DE112014004092B4

DE112014004092B4 - Bildaufnahmevorrichtung und Fokussiersteuerverfahren

Info

Publication number: DE112014004092B4
Application number: DE112014004092.4T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi SAKURABU
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2022-08-11
Anticipated expiration: 2034-06-21
Also published as: US9602717B2; US20160150153A1; DE112014004092T5; WO2015033646A1; JPWO2015033646A1; CN105452926B; CN105452926A; JP5934843B2

Abstract

Bildaufnahmevorrichtung, enthaltend einen Bildsensor, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei die Bildaufnahmevorrichtung umfasst:eine Fokussiersteuereinheit, die eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welcher von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt;eine Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit, welche bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; undeine Steuereinheit, die, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information von dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert,gekennzeichnet durcheine Informationserzeugungseinheit, die einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit von Korrelationsergebnissen als die Information erzeugt, basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, die mehrere erste Signalnachweiseinheiten entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit angeordnet enthält, und einer dritten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die mehrere erste Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer vierten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung verschiedenen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe,wobei die Fokussiersteuer-Bestimmungseinheit abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts festlegt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, undwobei die Steuereinheit dann, wenn festgestellt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, einen Faktor zum Bestimmen, dass die zweite Fokussiersteuerung nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts auszuführen ist, bestimmt, und, wenn der Faktor auf einer Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die beliebige Distanz im Vergleich zu dem Fall verringert, in welchem der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung und ein Fokussiersteuerverfahren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Aufgrund der Zunahme der Auflösung eines Festkörper-Bildsensors wie z.B. eines Charged-Coupled-Device-(CCD)-Bildsensors oder eines Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-(COMS)-Bildsensors, ist in den vergangenen Jahren der Bedarf an einer Informationsvorrichtung mit Bildgebungsfunktion, beispielsweise einer digitalen Stehbildkamera, einer digitalen Videokamera, eines Mobiltelefons wie z.B. eines Smartphones, oder eines Personal-Digital-Assistant (PDA) rasch wachsend. Die Informationsvorrichtung mit der oben angesprochenen Bildgebungsfunktion wird als Bildaufnahmevorrichtung bezeichnet.
Bei einer solchen Bildaufnahmevorrichtung gelangt als Fokussiersteuerverfahren zum Fokussieren auf ein Hauptaufnahmeobjekt ein Kontrast-Autofokus-(AF-)Verfahren oder ein Phasendifferenz-AF-Verfahren zum Einsatz. Da das Kontrast-AF-Verfahren und das Phasendifferenz-AF-Verfahren jeweils ihre eigenen Vorteile aufweisen, wurde außerdem eine Bildaufnahmevorrichtung vorgeschlagen (siehe z.B. die JP 2013 - 61 579 A ) welches von den Verfahren in Kombination Gebrauch macht.
Die JP 2013 - 61 579 A zeigt eine Bildaufnahmevorrichtung, die eine Fokussiersteuerung nach dem Kontrast-AF-Verfahren durchführt, wenn nach dem Phasendifferenz-AF-Verfahren ein Defokussiermaß oder -betrag nicht berechnet werden kann, oder wenn die Zuverlässigkeit des Defokussiermaßes auch dann gering ist, wenn dieses sich berechnen lässt.
Die JP 2013-37 101 A zeigt eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Druckschrift ist ebenfalls eine Kombination des Phasen-Differenz-AF-Verfahrens und des Kontrast-AF Verfahrens.
Offenbarung der Erfindung
Allerdings wird gemäß der Offenbarung nach der JP 2013 - 61 579 A dann, wenn das Defokussierungsmaß nach dem Phasendifferenz-AF-Verfahren berechnet wird und die Fokussiersteuerung basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren durchgeführt wird entsprechend der Zuverlässigkeit des Defokussierungsmaßes, die Zeit bis zur Beendigung der Fokussiersteuerung lang, verglichen mit einem Fall, in welchem die auf dem Kontrast-AF-Verfahren ausgeführte Fokussiersteuerung von Beginn an ausgeführt wird.
Um die obigen Probleme zu lösen, ist es ein Ziel der Erfindung, eine Bildaufnahmevorrichtung und ein Fokussiersteuerverfahren anzugeben, die in der Lage sind, eine AF mit hoher Geschwindigkeit dadurch vorzunehmen, dass die Zeit bis zur Beendigung einer Fokussiersteuerung auch dann reduziert wird, wenn eine Fokussiersteuerung basierend auf einem Phasendifferenz-AF-Verfahren und einer Fokussiersteuerung basierend auf einem Kontrast-AF-Verfahren in Kombination eingesetzt werden.
Die Erfindung schafft eine Bildaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 5.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fokussiersteuerverfahren in einer Bildaufnahmevorrichtung geschaffen, das die Merkmale der Ansprüche 10 bzw. 11 aufweist.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Bildaufnahmevorrichtung und ein Fokussiersteuerverfahren zu schaffen, die in der Lage sind, eine AF mit hoher Geschwindigkeit dadurch auszuführen, sodass die Zeit bis zur Beendigung einer Fokussiersteuerung auch dann reduziert wird, wenn eine Fokussiersteuerung nach einem Phasendifferenz-AF-Verfahren und eine Fokussiersteuerung nach einem Kontrast-AF-Verfahren in Kombination verwendet werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Digitalkamera als Beispiel einer Bildaufnahmevorrichtung als einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine schematische Draufsicht auf den Gesamtaufbau eines Festkörper-Bildsensors 5, der in der in 1 gezeigten Digitalkamera eingesetzt ist.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer einzelnen AF-Fläche 53 gemäß 2.
4 ist ein Diagramm, welches nur ein Phasendifferenz-Nachweispixel 52 nach 3 veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer AF-Operation der in 1 gezeigten Digitalkamera.
6 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines im Schritt S6 des in 5 gezeigten Flussdiagramms ausgeführten Prozesses.
7 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines modifizierten Beispiels des Prozesses nach Schritt S6 in dem in 5 gezeigten Flussdiagramm.
8 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines modifizierten Beispiels eines in einer Paarzeile eingestellten Pixelpaars.
9 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Beispiels einer Geraden L, die sich in einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung erstreckt.
10 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines modifizierten Beispiels des AF-Vorgangs, der in 1 gezeigten Digitalkamera.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Schritts S18 in dem Flussdiagramm nach 10 veranschaulicht.
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zwischen dem Schritt S181 und dem Schritt S186 in dem Flussdiagramm nach 11 veranschaulicht.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen durchgehenden AF-Vorgang der in 1 gezeigten Digitalkamera veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm zum Erläutern eines modifizierten Beispiels eines Arrays von Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und 52B, die in der AF-Fläche 53 eines in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5 gelegen sind.
15 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines modifizierten Beispiels des Arrays von Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und 52B, die in der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5 gelegen sind.
16 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines modifizierten Beispiels des Arrays von Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und 52B, die in der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5 gelegen sind.
17 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines modifizierten Beispiels des Arrays von Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und 52B, die in der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5 gelegen sind.
18 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Smartphones als Bildaufnahmevorrichtung.
19 ist ein internes Blockdiagramm des in 18 gezeigten Smartphones.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau einer Digitalkamera als Beispiel einer Bildaufnahmevorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Die in 1 gezeigte Digitalkamera enthält eine Objektivvorrichtung, die ein Abbildungsobjektiv 1 enthält, das seinerseits eine Fokussierlinse zur Fokuseinstellung, eine Zoom-Linse oder dergleichen und eine Blende 2 enthält. Die Objektivvorrichtung bildet eine Abbildungsoptik. Die Objektivvorrichtung kann lösbar an einem Kameragehäuse angebracht sein, kann an diesem aber auch fest angebracht sein. Es reicht aus, wenn das Objektiv 1 mindestens die Fokussierlinse enthält. Weiterhin kann eine Einzel-Fokussierlinse verwendet werden, die eine Scharfeinstellung durch Bewegen des gesamten Linsensystems vollzieht.
Das Kameragehäuse enthält einen Festkörper-Bildsensor 5 vom CCD-Typ, vom CMOS-Typ oder dergleichen, der ein Aufnahmeobjekt durch die Objektivvorrichtung hindurch abbildet, eine Analogsignal-Verarbeitungseinheit 6, die mit einem Ausgang des Festkörper-Bildsensors 5 verbunden ist und eine Analogsignalverarbeitung durchführt, so z.B. einen korrelierten Doppelabtastprozess, und eine A/D-Wandlerschaltung 7, die ein von der Analogsignal-Verarbeitungseinheit 6 ausgegebenes Analogsignal in eine Digitalsignal umwandelt. Die Analogsignal-Verarbeitungseinheit 6 und die A/D-Wandlerschaltung 7 werden von einer Systemsteuereinheit 11 gesteuert. Die Analogsignal-Verarbeitungseinheit 6 und die A/D-Wandlerschaltung 7 können in den Festkörper-Bildsensor 5 integriert sein.
Die Systemsteuereinheit 11, die im Großen und Ganzen die Gesamtheit des elektrischen Steuersystems der Digitalkamera steuert, steuert eine Objektivantriebseinheit 8 zum Einstellen der Lage der Fokussierlinse in dem Objektiv 1, oder zum Einstellen der Lage der Zoomlinse in dem Objektiv 1. Außerdem steuert die Systemsteuereinheit 11 das Öffnungsmaß der Blende 2 über eine Blendenantriebseinheit 9, um einen Belichtungswert einzustellen.
Weiterhin treibt die Systemsteuereinheit 11 den Festkörper-Bildsensor 5 über eine Bildsensor-Treibereinheit 10, und sie gibt ein Aufnahmeobjektbild als Aufnahmebildsignal aus, welches über das Objektiv 1 aufgenommen wurde. Ein Befehlssignal von einem Benutzer wird über eine Bedieneinheit 14 in die Systemsteuereinheit 11 eingegeben.
Die Systemsteuereinheit 11 wählt eine von einer Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 und einer Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 aus und bewegt die Fokussierlinse in eine Fokussier- oder Scharfstellung, die von der ausgewählten Verarbeitungseinheit bestimmt wird, wie weiter unten erläutert wird.
Weiterhin erhält das elektrische Steuersystem der Digitalkamera einen Hauptspeicher 16, eine Speichersteuereinheit 15, die an den Hauptspeicher 16 angeschlossen ist, eine digitale Signalverarbeitungseinheit 17, die aufgenommene Bilddaten durch Ausführen einer Interpolation, einer Gammakorrektur, einer RGB/YC-Umwandlung und dergleichen bezüglich eines Aufnahmebildsignals, das von der A/D-Wandlerschaltung 7 ausgegeben wird, erzeugt, die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18, die eine Scharfstellung nach Maßgabe eines Kontrast-AF-Verfahrens festlegt, die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19, die eine Scharfstellung gemäß einem Phasendifferenz-AF-Verfahren feststellt, eine Externspeicher-Steuereinheit 20, mit der ein lösbares Aufzeichnungsmedium 21 verbunden ist, und einer Anzeigesteuereinheit 22, an die eine Anzeigeeinheit 23 angeschlossen, die sich auf einer Rückseite oder dergleichen der Kamera befindet.
Die Speichersteuereinheit 15, die digitale Signalverarbeitungseinheit 17, die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18, die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19, die Externspeicher-Steuereinheit 20 und die Anzeigesteuereinheit 22 sind miteinander über einen Steuerbus 24 und einen Datenbus 25 verbunden, sie werden durch Befehle aus der Systemsteuereinheit 11 gesteuert.
2 ist eine schematische Draufsicht, die den Gesamtaufbau des Festkörper-Bildsensors 5 veranschaulicht, der in der in 1 gezeigten Digitalkamera verbaut ist.
Der Festkörper-Bildsensor 5 enthält eine Lichtaufnahmefläche 50, auf der mehrere Pixel in einem zweidimensionalen Muster in einer Reihenrichtung X und einer zu der Reihenrichtung X orthogonalen Spaltenrichtung Y angeordnet sind. Neun AF-Flächen 53, bei denen es sich um Zielflächen zur Fokussierung handelt, sind in der Lichtaufnahmefläche 50 in dem in 2 gezeigten Beispiel vorgesehen.
Die AF-Fläche 53 ist eine Fläche, die als Pixel ein Bildaufnahmepixel und ein Phasendifferenz-Nachweispixel enthält.
In einem Bereich, in welchem die AF-Flächen 53 auf der Lichtaufnahmefläche 50 ausgeschlossen sind, befinden sich nur Bildaufnahmepixel. Die AF-Flächen 53 können auf der Lichtaufnahmefläche 50 ohne Lücke vorgesehen sein.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer einzelnen AF-Fläche 53 aus 2.
Pixel 51 sind in der AF-Fläche 53 in einem zweidimensionalen Muster angeordnet. jedes Pixel 51 enthält eine fotoelektrische Wandlereinheit wie z.B. eine Fotodiode, außerdem ein Farbfilter oberhalb der fotoelektrischen Wandlereinheit.
In 3 gehört der Buchstabe „R“ zu einem Pixel 51 (R-Pixel 51), welches ein Farbfilter (R-Filter) enthält, das rotes Licht durchlässt, der Buchstabe „G“ gehört zu einem Pixel 51 (G-Pixel 51), das ein Farbfilter (G-Filter) enthält, welches grünes Licht durchlässt, und der Buchstabe „B“ zu einem Pixel 51 (B-Pixel 51) mit einem Farbfilter (B-Filter), welches blaues Licht durchlässt. Das Feld der Farbfilter entspricht einer Bayer-Maske über der gesamten Lichtaufnahmefläche 50.
In der AF-Fläche 53 wird ein Teil der G-Pixel 51 (diese sind in 3 abgeschattete Pixel 51) als die Phasendifferenz-Nachweispixel 52 verwendet, bei dem in 3 gezeigten Beispiel wird jedes G-Pixel 51 in einer beliebigen Pixelreihe unter den Pixelreihen, welche die R-Pixel 51 und die G-Pixel 51 enthalten, und die G-Pixel 51 in nächster Nähe jedes G-Pixels 51 in der Spaltenrichtung Y als Phasendifferenz-Nachweispixel 52 verwendet. Wie in 3 dargestellt ist, ist hier eine Richtung in dem zweidimensionalen Array als die X-Richtung oder Reihenrichtung definiert, die andere Richtung ist als Y-Richtung oder Spaltenrichtung definiert.
4 ist ein Diagramm, welches nur die Phasendifferenz-Nachweispixel 52 nach 3 veranschaulicht.
Wie in 4 gezeigt ist, enthalten die Phasendifferenz-Nachweispixel 52 zwei Typen von Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und Phasendifferenz-Nachweispixeln 52B.
Das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A ist eine Signalnachweiseinheit (erste Signalnachweiseinheit), die einen Strahl von einem Strahlenpaar empfängt, dessen Strahlen durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone des Objektivs 1 laufen, und es weist ein Signal abhängig von der Intensität des aufgenommenen Lichts nach.
Das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B ist eine Signalnachweiseinheit (zweite Signalnachweiseinheit), die den anderen Strahl des Strahlenpaares empfängt und ein Signal abhängig von der Intensität des empfangenen Lichts detektiert.
