攝像設備及其控制方法
2023-10-28 08:01:22
專利名稱：攝像設備及其控制方法
技術領域：
本發明涉及在數位照相機或攝像機等中具有焦點檢測功能的攝像設備。
背景技術：
作為在形成攝像元件的像素組的一部分中所包括的具有特定功能的功能元件的攝像元件的例子，存在通過對攝像元件提供被攝體圖像的相位差檢測功能來取消專用AF傳感器的使用並實現高速相位差AF的技木。例如，日本特開2000-292686通過在攝像元件的一部分的光接收元件(像素)中使光接收部的感光區域相對於片上微透鏡的光軸偏心來提供光瞳分割功能。在攝像像素組中將這些像素以預定間隔配置為焦點檢測像素，從而進行使用相位差方法的焦點檢測。 此外，存在與在這些焦點檢測像素組中存在缺陷像素的情況有關的技術。日本特開2009-163229公開了利用沒有缺陷的焦點檢測像素的像素信號來校正具有缺陷的焦點檢測像素的像素信號的技木。日本特開2001-177756公開了在調焦區域中存在缺陷像素的情況下，在相對於包括缺陷像素的區域位於預定方向上並且不存在缺陷像素的位置處設置調焦區域的方法。然而，在上述日本特開2009-163229的攝像設備中，在例如在攝像面上離散配置焦點檢測像素的情況下，採樣間隔變粗糙，因此，特別是具有高空間頻率的被攝體中，難以精確校正缺陷像素的輸出。此外，日本特開2001-177756的攝像設備具有用戶期望的調焦區域可能被改變的問題。
發明內容
本發明提供以下攝像設備即使在焦點檢測像素組中存在缺陷像素，也能夠在焦點檢測精度的允許範圍內有效使用缺陷像素。作為本發明的ー個方面，提供一種攝像設備，包括攝像元件，包括多個攝像像素和多個焦點檢測像素，所述攝像像素用於對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，所述焦點檢測像素用於接收穿過所述攝像鏡頭的出射光瞳的一部分區域的光；焦點檢測部件，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測；存儲器，用於存儲所述焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息；以及設置部件，用於基於所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置能使用的光圈值，其中，在與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍內，則所述焦點檢測部件通過使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測，以及如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則所述焦點檢測部件不使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測。作為本發明的其它方面，提供一種攝像設備，包括攝像元件，包括多個攝像像素和多個焦點檢測像素，所述攝像像素用於對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，所述焦點檢測像素用於接收穿過所述攝像鏡頭的出射光瞳的一部分區域的光；焦點檢測部件，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測；存儲器，用於存儲所述焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息；以及設置部件，用於基於所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置能使用的光圈值；其中，在與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則所述設置部件改變所述攝像鏡頭的光圈值，以使得光圈值在所述能使用的光圈值的範圍內。