CN117546475A - 拍摄装置以及对焦控制程序 - Google Patents

Abstract

提供一种拍摄装置，其具备：第一摄像头单元，其具有第一光学系统；第二摄像头单元，其配置为与第一摄像头单元朝向同一方向的第二光学系统；以及对焦控制部，其执行第一摄像头单元以及第二摄像头单元的对焦控制，第一摄像头单元以及第二摄像头单元分别具有拍摄元件，该拍摄元件由输出用于形成图像的图像信号的普通像素和被普通像素包围且离散地配置的、输出用于检测焦点的相位差信号的相位像素二维排列而成，对焦控制部在使用从第一摄像头单元的拍摄元件输出的图像信号形成图像的情况下，参照从由第二摄像头单元的拍摄元件输出的相位差信号获取的第二失焦信息，执行第一光学系统的对焦控制。

Description

拍摄装置以及对焦控制程序 技术领域

本发明涉及拍摄装置以及对焦控制程序。

背景技术

已知有使用在拍摄元件的像面获得的相位差信号进行自动对焦控制的拍摄装置。作为输出这样的相位差信号的拍摄元件的例子，可以举出由输出专用于生成图像的图像信号的普通像素和输出专用于自动对焦的相位差信号的相位像素二维排列而成的拍摄元件(例如，参照专利文献1)。这样的拍摄元件相比于所有像素针对各自的微透镜被光瞳分割的具备两个光电转换部，并且能在图像信号的输出与相位差信号的输出之间切换的拍摄元件，其在能够以更低的成本制造方面是占优势的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2016-90785号公报

发明内容

发明要解决的问题

由于专门输出相位差信号的相位像素不输出用于生成图像的图像信号，因此，在生成图像的情况下，配置了相位像素的地址中的像素值是根据周边像素的像素值通过插值处理生成的。因此，如果增加形成拍摄元件的像素中的相位像素的比例，则会导致所生成的图像的质量下降。特别是，当多个相位像素相邻且连续排列时，它们可能在所生成的图像中表现为可见噪音。因此，相位像素优选以被普通像素包围的方式离散地配置，另外，其比例也优选较小。然而，当如上述那样配置相位像素时，难以检测针对相对于拍摄元件捕捉的整个像而言相对较小地反映被摄体的相位差信号，可能无法对焦于该被摄体。例如，在高频成分多的背景的面前存在细长的主被摄体这样的场景下，容易产生无法对焦到该主被摄体而对焦于背景侧的故障。

本发明是为了解决这种问题而完成的，提供一种拍摄装置等，即使在生成相对较小地反映主被摄体的广角图像的情况下，也能够准确地自动对焦于该主被摄体。

用于解决问题的方案

本发明的第一方面中的拍摄装置具备：第一摄像头单元，其具有第一光学系统；第二摄像头单元，其配置为与上述第一摄像头单元朝向同一方向的第二光学系统；以及对焦控制部，其执行上述第一摄像头单元以及上述第二摄像头单元的对焦控制，上述第一摄像头单元以及上述第二摄像头单元分别具有拍摄元件，所述拍摄元件由输出用于形成图像的图像信号的普通像素和被上述普通像素包围且离散地配置的、输出用于检测焦点的相位差信号的相位像素二维排列而成，上述对焦控制部在使用从上述第一摄像头单元的上述拍摄元件输出的上述图像信号形成上述图像的情况下，参照从由上述第二摄像头单元的上述拍摄元件输出的上述相位差信号获取的第二失焦信息，执行上述第一光学系统的对焦控制。

本发明的第二方面中的对焦控制程序，进行拍摄装置的第一摄像头单元以及第二摄像头单元的对焦控制，上述拍摄装置具备：第一摄像头单元，其具有第一光学系统；以及第二摄像头单元，其配置为与上述第一摄像头单元朝向同一方向的第二光学系统，上述第一摄像头单元以及上述第二摄像头单元分别具有拍摄元件，所述拍摄元件由输出用于形成图像的图像信号的普通像素和被上述普通像素包围且离散地配置的、输出用于检测焦点的相位差信号的相位像素二维排列而成，在使用从上述第一摄像头单元的上述拍摄元件输出的上述图像信号形成上述图像的情况下，使计算机执行如下步骤：获取步骤，基于从上述第二摄像头单元的上述拍摄元件输出的上述相位差信号获取第二失焦信息；以及驱动步骤，参照上述第二失焦信息来驱动上述第一光学系统的对焦透镜。