In der AF-Fläche 53 sind mehrere Pixel 51, ausgenommen die Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B, Abbildungs- oder Bildgebungspixel, und jedes Abbildungspixel empfängt das Strahlenpaar, das durch das Objektiv 1 hindurchtritt, und es bildet ein Signal in Abhängigkeit der Intensität des aufgenommenen Lichts.
Oberhalb der fotoelektrischen Wandlereinheit jedes Pixels 51 befindet sich eine Lichtabschirmschicht, und eine Öffnung, die eine Lichtaufnahmefläche der fotoelektrischen Wandlereinheit definiert, ist auf der Lichtabschirmschicht ausgebildet.
Die Mitte der Öffnung des Abbildungspixels 51 stimmt überein mit der Mitte der fotoelektrischen Wandlereinheit des Abbildungspixels 51. Andererseits ist die Mitte der Öffnung (der Konturbereich in 4) des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A exzentrisch nach rechts verlagert bezüglich der Mitte der fotoelektrischen Wandlereinheit des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A. Weiterhin ist die Mitte der Öffnung (Umrissbereich in 4) des Phasendifferenz-Nachweispixels 52B exzentrisch links gelegen bezüglich der Mitte der fotoelektrischen Wandlereinheit des Phasendifferenz-Nachweispixels 52B. Rechts bedeutet die eine Richtung entlang der X-Richtung nach 3, die Linksrichtung bedeutet die andere Richtung entlang der X-Richtung.
Mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, eine Phasendifferenz in der Reihen-Richtung X eines von jeder von zwei Pixelgruppen aufgenommenen Bilds nachzuweisen, d.h. von einer Pixelgruppe, welche die Phasendifferenz-Nachweispixel 52A enthält, die in einer beliebigen Reihe gelegen sind, und einer Pixelgruppe, welche die Phasendifferenz-Nachweispixel 52B enthält, die in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich jedem der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der erstgenannten Pixelgruppe angeordnet sind.
Wie in 4 gezeigt ist, ist in der AF-Fläche 53 mindestens eine Paarlinie vorgesehen, in welcher ein Pixelpaar P1, welches das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und das in einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenz-Nachweisrichtung (Reihenrichtung X) bezüglich des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A angeordnete Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, und ein Pixelpaar, mit einer umgekehrten Lagebeziehung zu derjenigen des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A und des Phasendifferenz-Nachweispixels 52B innerhalb des Pixelpaars P1 alternierend angeordnet sind.
Es lässt sich sagen, dass die Paarlinie ein erstes Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe (Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der gesamten Pixelpaare P1) mit mehren Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A entlang der Phasendifferenz-Nachweisrichtung und einer Signalnachweiseinheitengruppe (Phasendifferenz-Nachweispixel 52B in den gesamten Pixelpaaren P1) mit den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52B in gleicher Entfernung (einer Entfernung entsprechend einem Pixel) in Y-Richtung (Abwärtsrichtung in dem in 4 gezeigten Beispiel) bezüglich der jeweiligen Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der ersten Signalnachweiseinheitengruppe enthält; ferner ein zweites Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe (Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der gesamten Pixelpaare P2) mit mehren Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A, die mit gleichem Abstand in gleicher Richtung (auf einer diagonal unteren rechten Seite bei dem in 4 gezeigten Beispiel) bezüglich der jeweiligen Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und entlang der Nachweisrichtung angeordnet, und einer Signalnachweiseinheitengruppe (Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der gesamten Pixelpaare P2) mit den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52B, die in gleichem Abstand (entsprechend einem Pixel) in einer von der einen Y-Richtung verschiedenen Richtung (Aufwärtsrichtung des Beispiels nach 4) bezüglich der jeweiligen Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe angeordnet sind.
Die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 nach 1 berechnet eine Phasendifferenz, bei der es sich um einen relativen Lageabweichungsbetrag zweier Bilder handelt, die erzeugt werden durch das Strahlenpaar unter Verwendung einer Nachweissignalgruppe, die aus den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52B in einer AF-Fläche 53 ausgelesen werden, welche durch einen Benutzerbefehl oder dergleichen unter den neun AF-Flächen 53 ausgewählt wurde.
Darüber hinaus berechnet die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 einen Fokuseinstellzustand des Objektivs 1 basierend auf der Phasendifferenz. Die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 berechnet einen Abweichungsbetrag aus einem fokussierten Zustand und einer Abweichungsrichtung gegenüber dem fokussierten Zustand, d.h., sie berechnet einen Defokussierungsbetrag (Defokussierungsmaß). Die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 bestimmt eine Farbstellung der Fokussierlinse aus dem Defokussierungsmaß.
Die Systemsteuereinheit 11 fungiert als Fokussiersteuereinheit, die eine erste Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in die Scharfstellung ausführt, welche bestimmt wird durch die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 basierend auf den Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B.
Die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 nach 1 analysiert ein von einer durch eine benutzerseitige Betätigung oder dergleichen aus den neun AF-Flächen 53 ausgewählten AF-Fläche 53 aufgenommenes Bild und bestimmt eine Scharfstellung des Objektivs 1 nach einem bekannten Kontrast-AF-Verfahren.
D.h.: Die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 berechnet, während die Lage der Fokussierlinse des Objektivs 1 unter der Steuerung der Systemsteuereinheit 11 bewegt wird, den Kontrast (die Helligkeitsdifferenz) von Bildern, die an jeweiligen Bewegungspositionen (mehreren Positionen) erhalten werden. Darüber hinaus bestimmt die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 die Stellung der Fokussierlinse, in welcher der Kontrast maximal wird, als Scharfstellung. Gewonnen wird der Kontrast durch Nutzung einer Summe der Differenzen von Signalen benachbarter Signale.
Die Systemsteuereinheit 11 fungiert als Fokussiersteuereinheit, die eine zweite Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse ausführt in einen Maximumbereich (einen Bereich von INF bis MOD), in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist entlang der Richtung einer optischen Achse von einem Ende des Bereichs über eine beliebige Entfernung, und Bewegen der Fokussierlinse in die Scharfstellung, die von der Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 basierend auf dem Kontrast, der von dem Festkörper-Bildsensor 5 an den jeweiligen Bewegungspositionen aufgenommenen Bilder bestimmt wird.
Anstelle einer AF-Fläche 53 können auch mehrere AF-Flächen 53 gewählt werden, die aneinander grenzend angeordnet sind.
In der Digitalkamera dieser Ausführungsform führt die Systemsteuereinheit 11, wenn es einen Befehl zum Ausführen einer Autofokussierung AF gibt, die erste Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren oder die zweite Fokussiersteuerung basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren aus.
Die Systemsteuereinheit 11 fungiert als Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit, die bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information (Zuverlässigkeits-Bestimmungswerte J1 und J2, die weiter unten beschrieben werden), die unter Verwendung von Nachweissignalen aus den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und 52B erzeugt werden.
Wenn außerdem festgestellt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, fungiert die Systemsteuereinheit 11 als Steuereinheit, welche die beliebige Distanz abhängig von der Information variabel steuert. Die beliebige Distanz wird eingestellt als Anfangswert, wenn die Spannung eingeschaltet wird.
Ist die beliebige Distanz geringer als ein Anfangswert, so wird die Fokussierlinse extra genau in dem Bereich von INF bis MOD bewegt, um Kontrastwerte an einer großen Anzahl von Positionen zu berechnen. Im Vergleich zu einem Fall, in welchem die beliebige Distanz gleich dem Anfangswert ist, wird also die Bestimmungsgenauigkeit der Scharfstellung verbessert, allerdings verringert sich die Geschwindigkeit, bis die Scharfstellung erreicht ist.
Ist die beliebige Distanz größer als der Anfangswert, so wird die Fokussierlinse in dem Bereich von INF bis MOD stark bewegt, um Kontrastwerte bei einer geringen Anzahl von Positionen zu berechnen. Damit wir im Vergleich zu dem Fall, in welchem die beliebige Distanz dem Anfangswert gleicht, die Genauigkeit der Bestimmung der Scharfstellung verringert, allerdings erhöht sich die Geschwindigkeit, bis die Scharfstellung bestimmt ist.
Im Folgenden wird eine Arbeitsweise der Digitalkamera beschrieben, nach dem ein AF-Befehl beim Aufnehme eines Stehbilds ausgeführt wurde.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen AF-Vorgang, der in 1 gezeigten Digitalkamera veranschaulicht.
Liegt ein AF-Befehl vor, so ermittelt als erstes die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B innerhalb der ausgewählten AF-Nachweisfläche 53 (Schritt S1).
Dann führt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 einen Korrelationsvorgang zwischen Nachweissignalgruppen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der eine Paarlinie bildenden Pixelpaare P1 unter den ermittelten Nachweissignalen aus (Schritt S2).
Speziell: wenn Daten einer Nachweissignalgruppe dargestellt werden als A[1], ..., und A[k], und Daten der anderen Nachweissignalgruppe dargestellt werden als B[1], ..., B[k], wird eine Fläche C[d] berechnet, die von zwei Daten-Wellenformen umgeben sind, die durch den nachfolgenden Ausdruck berechnet werden, wenn zwei Datensätze voneinander um einen Verschiebebetrag „d“ abweichen:
$C [d] = \sum_{n = 1}^{k} {(A [n + d] - B [n])}^{2}$
$d = - L, \dots, - 2, - 1,0,1,2, \dots, L$
Im Folgenden wird das Ergebnis der Korrelation im Schritt S2 dargestellt als C1[d]. Das Korrelationsergebnis C1[d] ist ein Wert, der eine Übereinstimmungsrate von Bildern angibt, die von jedem Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und jedem Phasendifferenz-Nachweispixel 52B des Pixelpaars P1 aufgenommen wurden.
Anschließend führt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 unter den ermittelten Nachweissignalen eine Korrelation aus zwischen Nachweissignalgruppen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und er Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der Pixelpaare P2, die eine Paarlinie bilden (Schritt S3).
Das Korrelationsergebnis wird dargestellt als C2[d]. Das Korrelationsergebnis C2[d] ist ein Wert, der eine Übereinstimmungsrate von Bildern angibt, die aufgenommen wurden durch jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B des Pixelpaars P2.
Als nächstes erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 einen Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 zum Bestimmen der Zuverlässigkeit jedes der Korrelationsergebnisse C1[d] und C2[d] unter Verwendung dieser Korrelationsergebnisse C1[d] und C2[d] (Schritt S4). Die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 fungiert als Informationserzeugungseinheit.
Wenn die Frequenz eines Aufnahmeobjektbilds, das in der Paarlinie erzeugt wird, gering ist, so ist die Form eines Graphen, in welchem eine Querachse den Verschiebebetrag d und eine Längsachse C[d] repräsentiert, zwischen C1[d] und C2[d] nahezu gleich. Wenn allerdings die Frequenz des Aufnahmeobjektbilds, das in der Paarlinie erzeugt wird, groß ist, so variiert die Form des Graphen zwischen C1[d] und C2[d] stark.
Auf diese Weise kann aus dem Umstand, dass die Korrelationsergebnisse zwischen zwei Pixelpaaren P1 und P2 selbst in dem Bereich, in welchem dasselbe Aufnahmeobjektbild erzeugt wird, unterschiedlich sind, ermittelt werden, dass es eine große Möglichkeit dafür gibt, dass die Korrelationsergebnisse fehlerhaft sind und dass die Zuverlässigkeit der Scharfstellung, wie sie anhand der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel in der Paarlinie ermittelt wurde, gering ist.
Anschließend vergleicht die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19, die als Zuverlässigkeits-Bestimmungswert-Erzeugungseinheit fungiert, die Form des Graphen basierend auf C1[d] mit der Form des Graphen basierend auf C2[d], um den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 zu generieren.
Insbesondere erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1, indem sie eine Operation des folgenden Ausdrucks (2) ausführt:
$J 1 = \frac{\sum_{d = - L}^{L} | C 1 [d] - C 2 [d] |}{\sum_{d = - L}^{L} C 1 [d] + \sum_{d = - L}^{L} C 2 [d]}$
Der Zähler des Ausdrucks (2) wird zu einem kleinen Wert, wenn die Form des Graphen entsprechend C1[d] und die Form des Graphen von C2[d] einander ähnlich sind, der Wert wird groß, wenn die beiden Formen voneinander verschieden sind.
Dementsprechend wird im Schritt S4 der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 erzeugt, und anschließend vergleicht die Systemsteuereinheit 11 diesen Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 mit einem vorbestimmten Schwellenwert TH. Ist J1 gleich oder größer als der Schwellenwert TH (Schritt 5: JA), so stellt die Systemsteuereinheit 11 fest, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren gering ist, sie wählt die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 aus, und sie stellt die Scharfstellung mit Hilfe der Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 fest. Außerdem führt die Systemsteuereinheit 11 die Fokussiersteuerung des Objektivs 1 entsprechend der ermittelten Scharfstellung (Schritt S6) aus.
Ist der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert TH (Schritt S5: NEIN), bestimmt die Systemsteuerung 11, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren groß ist, sie wählt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 aus und bestimmt die Scharfstellung mit Hilfe dieser Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19. Weiterhin führt die Systemsteuereinheit 11 die Fokussiersteuerung des Objektivs 1 entsprechend der festgestellten Scharfstellung aus (Schritt S7).
Gibt es mehrere Paarlinien innerhalb der ausgewählten AF-Fläche 53, so erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 durch Ausführen der Prozesse nach den schritten S2 bis S4 jedes Linienpaars.
Wenn es weiterhin mindestens eine Paarlinie gibt, bei der der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert TH unter den mehreren Paarlinien ist, so bestimmt die Systemsteuereinheit 11, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung nach dem Phasendifferenz-AF-Verfahren in Bezug auf die ausgewählte AF-Fläche 53 groß ist. Darüber hinaus bestimmt die Systemsteuereinheit 11 im Schritt S7 die Scharfstellung anhand von Nachweissignalen, die aus der Paarlinie ausgelesen wurden, wo der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert TH ist.
D.h., die Systemsteuereinheit 11 führt die Fokussiersteuerung auf der Grundlage des Phasendifferenz-AF-Verfahrens unter Verwendung von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel aus, die in Paarlinien liegen verschieden von der Paarlinie, für die ermittelt wurde, dass die Zuverlässigkeit geringer als der Schwellenwert ist.
Gibt es mehrere Paarlinien, für die der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert TH ist, bestimmt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 die Scharfstellung basierend auf einem Durchschnittswert der Defokussierungsbeträge, die für jede Paarlinie berechnet wurden, um ein Beispiel zu nennen.
Wenn außerdem keine Paarlinie vorhanden ist, für die der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert TH unter den mehreren Paarlinien ist, bestimmt die Systemsteuereinheit 11, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren bezüglich der ausgewählten AF-Fläche 53 gering ist.
6 ist ein Flussdiagramm, welches Einzelheiten des Prozesses des Schritts S6 in dem Flussdiagramm nach 5 veranschaulicht.
Als erstes vergleicht die Systemsteuereinheit 11 im Schritt S60 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 mit einem Schwellenwert TH1. Der Schwellenwert TH1 ist ein Wert größer als der Schwellenwert TH.