作為本發明的其它方面，提供ー種攝像設備的控制方法，所述攝像設備包括攝像元件和存儲器，所述攝像元件包括多個攝像像素和多個焦點檢測像素，所述攝像像素用於對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，所述焦點檢測像素用於接收穿過所述攝像鏡頭的出射光瞳的一部分區域的光，所述存儲器用於存儲所述焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息，所述控制方法包括焦點檢測步驟，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測；以及設置步驟，用於基於所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置能使用的光圈值，其中，在所述焦點檢測步驟中，在與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍內，則通過使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測，以及如果光 圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則不使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特徵和方面將變得明顯。
圖1A 1B是本發明實施例中的數字SLR照相機(數字單鏡頭反光照相機)的截面圖。圖2是本發明實施例中的攝像元件的框圖。圖3A 3B是本發明實施例中的攝像像素的平面圖和截面圖。圖4A 4B是本發明實施例中的焦點檢測像素的平面圖和截面圖。圖5A 5B是用於說明本發明實施例中的焦點檢測像素的漸暈以及焦點檢測光束的重心之間的間隔的圖。圖6A飛C是本發明實施例中的攝像元件的焦點檢測像素的配置圖。圖7是本發明實施例中的攝像設備拍攝運動圖像時的流程圖。圖8A 8B是示出本發明實施例中的在焦點檢測像素中存在缺陷的情況下的焦點檢測像素的輸出的圖。圖9是示出基於缺陷水平和Fno的檢測散焦誤差量的關係的圖。圖10是本發明實施例中的攝像設備的實時取景時的流程圖。
具體實施例方式以下將參考
本發明的典型實施例。第一實施例圖IAlB是本發明實施例中的攝像設備的截面圖。在本實施例中，作為示例說明數字SLR照相機(數字單鏡頭反光照相機)。圖IA中的附圖標記101表示照相機主體，以及攝像鏡頭102安裝在照相機主體的前面。攝像鏡頭102可更換，並且照相機主體101和攝像鏡頭102經由安裝觸點組112相互電連接。此外，在攝像鏡頭102中存在光圈113，並且可以調節引導至照相機的光量。附圖標記103表示主鏡，並且其使用半透半反鏡。主鏡103在圖IA的取景器觀察狀態下被傾斜設置在攝像光路上，並將來自攝像鏡頭102的攝像光束反射至取景器光學系統，並經由副鏡104將透射光引導至AF單元105。AF単元105是使用相位差檢測方法的AF傳感器。由於使用相位差檢測方法的焦點檢測是公知的技木，因而這裡省略具體的控制。AF単元105在焦點檢測線傳感器上形成攝像鏡頭102的二次成像面，從而檢測攝像鏡頭102的調焦狀態。基於檢測結果來驅動調焦鏡頭(未示出)，並進行自動焦點檢測。附圖標記108表示攝像元件，附圖標記106表示低通濾波器，以及附圖標記107表示焦平面快門。此外，攝像元件108附近存在溫度檢測器(未示出)。 附圖標記109表示在取景器光學系統中包括的攝像鏡頭102的期望成像面上所設置的聚焦屏，以及附圖標記110表示用於改變取景器光路的五稜鏡。附圖標記114表示目鏡，並且拍攝者可以通過從目鏡114觀察聚焦屏109來確認攝像畫面。此外，附圖標記111表示AE単元，並在進行測光時使用。附圖標記115表示釋放按鈕，並且是具有半按下狀態和全按下狀態的兩段推式開關。釋放按鈕115的半按下提供攝像前的準備操作，諸如AE操作和AF操作，並且全按下提供攝像元件108的曝光以用於攝像處理。以下將釋放按鈕115的半按下的狀態稱為SW I是ON(接通)的狀態，以及將全按下的狀態稱為SW2是ON的狀態。本實施例中的照相機在進行曝光/實時取景時將圖IA中所示的光學取景器狀態的形式改變為圖IB所示的形式。附圖標記116表示實時取景開始/結束按鈕，並且每當按下該按鈕時，切換圖IA所示的光學取景器模式和圖IB所示的實時取景模式。圖IB示出實時取景模式中、在靜止圖像曝光以及運動圖像記錄時的照相機的截面圖。在這些模式中，主鏡103和副鏡104退避至攝像光路外部並且開啟焦平面快門107，從而將攝像光束直接引導至攝像元件108。附圖標記117表示顯示單元(顯示設備)，並且被設置在照相機主體101的背面上。顯示單元117由液晶面板等形成，並通過實時顯示來自攝像元件108的信號(圖像數據)來進行實時取景顯示。此外，讀出存儲器(未示出)中存儲的先前的攝像數據，從而進行所存儲的靜止圖像或運動圖像文件的再現或顯示。以下說明實時取景狀態或運動圖像記錄時的AF操作。在本實施例中的照相機中，通過使用來自AF単元105的信息來進行光學取景器狀態下的AF操作，但是，通過使用攝像元件中包括的焦點檢測像素組的輸出信息的相位差方法來進行實時取景狀態下的AF操作。以下將參考