发明效果

根据本发明，提供一种拍摄装置等，即使在生成相对较小地反映主被摄体的广角图像的情况下，也能够准确地自动对焦于该主被摄体。

附图说明

图1是示出本实施方式的拍摄装置的外观的图。

图2是示出拍摄装置的主要硬件构成的图。

图3是说明拍摄元件的像素排列的图。

图4是示出成为拍摄对象的场景的一个例子的图。

图5是示出当通过来自第一摄像头单元的相位差信号进行自动对焦控制时从第一摄像头单元获得的图像的例子的图。

图6是示出当通过来自第二摄像头单元的相位差信号对同一场景进行自动对焦控制时从第二摄像头单元获得的图像的例子的图。

图7是示出当参照第二失焦信息进行第一光学系统的自动对焦控制时从第一摄像头单元获得的图像的例子的图。

图8是说明两个对焦区域的对应关系的图。

图9是示出直到生成广角图像为止的处理过程的图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但权利要求所限定的发明并不限定于以下的实施方式。另外，在实施方式中说明的构成并非全部作为解决技术问题所必需的手段。另外，在各图中，在存在多个相同或具有相同构成的结构物的情况下，为了避免成为复杂的结构，有时会对一部分标注附图标记，对另一部分省略标注相同的附图标记。

图1是示出本实施方式的拍摄装置100的外观的图。特别是，图1的(A)是主要示出拍摄装置100的第一面侧的图，图1的(B)是主要示出与第一面侧相反的第二面侧的图。本实施方式的拍摄装置100是所谓的智能手机，换言之，是还作为拍摄装置发挥功能的智能手机。以下，说明智能手机功能中的与本发明相关的拍摄功能，省略利用通过拍摄生成的图像数据等的、作为智能手机的其他功能。此外，虽然在本实施方式中以智能手机为例对拍摄装置100进行说明，但无需赘言，也可以是作为单体相机的拍摄装置，或者是装入平板电脑终端等具备拍摄功能的装置。

拍摄装置100具备在第一面侧朝向同一方向配置的第一摄像头单元110和第二摄像头单元120。第一摄像头单元110是用于生成广角图像的摄像头单元。第二摄像头单元120是用于生成长焦图像的摄像头单元。用户在想获得广角图像的情况下指定第一摄像头单元进行拍摄，在向获得长焦图像的情况下指定第二摄像头单元进行拍摄。第一摄像头单元110和第二摄像头单元120在图中配置为与拍摄装置100的长边平行，但两个摄像头单元的配置不限于此，例如也可以沿着与该长边斜交的直线配置。另外，第一摄像头单元110和第二摄像头单元120的配置也可以是相互与图中的位置相反。

拍摄装置100在第二面侧具备显示器130。显示器130例如是采用有机EL(Electro Luminescence；电致发光)面板的显示设备，在拍摄前显示被摄体的实时图像(实时取景显示)，或显示拍摄后的图像。此外，也可以在第二面侧设置独立于第一摄像头单元110以及第二摄像头单元120的自拍用的摄像头单元。

在拍摄装置100的侧方部设置有快门按钮161。用户能够通过按下快门按钮161来向拍摄装置100提供拍摄的指示。另外，与显示器130重叠地设置有触摸面板162。代替按下快门按钮161，用户还能够通过轻敲显示于显示器130的快门按钮来向拍摄装置100提供拍摄的指示。另外，用户还能够通过轻敲实时取景显示的被摄体像的任意部位，指定包含该部位的一定区域作为对焦区域。此外，用户还能够通过轻敲等接触动作，进行第一摄像头单元110与第二摄像头单元120之间的切换，或进行显示的菜单项目的选择。

图2是示出拍摄装置100的主要硬件构成的图。拍摄装置100除了由上述第一摄像头单元110、第二摄像头单元120以及显示器130构成之外，还由控制这些的系统控制部150、以及与系统控制部150协作的周边要素构成。

如上所述，第一摄像头单元110是用于生成广角图像的摄像头单元，主要具备第一光学系统111、第一驱动机构112、第一拍摄元件113以及第一模拟前端(AFE)114。第一光学系统111是用于使入射的被摄体光束成像于第一拍摄元件113的拍摄面的光学系统。在图中由一片透镜表示，但一般由多片透镜构成，是至少其一部分可以沿着光轴方向进退的对焦透镜。第一驱动机构112是用于使第一光学系统111的对焦透镜沿着光轴方向移动的驱动机构，包含根据系统控制部150的指示工作的致动器。

