專利名稱：攝像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于讀出在圖像傳感器的一部分中具有焦點檢測像素的攝像設備的像素信號的控制技術。
背景技術：
具有諸如CXD或CMOS傳感器的固態(tài)圖像傳感器的一些當前的攝像裝置具有實時取景功能。實時取景功能為以下功能能夠通過將連續(xù)從圖像傳感器讀出的圖像信號順次輸出至設置在照相機的背面或其它位置上的諸如液晶顯示器等的顯示裝置上，來確認被攝體圖像。而且，作為在攝像裝置的自動焦點檢測/調節(jié)方法中使用通過攝像鏡頭的光束的一般方法，存在對比度檢測方法(稱為模糊方法)和相位差檢測方法(稱為偏移方法)。對比度檢測方法為通常在運動圖像拍攝視頻裝置(便攜式攝像機)或數字靜態(tài)照相機中使用的方法，其中，圖像傳感器用作焦點檢測傳感器。在該方法中，圖像傳感器的輸出信號，特別是高頻成分的信息(對比度信息)被關注，并且將評價值最大的攝像透鏡位置設置為聚焦位置。然而，因為在少量地移動攝像透鏡時確定評價值，并且因為需要移動透鏡直到確定評價值為最大，因此，該方法不適于高速焦點調節(jié)操作，并且還稱為爬山方法。另一方面，相位差方法通常用在使用鹵化銀膠卷的單鏡頭反光照相機中，并且是對自動焦點檢測(自動調焦AF)單鏡頭反光照相機的實際使用貢獻最大的技術。在相位差方法中，通過攝像鏡頭的出射光瞳的光束被分割成兩束，并且通過一對焦點檢測傳感器分別接收各分割后的光束。然后，通過檢測基于接收光量所輸出的信號的偏移量，即，分割光束的方向上的相對位置偏移量，來直接確定攝像鏡頭的聚焦方向上的偏移量。因此，可以通過由焦點檢測傳感器執(zhí)行一次累積操作來獲得聚焦偏移的量和方向，并且高速焦點調節(jié)操作變?yōu)榭赡堋Ｈ欢?，為了將通過攝像鏡頭的出射光瞳的光束分割成兩束，并獲得與各光束相對應的信號，通常在攝像光路中設置諸如快速回位鏡或半鏡等的光路分割部件，并在前面設置焦點檢測光學系統(tǒng)和AF傳感器。為此，存在設備變得大和昂貴的缺點。還存在以下缺點由于退避快速回位鏡，因而不能在實時取景期間進行操作。為了消除上述缺點，提出一種設置有相位差檢測功能的圖像傳感器并在不需要專用AF傳感器的情況下實現高速相位差AF的技術。例如，在日本特開2000-156823中，通過使光接收單元的感光度區(qū)域從片上微透鏡的光軸偏心來對圖像傳感器的一部分感光器 (像素)設置光瞳分割功能。然后，通過在攝像像素組之間以預定間隔配置這些像素作為焦點檢測像素來進行相位差焦點檢測。因為配置焦點檢測像素的位置與攝像像素的缺陷部分相對應，因此通過從周圍的攝像像素信息進行插值來創(chuàng)建圖像信息。此外，在日本特開2000-292686中，通過將圖像傳感器的一部分像素的光接收單元分割成兩部分來提供光瞳分割功能。然后，通過在攝像像素組之間以預定間隔配置這些像素作為焦點檢測像素來進行相位差焦點檢測。同樣，在該技術中，因為配置焦點檢測像素的位置與攝像像素的缺陷部分相對應，因此通過從周圍的攝像像素信息進行插值來創(chuàng)建圖像信息。
然而，因為在上述的日本特開2000-156823和日本特開2000-292686中，在配置了焦點檢測像素并作為攝像像素的缺陷部分的位置處，通過從周圍的攝像像素進行插值來創(chuàng)建圖像信息，因而存在根據被攝體可能不能正確地進行插值的情況。為此，盡管在焦點檢測像素的數量比普通攝像像素的數量小的情況下，圖像質量的劣化小，但存在圖像質量的劣化隨著焦點檢測像素的比例增大而變大的問題。而且，在進行實時取景的情況下，為了實現目標幀頻，需要以高速從圖像傳感器進行讀出，并且已知一種通過間隔剔除圖像傳感器的一部分像素并以高速進行讀出來實現以上需求的方法。然而，當進行像素配置以使得在讀出的像素信號中包括焦點檢測像素時，與讀取全部像素的情況相比，焦點檢測像素相對于攝像像素的比例增大，并且對圖像質量的影響變大。針對上述問題，日本特開2000-156823給出以下建議。即，當間隔剔除讀出時，在沒有讀出焦點檢測像素的情況下進行實時取景，并且當進行自動焦點調節(jié)時，實時取景中斷，并讀出焦點檢測像素。然而，日本特開2000-156823具有以下問題因為當間隔剔除并以高速讀出圖像傳感器的一部分像素時，沒有讀出焦點檢測像素，因而在進行實時取景的同時不能進行自動焦點調節(jié)。

發(fā)明內容
