專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像傳感器和攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器和具有該圖像傳感器的攝像設(shè)備，尤其涉及能夠使用二維配置的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)拍攝靜止圖像和/或運(yùn)動(dòng)圖像的圖像傳感器以及用于使用該圖像傳感器來(lái)進(jìn)行相位差焦點(diǎn)檢測(cè)的攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于能夠記錄運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像的電子照相機(jī)，已提出了使用用于圖像記錄的圖像傳感器來(lái)利用相位差檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)。在該相位差檢測(cè)方法中，將已穿過(guò)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的光束分割成兩個(gè)光束。分割得到的這兩個(gè)光束由一組焦點(diǎn)檢測(cè)用光接收元件組所接收。對(duì)作為根據(jù)光接收量所輸出的兩個(gè)圖像的一對(duì)圖像的信號(hào)波形 之間的偏移量、即光束的光瞳分割方向上所產(chǎn)生的相對(duì)位置偏移量進(jìn)行檢測(cè)，由此獲得拍攝光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)偏移量(散焦量)。該方法的焦點(diǎn)檢測(cè)特性依賴(lài)于焦點(diǎn)檢測(cè)像素的排列或者這些像素的光瞳分割特性形狀。因而，已提出了與像素內(nèi)結(jié)構(gòu)或排列有關(guān)的各種技術(shù)以提聞焦點(diǎn)檢測(cè)特性。另一方面，期望圖像傳感器獲取噪聲很少的高分辨率圖像。為此，該圖像傳感器的各像素優(yōu)選接收已穿過(guò)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中盡可能寬的區(qū)域的光束。然而，使用較寬光瞳區(qū)域中的光束可能與提高相位差焦點(diǎn)檢測(cè)的性能相沖突。為了滿(mǎn)足攝像功能和相位差檢測(cè)功能這兩者，提出了以下技術(shù)。例如，在日本特開(kāi)2007-158692中，在圖像傳感器的各像素中，該像素的中央?yún)^(qū)域配置有第一光電轉(zhuǎn)換單元并且該像素周?chē)渲糜械诙怆娹D(zhuǎn)換單元。使用第一光電轉(zhuǎn)換單元的輸出來(lái)生成圖像信號(hào)，并且使用第二光電轉(zhuǎn)換單元的輸出來(lái)進(jìn)行相位差焦點(diǎn)檢測(cè)。在日本特開(kāi)2009-015164中，提供了光電轉(zhuǎn)換單元的分割中心位置不同的多個(gè)像素組，以確保針對(duì)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳位置的變化的冗余性。根據(jù)出射光瞳位置來(lái)選擇最佳像素組，由此減輕焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的光接收量的不均衡。在日本特開(kāi)2007-279312中，與攝像像素?zé)o關(guān)地提供了兩種焦點(diǎn)檢測(cè)像素。使其中一種焦點(diǎn)檢測(cè)像素的測(cè)距光瞳在光瞳排列方向上的重心之間的距離w3不同于另一種焦點(diǎn)檢測(cè)像素的測(cè)距光瞳在光瞳排列方向上的重心之間的距離w3。公開(kāi)了基于散焦量的大小來(lái)選擇這兩種焦點(diǎn)檢測(cè)像素的其中一種。然而，在日本特開(kāi)2007-158692所公開(kāi)的技術(shù)中，由于像素結(jié)構(gòu)重視攝像特性，因此并非必須獲得良好的焦點(diǎn)檢測(cè)特性。例如，對(duì)于f 值大、即出射光瞳直徑小的拍攝光學(xué)系統(tǒng)，向著焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的光束發(fā)生漸暈，并且可能無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。另外，在圖像傳感器的周邊部、即像圖像高度較大的區(qū)域中，出射光瞳直徑由于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的漸暈而變小。漸暈狀態(tài)根據(jù)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的型號(hào)、變焦?fàn)顟B(tài)和調(diào)焦?fàn)顟B(tài)而改變。因而，焦點(diǎn)可檢測(cè)區(qū)域也根據(jù)這些狀態(tài)而改變，從而使得難以進(jìn)行穩(wěn)定的焦點(diǎn)檢測(cè)。在日本特開(kāi)2009-015164所公開(kāi)的技術(shù)中，由于光瞳分割在一個(gè)方向上受到限制，因此無(wú)法對(duì)具有僅與該方向垂直的方向上的亮度分布的被攝體進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。為了提高圖像獲取所用的裝置靈敏度，需要使光電轉(zhuǎn)換單元的面積較大。然而，在散焦較大的狀態(tài)下，焦點(diǎn)檢測(cè)圖像的模糊也變大，并且焦點(diǎn)可檢測(cè)的散焦范圍較窄。在日本特開(kāi)2007-279312中，兩種焦點(diǎn)檢測(cè)像素并未用作攝像像素，因此在獲取圖像時(shí)變?yōu)槿毕菹袼?。另一方面，?dāng)使用具有光瞳分割功能的圖像傳感器時(shí)，可以獲取到具有視差信息的3D圖像。然而，即使當(dāng)使用日本特開(kāi)2007-158692和日本特開(kāi)2009-015164所述的技術(shù)時(shí)，也無(wú)法獲知如何使焦點(diǎn)檢測(cè)功能和3D圖像獲取功能這兩者都最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述情形而作出的，并且使焦點(diǎn)可檢測(cè)的散焦范圍變寬并使近似聚焦?fàn)顟B(tài)(near in-focus state)下的檢測(cè)精度提高。 本發(fā)明還與被攝體的亮度分布的方向無(wú)關(guān)地使焦點(diǎn)可檢測(cè)的散焦范圍變寬并使近似聚焦?fàn)顟B(tài)下的檢測(cè)精度提高。本發(fā)明還使焦點(diǎn)檢測(cè)功能和3D圖像獲取功能這兩者都最優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種圖像傳感器，包括第一攝像像素和第二攝像像素，其各自用于檢測(cè)拍攝光學(xué)系統(tǒng)所形成的被攝體圖像，并生成記錄圖像，其中，所述第一攝像像素和所述第二攝像像素各自包括沿著第一方向分割得到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元具有如下功能對(duì)來(lái)自所述拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束中的分割光束所形成的多個(gè)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出要用于檢測(cè)相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及所述第一攝像像素所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的要用于檢測(cè)相位差的光電轉(zhuǎn)換單元的基線長(zhǎng)度比所述第二攝像像素所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的要用于檢測(cè)相位差的光電轉(zhuǎn)換單元的基線長(zhǎng)度長(zhǎng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種圖像傳感器，包括攝像像素，用于檢測(cè)拍攝光學(xué)系統(tǒng)所形成的被攝體圖像，并生成記錄圖像，其中，所述攝像像素包括沿著第一方向分割得到的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元,其中n是不小于2的整數(shù),所述2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元各自具有如下功能對(duì)來(lái)自所述拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束中的分割光束所形成的圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出要用于檢測(cè)相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及所述圖像傳感器具有以下兩種模式使用所述攝像像素所包括的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于內(nèi)側(cè)的具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差的模式；以及使用所述攝像像素所包括的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元外側(cè)的具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差的模式。此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種包括前述圖像傳感器的其中一個(gè)的攝像設(shè)備。