第一拍摄元件113例如是CMOS图像传感器。后面将详细地叙述第一拍摄元件113。第一拍摄元件113根据系统控制部150的指示，将作为输出信号的像素信号(后述的图像信号以及相位差信号)传送到第一模拟前端114。第一模拟前端114根据系统控制部150指示的增益对像素信号进行电平调整，将其A/D转换为数字数据，并传送到工作存储器151。

如上所述，第二摄像头单元120是用于生成长焦图像的摄像头单元，主具备第二光学系统121、第二驱动机构122、第二拍摄元件123以及第二模拟前端(AFE)124。第二光学系统121是用于使入射的被摄体光束成像于第二拍摄元件123的拍摄面的光学系统。在图中由一片透镜表示，但第二光学系统121与第一光学系统111同样地一般也由多片透镜构成，是至少其一部分可以沿着光轴方向进退的对焦 透镜。第二驱动机构122是用于使第二光学系统121的对焦透镜沿着光轴方向移动的驱动机构，包含根据系统控制部150的指示工作的致动器。

第二拍摄元件123例如是CMOS图像传感器。后面将一起详细地叙述第二拍摄元件123和第一拍摄元件113。第二拍摄元件123根据系统控制部150的指示，将作为输出信号的像素信号传送到第二模拟前端124。第二模拟前端124根据系统控制部150指示的增益对像素信号进行电平调整，将其A/D转换为数字数据，并传送到工作存储器151。

在本实施方式中，假设第一光学系统111和第二光学系统121都是焦距固定的单焦点光学系统，但也可以是至少一个是可以改变焦距的可变焦点光学系统(变焦镜头)。即使在采用可变焦点光学系统的情况下，第一光学系统111的焦距也可以设定为比第二光学系统121的焦距短。换言之，第二光学系统121的视角设定为相比于第一光学系统111的视角为长焦视角。

系统控制部150是直接的或间接地控制构成拍摄装置100的各要素的处理器(CPU：Central Processing Unit)。系统控制部150根据要执行的控制程序发挥作为各种功能控制部的作用，例如，在执行第一摄像头单元110以及第二摄像头单元120的对焦控制时，作为对焦控制部发挥功能，在将拍摄到的图像显示到显示器130时，作为显示控制部发挥功能。

拍摄装置100主要具备工作存储器151、图像处理部152、操作部160、存储部170以及通信接口180，作为与系统控制部150协作的周边要素。工作存储器151是易失性的高速存储器，例如由SRAM(Static Random Access Memory；静态随机存取存储器)构成。工作存储器151接收分别从第一模拟前端114以及第二模拟前端124依次转换的像素数据，如果该像素数据为从图像信号转换的数据，则将其集中存储到1帧的帧数据中。另外，如果该数据是从相位差信号转换的数据，则将其作为两个波形数据集中存储。工作存储器151将帧数据传送到图像处理部153，将波形数据传送到系统控制部150。另外，工作存储器151在图像处理部153进行图像处理的处理阶段或系统控制部150进行对焦处理的处理阶段，还被适当地用作临时存储区域。

图像处理部153例如由专门执行图像处理的ASIC(Application Specific Integrated Circuit；专用集成电路)构成，对接收到帧数据实施插值处理等各种图像处理，生成符合预定格式的图像数据。如果生成的图像数据用于存储，则将其存储于存储部170，如果用于显示，则将其显示于显示器130。

操作部160是包含快门按钮161或触摸面板162的输入设备，是当用户向拍摄装置100提供指示时操作的构件。在拍摄装置100受理语音输入的情况下，操作部160还可以包含麦克风。存储部170是非易失性的存储器，例如由SSD(Solid State Drive；固态硬盘)构成。存储部170除了存储通过拍摄生成的图像数据外，还保存拍摄装置100进行动作时需要的常数、变量、设定值及控制程序等。通信接口180可以包含5G线路或无线LAN的通信单元。通信接口180用于将生成的图像数据传输到外部设备的情况等。

图3是说明第一拍摄元件113的像素排列的图。在本实施方式中，由于第二拍摄元件114也与第一拍摄元件113相同，因此，在此对第一拍摄元件113进行说明。

第一拍摄元件113是由输出专用于生成图像的图像信号的普通像素210和输出专用于检测焦点的相位差信号的相位像素220二维排列而成的拍摄元件。普通像素210是大致正方形的一个光电转换部相对于一个微透镜无移位地配置的像素。在普通像素210中，在微透镜与光电转换部之间配置有RGB中的任意一个的彩色滤光片。