Wie oben beschrieben, wird der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 zu einem großen Wert, wenn die Frequenz des in der AF-Fläche 53 erzeugten Aufnahmebilds hoch ist. Selbst wenn die Frequenz des Aufnahmebilds in der AF-Fläche 53 nicht hoch ist, wird andererseits auch dann, wenn lokal Geisterbilder oder Flimmern entstehen, so ist der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 immer noch ein großer Wert, wird jedoch im Vergleich zu dem Fall zu einem kleinen Wert, bei dem die Frequenz des Aufnahmeobjekts hoch ist. Damit ist es möglich, einen Faktor für die Auswahl der Fokussteuerung basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren gemäß der Größe des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts J1 zu bestimmen.
Insbesondere wenn J1≥TH1 (Schritt S60: JA) bestimmt, da die Frequenz des Aufnahmebilds in der AF-Fläche 53 hoch ist, die Systemsteuereinheit 11, dass die Genauigkeit der Phasendifferenz-AF in dieser Situation nicht erreichbar ist, und sie führt einen Prozess des Schritts S61 aus.
Im Schritt S61 stellt die Systemsteuereinheit 11 einen beliebigen Entfernungswert so ein, dass er kleiner ist als ein Anfangswert, um für die Kontrast-AF einen Kontrastwert (AF-Bewertungswert) zu erhalten.
Der Grund dafür, dass die beliebige Distanz auf einen Wert kleiner als der Anfangswert eingestellt wird, liegt darin, dass eine Verbesserung der AF-Genauigkeit erreicht wird, wenn die Frequenz des Aufnahmebilds in der AF-Fläche 53 hoch ist und der Kontrastwert in feineren Intervallen ermittelt wird.
Wenn J1<HT1 (Schritt S60: NEIN), bestimmt die Systemsteuereinheit 11, dass die Frequenz des Aufnahmebilds in der AF-Fläche 53 nicht hoch ist, jedoch die Genauigkeit der Phasendifferenz-AF aufgrund anderer Faktoren nicht erreichbar ist, und sie vergleicht den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 mit einem Schwellenwert TH2 in dem Schritt S62. Der Schwellenwert TH2 ist ein Wert kleiner als der Schwellenwert TH1 und größer als der Schwellenwert TH.
Wenn der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 gleich oder größer als der Schwellenwert TH2 ist, lässt sich sagen, dass die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Korrelation in den Schritten S1 und S2 gering ist. Wenn andererseits der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert TH2 ist, lässt sich sagen, dass die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Korrelation in den Schritten S2 und S3 hoch ist.
Wenn also J1<TH2 (Schritt S62: JA), führt die Systemsteuereinheit 11 den Prozess des Schritts S63 aus, und wenn J1<TH2 (Schritt S62: NEIN), führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts S64 aus.
Im Schritt S63 stellt die Systemsteuereinheit 11 die beliebige Distanz auf den Anfangswert ein. Der Grund dafür, dass die beliebige Distanz auf den Anfangswert eingestellt wird, liegt darin, dass es möglich ist, ein gewisses Maß an Fokussiergenauigkeit auch dann zu erwarten, wenn die Frequenz des Aufnahmebilds in der AF-Fläche 53 gering ist und die beliebige Distanz nicht kurz ist.
Im Schritt S64 vergleicht die Systemsteuereinheit 11 einen Wert d (Phasendifferenz von zwei von dem Pixelpaar P1 aufgenommenen Bildern), wenn C1[d], ermittelt im Schritt S2 der 5, ein Minimumwert ist, oder einen Wert d (Phasendifferenz zweier von dem Pixelpaar P2 aufgenommener Bilder), wenn der im Schritt S3 der 5 erhaltene Wert C2[d] ein Minimumwert ist, mit einem Schwellenwert TH3. Der Schwellenwert TH3 ist ein Wert, der ungeachtet der Schwellenwerte TH, TH1 und TH2 festgelegt wird.
Wenn die Phasendifferenz d gleich oder größer dem Schwellenwert TH3 ist (Schritt S64: JA), stellt die Systemsteuereinheit 11 die beliebige Distanz auf einen Wert größer als der Anfangswert ein, Schritt S65.
Wenn die Feststellung im Schritt S62 ein NEIN liefert, ist die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Korrelation in den Schritten S2 und S3 nicht so hoch, dass die Phasendifferenz-AF ausgeführt werden kann, ist allerdings nicht übermäßig gering. In diesem Fall ist die aus den Ergebnissen der Korrelation in den Schritten S2 und S3 erhaltener Phasendifferenz ein Wert, der bis zu einem gewissen Grad zuverlässig ist.
Wenn also d≥TH3, lässt sich erwarten, dass das Defokussierungsmaß groß ist und eine große Strecke notwendig ist zum Bewegen der Fokussierlinse aus der laufenden Stellung in die Scharfstellung. In diesem Fall ist es also, indem man die beliebige Distanz auf einen Wert größer als der Anfangswert einstellt, möglich, die Zeit zu reduzieren, bis die Stellung der Fokussierlinse nachgewiesen wird, an der der Kontrast eine Spitze hat, um dadurch die Fokussiergeschwindigkeit zu steigern.
Wenn die Phasendifferenz d kleiner ist als der Schwellenwert TH3 (Schritt S64: NEIN), stellt die Systemsteuereinheit 11 die beliebige Distanz im Schritt S63 auf den Anfangswert ein.
Wenn d<TH3, kann man selbst dann, wenn die beliebige Distanz auf einen Wert nicht größer als der Anfangswert eingestellt ist, die Scharfstellung mit hoher Genauigkeit ohne Verzögerung der Fokussiergeschwindigkeit aufgrund der Einstellung der beliebigen Distanz auf den Anfangswert bestimmen, da die Zeit verringert wird, in der die Stellung der Fokussierlinse bei einem Spitzen-Kontrastwert nachgewiesen wird.
Nach den Schritten S61, 63 und S65 wird ein Prozess des Schritts S66 ausgeführt, im Schritt S66 führt die Systemsteuereinheit 11 einen anfänglichen Antrieb aus, um die Fokussierlinse aus der derzeitigen Stellung in Richtung INF oder MOD zu bewegen, und anschließend bewegt sie die Fokussierlinse in dem Bereich von INF bis MOD abhängig von der eingestellten beliebigen Distanz.
Weiterhin erfasst die Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 den AF-Bewertungswert an jeder Bewegungsstelle der Fokussierlinse, und sie bestimmt die Fokussierstellung basierend auf dem AF-Bewertungswert. Schließlich bewegt die Systemsteuereinheit 11 die Fokussierlinse zu der festgelegten Scharfstellung.
In 6 kann, wenn die Feststellung im Schritt S60 das Ergebnis NEIN liefert, anstelle der Schritte S62, S64 und S65 der Vorgang des Schritts S563 ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, vollzieht in einem Zustand, in welchem der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 gleich oder größer als der Schwellenwert TH ist und die Fokussiergenauigkeit von der Fokussiersteuerung basieren auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren nicht in ausreichendem Maß gewährleistet werden kann, die in 1 gezeigte Digitalkamera einen Übergang zu der Fokussiersteuerung, die auf dem Kontrast-AF-Verfahren basiert. Da die beliebige Distanz abhängig von der Größe des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts J1 variable gesteuert wird ist es möglich, die Kontrast-AF, bei der die Fokussiergeschwindigkeit und die Fokussiergenauigkeit kompatibel sind, auszuführen.
Da außerdem die beliebige Distanz variabel gesteuert wird im Hinblick auf die Größe der Phasendifferenz d zusätzlich zu dem Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1, ist es möglich, die Fokussiergeschwindigkeit weiter zu steigern.
Im Schritt S66 der 6 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem die Systemsteuereinheit 11 einen Anfangs-Antriebsvorgang ausführt, aber wenn die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Korrelation in den Schritten S2 und S3 groß ist, ist die Richtung der Scharfstellung in Bezug auf die laufende Stellung der Fokussierlinse (diese Richtung wird aus den Ergebnissen der Korrelation gewonnen) zu einem gewissen Ausmaß zuverlässig.
Wenn folglich gemäß 6 die Prozesse in der Reihenfolge Schritt S64, Schritt S63 und Schritt S66 oder in der Reihenfolge Schritt S64, Schritt S65 und Schritt S66 ausgeführt werden, darf das anfängliche Antreiben in Schritt S66 nicht ausgeführt werden. Im Folgenden wird ein Arbeitsbeispiel beschrieben, bei dem das anfängliche Antreiben nicht erfolgt.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel des Prozesses des Schritts S6 in dem in 5 gezeigten Flussdiagramm veranschaulicht. In 7 haben gleiche Prozesse wie in 6 gleiche Bezugszeichen, ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wenn die Feststellung im Schritt S60 JA lautet, führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung durch, bei der der anfängliche Antrieb gegeben ist, und geht dann weiter zum Schritt S61.
Wenn die Bestimmung im Schritt S62 NEIN lautet, führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung durch, bei der der anfängliche Antrieb gegeben ist (Schritt S68), und geht dann weiter zum Schritt S63.
Wenn die Bestimmung im Schritt S64 NEIN lautet, führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung durch, bei der der anfängliche Antrieb nicht erfolgt (Schritt S69), und sie geht dann weiter zum Schritt S63.
Wenn die Bestimmung im Schritt S64 JA lautet, führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung mit einem anfänglichen Antrieb durch (Schritt S70) und geht dann weiter zum Schritt S65.
Wenn die Einstellung, wonach der anfängliche Antrieb gegeben ist, ausgeführt wird, führt im Schritt S66 die Systemsteuereinheit 11 den anfänglichen Antrieb aus und bewegt anschließend die Fokussierlinse um eine beliebige Distanz. Wenn die Einstellung ohne anfänglichen Antrieb erfolgt, führt die Systemsteuereinheit 11 den anfänglichen Antrieb nicht aus, und sie bewegt die Fokussierlinse unter Verwendung der laufenden Stellung der Fokussierlinse als Ausgangspunkt um eine beliebige Distanz in der Richtung der Phasendifferenz, die aus dem Ergebnis der Korrelation im Schritt S2 oder S3 erhalten wurde.
Durch Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens des anfänglichen Antriebs nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts J1 ist es hierdurch möglich, die Fokussiergeschwindigkeit der Kontrast-AF weiter zu steigern.
Durch Simulation, einen Versuch oder dergleichen lässt sich verstehen, dass die Zunahme des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts J1 aufgrund eines hochfrequenten Aufnahmeobjekts nur stattfindet, wenn die laufende Stellung der Fokussierlinse nicht so weit von der Scharfstellung entfernt ist.
Deshalb kann im Schritt S67 nach 7 eine Einstellung zum Verkleinern des Linsen-Bewegungsbereichs im Vergleich zu dem maximalen Bewegungsbereich vorgenommen werden, anstatt die Einstellung vorzunehmen, nach der ein anfänglicher Antrieb ausgeführt wird.
Beispielsweise kann als Linsen-Bewegungsbereich oder -Hub ein Bereich eingestellt werden, der definiert ist durch eine vorbestimmte Strecke in Richtung der optischen Achse auf der vorderen und hinteren Seite bezüglich der laufenden Stellung der Fokussierlinse (ein Bereich, der enger ist als der maximale Bereich, in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist). Damit ist es im Vergleich zu dem Fall, dass ein anfänglicher Antrieb ausgeführt wird, möglich, den Linsenbewegungsbereich zu verkleinern, um dadurch die Fokussiergeschwindigkeit zu steigern.
Als Verfahren zum Bestimmen der Scharfstellung (Fokussierposition) im Schritt S7 der 5 lassen sich beispielsweise verwenden: ein Verfahren zum Bestimmen des Defokussierungsbetrags basierend auf dem Korrelationsergebnis C1[d] und Bestimmen der Scharfstellung abhängig von dem Defokussierungsbetrag, ein Verfahren zum Bestimmen des Defokussierungsbetrags basierend auf dem Korrelationsergebnis C2[d] und Bestimmen der Scharfstellung nach Maßgabe des Defokussierungsbetrags, ein Verfahren zum Bestimmen der Scharfstellung nach Maßgabe beispielsweise eines Durchschnittswerts zweier Defokussierungsbeträge oder dergleichen.
Oben wurde ein Beispiel vorgestellt, bei dem die in der AF-Fläche 53 befindliche Paarlinie eine Linie ist, welche die Pixelpaare P1 und die Pixelpaare P2 enthält, wie allerdings in 8 dargestellt ist, lässt sich auch sagen, dass die Paarlinie eine Linie ist, welche Pixelpaare P3 und Pixelpaare P4 enthält.
D.h.: die Paarlinie lässt sich so konfigurieren, dass sie eine Linie enthält, in der die Pixelpaare P3 mit dem darin befindlichen Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, das eine vorbestimmte Distanz bezüglich des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in der Phasendifferenz-Nachweisrichtung (Reihenrichtung X) aufweist, in Reihenrichtung X angeordnet sind, und eine Linie enthält, in der die Pixelpaare P4 mit einer umgekehrten Lagebeziehung bezüglich der Lagebeziehung des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A und des Phasendifferenz-Nachweispixels 52B in dem Pixelpaar P3 in der X-Richtung angeordnet sind.
Wenn die Pixelpaare P3 und P4 in der Paarlinie gemäß 8 eingerichtet sind, führt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 eine Korrelation zwischen den Nachweissignalgruppen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B des Pixelpaars P3 im Schritt S2 nach 5 aus, und führt eine Korrelation zwischen Nachweissignalgruppen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B des Pixelpaars P4 im Schritt S3 nach 5 aus. Weiterhin wird im schritt S4 der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 basierend auf zwei Korrelationsergebnissen erzeugt.
Damit ist es möglich, eine Zuverlässigkeitsbestimmung der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren unter Verwendung lediglich der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel auszuführen.
Oben wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Zuverlässigkeits-Bestimmungswert unter Verwendung eines Korrelationsergebnisses von zwei Bildern erzeugt wurde, welche durch jedes von zwei Pixelpaaren aufgenommen wurden, die eine Paarlinie bilden, jedoch kann Information entsprechend den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert auch ohne Ausführen der Korrelations-Operation erzeugt werden.
Insbesondere erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 ein Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die von den gesamten Pixelpaaren P1, die eine Paarlinie bilden, ausgegeben werden, welches Verhältnis eine Übereinstimmungsrate von zwei Bildern ist, die von den gesamten Pixelpaaren P1 aufgenommen wurden.
In ähnlicher Weise erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 ein Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die von den gesamten die Paarlinie bildenden Pixelpaaren P2 ausgegeben werden, wobei das Verhältnis eine Übereinstimmungsrate zweier Bilder ist, die von den gesamten Pixelpaaren P2 aufgenommen werden.
Wenn die Frequenz des in der Paarlinie gebildeten Aufnahmebilds gering ist, werden der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der gesamten Pixelpaaren P1 und der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der gesamten Pixelpaare P1 nahezu zu einem gleichen Wert, wenn die Differenz aufgrund der Phasendifferenz zwischen den Bildern, die von den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A aufgenommen wurden, und den von den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52B aufgenommenen Bildern ausgeschlossen bleibt.
