对象区域扩展为区域50A、50B、50C。并且，使用区域50A、50B、50C中处于奇数列的像素单元31R的输出信号组和处于奇数列的像素单元31L的输出信号组的相关运算结果以及处于偶数列的像素单元31R的输出信号组和处于偶数列的像素单元31L的输出信号组的相关运算结果来算出散焦量。

Description

摄像装置和对焦控制方法

技术领域

本发明关于摄像装置和对焦控制方法。

背景技术

近年来，与CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合装置)图像传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补性金属氧化物半导体)图像传感器等固体摄像元件的高分辨率化相伴，数码静物相机、数码摄像机、手机、PDA(Personal Digital Assistant(个人能数字助理)、便携式信息终端)等具有摄影功能的信息设备的需求急剧增加。另外，将以上的那样的具有摄像功能的信息设备称作摄像装置。

然而，在使焦点对焦于主要的被摄体的对焦控制方法，具有对比度AF(Auto Focus：自动对焦)方式、相位差AF方式。相位差AF方式与对比度AF方式相比能够高速、高精度地进行对焦位置的检测，因此在各种摄像装置中较多地被采用(例如参照专利文献1)。

相位差AF方式中通常使用从位于固体摄像元件中的固定的区域的相位差检测用的光电转换元件输出的信号而进行相关运算，对相位差(像偏移量)进行检测。可是，若将取得相位差检测用的信号的区域设为固定，则在被摄体的对比度较低的情况下不能够正确地检测相位差。

因此，专利文献1公开了在被摄体的对比度较低的情况下将取得相位差检测用的信号的区域扩展从而提高相位差检测精度的方法。

另外，专利文献1还公开了如下方法：在第一次焦点检测时，将用于相关运算的相位差检测用的信号的间距设为光电转换元件的像素间距的1/2而进行相关运算从而低精度地检测相位差而大致对焦点进行对合，其后将用于相关运算的相位差检测用的信号的间距设为与光电转换元件的像素间距相同而进行相关运算从而高精度地检测相位差。

专利文献1：日本国特开平11－258492号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如专利文献1所记载的那样，进行了相关运算的结果为，被摄体的对比度较低而无法检测相位差的情况下，将相位差检测对象区域扩展而再次进行相关运算时，从扩展后的区域取得的相位差检测用的信号与第一次相关运算时相比将变多。为此，全部利用该相位差检测用的信号而进行通常的相关运算的话，相位差检测处理会花费时间。

因此，如果采用间拔读出从扩展后的区域取得的相位差检测用的信号的方法，则能够削减相关运算所需要的时间。可是，若对相位差检测用的信号进行间拔，则相位差检测精度会降低。

在专利文献1中，在进行二次的相关运算在进行第二次相关运算时对相位差检测对象区域进行扩展的方法中，并没有公开实现相位差AF的高速化的结构。

本发明鉴于上述情形而提出，目的在于提供能够高精度且高速地进行相位差AF的摄像装置和对焦控制方法。

用于解决课题的手段

本发明的摄像装置具备：摄像元件，具有多个对通过了摄影光学系统的不同光瞳区域的一对光束进行受光而输出与光量对应的信号的第一像素单元和第二像素单元的对；第一散焦量计算部，使用从处于第一范围的多个上述对得到的窄范围信号组而算出散焦量；第二散焦量计算部，使用从处于第二范围的全部的对得到的宽范围信号组而算出散焦量，该第二范围包含上述第一范围且比该第一范围宽；及对焦控制部，基于由上述第一散焦量计算部算出的散焦量或由上述第二散焦量计算部算出的散焦量来控制上述摄像光学系统的对焦状态，上述第二散焦量计算部使用上述宽范围信号组生成以比上述窄范围信号组的排列间距宽的间距排列的宽间距信号组，并利用上述宽间距信号组来进行散焦量的计算。

本发明的对焦控制方法具备：第一散焦量计算步骤，在具有多个对通过了摄影光学系统的不同光瞳区域的一对的光束进行受光而输出与光量对应的信号的第一像素单元和第二像素单元的对的摄像元件中使用从处于第一范围的多个上述对得到的窄范围信号组而算出散焦量；第二散焦量计算步骤，使用从处于第二范围的全部的上述对得到的宽范围信号组而算出散焦量，该第二范围包含上述第一范围且比该第一范围宽；及对焦控制步骤，基于由上述第一散焦量计算步骤算出的散焦量或由上述第二散焦量计算步骤算出的散焦量来控制上述摄像光学系统的对焦状态，上述第二散焦量计算步骤中，使用上述宽范围信号组生成以比上述窄范围信号组的排列间距宽的间距排列的宽间距信号组，并使用上述宽间距信号组来进行散焦量的计算。

发明效果

根据本发明，可以提供能够高精度且高速地进行相位差AF的摄像装置以及对焦控制方法。

附图说明

图1是表示作为用于说明本发明的第一实施方式的摄像装置的一例的数码相机的概略结构的图。

图2是表示搭载于图1所示的数码相机的固体摄像元件5的一部分的结构的俯视示意图。

图3是图1所示的数码相机中的固体摄像元件5的俯视示意图。

图4是用于说明图1所示的数码相机的焦点控制方法的流程图。

图5是用于说明图1所示的数码相机的焦点控制方法的图。

图6是用于说明图1所示的数码相机的焦点控制方法的图。

图7是包含图6所示的区域50A、50B、50C在内的范围的放大图。

图8是用于说明图1所示的数码相机的动作的变形例的流程图。

图9是用于说明图1所示的数码相机的动作的变形例的图。

图10是表示作为摄像装置的智能电话的结构的图。

图11是表示图10所示的智能电话的内部结构的框图。

具体实施方式

以下，对本发明的一实施方式，参照附图进行说明。

(第一实施方式)