通過(guò)以下(參考附圖)對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并和說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列的圖；圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的讀取電路的結(jié)構(gòu)的圖4A和4B是當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為中間(Middle)狀態(tài)時(shí)、位于畫(huà)面中央的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的投影關(guān)系的說(shuō)明圖；圖5A飛D是示出當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為中間狀態(tài)時(shí)、位于畫(huà)面中央的像素在出射光瞳面上的投影圖像的圖；圖6A和6B是當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為中間狀態(tài)時(shí)、位于畫(huà)面周邊的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的投影關(guān)系的說(shuō)明圖；圖7A 7D是示出當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為中間狀態(tài)時(shí)、位于畫(huà)面周邊的像素在出射光瞳面上的投影圖像的圖；圖8A和8B是當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為廣角(Wide)狀態(tài)時(shí)、位于畫(huà)面周邊的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的投影關(guān)系的說(shuō)明圖；圖9A和9B是當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)攝(Tele)狀態(tài)時(shí)、位于畫(huà)面周邊的像素的光電轉(zhuǎn)換 單元的投影關(guān)系的說(shuō)明圖；圖IOA和IOB是用于說(shuō)明畫(huà)面上的特定位置處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)的圖；圖11是用于說(shuō)明當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為中間狀態(tài)時(shí)、光電轉(zhuǎn)換單元與出射光瞳的投影圖像之間的位置關(guān)系的圖；圖12是用于說(shuō)明當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為廣角狀態(tài)時(shí)、光電轉(zhuǎn)換單元與出射光瞳的投影圖像之間的位置關(guān)系的圖；圖13是用于說(shuō)明當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)攝狀態(tài)時(shí)、光電轉(zhuǎn)換單元與出射光瞳的投影圖像之間的位置關(guān)系的圖；圖14A 14C是用于說(shuō)明第一像素和第二像素的輸出信號(hào)中由散焦所引起的變化的圖；圖15A和15B是用于說(shuō)明第一像素和第二像素的輸出信號(hào)之間的依賴(lài)于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的差異的圖；圖16A 16C是用于說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的在創(chuàng)建3D圖像時(shí)對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的輸出進(jìn)行相加的方法的概念圖；圖17A和17B是示出焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的圖像、焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)和散焦映射的示例的圖；圖18是示出根據(jù)第一實(shí)施例的照相機(jī)在拍攝時(shí)的主要過(guò)程的流程圖；圖19是根據(jù)第一實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖；圖20是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像記錄子例程的流程圖；圖21是示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列的圖；圖22A12C是用于說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的在創(chuàng)建3D圖像時(shí)對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的輸出進(jìn)行相加的方法的概念圖；圖23是示出根據(jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列的圖；圖24是示出根據(jù)第四實(shí)施例的照相機(jī)在拍攝時(shí)的主要過(guò)程的流程圖；圖25是根據(jù)第四實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖；圖26A和26B是用于說(shuō)明根據(jù)第五實(shí)施例的圖像傳感器的多個(gè)基線長(zhǎng)度的圖；圖27A和27B是不出根據(jù)第五實(shí)施例的三種散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的表；圖28是根據(jù)第五實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖29是示出根據(jù)第五實(shí)施例的變形例的三種散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的表；圖30是示出根據(jù)第五實(shí)施例的另一變形例的三種散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的表；圖31是示出根據(jù)第六實(shí)施例的三種散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的表；圖32是根據(jù)第六實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖；以及圖33是示出根據(jù)第六實(shí)施例的變形例的三種散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的表。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。第一實(shí)施例
圖I示出用作根據(jù)本發(fā)明的包括圖像傳感器的攝像設(shè)備的數(shù)字照相機(jī)的示意結(jié)構(gòu)。圖I示出通過(guò)使包括圖像傳感器的照相機(jī)本體與拍攝光學(xué)系統(tǒng)一體化或相連接所形成的數(shù)字照相機(jī)。該數(shù)字照相機(jī)可以記錄運(yùn)動(dòng)圖像和靜止圖像。參考圖1，第一透鏡組101配置在拍攝光學(xué)系統(tǒng)(攝像光學(xué)系統(tǒng))的端部，并且被保持為可以在光軸方向上往返移動(dòng)。光圈102調(diào)節(jié)其開(kāi)口直徑以調(diào)節(jié)拍攝時(shí)的光量，并且在拍攝靜止圖像時(shí)還具有作為曝光時(shí)間控制快門(mén)的功能。附圖標(biāo)記103表示第二透鏡組。光圈102和第二透鏡組103與第一透鏡組101的往返移動(dòng)同步地在光軸方向上一體地往返移動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)變倍功能(變焦功能)。第三透鏡組105在光軸方向上往返移動(dòng)以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。光學(xué)低通濾波器106是用于減輕所拍攝圖像的偽色或摩爾紋的光學(xué)元件。圖像傳感器107由二維CMOS傳感器及其周邊電路構(gòu)成。圖像傳感器107使用二維單板多色傳感器，其中在該二維單板多色傳感器中，水平方向上的M個(gè)像素和垂直方向上的N個(gè)像素排列成矩陣，并且片上原色馬賽克濾波器以拜爾排列形成。注意，后面將詳細(xì)說(shuō)明圖像傳感器107的結(jié)構(gòu)。變焦致動(dòng)器111手動(dòng)或者利用致動(dòng)器使凸輪筒(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)以使第一透鏡組Ior第三透鏡組105在光軸方向上往返移動(dòng)，由此進(jìn)行變倍操作。光圈快門(mén)致動(dòng)器112控制光圈102的開(kāi)口直徑以調(diào)節(jié)拍攝光量，并且還進(jìn)行拍攝靜止圖像時(shí)的曝光時(shí)間控制。調(diào)焦致動(dòng)器114使第三透鏡組105在光軸方向上往返移動(dòng)以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。無(wú)線通信單元115包括用以經(jīng)由諸如因特網(wǎng)等的網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的天線和信號(hào)處理電路。照相機(jī)的姿勢(shì)檢測(cè)單元116使用電子水準(zhǔn)儀來(lái)判斷照相機(jī)的拍攝姿勢(shì)，即判斷是橫向姿勢(shì)拍攝還是縱向姿勢(shì)拍攝。照相機(jī)內(nèi)CPU 121對(duì)照相機(jī)本體進(jìn)行各種控制，并且包括運(yùn)算單元、ROM、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和通信接口電路等。CPU 121基于ROM內(nèi)所存儲(chǔ)的預(yù)定程序來(lái)對(duì)照相機(jī)中所設(shè)置的各種電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并執(zhí)行包括AF、拍攝以及圖像處理和記錄等的一系列操作。通信控制電路122經(jīng)由通信單元115將所拍攝圖像從照相機(jī)發(fā)送至服務(wù)器計(jì)算機(jī)或者從服務(wù)器計(jì)算機(jī)接收?qǐng)D像或各種信息。姿勢(shì)檢測(cè)電路123基于姿勢(shì)檢測(cè)單元116的輸出信號(hào)來(lái)判斷照相機(jī)的姿勢(shì)。圖像傳感器驅(qū)動(dòng)電路124控制圖像傳感器107的攝像操作，并且還對(duì)所獲取圖像信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將其發(fā)送至CPU 121。