Weiterhin haben der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der gesamten Pixelpaare P2 und der integrierte Wert der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der gesamten Pixelpaare P2 nahezu den gleichen Wert, wenn man eine Differenz aufgrund der Phasendifferenz ausschließt.
Wenn allerdings nach 9 ein Aufnahmeobjektabschnitt mit einer Geraden L in dem Linienpaar gebildet wird, werden der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der gesamten Pixelpaare P1 und der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der gesamten Pixelpaare P2 zu stark verschiedenen Werten auch dann, wenn die Differenz aufgrund der Phasendifferenz ausgeschlossen wird.
Darüber hinaus werden selbst dann, wenn die Differenz aufgrund der Phasendifferenzen ausgeschlossen wird, der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der gesamten Pixelpaare P2 und der integrierte Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der gesamten Pixelpaare P2 zu deutlich unterschiedlichen Werten.
Auf diesem Wege ist es durch bloßen Vergleich zwischen dem integrierten Wert in den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B innerhalb der gleichen Pixelpaare schwierig, festzustellen, ob die Differenz der integrierten Werte durch Phasendifferenzen oder aufgrund eines Aufnahmeobjekts mit hoher Frequenz zustande kommt.
In jedem Pixelpaar P1 und jedem Pixelpaar P2 kommt die gleiche Phasendifferenz in aufgenommenen Bildern zustande. Diesen Umstand nutzend ist es möglich, die Differenz der integrierten Werte aufgrund der Phasendifferenz aufzuheben, indem man das Verhältnis zwischen dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B in dem Pixelpaar P2 subtrahiert von dem Verhältnis zwischen dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B in dem Pixelpaar P1. Wenn die Differenz der integrierten Werte aufgrund der Phasendifferenz aufgehoben werden kann ist es möglich, dass das Vorhandensein das Fehlen der Geraden L gemäß 9 zu bestimmen.
Damit erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 einen Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 zum Ermitteln der Zuverlässigkeit einer Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren unter Verwendung der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die in der Paarlinie enthalten sind, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (3). Eine Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit fungiert als Informationserzeugungseinheit.
$J 2 = | \frac{\sum P 1 A}{\sum P 1 B} - \frac{\sum P 2 A}{\sum P 2 B} |$
In dem Ausdruck (3) bedeutet ΣP1A einen integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A, die zu den gesamten Pixelpaaren P1 auf einer Paarlinie gehören.
ΣP1B repräsentiert einen integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die zu den gesamten Pixelpaaren P1 in einer Paarlinie gehören.
ΣP2A bedeutet einen integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A, die zu den gesamten Pixelpaaren P2 in einer Paarlinie gehören.
ΣP2B repräsentiert einen integrierten Wert von Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die zu den gesamten Pixelpaaren P2 in einer Paarlinie gehören.
Ist der Wert von J2 groß, kann man feststellen, dass die Gerade L vorhanden ist, wie in 9 gezeigt ist. Wenn die Gerade L vorhanden ist, ist es schwierig, einen Defokussierungsbetrag mit hoher Genauigkeit unter Verwendung einer Korrelation zwischen den Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und den Nachweissignalen der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B zu berechnen.
Somit vergleicht die Systemsteuereinheit 11 den Wert von J2 mit einem vorbestimmten Schwellenwert th. Wenn J2≥th ist, wird festgestellt, dass die Zuverlässigkeit der Phasendifferenz-AF gering ist und die Fokussiergenauigkeit dann unzureichend ist, wenn die Fokussiersteuerung auf der Phasendifferenz-AF beruht. In J2<th, wird außerdem festgestellt, dass die Fokussiergenauigkeit durch die Fokussiersteuerung basierend auf der Phasendifferenz-AF ausreichend ist. Der Schwellenwert th wird entsprechend einem zulässigen Wert der Fokussiergenauigkeit basierend auf der Phasendifferenz-AF eingestellt.
10 ist ein Flussdiagramm, welches ein modifiziertes Beispiel der AF-Operation der in 1 gezeigten Digitalkamera veranschaulicht.
Gibt es einen AF-Befehl, so ermittelt als erstes die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die in einer ausgewählten AF-Fläche liegen (Schritt S11).
Anschließend integriert die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 Ausgangssignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der Pixelpaare P1, die eine Paarlinie bilden, von den ermittelten Nachweissignalen, um einen integrierten Wert ΣP1A (Schritt S12).
Dann integriert die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 Ausgangssignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der eine Paarlinie bildenden Pixelpaare P1 unter den ermittelten Nachweissignalen, um einen integrierten Wert ΣP1B zu erhalten (Schritt S13).
Anschließend integriert die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 Ausgangssignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der eine Paarlinie bildenden Pixelpaare P2 unter den ermittelten Nachweissignalen, um einen integrierten Wert ΣP2A zu erhalten (Schritt S14).
Anschließend integriert die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 Ausgangssignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B der eine Paarlinie bildenden Pixelpaare P2 unter den ermittelten Nachweissignalen, um einen integrierten Wert ΣP2B zu erhalten (Schritt S15).
Anschließend erzeugt die als Zuverlässigkeits-Bestimmungswert-Erzeugungseinheit fungierende Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 durch Ausführen der Gleichung (3) basierend auf ΣP1A, ΣP1B, ΣP2A und ΣP2B (Schritt S16).
Nachdem im Schritt S16 der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 erzeugt wurde, vergleicht die Systemsteuereinheit 11 diesen Wert J2 mit dem Schwellenwert th. Wenn J2≥th (Schritt S17: JA), bestimmt die Systemsteuereinheit 11, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren gering ist. Dann bestimmt die Systemsteuereinheit 11 die Scharfstellung unter Verwendung der Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit 18 und führt die Fokussiersteuerung des Objektivs 1 entsprechend der ermittelten Scharfstellung aus (Schritt S18).
Wenn J2<th (Schritt S17: NEIN), stellt die Systemsteuereinheit 11 fest, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren hoch ist. Dann bestimmt die Systemsteuereinheit 11 die Scharfstellung unter Verwendung der Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 und führt die Fokussiersteuerung des Objektivs 1 nach Maßgabe der ermittelten Scharfstellung aus (Schritt S19).
Gibt es mehrere Paarlinien in der ausgewählten AF-Fläche 53, so erzeugt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 durch Ausführen der Prozesse der Schritte S12 bis S16 für jede Paarlinie.
Gibt es eine Paarlinie, bei der der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 kleiner ist als der Schwellenwert th unter den mehreren Paarlinien, so bestimmt die Systemsteuereinheit 11, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren groß ist bezüglich der ausgewählten AF-Fläche 53. Außerdem stellt die Systemsteuereinheit 11 in Schritt S19 die Scharfstellung anhand von Nachweissignalen fest, die aus der Paarlinie ausgelesen werden, wo der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 kleiner ist als der Schwellenwert th.
Wenn hier mehrere Paarlinien vorhanden sind, für die der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 kleiner als der Schwellenwert th ist, bestimmt die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 die Scharfstellung basierend auf beispielsweise einem Durchschnittswert der für jede Paarlinie berechneten Defokussierungsbeträge.
Wenn es weiterhin keine Paarlinie gibt, bei der der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 kleiner als der Schwellenwert th unter den mehreren Paarlinien ist, so bestimmt die Systemsteuereinheit 11, dass die Zuverlässigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren klein ist für die ausgewählte AF-Fläche 53, und sie führt den Prozess des Schritts S18 aus.
11 ist ein Flussdiagramm, welches Einzelheiten des Prozesses des Schritts S18 in dem in 10 gezeigten Flussdiagramm veranschaulicht.
Als erstes vergleicht die Systemsteuereinheit 11 im Schritt S180 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 mit einem vorbestimmten Schwellenwert th1. Dieser Schwellenwert th1 ist ein Wert größer als der Schwellenwert th.
Wenn die Frequenz des in der AF-Fläche 53 erzeugten Objektbilds hoch ist, wird der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 zu einem großen Wert. Andererseits ist selbst dann, wenn die Frequenz des Objektbilds in der AF-Fläche 53 nicht hoch ist, der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 dann, wenn lokal Geisterbilder oder Flimmern vorhanden ist, immer noch ein großer Wert, wird jedoch im Vergleich zu dem Fall, dass die Frequenz des Objekts hoch ist, zu einem kleinen Wert. Damit ist es möglich, einen Faktor für die Auswahl der Fokussiersteuerung basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren in Abhängigkeit der Größe des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts J2 zu bestimmen.
Insbesondere vergleicht im Schritt S180 die Systemsteuereinheit 11 J2 mit dem Schwellenwert th1. Wenn J2≥th1, bestimmt die Systemsteuereinheit 11, weil die Frequenz des Objektbilds in der AF-Fläche hoch ist, dass die Genauigkeit der Phasendifferenz-AF in dieser Situation nicht erreichbar ist, und sie führt einen Prozess des Schritts S181 aus. Der Schritt S181 ist der Gleiche wie der Schritt S61 in 6.
Wenn J2<th1 (Schritt S180: NEIN), führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts 183 aus. Der Schritt S183 ist der gleiche Prozess wie der Schritt S63 in 6.
Nach den Schritten S181 und S183 wird ein Schritt S186 ausgeführt. Der Schritt S186 ist der gleiche Prozess wie der Schritt S66 in 6.
Durch Simulation, durch einen Versuch oder dergleichen lässt sich verstehen, dass die Zunahme des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts J2 aufgrund eines hochfrequenten Objekts nur dann in Erscheinung tritt, wenn die momentane Stellung der Fokussierlinse nicht so weit von der Vorstellung entfernt ist.
Damit kann zwischen dem Schritt S180 und dem Schritt S181 in 11 eine Einstellung zum Verschmälern des Linsen-Bewegungsbereichs in dem Prozess des Schritts S186 im Vergleich zu dem Bereich beim anfänglichen Antrieb ausgeführt werden.
Beispielsweise lässt sich als Linsenbewegungsbereich ein Bereich einstellen, der definiert wird durch eine vorbestimmte Distanz in Richtung der optischen Achse auf der vorderen und der hinteren Seite bezüglich der derzeitigen Stellung der Fokussierlinse. Im Vergleich zu dem Fall, dass der anfängliche Antrieb ausgeführt wird, ist es hierdurch möglich, den Linsenbewegungsbereich zu verengen, um dadurch die Fokussiergeschwindigkeit zu steigern.
Wie oben beschrieben, ist es nach dem in 10 dargestellten Betriebsablaufbeispiel möglich, den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 entsprechend dem Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J1 zu erzeugen, ohne dass der Korrelationsvorgang ausgeführt wird, und hierdurch ist es möglich, die Fokussiergeschwindigkeit beim Übergang zu der Kontrast-AF zu erhöhen. Ferner ist es möglich, den Rechenaufwand zu reduzieren beim Übergang zu der Kontrast-AF, wodurch wiederum der Energieverbrauch reduziert wird.
Selbst in dem Fall, dass der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert auf dem Verhältnis zwischen dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und dem integrierten Wert der Nachweissignale der Phasendifferenz-Nachweispixel 52B berechnet wird, ist es möglich, den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert anhand der Pixelpaare zu erzeugen, die in der Paarlinie als P3 und P4 anstelle von P1 und P2 eingerichtet sind.
Allgemein gilt: wenn die Scharfstellung nach der Kontrast-AF-Methode bestimmt wird, werden ein Horizontal-Fokussier-Algorithmus (ein erster Algorithmus) zum Fokussieren auf ein Objekt, bei dem eine Horizontalkomponente eine Hauptkomponente bildet, und ein Vertikal-Fokussier-Algorithmus (ein zweiter Algorithmus) zum Fokussieren auf ein Objekt, bei dem eine vertikale Komponente eine Hauptkomponente bildet, nacheinander ausgeführt. Damit wird die Arbeitsbelastung groß, und es besteht die Möglichkeit, dass die Fokussierung in einer Richtung stattfindet, in der die Genauigkeit nicht groß ist, abhängig von der Reihenfolge der Ausführung der Algorithmen.
In dem in 10 dargestellten Ablaufbeispiel wird der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 berechnet, wobei der Wert J2 eine effektive Information zum Bestimmen des Vorhandenseins oder des Fehlens des Objekts mit der horizontalen Komponente gemäß 9 ist. Damit kann die Systemsteuereinheit 11 eine Ausführungspriorität für den Horizontal-Fokussier-Algorithmus und den Vertikal-Fokussier-Algorithmus unter Verwendung des Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 festlegen, um dadurch die AF mit hoher Genauigkeit auszuführen. Im Folgenden wird der Arbeitsablauf bezüglich des Flussdiagramms erläutert.
12 ist ein Flussdiagramm, das die Prozesse veranschaulicht, welche zwischen die Schritte S181 und S183 einerseits, und den Schritt S186 in dem in 4 gezeigten Flussdiagramm hinzugefügt wurden.
Im Schritt S21 vergleicht die Systemsteuereinheit 11 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 mit einem Schwellenwert H1 (>th). Wenn J2≥H1, führt die Sys-temsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts S22 aus, und wenn J2<H1, führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess im Schritt S25 aus.
Im Schritt S22 vergleicht die Systemsteuereinheit 11 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 mit einem Schwellenwert H2 (>H1). Wenn J22:H2, führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts S23 aus, und wenn J2<H2, führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts S24 aus.
Im Schritt S23 führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung zum Verwenden nur des Horizontal-Fokussier-Algorithmus als Algorithmus zum Bestimmen der Scharfstellung im Schritt S186 nach 11 aus.
Im Schritt S24 führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung aus zur vorzugsweisen Verwendung des Horizontal-Fokussier-Algorithmus als Algorithmus zum Bestimmen der Scharfstellung im Schritt S186 in 11. D.h., die Systemsteuereinheit 11 führt die Einstellung in der Weise aus, dass der Vertikal-Fokussier-Algorithmus nach der Ausführung des Horizontal-Fokussier-Algorithmus ausgeführt wird.
Im Schritt S25 vergleicht die Systemsteuereinheit 11 den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 mit einem Schwellenwert V1 (>th). Wenn J22:V1, führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts S26 aus, ist J2<V1, führt die Systemsteuereinheit 11 einen Prozess des Schritts S27 aus.
Im Schritt S26 führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung durch, nach welcher nur der Vertikal-Fokussier-Algorithmus als Algorithmus zum Bestimmen der Scharfstellung im Schritt S186 der 11 verwendet wird.
Im Schritt S27 führt die Systemsteuereinheit 11 eine Einstellung zum bevorzugten Verwenden des Vertikal-Fokussier-Algorithmus als Algorithmus zum Bestimmen der Scharfstellung im Schritt S186 nach 11 aus. D.h., die Systemsteuereinheit 11 führt die Einstellung in der Weise aus, dass der Horizontal-Fokussier-Algorithmus nach dem Vertikal-Fokussier-Algorithmus ausgeführt wird.
Wie oben beschrieben, ist es durch Einstellen der Priorität des Fokussier-Algorithmus' basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren nach Maßgabe des Betrags des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts möglich, das Kontrast-AF-Verfahren mit hoher Genauigkeit auszuführen.