图1是表示作为用于说明本发明的第一实施方式的摄像装置的一例的数码相机的概略结构的图。

图1所示的数码相机的摄像系统具备：作为摄影光学系统的摄影透镜1、CCD图像传感器和/或CMOS图像传感器等的固体摄像元件5、设置于该两者之间的光圈2、红外线截止滤波器(IRCUT)3、和光学低通滤波器(OLPF)4。

对数码相机的电气控制系统整体进行统一控制的系统控制部11对闪光灯发光部12和光接收部13进行控制。另外，系统控制部11对透镜驱动部8进行控制而对摄影透镜1所含的聚焦透镜的位置进行调整，或者进行摄影透镜1所含的变焦透镜的位置的调整。此外，系统控制部11经由光圈驱动部9对光圈2的开口量进行控制，从而进行曝光量的调整。

另外，系统控制部11经由摄像元件驱动部10而对固体摄像元件5进行驱动，将通过摄影透镜1而拍摄到的被摄体像作为摄像图像信号而输出。在系统控制部11通过操作部14而输入来自用户的指示信号。

数码相机的电气控制系统还具备：模拟信号处理部6，进行与固体摄像元件5的输出连接的相关双采样处理等的模拟信号处理；和A/D转换电路7，将从该模拟信号处理部6输出的RGB的色信号转换为数字信号。模拟信号处理部6和A/D转换电路7由系统控制部11控制。在固体摄像元件5是CMOS图像传感器的情况下，模拟信号处理部6和A/D转换电路7有时也内置于固体摄像元件5。

此外，该数码相机的电气控制系统具备：主存储器16；与主存储器16连接的存储器控制部15；进行插值运算、伽玛校正运算及RGB/YC转换处理等而生成摄影图像数据的数字信号处理部17；将由数字信号处理部17生成的摄影图像数据压缩为JPEG形式或对压缩图像数据解压缩的压缩扩展处理部18；使用从固体摄像元件5所含的相位差检测用像素单元输出的摄像信号而算出散焦量的相位差检测部19；与装卸自如的记录介质21连接的外部存储器控制部20以及与搭载于相机背面等的显示部23连接的显示控制部22。存储器控制部15、数字信号处理部17、压缩扩展处理部18、相位差检测部19、外部存储器控制部20及显示控制部22通过控制总线24和数据总线25而相互连接，由来自系统控制部11的指令所控制。

图2是表示搭载于图1所示的数码相机的固体摄像元件5的一部分的结构的俯视示意图。

固体摄像元件5具备在行方向X和与其正交的列方向Y上以二维状(图2的例中正方格子状)排列的多个像素单元(图中的各正方形)。多个像素单元成为将由在行方向X上以一定间距排列的多个像素单元构成的像素单元行在列方向Y上以一定的间距排列而得到的配置。多个像素单元包含摄像用像素单元30、相位差检测用像素单元31L和相位差检测用像素单元31R。

摄像用像素单元30是对通过了图1所示的摄影透镜1的光瞳区域的不同的部分的一对光(例如相对于摄影透镜1的主轴通过了左侧的光和通过了右侧的光)的双方进行受光的像素单元。

相位差检测用像素单元31L是对上述一对光的一方进行受光的像素单元，若与摄像用像素单元30相比较,则成为光电转换部的开口(没有附加阴影线的区域)向左侧偏心的结构。

相位差检测用像素单元31R是对上述一对光的另一方进行受光的像素单元，若与摄像用像素单元30比较,则成为光电转换部的开口(没有附加阴影线的区域)向右侧偏心的结构。

在上述各像素单元所含的光电转换部的上方搭载有滤色器，该滤色器的排列以构成固体摄像元件5的多个像素单元整体而成为拜尔排列。

图2中，在搭载有透过红色(R)光的滤色器的像素单元上标记“R”。另外，在搭载有透过绿色(G)光的滤色器的像素上单元标记“G”。此外，在搭载有透过蓝色(B)光的滤色器的像素单元上标记“B”。

相位差检测用像素单元31L在图2的从上往下数第3个像素单元行中，在搭载有透过绿色(G)光的滤色器的像素单元的位置每隔3像素单元地配置。

相位差检测用像素单元31R在图2的从上往下数第5个像素单元行中，在搭载有透过绿色(G)光的滤色器的像素单元的位置每隔3像素单元地配置。

位于行方向X上相同位置的相位差检测用像素单元31L和相位差检测用像素单元31R构成对，成为在固体摄像元件5设置多个该对的结构。

图3是图1所示的数码相机中的固体摄像元件5的俯视示意图。

在固体摄像元件5的中央部以格子状排列的多个区域50是包含相位差检测用像素单元31L和相位差检测用像素单元31R的区域。即，在该多个区域50的各区域中，摄像用像素单元30、相位差检测用像素单元31L和相位差检测用像素单元31R以图2所示的排列而配置。在区域50以外的区域仅排列摄像用像素单元30。

