摄像设备及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种摄像设备及其控制方法。所述摄像设备包括：摄像元件，其具有多个像素，所述多个像素各自包括至少两个光电转换部；读出单元，用于读出第一图像信号以及通过将所述第一图像信号和第二图像信号相加所获得的相加信号；相减单元，用于从所述相加信号中减去所述第一图像信号；焦点检测单元，用于基于所述第一图像信号和所述第二图像信号来检测焦点状态；以及限制单元，用于将第一光电转换部的输出和第二光电转换部的输出抑制成不超过预定阈值，其中，所述限制单元抑制针对不同的颜色滤波器的所述第一光电转换部和所述第二光电转换部的输出。

Camera device and control method thereof

The invention relates to an image pickup device and a control method thereof. The image pickup apparatus includes an image pickup device, having a plurality of pixels, wherein a plurality of pixels each including at least two photoelectric conversion portion; a readout unit for reading the first image signal and the signal by adding the first image signal and the second image signal obtained by subtraction; unit is used to subtract the first the image signal from the signal; the focus detecting unit for detecting the focus state based on the first image signal and the second image signal; and a regulating unit, for the first part of the output of photoelectric conversion output and second photoelectric conversion portions to inhibit the formation of no more than a predetermined threshold, the output of the limit unit in order to suppress the different color filters of the first photoelectric conversion portion and the second photoelectric conversion portion.

【技术实现步骤摘要】
摄像设备及其控制方法(本申请是申请日为2014年4月10日、申请号为201410143658.8、专利技术名称为“摄像设备及其控制方法”的申请的分案申请。)
本专利技术涉及一种具有自动调焦功能的摄像设备。
技术介绍
传统上，已知有如下技术，其中该技术在包括摄像光学系统和摄像元件的摄像设备中通过使用采用相位差检测方法的焦点检测方法来以高速和高精度进行焦点检测。在使用相位差检测方法的焦点检测技术中，光瞳分割单元将从摄像光学系统出射的光束分割为至少两个区域，并且对各区域的光束进行光电转换以获得两个图像的一对焦点检测信号串。根据两个信号串之间的相对图像偏移量来检测预定焦点面的焦点偏移量、即散焦量。在使用相位差检测方法的焦点检测中，在对焦状态下，两个图像的信号串的强度彼此一致，并且相对图像偏移量也应当为零。然而，由于摄像光学系统引起的焦点检测光束的渐晕以及摄像光学系统的各种像差，使得两个图像的一致度劣化，从而导致焦点检测误差。由于渐晕和各种像差，因而散焦量与两个图像间的相对图像偏移量之间的比例关系劣化。因此，为了高精度地进行焦点检测，需要消除误差。还已经提出了基于此目的的技术。另一方面，已经提出了如下技术，其中在该技术中，使用二维CMOS传感器等作为摄像元件，以在该传感器上配置相位差检测用的焦点检测像素。摄像像素和焦点检测像素配置在同一平面上。因此，当摄像像素处于对焦状态时，焦点检测像素也处于对焦状态。由于该原因，原则上，在对焦状态下，相位差检测用的两个图像之间不会发生相对图像偏移，因此也几乎不会产生误差。然而，由于焦点检测像素包括两个光电转换部，因此用于读出累积像素信号的电路是复杂的。在日本特开2008-103885中描述了抑制用于读出像素信号的电路的复杂性的方法。在日本特开2008-103885描述的技术中，各自包括两个光电转换部的多个焦点检测像素分别输出通过将来自两个光电转换部的输出信号相加所获得的信号。然而，根据日本特开2008-103885，当可从焦点检测像素输出的值过大(饱和)时，由于焦点检测像素的两个光电转换部之间的电荷的泄漏而导致串扰(crosstalk)的发生。该串扰使得输出信号包括除通过对来自摄像光学系统的光束进行光电转换所获得的信号以外的信号，由此导致无法进行正确的焦点检测。
技术实现思路
本专利技术是考虑到以上问题而提出的，并且即使包括能够检测相位差的摄像元件的摄像设备具有饱和像素，也抑制了无法进行焦点检测的可能性。根据本专利技术的第一方面，提供一种摄像设备，包括：摄像元件，其具有多个像素，所述多个像素各自包括包含第一光电转换部和第二光电转换部的至少两个光电转换部、以及预定颜色的颜色滤波器，其中所述第一光电转换部用于接收穿过摄像光学系统的光瞳区域的一部分的光，以及所述第二光电转换部用于接收穿过所述摄像光学系统的光瞳区域的不同部分的光；读出单元，用于从所述摄像元件中读出从所述第一光电转换部获得的第一图像信号以及通过将从所述第一光电转换部获得的所述第一图像信号和从所述第二光电转换部获得的第二图像信号相加所获得的相加信号；相减单元，用于通过从所述相加信号中减去所述第一图像信号来获得所述第二图像信号；焦点检测单元，用于基于所述第一图像信号和所述第二图像信号来检测所述摄像光学系统的焦点状态；以及限制单元，用于将所述第一光电转换部的输出和所述第二光电转换部的输出抑制成不超过预定阈值，其中，所述限制单元对于所述第一图像信号和所述第二图像信号，将针对不同的颜色滤波器的所述第一光电转换部的输出和所述第二光电转换部的输出抑制成不超过所述预定阈值。根据本专利技术的第二方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有多个像素的摄像元件，所述多个像素各自包括包含第一光电转换部和第二光电转换部的至少两个光电转换部、以及预定颜色的颜色滤波器，其中所述第一光电转换部用于接收穿过摄像光学系统的光瞳区域的一部分的光，以及所述第二光电转换部用于接收穿过所述摄像光学系统的光瞳区域的不同部分的光，所述控制方法包括以下步骤：读出步骤，用于从所述摄像元件中读出从所述第一光电转换部获得的第一图像信号以及通过将从所述第一光电转换部获得的所述第一图像信号和从所述第二光电转换部获得的第二图像信号相加所获得的相加信号；相减步骤，用于通过从所述相加信号中减去所述第一图像信号来获得所述第二图像信号；焦点检测步骤，用于基于所述第一图像信号和所述第二图像信号来检测所述摄像光学系统的焦点状态；以及限制步骤，用于将所述第一光电转换部的输出和所述第二光电转换部的输出抑制成不超过预定阈值，其中，在所述限制步骤中，对于所述第一图像信号和所述第二图像信号，将针对不同的颜色滤波器的所述第一光电转换部的输出和所述第二光电转换部的输出抑制成不超过所述预定阈值。根据以下参考附图对典型实施例的说明，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例的摄像设备的结构的框图；图2是示出根据实施例的摄像元件的像素的阵列的图；图3是示出根据实施例的摄像元件的电路图；图4是示出根据实施例的摄像光学系统的光学原理的图；图5A～5D是各自用于说明入射光量和输出信号之间的关系的图；图6A～6D是各自用于说明根据实施例的像素和输出信号之间的关系的图；以及图7是示出根据实施例的摄像设备的操作的流程图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的实施例。图1是示出根据本专利技术的实施例的摄像设备的结构的框图。图1示出电子照相机，其中该电子照相机集成了摄像光学系统和具有摄像元件的照相机本体，并且能够记录运动图像和静止图像。参照图1，附图标记101表示第一透镜组，其设置在用于形成被摄体图像的摄像光学系统的前端，并且被保持为能够沿光轴移动；附图标记102表示光圈，其调整开口直径从而调整摄像时的光量，并且也用作拍摄静止图像时的曝光时间调整快门；附图标记103表示第二透镜组。光圈102和第二透镜组103一体地沿着光轴被驱动，并且与第一透镜组101的移动操作连动地，提供变倍作用(变焦功能)。附图标记105表示第三透镜组，其通过沿光轴移动来进行焦点调整；并且附图标记106表示光学低通滤波器，其是用于减少所拍摄图像的伪色和摩尔纹的光学元件。附图标记107表示摄像元件，其包括能够进行焦点检测的像素并且由CMOS传感器及其外围电路组成。使用二维单CCD颜色传感器作为摄像元件107，其中在该二维单CCD颜色传感器中，配置有水平方向上的M个像素×垂直方向上的N个像素的光接收像素、以及片上拜尔排列的原色马赛克滤波器。摄像元件107的各像素包括颜色滤波器以及多个光电转换部。附图标记111表示变焦致动器，其通过手动或利用该致动器使凸轮筒(未示出)转动以经由第三透镜组105沿光轴驱动第一透镜组101，来进行变倍操作；附图标记112表示光圈致动器，其控制光圈102的开口直径并调整摄像用的光量，并且还控制拍摄静止图像时的曝光时间；并且附图标记114表示调焦致动器，其沿着光轴驱动第三透镜组105以调整焦点。附图标记121表示CPU，其包括运算单元、ROM、RAM、A/D转换器、D/A转换器、以及通信接口电路，用于对照相机本体进行各种控制。另外，基于存储在ROM中的预定程序，CPU121驱动照相机的各种电路，并且执行调焦控制(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像设备，包括：图像传感器，其具有多个像素，所述多个像素各自包括至少两个光电转换部、以及用于通过使用所述光电转换部所检测到的图像信号进行相位差检测型的焦点调整的焦点调整单元，其特征在于，所述摄像设备还包括：读出单元，用于读出来自各个所述光电转换部的第一图像信号以及作为所述第一图像信号的总和的相加图像信号；相减单元，用于通过从所述相加图像信号中减去所述第一图像信号来获得第二图像信号；以及限制单元，用于在进行所述焦点调整之前至少将所述第二图像信号限制成不超过预定值，其中，所述相减单元从根据所述相加图像信号所生成的亮度信号中减去根据所述第一图像信号所生成的亮度信号，以及所述限制单元限制所述相减单元所获得的所述第二图像信号的亮度信号。