攝像像素和焦點檢測像素。圖2示出攝像元件的框圖。圖2中的框圖示出能夠說明讀出操作的最小構成，並省略像素復位信號等。在圖2中，附圖標記201表示光電轉換部(以下稱為「PDmn」。「m」表示X方向地址並且m=0、I、…、m-1。「η」表示Y方向地址並且n=0、I、…、n_l)。光電轉換部201由光電ニ極管、像素放大器和復位開關等構成。關於本發明的攝像元件，ニ維配置mXn光電轉換部。為了避免複雜,僅在左上的光電轉換部F1Dcitl的附近標記符號。附圖標記202表示用於選擇光電轉換部的PDmn的輸出的開關，並且利用垂直操作電路208逐行進行選擇。附圖標記203表不用於臨時存儲附圖標記201的光電轉換部PDmn的輸出的線存儲器，並存儲垂直掃描電路所選擇的一行的光電轉換部的輸出。通常，使用電容器。附圖標記204表示與水平輸出線連接並用於將水平輸出線復位至預定電位VHRST的開關，並由信號HRST控制該開關。附圖標記205表不用於將上述的線存儲器203中存儲的光電轉換部PDmn的輸出順次輸出至水平輸出線的開關。通過使用後述的附圖標記206的水平掃描電路順次掃描開關205中的的開關來讀出一行的光電轉換的輸出。附圖標記206表示水平掃描電路，並順次控制線存儲器中存儲的光電轉換部的輸出以將其輸出至水平輸出線。信號PHST表示水平掃描電路的數據輸入，以及PHl和PH2表示移位時鐘輸入。水平掃描電路206被配置為在PHl=H時設置數據以及在PH2=H時鎖存數 據。可以通過將移位時鐘輸入至PHl和PH2，使PHST被順次移位並且的開關被順次接通，並且經由放大器207輸出至VOUT。SKIP表示用於進行像素跳過讀出時的設置的控制端子輸入。當將SKIP端子設置為H電平時，可以以預定間隔跳過水平掃描電路。附圖標記208表示垂直掃描電路，並且可以通過順次進行掃描並輸出W來選擇光電轉換部PDmn的選擇開關202。如利用水平掃描電路一祥，控制信號由數據輸入PVST、移位時鐘PVl和PV2、以及像素跳過讀取設置SKIP來控制。因為其操作與水平掃描電路相同，所以省略其詳細說明。此外，在該圖中，未示出上述控制信號。圖3A 3B和圖4A 4B是用於說明攝像像素和焦點檢測像素的結構的圖。本實施例使用拜耳陣列，其中在2X2的四個像素中對角的兩個像素中配置具有G(緑色)的光譜靈敏度的像素，並在其它兩個像素中配置分別具有R(紅色)和B(藍色)的光譜靈敏度的像素。在拜耳陣列中，以預定規則分散配置具有後述結構的焦點檢測像素。圖3A 3B示出攝像像素的配置和結構。圖3A是2X2的攝像像素的平面圖。在拜耳陣列中，在對角方向上配置G像素，並在其它兩個像素中配置R和B的像素，並且重複配置2行X2列的結構。該攝像像素組對來自攝像鏡頭的光進行光電轉換，從而生成被攝體的圖像。圖3B示出圖3A的截面A_A。ML表示各像素的最前面配置的片上微透鏡，CFe表示R(紅色)的顏色濾波器，以及CFe表示G (緑色)的顏色濾波器。H)表示示意性示出的C-MOS傳感器的光電轉換部，以及CL表不形成用於傳送C-MOS傳感器中的各種信號的信號線的配線層。TL表示示意性示出的攝像光學系統。攝像元件中的片上微透鏡ML和光電轉換部H)被配置為儘可能多地有效弓I入透過攝像光學系統TL的光束。換句話說，光學系統TL的出射光瞳EP和光電轉換部ro經由微透鏡ML相互具有共軛關係，並將光電轉換部的有效面積設計為大面積。此外，如參考圖3B說明的G像素的入射光束一祥，R像素和B(藍色)像素具有與其相同的結構。因此，與攝像用的RGB的各像素相對應的出射光瞳EP具有大的直徑，並且通過有效引入來自被攝體的光束來提高圖像信號的S/N。圖4A 4B示出用於在攝像光學系統的水平方向(橫向方向)上分割光瞳的焦點檢測像素的結構和配置。在保持照相機以使得攝像光學系統的光軸水平的情況下，水平方向或橫向方向被定義為與光軸正交並與在水平方向上延伸的線平行的方向。圖4A是包括焦點檢測像素的2行X2列的像素的平面圖。當獲得圖像信號來用於記錄或觀察時，利用G像素獲取亮度信息的主要成分。由於人類圖像識別特性對於亮度信息靈敏，因而在G像素缺乏的情況下容易識別出圖像劣化。另ー方面，R或B像素是獲得顔色信息(色差信息)的像素，但是人類視覺特徵對於顏色信息不靈敏，因此即使缺乏某些用於獲得顏色信息的像素，也難以識別到圖像劣化。因此，在本實施例的2行X2列的像素中，G像素被保留為攝像像素，並且用焦點檢測像素代替R和B像素。這被示出為圖4A中的Sha和Sm。圖4B示出圖4A中的截面A_A。微透鏡ML和光電轉換部H)與圖3B所示的攝像像素具有相同的結構。在本實施例中，由於在圖像生成時不使用焦點檢測像素的焦點檢測信號，因而配置透明膜CFW(白色)來代替顔色分離用的顏色濾波器。此外，由於利用攝像元件進行光瞳分割，因而配線層CL的開ロ部在相對於微透鏡ML的中央線的ー個方向上偏移。