数码相机的使用者通过从该多个区域50中选择至少一个，能够使焦点与在所选择的区域50成像的被摄体区域进行对合。

图1所示的相位差检测部19使用从相位差检测用像素单元31L和相位差检测用像素单元31R读出的信号组来算出摄影透镜1的焦点调节状态在此从对焦状态偏离的量及其方向即散焦量。相位差检测部19发挥作为计算散焦量的第一散焦量计算部和第二散焦量计算部的功能。

图1所示的系统控制部11基于由相位差检测部19算出的散焦量，对摄像透镜1所含的聚焦透镜的位置进行控制。系统控制部11发挥作为对摄像光学系统的对焦状态进行控制的对焦控制部的功能。

接下来，对图1所示的数码相机的焦点控制方法进行说明。图4是用于说明图1所示的数码相机的焦点控制方法的流程图。

若由用户在图3所示的多个区域50中的一个区域50A(图5参照)被设定作为相位差检测对象区域的状态下作出AF指示，则系统控制部11经由摄像元件驱动部10驱动固体摄像元件5，从固体摄像元件5所含的相位差检测用像素单元31R、31L读出摄像信号。并且，相位差检测部19从读出的摄像信号中取得从处于区域50A的相位差检测用像素单元31R、31L读出的摄像信号(步骤S1)。

接下来，相位差检测部19进行所取得的摄像信号中的、从相位差检测用像素31L读出的第一信号组和从相位差检测用像素31R读出的第二信号组的相关运算，而检测第一信号组和第二信号组的相位差。并且，相位差检测部19基于检测出的相位差而算出散焦量(步骤S2)。

步骤S2后，相位差检测部19判定所算出的散焦量的可靠性(步骤S3)。该可靠性例如根据摄像图像信号的对比度的大小来判定。

在算出的散焦量的可靠性高的情况下(步骤S3：是)，相位差检测部19将步骤S2中算出的散焦量发送给系统控制部11。并且，系统控制部11将摄影透镜1沿光轴方向驱动与接收到的散焦量相当的量，而达成对焦状态(步骤S8)。

在散焦量的可靠性低的情况下(步骤S3：否)，相位差检测部19对相位差检测对象范围进行扩展。具体来说，相位差检测部19如图6所示将包含预先指定的区域50A和位于其两邻的两个区域50B、50C在内的范围设定为相位差检测对象范围。这里只要将包含区域50A且比区域50A宽的范围设定为相位差检测对象范围即可。

若设定了相位差检测对象范围，则系统控制部11经由摄像元件驱动部10对固体摄像元件5进行驱动，并再次从相位差检测用像素单元31R、31L读出摄像信号。并且，相位差检测部19取得所读出的摄像信号中的、从处于包含区域50A、50B、50C的范围的相位差检测用像素单元31R、31L读出的摄像信号(步骤S4)。

图7是包含图6所示的区域50A、50B、50C的范围的放大图。另外，这里为了说明而进行了简略化，但是实际上，在各区域配置有能够进行相关运算的程度的多个相位差检测用像素单元。步骤S4中，相位差检测部19取得从图7所示的12个相位差检测用像素单元31R和12个相位差检测用像素单元31L读出的摄像信号。

接下来，相位差检测部19进行从图7所示的12个相位差检测用像素单元31R读出的摄像信号中的一半的摄像信号和从图7所示的12个相位差检测用像素单元31L读出的摄像信号中的一半的摄像信号的相关运算(步骤S5)。

具体来说，相位差检测部19进行从12个相位差检测用像素单元31R的排列中处于奇数列的6个相位差检测用像素单元31R(图7中处于由粗实线所包围的范围的相位差检测用像素单元31R)读出的信号组和从12个相位差检测用像素单元31L的排列中处于奇数列的6个相位差检测用像素单元31L(图7中由粗实线所包围的范围的相位差检测用像素单元31L)读出的信号组的相关运算。

接下来，相位差检测部19进行从图7所示的12个相位差检测用像素单元31R读出的摄像信号中的剩余一半的摄像信号和从图7所示的12个相位差检测用像素单元31L读出的摄像信号中的剩余一半的摄像信号的相关运算(步骤S6)。

具体来说，相位差检测部19进行从12个相位差检测用像素单元31R的排列中处于偶数列的6个相位差检测用像素单元31R(图7中处于由虚线包围的范围的相位差检测用像素单元31R)读出的信号组和从12个相位差检测用像素单元31L的排列中处于偶数列的6个相位差检测用像素单元31L(图7中处于由虚线所包围的范围的相位差检测用像素单元31L)读出的信号组的相关运算。

接下来，相位差检测部19使用步骤S5中的相关运算的结果和步骤S6中的相关运算的结果，算出散焦量，并将算出的散焦量发送给系统控制部11(步骤S7)。

例如，相位差检测部19根据由步骤S5中的相关运算得到的相位差而算出散焦量，根据由步骤S6中的相关运算得到的相位差而算出散焦量，并算出两个散焦量的平均值作为最终的散焦量，将该散焦量发送给系统控制部11。

或者，相位差检测部19在将成为相位差检测对象的两个信号组分别用函数f(x+α)、g(x)表达时，利用下述式(1)或(2)来定义相关运算式S(α)。

S(α)＝∫|f(x+α)－g(x)|dx             …(1)