考慮上述問題做出本發(fā)明，并且本發(fā)明在從具有離散配置的焦點檢測像素的圖像傳感器的攝像設備的圖像傳感器中間隔剔除讀出像素信號時，抑制由焦點檢測像素引起的圖像質量的劣化。根據本發(fā)明的第一方面，一種攝像設備，包括圖像傳感器，在所述圖像傳感器中在水平方向和垂直方向上二維地排列有多個像素，并且所述圖像傳感器包括第一像素組和離散地配置在構成所述第一像素組的數個像素之間的第二像素組，所述第一像素組用于對由攝像鏡頭形成的被攝體圖像進行光電轉換并生成圖像生成用的第一信號，所述第二像素組用于分割所述攝像鏡頭的光瞳區(qū)域，對來自分割后的光瞳區(qū)域的被攝體圖像進行光電轉換，并生成相位差檢測用的第二信號；焦點調節(jié)部件，用于基于來自所述第二像素組的第二信號來檢測所述攝像鏡頭的焦點狀態(tài)，并進行所述攝像鏡頭的焦點調節(jié)；讀出部件，其具有第一間隔剔除讀出模式和第二間隔剔除讀出模式，所述第一間隔剔除讀出模式以預定的間隔剔除比率和間隔剔除相位、對在水平方向和垂直方向上排列的所述多個像素的信號進行間隔剔除讀出，所述第二間隔剔除讀出模式以間隔剔除比率和間隔剔除相位至少之一與所述第一間隔剔除讀出模式不同的方式、對所述多個像素的信號進行間隔剔除讀出；以及選擇部件，用于根據所述攝像設備的狀態(tài)，從所述第一間隔剔除讀出模式和所述第二間隔剔除讀出模式中選擇操作所述讀出部件的模式。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是根據本發(fā)明實施例的照相機的結構圖。圖2是本發(fā)明實施例的固態(tài)圖像傳感器的框圖。圖3A、3B是本發(fā)明實施例的用于讀出所有像素的說明圖。
圖4A、4B是本發(fā)明實施例的用于間隔剔除讀出的說明圖。圖5A、5B是本發(fā)明實施例的圖像傳感器的攝像像素的平面圖和截面圖。圖6A、6B是本發(fā)明實施例的圖像傳感器的焦點檢測像素的平面圖和截面圖。圖7是本發(fā)明實施例的焦點檢測像素的配置圖案的說明圖。圖8是示出本發(fā)明實施例的操作流程的說明圖。圖9是示出本發(fā)明實施例的實時取景期間的攝像操作序列的時序圖。圖IOA是示出本發(fā)明實施例的間隔剔除讀出圖案的說明圖。圖IOB是示出本發(fā)明實施例的間隔剔除讀出圖案的說明圖。圖IOC是示出本發(fā)明實施例的間隔剔除讀出圖案的說明圖。圖11是本發(fā)明實施例的焦點檢測像素的配置圖案的說明圖。圖12A是示出本發(fā)明實施例的間隔剔除讀出圖案的說明圖。圖12B是示出本發(fā)明實施例的間隔剔除讀出圖案的說明圖。
具體實施例方式以下將參考附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。圖1是根據本發(fā)明實施例的作為攝像裝置的照相機的結構圖，并示出結合具有圖像傳感器的照相機主體與攝像鏡頭作為一個單元的數字照相機。在圖1中，附圖標記101 為配置在攝像光學系統(tǒng)(圖像形成光學系統(tǒng))的前端的第一透鏡組，并被保持為可在光軸的方向上移動。附圖標記102為光圈和快門兩用構件，并且除了通過調節(jié)其開口的直徑來調節(jié)攝像期間的光量以外，還在靜止圖像拍攝期間作為用于調節(jié)曝光時間的快門而移動。 附圖標記103為第二透鏡組。光圈和快門兩用構件102以及第二透鏡組103作為一個單元在光軸的方向上移動，并通過隨著第一透鏡組101的移動而工作來實現變倍作用(變焦功能)。附圖標記105為第三透鏡組，并通過在光軸的方向上移動來進行焦點調節(jié)。附圖標記106為光學低通濾波器，并且是用于減少所拍攝圖像的偽色和波紋的光學元件。附圖標記107為包括CMO S傳感器及其外圍電路的圖像傳感器。圖像傳感器107為二維單板顏色傳感器，其中在水平方向上具有m個像素并且垂直方向上具有η個像素的二維陣列中排列的光接收像素上、在片上形成以拜耳陣列排列的原色馬賽克濾波器。附圖標記111為變焦致動器，用于通過轉動未示出的凸輪筒在光軸方向上驅動第一透鏡組101、第二透鏡組 103以及它們之間的構件，以進行變倍操作。附圖標記112為光圈快門致動器，其除了控制光圈和快門兩用構件102的開口直徑以調節(jié)攝像光量以外，還進行靜止圖像拍攝時的曝光時間控制。附圖標記114為調焦致動器，用于驅動第三透鏡組105在光軸的方向上移動以進行焦點調節(jié)。附圖標記115為用于在攝像期間照明被攝體的電子閃光燈，盡管優(yōu)選為使用氙管的閃光燈照明裝置，但也可以使用設置有連續(xù)發(fā)光的LED的照明裝置。