圖像處理電路125對(duì)圖像傳感器107所獲取的圖像進(jìn)行諸如Y轉(zhuǎn)換、顏色插值和JPEG壓縮等的處理。調(diào)焦驅(qū)動(dòng)電路126基于焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制調(diào)焦致動(dòng)器114以在光軸方向上對(duì)第三透鏡組105進(jìn)行往返驅(qū)動(dòng)，由此進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。光圈驅(qū)動(dòng)電路128驅(qū)動(dòng)和控制光圈快門(mén)致動(dòng)器112以控制光圈102的開(kāi)口。變焦驅(qū)動(dòng)電路129根據(jù)用戶(hù)的變焦操作來(lái)驅(qū)動(dòng)變焦致動(dòng)器111。諸如IXD等的顯示裝置131顯示與照相機(jī)的拍攝模式有關(guān)的信息、拍攝前的預(yù)覽圖像和拍攝后的檢查用圖像、焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的聚焦?fàn)顟B(tài)顯示圖像以及照相機(jī)的姿勢(shì)信息等。操作開(kāi)關(guān)組132包括電源開(kāi)關(guān)、拍攝開(kāi)始開(kāi)關(guān)、變焦操作開(kāi)關(guān)和拍攝模式選擇開(kāi)關(guān)等。可拆卸的閃速存儲(chǔ)器133記錄所拍攝圖像。圖2示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器107的像素陣列，其中該像素陣列是使用本發(fā)明人所應(yīng)用的日本特開(kāi)平09-046596所公開(kāi)的技術(shù)而制造出的。圖2示出如下?tīng)顟B(tài)從拍攝光學(xué)系統(tǒng)側(cè)觀察二維CMOS區(qū)域傳感器的垂直方向(Y方向)上的12行以及水平方向(X方向)上的14列的范圍。拜爾排列適用于彩色濾波器。在奇數(shù)行的像素上交替配置綠色濾波器和紅色濾波器。在偶數(shù)行的像素上交替配置藍(lán)色濾波器和綠色濾波器。圓211i表示片上微透鏡。配置在片上微透鏡211i內(nèi)側(cè)的多個(gè)矩形各自表示光電轉(zhuǎn)換單元。在本發(fā)明中，各像素包括在X方向上進(jìn)行了 m分割并且在Y方向上進(jìn)行了 n分割(m和n是I以上的整數(shù))的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，并且可以獨(dú)立讀取這些光電轉(zhuǎn)換單元的光 電轉(zhuǎn)換信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，像素內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換單元的分割圖案并不相同，并且該圖像傳感器包括分割圖案不同的多個(gè)像素。以下將說(shuō)明這些像素的特征。注意，在以下說(shuō)明中，將分割得到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元相連結(jié)并被看作一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的形狀稱(chēng)為連結(jié)形狀，并且以下將該連結(jié)形狀的中心稱(chēng)為連結(jié)中心。第一像素211具有在X方向上進(jìn)行了 2分割(整數(shù)ml = 2)并且在Y方向上進(jìn)行了 2分割(整數(shù)nl=2)而得到的總共四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d。這四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d被分割成關(guān)于穿過(guò)像素中心的X軸和Y軸呈線對(duì)稱(chēng)。即，分割得到的各個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元具有平面形狀的正方形。這四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)形狀也為正方形。在像面上的所有位置處第一像素211的分割形狀都相同。使用第一像素211的輸出來(lái)進(jìn)行記錄圖像生成以及近似聚焦?fàn)顟B(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)。記錄圖像不僅包括由諸如JPEG等格式所定義的普通的2D(2維)圖像，還包括由具有視差信息的多個(gè)圖像所構(gòu)成的3D(3維)圖像。運(yùn)動(dòng)圖像和靜止圖像這兩者均被包括其內(nèi)。注意，在下文，將配置在圖像傳感器107中的具有相同結(jié)構(gòu)的其它像素也稱(chēng)為第一像素211。第二像素22廣223根據(jù)預(yù)定排列規(guī)則而離散地配置在第一像素211之間。各個(gè)第二像素具有在X方向上進(jìn)行了 4分割(整數(shù)m2=4)并且在Y方向上沒(méi)有進(jìn)行分割(整數(shù)n2=l)而得到的總共四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。第二像素22廣223中的這些光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)形狀也為正方形。使用第二像素22f223的輸出來(lái)進(jìn)行記錄圖像生成以及散焦較大的狀態(tài)下(焦點(diǎn)偏移量較大時(shí))的焦點(diǎn)檢測(cè)。在圖2中，在分割得到的四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中，使用位于中央的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元(由后綴b和c來(lái)表示)來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。參考圖2，將焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元表示為實(shí)心部分，盡管這些焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的基本結(jié)構(gòu)和特性與位于兩側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元(由后綴a和b來(lái)表示)的基本結(jié)構(gòu)和特性相同。注意，在下文，配置在圖像傳感器107中的具有相同結(jié)構(gòu)的像素也被稱(chēng)為第二像素22f223。在第二像素22廣223中，四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)形狀也為正方形。然而，如以下將說(shuō)明的，第二像素22廣223根據(jù)分割得到的各個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間的平面形狀差異而分成三種類(lèi)型。在第二像素222中，光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c被配置成關(guān)于像素中心呈左右對(duì)稱(chēng)。S卩，光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的連結(jié)中心與位于中央的光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c的連結(jié)中心一致。將光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c的X方向大小(光電轉(zhuǎn)換單元的寬度)設(shè)置為小于(窄于)外側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元222a和222d的X方向大小。該分割形狀對(duì)于配置在圖像面上的所有第二像素222都相同。將配置在同一行上的預(yù)定范圍內(nèi)的第二像素222的光電轉(zhuǎn)換單元222b的輸出的組合定義為AF用B圖像，并且將光電轉(zhuǎn)換單元222c的輸出的組合定義為AF用C圖像。通過(guò)相關(guān)運(yùn)算來(lái)檢測(cè)AF用B圖像和AF用C圖像之間的相對(duì)偏移量，由此檢測(cè)預(yù)定區(qū)域的焦點(diǎn)偏移量、即散焦量。在第二像素221中，光電轉(zhuǎn)換單元221b和221c的連結(jié)中心相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換單元22Ia 22Id的連結(jié)中心在X軸的負(fù)方向上偏移。然而，將光電轉(zhuǎn)換單元221b和221c的X方向大小設(shè)置為與光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c的X方向大小相等。結(jié)果，外側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元221a的X方向大小小于光電轉(zhuǎn)換單元222a的X方向大小。其它的光電轉(zhuǎn)換單元221d的X方向大小大于光電轉(zhuǎn)換單兀222d的X方向大小。 在第二像素223中，光電轉(zhuǎn)換單元223b和223c的連結(jié)中心相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換單元223a 223d的連結(jié)中心在X軸的正方向上偏移。然而，將光電轉(zhuǎn)換單元223b和223c的X方向大小設(shè)置為與光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c的X方向大小相等。結(jié)果，外側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元223a的X方向大小大于光電轉(zhuǎn)換單元222a的X方向大小。其它的光電轉(zhuǎn)換單元223d的X方向大小小于光電轉(zhuǎn)換單元222d的X方向大小。第二像素221、222 和 223 的光電轉(zhuǎn)換單元 221b、221c、222b、222c、223b 和 223c 的X方向大小較小的原因如下所述。