Oben wurde der AF-Vorgang beim Aufnehmen eines Stehbilds beschrieben, allerdings lässt sich die Erfindung auch in einem sogenannten kontinuierlichen AF-Modus anwenden, in welchem die Fokussierung bezüglich eines Hauptaufnahmeobjekts fortgesetzt erfolgt, so z.B. als Videomodus.
13 ist ein Flussdiagramm, das eine AF-Operation der Digitalkamera in einem kontinuierlichen AF-Modus veranschaulicht. In 13 haben die gleichen Prozesse wie in den 5 und 10 gleiche Bezugszeichen.
In dem kontinuierlichen AF-Modus führt, nachdem die Fokussiersteuerung basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren im Schritt S6 ausgeführt wurde, die Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit 19 die Prozesse nach den schritten S11 bis S16 aus, um den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 zu erzeugen.
Weiterhin vergleicht die Systemsteuereinheit 11den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 im Schritt S17 mit dem Schwellenwert th. Wenn J22:th, geht die Systemsteuereinheit 11 zum Schritt S18 und führt den Kontrast-AF aus, ohne zu bestimmen, ob das Kontrast-AF- oder Phasendifferenz-AF-Verfahren auszuführen ist.
Andererseits kehrt, wenn J2<th, im Schritt S17 die Prozedur zu dem Prozess des Schritts S1 zurück. Weiterhin im Schritt S5 J1<TH, erfolgt der Prozess des Schritts S7, und anschließend kehrt die Prozedur zurück zu dem Prozess des Schritts S1.
In 13 wird als normal angesehen, dass die Prozedur zum Schritt S1 zurückgeht im Anschluss an den Schritt S6. Da allerdings die Zuverlässigkeit des Korrelationsvorgangs unmittelbar nach der Scharfeinstellung das Hauptobjekt hoch ist, geht die Prozedur weiter zu der Fokussiersteuerung basierend auf dem Phasendifferenz-AF-Verfahren, aber wenn das Hauptobjekt kontinuierlich ein hochfrequentes Objekt ist, geht die Prozedur wieder zur Fokussiersteuerung mittels Kontrast-AF. Damit kommt es häufig zum Umschalten zwischen Phasendifferenz-AF und Kontrast-AF.
Bei dem Ablaufbeispiel nach 13 geht die Prozedur nicht unmittelbar nach dem Fokussieren auf das Hauptobjekt im Schritt S6 zum Schritt S1, es wird der Zuverlässigkeits-Bestimmungswert J2 erzeugt. Ist dieser unverändert groß (d.h., das Hauptobjekt ist nach wie vor ein hochfrequentes Objekt), wird im Schritt S18 die Fokussiersteuerung basierend auf dem Kontrast-AF ausgeführt.
Damit ist es möglich, in stabiler Weise die Fokussiersteuerung durchzuführen, ohne häufiges Umschalten zwischen Phasendifferenz-AF und Kontrast-AF. Wenn außerdem kontinuierlich das Kontrast-AF-Verfahren durchgeführt wird, kann man den Rechenaufwand und damit den Energieverbrauch reduzieren, da die Prozesse der Schritte S1 bis S4 nicht ausgeführt werden.
Oben wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem zwei benachbarte Pixelzeilen, die jeweils die Phasennachweispixel 52A und 5B in der AF-Fläche 53 enthalten, als ein Block verwendet, und die Zuverlässigkeits-Bestimmungswerte J1 und J2 werden anhand von Nachweissignalen der jeweiligen Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B erzeugt, die sich in dem Block befinden.
Als modifiziertes Beispiel des Blocks kann man als ein Block drei oder mehr Pixellinien mit Phasennachweispixeln in der AF-Fläche 53 verwenden, und die Zuverlässigkeits-Bestimmungswerte J1 und J2 lassen sich anhand von Nachweissignalen der jeweiligen Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B innerhalb des Blocks erzeugen. Im Folgenden wird ein modifiziertes Beispiel des Arrays von Phasendifferenz-Nachweispixeln in dem Block beschrieben.
(erstes Modifikationsbeispiel des Arrays)
14 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel des Arrays von Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A und 52B veranschaulicht, die in der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5 angeordnet sind.
In dem in 14 gezeigten Array-Beispiel sind zwei Phasendifferenz-Pixelzeilen, die mehrere Phasendifferenz-Nachweispixel 52A enthalten, in Reihenrichtung X angeordnet und es sind zwei Phasendifferenz-Pixelreihen, die mehrere Phasendifferenz-Nachweispixel 52B enthalten, in X-Richtung innerhalb der AF-Fläche 53 angeordnet, und die Bestimmung der Zuverlässigkeit erfolgt anhand der vier Phasendifferenz-Pixelreihen als ein Block. In der nachfolgenden Beschreibung der 14 soll zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen werden, dass die Aufwärtsrichtung und die Abwärtsrichtung in der Figur einer vertikalen Richtung entsprechen.
In einem in 14 gezeigten Block sind die jeweiligen Phasendifferenz-Nachweispixel innerhalb von Phasendifferenz-Pixellinien in ungeradzahligen Reihen die Phasendifferenz-Nachweispixel 52A, und die Phasendifferenz-Nachweispixel in Phasendifferenz-Pixellinien von geradzahligen Reihen sind die Phasendifferenz-Nachweispixel 52B.
In dem in 14 dargestellten Array-Beispiel bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixellinie der ersten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem Abstand von einem Pixel bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Abwärtsrichtung ein Pixelpaar P1.
Weiterhin bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixellinie der dritten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem ein Pixel betragenden Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Aufwärtsrichtung ein Pixelpaar P2.
Weiterhin bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der ersten Reihe der Phasendifferenz-Pixellinie in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem fünf Pixel betragenden Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Abwärtsrichtung ein Pixelpaar P3.
Weiterhin bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der dritten Reihe von Phasendifferenz-Pixellinien in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem einem Pixel entsprechenden Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in der Aufwärtsrichtung ein Pixelpaar P4.
Bei dem in 4 gezeigten Array-Beispiel lässt sich, da das Array ein Feld von Phasendifferenz-Nachweispixeln ist, wie es allgemein Verwendung findet, das Array in einfacher Weise bei einem bekannten Festkörper-Bildsensor anwenden, was die Vielseitigkeit verbessert.
(zweites Modifikationsbeispiel des Arrays)
15 ist ein Diagramm eines Modifikationsbeispiels des Arrays der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B in der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5.
In dem in 15 gezeigten Array-Beispiel sind innerhalb der AF-Fläche 153 zwei Phasendifferenz-Pixelzeilen, die mehrere Phasendifferenz-Nachweispixel 52A entlang der Reihenrichtung enthalten, und zwei Phasendifferenz-Pixelzeilen, die mehrere Phasendifferenz-Nachweispixel 52B enthalten, die in Reihenrichtung X angeordnet sind, in der AF-Fläche enthalten und die Bestimmung der Zuverlässigkeit erfolgt unter Verwendung der vier Phasendifferenz-Pixelzeilen als ein Block.
In einem in 15 gezeigten Block ist jedes Phasendifferenz-Nachweis-pixel in den Phasendifferenz-Pixelzeilen der ersten Reihe und der vierten Reihe das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A, und jedes Phasendifferenz-Pixel in den Phasendifferenz-Pixelzeilen der zweiten Reihe und der dritten Reihe ist das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B.
In dem Array-Beispiel nach 15 bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixelzeile der ersten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem drei-Pixel-Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Abwärtsrichtung ein Pixelpaar P1.
Weiterhin bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixelzeile der vierten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem drei-Pixel-Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in der Abwärtsrichtung ein Pixelpaar P2.
Weiterhin bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixelzeile in der ersten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem ein Pixel betragenden Abstand bezüglich des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Abwärtsrichtung ein Pixelpaar P3.
Weiterhin bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixelzeile in der der vierten Reihe des Blocks und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem Abstand von einem Pixel bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Aufwärtsrichtung ein Pixelpaar P4.
Bei dem in 15 dargestellten Array-Beispiel ist es, da die Pixelpaare P1 und P2 und die Pixelpaare P3 und P4 gleichen Abstand zwischen zwei Phasendifferenz-Nachweispixeln jedes Pixelpaars haben, möglich, die Bestimmung der Zuverlässigkeit mit hoher Genauigkeit durchzuführen, verglichen mit dem in 14 dargestellten Beispiel.
Da außerdem der Abstand zwischen zwei Phasendifferenz-Pixeln, welche das Pixelpaar bilden, höchstens drei Pixel entspricht, ist es möglich, die Zuverlässigkeitsbestimmung mit hoher Genauigkeit auszuführen, verglichen mit dem in 14 dargestellten Beispiel.
(Drittes Modifikationsbeispiel des Arrays)
16 ist ein Diagramm eines Modifikationsbeispiels des Arrays der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und 52B in der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5.
In dem in 16 gezeigten Array-Beispiel sind zwei Phasendifferenz-Pixelzeilen mit mehreren Phasendifferenz-Nachweispixeln 52B in Reihenrichtung X angeordnet, und eine Phasendifferenz-Pixelzeile mit mehreren Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A in Reihenrichtung X innerhalb der AF-Fläche 53 angeordnet, die Zuverlässigkeitsbestimmung erfolgt anhand der drei Phasendifferenz-Pixelzeilen als ein Block.
In dem in 16 gezeigten Array-Beispiel bilden jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in einer ungeraden Spalte unter den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A in der Phasendifferenz-Pixelzeile der zweiten Reihe des Blocks und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B in einem ein-Pixel-Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in der Abwärtsrichtung ein Pixelpaar P1.
Jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in einer geraden Spalte unter den Phasendifferenz-Nachweispixeln 52A der Phasendifferenz-Pixelzeile der zweiten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem ein-Pixel-Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Abwärtsrichtung bilden ein Pixelpaar P2.
Jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in einer ungeraden Spalte der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der Phasendifferenz-Pixelzeile der zweiten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem ein-Pixel-Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in Aufwärtsrichtung bilden ein Pixelpaar P3.
Jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in einer geraden Spalte der Phasendifferenz-Nachweispixel 52A der Phasendifferenz-Pixelzeile der zweiten Reihe in dem Block und jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52B mit einem ein-Pixel-Abstand bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A in der Aufwärtsrichtung bilden ein Pixelpaar P4.
Bei dem in 16 gezeigten Array-Beispiel ist es, da die Zuverlässigkeitsbestimmung anhand von drei Phasendifferenz-Pixelzeilen als ein Block erfolgt, möglich, die Anzahl von Phasendifferenz-Pixelzeilen für die Zuverlässigkeitsbestimmung zu reduzieren, verglichen mit den in 14 und 15 gezeigten Array-Beispielen.
Da außerdem die Pixelpaare P1 und P2 sowie die Pixelpaare P3 und P4 gleichen Abstand zwischen zwei Phasendifferenz-Nachweispixeln jedes Pixelpaars haben, kann man die Zuverlässigkeitsbestimmung mit hoher Genauigkeit ausführen, verglichen mit dem in 14 dargestellten Beispiel.
Da außerdem der Abstand zwischen zwei Phasendifferenz-Nachweispixeln jedes Pixelpaars höchstens ein Pixel beträgt, ist es möglich, die Zuverlässigkeitsbestimmung mit hoher Genauigkeit vorzunehmen, verglichen mit den Beispielen nach den 14 und 15.
(Viertes Modifikationsbeispiel des Arrays)
17 ist ein Diagramm, das ein Modifikationsbeispiel des Aufbaus der AF-Fläche 53 des in 1 gezeigten Festkörper-Bildsensors 5 veranschaulicht.
In dem in 17 gezeigten Array-Beispiel befindet sich in der AF-Fläche 53 ein fotoelektrischer Wandlerabschnitt in einigen G-Pixeln 51, welche in zwei Teile aufgeteilt sind, von denen der linke Teil (Pixel „G1“) unter den zweigeteilten Teilen der fotoelektrischen Wandlerabschnitte als das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A eingerichtet ist, während der rechte Teil (Pixel „G2“) der zweigeteilten Pixel als Phasendifferenz-Nachweispixel 52B eingerichtet ist.
Eine Mikrolinse 51 befindet sich in jedem Pixel 51 und eine Mikrolinse 51 ist ebenfalls über dem Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und dem Phasendifferenz-Nachweispixel 52B angeordnet, die erhalten werden durch Unterteilen des fotoelektrischen Wandlerabschnitts eines Pixels 51 in zwei Teile.
Damit wird eine Konfiguration erhalten, in der das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A einen Strahl aufnimmt, der durch eine Hälfte einer Pupillenzone des Objektivs 1 hindurchtritt, während das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B einen Strahl aufnimmt, der durch die verbleibende Hälfte der Pupillenzone des Objektivs 1 verläuft.
Bei diesem Array-Beispiel sind zwei Phasendifferenz-Pixelzeilen, in denen die Pixel 51, die das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B entlang der Reihenrichtung X enthalten, in der Spaltenrichtung Y innerhalb der AF-Fläche 53 vorgesehen, und die Bestimmung der Zuverlässigkeit erfolgt anhand der beiden Phasendifferenz-Pixelzeilen als ein Block. Innerhalb des Blocks sind die Mikrolinsen ML, die an der gleichen Stelle in Reihenrichtung X angeordnet sind, sämtlich an derart nahen Stellen angeordnet, dass sie einen Lichtstrahl von demselben Objekt aufnehmen.
In dem in 17 dargestellten Array-Beispiel ist jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A (in der Figur ein abgeschattetes Pixel) in der Phasendifferenz-Pixelzeile der ersten Reihe in dem Block und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B (in der Figur ein abgeschattetes Pixel) in der Phasendifferenz-Pixelzeile der zweiten Reihe auf einer diagonal unteren rechten Seite bezüglich jedes Phasendifferenz-Nachweispixels 52A als ein Pixelpaar P1 eingerichtet.
Weiterhin sind jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A (in der Figur ein nicht-abgeschattetes Pixel) in der Phasendifferenz-Pixelzeile der zweiten Reihe in dem Block und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B (in der Figur ein nicht-abgeschattetes Pixel) in der Phasendifferenz-Pixelzeile der ersten Reihe auf einer diagonal oberen rechten Seite bezüglich des Phasendifferenz-Nachweispixels 52A als ein Pixelpaar P2 eingerichtet.
Weiterhin sind jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in der Phasendifferenz-Pixelzeile in der ersten Reihe des Blocks und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B rechts benachbart zu jedem Phasendifferenz-Nachweispixel 52A als ein Pixelpaar P3 eingerichtet.
Ferner sind jedes Phasendifferenz-Nachweispixel 52A in derselben Phasendifferenz-Pixelzeile in der zweiten Reihe des Blocks und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B rechts benachbart zu jedem Phasendifferenz-Nachweispixel 52A als ein Pixelpaar P4 eingerichtet.
In dem in 17 dargestellten Array kann, wenn das in das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B unterteilte Pixel 51 als Abbildungspixel verwendet wird, ein durch Addieren eines Nachweissignals des Phasendifferenz-Nachweispixel 52A auf ein Nachweissignal des Phasendifferenz-Nachweispixel 52B erhaltenes Signal als von dem Pixel 51 ausgegebenes Signal betrachtet werden.