特別地，像素Sha的開ロ部OPha朝向右側偏移，因此接收到穿過攝像光學系統TL的左側的出射光瞳EPha的光束。同樣，像素Shb的開ロ部OPhb朝向左側偏移，因此接收到穿過攝像光學系統TL的右側的出射光瞳EPhb的光束。因此，焦點檢測像素接收穿過攝像鏡頭102的出射 光瞳的一部分區域的光。在水平方向上規則配置像素Sha，並將利用該焦點檢測像素組獲得的被攝體圖像定義為A圖像，以及還在水平方向上規則配置像素Shb，並將利用該焦點檢測像素組獲得的被攝體圖像定義為B圖像。焦點檢測器(未示出)可以檢測A圖像和B圖像的相對位置，並通過將圖像的偏移量乘以轉換係數來計算被攝體圖像的焦點偏移量(散焦量)O上述像素Sha和Shb能夠檢測在攝像畫面的橫向方向上具有亮度分布的被攝體(例如，縱線)的焦點，但不能檢測在縱向方向上具有亮度分布的被攝體(例如，橫線)的焦點。針對這點，如果將Sha和Shb的開ロ部不是在水平方向而是在垂直方向(縱向方向)偏移的具有相同結構的像素配置為焦點檢測像素組，則也可以針對橫線的被攝體進行自動焦點檢測操作。以下說明了如何計算用於從圖像偏移量計算散焦量的轉換係數。可以基於成像光學系統的開ロ直徑信息和焦點檢測像素的感光度分布來計算轉換係數。由諸如攝像鏡頭的光圈113和鏡頭保持框631等的一些構成構件限制的光束入射至攝像元件108 (以下稱為「圖像傳感器」)。圖5A 5B示出通過攝像光學系統的漸暈來限制用於焦點檢測的光束。圖5A示出相對於鄰近圖像傳感器的中央的像素，利用出射光瞳面601上設置的成像光學系統的光圈113來限制光束。在圖5A中，附圖標記603和604表示圖像傳感器￠03位於預定成像面位置)，附圖標記605表示光軸，以及附圖標記606表示圖像傳感器上的光軸位置。附圖標記607和608表不利用光圈限制的光束，以及附圖標記609和610表不未被限制的光束。與光束607和608相對應的焦點檢測光束被標記為611和612，以及焦點檢測光束的重心位置被標記為615和616。同樣,與光束609和610相對應的焦點檢測光束被標記為613和614，以及焦點檢測光束的重心位置被標記為617和618。圖5B是示出由於在圖像傳感器中央的焦點檢測像素的出射光瞳面601中的漸暈引起的重心位置的變化的圖。在圖5B中，附圖標記623和624表示相對於圖像傳感器中央的像素、被限制的光束607和608以及未被限制的光束609和610的光瞳區域。附圖標記625和626表示焦點檢測像素Sha和Shb的入射角特性。透過623和624所示的形狀的內部的光束如625和626所示的感光度分布那樣入射至焦點檢測像素Sha和SHB。因此，通過獲得透過623和624所示的形狀的內部的焦點檢測光束的各分布重心，可以針對限制用於焦點檢測的光束的情況和不限制用於焦點檢測的光束的情況各自獲得重心間隔。通過基於測量和計算來計算焦點檢測像素的感光度分布信息和成像光學系統的開ロ直徑信息並存儲它們，獲得用於從圖像偏移量計算散焦量的轉換係數。在圖5A中，散焦量619被定義為DEF。從圖像傳感器603至出射光瞳面601的距離620被定義為L。限制用於焦點檢測的光束的情況和不限制用於焦點檢測的光束的情況下的重心間隔分別被定義為Gl (615和616之間的距離)和G2(617和618之間的距離)。此外，圖像偏移量被定義為PREDl (621)和PRED2 (622)。當將圖像偏移量轉換成散焦量的轉換係數被定義為Kl和K2時，通過以下等式計算散焦量等式IDEF=KlX PREDI=K2 X PRED2通過以下等式來計算將圖像偏移量轉換成散焦量的轉換係數Kl和Κ2 等式2K1=L/G1 (限制光束的情況)K2=L/G2 (不限制光束的情況)在以上等式中，由於G1〈G2，因而指定K1>K2。這一般意味著由於用於焦點檢測的光束被限制，因而轉換係數K的值變大。換句話說，隨著焦點檢測時的攝像鏡頭的光圈值增大，轉換係數Kl和K2的值變大，並且針對圖像偏移量PRED的散焦量的靈敏度増大。圖6A是示出攝像像素和焦點檢測像素的配置的圖。在圖6A飛C中，「G」表示塗布了綠色濾波器的像素，「R」表示塗布了紅色濾波器的像素，以及「B」表示塗布了藍色濾波器的像素。「SHA」(在圖中被標記為「SA」以便於觀察)表示通過在水平方向上偏移像素部的開ロ而形成的焦點檢測用的像素，並且「SHA」形成用於檢測相對於Shb像素組的水平方向上的圖像偏移量的基準像素組。「SHB」(在圖中被標記為「SB」以便於觀察)表示通過在與Sha像素相反的方向上偏移像素的開ロ部而形成的焦點檢測用的像素，並且「SHB」形成用於檢測相對於Sha像素組的水平方向上的圖像偏移量的基準像素組。