S(α)＝∫(f(x+α)－g(x))＾2 dx     …(2)

α表示两个信号组的偏移量。

并且，相位差检测部19在步骤S5、S6的各自中，利用式(1)或式(2)的相关运算，生成横轴为α、纵轴为S(α)的相关运算曲线。并且，相位差检测部19将所生成的两个相关运算曲线相加，在相加后的相关运算曲线中，将S(α)的值为最小的α作为散焦量而算出，将该散焦量发送给系统控制部11。

步骤S7之后，系统控制部11在步骤S8中通过将摄影透镜1沿光轴方向驱动与接收到的散焦量相当的量，从而达成对焦状态。

如以上的那样，根据图1所示的数码相机，即使在仅以区域50A无法算出可靠性高的散焦量的情况下，由于对相位差检测对象范围进行扩展而再次算出散焦量，因此能够算出可靠性高的散焦量。为此，即使在被摄体的对比度较低的情况下等，也能够高精度地进行相位差AF。

另外，根据该数码相机，即使在扩展了相位差检测对象范围的情况下，也能够全部使用来自处于该范围内的相位差检测用像素单元31R、31L的信号来检测相位差，因此能够提高相位差的检测精度。

另外，该数码相机中，在扩展了相位差检测对象范围的情况下，使用从处于该范围内的相位差检测用像素单元31R、31L的一半所得到的信号组的相关运算结果、从剩余一半所得到的信号组的相关运算结果来算出散焦量。如此，分两次进行相关运算，从而能够减少构成1次的相关运算所使用的信号组的信号数，从而能够缩短相关运算所需要的时间。另外，能够同时进行两次的相关运算，能够使至散焦量算出为止的时间缩短。

如此，根据图1所示的数码相机，能够兼顾相位差AF精度的提高和相位差AF的高速化。

另外，图1所示的数码相机中，也可以是，在作出了AF指示的时刻通过系统控制部11对从固体摄像元件5输出的摄像图像信号(来自由用户指定的区域50的摄像图像信号)进行解析而检测被摄体的对比度，在对比度比预定值大的情况下，判断为仅以指定的区域50能够高精度地检测相位差，而进行图4的步骤S1、步骤S2，其后，不进行步骤S3而进行步骤S8的处理。另一方面，在被摄体的对比度为上述预定值以下的情况下，进行图4的步骤S1以后的处理。

如此，仅在被摄体对比度较低时，进行步骤S3以后的处理，从而能够提高相位差AF速度。

另外，图4中设为仅在步骤S2中算出的散焦量的可靠性较低时进行步骤S4以后的处理，但是也可以设为省略步骤S3的处理而在步骤S2之后进行步骤S4的处理。如此的情况下，步骤S8中，对步骤S2中算出的散焦量和步骤S7中算出的散焦量的各自的可靠性进行判定，使用可靠性高的一方来进行AF控制即可。

另外，在上述可靠性是同程度的情况下，通过使用两个散焦量而算出最终性的散焦量(例如算出两个散焦量的平均)，能够进一步提高相位差AF精度。

另外，图1所示的数码相机中，也可以是，在图4的步骤S3为否时通过系统控制部11对从固体摄像元件5读出的摄像图像信号进行解析而对被摄体的明亮度进行检测，在明亮度比预定值大的情况下，仅进行步骤S5和步骤S6的任一个，在步骤S7中，根据步骤S5或步骤S6的相关运算结果来算出散焦量。

在被摄体较为明亮的情况下，由于相位差AF的精度提高了，因此通过如上述的那样设计，能够进一步提高相位差AF速度。另外，耗电也能够降低。

摄像元件驱动部10也可以在图4的步骤S3为否时进行独立地(以不同的场)读出步骤S5的运算所使用的信号和步骤S6的运算所使用的信号的驱动。通过如此设计，例如在不需要步骤S6的处理时，能够在步骤S3为否时采用从固体摄像元件5仅读出步骤S5的运算所使用的信号的驱动。该结果为，能够高速处理、且耗电低。

图8是用于说明图1所示的数码相机的动作的变形例的流程图。图8中对与图4所示的处理相同的处理附加相同附图标记而省略说明。

步骤S4之后，相位差检测部19将从图7所示的12个相位差检测用像素单元31R中的相邻的两个相位差检测用像素单元31R读出的信号彼此相加，将从图7所示的12个相位差检测用像素单元31L中的相邻的两个相位差检测用像素单元31L读出的信号彼此相加(步骤S15)。

如图9所示，相位差检测部19将12个相位差检测用像素单元31R和12个相位差检测用像素单元31L分成每相互相邻的4个构成的组34，将从各组34读出的相位差检测用像素单元31R的摄像信号彼此、相位差检测用像素单元31L的摄像信号彼此相加，而得到与相位差检测用像素单元31R对应的6个摄像信号和与相位差检测用像素单元31L对应的6个摄像信号。

接下来，相位差检测部19进行与相位差检测用像素单元31R对应的6个摄像信号和与相位差检测用像素单元31L对应的6个摄像信号的相关运算，算出散焦量，并将所算出的散焦量发送给系统控制部11(步骤S16)。步骤S16之后，进行步骤S7的处理。