附圖標記116為AF 輔助光裝置，其通過投影鏡頭將具有預定開口圖案的掩模圖像投影到被攝體區(qū)域上，并提高針對暗的被攝體或具有低對比度的被攝體的焦點檢測能力。附圖標記121為照相機內的用于管理照相機主體的各種控制的CPU。CPU 121具有計算單元、ROM、RAM、A/D轉換器、D/ A轉換器和通信接口電路等，基于存儲在ROM中的預定程序來驅動照相機中的各電路，并進行諸如AF、圖像拍攝、圖像處理和記錄等的一系列操作。附圖標記122為電子閃光燈控制電路，用于控制與圖像拍攝操作同步的電子閃光燈115的點亮。附圖標記123為輔助光驅動電路，用于控制與焦點檢測操作同步的AF輔助光裝置116的點亮。附圖標記124為圖像傳感器驅動電路，用于控制圖像傳感器107的攝像操作，并且還對所獲得的圖像信號進行A/D轉換，并將圖像信號發(fā)送至CPU 121。附圖標記125為圖像處理電路，用于對由圖像傳感器107所獲得的圖像進行諸如γ轉換、顏色插值、JPEG壓縮等的處理。附圖標記1 為調焦驅動電路，用于基于焦點檢測結果進行調焦致動器114的驅動控制，并通過驅動第三透鏡組105在光軸的方向上移動來進行焦點調節(jié)。 附圖標記1 為光圈快門驅動電路，用于進行光圈快門致動器112的驅動控制以控制光圈和快門兩用構件102的開口。附圖標記129為變焦驅動電路，用于根據拍攝者的變焦操作來驅動變焦致動器111。附圖標記131為諸如IXD等的顯示裝置，用于顯示與照相機的圖像拍攝模式相關的信息、圖像拍攝之前的預覽圖像和拍攝之后的確認圖像、以及焦點檢測期間的聚焦狀態(tài)下的顯示圖像等。附圖標記132為操作開關組，包括電源開關、釋放(圖像拍攝觸發(fā)器)開關、變焦操作開關和攝像模式選擇開關等。附圖標記133為記錄所拍攝圖像的可拆卸閃速存儲器。圖2示出根據本發(fā)明實施例的圖像傳感器的框圖。此外，圖2中的框圖示出說明后述的讀出操作所需的最小結構，并且省略了像素復位信號等。在圖2中，附圖標記201為光電轉換器(以下稱為PDmn，m為X方向上的地址，其中，m = 0，1，...，m-l，以及η為Y方向上的地址，其中，η = 0，1，...，η-1)。光電轉換器201包括光電二極管、像素放大器和復位用的開關等。而且，本實施例的圖像傳感器包括以二維mXn陣列配置的光電轉換器。由于配置的復雜，僅將附圖標記給予左上方的光電轉換器PD00。附圖標記202為用于選擇光電轉換器PDmn的輸出的開關，并且由后述的垂直掃描電路208選擇各行。附圖標記203為用于臨時存儲光電轉換器PDmn的輸出的線存儲器，并存儲由垂直掃描電路所選擇的一行光電轉換器201的輸出。通常使用電容器。附圖標記204 為連接至水平輸出線的、用于將水平輸出線復位至預定電位VHRST的開關，并由信號HRST 控制。附圖標記205為用于將存儲在上述線存儲器203中的光電轉換器PDmn的輸出順次輸出至水平輸出線的開關，并通過由后述的水平掃描電路206順次掃描開關HO Hm-I來讀出一行光電轉換器的輸出。附圖標記206為水平掃描電路，用于順次掃描存儲在線存儲器中的光電轉換器的輸出，并將其輸出至水平輸出線。信號PHST為輸入至水平掃描電路的數據，而PHl和PH2 為偏移時鐘輸入，并且當PHl = H時設置數據，并在PH2的情況下鎖存數據?？梢酝ㄟ^將偏移時鐘輸入PH1、PH2來順次偏移PHST，并順次接通開關HO Hm-I。SKIP為在后述的間隔剔除讀出期間進行設置的控制端子輸入。通過將SKIP端子設置為H水平，可以以預定間隔跳過水平掃描電路。后面將說明與讀出操作有關的細節(jié)。附圖標記207為放大器，用于放大由水平掃描電路讀出的信號。另外，附圖標記 208為垂直掃描電路，可以通過進行順次掃描并輸出VO Vn-I來選擇光電轉換器PDmn的選擇開關202。與水平掃描電路相似，通過數據輸入PVST、偏移時鐘PVl和PV2、以及間隔剔除讀出設置SKIP來控制控制信號。因為操作與在水平掃描電路中的相同，所以省略其詳細說明。而且，在圖中沒有示出上述的控制信號。圖3A和;3B是在讀出圖2中的圖像傳感器的所有像素的情況下的說明圖。圖3A 是示出mXn個光電轉換器的配置的部分。圖中標記的R、G、B信號表示涂布在光電轉換器上的顏色濾波器。將使用拜耳陣列來說明本實施例，其中，在以2行X2列配置的4個像素中，對角地配置具有G(綠色)感光度的兩個像素，并且在其它兩個像素中配置各自具有 R(紅色)和B(藍色)感光度的像素。