在相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)中，在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳上進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)用光束的光瞳分割。如果光瞳分割方向上的光瞳大小較大，則非聚焦?fàn)顟B(tài)下的AF圖像的模糊較大，并且焦點(diǎn)可檢測(cè)范圍變窄，即散焦較大的狀態(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)能力劣化。另外，當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的f 值較大時(shí)，焦點(diǎn)檢測(cè)用光束顯著發(fā)生漸暈。這使得一對(duì)AF圖像信號(hào)之間的相似性劣化或者使光量的不均衡增加。由于該漸暈現(xiàn)象依賴(lài)于散焦量，因此散焦較大的狀態(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)功能進(jìn)一步劣化。拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳上的焦點(diǎn)檢測(cè)用光瞳與圖像傳感器的各像素的光電轉(zhuǎn)換單元經(jīng)由片上微透鏡而具有共軛關(guān)系。因而，使焦點(diǎn)檢測(cè)要使用的光電轉(zhuǎn)換單元221b、221c、222b、222c、223b和223c的X方向大小較小，這樣允許縮小焦點(diǎn)檢測(cè)用光瞳的寬度，并由此避免散焦較大的狀態(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)能力的下降。另一方面，在近似聚焦?fàn)顟B(tài)下(即，當(dāng)散焦量小時(shí))，即使焦點(diǎn)檢測(cè)用光瞳的大小較大，圖像的模糊也較小。因而，在判斷近似聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，還使用第一像素211的輸出來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。這使得能夠增加焦點(diǎn)檢測(cè)要使用的AF圖像信號(hào)的信息量，降低像素輸出的噪聲的影響，并由此提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。后面將說(shuō)明詳細(xì)內(nèi)容。上述的第二像素22f223是在X方向上進(jìn)行光瞳分割的像素，并且用于在X方向上具有亮度分布的被攝體、即具有縱向條紋圖案的被攝體。另一方面，第三像素224 226是在Y方向上進(jìn)行光瞳分割的像素，并且用于在Y方向上具有亮度分布的被攝體、即具有橫向條紋圖案的被攝體。第三像素224 226在Y方向上也被分割成四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。第三像素根據(jù)光電轉(zhuǎn)換單元的分割形狀而被進(jìn)一步分成三種類(lèi)型。這些圖案等同于第二像素22廣223轉(zhuǎn)動(dòng)了 90°的圖案，并且將省略對(duì)這些圖案的詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象被攝體的亮度分布圖案來(lái)使用第二像素22廣223和第三像素224 226中的適當(dāng)一個(gè)，由此降低無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的可能性。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器107的讀取電路的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記151表示水平掃描電路；并且附圖標(biāo)記153表示垂直掃描電路。各像素的邊界處配置有水平掃描線152a^l52d以及垂直掃描線154a 154d。經(jīng)由這些掃描線從外部讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)。注意，本發(fā)明的圖像傳感器107具有以下兩種讀取模式。第一種讀取模式被稱(chēng)為用于拍攝高分辨率靜止圖像的逐行掃描模式。在這種情況下，讀取所有像素的信號(hào)。第二種讀取模式被稱(chēng)為用于記錄運(yùn)動(dòng)圖像或僅顯示預(yù)覽圖像的下采樣模式。在這種情況下，由于所需像素?cái)?shù)小于總像素?cái)?shù)，因此讀取在X方向和Y方向上都按預(yù)定比率進(jìn)行了下采樣的第一像素211。通過(guò)讀取所有的第二像素22廣223以及第三像素224 226來(lái)維持焦點(diǎn)檢測(cè)功能。圖4A和4B是用于說(shuō)明本發(fā)明的照相機(jī)中、拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面與圖像高 度為0即配置在圖像傳感器的圖像面中央附近的光電轉(zhuǎn)換單元之間的共軛關(guān)系的圖。圖像傳感器107內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換單元與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面被設(shè)計(jì)成經(jīng)由片上微透鏡211i而具有共軛關(guān)系。通常，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面與放置有光量調(diào)節(jié)用的虹膜光圈102的平面幾乎一致。本發(fā)明的拍攝光學(xué)系統(tǒng)是具有變倍功能的變焦透鏡。根據(jù)光學(xué)類(lèi)型，進(jìn)行變倍操作導(dǎo)致出射光瞳的大小或相對(duì)于圖像面的距離發(fā)生改變。圖4A和4B所示的拍攝光學(xué)系統(tǒng)表示將焦距設(shè)置為廣角側(cè)和遠(yuǎn)攝側(cè)的中間的狀態(tài)、即中間狀態(tài)。由Zmid來(lái)表示這種狀態(tài)下的出射光瞳距離。假定該距離是標(biāo)準(zhǔn)的出射光瞳距離Znorm，對(duì)片上微透鏡的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖4A是示出第一像素211和拍攝光學(xué)系統(tǒng)之間的共軛關(guān)系的圖。注意，在圖4A中，與圖I相同的附圖標(biāo)記表示相同的組件。參考圖4A，鏡筒構(gòu)件IOlb保持第一透鏡組101，并且鏡筒構(gòu)件105b保持第三透鏡組105。開(kāi)口板102a限定全光圈狀態(tài)下的開(kāi)口直徑，并且光圈葉片102b調(diào)節(jié)縮小光圈狀態(tài)下的開(kāi)口直徑。注意，例示出用于限制穿過(guò)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束的構(gòu)件101b、102a、102b和105b，作為從圖像面觀察時(shí)的光學(xué)虛像。將光圈102附近的合成開(kāi)口定義為透鏡的出射光瞳，并且如上所述，將相對(duì)于圖像面的距離定義為
Zmido參考圖4A，第一像素211從最下側(cè)起依次包括光電轉(zhuǎn)換單元21 la 21 Id、配線層211e 211g、顏色濾波器211h以及片上微透鏡211i。光電轉(zhuǎn)換單元211a和211b在與圖面垂直的方向(Y軸方向)上重疊。光電轉(zhuǎn)換單元211c和211d也以相同方式重疊。將這些光電轉(zhuǎn)換單元經(jīng)由片上微透鏡211i分別投影到拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上作為投影圖像 EPla^EPld0當(dāng)光圈102處于全光圈狀態(tài)(例如，F(xiàn)2. 8)時(shí)，由L(F2. 8)來(lái)表示穿過(guò)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束的最外側(cè)部分。光瞳投影圖像EPlalPld沒(méi)有因光圈開(kāi)口而發(fā)生漸暈。另一方面，當(dāng)光圈102處于縮小光圈狀態(tài)(例如，F(xiàn)5. 6)時(shí)，由L(F5. 6)來(lái)表示穿過(guò)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束的最外側(cè)部分。光瞳投影圖像EPlalPld的外側(cè)因光圈開(kāi)口而發(fā)生漸暈。然而，在圖像面的中央處，投影圖像EPlalPld的漸暈狀態(tài)關(guān)于光軸對(duì)稱(chēng)，并且光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d所接收到的光量相等。圖4B是示出第二像素222和拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系的圖。圖4B與用于說(shuō)明第一像素211的共軛關(guān)系的圖4A的不同之處僅在于像素的光電轉(zhuǎn)換單元的形狀。即，將光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的投影圖像作為EP22a飛P22d形成在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上。結(jié)果，在全光圈狀態(tài)下，充足的光束入射到四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d上。在縮小光圈狀態(tài)下，向著光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的光束幾乎被遮蔽。然而，預(yù)定的光束入射到光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c上。由于該原因，即使在縮小光圈狀態(tài)下也可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。圖5A1D示出通過(guò)將配置于圖像面中央的像素的光電轉(zhuǎn)換單元投影到拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上所形成的圖像。圖5A是示出第一像素211的光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的投影圖像的平面圖。