如以上的那样，根据该变形例，即使在扩展了相位差检测对象范围的情况下，也全部使用来自处于该范围内的相位差检测用像素单元31R、31L的信号来检测相位差，因此能够提高相位差的检测精度。

此外，该变形例中，在扩展了相位差检测对象范围的情况下，通过将从处于该范围内的相位差检测用像素单元31R的一半所得到的信号组和剩余一半的信号组相加而得到的信号组和将从处于该范围内相位差检测用像素单元31L的一半所得到的信号组和剩余一半的信号组相加而得到信号组的相关运算，算出散焦量。为此，能够减少相关运算量。

另外，根据该变形例，构成用于相关运算的信号组的各信号为将两个摄像信号相加后的灵敏度较高的信号，因此对于较暗的被摄体将特别有效。

如此，根据该变形例，也能够兼顾相位差AF精度的提高和相位差AF的高速化。

另外，数码相机也可以设为，在图8的步骤S3为否时，通过系统控制部11对从固体摄像元件5读出的摄像图像信号进行解析而对被摄体的明亮度进行检测，在明亮度比预定值大的情况下进行图4的步骤S4以后的处理，在明亮度为预定值以下的情况下进行图8的步骤S4以后的处理。该预定值也可以设计为预先将一定的值记录于相机内部的存储器，或能够由用户任意地设定或变更。

另外，也可以是在图8的步骤S15中并非在固体摄像元件5外部将摄像信号相加而是在固体摄像元件5内相加。如此，通过在固体摄像元件5内进行信号的相加能够得到低噪声的摄像信号，能够实现相位差AF精度的进一步提高。

图4所示的焦点控制方法中，从处于区域50A、50B、50C的相位差检测用像素单元31R、31L输出的信号在空间上沿行方向X每隔3像素单元量地配置。并且，成为在步骤S5、步骤S6中进行相关运算的对象的两个信号组分别在空间上沿行方向X每隔7像素单元量地配置信号。另外，从像素单元输出的信号与表示该信号的空间上的位置的坐标信息建立对应。本说明书中，将由该坐标信息所决定的信号的配置称作信号的排列。

另外，在图8所示的焦点控制方法中，成为在步骤S16中进行相关运算的对象的两个信号组分别在空间上沿行方向X每隔7像素单元量而配置信号。如图8所示的方法的那样，在将行方向X上相邻的两个信号相加的情况下，与相加后的信号建立了对应的坐标信息表示相加前的两个信号的位置的中间位置。

如此，在图4的步骤S5、S6或图8的步骤S16中，成为进行相关运算的对象的两个信号组的各自的信号的排列间距比从位于区域50A、50B、50C的所有的相位差检测用像素单元31R、31L输出的信号组的排列间距大。

即，尽管全部使用从位于区域50A、50B、50C的所有的相位差检测用像素单元31R、31L输出的信号，但能够以排列间距较宽的信号组彼此进行相关运算，从而能够减少相关运算所需要的时间，并能够缩短散焦量的计算所需要的时间。

另外，图4的步骤S5和步骤S6中，利用在包含区域50A、50B、50C在内的范围中处于奇数列的像素单元31R的输出信号组和处于奇数列的像素单元31L的输出信号组进行相关运算，利用在该范围中处于偶数列的像素单元31R的输出信号组和处于偶数列的像素单元31L的输出信号组进行相关运算，但是不限于此。

例如，也可以是，将处于上述范围的12个对分为在行方向X上每隔两个地排列的6个对的组和剩余的6个对的组，对各组，进行像素单元31R的输出信号组和像素单元31L的输出信号组的相关运算，使用该两个相关运算的结果而算出散焦量。

即，只要将从处于区域50A、50B、50C的所有的相位差检测用像素单元31R、31L输出的信号组每隔n个(n为1以上的自然数)地进行采样而得到的信号组和剩余的信号组这两个信号组设为成为相关运算的对象的信号组即可。

另外，也可以设为，将处于上述范围的12个对分为3个以上的组，在各组中进行相关运算，使用其结果算出散焦量。该情况下，各组中，只要将从对所得到的信号的排列间距设为相同即可。

接下来，作为摄像装置对智能电话的结构进行说明。

图10是表示作为本发明的摄影装置的一实施方式的智能电话200的外观的图。图10所示的智能电话200具有平板状的壳体201，并在壳体201的一面具备作为显示部的显示面板202和作为输入部的操作面板203成为一体的显示输入部204。另外，这种壳体201具备扬声器205、麦克风206、操作部207及相机部208。另外，壳体201的结构不限于此，例如，也能够采用显示部和输入部独立的结构，或者采用具有折叠构造、滑动机构的结构。

图11是表示图10所示的智能电话200的结构的框图。如图10所示，作为智能电话的主要的结构要素，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：全球定位系统)接收部214、移动传感器部215、电源部216及主控制部220。另外，作为智能电话200的主要的功能，具备进行经由省略图示的基地站装置BS和省略图示的移动通信网NW的移动无线通信的无线通信功能。

无线通信部210按照主控制部220的指示而对收纳于移动通信网NW的基地站装置BS进行无线通信。使用该无线通信，而进行声音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的发送接收、Web数据、流数据等的接收。

显示输入部204是通过主控制部220的控制而显示图像(静止图像和动画图像)、文字信息等而视觉地向用户传递信息并且检测与所显示的信息相对应的用户操作的所谓触摸面板，具备显示面板202和操作面板203。