相位像素220是配置为针对一个微透镜来说与普通像素的光电转换部被分割为两部分后的其中一个的形状类似的大致长方形的一个光电转换部，相对于该微透镜的光轴发生了移位的像素。相位像素220在微透镜与光电转换部之间未配置彩色滤光片。在相位像素220中，相邻的像素全部为普通像素210，换言之，各相位像素220被普通像素210包围且彼此离散地配置。此外，在相位像素220的构成中，光电转换部的构成可以与普通像素210相同，而在微透镜与光电转换部之间配置具有移位开口的遮光掩模，该移位开口产生与光电转换部如上述那样移位时相同的效果。

相位像素220存在光电转换部向第一方向(图中的下侧)移位的第一相位像素221、以及光电转换部向与第一方向相反方向(图中的上侧)移位的第二相位像素222这两种类型。第一相位像素221以及第二相位像素222分别以规定图案排列。具体地，沿着移位像素的移位方向(图中的上下方向)设定有多个检测线，第一相位像素221周期性地排列在各检测线的一侧(图中的右侧)，第二相位像素222以相同周期异相排列在另一侧(图中的左侧)。

根据作为第一相位像素221的输出信号的相位差信号形成第一相位波形，根据作为第二相位像素222的输出信号的相位差信号形成第二相位波形。并且，系统控制部150在对焦控制中，算出作为第一相位波形与第二相位波形的相对偏移量的失焦量、作为偏移方向的失焦方向，以及根据两波形的重合度获得的对焦评价值等，从而获取失焦信息。系统控制部150基于获取到的失焦信息，进行对焦处理，以 对焦到规定的被摄体上。后面详细地叙述对焦处理。

此外，如果第一拍摄元件113和第二拍摄元件123均是由普通像素以及被普通像素包围离散地配置的相位像素二维排列而成的拍摄元件，则也可以不是彼此相同的拍摄元件。各个拍摄元件例如可以在整体的像素数或相位像素的排列图案方面彼此不同。

另外，在附图的例子中，沿着作为上下方向的一个轴向设定了检测线，但还可以在正交的方向(附图例子中的左右方向)也设定检测线，排列适合于其检测线的相位像素(移位到附图例子中的右侧的相位像素和移位到左侧的相位像素)。在该情况下，各个相位像素优选被普通像素包围。如果检测线以这种方式设定在正交的两个轴向上，则能够提高对焦精度。

另外，由于专门输出相位差信号的相位像素不输出用于生成图像的图像信号，因此，在根据普通像素输出的图像信号生成图像的情况下，配置了相位像素的地址的像素的像素值一般是根据周边像素的像素值通过插值处理生成的。因此，如果增加形成拍摄元件的像素中的相位像素的比例，则会导致生成的图像的质量下降。特别是，当多个相位像素相邻且连续排列时，它们可能在生成的图像中表现为可见噪音。因此，如本实施方式中的第一拍摄元件113以及第二拍摄元件123那样，相位像素优选以被普通像素包围的方式离散地配置，另外，其比例也优选较小。在本实施方式中的第一拍摄元件113以及第二拍摄元件123中，相位像素220的总数不到像素总数的5％。

然而，当如上述那样少量且离散地配置相位像素时，对焦控制部无法获取相对于拍摄元件捕捉的整个像而言相对较小地反映被摄体的准确的失焦信息，其结果是，可能无法对焦于该被摄体。例如，在高频成分多的背景的面前存在细长的主被摄体这样的场景下，容易产生无法对焦到该主被摄体而对焦于背景侧的故障。这种故障越是在使用广角视角的光学系统进行反映情况下越容易产生。因此，本实施方式中的拍摄装置100在使用从第一摄像头单元110的第一拍摄元件113输出的图像信号形成广角图像的情况下，参照从第二摄像头单元120的第二拍摄元件123输出的相位差信号获取的第二失焦信息，执行第一光学系统111的对焦控制。以下结合具体场景按顺序对该对焦控制进行说明书。

图4是示出成为拍摄对象的场景的一个例子的图。具体地，示出了用户试图通过拍摄装置100来拍摄森林920在作为主被摄体的人物910的背后展开的场景的情况。在此，假设用户想要将焦点集中到人物910上。用户能够在确认通过第一摄像头单元110或第二摄像头单元120连续获取并显示于显示器130的实时取景影像的同时确定构图。

