專利名稱：成像設(shè)備和焦點檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于能夠通過相位差檢測技術(shù)來進(jìn)行焦點檢測的成像設(shè)備的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在如數(shù)字單鏡頭反射型相機(jī)的成像設(shè)備中，在具有多對光電轉(zhuǎn)換單元(光電二極 管)的圖像拾取設(shè)備(以下也稱為提供有相位差檢測功能的圖像拾取設(shè)備)的情況下，已 經(jīng)建議使用相位差檢測技術(shù)進(jìn)行焦點檢測，每對光電轉(zhuǎn)換單元通過出射光瞳的一對部分區(qū) 域(例如，左右光瞳部分)接收被攝體光束以生成電荷信號。該圖像拾取設(shè)備的示例如下。例如，日本未審專利申請公開No. 2001-250931公開了一種具有相位差檢測功能 的圖像拾取設(shè)備，該圖像拾取設(shè)備配置為在每個普通像素(R、G和B像素的每個)中具有雙 向分離光電轉(zhuǎn)換單元(以下稱為半尺寸光電轉(zhuǎn)換單元)，用于獲得被攝體的圖像信號，即其 中一對半尺寸光電轉(zhuǎn)換單元布置在一個微透鏡的下部上的圖像拾取設(shè)備。此外，例如，日本未審專利申請公開No. 2005-303409公開了一種具有相位差檢測 功能的圖像拾取設(shè)備，該圖像拾取設(shè)備中，一對光電轉(zhuǎn)換單元通過使用金屬層在遮光掩模 處形成的開口，限制一對相鄰像素處的被攝體光束，從出射光瞳的一對部分區(qū)域接收光。

發(fā)明內(nèi)容
在日本未審專利申請公開No. 2001-250931和2005-303409中公開的具有相位差 檢測功能的圖像拾取設(shè)備中，由于制造工藝的誤差，在一對光電轉(zhuǎn)換單元和微透鏡或遮光 掩模的開口之間可能出現(xiàn)位置偏移。隨著該位置偏移的出現(xiàn)，對于在一對光電轉(zhuǎn)換單元生 成的電荷信號可能出現(xiàn)不平衡，從而使得難以通過相位差檢測技術(shù)執(zhí)行精確的焦點檢測。期望提供一種用于成像設(shè)備的技術(shù)，即使由于制造誤差在具有相位檢測功能的圖 像拾取設(shè)備中出現(xiàn)位置偏移時，也能夠進(jìn)行相位差檢測技術(shù)中的精確的焦點檢測。根據(jù)本發(fā)明實施例的一種成像設(shè)備，包括具有光電轉(zhuǎn)換單元的排列的圖像拾取 設(shè)備，在該排列中，沿預(yù)定方向排列多對光電轉(zhuǎn)換單元，每對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光 束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的沿預(yù)定方向彼此相反傾斜的一對部 分區(qū)域；以及焦點檢測部件，用于根據(jù)從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得 的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。由于制造圖像拾取設(shè)備的誤差，從規(guī)范化位置出 現(xiàn)相對位置偏移，在所述規(guī)范化位置中，通過具有預(yù)定光接收平衡的該對光電轉(zhuǎn)換單元接 收被攝體的光束。所述焦點檢測部件包括校正部件，用于根據(jù)對應(yīng)于距規(guī)范化位置的位置 偏移量的校正量，校正數(shù)據(jù)；以及用于根據(jù)通過校正部件校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù) 的焦點檢測的部件。根據(jù)本發(fā)明另一實施例的一種焦點檢測方法，包括下述步驟曝光具有光電轉(zhuǎn)換 單元的排列的圖像拾取設(shè)備，在該排列中，沿預(yù)定方向排列多對光電轉(zhuǎn)換單元，每對光電轉(zhuǎn) 換單元接收被攝體的光束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的沿預(yù)定方向 彼此相反傾斜的一對部分區(qū)域；以及根據(jù)在曝光步驟的曝光之后從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中
4的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得的數(shù)據(jù)，執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。由于制造圖像拾取設(shè) 備的誤差，從規(guī)范化位置出現(xiàn)相對位置偏移，在所規(guī)范化位置中，通過具有預(yù)定光接收平衡 的該對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束。所述焦點檢測步驟包括以下步驟根據(jù)對應(yīng)于距 規(guī)范化位置的位置偏移量的校正量，校正數(shù)據(jù)；以及根據(jù)在校正步驟中校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相 位差檢測技術(shù)的焦點檢測。根據(jù)本發(fā)明實施例，由于在制造具有光電轉(zhuǎn)換單元的排列的圖像拾取設(shè)備中的誤 差，從規(guī)范化位置出現(xiàn)相對位置偏移，在所規(guī)范化位置中，通過具有預(yù)定光接收平衡的該對 光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束，在所述排列中，沿預(yù)定方向排列多對光電轉(zhuǎn)換單元，每對 光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的沿預(yù) 定方向彼此相反傾斜的一對部分區(qū)域。用對應(yīng)于距規(guī)范化位置的位置偏移量的校正量，校 正從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得的數(shù)據(jù)，并且基于校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相 位差檢測技術(shù)的焦點檢測。結(jié)果，即使當(dāng)由于圖像拾取設(shè)備的制造的誤差而出現(xiàn)位置偏移 時，也能夠精確地執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的成像設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)；圖2示出成像設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)；圖3是成像設(shè)備的縱向截面圖；圖4是描述成像設(shè)備的電子結(jié)構(gòu)的框圖；圖5圖示圖像拾取設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖6圖示圖像拾取設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖7是用于圖示普通像素的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖8是用于圖示AF像素對的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖9是用于圖示AF像素對的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖10圖示當(dāng)焦點平面從圖像拾取設(shè)備的成像平面靠近一側(cè)散焦200 ym時的模擬
結(jié)果；圖11圖示當(dāng)焦點平面從圖像拾取設(shè)備的成像平面靠近一側(cè)散焦100 ym時的模擬