显示面板202使用LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)，OELD(Organic Electro－Luminescence Display：有机电致发光显示器)等作为显示装置。

操作面板203是对在显示面板202的显示面上显示的图像可视觉确认地进行载置并对由用户的手指、尖笔操作的一或多个坐标进行检测的装置。如果由用户的手指、尖笔对该装置进行了操作,则将因操作而产生的检测信号输出到主控制部220。接下来，主控制部220基于接收到的检测信号而对显示面板202上的操作位置(坐标)进行检测。

图10所示，作为本发明的摄影装置的一实施方式而例示的智能电话200的显示面板202和操作面板203成为一体而构成显示输入部204，但是也可以成为操作面板203将显示面板202完全地覆盖那样的配置。

在采用该配置的情况下，操作面板203也可以对显示面板202外的区域也具备检测用户操作的功能。换言之，操作面板203也可以具备关于与显示面板202重合的重叠部分的检测区域(以下，称作显示区域)和关于除此以外的与显示面板202不重合的外边缘部分的检测区域(以下，称作非显示区域)。

另外，可以使显示区域的大小和显示面板202的大小完全一致，但是也未必一定使两者一致。另外，操作面板203可以具备外缘部分和除此以外的内侧部分这两个感应区域。此外，外缘部分的宽度可根据壳体201的大小等而适当设计。此外，作为由操作面板203采用的位置检测方式，能够列举矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式、静电电容方式等，也能够采用任一方式。

通话部211具备扬声器205、麦克风206，将通过麦克风206而输入的用户的声音转换为能够由主控制部220处理的声音数据而输出到主控制部220，或者对由无线通信部210或外部输入输出部213接收到的声音数据进行解码而从扬声器205输出。另外，如图10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，将麦克风206搭载于壳体201的侧面。

操作部207是使用了键开关等的硬件键，接受来自用户的指示。例如，如图10所示，操作部207是如下的按压按钮式开关：搭载于智能电话200的壳体201的侧面，若用手指等按下则成为接通，若使手指离开则通过弹簧等的复原力而成为断开状态。

存储部212对主控制部220的控制程序、或控制数据、应用软件、与通信对方的名称、电话号码等建立了对应的地址数据、发送接收的电子邮件的数据、利用Web浏览下载的Web数据、已下载的内容数据进行存储，另外对流数据等暂时性地进行存储。另外，存储部212由智能电话内置的内部存储部217和具有装卸自如的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和外部存储部218使用闪存型(flash memory type)、硬盘型(hard disktype)、多媒体卡微型(multimedia card micro type)、卡型存储器(例如MicroSD(注册商标)存储器等)、RAM(Random Access Memory：随机存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)等存储介质而实现。

外部输入输出部213起到与连接于智能电话200的所有的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：无线射频识别)、红外线通信(Infrared Data Association(红外数据协会)：IrDA)(注册商标)、UWB(Ultra Wideband：超宽带)(注册商标)、紫蜂(ZigBee)(注册商标)等)与其他外部设备直接或间接地连接。

作为与智能电话200连接的外部设备，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、经由卡插座而连接的存储卡(Memory card)、SIM(Subscriber Identity Module Card：客户识别模块卡)/UIM(User Identity Module Card：用户识别模块卡)卡、经由音频/视频I/O(Input/Output)端子而连接的外部音频/视频设备、无线连接的外部音频/视频设备、有/无线连接的智能电话、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、耳机等。外部输入输出部213能够将从这种外部设备接受了传送的数据传递给智能电话200的内部的各结构要素，或者将智能电话200的内部的数据传递给外部设备。

GPS接收部214按照主控制部220的指示，接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，执行基于接收到的多个GPS信号的测位运算处理，对该智能电话200的由纬度、经度、高度构成的位置进行检测。GPS接收部214在能够从无线通信部210、外部输入输出部213(例如无线LAN)取得位置信息时，也能够使用该位置信息而对位置进行检测。

移动传感器部215例如具备三轴的加速度传感器等，按照主控制部220的指示对智能电话200的物理性的移动进行检测。通过对智能电话200的物理性的移动进行检测，可检测智能电话200的移动方向、加速度。将该检测结果输出给主控制部220。

电源部216按照主控制部220的指示向智能电话200的各部供给蓄电池(未图示)所蓄积的电力。

主控制部220具备微处理器，按照存储部212所存储控制程序、控制数据而动作，对智能电话200的各部统一地进行控制。另外，主控制部220为了通过无线通信部210进行声音通信、数据通信，而具备对通信系统的各部进行控制的移动通信控制功能和应用处理功能。

应用处理功能按照存储部212所存储的应用软件通过主控制部220进行动作来实现。作为应用处理功能例如有：对外部输入输出部213进行控制而与相向设备进行数据通信的红外线通信功能、进行电子邮件的发送接收的电子邮件功能、阅览Web页的Web浏览功能等。

另外，主控制部220具备基于接收数据、已下载的流数据等图像数据(静止图像、动画图像的数据)而在显示输入部204显示影像等的图像处理功能。所谓图像处理功能，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从而在显示输入部204显示图像的功能。