圖中上側和左側的編號為X和Y的編號。畫有斜線的像素為讀出的對象(所有像素將被讀出，所以所有像素都畫有斜線)。通常，還配置用于檢測黑色水平的遮光的OB (光學黑色)像素等，并且也讀出這些OB像素；然而，因為這些使得說明復雜，所以從本實施例省略。圖;3B示出在讀出圖像傳感器的所有像素的數據的情況下的時序圖，并通過由CPU 121控制圖像傳感器驅動電路124，并將脈沖發(fā)送至圖像傳感器來進行控制。將使用圖3說明讀出所有像素的操作。首先，驅動垂直掃描電路，并激活V0。此時，將第0行的像素的輸出分別輸出至各自的垂直輸出線。在這種狀態(tài)下，激活MEM信號，并且將各像素的數據采樣保持在線存儲器單元中。接著，激活PHST，輸入PHl和PH2的移位時鐘，順次激活HO Hm-I，并將像素信號輸出至水平輸出線。所輸出的像素信號通過放大器207被輸出為V0UT，并且通過未示出的 A/D轉換器被轉換成數字數據，并在圖像處理電路125中進行預定的圖像處理。接著，在垂直掃描電路中，激活VI，將第一行的像素信號輸出至垂直輸出線，并同樣地利用MEM信號將像素信號臨時存儲在線存儲器中。激活PHST，輸入PHl和PH2的移位時鐘，順次激活HO Hm-1，并且將像素信號輸出至水平輸出線的操作相同。以上述方式順次進行讀出直到第n-1 行。圖4A和4B是說明圖2的圖像傳感器的間隔剔除讀出的例子的圖。圖4A是示出 mXn個光電轉換器的配置的部分，并與圖3A中的圖像傳感器相同。畫有斜線的像素單元為用于間隔剔除讀出期間進行讀出的對象像素。在本實施例中，針對X和Y都間隔剔除讀出 1/3的像素。圖4B示出間隔剔除讀出期間的時序圖，并將使用圖4B的時序圖說明間隔剔除讀出操作。通過激活水平掃描電路206的SKIP端子來進行間隔剔除讀出設置。通過激活SKIP 端子將水平和垂直讀取電路的操作從各像素的順次掃描改變?yōu)槊?個像素的順次掃描。其具體的方法為公知的技術，并省略其細節(jié)。在該間隔剔除操作期間，首先，驅動垂直掃描電路，并激活V0。此時，將第0行像素的輸出輸出至各自的垂直輸出線。在該狀態(tài)下，激活MEM信號，并將各像素的數據采樣保持在線存儲器單元中。接著，激活PHST，并輸入PHl和PH2的移位時鐘。此時，通過將SKIP端子設置為激活來改變移位寄存器路徑，并將各三個像素的組的像素信號順次輸出至水平輸
出線作為H0、H3、H6.....Hm-3。所輸出的像素信號通過放大器207被輸出為V0UT，通過未
示出的A/D轉換器被轉換成數字數據，并在圖像處理電路125中進行預定的圖像處理。接著，與水平掃描電路相同，垂直掃描電路跳過Vl和V2，激活V3，并將第三行的像素信號輸出至垂直輸出線。之后，利用MEM信號將像素信號臨時存儲在線存儲器中。激活PHST，輸入
PHl和PH2的移位時鐘，順次激活H0、H3、H6.....Hm_3，并且將像素輸出輸出至水平輸出線
的操作相同。以上述方式，順次進行讀取直到第n-3行。以上述方式，水平地和垂直地進行1/3的間隔剔除讀出。圖5A、5B、6A和6B是說明攝像像素(輸出用于圖像生成的第一圖像信號的第一像素組)和焦點檢測像素(輸出相位差檢測用的第二信號的第二像素組)的結構的圖。本實施例采用拜耳陣列，其中，在以2行X2列配置的4個像素中，對角地配置具有G(綠色)感光度的兩個像素，并且在其它兩個像素中配置各自具有R(紅色)和B(藍色)感光度的像素。根據拜耳陣列的預定規(guī)則來分散配置焦點檢測像素。圖5A和5B示出攝像像素的位置和結構。圖5A是2X 2攝像像素的平面圖。如公知的，在拜耳陣列中，相互對角配置G像素，而在其它兩個像素中配置R和B像素。重復配置該2行X2列結構。圖5B示出圖5A中的截面A-A。附圖標記ML為配置在各像素的最前面的片上微透鏡，而附圖標記CFR為R(紅色)濾波器，附圖標記Cre為G(綠色)濾波器。 附圖標記PD為使用圖3A說明的CMOS傳感器的光電轉換器的模式表示，以及附圖標記CL 為用于形成用于傳送CMOS傳感器內的各種信號的信號線的布線層。附圖標記TL為攝像光學系統(tǒng)的模式表示。這里，攝像像素的片上微透鏡ML和光電轉換器PD以盡可能有效地取入通過攝像光學系統(tǒng)TL的光束的方式來構成。換句話說，攝像光學系統(tǒng)TL的出射光瞳EP和光電轉換器PD具有利用微透鏡ML的共軛關系，并且光電轉換器的有效面積被設計為大的面積。而且，盡管圖5B中說明了入射到R像素的光束，但G像素和B(藍色)像素也具有相同的結構。 