TL2 (F2. 8)表示拍攝光學(xué)系統(tǒng)的全光圈狀態(tài)下的出射光瞳，并且TL2(F5. 6)表示縮小光圈狀態(tài)下的出射光瞳。EPla EPld是第一像素211的光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的投影圖像。如參考圖4A所述，在配置于圖像面中央的像素中，四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的連 結(jié)中心與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的中心一致。因而，四個(gè)光瞳投影圖像EPlalPld根據(jù)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光圈狀態(tài)而相對(duì)于周邊部被均勻遮光。在縮小光圈狀態(tài)下，光電轉(zhuǎn)換單元211a^211d的光接收量降低，并且降低量相等。圖5B示出沿著圖5A的線A-A所截取的截面的光接收特性。橫軸表示拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上的水平坐標(biāo)，并且縱軸表示各光電轉(zhuǎn)換單元的光接收效率。如參考圖4A和4B所述，像素內(nèi)所配置的光電轉(zhuǎn)換單元與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳經(jīng)由片上微透鏡而具有共軛關(guān)系。這意味著僅使穿過(guò)出射光瞳面上拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳TL與光電轉(zhuǎn)換單元的投影圖像EP的共同區(qū)域的光束到達(dá)該光電轉(zhuǎn)換單元。因而，投影圖像與配置在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上的像素特有的開(kāi)口光圈相對(duì)應(yīng)，并且圖5B的縱軸表示各開(kāi)口光圈的透過(guò)率分布。該透過(guò)率分布可被看作各光電轉(zhuǎn)換單元的光束接收效率。為了說(shuō)明方便，將光束接收效率的分布特性稱(chēng)為“光瞳強(qiáng)度分布”。如果片上微透鏡211i的投影性能從幾何光學(xué)角度而言無(wú)像差，則由僅具有值“0”和值“I”的其中一個(gè)的階躍函數(shù)來(lái)表示該光瞳強(qiáng)度分布。然而，由于各像素的大小小至約幾Pm，因此投影到出射光瞳面上的光電轉(zhuǎn)換單元的圖像的銳度由于光的衍射而下降。另夕卜，由于片上微透鏡211i通常是球面透鏡，因此投影圖像的銳度也由于球面像差而下降。因而，如圖5B所示，像素的光瞳強(qiáng)度分布也以在兩側(cè)的上角鈍而下擺拉長(zhǎng)的方式而變得緩和。接著將說(shuō)明光瞳強(qiáng)度分布和焦點(diǎn)檢測(cè)特性之間的關(guān)系。在X軸方向上的一對(duì)光瞳強(qiáng)度分布中，在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳范圍中所提取的部分的重心之間的分離距離與相位差焦點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)中的基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。在這種情況下，由通過(guò)將拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的重心分離距離(單位mm)除以光瞳距離(單位mm)所獲得的角度0 (單位弧度)來(lái)定義基線長(zhǎng)度。設(shè)u(單位mm)是焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的一對(duì)圖像的水平偏移量，并且DEF(單位mm)是此時(shí)的散焦量，則通過(guò)以下等式來(lái)表示該關(guān)系。0 XDEF=U …(I)針對(duì)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的各f 值，角度0取不同值。在圖5B中，分別由0 (F2.8)和0 (F5.6)來(lái)表示針對(duì)F2. 8和F5. 6的基線長(zhǎng)度。根據(jù)等式(I)，基線長(zhǎng)度e越大，針對(duì)單位散焦量的焦點(diǎn)檢測(cè)圖像的水平偏移量越大，并且焦點(diǎn)檢測(cè)精度越高。另一方面，在散焦較大的狀態(tài)下，該對(duì)圖像的水平偏移量也增大。因而，如果焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域窄，則允許進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的最大散焦量不期望地減小。如果光瞳強(qiáng)度分布在X方向上大幅擴(kuò)散，則各光電轉(zhuǎn)換單元的光接收量增加，這使得當(dāng)該信號(hào)用作圖像信號(hào)時(shí)噪聲極少，或者當(dāng)該信號(hào)用作焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)時(shí)低亮度檢測(cè)界限提高。另一方面，散焦較大的狀態(tài)下的圖像模糊也增加。這使焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的對(duì)比度下降并且使允許進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的最大散焦量不期望地減小。由于光瞳強(qiáng)度分布的擴(kuò)散寬度大并且基線長(zhǎng)度大，因此第一像素211對(duì)于散焦量較小時(shí)的高精度焦點(diǎn)檢測(cè)而言是有利的。圖5C是示出第二像素222的光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的投影狀態(tài)的平面圖。與圖5A相同，兩個(gè)圓表不全光圈狀態(tài)下和縮小光圈狀態(tài)下的拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳。EP22a EP22d是第二像素222的光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的投影圖像。圖示出表示圖5C的截面的特性的光瞳強(qiáng)度分布。在第一實(shí)施例中，在焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)使用光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c的輸出。光電轉(zhuǎn)換單元的光瞳強(qiáng)度分布EP22b和EP22c窄于圖5B所示的第一像素的光瞳強(qiáng)度分布。因而，即使當(dāng)散焦量大時(shí)，由焦點(diǎn)檢測(cè)像素所形 成的AF圖像的模糊也保持較小，并且總是可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。另外，在光瞳強(qiáng)度分布EP22b和EP22c中，即使在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的縮小光圈狀態(tài)下，漸暈的程度也微小。因而，基線長(zhǎng)度的變化小，即0 (F2. 8)=0 (F 5. 6)，并且即使在縮小光圈狀態(tài)下也可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。SP，在第二像素222中，由于光瞳強(qiáng)度分布的擴(kuò)散寬度小、并且基線長(zhǎng)度小，因此即使在縮小光圈狀態(tài)下或者當(dāng)散焦量較大時(shí)，也可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。如上所述，基線長(zhǎng)度控制了焦點(diǎn)檢測(cè)精度和最大檢測(cè)散焦量，然而這些特性具有互補(bǔ)關(guān)系。光瞳強(qiáng)度分布的寬度控制了光接收量和圖像模糊，并且這些特性也具有互補(bǔ)關(guān)系。在本發(fā)明中，根據(jù)如后面將說(shuō)明的焦點(diǎn)檢測(cè)條件來(lái)選擇性地使用特性不同的第一像素211和第_■像素222,由此提聞焦點(diǎn)檢測(cè)能力。圖6A和6B是示出當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)是中間狀態(tài)時(shí)、周邊圖像高度處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系的圖。各個(gè)光束遮蔽構(gòu)件在周邊圖像高度部處的虛像與圖像面中央處的虛像幾乎相等。然而，由于從傾斜方向來(lái)觀看距離不同的多個(gè)虛像開(kāi)口，因此作為合成開(kāi)口的出射光瞳形狀改變由此導(dǎo)致所謂的漸暈。例如，在全光圈狀態(tài)下，利用鏡筒構(gòu)件IOlb來(lái)限制被稱(chēng)為下線的外側(cè)光束L (F2. 8)，并且利用鏡筒構(gòu)件105b來(lái)限制被稱(chēng)為上線的外側(cè)光束L(F2. 8)。因而，周邊圖像高度處的像素的出射光瞳面上的合成開(kāi)口的X方向大小小于中央圖像高度處的像素的開(kāi)口大小。另一方面，在縮小光圈狀態(tài)下，在不存在任何漸暈影響的情況下，光圈葉片102b的開(kāi)口部用作出射光瞳。接著將說(shuō)明周邊圖像高度處圖像傳感器的結(jié)構(gòu)。配置于圖像高度較大的位置處的像素傾斜地接收來(lái)自出射光瞳的光束。因而，片上微透鏡需要相對(duì)于該像素的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的連結(jié)中心向著圖像面中央偏心。最佳偏心量依賴(lài)于圖像高度以及相對(duì)于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的距離。對(duì)于偏心量的圖像高度依賴(lài)性，通常賦予與圖像高度成比例的偏心量。另一方面，由于出射光瞳的距離根據(jù)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)或調(diào)焦?fàn)顟B(tài)而改變，因此需要唯一地確定代表狀態(tài)。