結(jié)果；圖12圖示其中焦點平面匹配成像平面的聚焦?fàn)顟B(tài)的模擬結(jié)果；圖13圖示其中焦點平面從成像平面遠(yuǎn)離一側(cè)散焦100 u m時的模擬結(jié)果；圖14圖示其中焦點平面從成像平面遠(yuǎn)離一側(cè)散焦200 u m時的模擬結(jié)果；圖15是描述在一對圖像串中、重心位置和散焦量的差之間的關(guān)系的曲線圖；圖16是用于圖示在位置偏移的排列中的AF像素對的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖17是用于圖示在聚焦?fàn)顟B(tài)下在位置偏移的AF像素對獲得的AF數(shù)據(jù)的概念圖；圖18圖示狹長的被攝體；圖19圖示AF數(shù)據(jù)的校正；圖20是用于圖示相位差A(yù)F算術(shù)電路的功能結(jié)構(gòu)的框圖；圖21是定性描述當(dāng)捕獲白色被攝體的圖像時從位置偏移的AF像素對獲得的AF 數(shù)據(jù)的概念5
圖22圖示根據(jù)本發(fā)明的修改示例的AF區(qū)域的結(jié)構(gòu)；圖23是描述圖22中的AF區(qū)域中的AF像素對的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖24圖示根據(jù)本發(fā)明的修改示例的第一金屬的結(jié)構(gòu)；以及圖25圖示根據(jù)本發(fā)明的修改示例的AF區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式<實施例>[成像設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)]圖1和2是描述根據(jù)本發(fā)明實施例的成像設(shè)備1的外部結(jié)構(gòu)的圖。這里，圖1是 正視圖，并且圖2是后視圖。成像設(shè)備1例如配置為單鏡頭反射型的數(shù)字照相機(jī)，并且包括相機(jī)體10和作為可 移除地附接到相機(jī)體10的拍攝鏡頭的可交換鏡頭2。在圖1中，相機(jī)體10已經(jīng)提供了 在其前側(cè)的安裝單元301，可交換鏡頭2要近似 安裝到該安裝單元301的前側(cè)中心處；在安裝單元301的右側(cè)布置的鏡頭改變按鈕302 ；用 于允許抓握的把手單元303 ；布置在前側(cè)的左上部分的模式設(shè)置撥盤305 ；布置在前側(cè)的右 上部分的控制值設(shè)置撥盤306 ；以及布置在把手單元303的上表面的快門按鈕307。在圖2中，相機(jī)體10已經(jīng)提供了其后側(cè)的IXD(液晶顯示器)311、布置在IXD 311 的左側(cè)的設(shè)置按鈕組312、布置在IXD 311的右側(cè)的十字鍵314、以及布置在十字鍵314的 中間的按鈕315。此外，相機(jī)體10已經(jīng)提供了 其后側(cè)的布置在IXD 311上方的EVF(電子 取景器)316 ；圍繞EVF 316的眼杯321 ；布置在EVF 316的左側(cè)的主開關(guān)317 ；布置在EVF 316的右側(cè)的曝光校正按鈕323和AE鎖按鈕324 ；以及布置在EVF 316的上方的閃光單元 318和連接端單元319。安裝單元301提供有用于與安裝的可交換鏡頭2的電子連接的連接器Ec (參照圖 4)、以及用于機(jī)械連接的耦合器75 (參照圖4)。鏡頭改變按鈕302是移除安裝在安裝單元301上的可交換鏡頭2時要按壓的按 鈕。把手單元303是在拍攝時由用戶把握的成像設(shè)備1的部分，并且在表面提供有符 合手指形狀的粗糙度以便改進(jìn)可適應(yīng)度。把手單元303在其中提供有電池存儲空間和卡存 儲空間(未示出)。在電池存儲空間中，電池69B(參照圖4)存儲為用于相機(jī)的電源。在卡 存儲空間中，可移除地存儲用于記錄拍攝圖像的圖像數(shù)據(jù)的存儲卡67(參照圖4)。把手單 元303可提供有用于檢測用戶是否把握把手單元303的把握傳感器。模式設(shè)置撥盤305和控制值設(shè)置撥盤306的每個由可在近似平行于相機(jī)體10的 上表面的平面上旋轉(zhuǎn)的、近似盤形的組件形成。模式設(shè)置撥盤305用來選擇成像設(shè)備1中 包括的任一模式或功能，如自動曝光(AE)控制模式、自動聚焦(AF)控制模式、以用于拍攝 單個靜態(tài)畫面的靜態(tài)畫面拍攝模式和用于連續(xù)拍攝的連拍模式為代表的各種拍攝模式、以 及用于再現(xiàn)記錄的圖像的再現(xiàn)模式。另一方面，控制值設(shè)置撥盤306用于設(shè)置對于成像設(shè) 備1中包括的各種功能的控制值。快門按鈕307是允許“半途按下狀態(tài)”的操作和“一直按下狀態(tài)”的操作的按壓開 關(guān)，在“半途按下狀態(tài)”下，半途按壓按鈕，在“一直按下狀態(tài)”下，進(jìn)一步按下按鈕。在靜態(tài)
6畫面拍攝模式下，當(dāng)半途按下快門按鈕307時，執(zhí)行拍攝被攝體的靜態(tài)畫面的準(zhǔn)備操作(如 設(shè)置曝光控制值和檢測焦點)。然后，當(dāng)一直按壓快門按鈕307時，執(zhí)行拍攝操作(曝光圖 像拾取設(shè)備101 (參照圖3)、對通過曝光獲得的圖像信號執(zhí)行預(yù)定圖像處理、以及在存儲卡 上記錄處理結(jié)果等的一系列操作)。IXD 311包括彩色液晶面板，其能夠進(jìn)行圖像顯示，用于顯示通過圖像拾取設(shè)備 101 (參照圖3)拍攝的圖像，并再現(xiàn)和顯示記錄的圖像，并且還顯示用于設(shè)置成像設(shè)備1中 包括的功能或模式的屏幕。替代LCD 311，可使用有機(jī)EL或等離子體顯示設(shè)備。設(shè)置按鈕組312具有用于成像設(shè)備1中包括的各種功能的操作的按鈕，所述按鈕 例如包括用于確認(rèn)LCD 311上顯示的菜單屏幕上的選擇的選擇確認(rèn)開關(guān)、選擇取消開關(guān)、 用于切換菜單屏幕的細(xì)節(jié)的菜單顯示開關(guān)、顯示開/關(guān)開關(guān)、以及顯示放大開關(guān)。十字鍵314具有環(huán)形組件，該環(huán)形組件具有在圓周方向上彼此間隔預(yù)定空間布置 的多個按壓單元(用圖2中的三角形標(biāo)記的部分)，并且被配置為使得通過觸點(開關(guān)) 檢測每個按壓單元的按壓操作，該觸點(開關(guān))雖然未示出，但對應(yīng)于每個按壓單元提供。 按鈕315布置在十字鍵314的中間。十字鍵314和按鈕315用于改變拍攝倍率(在廣角或 長焦方向上移動變焦鏡頭212(參照圖4))，將記錄的圖像一幀接一幀地推進(jìn)以用于在LCD 311等上再現(xiàn)、以及輸入指令，如用于設(shè)置拍攝條件的指令(如f 數(shù)、快門速度、以及是否激 發(fā)閃光燈)。EVF 316包括液晶面板310 (參照圖3)，其例如顯示通過圖像拾取設(shè)備101 (參照 圖3)捕獲的圖像并再現(xiàn)和顯示記錄的圖像。在這些EVF 316和IXD 311中，執(zhí)行實況視圖 (預(yù)覽)顯示，其中在主拍攝(用于圖像記錄的拍攝)之前，根據(jù)通過圖像拾取設(shè)備101順 序生成的圖像信號在運動畫面模式下顯示被攝體。這允許用戶查看由圖像拾取設(shè)備101實 際拍攝的被攝體的圖像。主開關(guān)317是具有水平滑動的兩個觸點的滑動開關(guān)，當(dāng)設(shè)置到左邊時接通成像設(shè) 備1，而當(dāng)設(shè)置到右邊時關(guān)斷成像設(shè)備1。閃光單元318配置為內(nèi)置彈出型閃光等。如果外部閃光燈等安裝在相機(jī)體10上， 則連接端單元319用于連接。眼杯321是C形遮光部件，以抑制外部光侵入EVF 316。曝光校正按鈕323是用于手動調(diào)節(jié)曝光值(f數(shù)或快門速度)的按鈕。AE鎖按鈕 324是用于固定曝光的按鈕。可交換鏡頭2起作用為用于從被攝體捕獲光(光學(xué)圖像)的鏡頭窗，并且還起作 用為用于將被攝體光導(dǎo)引到布置在相機(jī)體10內(nèi)部的圖像拾取設(shè)備101中的拍攝光學(xué)系統(tǒng)。 該可交換鏡頭2可通過按壓上述鏡頭改變按鈕302而從相機(jī)體10移除。可交換鏡頭2包括沿光軸LT (參照圖4)順序布置的多個透鏡的透鏡組21。該透鏡 組21包括用于調(diào)節(jié)焦點的聚焦透鏡211 (參照圖4)和用于放大和縮小的變焦透鏡212 (參 照圖4)。利用在由圖3中的線LT指示的光軸方向上驅(qū)動的聚焦透鏡211，執(zhí)行焦點調(diào)節(jié)。 利用在由圖3中的線LT指示的光軸方向上驅(qū)動的變焦透鏡212，執(zhí)行放大或縮小?？山粨Q 鏡頭2具有其鏡筒的適當(dāng)圓周部分，該鏡筒提供有可沿鏡筒的圓周表面旋轉(zhuǎn)的操作環(huán)。變 焦透鏡212通過手動或自動操作，根據(jù)操作環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向和量，在光軸方向上移動，從而根 據(jù)移動目的地的位置設(shè)置變焦倍率(拍攝倍率)。