Sha和Shb像素中有色背景上的空心部分表示偏移後的像素的開ロ位置。在焦點檢測操作中，不單獨使用Sha和Shb像素，通過將圖6A中的粗框中所示的區域中存在的Sha和Shb像素相加來形成A圖像和B圖像的信號。圖6A的下部所示的「 A0」和「 B0」分別表示A圖像和B圖像各自的開頭像素，以及針對A圖像將圖像信號形成為A0、A1、A2、A3···，同樣，針對B圖像將圖像信號形成為B0、B1…。圖6B是圖6A的變形例，從圖中粗框內存在的Sha和Shb像素中的各像素形成A圖像和B圖像信號對，井根據各圖像信號對計算焦點檢測結果。此外，這是將多個焦點檢測結果的平均值定義為最終的焦點檢測結果的方法。圖6C是示出攝像畫面上的焦點可檢測區域的ー個例子。在圖6C中，焦點可檢測區域具有圖6A所示的像素的配置。在本實施例中，焦點可檢測區域覆蓋上下左右的圖像區域的大約70%的區域。作為示例，圖6C以虛線示出使畫面的中央聚焦時所構成的測距線。針對如圖6A、6B和6C所示布局的所有焦點檢測像素，存在用於預先檢查各像素是否是缺陷像素的步驟。如果在該步驟中像素被判斷為缺陷像素，則將缺陷像素的位置和缺陷的大小存儲在攝像設備內部包括的存儲器(未示出)中。在エ廠等進行檢查步驟，並使用例如在不引入光的暗的狀態下確認所有焦點檢測像素的輸出的方法。由於在暗的狀態下沒有光，因而預期焦點檢測像素的輸出為O;然而，在缺陷像素中，獲得從期望值恆定偏移預定量的計數的輸出。因此，針對在暗的狀態下的輸出從O偏離的焦點檢測像素，如圖6C所示，將在攝像元件中的位置(Xs，Ys)和在暗的狀態下的輸出的計數η存儲在照相機中包括的存儲器中。如上，在本實施例中，在圖像區域的上下左右的70%的區域中配置開ロ針對畫面中央部在水平方向上偏離的多個焦點檢測像素組，從而在焦點檢測像素組的範圍內的任意點進行自動調焦。此外，當在焦點檢測像素中存在缺陷時，將缺陷像素的位置和缺陷的大小列表並作為數據保持。接著，圖7中示出本實施例中的流程圖。將參考圖7說明拍攝運動圖像時的流程示例。圖7中的操作由諸如微計算機(未示出)等的控制器(設置器)來執行。當在步驟SlOl中從用戶接受開始拍攝運動圖像的指不時，在步驟S102中進彳丁攝像元件108中的累積並獲取ー幀的圖像信息。在該情況下，將進行攝像元件108的累積時 的攝像鏡頭的Fno (F-number，光圈值)的值存儲在照相機中的存儲器中。在獲取圖像信息之後，進入步驟S103。步驟S103是以下步驟讀出步驟S102中獲取的圖像信息中包括的焦點檢測像素，並檢查在所讀出的焦點檢測像素中是否存在缺陷像素。在該情況下，根據圖中的哪個點進入聚焦來確定進行控制的測距線。可以通過「測距自動選擇」或者在用戶預先設置的點處進行的「測距任意選擇」來確定進行控制的測距線。測距點與焦點檢測區域相對應。「測距自動選擇」計算畫面中多個點處的散焦量，利用照相機自動判斷在預定算法中認為最好的點，並對該點進行聚焦。出於說明的目的，以下假定用戶在「測距點任意選擇」中選擇畫面中央部的測距點。在該情況下，使用圖6C中的虛線所示的區域中的焦點檢測像素組的輸出來進行散焦量的計算，針對照相機中包括的存儲器中存儲的缺陷像素的信息來檢查在計算中所使用的焦點檢測像素中是否存在缺陷像素。如果在被設計為進行控制的測距線中存在缺陷像素，則進入步驟S104，以及如果不存在缺陷像素，則進入步驟S106。當在被設計為進行控制的測距線中存在缺陷像素時，步驟S104根據缺陷的水平來計算可用Fno。以下詳細說明了方法。假定作為被設計為進行控制的臨時測距線的圖像信號，獲得如圖8A那樣的波形。這是A圖像和B圖像基本一致的圖像信號，但在A圖像中僅存在一個缺陷像素。如果不存在缺陷像素，則因為A和B圖像相互一致，所以A和B圖像之間的圖像偏移量是0，結果，散焦量也是O。然而，事實上，由於缺陷像素的影響，根據缺陷像素的位置和水平，A和B圖像之間的圖像偏移量變為非0，並且所改變的量表示缺陷像素中的誤測距量。以下，為了進行標準化，利用由與所獲得的圖像信號的對比度的比(除以圖像信號的最大值和最小值之間的差所得的值)定義的「缺陷水平」表示缺陷的大小。這是因為，用於計算圖像偏移量的相關計算通常極大地依賴於輸入的圖像信號的對比度，並且因為考慮到缺陷的影響，更有利的是也將缺陷的大小轉換成圖像信號的對比度比。在圖像信號的對比度方面，由於在本實施例中假定在A圖像中存在缺陷像素的情況，因而利用沒有缺陷的B圖像計算對比度。如圖8A 8B所示，在將B圖像表示為由Β(0ΓΒ(64)組成的所有65個像素的圖像信號B(i)的情況下，利用以下等式計算對比度PB 等式3