在第一實(shí)施例中，變焦?fàn)顟B(tài)的代表狀態(tài)是中間狀態(tài)，并且調(diào)焦?fàn)顟B(tài)的代表狀態(tài)是無(wú)限遠(yuǎn)被攝體的聚焦?fàn)顟B(tài)。將該狀態(tài)下的出射光瞳距離定義為Znorm。圖6A示出第一像素211的投影關(guān)系。將四個(gè)光瞳投影圖像EPla飛Pld的連結(jié)中心在相對(duì)于出射光瞳的中心沒(méi)有偏心的情況下投影到相對(duì)于圖像面的距離為Zmid(=Zn0rm)的出射光瞳面上。結(jié)果，在全光圈狀態(tài)下，像素的光接收量由于漸暈而下降，并且該下降量在這四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間幾乎相同。在縮小光圈狀態(tài)下，光量與配置于圖4A所示的圖像面中央的像素的光量幾乎相同。圖6B示出第二像素222和拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系。拍攝光學(xué)系統(tǒng)的漸暈以及像素的片上微透鏡的偏心狀態(tài)與圖6A相同。因而，將光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的投影圖像作為EP22a EP22d形成在相對(duì)于圖像面的距離為Zmid的出射光瞳面上。 結(jié)果，同樣，在全光圈狀態(tài)下，向著外側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元222a和222d的光束大部分因漸暈而被遮蔽。在縮小光圈狀態(tài)下，光束幾乎全部被遮蔽。另一方面，由于在全光圈狀態(tài)和縮小光圈狀態(tài)這兩個(gè)狀態(tài)下預(yù)定的光束入射到光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c，因此即使在縮小光圈狀態(tài)下也可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。圖7A 7D示出配置于周邊圖像高度部處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上的投影圖像。圖7A是示出第一像素211的光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的投影圖像的平面圖。TL2(F2. 8)表示拍攝光學(xué)系統(tǒng)的全光圈狀態(tài)下的出射光瞳。由于參考圖6A和6B所述的漸暈的作用，因而該出射光瞳具有通過(guò)組合多個(gè)圓弧所形成的形狀。TL2 (F5. 6)表示縮小光圈狀態(tài)下的出射光瞳。該出射光瞳在不存在任何漸暈影響的情況下具有圓形開(kāi)口。EPlalPld是第一像素211的光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的投影圖像。在周邊圖像高度處的像素中，光瞳投影圖像EPlalPld在縮小光圈狀態(tài)下和全光圈狀態(tài)下都發(fā)生漸暈。四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的連結(jié)中心與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的中心一致。因而，光瞳投影圖像EPlalPld以關(guān)于軸對(duì)稱(chēng)的方式發(fā)生漸暈。由于該原因，光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的光接收量降低，并且降低量相等。圖7B是用于說(shuō)明圖7A的光瞳強(qiáng)度分布的圖。光瞳投影圖像EPla飛Pld的光瞳強(qiáng)度分布與圖5B相同。另一方面，由于全光圈狀態(tài)下拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳寬度變小，因此與圖5B相比，基線長(zhǎng)度0 (F2.8)變短。圖7C是示出第二像素222的光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的投影圖像的平面圖。圖7D示出這些投影圖像的光瞳強(qiáng)度分布。同樣，在圖7D中，光電轉(zhuǎn)換單元222a 222d的光瞳投影圖像EP22a EP22d以及它們的光瞳強(qiáng)度分布與圖幾乎相同。另外，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳寬度與圖7A相同。因而，焦點(diǎn)檢測(cè)用的光瞳投影圖像EP22b和EP22c在全光圈狀態(tài)和縮小光圈狀態(tài)下并未因出射光瞳而發(fā)生漸暈。因而，基線長(zhǎng)度維持9 (F2. 8)=0 (F5.6)的關(guān)系，并且即使在縮小光圈狀態(tài)下也可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。圖8A和8B是示出當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為廣角(廣角側(cè))時(shí)、周邊圖像高度處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系的圖。在第一實(shí)施例的拍攝光學(xué)系統(tǒng)中，相對(duì)于圖像面的出射光瞳距離根據(jù)變焦?fàn)顟B(tài)而改變。在廣角狀態(tài)下，圖像面和出射光瞳之間的距離短于上述標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm。另一方面，如參考圖6A和6B所述，基于變焦?fàn)顟B(tài)為中間時(shí)的出射光瞳距離即Znorm來(lái)使片上微透鏡的偏心量最優(yōu)。在廣角狀態(tài)下，片上微透鏡的偏心量并不具有最佳值。周邊圖像高度處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的投影圖像的連結(jié)中心相對(duì)于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的中心存在偏心。
圖8A示出第一像素211的投影關(guān)系。將四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的投影圖像作為EPlalPld形成在相對(duì)于圖像面的距離為Zwide的出射光瞳面上。四個(gè)光瞳投影圖像EPIa飛PId的連結(jié)中心相對(duì)于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的中心在X軸的負(fù)方向上存在偏心。結(jié)果，在全光圈狀態(tài)下，像素的光接收量由于漸暈而降低，并且降低量在四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d之間不均勻。隨著光圈開(kāi)口直徑的降低，光接收量的不均勻性變得更加顯著。圖SB是示出第二像素221和拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系的圖。當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)為中間時(shí)，如圖6B所示，使用第二像素222。當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為廣角時(shí)，使用第二像素221。關(guān)于第二像素221的光電轉(zhuǎn)換單元221a 221d，如圖2和8B所示，光電轉(zhuǎn)換單兀221b和221c的連結(jié)中心在X軸的負(fù)方向上偏移。另一方面，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Zwide短于標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm。因而,光電轉(zhuǎn)換單元221b和221c的連結(jié)中心在沒(méi)有偏心的情況下投影到出射光瞳面上。圖9A和9B是示出當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)攝(遠(yuǎn)攝側(cè))時(shí)、周邊圖像高度處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系的圖。在遠(yuǎn)攝狀態(tài)下，與圖8A和 SB所示的廣角狀態(tài)相反，圖像面和出射光瞳之間的距離長(zhǎng)于標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm。因而，周邊圖像高度處的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的投影圖像的連結(jié)中心相對(duì)于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的中心存在偏心，并且偏心方向與廣角狀態(tài)下的偏心方向相反。圖9A示出第一像素211的投影關(guān)系。將四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d的投影圖像作為EPlalPld形成在相對(duì)于圖像面的距離為Ztele的出射光瞳面上。四個(gè)光瞳投影圖像EPla飛Pld的連結(jié)中心相對(duì)于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的中心在X軸的正方向上存在偏心。結(jié)果，在全光圈狀態(tài)下，像素的光接收量由于漸暈而降低，并且降低量在四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d之間不均勻。隨著光圈開(kāi)口直徑的降低，光接收量的不均勻性變得更加顯著。圖9B是示出第二像素223和拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面之間的共軛關(guān)系的圖。當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)攝時(shí)，使用第二像素223。關(guān)于第二像素223的光電轉(zhuǎn)換單元223a 223d，如圖2和9B所示，光電轉(zhuǎn)換單元223b和223c的連結(jié)中心在X軸的正方向上偏移。另一方面，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Ztele長(zhǎng)于標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm。因而,光電轉(zhuǎn)換單元223b和223c的連結(jié)中心在沒(méi)有偏心的情況下投影到出射光瞳面上。圖10A 13是用于說(shuō)明圖像傳感器107上的五個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中、像素的光電轉(zhuǎn)換單元與拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳之間的投影位置關(guān)系的圖。圖IOA是從拍攝光學(xué)系統(tǒng)側(cè)觀看的圖像傳感器107的圖。在本發(fā)明的圖像傳感器中，如參考圖2所述，焦點(diǎn)檢測(cè)像素離散地配置在整個(gè)攝像區(qū)域上。由于該原因，可以在任意位置處進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。然而，如參考圖4A 9B所述，由于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離根據(jù)變焦?fàn)顟B(tài)而改變，因此光電轉(zhuǎn)換單元與出射光瞳之間的共軛關(guān)系根據(jù)圖像傳感器上的位置(圖像高度)而改變。如圖IOA所示，這里將通過(guò)例示圖像傳感器107上的五個(gè)點(diǎn)來(lái)說(shuō)明投影關(guān)系。AFWf AFW5分別表示中央以及上下左右的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的代表位置。圖IOB僅示出在圖IOA所示的五個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFWf AFW5中提取出的第一像素211、第二像素22廣223以及第三像素224 226的光電轉(zhuǎn)換單元。實(shí)心矩形表示焦點(diǎn)檢測(cè)要使用的光電轉(zhuǎn)換單元。并非同時(shí)使用所有的光電轉(zhuǎn)換單元，并且如后面所述，根據(jù)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)來(lái)選擇性地使用這些光電轉(zhuǎn)換單元。圖11示出當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)為中間時(shí)、出射光瞳在光電轉(zhuǎn)換單元上的投影圖像。圖5A和5B以及圖7A和7B示出光電轉(zhuǎn)換單元在拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳面上的投影圖像。相反，圖11示出拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳在光電轉(zhuǎn)換單元的最上面上的投影圖像。由于出射光瞳和光電轉(zhuǎn)換單元經(jīng)由片上微透鏡而具有共軛關(guān)系，因此這些圖實(shí)際說(shuō)明了相同的狀況。圖5A飛D以及圖7A 7D示出拍攝光學(xué)系統(tǒng)的F2.8(全光圈狀態(tài))和F5.6(縮小光圈狀態(tài))這兩個(gè)f值。圖11僅示出f值為F5. 6時(shí)的出射光瞳。參考圖11，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Zmid與標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm相等。因而，與圖像傳感器107上的位置無(wú)關(guān)地，第一像素211的光電轉(zhuǎn)換單元21 la 211d的連結(jié)中心在沒(méi)有偏心的情況下與出射光瞳的光瞳投影圖像EPlalPld —致。關(guān)于焦點(diǎn)檢測(cè)，在第二像素22廣223以及第三像素224 226中，與圖像傳感器107上的位置無(wú)關(guān)地，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心沒(méi)有偏移的第二像素222和第三像素225。圖12示出當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)為廣角時(shí)、出射光瞳在光電轉(zhuǎn)換單元上的投影圖像。在廣角狀態(tài)下，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Zwide短于標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm。因而，出射光瞳在光電轉(zhuǎn)換單元上的投影圖像的中心相對(duì)于圖像傳感器的中心位置向著外側(cè)各向同性偏心，并且偏心量與圖像高度成比例。例如，在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW2中，出射光瞳在Y軸的正方向上偏心。由于該原因，在第二像素22廣223中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心沒(méi)有偏移的第二像素222。另外，在第三像素224 226中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心在Y軸的正方向上偏移的第三像素224。在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW4中，出射光瞳在X軸的負(fù)方向上偏心。由于該原因，在第二像素22f223中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心在X軸的負(fù)方向上偏移的第二像素221。另外，在第三像素224^226中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心在Y軸方向上沒(méi)有偏移的第三像素 225。這里，應(yīng)當(dāng)注意，從第二像素221 223以及第三像素224 226中所選擇的像素根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的位置而改變。即，在Y坐標(biāo)相同的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW4、AFffl和AFW5中，分別選擇不同種類(lèi)的第二像素221、222和223，作為最佳第二像素。另外，在X坐標(biāo)相同的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW2、AFffl和AFW3中，分別選擇不同種類(lèi)的第三像素224、225和226，作為最
佳第三像素。圖13示出當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)攝時(shí)、出射光瞳在光電轉(zhuǎn)換單元上的投影圖像。在遠(yuǎn)攝狀態(tài)下，拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離Ztele長(zhǎng)于標(biāo)準(zhǔn)距離Znorm。因而，出射光瞳在光電轉(zhuǎn)換單元上的投影圖像的中心相對(duì)于圖像傳感器的中心位置向著內(nèi)側(cè)各向同性偏心，并且偏心量與圖像高度成比例。例如，在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW2中，出射光瞳在Y軸的負(fù)方向上偏心。由于該原因，在第二像素22廣223中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心沒(méi)有偏移的第二像素222。另外，在第三像素224 226中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心在Y軸的負(fù)方向上偏移的第三像素226。在焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW4中，出射光瞳在X軸的正方向上偏心。由于該原因，在第二像素22f223中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心在X軸的正方向上偏移的第二像素223。另外，在第三像素224^226中，選擇焦點(diǎn)檢測(cè)用的光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心在Y軸方向上沒(méi)有偏移的第三像素 225。
盡管如圖12那樣所選擇的焦點(diǎn)檢測(cè)像素根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的位置而改變，但方向相反。即，在Y坐標(biāo)相同的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW4、AFWl和AFW5中，分別選擇不同種類(lèi)的第二像素223、222和221，作為最佳第二像素。另外，在X坐標(biāo)相同的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW2、AFffl和AFW3中，分別選擇不同種類(lèi)的第三像素226、225和224，作為最佳第三像素。圖14A 14C示出焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的第一像素211和第二像素222的輸出波形。橫軸表示像素的X坐標(biāo)，并且縱軸表示像素信號(hào)輸出。變焦?fàn)顟B(tài)為中間。f值為全光圈狀態(tài)(F2. 8)。焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域是位于圖像面中央的AFW1。被攝體具有在X軸方向上存在亮度變化但在Y軸方向上不存在亮度變化的垂直條紋圖案。在這種情況下，使用在X軸方向上進(jìn)行光瞳分割的第二像素222來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。在第二像素222中，如圖2或11所示，使用位于中央的光電轉(zhuǎn)換單元222b和222c的輸出來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。在圖14A 14C中，由AFb和AFc來(lái)表示輸出波形。在第一像素211中，在Y軸方向上并排配置的光電轉(zhuǎn)換單元211a和211b的總和信號(hào)以及光電轉(zhuǎn)換單元211c和211d的總和信號(hào)可用作一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。由IMab和Mcd來(lái)表示這對(duì)圖像信號(hào)。