图5是示出当仅通过来自第一摄像头单元110的相位差信号进行第一光学系统111的自动对焦控制时下从第一摄像头单元110获得的图像的例子的图。作为场景的背景的森林920是许多树木的集合，因此，在第一摄像头单元110捕捉的视角内，森林920的像区域(背景区域)为空间频率高的区域。另一方面，作为主被摄体的人物910的像区域(主要区域)只占据第一摄像头单元110捕捉的视角内的极小的一部分，是空间频率相对较低的区域。

当检测线跨越空间频率高的背景区域和空间频率低的主要区域时，产生所谓的远近冲突，对焦控制部算出针对空间频率高的背景区域的失焦信息。当基于这样算出的失焦信息驱动第一光学系统111的对焦透镜时，第一光学系统111对焦于作为背景的森林920，在该对焦后生成的广角图像301，如图所示，作为主被摄体的人物910为模糊的图像。特别是，当沿检测线配置的相位像素220是离散的时，小的主要区域中包含的相位像素220的数量变得更少，对焦控制部更加难以基于由从该主要区域中包含的相位像素220输出的相位差信号形成的波形算出失焦信息。

即，在图4的场景中，当仅通过从第一拍摄元件113输出的相位差信号获取的第一失焦信息进行自动对焦控制时，可以说用户难以对焦于其想要对焦的人物910上。

图6是示出当通过来自第二摄像头单元120的相位差信号对同一场景进行第二光学系统121的自动对焦控制时从第二摄像头单元120获得的图像的例子的图。第二摄像头单元120的第二光学系统121相比于第一光学系统111为长焦视角，因此，人物910的像区域(主要区域)占整个区域的比例大于图5的情况。然后，主要区域中包含的相位像素220的数量也变多，人物910的更细微的部位被分辨，因此，其空间频率变高。

即使在检测线跨越主要区域和背景区域的情况下，如果主要区域的比例大，且由主要区域内的相位像素220输出的相位差信号形成的波形占主导地位，则也不容易产生远近冲突。因此，对焦控制部能够算出针对主要区域的失焦信息。当基于这样算出的失焦信息驱动第二光学系统121的对焦透镜时，第二光学系统121对焦于作为主被摄体的人物910上，如图所示，在该对焦后生成的长焦图像302是焦点集中到人物910的图像。

即，在图4的场景中，如果基于从第二拍摄元件123输出的相位差信号获取的第二失焦信息进行自动对焦控制，则可以说用户易于对焦于其想要对焦的人物910上。因此，即使在用户想要选择第一摄像头单元110来获得广角图像的情况下，如果参照从第二拍摄元件123输出的相位差信号获取的第二失焦 信息，则能够提高第一光学系统111也对焦于人物910的可能性。

为了执行这样的对焦控制，即使在用户选择了第一摄像头单元110的情况下，对焦控制部也驱动第二拍摄元件123使相位像素220输出相位差信号，获取第二失焦信息。对焦控制部通过参照第二失焦信息，使第一光学系统111的对焦透镜移动并对焦于人物910。第二失焦信息具体包含作为在第二拍摄元件123中进行对焦评价的区域的第二对焦区域320的区域信息、以及该第二对焦区域中的失焦量、失焦方向以及对焦评价值。

图7是示出当参照第二失焦信息进行第一光学系统111的自动对焦控制时从第一摄像头单元110获得的图像的例子的图。对焦控制部根据第二失焦信息中包含的第二对焦区域320的区域信息，确定作为第一摄像头单元110中的对焦区域的第一对焦区域310。第一摄像头单元110和第二摄像头单元120相互靠近配置，并且第一光学系统111的光轴与第二光学系统121的光轴相互平行，因此，为简单起见，可以不考虑被摄体的纵深，基于各个视角，预先准备可以一一对应的换算式或参照表。对焦控制部利用这种换算式或参照表，根据第二对焦区域320的区域信息确定第一对焦区域310。

当确定了第一对焦区域310时，对焦控制部以在该区域存在主被摄体为前提，执行第一光学系统111的对焦控制。具体地，在第一拍摄元件113输出的相位差信号中，仅针对第一对焦区域310中包含的相位差信号生成相位波形。并且，通过参照第二失焦信息的失焦量及失焦方向限定对焦范围(即，假设主被摄体存在的纵深范围)，使其不受背景区域的影响。根据这样限定的条件，确定作为第一失焦信息的失焦量及失焦方向。对焦控制部根据决定的失焦量及失焦方向确定第一光学系统111的对焦透镜的移动方向和移动量，通过以这种方式移动，能够对焦于作为主被摄体的人物910上。