因此，與攝像用的各RGB像素相對應的出射光瞳EP具有大的直徑，可以有效地取入來自被攝體的光束，并提高圖像信號的S/N。圖6A和6B示出用于在攝像鏡頭的水平方向上進行光瞳分割(光瞳區(qū)域分割)的焦點檢測像素的位置和結構。圖6A是包括焦點檢測像素的2行X2列的像素的平面圖。 在獲得攝像信號的情況下，G像素形成亮度信息的主要成分。因為人的圖像識別特性對亮度信息敏感，因而如果綠色像素丟失，則可以容易地識別出圖像質量的劣化。另一方面，盡管R或B像素獲得顏色信息，但人對于該顏色信息不敏感，即使獲得顏色信息的像素稍微丟失，也不會容易地注意到圖像質量的劣化。因此，在本實施例中，在2行X2列的像素中，G 像素保持為攝像像素，而R和B像素成為焦點檢測像素。這些由圖6A中的SA和SB示出。圖6B示出圖6A中的截面A_A。微透鏡ML和光電轉換器PD具有與圖5B所示的攝像像素相同的結構。因為在本實施例中，在圖像生成時不使用焦點檢測像素的信號，因而代替顏色分離用的顏色濾波器而配置透明膜CFW(白色)。而且，布線層CL的開口部相對于微透鏡ML的中心線在一個方向上偏移，以利用圖像傳感器進行光瞳分割。具體地，因為像素 SA及其開口部EPHA朝向右側偏移，因而接收到通過攝像鏡頭TL的左側的出射光瞳EPHA的光束。同樣，因為像素SB的開口部OPHB朝向左側偏移，因而接收到通過攝像鏡頭TL的右側的出射光瞳EPHB的光束。因此，將像素SA規(guī)則地排列在水平方向上，并且由該組像素獲得的被攝體圖像為A圖像。而且，還將像素SB規(guī)則地排列在水平方向上，并且由該組像素獲得的被攝體圖像為B圖像，可以通過檢測A圖像和B圖像之間的相位差來檢測被攝體圖像的焦點變化量(散焦量)。而且，在要檢測垂直方向上的焦點變化量的情況下，可以采用以下結構SA及其開口部OPHA朝向上側偏移，并且SB及其開口部OPHB朝向下側偏移。圖7是示出根據本實施例的攝像像素和焦點檢測像素的配置的圖。在圖7中，G 為涂布有綠色濾波器的像素，R為涂布有紅色濾波器的像素，以及B為涂布有藍色濾波器的像素。而且，圖中的SA是以像素的開口部在水平方向上偏移的方式形成的焦點檢測像素， 并且是用于檢測相對于后述的SB像素組的在水平方向上的圖像變化量的基準像素組。而且，SB是以像素的開口部在與SA像素相反的方向上偏移的方式形成的像素，并且是用于檢測相對于SA像素組的在水平方向上的圖像變化量的參考像素組。SA和SB像素的斜線部分示出偏移后的像素的開口部。而且，盡管焦點檢測像素組具有焦點檢測像素配置，但考慮到不能使用焦點檢測像素組來用于攝像，在本實施例中，在X和Y方向上以適度的間隔離散地配置焦點檢測像素組。而且，為了防止注意到圖像劣化，期望在G像素部分不進行配置。在本實施例中，在圖中的粗黑框所示的MXM像素的塊中配置5對SA像素和SB像素。圖中的BL0CK_N(i，j) 表示塊名，并通過一個塊完成像素配置圖案。此外，可以通過根據需要而在圖像傳感器的任意位置處配置塊單位來進行對整個圖像畫面的擴張。將使用圖8至圖10來說明在具有上述結構的系統(tǒng)中的本實施例的操作。在圖8的步驟SlOl中，當開始實時取景(或運動圖像記錄)時，初始化各實時取景控制參數，并且處理進入步驟S102。在步驟S102中，進行用于連續(xù)從圖像傳感器讀出信號并進行順次顯示或記錄的所謂的實時取景操作。這里，將說明針對實時取景操作和運動圖像記錄的圖像信號的讀出控制。圖9是說明本實施例的實時取景期間的攝像操作序列的概要的時序圖。如圖9所示，在圖像傳感器107中，在進行了曝光操作之后，讀出圖像傳感器107內的各像素的累積電荷作為圖像信號。與作為控制脈沖的垂直同步信號VD和未示出的水平同步信號HD同步地進行該讀出操作。VD信號為表示圖像的一個幀的信號，并且在本實施例中，例如，每1/30 秒從CPU 121接收命令(因此，在本實施例中，將在假定每秒以30幀拍攝運動圖像的情況下進行說明)，并通過圖像傳感器驅動電路1 將VD信號發(fā)送至圖像傳感器107。而且，控制脈沖HD為圖像傳感器107的水平同步信號，并且通過在一個幀的周期期間以預定間隔發(fā)送根據水平線數的脈沖數來進行水平線控制。而且，針對各水平線進行像素復位，以使得與水平脈沖HD同步地到達所設置的累積時間(圖中的虛線所示)。當利用VD和HD信號進行累積讀出時，發(fā)送VD信號，并開始下一幀的累積操作。