【技术特征摘要】
2013.04.10 JP 2013-0824991.一种摄像设备，包括：图像传感器，其具有多个像素，所述多个像素各自包括至少两个光电转换部、以及用于通过使用所述光电转换部所检测到的图像信号进行相位差检测型的焦点调整的焦点调整单元，其特征在于，所述摄像设备还包括：读出单元，用于读出来自各个所述光电转换部的第一图像信号以及作为所述第一图像信号的总和的相加图像信号；相减单元，用于通过从所述相加图像信号中减去所述第一图像信号来获得第二图像信号；以及限制单元，用于在进行所述焦点调整之前至少将所述第二图像信号限制成不超过预定值，其中，所述相减单元从根据所述相加图像信号所生成的亮度信号中减去根据所述第一图像信号所生成的亮度信号，以及所述限制单元限制所述相减单元所获得的所述第二图像信号的亮度信号。2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述限制单元将所述第一图像信号限制成不超过所述预定值。3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括生成单元，所述生成单元用于生成与所述第一图像信号和所述相加图像信号各自相对应的亮度信号。4.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，所述图像传感器包括片上拜尔排列的颜色滤波器，以及所述生成单元通过将与红色、绿色和蓝色的颜色滤波器相对应的图像信号进行合成来生成亮度信号。5.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括检测单元，所述检测单元用于基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田晓彦，渡边友美，中村隼，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP