使用相位差方法进行焦点检测的焦点检测设备和摄像设备技术

本发明专利技术提供一种使用相位差方法进行焦点检测的焦点检测设备和摄像设备。该焦点检测设备能够通过进行运算以检测各分割PD的饱和，从而估计包括在分割PD的和信号中的、多个分割PD各自的信号。针对具有共享一个微透镜的多个PD的每一单位像素单元，检测以非破坏性方式从PD中的一个PD所读出的像素信号的饱和。基于第一亮度信号以及通过相加从PD输出的信号所获得的和像素信号，估计从PD中的另一PD所输出的另一像素信号。检测所估计出的像素信号的饱和，并且生成第二亮度信号。基于第一和第二亮度信号，计算光学单元的离焦量。

【技术实现步骤摘要】
使用相位差方法进行焦点检测的焦点检测设备和摄像设备
本专利技术涉及一种通过使用具有共享微透镜的多个光电转换器的摄像装置而获得光瞳分割图像，从而使用相位差方法进行焦点检测的焦点检测设备和摄像设备，尤其涉及一种检测光电转换器的饱和的焦点检测设备和摄像设备。
技术介绍
作为用于摄像设备的焦点检测方法，已知一种将与一个微透镜相对应的、构成固态摄像装置的一个像素的光电转换器(以下称为“PD”)分割成多个PD的技术。例如，提出这样一种方法，在该方法中，共享一个微透镜的两个PD(以下称为“分割PD”)获得通过光瞳分割所获得的各个图像信号以使用相位差方法进行焦点检测处理，并且与此并行，将来自这两个分割PD的输出的和作为一个像素输出进行处理，以获得用于摄像的图像信号(参考日本特开2001-83407)。还提出了这样一种技术，为了提高上述分割像素结构的感光度特性，该技术以非破坏性方式读出分割PD中的一个分割PD的电荷，然后读出这两个分割PD的输出的和，并且通过运算来估计分割PD中另一个分割PD的像素值(参考日本专利4691930)。在相位差运算中，可以通过使用亮度信号进行运算，获得与被摄体颜色无关的相关运算结果。此外，使用日本专利4691930所述技术，可以提高感光度特性。然而，根据日本专利4691930所述技术，由于通过在以非破坏性方式对一部分分割PD进行读出之后读取来自所有分割PD的输出的和来计算差值，所以需要用于提供所读出的分割像素之间的输出信号的定时的延迟部件。在这种情况下，针对各个颜色设置延迟部件，这将导致电路大小增大。在用于避免该问题的方法之一中，考虑预先将来自各PD的信号转换成亮度成分信号、然后将其输入至延迟部件的方法，并且该方法节省了延迟部件，而且提高了焦点检测精度。顺便提及，已知这样一个特性，当在日本特开2001-83407和日本专利4691930所述的分割PD中发生饱和时，与饱和量相对应的电荷可能泄漏至相邻的分割PD。由于该特性，位于与发生饱和的分割PD相同的微透镜下方的分割PD的信号，因为由饱和所引起的电荷泄漏而导致相位对比度图像崩溃。为了避免该问题，希望在焦点检测处理之前针对各分割PD检测饱和，并且进行考虑饱和的焦点检测处理。然而，在这种情况下，在使用将各分割PD的信号预先转换成亮度成分信号的上述结构时，通过其他亮度成分信号之间的运算来计算亮度成分信号，因此难以获悉与所计算出的亮度成分信号相对应的各分割PD的原始输出信号。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够通过进行运算来估计包括在分割PD的和信号中的、多个分割PD各自的信号，从而检测各分割PD的饱和的焦点检测设备和摄像设备。