此外，主控制部220执行对显示面板202的显示控制和对通过操作部207、操作面板203的用户操作进行检测的操作检测控制。通过显示控制的执行，主控制部220对用于起动应用软件的图标、滚动条等软件键进行显示或者对用于创建电子邮件的窗口进行显示。另外，滚动条是指用于针对没有收纳到显示面板202的显示区域的较大的图像等接收使图像的显示部分移动的指示的软件键。

另外，通过操作检测控制的执行，主控制部220对通过操作部207的用户操作进行检测，或者通过操作面板203接受上述图标的操作、对上述窗口的输入栏的文字列的输入，或者接受通过滚动条的显示图像的滚动要求。

此外，通过操作检测控制的执行，主控制部220具备如下触摸面板控制功能：判定操作面板203的操作位置是与显示面板202重合的重叠部分(显示区域)还是除此以外的不与显示面板202重合的外缘部分(非显示区域)，并对操作面板203的感应区域、软件键的显示位置进行控制。

另外，主控制部220也能够检测对操作面板203的手势操作并根据检测出的手势操作来执行预先设定的功能。所谓手势操作并非以往的单纯的触摸操作，而是指利用手指等描绘轨迹或同时指定多个位置、或将它们组合而从多个位置对至少一个位置描绘轨迹的操作。

相机部208包括图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。由相机部208生成的摄像图像数据能够记录于存储部212或通过输入输出部213、无线通信部210而输出。在图10所示的智能电话200中，相机部208搭载于与显示输入部204相同的面，但是相机部208的搭载位置不限于此，也可以搭载于显示输入部204的背面。

另外，相机部208能够用于智能电话200的各种功能。例如，能够在显示面板202显示由相机部208取得的图像、作为操作面板203的操作输入之一而利用相机部208的图像。另外，在GPS接收部214对位置进行检测时，也能够参照来自相机部208的图像而对位置进行检测。此外，也能够参照来自相机部208的图像，不使用三轴的加速度传感器，或者与三轴的加速度传感器并用，而对智能电话200的相机部208的光轴方向进行判断、对现在的使用环境进行判断。不言而喻，也能够在应用软件内利用来自相机部208的图像。

另外，也可以向静止画面或动画的图像数据附加由GPS接收部214取得的位置信息、由麦克风206取得的声音信息(也可以利用主控制部等进行声音文本转换而成为文本信息)、由移动传感器部215取得的姿势信息等并记录于记录部212，或者也能够经由输入输出部213、无线通信部210而输出。

以上那样的结构的智能电话200中，也同样能够进行高速且高精度的相位差AF。

如以上所说明的那样，在本说明书中公开了以下的事项。

所公开的摄像装置具备：摄像元件，具有多个对通过了摄影光学系统的不同光瞳区域的一对光束进行受光而输出与光量对应的信号的第一像素单元和第二像素单元的对；第一散焦量计算部，使用从处于第一范围的多个上述对得到的窄范围信号组而算出散焦量；第二散焦量计算部，使用从处于第二范围的全部的上述对得到的宽范围信号组而算出散焦量，该第二范围包含上述第一范围且比该第一范围宽；及对焦控制部，基于由上述第一散焦量计算部算出的散焦量或由上述第二散焦量计算部算出的散焦量来控制上述摄像光学系统的对焦状态，上述第二散焦量计算部使用上述宽范围信号组生成以比上述窄范围信号组的排列间距宽的间距排列的宽间距信号组，并使用上述宽间距信号组来进行散焦量的计算。

所公开的摄像装置中，上述第二散焦量计算部进行如下的第一处理：分别生成从上述宽范围信号组每隔预定个地对上述对的信号进行采样而得到的信号组和剩余的信号组这两个信号组作为上述宽间距信号组，对上述两个宽间距信号组分别进行上述第一像素单元的信号和上述第二像素单元的信号的相关运算，使用该两个相关运算的结果来算出上述散焦量。

所公开的摄像装置具备：摄像元件驱动部，在通过上述第一处理计算上述散焦量的情况下，该摄像元件驱动部进行从上述摄像元件独立地读出上述两个宽间距信号组的各宽间距信号组的驱动。

所公开的摄像装置的上述第二散焦量计算部进行如下的第二处理：在被摄体的明亮度超过预先确定的值时，基于上述两个宽间距信号组的一方的相关运算结果来算出上述散焦量，上述摄像元件驱动部在上述被摄体的明亮度超过上述预先确定的值时省略上述两个宽间距信号组的另一方从上述摄像元件的读出。

所公开的摄像装置的上述第二散焦量计算部进行如下的第二处理：在被摄体的明亮度超过预先确定的值时，基于上述两个宽间距信号组的一方的相关运算结果来算出上述散焦量。

所公开的摄像装置的上述第二散焦量计算部进行如下的第三处理：将上述宽范围信号组分为每连续排列的多个构成的组，通过将各组中的上述第一像素单元的信号彼此相加并将各组中的上述第二像素单元的信号彼此相加来生成上述宽间距信号组，基于该宽间距信号组中的上述第一像素单元的信号组和上述第二像素单元的信号组的相关运算结果来算出上述散焦量。

所公开的摄像装置中，上述第二散焦量计算部在被摄体的明亮度为预先确定的值以下时通过上述第三处理来算出上述散焦量。

所公开的摄像装置中的上述第三处理包括如下的处理：通过在上述摄像元件内部将上述各组中的上述第一像素单元的信号彼此相加并在上述摄像元件内部将上述各组中的上述第二像素单元的信号彼此相加来生成上述宽间距信号组。