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[成像設(shè)備1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)]接下來，描述成像設(shè)備1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3是成像設(shè)備1的縱向截面圖。如圖3 所示，相機(jī)體10在其中提供有圖像拾取設(shè)備101、EVF 316等。圖像拾取設(shè)備101當(dāng)安裝在相機(jī)體10上時，布置在與光軸LT垂直的方向上的、可 交換鏡頭2中包括的透鏡組的光軸LT上。例如，使用CMOS彩色區(qū)域傳感器(CMOS型圖像 拾取設(shè)備)作為圖像拾取設(shè)備101，其中配置為具有光電二極管的多個像素以矩陣形狀二 維布置。圖像拾取設(shè)備101對通過可交換鏡頭2接收的被攝體的光束生成R(紅)、G(綠) 和B (藍(lán))色彩分量的模擬電信號(圖像信號)，并將其輸出為R、G和B色的圖像信號。下 面將進(jìn)一步具體描述圖像拾取設(shè)備101的結(jié)構(gòu)。圖像拾取設(shè)備101 二維地保持在垂直于光軸LT的平面內(nèi)。在圖像拾取設(shè)備101 的光軸方向的前面，布置快門單元40。該快門單元40包括在垂直方向移動的屏幕組件?？?門單元40配置為機(jī)械焦平面快門，其通過打開和關(guān)閉屏幕組件，執(zhí)行打開和中斷沿光軸LT 導(dǎo)引到圖像拾取設(shè)備101的被攝體的光路的操作。當(dāng)圖像拾取設(shè)備101可用作完全的電子 快門時，可省略快門單元40。EVF 316包括液晶面板310和接目鏡106。液晶面板310例如配置為彩色液晶面 板，其能夠進(jìn)行圖像顯示，允許顯示通過圖像拾取設(shè)備101捕獲的圖像。接目鏡106將在液 晶面板310上顯示的被攝體圖像導(dǎo)引到外部。利用EVF 316的這種配置，用戶可查看通過 圖像拾取設(shè)備101拍攝的被攝體的圖像。[成像設(shè)備1的電子結(jié)構(gòu)]圖4是描述成像設(shè)備1的電子結(jié)構(gòu)的框圖。這里，與圖1到3中的組件相同的組 件提供有相同的參考標(biāo)號。為了描述方便，首先描述可交換鏡頭2的電子結(jié)構(gòu)?？山粨Q鏡頭2除了配置上述拍攝光學(xué)系統(tǒng)的透鏡組21外，包括透鏡驅(qū)動機(jī)制24、 透鏡位置檢測單元25、透鏡控制單元26和光圈驅(qū)動機(jī)制27。在透鏡組21中，聚焦透鏡211和變焦透鏡212以及用于調(diào)節(jié)入射到相機(jī)體10中 提供的圖像拾取設(shè)備101的光量的光圈23在由圖3中的線LT指示的光軸方向上保持在鏡 筒22中，捕獲被攝體的光學(xué)圖像以在圖像拾取設(shè)備101形成圖像。在AF控制中，在可交換 鏡頭2中由AF致動器71M在光軸LT方向驅(qū)動聚焦透鏡211，從而調(diào)節(jié)焦點。焦點驅(qū)動控制單元71A基于經(jīng)由透鏡控制單元26從主控制單元62給出的AF控 制信號，生成驅(qū)動控制信號，該驅(qū)動控制信號用于AF致動器71M將聚焦透鏡211移動到焦 點位置。AF致動器71M是對透鏡驅(qū)動機(jī)制24給出透鏡驅(qū)動力的步進(jìn)馬達(dá)等。透鏡驅(qū)動機(jī)制24例如包括螺圈和用于旋轉(zhuǎn)螺圈的齒輪(未示出)。在從AF致動 器71M接收到驅(qū)動力后，透鏡驅(qū)動機(jī)制24在平行于光軸LT的方向上驅(qū)動聚焦透鏡211等。 這里，聚焦透鏡211的移動方向和移動量分別根據(jù)AF致動器71M的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)量。透鏡位置檢測單元25包括編碼板，其中在透鏡組21的移動范圍內(nèi)，在光軸LT方 向上以預(yù)定間距形成多個代碼圖案，并且透鏡位置檢測單元25還包括當(dāng)可滑動地與該編 碼板接觸時與透鏡整體移動的編碼器刷。透鏡位置檢測單元25在焦點調(diào)節(jié)時檢測透鏡組 21的移動量。通過透鏡位置檢測單元25檢測的透鏡位置例如輸出為脈沖數(shù)。透鏡控制單元26例如是微計算機(jī)，該微計算機(jī)具有如存儲控制程序和其他程序 的ROM的存儲器、以及存儲關(guān)于狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)的閃存。
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透鏡控制單元26還具有經(jīng)由連接器Ec與相機(jī)體10的主控制單元62通信的通信 功能。據(jù)此，例如，通過透鏡位置檢測單元25檢測的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)(如透鏡組21的焦距、 出射光瞳位置、f 數(shù)、聚焦距離、以及外圍光量)和聚焦透鏡211的位置信息可傳輸?shù)街骺?制單元62。此外，例如，可從主控制單元62接收關(guān)于聚焦透鏡211的驅(qū)動量的數(shù)據(jù)。光圈驅(qū)動機(jī)制27通過經(jīng)由耦合器75從光圈驅(qū)動致動器76M接收驅(qū)動力，改變光 圈23的光圈直徑。接下來，描述相機(jī)體10的電子結(jié)構(gòu)。相機(jī)體10除了上述圖像拾取設(shè)備101、快門 單元40等外，還包括模擬前端(AFE) 5、圖像處理單元61、圖像存儲器614、主控制單元62、 閃光電路63、操作單元64、VRAM 65 (65a、65b)、卡接口(I/F) 66、存儲卡67、通信接口(1/ F)68、電源電路69、電池69B、快門驅(qū)動控制單元73A和快門驅(qū)動致動器73M、光圈驅(qū)動控制 單元76A和光圈驅(qū)動致動器76M。如上所述，圖像拾取設(shè)備101是CMOS彩色區(qū)域傳感器。通過下面將進(jìn)一步描述的 定時控制電路51，控制捕獲操作，如啟動(結(jié)束)圖像拾取設(shè)備101的曝光操作、選擇圖像 拾取設(shè)備101中包括的每個像素的輸出以及讀取像素信號。AFE 5對圖像拾取設(shè)備101給出用于預(yù)定操作的定時脈沖，并且還對從圖像拾取 設(shè)備101輸出的圖像信號(通過CMOS區(qū)域傳感器的每個像素接收的光的模擬信號組)執(zhí) 行預(yù)定信號處理，用于轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號并輸出到圖像處理單元61。該AFE 5例如包括定時 控制電路51、信號處理單元52和A/D轉(zhuǎn)換單元53。定時控制電路51根據(jù)從主控制單元62輸出的參考時鐘，生成預(yù)定定時脈沖(例 如，用于生成垂直掃描脈沖(pVn、水平掃描脈沖(pVm和重置信號cpVr的脈沖)，并將生成的 定時脈沖輸出到圖像拾取設(shè)備101，從而控制圖像拾取設(shè)備101的捕獲操作。此外，通過輸 出預(yù)定定時脈沖到信號處理單元52和A/D轉(zhuǎn)換單元53，定時控制電路51控制信號處理單 元52和A/D轉(zhuǎn)換單元53的操作。信號處理單元52對從圖像拾取設(shè)備101輸出的模擬圖像信號執(zhí)行預(yù)定模擬信號 處理。該信號處理單元52例如包括相關(guān)雙采樣(⑶S)電路、自動增益控制(AGC)電路和箝 位電路。