而且，將所讀出的圖像信號傳送至圖像處理電路125，進行缺陷像素插值等，進行圖像處理，并將圖像發(fā)送至安裝在照相機的背面等的顯示單元131。因為上述方式是公知的技術，所以將省略進一步的說明。而且，關于運動圖像記錄，在所讀出的信號類似地經過圖像處理之后， 將信號發(fā)送至閃速存儲器133并順次記錄該信號。而且，在本實施例的圖像傳感器107中， 除了攝像像素以外，還對一部分像素組設置光瞳分割功能，因而可以進行所謂的相位差AF。 將該焦點檢測像素考慮為缺陷像素，進行缺陷插值，進行圖像處理，并傳送至顯示電路。此外，獲得包括在圖像數據中的焦點檢測像素數據并將其傳送至圖像處理電路 125中的未示出的相位差檢測塊，以檢測攝像鏡頭的焦點狀況。接著，在該電路塊中進行光瞳分割的SA像素組和SB像素組的相關計算，并計算相位差AF評價值。利用相位差AF評價值，CPU 121控制調焦驅動電路126，操作調焦致動器114，并進行攝像鏡頭的焦點調節(jié)。 而且，由包括圖像處理電路125和CPU 121的測光檢測部件來進行測光，并確定諸如累積時間、增益和光圈等的曝光條件。CPU 121通過基于所確定的光圈值操作光圈快門致動器112 來驅動光圈。
而且，在進行普通實時取景的情況下，需要以高速從圖像傳感器間隔剔除讀出信號以實現目標幀頻。這里，將使用圖IOA 圖IOC來說明本實施例的間隔剔除讀出圖案。圖IOA 圖IOC為示出在水平方向上以1/3并在垂直方向上以1/3從如使用圖7 所述的圖像傳感器進行間隔剔除讀出的情況下輸出的信號的說明圖。此外，圖僅示出完成圖7中的像素配置圖案的一個塊，以不使得圖復雜。而且，圖中的標記有SA、SB、R、G、B的像素表示在間隔剔除讀出期間讀出的像素，不具有記號的像素表示不讀出的像素。圖IOA示出圖像質量優(yōu)先AF模式(第一間隔剔除讀出模式)中的間隔剔除讀出圖案，并且通過在水平方向上的1/3間隔剔除、以三個像素的周期從第一列開始讀出信號， 通過在垂直方向上的1/3間隔剔除、讀出由垂直線周期0所示的線中的像素信號。盡管此時從一個塊中讀出64個像素(8X8個像素)，但從這些像素中讀出焦點檢測像素SA和SB 的各自的一個像素。可以通過將這些焦點檢測像素的信號傳送至圖像處理電路125中的未示出的相位差檢測塊來計算相位差AF評價值。而且，焦點檢測像素被看作為圖像傳感器的缺陷像素，并在通過圖像處理電路125進行插值之后顯示并輸出為記錄圖像。而且，圖IOB示出高圖像質量模式(第二間隔剔除讀出模式)中的間隔剔除讀出圖案，并且通過在水平方向上的1/3間隔剔除、以三個像素的周期從第一行開始讀出信號， 通過在垂直方向上的1/3間隔剔除、讀出由垂直線周期1所示的線中的像素信號。因為此時沒有讀出焦點檢測像素SA和SB，所以不能獲得AF評價值。另一方面，因為針對所顯示和記錄的圖像信號，焦點檢測像素不是圖像信號的缺陷像素，所以對圖像的質量沒有影響，并可以獲得具有高的圖像質量的信號輸出。此外，圖IOC示出高精度AF模式中的間隔剔除讀出圖案，并且通過在水平方向上的1/3間隔剔除、以三個像素的周期從第一行開始讀出信號，通過在垂直方向上的1/3間隔剔除、讀出由垂直線周期2所示的線中的像素信號。盡管此時從一個塊中讀出64個像素 (8X8個像素)，但從這些像素中讀出焦點檢測像素SA和SB的各自的4個像素?？梢酝ㄟ^將這些焦點檢測像素的信號傳送至圖像處理電路125中的未示出的相位差檢測塊來計算相位差AF評價值，并且與上述圖像質量優(yōu)先AF模式相比，可以具有較高精度的焦點檢測。 另一方面，因為與上述圖像質量優(yōu)先AF模式相比，成為圖像傳感器的缺陷像素的焦點檢測像素數量大，所以對圖像質量的影響變大。這里將使用圖8的步驟S103 S109說明間隔剔除讀出圖案之間的切換。在步驟S103中，根據設置在未示出的鏡頭或照相機上的AF和MF開關的狀態(tài)進行間隔剔除讀出模式的選擇。當選擇MF時，處理進入步驟S109，并且將間隔剔除讀出模式設置為高圖像質量模式。當選擇AF時，處理進入步驟S104。這里，可以通過菜單或通過移動焦點調節(jié)環(huán)來半自動地進行AF/MF模式切換，但不限于物理開關。在步驟S104中，根據自動焦點調節(jié)功能(AF)是否正在工作(工作狀況)來進行間隔剔除讀出模式選擇。在不進行AF的情況下，處理進入步驟S109，并且將間隔剔除讀出模式設置為高圖像質量模式。在正在進行AF的情況下，處理進入步驟S105。在步驟S105中，根據設置為當前曝光控制的光圈的狀態(tài)來進行間隔剔除讀出模式選擇。