Weiterhin können in dem in 17 gezeigten Array die gesamten Pixel 51 anstelle nur einiger G-Pixel 51 in zwei Teile aufgeteilt und verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die für die Zuverlässigkeitsbestimmung verwendeten Pixelpaare in Farben des Aufnahmeobjekts zu ändern, um dadurch den Phasendifferenz-AF mit hoher Genauigkeit auszuführen.
Weiterhin ist es in der Konfiguration, in welcher die gesamten Pixel 51 in zwei Teile aufgeteilt sind, möglich, die Zuverlässigkeitsbestimmung für jede Farbe vorzunehmen und den Phasendifferenz-AF mit Hilfe von Phasendifferenz-Nachweispixeln von Farben auszuführen, für die hohe Zuverlässigkeit erhalten wird, wodurch es möglich ist, die Möglichkeit der Ausführung der Phasendifferenz-AF zu steigern oder die Genauigkeit des Phasendifferenz-AF-Verfahrens zu steigern.
Bei dem in 17 dargestellten Array-Beispiel ist es, da eine Konfiguration verwendet wird, bei der das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B unter einer Mikrolinse ML vorgesehen sind, die Anzahl der Abbildungspixel zu steigern, verglichen mit einem Aufbau, bei dem die Mikrolinse ML individuell für das Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und das Phasendifferenz-Nachweispixel 52B vorgesehen ist.
Da bei dem Abbildungsvorgang Signale aus dem Phasendifferenz-Nachweispixel 52A und dem Phasendifferenz-Nachweispixel 52B, die näherungsweise an der gleichen stelle liegen, zum Gewinnen eines einem Pixel entsprechenden Signals aufaddiert werden, ist ein Pixel-Interpolationsvorgang nicht notwendig, so dass es möglich ist, die Qualität des aufgenommenen Bilds zu steigern.
Bei der vorliegenden Beschreibung ist ein Beispiel dargestellt, bei dem die Digitalkamera als Bildaufnahmevorrichtung verwendet wird, im Folgenden jedoch soll eine Ausführungsform erläutert werden, bei der ein mit einer Kamera ausgestattetes Smartphone las Bildaufnahmevorrichtung verwendet wird.
18 ist ein Diagramm, das ein Erscheinungsbild eines Smartphones 200 zeigt, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung darstellt. Das Smartphone 200 nach 18 enthält ein flaches Gehäuse 201, eine Display-eingabeeinheit 204 auf einer Flachseite des Gehäuses 201 mit einem Anzeigefeld 202 als Anzeigeeinheit, und einem Bedienfeld 203 als Eingabeeinheit, wobei das Anzeigefeld und das Bedienfeld integriert ausgebildet sind, In dem Gehäuse 201 befinden sich außerdem ein Lautsprecher 205, ein Mikrofon 206, eine Bedieneinheit 207 und eine Kameraeinheit 208. Der Aufbau des Gehäuses 201 ist nicht auf diese spezielle Art beschränkt, beispielsweise ist eine Konfiguration möglich, bei der die Anzeigeeinheit und die Eingabeeinheit unabhängig voneinander sind, oder eine Konfiguration, bei der eine Klappstruktur oder ein Verschiebemechanismus verwendet werden.
19 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des in 18 dargestellten Smartphones 200 veranschaulicht. Wie in 18 zu sehen ist, sind als Hauptkomponenten des Smartphones vorgesehen: eine Drahtlos-Kommunikationseinheit 210, eine Display-Eingabeeinheit 204, ein Kommunikationseinheit 211, die Bedieneinheit 207, die Kameraeinheit 208, eine Speichereinheit 212 und eine externe Eingabe-/Ausgabeeinheit 213, eine Global-Positioning-System-(GPS-)Empfangseinheit 214, ein Bewegungssensor 215, eine Stromversorgung 216 und eine Hauptsteuereinheit 220. Als Hauptfunktion des Smartphones 200 sind außerdem eine Drahtlos-Kommunikationsfunktion für eine mobile Drahtlos-Kommunikation übe reine (nicht gezeigte) Basisstation BS und ein mobiles Kommunikationsnetzwerk NW (nicht dargestellt) vorgesehen.
Die Drahtlos-Kommunikationseinheit 210 führt mit der in dem mobilen Kommunikationsnetzwerk NW enthaltene Basisstation BS abhängig von einem Befehl aus der Hauptsteuereinheit 220 eine Drahtlos-Kommunikation aus. Die Drahtlos-Kommunikationseinheit 210 führt einen Sende- und einen Empfangsvorgang für eine Vielfalt von Dateien durch, so z.B. Tondateien oder Bilddateien, ferner e-mail-Daten oder dergleichen, oder sie empfängt Web-Daten, Streaming-Daten oder dergleichen über drahtlose Kommunikation.
Die Display-Eingabeeinheit 204 ist ein sogenanntes Berührfeld, welches ein Bild (ein statisches oder ein bewegliches), Zeicheninformation oder dergleichen unter der Steuerung der Hauptsteuereinheit 220 anzeigt, um an einen Benutzer visuell Transformation zu geben, und sie erfasst eine benutzerseitige Betätigung bezüglich der angezeigten Information. Die Anzeigeeingabeeinheit 204 enthält das Anzeigefeld 202 und das Bedienfeld 203.
Das Anzeigefeld 202 verwendet eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine organische Elektrolumineszenzanzeige (OLED) oder dergleichen als Anzeigeeinrichtung.
Das Bedienfeld 203 ist eine Einrichtung, die derart angebracht ist, dass ein auf der Anzeigefläche des Anzeigefelds 202 dargestelltes Bild visuell erkannt werden kann, und es weist eine oder mehrere Koordinaten auf, die von dem Finger oder einem Griffel durch den Benutzer eingegeben werden. Wenn die Einrichtung vom Finger oder dem Griffel seitens des Benutzers betätigt wird, wird durch diese Betätigung ein Nachweissignal erzeugt und an die Hauptsteuereinheit 220 ausgegeben. Daraufhin ermittelt die Hauptsteuereinheit 220 eine Betätigungsstelle (Koordinaten) auf dem Anzeigefeld 202 aufgrund des empfangenen Nachweissignals.
Wie in 18 gezeigt ist, sind das Anzeigefeld 202 und das Bedienfeld 203 des als Beispiel der Bildaufnahmevorrichtung dargestellten Smartphones 200 integriert, um die Anzeigeeingabeeinheit 204 zu bilden, in welcher das Bedienfeld 203 so angeordnet ist, dass es das Anzeigefeld 202 vollständig überdeckt.
Macht man von einer derartigen Anordnung Gebrauch, kann das Bedienfeld 203 die Funktion haben, eine benutzerseitige Betätigung in einer Zone außerhalb des Anzeigefelds 202 nachzuweisen. In anderen Worten: das Bedienfeld 203 kann eine Nachweiszone bezüglich eines Bereichs enthalten, welcher das Anzeigefeld 202 überlappt (im Folgenden als Anzeigezone bezeichnet), ferner eine Nachweiszone bezüglich eines Außenrandbereichs, der das Anzeigefeld 202 nicht überlappt (im Folgenden als anzeigefreie Zone oder dergleichen bezeichnet).
Die Größe der Anzeigezone und die Größe des Anzeigefelds 202 können vollständig identisch sein, notwendigerweise haben sie jedoch nicht gleiche Größe. Außerdem kann das Bedienfeld 203 zwei sensitive Zonen an einem Außenrandbereich und einem Innenbereich verschieden von dem Außenrandbereich aufweisen. Weiterhin ist die Breite des Außenrandbereichs auf eine passende Größe entsprechend der Größe des Gehäuses 201 und dergleichen eingestellt. Als Positionsnachweisverfahren für das Bedienfeld 203 kann man von einem Matrix-Schalter-Typ, einem Widerstandsschicht-Typ, einem Typ für akustische Oberflächenwellen, einem Infrarot-Typ, einem Typ mit induktiver Kopplung, einem Typ mit elektromagnetischer Kapazität und dergleichen Gebrauch machen.
Die Kommunikationseinheit 211 enthält den Lautsprecher 205 und das Mikrofon 206, und sie wandelt die Stimme des Benutzers, die über das Mikrofon 206 eingegeben wird, in Sprachdaten um, die von der Hauptsteuereinheit 220 verarbeitet werden, und sie gibt das Ergebnis an die Hauptsteuerung 220, oder sie dekodiert über die Drahtlos-Kommunikationseinheit 210 oder die externe Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 empfangene Sprachdaten und gibt das Ergebnis über den Lautsprecher 205 aus. Wie weiterhin in 18 dargestellt ist, kann der Lautsprecher 205 auf derselben Fläche angeordnet sein, auf der sich die Anzeigeeingabeeinheit 204 befindet, und das Mikrofon 206 kann auf der Seitenfläche des Gehäuses 201 untergebracht sein.
Die Bedieneinheit 207 ist eine Hardware-Tastatur mit einem Tastenschalter oder dergleichen, und sie empfängt von dem Benutzer Befehle, beispielsweise ist gemäß 18 die Bedieneinheit 207 ein Drucktastenschalter auf einer Seite des Gehäuses 201 des Smartphones 200, und dieser wird eingeschaltet, wenn mit einem Finger oder dergleichen auf ihn gedrückt wird, ausgeschaltet wird er durch eine Rückstellkraft einer Feder oder dergleichen, wenn der Finger abgehoben wird.
Die Speichereinheit 212 speichert ein Steuerprogramm oder Steuerdaten der Hauptsteuereinheit 220, Anwendungssoftware, Adressendaten, in denen ein Name, eine Telefonnummer und der gleichen eines Kommunikationspartners in Verbindung miteinander gebracht sind, Daten über gesendete oder empfangene e-mails, Web-Daten, die von einem Web-Browser heruntergeladen wurden, oder Daten eines Herunterlade-Inhalts, und sie speichert vorübergehend Streamingdaten oder dergleichen. Darüber hinaus enthält die Speichereinheit 212 einen internen Speicherabschnitt 217, der in das Smartphone eingebaut ist, ferner einen externen Speicherabschnitt 218, der für einen lösbaren Speicherschlitz vorgesehen ist. Sowohl der interne Speicherabschnitt 217 als auch der externe Speicherabschnitt 218, welche die Speichereinheit 212 bilden, werden mit Hilfe eines Speichermediums wie z.B. einem Flash-Speicher, einer Festplatte, einer Multimedia-Card vom Mikrospeichertyp, einem Karten-Speicher (beispielsweise MicroSD (Marke) oder dergleichen), einem Schreib-Lesespeicher (RAM), einem Festspeicher (ROM) oder der gleichen realisiert.
Die externe Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 dient als Schnittstelle bezüglich sämtlicher Typen von externen Geräten für den Anschluss an das Smartphone 200, und sie ist konfiguriert für einen direkten oder indirekten Anschluss an andere externe Geräte über Verbindungsmittel (beispielsweise einen Universal Serial Bus (USB), IEEE1394 oder dergleichen) oder ein Netzwerk (z.B. Internet, Drahtlos-LAN, Bluetooth (Marke), Funkfrequenz-Kennung (RFID), Infrared Data Association (IrDA, Marke), Ultra Breitband (UWB, Marke), ZigBee (Marke) oder dergleichen).
Als externe Einrichtung, die an das Smartphone 200 angeschlossen ist, kommen für die Verwendung in Betracht: ein verdrahtetes oder drahtloses Headset, ein verdrahtetes oder drahtloses externes Ladegerät, ein verdrahtetes oder drahtloses Datenport, eine Speicherkarte, ein Teilnehmer-Identitäts-Modul (Sim-Karte) oder ein Benutzer-Identitäts-Modul (UIM-Karte), die über eine Kartenfassung angeschlossen wird, eine externe Audio-Videoeinrichtung, die über einen Audio/Video-Eingang/Ausgang (E/A) angeschlossen ist, ein externes Audio-/Videogerät, angeschlossen in drahtloser Weise, ein Smartphone, das über Draht oder drahtlos angeschlossen ist, ein Personal-Computer, der über Draht oder drahtlos angeschlossen ist, ein mittels Draht oder drahtlos angeschlossener PDA, ein Personal-Computer, der über Draht oder drahtlos angeschlossen ist, ein Kopfhörer oder dergleichen. Die externe Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 kann so konfiguriert sein, dass sie von dem externen Gerät gesendete und empfangene Daten zu einzelnen Komponenten des Smartphones 200 sendet, oder Daten aus dem Smartphone 200 zu dem externen Gerät sendet.
Die GPS-Empfangseinheit 214 empfängt GPS-Signale, die von GPS-Satelliten ST1 bis STn nach Maßgabe eines Befehls von der Hauptsteuereinheit 220 gesendet werden, sie führt einen Ortungsvorgang basierend auf den mehreren empfangenen GPS-Signalen aus, und sei ermittelt die Position des Smartphones 200 einschließlich Breite, Länge und Höhe. Wenn die Positionsinformation aus der Drahtlos-Kommunikationseinheit 210 oder der externen Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 (z.B. bei W-LAN) erfasst wird, kann die GPS-Empfangseinheit 214 auch die Position mit Hilfe der Ortungsinformation nachweisen.
Der Bewegungssensor 215 enthält einen dreiachsigen Beschleunigungssensor oder dergleichen, und er ermittelt eine körperliche Bewegung des Smartphones 200 abhängig von einem Befehl der Hauptsteuereinheit 220. Durch Nachweisen der körperlichen Bewegung des Smartphones 200 lassen sich eine Richtung und eine Beschleunigung nachweisen, nach der sich das Smartphone 200 bewegt. Das Nachweisergebnis wird an die Hauptsteuereinheit 220 ausgegeben.
Die Stromversorgung 216 liefert in einer (nicht gezeigten) Batterie gespeicherte Energie an die jeweiligen Einheiten des Smartphones 200 entsprechend einem Befehl aus der Hauptsteuereinheit 220.
Die Hauptsteuereinheit 220 enthält einen Mikroprozessor und wird entsprechend einem Steuerprogramm oder Steuerdaten betrieben, die in der Speichereinheit 212 gespeichert sind, um die jeweiligen Einheiten des Smartphones 200 allgemein zu steuern. Weiterhin besitzt die Hauptsteuereinheit 220 die Funktion einer mobilen Kommunikationssteuerung zum Steuern jeweiliger Einheiten eines Kommunikationssystems, und eine Anwendungs-Verarbeitungsfunktion, um Sprachkommunikation oder Datenkommunikation über die Drahtlos-Kommunikationseinheit 210 auszuführen.
Die Anwendungs-Verarbeitungsfunktion ist realisiert, indem die Hauptsteuereinheit 220 entsprechend der in der Speichereinheit 212 gespeicherten Anwendungssoftware betrieben wird. Als Anwendungs-Verarbeitungsfunkton dient z.B. eine Infrafrot-Kommunikationsfunktion zum Steuern der externen Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 zur Ausführung einer Datenkommunikation mit einem Partnergerät, eine e-mail-Funktion zum Ausführen des Sendens und Empfangens von e-mails, eine Web-Browser-Funktion zum Browsen nach Web-Seiten oder dergleichen.