A/D轉(zhuǎn)換單元53根據(jù)從定時控制電路51輸出的定時脈沖，將從信號處理單元52 輸出的模擬R、G和B圖像信號轉(zhuǎn)換為多位(例如，12位)的數(shù)字圖像信號。圖像處理單元61對從AFE 5輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定信號處理，以創(chuàng)建圖像文 件，并且例如包括黑電平校正電路611、白平衡控制電路612、以及伽瑪校正電路613。捕獲 到圖像處理單元61中的圖像數(shù)據(jù)與由圖像拾取設(shè)備101進(jìn)行的讀取同步地一次寫入到圖 像存儲器614中。此后，訪問寫入該圖像存儲器614中的圖像數(shù)據(jù)以用于在圖像處理單元 61的每塊的處理。黑電平校正電路611將通過A/D轉(zhuǎn)換單元53的A/D轉(zhuǎn)換獲得的R、G和B數(shù)字圖 像信號的每個的黑電平校正為參考黑電平。白平衡控制電路612基于根據(jù)光源的白色的參考，轉(zhuǎn)換R(紅)、G(綠)和B (藍(lán)) 色彩分量的數(shù)字信號的每個的電平(白平衡(WB)調(diào)節(jié))。即，白平衡控制電路612基于從 主控制單元62給出的WB調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，用被攝體的拍攝圖像的亮度、色度數(shù)據(jù)等確定假設(shè)最初 是白色的部分，找到該部分中的各個R、G和B色彩分量的平均、G/R比和G/B比，并用這些 取作R和B校正增益執(zhí)行電平校正。
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伽瑪校正電路613校正WB調(diào)節(jié)后的圖像數(shù)據(jù)的灰度級特性。具體地，伽瑪校正 電路613通過使用對每個色彩分量在之前設(shè)置的伽瑪校正表，非線性地變換圖像數(shù)據(jù)的電 平，并且還執(zhí)行偏置調(diào)節(jié)。圖像存儲器614是用作工作區(qū)域的存儲器，其用于暫時存儲從圖像處理單元61輸 出的圖像數(shù)據(jù)，并在拍攝模式下通過主控制單元62對該圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定處理。在再現(xiàn)模 式下，圖像存儲器614暫時存儲從存儲卡67讀取的圖像數(shù)據(jù)。主控制單元62是例如具有存儲單元的微計算機(jī)，該存儲單元包括存儲控制程序 的ROM 621和暫時存儲數(shù)據(jù)的RAM。主控制單元62總地控制成像設(shè)備1中的每個單元的操 作。這里，在主控制單元62的ROM中，存儲關(guān)于校正值0的信息，這將在下面進(jìn)一步描述。在閃光拍攝模式下，閃光電路63將閃光單元318或連接到連接端單元319的外部 閃光燈的發(fā)光量控制為通過主控制單元62設(shè)置的發(fā)光量。操作單元64例如包括模式設(shè)置撥盤305、控制值設(shè)置撥盤306、快門按鈕307、設(shè)置 按鈕組312、十字鍵314、按鈕315和主開關(guān)317，并且用于輸入操作信息到主控制單元62。VRAM 65a是主控制單元62和IXD 311之間的緩沖存儲器，其具有對應(yīng)于IXD 311 的像素的數(shù)量的圖像信號的存儲容量。VRAM 65b是主控制單元62和EVF 316之間的緩沖 存儲器，具有對應(yīng)于EVF 316的像素的數(shù)量的圖像信號的存儲容量?？↖/F 66是用于允許 存儲卡67和主控制單元62之間的信號的傳輸和接收的接口。存儲卡67是存儲通過主控 制單元62生成的圖像數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。通信I/F 68是用于允許到個人計算機(jī)和其他外部 設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)等的傳輸?shù)慕涌?。電源電?9是例如恒壓電路，并且生成用于驅(qū)動整個成像設(shè)備1的電壓，該成像 設(shè)備1包括如主控制單元62、圖像拾取設(shè)備101和其他各種驅(qū)動單元的控制單元。用從主 控制單元62給到電源電路69的控制信號執(zhí)行圖像拾取設(shè)備101的能量控制。電池69B是 如鎳金屬氧化物可再充電電池的二次電池、或如堿性電池的一次電池，并且是為整個成像 設(shè)備1供電的電源?？扉T驅(qū)動控制單元73A根據(jù)從主控制單元62給出的控制信號，生成用于快門驅(qū)動 致動器73M的驅(qū)動控制信號?？扉T驅(qū)動致動器73M是驅(qū)動快門單元40打開和關(guān)閉的致動
o光圈驅(qū)動控制單元76A根據(jù)從主控制單元62給出的控制信號，生成用于光圈驅(qū)動 致動器76M的驅(qū)動控制信號。光圈驅(qū)動致動器76M經(jīng)由耦合器75向光圈驅(qū)動機(jī)制27給出 驅(qū)動力。相機(jī)體10還包括相位差A(yù)F算術(shù)電路77，其基于從黑電平校正電路611輸出的黑 電平校正的圖像數(shù)據(jù)，執(zhí)行使用圖像拾取設(shè)備101進(jìn)行自動聚焦(AF)控制時所需的算術(shù) (相位差A(yù)F算術(shù))。接下來，描述使用該相位差A(yù)F算術(shù)電路77的成像設(shè)備1的相位差A(yù)F操作。[成像設(shè)備1的相位差A(yù)F操作]成像設(shè)備1配置為使得圖像拾取設(shè)備101接收透過(穿過)出射光瞳的不同部分 的透射光，從而允許相位差檢測技術(shù)中的焦點檢測(相位差A(yù)F)?，F(xiàn)在在下面描述圖像拾取 設(shè)備101的結(jié)構(gòu)和使用圖像拾取設(shè)備101進(jìn)行相位差A(yù)F的原理。圖5和6圖示圖像拾取設(shè)備101的結(jié)構(gòu)。
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圖像拾取設(shè)備101配置為具有在成像平面101f中以矩陣定義的多個AF區(qū)域Ef， 從而允許在每個AF區(qū)域Ef (圖5)的相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。每個AF區(qū)域Ef提供有起作用為光收集透鏡(由虛線圓圈指示)的微透鏡ML和 光電二極管之間的普通像素110，該普通像素110由具有R(紅)濾色鏡的R像素111、具有 G (綠)濾色鏡的G像素112、和具有B (藍(lán))濾色鏡的B像素113形成。每個AF區(qū)域Ef還 提供有像素對(下面也稱為AF像素對)llf，其實現(xiàn)用于相位差A(yù)F(圖6)的光圈分割功能。 在該AF區(qū)域Ef中，原理上，通過普通像素110獲得關(guān)于被攝體的圖像信息，該普通像素110 具有比AF像素對llf的像素更大數(shù)量的像素。在AF區(qū)域Ef中，作為沒有光圈驅(qū)動功能的普通像素(第二像素)110的水平線 (也稱為普通像素線)Ln，形成其中在水平方向交替布置G像素112和R像素111的Gr線 L1、和其中在水平方向交替布置B像素113和G像素112的Gb線L2。利用在垂直方向交替 布置的這些Gr線L1和Gb線L2，配置具有普通像素110組的Bayer矩陣。此外，在AF區(qū)域Ef中，AF線Lf在垂直方向上周期性布置，該AF線Lf用沿水平 方向彼此相鄰重復(fù)排列的AF像素對llf 形成，該AF像素對llf的每個包括具有與普通像 素110相同結(jié)構(gòu)(直徑和曲率)的一個微透鏡ML。這里，在垂直方向上彼此相鄰的AF線 Lf之間，優(yōu)選地提供補充關(guān)于AF線Lf上的被攝體的缺失圖像信息所需的那樣多的普通像 素線Ln (例如，四個或更多普通像素線Ln)。這里，作為在一個AF線Lf上下的兩個相鄰普 通像素線的組合，可使用相同系列的水平線(Gr線L1或Gb線L2)，或可使用不同系列的水 平線(一個是Gr線L1，并且另一個是Gb線L2)。接下來，描述普通像素110和AF像素對llf 之間的結(jié)構(gòu)上的差別。首先，描述普 通像素110的結(jié)構(gòu)。圖7是用于圖示普通像素110的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖7中描述的普通像素110 的排列例如提供給普通像素線Ln (圖6)的Gr線L1。