這是因為，當將光圈縮小至預定量以上時，期望光量沒有到達焦點檢測像素SA和 SB，這使得不能進行焦點檢測。在將光圈縮小至F8. 0以上的情況下，處理進入步驟S109，并將間隔剔除讀出模式設置為高圖像質量模式，以及在將光圈控制為在F8. 0的開放側的情況下，處理進入步驟S106。盡管這里閾值光圈量為F8. 0，但不限于此。在步驟S106中，根據是否正在記錄運動圖像來進行間隔剔除讀出模式選擇。在正在記錄運動圖像的情況下，處理進入步驟S108，并將間隔剔除讀出模式設置為圖像質量優(yōu)先AF模式。在沒有正在記錄運動圖像的情況下(實時取景正在工作)，處理進入步驟S107， 并將間隔剔除讀出模式設置為高精度AF模式。這基于以下事實圖像質量在運動圖像記錄期間比在實時取景期間更重要，并且在實時取景時，作為靜止圖像拍攝的預覽圖像的靜止圖像所需的焦點檢測精度很重要。而且，在運動圖像記錄期間，可以將間隔剔除讀出模式設置為高圖像質量模式，并且可以不讀出焦點檢測像素。在步驟SllO中，當給出實時取景和運動圖像記錄結束的通知時，在進行了實時取景和運動圖像記錄的結束處理之后，照相機進入待機狀態(tài)。另一方面，在沒有給出結束通知的情況下，處理繼續(xù)進入步驟S102，并繼續(xù)實時取景和運動圖像記錄處理。此外，盡管在本實施例中，在間隔剔除讀出期間讀出的焦點檢測像素相對于普通攝像像素的像素比率在高圖像質量模式時為0%，在圖像質量優(yōu)先AF模式時為3. 125%，以及在高精度AF模式時為12.5%，但不限于此，自不待言，可以任意調整混合比率。而且，盡管在本實施例中，存在三種類型的間隔剔除讀出模式，但不限于三種類型，可以有四種以上的類型。而且，盡管在本實施例中，在水平方向和垂直方向上的間隔剔除比率為1/3，但不限于1/3。還可以根據間隔剔除讀出模式來改變該比率。圖11示出根據間隔剔除讀出模式來改變間隔剔除比率，并改變焦點檢測像素的讀出的例子。圖11是示出在根據間隔剔除讀出模式改變間隔剔除比率，并改變焦點檢測像素的讀出的情況下、攝像像素和焦點檢測像素的配置的圖。在圖11中，G為涂布有綠色濾波器的像素，R為涂布有紅色濾波器的像素，以及B為涂布有藍色濾波器的像素。而且，圖中的 SA是以像素部的開口在水平方向上偏移的方式形成的焦點檢測用的像素，并且是用于檢測相對于上述的SB像素組的在水平方向上的圖像偏移量的基準像素組。此外，SB是以像素的開口部在與SA像素相反的方向上偏移的方式形成的像素，并且是用于檢測相對于SA像素組的在水平方向上的圖像偏移量的參考像素組。SA和SB像素的斜線部分示出偏移像素的開口部。此外，考慮到焦點檢測像素組不能用于攝像，本實施例的焦點檢測像素配置使得在X和Y方向上以某間隔離散地配置焦點檢測像素組。而且，期望在G像素部分不配置焦點檢測像素組，以使得不會注意到圖像的劣化。在本實施例中，在圖中的粗黑框所示的30X30 個像素的塊中配置兩對SA像素和SB像素，并在一個塊中完成像素配置圖案。此外，可以通過根據需要而在圖像傳感器的任意位置處配置塊單位來進行對整個圖像畫面的擴張。這里，將使用圖12A和圖12B說明在包括圖11所示的像素配置的圖像傳感器中， 通過改變間隔剔除讀出期間的間隔剔除比率來改變讀出的焦點檢測像素相對于普通攝像像素的像素比率的方法。圖12A和12B是示出從使用圖11所述的圖像傳感器、在水平方向和垂直方向上進行間隔剔除讀出的情況下輸出的信號的說明圖。此外，在圖中，僅示出完成圖11中的圖像配置圖案的一個塊，以不使得圖復雜。而且，圖中標記有SA、SB、R、G、B的像素表示間隔剔除讀出期間讀出的像素，不具有記號的像素表示不讀出像素。圖12A示出圖像質量優(yōu)先AF 模式中的間隔剔除讀出圖案，并且通過在水平方向上的1/3間隔剔除、以三個像素的周期從第一列開始讀出信號，通過在垂直方向上的1/3間隔剔除、以三線的周期從第一行開始讀出像素信號。盡管此時從一個塊中讀出100個像素(10X 10個像素)，但從這些像素中讀出焦點檢測像素SA和SB的各自的一個像素?？梢酝ㄟ^將這些焦點檢測像素的信號傳送至圖像處理電路125中的未示出的相位差檢測塊來計算相位差AF評價值。而且，焦點檢測像素被看作為圖像傳感器的缺陷像素，并在通過圖像處理電路125進行插值之后顯示并輸出為記錄圖像。此外，圖12B示出高精度AF模式中的間隔剔除讀出圖案，并且通過在水平方向上的1/3間隔剔除、以三個像素的周期從第一列開始讀出信號，通過在垂直方向上的1/5間隔剔除、以五線的周期從第一行開始讀出像素信號。