因此，本专利技术的第一方面，提供一种焦点检测设备，包括：固态摄像装置，其具有多个单位像素单元的阵列，其中每个单位像素单元具有共享一个微透镜的多个光电转换器；第一饱和检测单元，用于针对每个单位像素单元，检测以非破坏性方式从所述多个光电转换器中的一个光电转换器所读出的像素信号的饱和；第一亮度信号生成单元，用于根据来自所述第一饱和检测单元的第一输出信号，生成第一亮度信号；估计单元，用于基于所述第一亮度信号、以及通过从所述多个光电转换器相加读出信号而获得的和像素信号，估计从所述多个光电转换器中的另一光电转换器所输出的另一像素信号；第二饱和检测单元，用于检测所述估计单元所估计出的另一像素信号的饱和；第二亮度信号生成单元，用于根据来自所述第二饱和检测单元的第二输出信号，生成第二亮度信号；以及焦点检测处理单元，用于基于所述第一亮度信号和所述第二亮度信号，计算对所述固态摄像装置所设置的光学系统的离焦量。因此，本专利技术的第二方面，提供一种摄像设备，包括：焦点检测设备，其具有：固态摄像装置，其具有多个单位像素单元的阵列，其中每个单位像素单元具有共享一个微透镜的多个光电转换器；第一饱和检测单元，用于针对每个单位像素单元，检测以非破坏性方式从所述多个光电转换器中的一个光电转换器所读出的像素信号的饱和；第一亮度信号生成单元，用于根据来自所述第一饱和检测单元的第一输出信号，生成第一亮度信号；估计单元，用于基于所述第一亮度信号、以及通过从所述多个光电转换器相加读出信号而获得的和像素信号，估计从所述多个光电转换器中的另一光电转换器所输出的另一像素信号；第二饱和检测单元，用于检测所述估计单元所估计出的另一像素信号的饱和；第二亮度信号生成单元，用于根据来自所述第二饱和检测单元的第二输出信号，生成第二亮度信号；以及焦点检测处理单元，用于基于所述第一亮度信号和所述第二亮度信号，计算对所述固态摄像装置所设置的光学系统的离焦量；透镜组，用于在所述焦点检测设备所具有的固态摄像装置上形成光学图像；以及控制单元，用于基于从所述焦点检测设备所具有的焦点检测处理单元所输出的离焦量，驱动控制所述透镜组。根据本专利技术，通过进行运算来估计包括在分割PD的和信号中的、多个分割PD各自的信号，从而检测各分割PD的饱和，并且这能够进行良好的焦点检测。通过(以下参考附图)对典型实施例的说明，本专利技术的其他特征将显而易见。附图说明图1是示意性示出根据本专利技术实施例的主要与摄像设备中的焦点检测设备有关的部分的框图。图2是示意性示出构成图1中的固态摄像装置的单位像素单元的结构的平面图。图3是示意性示出图1中的A图像亮度信号生成单元的电路结构的框图。图4是示出用于计算图1中的摄像设备中的B图像像素的亮度成分信号的方法的时序图。图5是示出图1中的B图像亮度信号计算单元的电路结构、并详细示出B图像亮度信号计算单元所进行的信号处理的图。图6是示出图1中的B图像信号估计单元的电路结构、并详细示出B图像信号估计单元所进行的信号处理的图。图7A～7C是示意性示出使用图2中的分割PD的像素值的调焦操作的图。图8是示出在图1中的摄像设备进行拍摄操作时CPU如何控制整个系统的流程图。图9是在图8中的步骤S801所进行的实时取景操作的流程图。图10是示出图1中的摄像设备所具有的B图像信号估计单元的变形例的电路结构、并详细示出B图像信号估计单元的变形例所进行的信号处理的图。图11A～11C是示出通过图1中的摄像设备所具有的B图像信号估计单元估计B图像信号的例子的第一图。图12A～12D是示出通过图1中的摄像设备所具有的B图像信号估计单元估计B图像信号的例子的第二图。具体实施方式参考示出本专利技术的实施例的附图，详细说明本专利技术。图1是示意性示出根据本专利技术第一实施例的主要与摄像设备100中的焦点检测设备有关的部分的框图。摄像设备100具有光学单元101，并且基于来自稍后说明的驱动控制单元116的输出而驱动光学单元101，其中，由包括用于调节焦点的调焦透镜的光学透镜、快门、光圈和透镜控制器等构成光学单元101。通过光学单元101，在固态摄像装置102的表面上形成被摄体的光学图像。固态摄像装置102具有稍后说明的单位像素单元的二维矩阵，并且通过光学单元101所具有的快门来控制对固态摄像装置102的曝光量。