在普通像素線Ln中，多個光電轉(zhuǎn)換單元(光電二極管)PD在水平方向上以間距a 排列。如下面將進(jìn)一步描述的，同樣在AF線Lf中，多個光電轉(zhuǎn)換單元PD在水平方向上以 間距a排列。因此，在用作圖像拾取設(shè)備101的光接收單元的圖像平面101f上，在垂直方 向提供多個排列(水平線)，其中在水平方向以間距a彼此相鄰地排列光電轉(zhuǎn)換單元PD， 以形成光電轉(zhuǎn)換單元PD的矩陣排列。在普通像素線Ln中，在以間距a沿水平方向排列的每個光電轉(zhuǎn)換單元(光電二 極管)PD之上提供一個微透鏡ML。即，普通像素線Ln包括這樣的排列(第二光電轉(zhuǎn)換排 列)，其中每個在其上提供有微透鏡ML的光電轉(zhuǎn)換單元PD沿水平方向彼此相鄰地布置。在 微透鏡ML和光電轉(zhuǎn)換單元PD之間，布置三個金屬的金屬層。具體地，從上面起順序布置第 一金屬41、第二金屬42和第三金屬43。這里，第二金屬42和第三金屬43配置為讓電信號 通過的布線(在圖7中，該布線在附圖中沿垂直方向布置)，并且第一金屬41配置為其接地 表面。在該第一金屬41上，布置濾色鏡FL。在每個濾色鏡FL上，提供微透鏡ML。關(guān)于濾 色鏡FL，在Gr線L1上布置的普通像素110的布置中，例如，如圖7所示，交替布置綠色濾色 鏡Fg和紅色濾色鏡Fr。 此外，在普通像素線Ln中，為了防止穿過每個微透鏡ML的不想要的光被光電轉(zhuǎn)換 單元PD接收，用第一金屬41對微透鏡ML之間的間隔進(jìn)行遮光。換句話說，第一金屬41起
11作用為在微透鏡ML的正下方的具有開口 0P的遮光掩模。接下來，描述AF像素對1 If 的結(jié)構(gòu)。圖8和9分別是用于圖示AF像素對llf的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖和平面圖。圖8和 9中描述的AF像素對llf的排列提供給AF像素線Lf (圖6)。AF像素對llf包括一對像素11a和11b，其中如圖8所示，一對光電轉(zhuǎn)換單元PD 跨越微透鏡ML的光軸AX布置，使得來自可交換鏡頭2的出射光瞳的左部Qa的光束Ta和 來自其右部Qb的光束Tb彼此分離(光圈分割)。即，在AF像素對1 If中，布置一對光電轉(zhuǎn) 換單元PD，使得微透鏡ML的光軸AX穿過其間插入的區(qū)域，并且布置微透鏡ML以便關(guān)于普 通像素線Ln偏移間距a的一半(下面也稱為半間距偏移的排列)。為了與下面將進(jìn)一步 描述的位置偏移的排列Pe(參照圖16)區(qū)分，圖8中所示的AF像素對llf的排列稱為規(guī)范 化排列Po。在該規(guī)范化排列Po中，一對光電轉(zhuǎn)換單元PD可能接收具有近似相同光量的被 攝體光。此外，一對光電轉(zhuǎn)換單元PD的每個具有與普通像素110的光電轉(zhuǎn)換單元PD相等 的大小(圖7)。通過以與普通像素110的間距相同的間距a沿水平方向彼此相鄰地排列 多對光電轉(zhuǎn)換單元PD，形成AF像素線Lf中的光電轉(zhuǎn)換單元PD的排列(第一光電轉(zhuǎn)換排 列)。在該AF像素對llf中，為了精確的光圈分割，優(yōu)選地，像素(以下也稱為第一AF像 素)11a的光電轉(zhuǎn)換單元PD和像素(以下也稱為第二 AF像素)lib的光電轉(zhuǎn)換單元PD之 間的空白空間小。因此，在具有如圖9所示在水平方向上具有拉長形狀的光電轉(zhuǎn)換單元PD 的本實施例的圖像拾取設(shè)備101中，在光電轉(zhuǎn)換單元PD的縱向方向(即，在水平方向)排 列AF像素對llf是適當(dāng)?shù)?。因此，利用沿水平方向排列的兩個或更多AF像素對llf，形成 本實施例的AF線Lf。具有AF像素對llf的排列的AF線Lf的示意結(jié)構(gòu)是，使得與圖7所示的普通像 素110的排列相反，光電轉(zhuǎn)換單元PD之上布置的組件(即，第一到第三金屬、濾色鏡和微透 鏡)布置為在水平方向上偏移半個間距。即，AF線Lf中的光電轉(zhuǎn)換單元PD和微透鏡ML的 排列結(jié)構(gòu)等于這樣的結(jié)構(gòu)，其中提供到普通像素線Ln中的光電轉(zhuǎn)換單元PD的排列的上部 的微透鏡ML當(dāng)中的、其每個對應(yīng)于每個AF像素對llf的微透鏡ML的特定微透鏡，在水平 方向上相對偏移等于半個間距a的移動量。利用在該排列結(jié)構(gòu)中彼此相鄰的特定微透鏡 ML之間提供的遮光部分LS，形成AF像素對llf(AF線Lf)的排列。以此方式，因為可以用 普通像素線Ln的設(shè)計的稍微改變來生成AF像素線Lf，所以可以簡化和便利AF線Lf的設(shè) 計和制造。下面詳細(xì)描述在AF線Lf中的相鄰微透鏡ML之間提供的遮光部分LS的結(jié)構(gòu)。如圖8和9所示，在AF線Lf中，通過第一金屬44對在普通像素線Ln中形成的第 一金屬41的每隔一個開口 0P(圖7)進(jìn)行遮光。換句話說，在普通像素線Ln中在水平方向 上布置的普通像素110的排列中，為了使得相鄰AF像素對llf彼此最接近以增加相位差A(yù)F 的精度，每個提供在AF線Lf中的相鄰微透鏡ML之間的遮光部分LS以等于每隔一個像素 的間隔的間隔布置。具體地，其中在圖7所示的普通像素110的排列中形成開口 0P的部分 0Q (圖8)被第一金屬44阻擋，其上每隔一個像素布置黑色濾色鏡(黑濾色鏡)Fb。在第一 金屬44上布置黑濾色鏡Fb的原因如下。即，如果暴露第一金屬44的上表面，則可能反射 從可交換鏡頭2入射的光以造成重影閃光(ghostflare)。因此，黑濾色鏡Fb用于吸收該反 射光，從而抑制重影閃光。因此，在本實施例的每個AF像素對llf 中，在一對光電轉(zhuǎn)換單元
12PD之上，布置遮光部分LS，其具有由第一金屬44和在部分0Q上形成的黑濾色鏡Fb形成的 兩個遮光區(qū)域Ea和Eb，以用于穿過出射光瞳的被攝體的光束的遮光。這樣，利用遮光部分 LS中的黑濾色鏡Fb和第一金屬(金屬層)44的遮光，可以以簡單方式執(zhí)行適當(dāng)?shù)恼诠?。?個AF像素對1 If提供有插入在兩個遮光區(qū)域Ea和Eb之間的一個微透鏡ML，其從一對光電 轉(zhuǎn)換單元PD的每個的兩端的上部向中心延伸。此外，在AF線Lf中，透明濾色鏡Ft采用為第一金屬44的開口 0P上提供的濾色 鏡。據(jù)此，可增加通過AF像素對llf接收的光量以改進(jìn)靈敏度。此夕卜，在AF線Lf中，為了確保第一金屬44的開口 0P正下方的大的光徑，第二金屬 45和第三金屬46與開口 0P正下方的空間分離。即，與圖7中所述的普通像素110的結(jié)構(gòu) 相比，第二金屬45和第三金屬46由空間SP布置得更深。這是為了防止下面的情況。艮口， 例如，如果第二和第三金屬在空間SP中存在，則實際的出射光瞳變得大于意圖的(設(shè)計的) 出射光瞳。在此情況下，來自不想要的部分的光束可能撞擊第二和第三金屬，從而影響光圈 分割。利用上述構(gòu)造的AF像素對llf，實現(xiàn)出射光瞳中的光圈分割。即，來自出射光瞳的 左部Qa的光束Ta穿過微透鏡ML和透明濾色鏡Ft，以被第二 AF像素lib的光電轉(zhuǎn)換單元 PD接收，此外，來自出射光瞳的右部Qb的光束Tb穿過微透鏡ML和濾色鏡Ft以被第一 AF 像素11a的光電轉(zhuǎn)換單元PD接收。換句話說，AF像素對llf中的一對光電轉(zhuǎn)換單元PD接 收穿過可交換鏡頭2的出射光瞳的(左右部)的、沿水平方向彼此相反地傾斜的一對部分 區(qū)域Qa和Qb的被攝體的光束Ta和Tb。關(guān)于用于相位差A(yù)F算術(shù)的數(shù)據(jù)(以下也稱為AF數(shù)據(jù))，通過第一 AF像素11a獲 得的光接收數(shù)據(jù)(關(guān)于電荷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù))以下稱為A系列數(shù)據(jù)，并且通過第二 AF像素lib 獲得的光接收數(shù)據(jù)以下稱為B系列數(shù)據(jù)。參照描述從一個AF線Lf (圖6)中布置的AF像 素對llf組獲得的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)的圖10到14，例如，描述相位差A(yù)F的原理。