对焦控制部在对焦透镜移动后，再次使第一拍摄元件113输出相位差信号，对其相位波形进行评价，并判断是否为对焦状态。在判断为处于对焦状态的情况下，执行拍摄处理，生成广角图像301。在判断为未达到对焦状态的情况下，能够再次获取第一失焦信息来校正对焦透镜的位置。或者，也可以在使对焦透镜摆动(Wobbling)的同时，校正对焦透镜的位置，使得根据从第一对焦区域310中包含的普通像素输出的图像信号生成的部分图像的对比度最高。后者就是所谓的对比度AF。另外，更简单地，可以是对焦控制部在基于第二对焦区域320确定了第一对焦区域310之后，立即将第一对焦区域310作为对象执行对比度AF，而不从第一拍摄元件113获取第一失焦信息。

此外，对焦控制部在判断为难以基于第一失焦信息执行第一光学系统111的对焦控制的情况下，也可以参照第二失焦信息执行第一光学系统的对焦控制。即，在判断为基于第一失焦信息执行第一光学系统111的对焦控制的情况下，可以在不参照第二失焦信息下执行第一光学系统的对焦控制。例如，能够通过第一失焦信息中的对焦评价值小于阈值还是在阈值以上来判断是否难以基于第一失焦信息执行第一光学系统111的对焦控制。或者，也可以与第一失焦信息的获取并行地获取第二失焦信息，通过比较各个失焦量和失焦方向来进行判断。具体地，如果根据第一失焦信息中包含的失焦量和失焦方向算出的被摄体的纵深、以及根据第二失焦信息中包含的失焦量和失焦方向算出的被摄体的纵深在固定范围内，则假设都捕捉同一被摄体，因此判断为可以基于第一失焦信息来执行第一光学系统111的对焦控制。如果不在固定范围内，假设分别捕捉不同的被摄体，则判断为难以基于第一失焦信息来执行第一光学系统111的对焦控制。

在上文中，在根据第二对焦区域320确定第一对焦区域310的情况下，为简便起见说明了使用换算式等的例子，但实际上，与第二对焦区域320对应的第一对焦区域310可以根据被摄体的纵深(到被摄体的距离)的变化而变化。图8是说明两个对焦区域的对应关系的说明图。具体地，该图示出第一摄像头单元110和第二摄像头单元120分别捕捉离拍摄装置100距离d1处存在的人物和距离d2处存在的人物的情况、以及这样拍摄到的长焦图像302和广角图像301的图。

如图所示，假设近的距离d1处存在的人物和远的距离d2处存在的人物都靠近第二摄像头单元120侧。在这种情况下，如果将从第二摄像头单元120生成的长焦图像302与从第一摄像头单元生成的广角图像301进行比较，则当拍摄近的距离d1处存在的人物时捕捉该人物的第二对焦区域320与第一对焦区域310的间隔大于当拍摄远的距离d2处存在的人物时捕捉该人物的第二对焦区域320与第一对焦区域310的间隔。另外，当以相同的广角图像301进行比较时，第一对焦区域310在人物存在于距离d1处时比在人存在于距离d2处时向右侧移位。

这种对应关系能够通过三角测量的方法算出。具体地，当在长焦图像302中算出第二对焦区域320与作为主被摄体的人物之间的距离时，能够使用作为两个光学系统的光轴间距离的基线长度和两个光学系统的视角比来确定广角图像301中的第一对焦区域310。此外，到人物的距离可以根据第二失焦信息中的失焦量及失焦方向、以及当时的对焦透镜位置算出。

如果对焦控制部以这种方式更加准确地确定与第二对焦区域320对应的第一对焦区域310，则能够进一步提高第一光学系统111的对焦控制的准确性。

此外，在用户未特别指定对焦区域的情况下，对焦控制部可以根据一般的近点优先(距离拍摄装置近的被摄体优先)或中心优先(视角的中心附近的被摄体优先)这样的算法来确定要对焦的主被摄体。在这种情况下，在根据第一失焦信息中包含的失焦量及失焦方向算出的被摄体存在于比根据第二失焦信息中包含的失焦量及失焦方向算出的被摄体远的位置处的情况下或在存在于远离中心的位置处的情况下，可以判断为难以基于第一失焦信息执行第一光学系统111的对焦控制。