Weiterhin besitzt die Hauptsteuereinheit 220 eine Bildverarbeitungsfunktion, um beispielsweise ein Bild auf der Anzeigeeingabeeinheit 204 abhängig von Bilddaten (Daten eines Stehbilds oder eines Bewegungsbilds), so z.B. in Form empfangener oder heruntergeladener Streamingdaten, anzuzeigen. Die Bildverarbeitungsfunktion bezieht sich auf eine Funktion zum Dekodieren der Bilddaten durch die Hauptsteuereinheit 220, zum Ausführen einer Bildverarbeitung bezüglich der dekodierten Bilddaten, und zum Anzeigen eines Bilds auf der Anzeigeeingabeeinheit 204.
Darüber hinaus führt die Hauptsteuereinheit 220 eine Anzeigesteuerung bezüglich des Anzeigefelds 202 aus, ferner eine Bedienungsnachweissteuerung zum Nachweisen einer benutzerseitigen Bedienung über die Bedieneinheit 207 oder das Bedienfeld 203. Durch Ausführen der Anzeigesteuerung bringt die Hauptsteuereinheit 220 ein Icon zum Starten einer Anwendungssoftware oder einer Software-Taste, beispielsweise einer Scroll-Leiste, zur Anwendung, oder zeigt ein Fenster zum Erzeugen einer e-mail an. Die Scroll-Leiste ist eine Soft-Taste zum Aufnehmen eines Befehls zum Bewegen eines Anzeigeteils des Bilds bezüglich eines Bilds, welches nicht vollständig in einer Anzeigezone des Anzeigefelds 202 aufgenommen werden kann.
Durch Ausführen der Bedienungsnachweissteuerung ermittelt die Hauptsteuereinheit 220 weiterhin eine benutzerseitige Betätigung über die Bedieneinheit 207, sie empfängt eine Betätigung bezüglich eines Icons oder einer Eingabe einer Zeichenkette bezüglich eines Eingabeabschnitts des Fensters über das Bedienfeld 203 oder sie empfängt eine Scroll-Anforderung eines Anzeigebilds über die Scroll-Leiste.
Weiterhin enthält über die Ausführung der Bediennachweissteuerung die Hauptsteuereinheit 220 eine Berührfeld-Steuerfunktion zum Bestimmen, ob eine Bestätigungsstelle bezüglich des Bedienfelds 203 ein Bereich (eine Anzeigezone) ist, welche das Anzeigefeld 202 überlappt, oder ob es sich um einen Außenrandbereich (anzeigefreie Zone) handelt, welche das Anzeigefeld 202 nicht überlappt, und zum Steuern einer sensitiven Zone des Bedienfelds 203 und einer Anzeigestelle einer Soft-Taste.
Darüber hinaus kann die Hauptsteuereinheit 220 einen Gestenvorgang bezüglich des Bedienfelds 203 erkennen, sie kann eine vorbestimmte Funktion entsprechend der festgestellten Geste ausführen. Die Geste bezieht sich nicht auf eine typische einfache Aktion, sondern bezieht sich auf einen Vorgang, bei dem mit dem Finger oder dergleichen ein Ort nachgezogen wird, möglich sind außerdem ein Vorgang des gleichzeitigen Kennzeichens mehrere Positionen, oder ein Vorgang des Ziehens eines Orts bezüglich mindestens einer der mehreren Positionen durch Kombinieren der oben genannten Vorgänge.
Die Kameraeinheit 208 enthält eine von der externen Speichersteuereinheit 20, dem Aufzeichnungsmedium 21, der Anzeigesteuereinheit 22, der Anzeigeeinheit 23, der Bedieneinheit 14 in der in 1 gezeigten Digitalkamera verschiedene Konfiguration.
Die von der Kameraeinheit 208 erzeugten Aufnahmebilddaten können in der Speichereinheit 212 abgespeichert werden, oder sie können über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 oder die Drahtlos-Kommunikationseinheit 212 ausgegeben werden.
In dem in 18 dargestellten Smartphone 200 ist die Kameraeinheit 208 auf der gleichen Fläche untergebracht wie die Anzeigeeingabeeinheit 204, allerdings ist die Anbringungsstelle der Kameraeinheit 208 nicht hierauf beschränkt, sie kann auch auf einer Rückseite der Anzeigeeingabeeinheit 204 vorgesehen sein.
Weiterhin kann Kameraeinheit 208 für unterschiedliche Funktionen des Smartphones 200 eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein von der Kameraeinheit 208 aufgenommenes Bild auf dem Anzeigefeld 202 angezeigt werden, oder das Bild der Kameraeinheit 208 lässt sich als eine Bedienungseingabe über das Bedienfeld 203 verwenden.
Bei der Ortung mit Hilfe der GPS-Empfangseinheit 214 ist es möglich, den Ort in Bezug auf das Bild aus der Kameraeinheit 208 nachzuweisen. Ferner ist es möglich, eine Richtung der optischen Achse oder eine laufende Einsatzumgebung der Kameraeinheit 208 des Smartphones 200 zu bestimmen, ohne dass der dreiachsige Beschleunigungssensor verwendet wird, oder indem der dreiachsige Beschleunigungssensor zusammen mit der Referenz zu dem Bild aus der Kameraeinheit 208 verwendet wird. Darüber hinaus kann das Bild aus der Kameraeinheit 208 in der Anwendungssoftware eingesetzt werden.
Weiterhin kann Ortsinformation, die über die GPS-Empfangseinheit 214 erfasst wurde, Sprachinformation (die Textinformation durch Sprach-Text-Umwandlung durch die Hauptsteuereinheit oder dergleichen sein kann), die über das Mikrofon 206 aufgenommen wurde, Lageinformation, die über den Bewegungssensor 215 erfasst wir, oder dergleichen zu den Bilddaten eines Stehbilds oder eines Bewegungsbilds hinzugefügt werden, und das Ergebnis lässt sich in der Speicher 212 aufzeichnen oder kann über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 213 oder die Drahtlos-Kommunikationseinheit 210 ausgegeben werden.
In dem Smartphone 200 mit dem oben beschriebenen Aufbau ist es in ähnlicher Weise durch Verwenden des Festkörper-Bildsensors 5 als Bildgebungselement der Kameraeinheit 208 und durch Ausführen der in 5 und 10 dargestellten Prozesse in der Hauptsteuereinheit 220 möglich, das Kontrast-AF-Verfahren auszuführen, wobei sowohl die Fokussiergeschwindigkeit als auch die Fokussiergenauigkeit erzielt werden.
Wie oben beschrieben, offenbart die vorliegende Spezifikation den im Folgenden angegeben Inhalt:
Gemäß der Offenbarung wird eine Bildaufnahmevorrichtung geschaffen, enthaltend einen Bildsensor, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei die Bildaufnahmevorrichtung umfasst: eine Fokussiersteuereinheit, die eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welcher von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt; eine Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit, welche bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; und eine Steuereinheit, die, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information von dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert.
Wenn bei dieser Konfiguration beispielsweise anhand der mit Hilfe der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugten Information festgestellt werden kann, dass ein Hauptaufnahmeobjekt kein hochfrequentes Objekt ist, so kann man die Fokussiergeschwindigkeit basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren steigern, indem man die beliebige Distanz erhöht. Wenn außerdem anhand der Information, die durch die Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wurde, festgestellt werden kann, dass das Hauptaufnahmeobjekt das hochfrequente Objekt ist, so kann man die Fokussiergenauigkeit basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren durch Verkleinern der beliebigen Distanz erhöhen. Auf diese Weise ist es im Vergleich zu dem Fall, dass die beliebige Distanz konstant festgelegt ist, möglich, eine Kompatibilität zwischen Fokussiergenauigkeit und Fokussiergeschwindigkeit basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren zu erreichen.
Die oben angesprochene Bildaufnahmevorrichtung enthält weiterhin: eine Informationserzeugungseinheit, die einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit von Korrelationsergebnissen als die Information erzeugt, basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus einer ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus einer zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit angeordnet enthält, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem zweiten Paar der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe,
wobei die Fokussiersteuer-Bestimmungseinheit abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts festlegt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, und wobei die Steuereinheit dann, wenn festgestellt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, einen Faktor zum Bestimmen, dass die zweite Fokussiersteuerung nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts auszuführen ist, bestimmt, und, wenn der Faktor auf einer Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die beliebige Distanz im Vergleich zu dem Fall verringert, in welchem der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.
Wenn bei dieser Konfiguration der Faktor auf der Frequenz des Objektbilds basiert, ist es, da die beliebige Distanz gering ist, möglich, die Farbstellung mit hoher Genauigkeit festzulegen. Wenn weiterhin der Faktor nicht auf der Frequenz des Objektbilds basiert, ist es möglich, mit hoher Geschwindigkeit auf das Subjekt zu fokussieren, da die beliebige Distanz groß ist.
In der oben offenbarten Bildaufnahmevorrichtung, bei der, wenn der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert gleich oder größer als ein erster Schwellenwert ist, und Phasendifferenzen, welche die Korrelationsergebnisse sind, gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert sind, die Steuereinheit die beliebige Distanz im Vergleich zu einem Fall erhöht, dass der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert kleiner als der erste Schwellenwert ist oder im Vergleich zu einem Fall, in welchem der Faktor nicht auf der Frequenz das Aufnahmeobjektbilds basiert, die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert gleich oder größer als der ersten Schwellenwert ist, und die Phasendifferenzen kleiner sind als der zweite Schwellenwert.
Wenn bei diesem Aufbau die Zuverlässigkeit der Ergebnisse des Korrelationsvorgangs groß ist, ist es, weil die beliebige Distanz erhöht wird, wenn die Phasendifferenzen, welche die Ergebnisse der Korrelation sind, gleich oder größer dem zweiten Schwellenwert sind, möglich, die Scharfstellung mit hoher Geschwindigkeit festzulegen und mit hoher Geschwindigkeit auf das Objekt zu fokussieren.
In der obigen Bildaufnahmevorrichtung, bei dem, wenn der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert und die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert gleich oder größer als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit den Bewegungsbereich im Vergleich zu einem Maximalbereich, in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist, einengt.
Wenn bei diesem Aufbau die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse hoch ist, ist es, da der Bewegungshub der Fokussierlinse verringert ist, möglich, eine Bewegungsdistanz der Fokussierlinse zu reduzieren, verglichen mit dem Fall, dass der Bewegungsbereich konstant dem maximalen Bereich entspricht, in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist, um dadurch eine Hochgeschwindigkeits-AF zu erreichen.
In der oben offenbarten Bildaufnahmevorrichtung, bei der, wenn der Faktor auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die Steuereinheit den Bewegungsbereich im Vergleich zum Maximumbereich, in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist, verengt.
Wenn bei diesem Aufbau die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse gering ist aufgrund des Faktors des hochfrequenten Objekts, kann man, da der Bewegungshub der Fokussierlinse verringert ist, eine Bewegungsstrecke der Fokussierlinse reduzieren, um dadurch eine Hochgeschwindigkeits-AF zu erreichen.
Die oben offenbarte Bildaufnahmevorrichtung enthält weiterhin: eine Informationserzeugungseinheit, die als die Information einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung, die unter Verwendung der Nachweissignale der jeweiligen Signalnachweiseinheiten des ersten Paars und des zweiten Paars ausgeführt wird, erzeugt, basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheiten und eines integrierten Werts der Nachweissignale der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, welche die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen ersten Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheiten und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in dergleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, festzustellen, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung durchzuführen ist, ohne dass ein Korrelationsvorgang durchzuführen ist, weil alternativ die Distanz in beliebiger Weise variable gesteuert werden kann. Hierdurch ist es möglich, den Rechenaufwand zu reduzieren und damit auch den Energieverbrauch, oder die Zeit zum Bestimmen, welche von der ersten und der zweiten Fokussiersteuerung durchzuführen ist, zu verringern und so eine Hochgeschwindigkeits-AF zu realisieren.
In der obigen Bildaufnahmevorrichtung bestimmt die Fokussiersteuerung-Bestimmungseinheit, welche von der ersten und der zweiten Fokussiersteuerung durchzuführen ist, abhängig von dem Betrag des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts, und wenn festgestellt ist, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, bestimmt die Steuereinheit einen Faktor für die Bestimmung, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, abhängig von dem Betrag des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts, und wenn der Faktor auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, reduziert sie die beliebige Distanz im Vergleich zu dem Fall, dass der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, reduziert sie die beliebige Distanz m Vergleich zu dem Fall, dass der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.
Wenn bei diesem Aufbau beispielsweise ein Hauptobjekt ein hochfrequentes Objekt ist und die Zuverlässigkeit basierend auf dem Zuverlässigkeits-Bestimmungswert gering ist, ist es, da die beliebige Distanz gering ist, möglich, einen Bewertungswert für das Kontrast-AF-Verfahren in feinen Schritten zu ermitteln, um dadurch die Genauigkeit der Fokussiersteuerung basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren zu steigern. Wenn außerdem die Zuverlässigkeit entsprechend dem Zuverlässigkeits-Bestimmungswert groß ist, kann man die Geschwindigkeit der Fokussiersteuerung steigern, da die beliebige Distanz groß ist.
In der obigen Bildaufnahmevorrichtung, bei der wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, die Fokussiersteuereinheit eine Ausführungspriorität eines ersten Algorithmus' zur Scharfstellungsbestimmung zum Fokussieren eines Objekts, bei dem eine Komponente in der Phasendifferenz-Nachweisrichtung eine Hauptkomponente ist, und eines zweiten Algorithmus zur Scharfstellungsbestimmung zum Fokussieren eines Objekts, von dem eine Komponente in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenz-Nachweisrichtung eine Hauptkomponente bildet, abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts festlegt.
Bei diesem Aufbau lässt sich die Fokussiergenauigkeit steigern, beispielsweise in dem Fall, dass das Hauptobjekt, dessen Komponente in der Nachweisrichtung der Phasendifferenz die Hauptkomponente ist, in dem nur der erste Algorithmus ausgeführt wird, oder in dem der zweite Algorithmus ausgeführt wird, nachdem der erste Algorithmus bevorzugt ausgeführt ist, um die Scharfstellung zu bestimmen.
Die obige Bildaufnahmevorrichtung enthält weiterhin: eine Zuverlässigkeitsbestimmungswert-Erzeugungseinheit, die einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung, die ausgeführt wird unter Verwendung der Nachweissignale der jeweiligen Signalnachweiseinheiten des ersten Paars und des zweiten Paars, erzeugt, basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheiten und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, welche die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten, angeordnet entlang einer Phasendifferenznachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit, und die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen von der ersten Signalnachweiseinheiten und einem integrierten wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung und in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer von dergleichen Richtung verschiedenen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, wobei in einem Videomodus, in welchem eine Fokussierung bezüglich eines Hauptaufnahmeobjekts fortgesetzt ausgeführt wird, die Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit die Zuverlässigkeitsbestimmungswert-Erzeugungseinheit veranlasst, den Zuverlässigkeitsbestimmungswert zu erzeugen nach Beendigung der zweiten Fokussiersteuerung, und, wenn die Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert kleiner als ein Schwellenwert ist, erneut die zweite Fokussiersteuerung ausführt.