圖10圖示當(dāng)焦點平面從圖像拾取設(shè)備101的成像平面101f靠近一側(cè)散焦200i!m 時的模擬結(jié)果。圖11圖示當(dāng)焦點平面從成像平面loif靠近一側(cè)散焦100 ym時的模擬結(jié) 果。圖12圖示其中焦點平面匹配成像平面101f的散焦?fàn)顟B(tài)的模擬結(jié)果。圖13圖示其中焦 點平面從成像平面101f遠(yuǎn)離一側(cè)散焦100 u m時的模擬結(jié)果。圖14圖示其中焦點平面從 成像平面101f遠(yuǎn)離一側(cè)散焦200 ym時的模擬結(jié)果。這里，在圖10到14中，水平軸表示第 一 AF像素1 la和第二 AF像素1 lb相對于AF線Lf方向的像素位置，并且垂直軸表示來自 第一 AF像素11a和第二 AF像素lib的光電轉(zhuǎn)換單元PD的輸出。此外，在圖10到14中， 曲線圖線Gal到Ga5 (由實線指示)表示A系列數(shù)據(jù)，并且曲線圖線Gbl到Gb5 (由虛線指 示)表示B系列數(shù)據(jù)。在圖10到14中，在通過A系列曲線圖線Gal到Ga5表示的A系列圖像欄和通過B 系列曲線圖線Gbl到Gb5表示的B系列圖像欄之間的比較中，可以發(fā)現(xiàn)，隨著散焦量更大， 在A系列圖像欄和B系列圖像欄之間出現(xiàn)的AF線LF的方向(水平方向)的偏移量(偏離 量)增加。當(dāng)在曲線圖上描繪一對圖像欄(A系列和B系列圖像欄)中的偏移量和散焦量之 間的關(guān)系時，如圖15所示出現(xiàn)曲線圖線Gc。在圖15中，水平軸表示B系列圖像欄的重心 位置與A系列圖像欄的中心位置之間的差(像素間距)，并且垂直軸表示散焦量(ym)。這
13里，每個圖像欄的重心位置Xg可例如通過以下的等式1來找到。等式1 在上面的等式1中，&到Xn例如表示從AF線Lf的左端起的像素位置，并且A到 Yn表示從第一 AF像素11a和第二 AF像素lib起的各個位置\到Xn處的輸出值。如從圖15中描述的曲線圖線Gc明顯的，一對的圖像欄之間的重心位置的差和 散焦量之間的關(guān)系是成比例的。該比例關(guān)系可通過下面的等式2表示，其中散焦量通過 DF(um)表示，并且重心位置的差通過C(iim)表示。等式2DF = kXC. . . (2)這里，等式2中的系數(shù)k表示圖15中的線Gc的梯度Gk (通過附圖中的虛線指示)， 并且可通過工廠測試等預(yù)先獲得。從上面，在通過相位差A(yù)F算術(shù)電路Ilk發(fā)現(xiàn)從AF線Lf中的AF像素對llf獲得 的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)之間的重心位置的差(相位差)之后，可通過使用上面的等式 2計算散焦量。然后，通過對聚焦透鏡211給出等于計算的散焦量的驅(qū)動量，可進(jìn)行將聚焦 透鏡211移動到檢測的焦點位置的自動聚焦(AF)控制。這里，聚焦透鏡211的散焦量和驅(qū) 動量之間的關(guān)系用相機(jī)體10上安裝的可交換鏡頭2的設(shè)置值唯一地定義。在執(zhí)行如上所述的相位差A(yù)F操作的成像設(shè)備1中，圖像拾取設(shè)備(具有相位差檢 測功能的圖像拾取設(shè)備)101具有AF線Lf，其每個具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中圖7所示的普通像 素110的排列中的光電轉(zhuǎn)換單元PD之上的組件在水平方向偏移半個間距，并且每隔一個像 素提供遮光部分LS (圖8)。結(jié)果，在圖像拾取設(shè)備101中，可精確地執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的 焦點檢測。此外，即使當(dāng)像素的微制造進(jìn)步時，優(yōu)異的制造也是可能的。此外，與具有如日 本未審專利申請公開No. 2005-303409中公開的相位差檢測功能的圖像拾取設(shè)備的類型相 比，可防止需要的光束被切割，從而抑制光電轉(zhuǎn)換單元中的靈敏度的降低，在日本未審專利 申請公開No. 2005-303409中，被攝體的光束受用于光圈分割的遮光掩模的小開口限制。如上所述，在成像設(shè)備1中，基于在圖像拾取設(shè)備101的曝光之后從布置在AF線 Lf上的光電轉(zhuǎn)換單元PD的排列獲得的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)，通過相位差A(yù)F算術(shù)電路 77進(jìn)行相位差A(yù)F算術(shù)，從而執(zhí)行AF操作。然而，當(dāng)由于制造誤差A(yù)F像素對llf從規(guī)范化 排列Po (圖8)位置偏移時(位置偏移的排列)，精確的相位差A(yù)F算術(shù)是困難的。配置本實 施例以便即使在這樣的位置偏移的排列中也允許適當(dāng)?shù)南辔徊預(yù)F算術(shù)，這將在下面具體 描述。[位置偏移的排列中的相位差A(yù)F算術(shù)]圖16是用于圖示在位置偏移的排列中的AF像素對llg的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。與圖8中描述的規(guī)范化排列Po中的AF像素對llf相反，AF像素對llg處于排列 (位置偏移的排列)Pe中，其中在光電轉(zhuǎn)換單元PD之上布置的第一到第三金屬44到46、濾 色鏡Ft、以及微透鏡ML向右邊方向(+X方向)位置偏移偏移量Gm。通常，當(dāng)制造具有AF像素對的圖像拾取設(shè)備時，由于半導(dǎo)體晶片上的設(shè)備形成中 的誤差，難以可靠地(具有100%概率地)實現(xiàn)AF像素對llf的規(guī)范化排列Po。在一些情
14況下，對于每批，位置偏移的排列Pe可能出現(xiàn)有不同的偏移量Gm。在由于制造圖像拾取設(shè)備101的誤差而從規(guī)范化排列Po (圖8)有相對位置偏移 的AF像素對中，在所述規(guī)范化排列Po中，以相同光接收平衡通過AF像素對中的一對光電 轉(zhuǎn)換單元PD接收被攝體的光束，第一 AF像素1 lp和第二 AF像素1 lq之間的光接收量是不 平衡的，這將參照圖17描述。圖17是用于圖示在聚焦?fàn)顟B(tài)下的位置偏移的AF像素對llg處獲得的AF數(shù)據(jù)的 概念圖。在該圖17中，水平軸表示AF線LF方向中的第一 AF像素1 lp和第二 AF像素1 lq 的像素位置，并且垂直軸表示來自第一 AF像素lip和第二 AF像素llq的光電轉(zhuǎn)換單元PD 的輸出。此外，在圖17中，曲線圖線Ha(在圖中通過實線指示)表示A系列數(shù)據(jù)，并且曲線 圖線Hb (圖中通過虛線指示)表示B系列數(shù)據(jù)。圖17中所示的曲線圖線Ha和Hb分別表示通過具有多個AF像素對llg的圖像拾 取設(shè)備101獲得的A系列和B系列數(shù)據(jù)，該AF像素對llg捕獲狹長被攝體SB的圖像，其中 例如如圖18所示，在垂直方向上延伸的白線形狀的白色部分Jb形成在黑色背景Ja(附圖 中通過半色調(diào)表示)上。這里，AF像素對llg處于位置偏移的排列Pe中，其中每個微透鏡 ML的光軸AX穿過如圖16所示的第二 AF像素llq的光電轉(zhuǎn)換單元PD。因此，第一 AF像素 lip的光接收量小于第二 AF像素llq的光接收量。為此，曲線圖線Ha取在垂直方向上壓縮 的曲線圖線Hb的形狀，并且其壓縮比具有通過將曲線圖線Ha的峰值Da除以曲線圖線Hb 的峰值Db獲得的值。如上所述，在AF像素對llg中獲得的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)不平衡。 然而，如果預(yù)先認(rèn)識到該不平衡量并基于該認(rèn)識校正AF像素對llg中獲得的AF數(shù)據(jù)，則可 生成平衡的A系列和B系列數(shù)據(jù)。具體地，圖18中描述的狹長被攝體SB的圖像通過工廠測試等捕獲，并且基于在該 捕獲時生成的AF像素對llg的電荷信號，獲得圖17所示的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)。