另外，在用户指定了规定的对焦区域的情况下，可以将该区域作为第一对焦区域310。另外，在通过面部区域识别程序等指定规定的区域的情况下，可以将该区域作为第一对焦区域310。即使在这种情况下，如果判断为难以基于第一失焦信息执行第一光学系统111的对焦控制，则也可以通过确定第二对焦区域320，参照该区域中的第二失焦信息，执行第一光学系统111的对焦控制。

接着，对在用户选择第一摄像头单元110拍摄广角图像的情况下，系统控制部150作为主要对焦控制部发挥功能的一系列的处理的一个例子进行说明。图9是示出直到系统控制部150生成广角图像为止的主要处理过程的流程图。流程例如从用户按下快门按钮161的时间点开始。

在步骤S101中，对焦控制部获取第一失焦信息。具体地，如上所述，驱动第一拍摄元件113使相位像素220输出相位差信号，进行各种运算来获得第一失焦信息。在步骤S102中，对焦控制部与第一失焦信息的获取同样地获取第二失焦信息。步骤S102的处理也可以与步骤S101并行进行。

在步骤S103中，对焦控制部判断是否可以基于第一失焦信息执行第一光学系统111的对焦控制。如果判断为可以，则跳过步骤S104，进入步骤S105，如果判断为不可以，则进入步骤S104。

在进入步骤S104的情况下，对焦控制部参照在步骤S102中获取的第二失焦信息确定第一拍摄元件113中的第一对焦区域310，进入步骤S105。

当进入步骤S105时，在跳过了步骤S104的情况下，对焦控制部基于第一失焦信息使第一光学系统111的对焦透镜移动，使对焦于主被摄体。在经过了步骤S104的情况下，在确定出的第一对焦区域310中，如上所述，例如通过施加限定条件，再次获取第一失焦信息，基于该第一失焦信息使第一光学系统111的对焦透镜移动，使对焦于主被摄体。

对焦控制部进入步骤S106，再次使第一拍摄元件113输出相位差信号，评价其相位波形，并判断是否为对焦状态。如果判断为对焦状态，则跳过步骤S107，进入步骤S108，如果判断为不是对焦状态，则进入步骤S107。

在进入步骤S107的情况下，如上所述，对焦控制部执行对比度AF，校正对焦透镜的位置，使对焦于主被摄体。之后，进入步骤S108。

当进入步骤S108时，系统控制部150驱动第一拍摄元件113使普通像素输出图像信号，使图像处理部153生成图像数据。系统控制部150根据预先设定的指示将生成的图像数据存储于存储部170或显示于显示器130，或通过通信接口180发送到外部设备，从而完成一系列的处理。

在以上说明的在本实施方式中，是假设通过第一摄像头单元110拍摄静止图像的情况，但即使是在拍摄运动图像的情况下也可以执行同样的对焦控制。例如，根据第一拍摄元件113输出的像素信号中的图像信号连续生成帧图像，根据相位差信号生成第一失焦信息，则即使在运动图像的拍摄中，也能够在参照并行生成的第二失焦信息的同时执行与上述同样的对焦控制。

另外，在以上说明的本实施方式中，说明了拍摄装置100具备两个摄像头单元的情况，但即使在具备三个以上的摄像头单元的拍摄装置中也可以执行同样的对焦控制。例如，如果三个摄像头单元分别具备长焦视角、标准视角以及广角视角的光学系统，则广角视角的摄像头单元的对焦控制可以参照分别从标准视角的摄像头单元以及长焦视角的摄像头单元获取的失焦信息。另外，标准视角的摄像头单元的对焦控制可以参照从长焦视角的摄像头单元获取的失焦信息。

另外，在以上说明的本实施方式中说明了基于第一光学系统111以及第二光学系统121的各个对焦透镜在任意的状态下获取的一个失焦信息来进行对焦控制的例子，但也可以在使对焦透镜的位置变化的同时获取多个失焦信息来进行对焦控制。例如，在采用开度F值小的光学系统或焦距长的光学系统时，可以根据其特性分多次改变对焦透镜的位置，获取每次的失焦信息。此时，当长焦视角的摄像头单元采用可以根据施加电压改变焦距的液态透镜时，可以基于其施加电压来确定对焦透镜的移动范围。即，由于这样的液态透镜可以是高倍率的变焦镜头，因此，例如，在长焦区域中，以对焦于1.5m以外的被摄体为前提，仅允许对焦透镜在该范围内移动，则能够缩短失焦信息的获取时间。