所公开的对焦控制方法具备：第一散焦量计算步骤，在具有多个对通过了摄影光学系统的不同光瞳区域的一对的光束进行受光而输出与光量对应的信号的第一像素单元和第二像素单元的对的摄像元件中，使用从处于第一范围的多个上述对得到的窄范围信号组而算出散焦量；第二散焦量计算步骤，使用从处于第二范围的全部的上述对得到的宽范围信号组而算出散焦量，该第二范围包含上述第一范围且比该第一范围宽；及对焦控制步骤，基于由上述第一散焦量计算步骤算出的散焦量或由上述第二散焦量计算步骤算出的散焦量来控制上述摄像光学系统的对焦状态，上述第二散焦量计算步骤中，使用上述宽范围信号组生成以比上述窄范围信号组的排列间距宽的间距排列的宽间距信号组，并使用上述宽间距信号组来进行散焦量的计算。

工业实用性

根据本发明，可以提供能够高精度且高速地进行相位差AF的摄像装置及对焦控制方法。

详细地并参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下施加各种各样的变更、修正对于本领域技术人员来说是明显的。

本申请基于2012年5月1日提出的日本专利申请(特愿2012－104574)，将其内容通过参照而并入本文中。

附图标记说明

1      摄影透镜

5      固体摄像元件

30     摄像用像素单元

31R、31L   相位差检测用像素单元

Claims (9)

1.一种摄像装置，具备：

摄像元件，具有多个对通过了摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光束进行受光而输出与光量对应的信号的第一像素单元和第二像素单元的对；

第一散焦量计算部，使用从处于第一范围的多个所述对得到的窄范围信号组而算出散焦量；

第二散焦量计算部，使用从处于第二范围的全部的所述对得到的宽范围信号组而算出散焦量，该第二范围包含所述第一范围且比该第一范围宽；及

对焦控制部，基于由所述第一散焦量计算部算出的散焦量或由所述第二散焦量计算部算出的散焦量来控制所述摄像光学系统的对焦状态，

所述第二散焦量计算部使用所述宽范围信号组生成以比所述窄范围信号组的排列间距宽的间距排列的宽间距信号组，并使用所述宽间距信号组来进行散焦量的计算。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述第二散焦量计算部进行如下的第一处理：分别生成从所述宽范围信号组每隔预定个地对所述对的信号进行采样而得到的信号组和剩余的信号组这两个信号组作为所述宽间距信号组，对所述两个宽间距信号组分别进行所述第一像素单元的信号和所述第二像素单元的信号的相关运算，使用该两个相关运算的结果来算出所述散焦量。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，

所述第二散焦量计算部进行如下的第二处理：在被摄体的明亮度超过预先确定的值时，基于所述两个宽间距信号组的一方的相关运算结果来算出所述散焦量。

4.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，

具备摄像元件驱动部，在通过所述第一处理计算所述散焦量的情况下，所述摄像元件驱动部进行从所述摄像元件独立地读出所述两个宽间距信号组的各宽间距信号组的驱动。

5.根据权利要求4所述的摄像装置，其中，

所述第二散焦量计算部进行如下的第二处理：在被摄体的明亮度超过预先确定的值时，基于所述两个宽间距信号组的一方的相关运算结果来算出所述散焦量，

在所述被摄体的明亮度超过所述预先确定的值时，所述摄像元件驱动部省略所述两个宽间距信号组的另一方从所述摄像元件的读出。

6.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述第二散焦量计算部进行如下的第三处理：将所述宽范围信号组分为每连续排列的多个构成的组，通过将各组中的所述第一像素单元的信号彼此相加并将各组中的所述第二像素单元的信号彼此相加来生成所述宽间距信号组，基于该宽间距信号组中的所述第一像素单元的信号组和所述第二像素单元的信号组的相关运算结果来算出所述散焦量。

7.根据权利要求6所述的摄像装置，其中，

所述第二散焦量计算部在被摄体的明亮度为预先确定的值以下时通过所述第三处理来算出所述散焦量。

8.根据权利要求6或7所述的摄像装置，其中，

所述第三处理是如下的处理：通过在所述摄像元件内部将所述各组中的所述第一像素单元的信号彼此相加并在所述摄像元件内部将所述各组中的所述第二像素单元的信号彼此相加来生成所述宽间距信号组。

9.一种对焦控制方法，具备：

第一散焦量计算步骤，在具有多个对通过了摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对的光束进行受光而输出与光量对应的信号的第一像素单元和第二像素单元的对的摄像元件中，使用从处于第一范围的多个所述对得到的窄范围信号组而算出散焦量；

第二散焦量计算步骤，使用从处于第二范围的全部的所述对得到的宽范围信号组而算出散焦量，该第二范围包含所述第一范围且比该第一范围宽；及

对焦控制步骤，基于由所述第一散焦量计算步骤算出的散焦量或由所述第二散焦量计算步骤算出的散焦量来控制所述摄像光学系统的对焦状态，

所述第二散焦量计算步骤中，使用所述宽范围信号组生成以比所述窄范围信号组的排列间距宽的间距排列的宽间距信号组，并使用所述宽间距信号组来进行散焦量的计算。