然 后，例如，通過將關(guān)于A系列數(shù)據(jù)的峰值Da(圖17)除以關(guān)于B系列數(shù)據(jù)的峰值Db (圖17)， 找到A系列數(shù)據(jù)相對于B系列數(shù)據(jù)的比。然后，作為該比率的倒數(shù)的校正值3 ( = Db/Da) 存儲在主控制單元62的ROM 621中。隨著位置偏移的排列Pe中的偏移量Gm更大，從AF 像素對llg獲得的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)之間的不平衡更大。因此，校正值0變得對應(yīng) 于距規(guī)范化排列Po (圖8)的偏移量Gm。在校正量3存儲在ROM 621中之后，即使當(dāng)從AF像素對llg輸出不平衡的A系 列和B系列數(shù)據(jù)時，也執(zhí)行將A系列數(shù)據(jù)乘以ROM 621中的校正值3的校正處理。然后， 如圖19所示，關(guān)于A系列數(shù)據(jù)的原始曲線圖線Ha (校正前)在垂直方向上擴(kuò)展，以生成對 應(yīng)于關(guān)于B系列數(shù)據(jù)的曲線圖線Hb的校正后的曲線圖線Hr。據(jù)此，可解決A系列數(shù)據(jù)和B 系列數(shù)據(jù)之間的不平衡，從而允許精確的相位差A(yù)F算術(shù)。下面參照圖20詳細(xì)描述上述AF像素對llg處的校正處理。圖20是用于圖示相位差A(yù)F算術(shù)電路77的功能結(jié)構(gòu)的框圖。相位差A(yù)F算術(shù)電路77包括A/B系列分離單元771，其將從AF線Lf獲得的AF數(shù) 據(jù)分離為A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)；乘法器772 ；以及相位差A(yù)F算術(shù)單元773，其根據(jù)A系 列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差A(yù)F算術(shù)。在上述構(gòu)造的相位差A(yù)F算術(shù)電路77中，從黑電平校正電路661 (圖4)輸出的AF
15數(shù)據(jù)首先被A/B系列分離單元771分離為A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)。接下來，乘法器772 將從A/B系列分離單元771輸出的A系列數(shù)據(jù)乘以主控制單元62的ROM 621中存儲的校 正值0，以生成如通過圖19中所示的曲線圖線Hr表示的校正的A系列數(shù)據(jù)。然后，基于 從A/B系列分離單元771輸出的校正的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)，通過相位差A(yù)F算術(shù)單元 773執(zhí)行上述相位差A(yù)F算術(shù)，從而允許精確的相位差A(yù)F。在該成像設(shè)備1中，在其中如圖16所示一對光電轉(zhuǎn)換單元PD從規(guī)范化排列(規(guī) 范化位置)Po(圖8)相對地并且位置地偏移的AF像素對llg中，從一對光電轉(zhuǎn)換單元PD 獲得的A系列和B系列數(shù)據(jù)用對應(yīng)于偏移量Gm的校正值(校正量)3校正。然后，基于校 正的數(shù)據(jù)，執(zhí)行相位差A(yù)F。據(jù)此，即使當(dāng)由于制造誤差在圖像拾取設(shè)備(具有相位差檢測功 能的圖像拾取設(shè)備)101中出現(xiàn)位置偏移時，也可精確地執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。這里，在成像設(shè)備1中，可以不捕獲如圖18所示的狹長被攝體SB的圖像以獲得校 正值0。例如，可以捕獲僅僅白色的單色的被攝體的圖像(如白紙)(以下簡稱為白色被攝 體)以獲得校正值0。下面簡要描述用這種白色被攝體獲得校正值0的技術(shù)。圖21是定性地描述當(dāng)捕獲白色被攝體的圖像時從位置偏移的AF像素對llg獲得 的AF數(shù)據(jù)的概念圖。在圖21中，水平軸表示在AF線Lf方向上的第一和第二 AF像素的每 個的像素位置，并且垂直軸表示來自第一和第二 AF像素的每個的光電轉(zhuǎn)換單元PD的輸出。 此外，在圖21中，曲線圖線Va和Vb分別表示在規(guī)范化排列Po中在AF像素對llf (圖8) 處獲得的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)，并且曲線圖線Wa和Wb分別表示在位置偏移的排列Pe 中在AF像素對llg(圖16)處獲得的A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)。表示在規(guī)范化排列Po中在AF像素對llf處獲得的AF數(shù)據(jù)的曲線圖線Va和Vb 在AF線Lf中的中間點Pc交叉，并且具有使得被攝體光的梯度在AF像素對遠(yuǎn)離中間點Pc 增加的趨勢。因此，圖像高度越高，A系列數(shù)據(jù)和B系列數(shù)據(jù)越不平衡。從位置偏移的排列Pe中的AF像素對llg，獲得由通過向下完全偏移曲線圖線Va 獲得的曲線圖線Wa表示的A系列數(shù)據(jù)、和由通過向上完全偏移曲線圖線Vb獲得的曲線圖 線Wb表示的B系列數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)找到通過曲線圖線Wa表示的A系列數(shù)據(jù)的平均值和通過曲線圖線Wb表 示的B系列數(shù)據(jù)的平均值、并基于這些平均值之間的比導(dǎo)出校正值0時，當(dāng)捕獲白色被攝 體的圖像時可獲得適當(dāng)?shù)男Ｕ?。〈修改示例〉在上述實施例的圖像拾取設(shè)備中，可以不提供如圖6所示配置的AF線Lf。例如，可 提供典型的AF水平線，其中在水平方向上排列在日本未審專利申請公開No. 2001-250931 和2005-303409中公開的一對光電轉(zhuǎn)換單元。即使在這些典型的AF線中，當(dāng)由于制造誤差 而出現(xiàn)位置偏移以產(chǎn)生從一對光電轉(zhuǎn)換單元的不平衡輸出時，也可進(jìn)行通過使用校正值3 的上述校正，從而允許精確的相位差A(yù)F算術(shù)。在上述實施例中，可以不采用具有AF線Lf的AF區(qū)域Ef，其中微透鏡ML具有與圖 6中所示的普通像素110的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。如圖22和23所示，可以采用具有AF線Lfr 的AF區(qū)域Efr，其中微透鏡MLr具有大于普通像素110的直徑的直徑。在此情況下，形成根 據(jù)微透鏡MLr的直徑的第一金屬44r的開口，具體地，稍微大于圖8中所示的開口 0P的開 口 OPr。利用這些微透鏡MLr (以及第一金屬44r的開口 OPr)，可提高AF像素對llfr的靈
16敏度。對于位置偏移的排列Pe中的AF像素對llg也成立。關(guān)于上述實施例的AF像素對，可以不采用在如圖8所示的黑色濾光鏡Fb正下方 具有阻擋部分0Q的第一金屬44。如圖24所示，可采用具有在黑濾色鏡Fb正下方形成的開 口 0P的第一金屬44a。在此情況下，為了抑制通過濾光鏡正下方的光電轉(zhuǎn)換單元PD接收 穿過黑濾光鏡Fb的光，使用的黑濾光鏡Fb優(yōu)選地具有低透射率(例如，3%或更低)。以 此方式，如果在黑濾光鏡Fb正下方形成開口 0P，則可以以與同樣在AF線Lf中的普通像素 110的排列的間距相同的間距將開口 0P提供給第一金屬，從而同樣使用普通像素110中的 第一金屬的設(shè)計。在如圖8所示構(gòu)造中，可以省略黑濾光鏡Fb。在此情況下，如上所述，暴 露第一金屬以導(dǎo)致重影閃光的顧慮。然而，這例如可通過為第一金屬的上表面上黑色或采 用由黑傳導(dǎo)材料形成的傳導(dǎo)層作為第一金屬來抑制。對于位置偏移的排列Pe中的AF像素 對llg這也成立。關(guān)于上述實施例中的圖像拾取設(shè)備，可以不采用具有僅具有如圖6所示的AF像素 對llf的AF線Lf的AF區(qū)域Ef。如圖25所示，可以采用具有AF線Lfa的AF區(qū)域Efa，其 中在AF像素對llf之間插入普通像素110。在此情況下，通過使用插入到AF線Lfa中的普 通像素110的圖像信息可以補充關(guān)于AF像素對llf中的被攝體的缺失的圖像信息，從而提