In der obigen Bildaufnahmevorrichtung enthält das Bildgebungselement mehrere Signalnachweiseinheitenpaare der ersten Signalnachweiseinheiten und der zweiten Signalnachweiseinheiten, angeordnet in einer Richtung, welche die Nachweisrichtung bezüglich der ersten Signalnachweiseinheiten schneidet, wobei bei der die mehreren Signalnachweiseinheitenpaare ein erstes Signalnachweiseinheitenpaar und ein zweites Signalnachweiseinheitenpaar enthalten, bei denen die Lagebeziehung zwischen den ersten Signalnachweiseinheiten und den zweiten Signalnachweiseinheiten einander entgegengesetzt sind, bei der der Bildsensor mehrere Paarlinien enthält, in denen das erste Signalnachweiseinheitenpaar und das zweite Signalnachweiseinheitenpaar abwechselnd in der Nachweisrichtung angeordnet sind, und bei der die Informationserzeugungseinheit das erste Signalnachweiseinheitenpaar in einer beliebigen Paarzeile als das erste Paar einstellt, und das zweite Signalnachweiseinheitenpaar in der beliebigen Paarlinie als das zweite Paar einstellt, oder, in einem Zustand, in welchem die Signalnachweiseinheiten in der beliebigen Paarlinie in zwei Gruppen unterteilt sind, welche die Signalnachweiseinheiten enthalten, die an der gleiche Stelle in einer Richtung orthogonal zu der Nachweisrichtung angeordnet sind, eine Gruppe als das erste Paar einstellt, und die andere Gruppe als das zweite Paar einstellt, um den Zuverlässigkeitsbestimmungswert zu berechnen.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, den Zuverlässigkeits-Bestimmungswert anhand von Nachweissignalen der Signalnachweiseinheiten zu berechnen, die in zwei Zeilen enthalten sind, die einander am nächsten benachbart sind von den Zeilen, die die Signalnachweiseinheiten enthalten, wodurch wiederum die Möglichkeit besteht, die Anzahl von Zeilen zu minimieren, die Nachweissignal-Leseziele zum erzeugen des Zuverlässigkeits-Bestimmungswerts sind, um auf diese Weise die Zeit bis zum Abschluss des Fokussiervorgangs zu reduzieren.
Ein Fokussiersteuerverfahren in einer Bildaufnahmevorrichtung, welche einen Bildsensor enthält, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei das Fokussiersteuerverfahren umfasst: einen Fokussiersteuerschritt, der eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welche von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt; einen Fokussiersteuerungs-Bestimmungsschritt, der bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; und einen Steuerschritt, der, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information unter dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert.
Wenn bei diesem Verfahren beispielsweise aus der Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Nachweissignaleinheit erzeugt wird, ermittelt werden kann, dass ein Hauptobjekt kein hochfrequentes Objekt ist, kann man die Fokussiergeschwindigkeit durch Erhöhen der beliebigen Distanz basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren steigern. Wenn außerdem anhand der Information, die mittels der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird, festgestellt werden kann, dass es sich bei dem Hauptobjekt um ein hochfrequentes Objekt handelt, besteht die Möglichkeit, die Fokussiergenauigkeit basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren zu steigern, indem man die beliebige Distanz verringert. Auf diese Weise wird im Vergleich zu dem Fall, dass die beliebige Distanz konstant festgelegt ist, möglich, eine Kompatibilität der Fokussiergenauigkeit mit der Fokussiergeschwindigkeit basierend auf dem Kontrast-AF-Verfahren zu erreichen.
Das obige Fokussiersteuerverfahren enthält außerdem: einen Informationserzeugungsschritt, der einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse als die Information erzeugt, basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus einer ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus einer zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit angeordnet sind, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem Paar der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in dergleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, wobei in dem Fokussiersteuerungs-Bestimmungsschritt abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts bestimmt wird, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, und wobei in dem Steuerschritt, wenn festgestellt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, ein Faktor zum Bestimmen, dass die zweite Fokussiersteuerung nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts auszuführen ist, bestimmt wird, und, wenn der Faktor auf einer Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die beliebige Distanz reduziert wird im Vergleich zu dem Fall, dass der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.
Das oben offenbarte Fokussiersteuerverfahren enthält weiterhin: einen Informationserzeugungsschritt, der als die Information einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung, die unter Verwendung der Nachweissignale der jeweiligen Signalnachweiseinheiten des ersten Paars und des zweiten Paars ausgeführt wird, erzeugt, basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheiten und eines integrierten Werts der Nachweissignale der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, welche die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen ersten Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheiten und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in dergleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung wird angewendet in einer Digitalkamera oder dergleichen, um ein hohes Maß an Bequemlichkeit und Effektivität zu erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Objektiv
2: Blende
5: Festkörper-Bildsensor
11: Systemsteuereinheit (Fokussiersteuereinheit, Fokussiersteuerbestimmungseinheit, Steuereinheit)
18: Kontrast-AF-Verarbeitungseinheit
19: Phasendifferenz-AF-Verarbeitungseinheit (Informationserzeugungseinheit, Zuverlässigkeits-Bestimmungswert-Erzeugungseinheit)
50: Lichtaufnahmefläche
51: Pixel
52, 52A, 52B: Phasendifferenz-Nachweispixel
53: AF-Fläche
P1, P2, P3, P4: Pixelpaar

Claims

Bildaufnahmevorrichtung, enthaltend einen Bildsensor, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei die Bildaufnahmevorrichtung umfasst: eine Fokussiersteuereinheit, die eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welcher von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt; eine Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit, welche bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; und eine Steuereinheit, die, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information von dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert, gekennzeichnet durch eine Informationserzeugungseinheit, die einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit von Korrelationsergebnissen als die Information erzeugt, basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, die mehrere erste Signalnachweiseinheiten entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit angeordnet enthält, und einer dritten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die mehrere erste Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer vierten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung verschiedenen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, wobei die Fokussiersteuer-Bestimmungseinheit abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts festlegt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, und wobei die Steuereinheit dann, wenn festgestellt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, einen Faktor zum Bestimmen, dass die zweite Fokussiersteuerung nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts auszuführen ist, bestimmt, und, wenn der Faktor auf einer Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die beliebige Distanz im Vergleich zu dem Fall verringert, in welchem der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der, wenn der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert gleich oder größer als ein erster Schwellenwert ist, und Phasendifferenzen, welche die Korrelationsergebnisse sind, gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert sind, die Steuereinheit die beliebige Distanz im Vergleich zu einem Fall erhöht, dass der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert kleiner als der erste Schwellenwert ist oder im Vergleich zu einem Fall, in welchem der Faktor nicht auf der Frequenz das Aufnahmeobjektbilds basiert, die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert gleich oder größer als der ersten Schwellenwert ist, und die Phasendifferenzen kleiner sind als der zweite Schwellenwert.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem, wenn der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert und die Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert gleich oder größer als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit den Bewegungsbereich im Vergleich zu einem Maximalbereich, in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist, einengt.
Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der, wenn der Faktor auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die Steuereinheit den Bewegungsbereich im Vergleich zum Maximumbereich, in welchem die Fokussierlinse bewegbar ist, verengt.
Bildaufnahmevorrichtung enthaltend einen Bildsensor, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei die Bildaufnahmevorrichtung umfasst: eine Fokussiersteuereinheit, die eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welcher von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt; eine Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit, welche bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; und eine Steuereinheit, die, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information von dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert, gekennzeichnet durch eine Informationserzeugungseinheit, die als die Information einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung, die unter Verwendung der Nachweissignale der jeweiligen Signalnachweiseinheiten des ersten Paars und des zweiten Paars ausgeführt wird, erzeugt, basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und eines integrierten Werts der Nachweissignale der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, welche mehrere erste Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit, und einer dritten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweite Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen ersten Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer vierten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, und wobei die Steuereinheit, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts, einen Faktor für die Bestimmung, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, festlegt, und, wenn der Faktor auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die beliebige Distanz im Vergleich zu einem Fall verkleinert, bei dem der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, die Fokussiersteuereinheit eine Ausführungspriorität eines ersten Algorithmus' zur Scharfstellungsbestimmung zum Fokussieren eines Objekts, bei dem eine Komponente in der Phasendifferenz-Nachweisrichtung eine Hauptkomponente ist, und eines zweiten Algorithmus zur Scharfstellungsbestimmung zum Fokussieren eines Objekts, von dem eine Komponente in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenz-Nachweisrichtung eine Hauptkomponente bildet, abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts festlegt.
Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend: eine Zuverlässigkeitsbestimmungswert-Erzeugungseinheit, die einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung, die ausgeführt wird unter Verwendung der Nachweissignale der jeweiligen Signalnachweiseinheiten des ersten Paars und des zweiten Paars, erzeugt, basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheiten und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, welche die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten, angeordnet entlang einer Phasendifferenznachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit, und die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen von der ersten Signalnachweiseinheiten und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheiten, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung und in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer von der gleichen Richtung verschiedenen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, wobei in einem Videomodus, in welchem eine Fokussierung bezüglich eines Hauptaufnahmeobjekts fortgesetzt ausgeführt wird, die Fokussiersteuerungs-Bestimmungseinheit die Zuverlässigkeitsbestimmungswert-Erzeugungseinheit veranlasst, den Zuverlässigkeitsbestimmungswert zu erzeugen nach Beendigung der zweiten Fokussiersteuerung, und, wenn die Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung basierend auf dem Zuverlässigkeitsbestimmungswert kleiner als ein Schwellenwert ist, erneut die zweite Fokussiersteuerung ausführt.
Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Bildsensor mehrere Signalnachweiseinheitenpaare der ersten Signalnachweiseinheiten und der zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in einer Richtung, welche die Nachweisrichtung bezüglich der ersten Signalnachweiseinheiten schneidet, bei der die mehreren Signalnachweiseinheitenpaare ein erstes Signalnachweiseinheitenpaar und ein zweites Signalnachweiseinheitenpaar enthalten, bei denen die Lagebeziehung zwischen den ersten Signalnachweiseinheiten und den zweiten Signalnachweiseinheiten einander entgegengesetzt sind, bei der der Bildsensor mehrere Paarlinien enthält, in denen das erste Signalnachweiseinheitenpaar und das zweite Signalnachweiseinheitenpaar abwechselnd in der Nachweisrichtung angeordnet sind, und bei der die Informationserzeugungseinheit das erste Signalnachweiseinheitenpaar in einer beliebigen Paarzeile als das erste Paar einstellt, und das zweite Signalnachweiseinheitenpaar in der beliebigen Paarlinie als das zweite Paar einstellt, oder, in einem Zustand, in welchem die Signalnachweiseinheiten in der beliebigen Paarlinie in zwei Gruppen unterteilt sind, welche die Signalnachweiseinheiten enthalten, die an der gleiche Stelle in einer Richtung orthogonal zu der Nachweisrichtung angeordnet sind, eine Gruppe als das erste Paar einstellt, und die andere Gruppe als das zweite Paar einstellt, um den Zuverlässigkeitsbestimmungswert zu berechnen.
Fokussiersteuerverfahren in einer Bildaufnahmevorrichtung, welche einen Bildsensor enthält, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nach- weist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei das Fokussiersteuerverfahren umfasst: einen Fokussiersteuerschritt, der eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welche von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt; einen Fokussiersteuerungs-Bestimmungsschritt, der bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; und einen Steuerschritt, der, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information von dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert, gekennzeichnet durch einen Informationserzeugungsschritt, der einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der Korrelationsergebnisse als die Information erzeugt, basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, die mehrere erste Signalnachweiseinheiten entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit angeordnet sind, und einer dritten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleiche Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf Korrelationsergebnissen zwischen Nachweissignalen aus der ersten Signalnachweiseinheit und Nachweissignalen aus der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer vierten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasennachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, wobei in dem Fokussiersteuerungs-Bestimmungsschritt abhängig von der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts bestimmt wird, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, und wobei in dem Steuerschritt, wenn festgestellt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, ein Faktor zum Bestimmen, dass die zweite Fokussiersteuerung nach Maßgabe der Größe des Zuverlässigkeitsbestimmungswerts auszuführen ist, bestimmt wird, und, wenn der Faktor auf einer Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert, die beliebige Distanz reduziert wird im Vergleich zu dem Fall, dass der Faktor nicht auf der Frequenz des Aufnahmeobjektbilds basiert.
Fokussiersteuerverfahren in einer Bildaufnahmevorrichtung, welche einen Bildsensor enthält, der ein Aufnahmeobjekt durch eine eine Fokussierlinse enthaltende Abbildungsoptik abbildet, wobei der Bildsensor eine erste Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf einem Strahl von einem Paar von Strahlen, welches durch unterschiedliche Bereiche einer Pupillenzone der Abbildungsoptik läuft, und eine zweite Signalnachweiseinheit, die ein Signal nachweist basierend auf dem anderen Strahl des Strahlpaars, enthält, wobei das Fokussiersteuerverfahren umfasst: einen Fokussiersteuerschritt, der eine von einer ersten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit bestimmt wird, und einer zweiten Fokussiersteuerung zum Bewegen der Fokussierlinse entlang der Richtung einer optischen Achse um eine beliebige Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Bewegen der Fokussierlinse in eine Scharfstellung, die basierend auf dem Kontrast von Bildern bestimmt wird, welche von dem Bildsensor an jeweiligen Bewegungsstellen bestimmt wird, ausführt; einen Fokussiersteuerungs-Bestimmungsschritt, der bestimmt, welche von der ersten Fokussiersteuerung und der zweiten Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf Information, die unter Verwendung der Nachweissignale der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit erzeugt wird; und einen Steuerschritt, der, wenn bestimmt wird, dass die zweite Fokussiersteuerung auszuführen ist, basierend auf der Information von dem Bewegungsbereich und der beliebigen Distanz innerhalb des Bewegungsbereichs mindestens die beliebige Distanz variabel steuert, gekennzeichnet durch einen Informationserzeugungsschritt, der als die Information einen Zuverlässigkeitsbestimmungswert zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der ersten Fokussiersteuerung, die unter Verwendung der Nachweissignale der jeweiligen Signalnachweiseinheiten des ersten Paars und des zweiten Paars ausgeführt wird, erzeugt, basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und eines integrierten Werts der Nachweissignale der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem ersten Paar einer ersten Signalnachweiseinheitengruppe, welche mehrere erste Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet entlang einer Phasendifferenz-Nachweisrichtung in der ersten Signalnachweiseinheit und der zweiten Signalnachweiseinheit, und einer dritten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweite Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen ersten Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und basierend auf einem Verhältnis zwischen einem integrierten Wert von Nachweissignalen der ersten Signalnachweiseinheit und einem integrierten Wert von Nachweissignalen der zweiten Signalnachweiseinheit, ausgegeben von einem zweiten Paar einer zweiten Signalnachweiseinheitengruppe, die die mehreren ersten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in der gleichen Richtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der ersten Signalnachweiseinheitengruppe, und angeordnet entlang der Nachweisrichtung, und einer vierten Signalnachweiseinheitengruppe, die die zweiten Signalnachweiseinheiten enthält, angeordnet in der gleichen Entfernung in einer Richtung entgegen einer Richtung orthogonal zu der Phasendifferenznachweisrichtung bezüglich der jeweiligen Signalnachweiseinheiten der zweiten Signalnachweiseinheitengruppe.