盡管此時從一個塊中讀出60個像素 (6X10個像素)，但從這些像素中讀出焦點檢測像素SA和SB的各自的兩個像素?？梢酝ㄟ^將這些焦點檢測像素的信號傳送至圖像處理電路125中的未示出的相位差檢測塊來計算相位差AF評價值，并且與上述圖像質量優(yōu)先AF模式相比，可以具有較高精度的焦點檢測。 另一方面，因為與上述圖像質量優(yōu)先AF模式相比，成為圖像傳感器的缺陷像素的焦點檢測像素數量大，所以對圖像質量的影響變大。如上所述，當實時取景或運動圖像記錄期間的間隔剔除讀出時，可以通過根據照相機的狀態(tài)而改變間隔剔除讀出線周期以及間隔剔除比率，來改變包括在讀出的像素信號中的焦點檢測像素的比率。為此，可以在不導致圖像質量的不必要的劣化的情況下簡單地進行適當的讀出控制。此外，可以通過對焦點檢測像素進行插值并生成圖像信號，來在不中斷實時取景顯示或運動圖像記錄的情況下進行AF操作。盡管已經參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實施例。所附權利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功能。本申請要求于2009年2月6日提交的日本專利申請2009-(^6688的優(yōu)先權，其全部內容通過引用包含于此。
權利要求
1.一種攝像設備，包括圖像傳感器，在所述圖像傳感器中在水平方向和垂直方向上二維地排列有多個像素， 并且所述圖像傳感器包括第一像素組和離散地配置在構成所述第一像素組的數個像素之間的第二像素組，所述第一像素組用于對由攝像鏡頭形成的被攝體圖像進行光電轉換并生成圖像生成用的第一信號，所述第二像素組用于分割所述攝像鏡頭的光瞳區(qū)域，對來自分割后的光瞳區(qū)域的被攝體圖像進行光電轉換，并生成相位差檢測用的第二信號；焦點調節(jié)部件，用于基于來自所述第二像素組的第二信號來檢測所述攝像鏡頭的焦點狀態(tài)，并進行所述攝像鏡頭的焦點調節(jié)；讀出部件，其具有第一間隔剔除讀出模式和第二間隔剔除讀出模式，所述第一間隔剔除讀出模式以預定的間隔剔除比率和間隔剔除相位、對在水平方向和垂直方向上排列的所述多個像素的信號進行間隔剔除讀出，所述第二間隔剔除讀出模式以間隔剔除比率和間隔剔除相位至少之一與所述第一間隔剔除讀出模式不同的方式、對所述多個像素的信號進行間隔剔除讀出；以及選擇部件，用于根據所述攝像設備的狀態(tài)，從所述第一間隔剔除讀出模式和所述第二間隔剔除讀出模式中選擇操作所述讀出部件的模式。
2.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，所述選擇部件根據所述焦點調節(jié)部件的工作狀況，從所述第一間隔剔除讀出模式和所述第二間隔剔除讀出模式中選擇操作所述讀出部件的模式。
3.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，還包括運動圖像記錄部件，所述運動圖像記錄部件用于順次記錄從所述圖像傳感器讀出的圖像信號，并且所述選擇部件根據所述運動圖像記錄部件是否正在記錄運動圖像的狀態(tài)，從所述第一間隔剔除讀出模式和所述第二間隔剔除讀出模式中選擇操作所述讀出部件的模式。
4.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，所述選擇部件根據設置在所述攝像鏡頭處的光圈的狀態(tài)，從所述第一間隔剔除讀出模式和所述第二間隔剔除讀出模式中選擇操作所述讀出部件的模式。
全文摘要
攝像設備包括具有第一像素組和第二像素組的圖像傳感器；焦點調節(jié)單元，用于基于來自第二像素組的信號進行攝像鏡頭的焦點調節(jié)；讀出單元，具有第一間隔剔除讀出模式和第二間隔剔除讀出模式，第一間隔剔除讀出模式以預定的間隔剔除比率和間隔剔除相位、間隔剔除讀出多個像素的信號，第二間隔剔除讀出模式以間隔剔除比率和間隔剔除相位至少之一與第一間隔剔除讀出模式不同、間隔剔除讀出多個像素的信號；以及選擇單元，用于根據攝像設備的狀態(tài)、從第一間隔剔除讀出模式和第二間隔剔除讀出模式中選擇操作讀出單元的模式。
文檔編號H04N9/04GK102318335SQ20108000699
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權日2009年2月6日
發(fā)明者廣瀨稔 申請人:佳能株式會社