高圖像質(zhì)量。在上述實施例中，可以不采用提供有在普通像素線中形成的第一金屬41的每隔 一個開口 0P的AF線。替代地，可以采用提供有每兩個、三個或更多開口 0P的AF線。 關(guān)于根據(jù)上述實施例中的AF線Lf中的AF像素對1 If，光電轉(zhuǎn)換單元PD之上的組 件(微透鏡或濾色鏡)可以不從普通像素線Ln偏移半間距。替代地，在光電轉(zhuǎn)換單元PD 之上的組件按原樣的情況下，光電轉(zhuǎn)換單元PD可關(guān)于普通像素110的水平線偏移半間距。在上述實施例中，包括AF線Lf的圖像拾取設(shè)備101可以不提供給單鏡頭反射型 的數(shù)字相機(jī)，而是可以提供給緊湊型的數(shù)字相機(jī)。關(guān)于上述實施例中的AF像素對，透明濾色鏡可以不提供給第一金屬44的每個開 口 0P。替代地，可根據(jù)聚焦的精度的重要性提供在可視性特性上優(yōu)異的綠色濾色鏡，或可提 供紅色或藍(lán)色濾色鏡。在上述實施例中，微透鏡可放置在黑濾色鏡Fb上。利用以此方式放置的微透鏡， 可以以與普通像素110的排列的間距相似的間距布置微透鏡，并且還可以使用普通像素 110中的微透鏡的排列設(shè)計。本申請包含涉及于2009年3月31日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2009-084636中公開的主題，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。這完成了本發(fā)明的描述；上面的描述僅是示例，并且不意味著限制本發(fā)明。要理 解，可采用這里沒有示例性提到的不限數(shù)量的修改示例，而不偏離本發(fā)明的范圍。
1權(quán)利要求
一種成像設(shè)備，包括具有光電轉(zhuǎn)換單元的排列的圖像拾取設(shè)備，在該排列中，沿預(yù)定方向排列多對光電轉(zhuǎn)換單元，每對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的沿預(yù)定方向彼此相反傾斜的一對部分區(qū)域；以及焦點檢測部件，用于根據(jù)從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測；其中由于制造圖像拾取設(shè)備的誤差，從規(guī)范化位置出現(xiàn)相對位置偏移，在所述規(guī)范化位置中，通過具有預(yù)定光接收平衡的該對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束；以及所述焦點檢測部件包括校正部件，用于根據(jù)對應(yīng)于距規(guī)范化位置的位置偏移量的校正量，校正數(shù)據(jù)；以及用于根據(jù)通過校正部件校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測的部件。
2.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，在規(guī)范化位置處的該對光電轉(zhuǎn)換單元之上，提 供具有遮蔽穿過出射光瞳的光束的兩個遮光區(qū)域的遮光單元和插入到兩個遮光區(qū)域之間 的一個微透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中布置在規(guī)范化位置處的該對光電轉(zhuǎn)換單元，使 得一個微透鏡的光軸穿過插入該對光電轉(zhuǎn)換單元之間的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中所述圖像拾取設(shè)備具有光接收單元，其中形成光電轉(zhuǎn)換單元的矩陣排列； 該光電轉(zhuǎn)換單元的矩陣排列包括第一光電轉(zhuǎn)換排列，其中該對光電轉(zhuǎn)換單元在預(yù)定方向上彼此相鄰排列，以及 第二光電轉(zhuǎn)換排列，其中其每個之上提供有微透鏡的多個光電轉(zhuǎn)換單元在預(yù)定方向上 彼此相鄰排列；以及第一光電轉(zhuǎn)換排列和該個微透鏡之間的排列關(guān)系對應(yīng)于當(dāng)提供到第二光電轉(zhuǎn)換排列 的上部的微透鏡當(dāng)中的預(yù)定微透鏡在預(yù)定方向上相對偏移預(yù)定量時的排列結(jié)構(gòu)。
5.一種焦點檢測方法，包括下述步驟曝光具有光電轉(zhuǎn)換單元的排列的圖像拾取設(shè)備，在該排列中，沿預(yù)定方向排列多對光 電轉(zhuǎn)換單元，每對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的 出射光瞳中的沿預(yù)定方向彼此相反傾斜的一對部分區(qū)域；以及根據(jù)在曝光步驟的曝光之后從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得的數(shù) 據(jù)，執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測；其中由于制造圖像拾取設(shè)備的誤差，從規(guī)范化位置出現(xiàn)相對位置偏移，在所述規(guī)范化位置 中，通過具有預(yù)定光接收平衡的該對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束；以及 所述焦點檢測步驟包括以下步驟根據(jù)對應(yīng)于距規(guī)范化位置的位置偏移量的校正量，校正數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)在校正步驟中校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。
6.一種成像設(shè)備，包括具有光電轉(zhuǎn)換單元的排列的圖像拾取設(shè)備，在該排列中，沿預(yù)定方向排列多對光電轉(zhuǎn) 換單元，每對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射 光瞳中的沿預(yù)定方向彼此相反傾斜的一對部分區(qū)域；以及焦點檢測器，用于根據(jù)從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行 相位差檢測技術(shù)的焦點檢測；其中由于制造圖像拾取設(shè)備的誤差，從規(guī)范化位置出現(xiàn)相對位置偏移，在所述規(guī)范化位置 中，通過具有預(yù)定光接收平衡的該對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束；以及 所述焦點檢測器包 括校正器，根據(jù)對應(yīng)于距規(guī)范化位置的位置偏移量的校正量，校正數(shù)據(jù)；以及 焦點檢測器，根據(jù)通過校正器校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。
全文摘要
一種成像設(shè)備，包括具有光電轉(zhuǎn)換單元的排列的圖像拾取設(shè)備，在該排列中，沿預(yù)定方向排列多對光電轉(zhuǎn)換單元，每對光電轉(zhuǎn)換單元接收被攝體的光束，該被攝體的光束穿過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的沿預(yù)定方向彼此相反傾斜的一對部分區(qū)域；以及焦點檢測器，用于根據(jù)從光電轉(zhuǎn)換單元的排列中的該對光電轉(zhuǎn)換單元獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。所述焦點檢測器根據(jù)對應(yīng)于距規(guī)范化位置的位置偏移量的校正量，校正數(shù)據(jù)，并且根據(jù)校正的數(shù)據(jù)執(zhí)行相位差檢測技術(shù)的焦點檢測。
文檔編號H04N5/335GK101854473SQ201010145018
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者下田和人, 宇井博貴, 勝田恭敏, 藤井真一, 西村豐 申請人:索尼公司