在另一种可能的实施方式中，液态镜头可以是广角镜头或者长焦镜头，由于液态镜头在对焦时需要通过马达来改变液态单元的厚度，因此在对焦时需要的行程较长或者马达的移动速度较慢，可能会影响对焦的速度。此时，可以同时基于其他光学系统的失焦信息来辅助该包含液态镜头的光学系统进行对焦控制。例如，确定多个对焦距离区间，从而使得液态镜头只须在较小的范围内进行对焦，从而提高对焦的速度。

附图标记说明：

100…拍摄装置，110…第一摄像头单元，111…第一光学系统，112…第一驱动机构，113…第一拍摄元件，114…第一模拟前端(AFE)，120…第二摄像头单元，121…第二光学系统，122…第二驱动机构，123…第二拍摄元件，124…第二模拟前端(AFE)，130…显示器，150…系统控制部，151…工作存储器，152…图像处理部，160…操作部，161…快门按钮，162…触摸面板，170…存储部，180…通信接口，210…普通像素，220…相位像素，221…第一相位像素，222…第二相位像素，301…广角图像，302…长焦图像，310…第一对焦区域，320…第二对焦区域，910…人物，920…森林。

Claims (8)

1. 一种拍摄装置，其特征在于，具备：

   第一摄像头单元，其具有第一光学系统；

   第二摄像头单元，其配置为与所述第一摄像头单元朝向同一方向；以及

   对焦控制部，其执行所述第一摄像头单元以及所述第二摄像头单元的对焦控制，

   所述第一摄像头单元以及所述第二摄像头单元分别具有拍摄元件，所述拍摄元件由输出用于形成图像的图像信号的普通像素和被所述普通像素包围且离散地配置的、输出用于检测焦点的相位差信号的相位像素二维排列而成，

   所述对焦控制部在使用从所述第一摄像头单元的所述拍摄元件输出的所述图像信号形成所述图像的情况下，参照从由所述第二摄像头单元的所述拍摄元件输出的所述相位差信号获取的第二失焦信息，执行所述第一光学系统的对焦控制。
2. 根据权利要求1所述的拍摄装置，其中，

   所述对焦控制部基于由所述第一摄像头单元和所述第二摄像头单元的配置确定的基线长度来确定所述第一光学系统的对焦控制中的对焦区域。
3. 根据权利要求1或2所述的拍摄装置，其中，

   如果所述对焦控制部确定需要所述第二失焦信息来协助进行第一光学系统的对焦控制，则基于所述第二失焦信息，执行对所述第一光学系统的对焦控制。
4. 根据权利要求3所述的拍摄装置，其中，

   所述对焦控制部并行地获取所述第一失焦信息和所述第二失焦信息。
5. 根据权利要求4所述的拍摄装置，其中，

   所述对焦控制部通过对所述第一失焦信息与所述第二失焦信息进行比较来判断是否难以执行所述第一光学系统的对焦控制。
6. 根据权利要求1～5中的任意一项所述的拍摄装置，其中，

   所述对焦控制部在参照所述第二失焦信息驱动所述第一光学系统的对焦透镜后，基于使用从所述第一摄像头单元的所述拍摄元件输出的所述图像信号算出的对比度信息，对所述对焦透镜的位置进行校正。
7. 根据权利要求1～6中的任意一项所述的拍摄装置，其中，

   所述第一光学系统包含能够根据电信号进行对焦的液态透镜，

   所述对焦控制部基于通过第一失焦信息和/或第二失焦信息确定的所述电信号来控制所述第一光学系统进行对焦。
8. 一种对焦控制程序，其特征在于，

   进行拍摄装置的第一摄像头单元以及第二摄像头单元的对焦控制，

   所述拍摄装置具备：所述第一摄像头单元，其具有第一光学系统；以及所述第二摄像头单元，其配置为与所述第一摄像头单元朝向同一方向的第二光学系统，

   所述第一摄像头单元以及所述第二摄像头单元分别具有拍摄元件，所述拍摄元件由输出用于形成图像的图像信号的普通像素和被所述普通像素包围且离散地配置的、输出用于检测焦点的相位差信号的相位像素二维排列而成，

   在使用从所述第一摄像头单元的所述拍摄元件输出的所述图像信号形成所述图像的情况下，

   使计算机执行如下步骤：

   获取步骤，基于从所述第二摄像头单元的所述拍摄元件输出的所述相位差信号获取第二失焦信息；以及

   驱动步骤，参照所述第二失焦信息来驱动所述第一光学系统的对焦透镜。