现参考图2，说明固态摄像装置102中的单位像素单元。图2是示意性示出构成固态摄像装置102的单位像素单元的结构的平面图。构成固态摄像装置102的单位像素单元1具有下面的结构：将未示出的颜色滤波器设置在一个微透镜2下方，并且将分割PD1a和1b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦点检测设备，包括：固态摄像装置，其具有多个单位像素单元的阵列，其中每个单位像素单元具有共享一个微透镜的多个光电转换器；第一饱和检测单元，用于针对每个单位像素单元，检测以非破坏性方式从所述多个光电转换器中的一个光电转换器所读出的像素信号的饱和；第一亮度信号生成单元，用于根据来自所述第一饱和检测单元的第一输出信号，生成第一亮度信号；估计单元，用于基于所述第一亮度信号、以及通过从所述多个光电转换器相加读出信号而获得的和像素信号，估计从所述多个光电转换器中的另一光电转换器所输出的另一像素信号；第二饱和检测单元，用于检测所述估计单元所估计出的另一像素信号的饱和；第二亮度信号生成单元，用于根据来自所述第二饱和检测单元的第二输出信号，生成第二亮度信号；以及焦点检测处理单元，用于基于所述第一亮度信号和所述第二亮度信号，计算对所述固态摄像装置所设置的光学系统的离焦量。

【技术特征摘要】
2012.05.07 JP 2012-1059901.一种焦点检测设备，包括：固态摄像装置，其具有多个单位像素单元的阵列，其中每个单位像素单元具有共享一个微透镜的多个光电转换器；以及第一饱和检测单元，用于针对每个单位像素单元，检测以非破坏性方式从所述多个光电转换器中的一个光电转换器所读出的像素信号的饱和，其特征在于，还包括：第一亮度信号生成单元，用于根据来自所述第一饱和检测单元的第一输出信号，生成第一亮度信号；估计单元，用于基于所述第一亮度信号、以及通过从所述多个光电转换器相加读出信号而获得的和像素信号，估计从所述多个光电转换器中的另一光电转换器所输出的另一像素信号；第二饱和检测单元，用于检测所述估计单元所估计出的另一像素信号的饱和；第二亮度信号生成单元，用于根据来自所述第二饱和检测单元的第二输出信号，生成第二亮度信号；以及焦点检测处理单元，用于基于所述第一亮度信号、所述第二亮度信号、所述第一饱和检测单元的检测结果和所述第二饱和检测单元的检测结果，计算对所述固态摄像装置所设置的光学系统的离焦量，其中，在检测到饱和的情况下，所述第一饱和检测单元通过向所述像素信号添加饱和位或者将所述像素信号的一部分处理为饱和位来输出与所述像素信号有关的检测结果，所述第二饱和检测单元通过向所述另一像素信号添加饱和位或者将所述另一像素信号的一部分处理为饱和位来输出与所述另一像素信号有关的检测结果。2.根据权利要求1所述的焦点检测设备，其中，所述估计单元包括：亮度信号计算单元，用于生成所述和像素信号的亮度信号，并且基于所述第一亮度信号以及所述和像素信号的亮度信号，计算从所述另一光电转换器所输出的另一像素信号的亮度信号；以及信号估计单元，用于基于所述和像素信号、所述和像素信号的亮度信号、以及所述亮度信号计算单元所计算出的从所述另一光电转换器所输出的另一像素信号的亮度信号，计算从所述另一光电转换器所输出的另一像素信号。3.根据权利要求2所述的焦点检测设备，其中，通过从所述和像素信号的亮度信号减去所述第一亮度信号，所述亮度信号计算单元计算从所述另一光电转换器所输出的另一像素信号的亮度信号。4.根据权利要求2所述的焦点检测设备，其中，所述信号估计单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：生田智史，小川武志，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：