PB=Max {B (i)}-Min {B (i)}以上示出在A圖像中存在缺陷像素的情況，但如果在B圖像中存在缺陷像素，則可以通過使用A圖像的圖像信號A(i)來計算PB。在將照相機中預先存儲的缺陷像素在暗狀態下的計數定義為η[計數]的情況下，利用以下等式計算缺陷水平S_lvl 等式4S_lvl=n/PB在Fno=2的攝像鏡頭中，假定A圖像中僅有的缺陷像素具有S_lvl=+40%。圖8B表示在假定為該缺陷像素在各A (0ΓΑ ￠4)中存在的情況下最終獲得的散焦量相對於真的散焦量(=0)偏移的量。如圖8B所示，即使缺陷水平是恆定的，最終的誤測距量也根據圖像信號中的位置而改變。因此，考慮缺陷像素對誤測距量的影響，以下說明了作為最壞情況的最 大偏移的情況。換句話說，在圖8B所示的例子中，Fno=2和S_lvl=+40[%]的最壞情況下的測距量是50 [um] οFno=2的例子如上所述，但如已經說明的，將圖像偏移量轉換成散焦量的轉換係數K的值隨著Fno増大而變大；因此，即使維持了由缺陷像素的影響所影響的圖像偏移量，在Fno大時，誤測距量也大。考慮到以上，圖9在橫軸上定義Fno，以及在縱軸上定義缺陷水平S_lvl，並繪製最壞情況下的測距量是IFS的線。「 δ 」表示容許模糊圓的直徑，「 F」表示鏡頭的Fno，以及「FS 」表示單側焦深。如果基於圖9來限定缺陷水平和要求測距精度(在圖9的例子中，要求測距精度是IF δ )，則可以確定可用Fno。例如，在控制測距線中的缺陷像素的缺陷水平是30[%]的情況下，Fno<=8的情況在要求精度內，但以大於8的Fno來進行測距的情況不能滿足IFS的精度。因此，步驟S104通過使用圖9的圖中的關係、根據要求測距精度和所包括的缺陷像素的缺陷水平，限定可用Fno。然而，其缺陷像素的缺陷水平可能根據周圍環境的溫度變化而改變。例如，缺陷水平可能隨著溫度上升而提高，或者缺陷水平可能隨著溫度下降而降低。因此，在步驟S104中，優選的是也考慮到使用照相機主體101上設置的溫度傳感器(溫度檢測器)(未示出)等的溫度信息的可用Fno。以上說明了將ー個像素定義為進行控制的測距線中包括的缺陷像素的情況，但在還存在多個缺陷的情況下，可以通過準備如圖9那樣的圖來計算可用Fno。關於缺陷水平，在存在多個缺陷像素的情況下，例如，可以使用所有缺陷像素的S_lvl的和或平均值作為參數。在任何方面，由於誤測距量通常隨著缺陷像素數變大而變大，因而條件變得嚴格。簡單地，在存在多個缺陷像素的情況下，可以將所有Fno設置為不可用(不存在可用Fno)。如果在步驟S104中確定了可用Fno，則進入步驟S105。步驟S105是用於確認在控制測距線的累積時的Fno是否在步驟S104中計算出的可用Fno的範圍內的步驟。控制測距線的累積時的Fno參考在步驟S102中存儲的數值。當控制測距線的累積時的Fno在可用Fno的範圍內吋，由於滿足要求測距精度，因而進入步驟S106，並針對通過使用缺陷像素直接獲得的圖像信號進行相關計算。在計算散焦量並進行調焦透鏡的驅動之後，該幀的AF控制完成。另ー方面，當控制測距線的累積時的Fno在可用Fno的範圍外時，進入步驟S107。如上所述，測距時的Fno不在要求測距精度內，因此步驟S107在不使用缺陷像素的情況下創建測距線。如果可以通過使用要求測距精度內的Fno再次進行測距，則應當通過改變Fno來進行測距；然而，因為當在記錄運動圖像中改變攝像鏡頭的Fno吋，曝光或景深改變，所以Fno的改變變得困難。此外，可能存在缺陷水平很高的缺陷，並且可能所有Fno都不可用(不存在可用Fno)。在這些情況下，在不使用圖像信號的校正處理或缺陷像素的情況下創建測距線，並改變所獲取的圖像信號。作為該方法，例如存在上述現有技術文獻中所述的方法，該方法是以下處理使用基於缺陷像素周圍的焦點檢測像素計算出的缺陷像素輸出，或者在缺陷像素的附近區域中創建不包括缺陷像素的測距線等。此外，例如，當圖6A中斜線所示的像素是缺陷像素時，可以通過在計算A3的信號時將圖中虛線所示的兩個像素的輸出相加、將所計算出的值增大一半並將其設置為A3的信號，避開缺陷像素來創建測距線的圖像信號。此外，在圖6B所示的方法中，當在該圖中所示的位置處存在缺陷像素時，可以通過僅對圖中的虛線所包圍的多對焦點檢測像素組(除去包括缺陷像素的多對焦點檢測像素組)的焦點檢測結果進行平均化來設置最終焦點檢測結果。在如步驟S107那樣避開缺陷像素來創建測距線之後，進入步驟S106來進行AF控制。在步驟S106中進行AF控制之後，在步驟S108中開始對來自用戶的運動圖像拍攝結束操作的等待狀態。此時，在檢測到來自用戶的運動圖像拍攝結束操作的情況下，進入步 驟S109並且結束拍攝運動圖像，並且在未檢測到拍攝運動圖像的結束操作的情況下，進入步驟S102並獲取下ー幀。圖7所示的流程圖說明了在操作中不能改變Fno的運動圖像拍攝時的流程圖，但作為變形例，圖10示出具有在操作中能夠改變Fno的可能性的實時取景顯示中的流程圖。在實時取景模式中(步驟S201)，在步驟S202中等待接受AF操作。在接通SWl之後開始AF操作。因此，當接通SWl吋，進入步驟S203及以下步驟，並進行AF操作，然後等待輸入直到接通SW2為止。由於步驟S203 S205與步驟S103 S105相同，因而省略其說明。在步驟S205中，當測距時的攝像鏡頭的Fno在可用範圍外時，進入步驟S206。由於測距時的Fno在要求測距精度外，因而如果可以再次進行AF的累積，則在步驟S206中確定該Fno。如果在實時取景模式中進行測距，則用戶只需要能夠利用背面的顯示單元確認被攝體的構圖。因此，如果引起的曝光或測距的時間應答等的改變小，則假定可以改變Fno以再次進行累積。然而，在用戶確定曝光條件的手動曝光模式中或在用戶預先利用與拍攝圖像的情況相同的景深確認構圖的模式中，即使在實時取景模式中也不能改變Fno。在像這樣的情況或者缺陷水平很大以使得所有Fno不可用(不存在可用Fno)的情況下等，進入步驟S209，並且在可以改變Fno的情況下，進入步驟S207。步驟S207將Fno改變為步驟S204中計算出的可用Fno中之一，再次進行控制測距線的累積，並進行讀出操作。改變後的Fno可以設置步驟S204中計算出的可用Fno內的任意值，例如，由於可以減少實時取景畫面的可視性的變化，因此可以設置與改變前的Fno的差最小的值。在步驟S207中改變Fno之後，進行控制測距線的累積和讀出操作，然後，進入步驟S208。由於步驟S208和S209與步驟S106和S107相同，因而省略其說明。在步驟S208中，AF控制操作完成，並且在步驟S210中，AF結束。儘管已經參考運動圖像拍攝和實時取景狀態這兩者說明了本發明，但是應該理解，本發明不限於所公開的典型實施例。所附權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含 所有這類修改、等同結構和功能。
權利要求
1.一種攝像設備，包括 攝像元件，包括多個攝像像素和多個焦點檢測像素，所述攝像像素用於對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，所述焦點檢測像素用於接收穿過所述攝像鏡頭的出射光瞳的一部分區域的光； 焦點檢測部件，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測； 存儲器，用於存儲所述焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息；以及 設置部件，用於基於所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置能使用的光圈值， 其中，在與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍內，則所述焦點檢測部件通過使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測，以及如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則所述焦點檢測部件不使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測。
2.根據權利要求I所述的攝像設備，其特徵在於，所述缺陷像素的信息是與所述缺陷像素的位置和缺陷的大小有關的信息。
3.根據權利要求I或2所述的攝像設備，其特徵在於，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則所述焦點檢測部件使用如下信號來進行焦點檢測該信號是通過將從與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中、除所述缺陷像素以外的剩餘焦點檢測像素輸出的信號相加或平均化而獲得的信號。
4.根據權利要求I或2所述的攝像設備，其特徵在於， 所述焦點檢測部件具有多個焦點檢測像素對，並被配置為利用各個焦點檢測像素對來生成圖像信號對，並基於所生成的圖像信號對來進行焦點檢測， 其中，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則所述焦點檢測部件基於使用與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素對中、除包括所述缺陷像素的焦點檢測像素對以外的剩餘焦點檢測像素對所獲得的焦點檢測結果的平均值，進行焦點檢測。
5.根據權利要求I或2所述的攝像設備，其特徵在於，還包括溫度檢測部件，所述溫度檢測部件設置在所述攝像元件附近， 其中，所述設置部件被配置為基於所述溫度檢測部件的檢測結果和所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置所述能使用的光圈值。
6.根據權利要求2所述的攝像設備，其特徵在於，所述設置部件被配置為計算通過將所述缺陷像素中的缺陷的大小除以從所述焦點檢測像素輸出的信號的最大值和最小值之差而獲得的缺陷水平，以基於所述缺陷水平來設置所述能使用的光圈值。
7.根據權利要求6所述的攝像設備，其特徵在於，在所述焦點檢測像素包括多個缺陷像素的情況下，所述設置部件基於所述多個缺陷像素的缺陷水平的平均值來設置所述能使用的光圈值。
8.一種攝像設備，包括 攝像元件，包括多個攝像像素和多個焦點檢測像素，所述攝像像素用於對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，所述焦點檢測像素用於接收穿過所述攝像鏡頭的出射光瞳的一部分區域的光； 焦點檢測部件，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測； 存儲器，用於存儲所述焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息；以及 設置部件，用於基於所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置能使用的光圈值， 其中，在與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則所述設置部件改變所述攝像鏡頭的光圈值，以使得光圈值在所述能使用的光圈值的範圍內。
9.根據權利要求8所述的攝像設備，其特徵在於，還包括顯示器，所述顯示器用於顯示來自所述攝像元件的圖像數據， 其中，在所述顯示器上實時顯示來自所述攝像元件的圖像數據的實時取景模式下，改 變在焦點檢測時的所述攝像鏡頭的光圈值。
10.一種攝像設備的控制方法，所述攝像設備包括攝像元件和存儲器，所述攝像元件包括多個攝像像素和多個焦點檢測像素，所述攝像像素用於對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，所述焦點檢測像素用於接收穿過所述攝像鏡頭的出射光瞳的一部分區域的光，所述存儲器用於存儲所述焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息，所述控制方法包括 焦點檢測步驟，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測；以及 設置步驟，用於基於所述存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置能使用的光圈值， 其中，在所述焦點檢測步驟中，在與所述焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍內，則通過使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測，以及如果光圈值在所述能使用的光圈值的範圍外，則不 使用從所述缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測。
全文摘要
本發明涉及攝像設備及其控制方法。攝像設備包括攝像元件，攝像像素對從攝像鏡頭獲得的光進行光電轉換以生成被攝體的圖像，焦點檢測像素接收穿過攝像鏡頭的出射光瞳的區域的一部分的光；焦點檢測器，用於基於從與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素輸出的信號來進行焦點檢測；存儲器，用於存儲焦點檢測像素中存在的缺陷像素的信息；以及設置器，用於基於存儲器中存儲的缺陷像素的信息來設置可用光圈值。在與焦點檢測區域相對應的焦點檢測像素中存在缺陷像素的情況下，若光圈值在能使用的光圈值內，則焦點檢測器通過使用從缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測，若光圈值在能使用的光圈值外，則焦點檢測器不使用從缺陷像素輸出的信號來進行焦點檢測。
文檔編號H04N5/235GK102833472SQ201210203320
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者菅原淳史 申請人:佳能株式會社