圖14A示出散焦量為0時(shí)、即聚焦?fàn)顟B(tài)下的波形。在聚焦?fàn)顟B(tài)下，第一像素211的信號(hào)Mab和Mcd以及第二像素222的信號(hào)AFb和AFc全部在X方向上同相，而不存在任何橫向偏移。信號(hào)強(qiáng)度與各像素的光接收量成比例。如參考圖5A和5C所述，當(dāng)f 值為F2.8時(shí)，第二像素222的光接收量小于第一像素211的光接收量。因而，在圖14A中，信號(hào)強(qiáng)度保持由以下給出的關(guān)系。IMab=IMcd>AFb=AFc ... (2)圖14B不出焦點(diǎn)偏移量相對(duì)較小時(shí)、例如散焦量為2mm時(shí)的波形。從第一像素211所獲得的一對(duì)圖像信號(hào)Mab和Mcd產(chǎn)生圖像偏移量ul。從第二像素222所獲得的一對(duì)圖像信號(hào)AFb和AFc產(chǎn)生圖像偏移量u2。由于各個(gè)第一像素211的基線長(zhǎng)度較大，因此由ul>u2來(lái)表示圖像偏移量之間的關(guān)系。另一方面，當(dāng)散焦量較小時(shí)，由各焦點(diǎn)檢測(cè)圖像的模糊所引起的對(duì)比度下降較為微小(對(duì)比度等于或高于預(yù)定閾值)，并且所有的圖像信號(hào)都保持充足的對(duì)比度信息。因而，如圖14B所示，當(dāng)散焦量較小時(shí)，可以利用第一像素211和第二像素222這兩者來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。然而，由于各個(gè)第一像素211的基線長(zhǎng)度較大并且焦點(diǎn)檢測(cè)精度較高，因此優(yōu)選優(yōu)先使用圖像偏移量Ul來(lái)控制聚焦?fàn)顟B(tài)。圖14C不出焦點(diǎn)偏移量相對(duì)較大時(shí)、例如散焦量為IOmm時(shí)的波形。同樣,在這種情況下，從第一像素211所獲得的一對(duì)圖像信號(hào)IMab和IMcd產(chǎn)生圖像偏移量ul。從第二像素222所獲得的一對(duì)圖像信號(hào)AFb和AFc產(chǎn)生圖像偏移量u2。由ul>u2來(lái)表示這兩個(gè)圖像偏移量之間的關(guān)系。然而，由于第一像素211的光瞳強(qiáng)度分布極大地?cái)U(kuò)散，因此圖像模糊較大，并且焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的對(duì)比度大幅下降(即，對(duì)比度低于預(yù)定閾值)。因而，用于檢測(cè)一對(duì)圖像的橫向偏移量的相關(guān)運(yùn)算的可靠性也下降，并且誤檢測(cè)的可能性增大。另一方面，由于第二像素222的光瞳強(qiáng)度分布相對(duì)銳度高，因此圖像模糊較小，并且焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的對(duì)比度維持相對(duì)較高的值。由于該原因，當(dāng)散焦量較大時(shí)，優(yōu)選優(yōu)先使用第二像素222的圖像偏移量u2來(lái)控制聚焦?fàn)顟B(tài)。已參考圖14A 14C說(shuō)明了焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域位于中央的情況。當(dāng)變焦?fàn)顟B(tài)為中間時(shí)，像素的光電轉(zhuǎn)換單元和拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳之間的投影關(guān)系不具有圖像高度依賴(lài)性。因而，在畫(huà)面周邊的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中，盡管第一像素211的輸出波形IMab和IMcd的強(qiáng)度由于因拍攝光學(xué)系統(tǒng)的漸暈所引起的光量下降而略微降低，但基本可以獲得與圖14A 14C相同的特性。圖15A和15B示出當(dāng)像素的光電轉(zhuǎn)換單元和拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳之間的共軛關(guān)系根據(jù)圖像高度而改變時(shí)的輸出波形。變焦?fàn)顟B(tài)為廣角。f值為縮小光圈狀態(tài)(F5.6)。調(diào)焦?fàn)顟B(tài)為聚焦(散焦量為O)。作為焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，示出了位于中央的AFWl和位于周邊的AFff 4 o圖15A示出位于中央的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFWl中的輸出波形，這與圖12所示的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFWl中從第一像素211和第二像素222輸出的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。在這種情況下，從第一像素211所獲得的信號(hào)Mab和Mcd —致。從第二像素222所獲得的信號(hào)AFb和AFc也一致。由各光電轉(zhuǎn)換單兀的形狀以及與F5. 6相對(duì)應(yīng)的出射光瞳在該光電轉(zhuǎn)換單兀上的投影圖像的面積來(lái)確定信號(hào)強(qiáng)度之間的關(guān)系。在第一實(shí)施例中，通過(guò)以下給出該關(guān)系。IMab=IMcd ^ AFb=AFc …(3)
因而，在這種狀態(tài)下，可以使用第一像素和第二像素的信號(hào)中的任意信號(hào)來(lái)獲得幾乎相同的焦點(diǎn)檢測(cè)精度。圖15B示出位于周邊的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW4中的輸出波形，這與圖12所示的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域AFW4中從第一像素211和第二像素221輸出的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。在這種情況下，由于選擇了拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的投影圖像的偏心最小的第二像素221，因此輸出AFb和AFc 一致。另一方面,在第一像素211中,無(wú)法消除出射光瞳的偏心,并且一對(duì)信號(hào)IMab和Mcd的強(qiáng)度差異大。因而，關(guān)系如下。IMab>AFb =AFc> IMcd ... (4)S卩，由于作為從第一像素211所獲得的信號(hào)的其中一個(gè)的信號(hào)Mcd的強(qiáng)度極大下降，因此使用該信號(hào)的焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)算的可靠性低。因而，在這種狀態(tài)下，優(yōu)選使用第二像素221的信號(hào)來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。圖16A 16C概念地示出當(dāng)創(chuàng)建3D圖像時(shí)對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的輸出進(jìn)行相加的方法以及像素插值方法。在第一實(shí)施例中，在整個(gè)圖像傳感器107上，各像素均具有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，這使得可以獲得視差圖像。因而，可以通過(guò)以下方法來(lái)創(chuàng)建3D圖像。圖16A示出三種像素的結(jié)構(gòu)，并且從左側(cè)起依次例示第一像素211、第二像素222和第三像素225的光電轉(zhuǎn)換單元的形狀。圖16B是用于說(shuō)明當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)處于橫向姿勢(shì)時(shí)、即當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)以使圖2所示的圖像傳感器107的Y軸負(fù)方向與重力方向一致時(shí)的像素信號(hào)處理方法的圖。人的眼睛沿著與重力方向垂直的水平方向配置。由于該原因，為了創(chuàng)建3D圖像，優(yōu)選使用于產(chǎn)生視差的基線的延長(zhǎng)線與水平軸平行。因而，當(dāng)圖I所示的姿勢(shì)檢測(cè)單元116檢測(cè)照相機(jī)的姿勢(shì)并且結(jié)果判斷為在圖16B中重力方向朝下時(shí)，按以下方式來(lái)對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)進(jìn)行處理。對(duì)于第一像素211，光電轉(zhuǎn)換單元21 Ia和21 Ib的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且光電轉(zhuǎn)換單兀211c和211d的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。對(duì)于第二像素222,光電轉(zhuǎn)換單元222a和222b的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且光電轉(zhuǎn)換單元222c和222d的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。該操作允許獲得與第一像素211等同的3D圖像信號(hào)。另一方面，在其它的第二像素221和223中，光電轉(zhuǎn)換單元的分割形狀在X方向上不對(duì)稱(chēng)。因此，無(wú)法通過(guò)進(jìn)行與第二像素222相同的相加來(lái)獲得與第一像素211等同的3D圖像信號(hào)。對(duì)于第二像素221和223，通過(guò)與接著要說(shuō)明的第三像素中的插值計(jì)算相同的插值計(jì)算來(lái)創(chuàng)建3D圖像信號(hào)。第三像素225在水平軸方向上不具有視差信息。因而，通過(guò)根據(jù)在角度為45°的傾斜方向上相鄰的四個(gè)第一像素211進(jìn)行插值來(lái)創(chuàng)建一對(duì)視差信號(hào)。這同樣適用于其它的第三像素224和226。利用上述處理，在每個(gè)像素中均可以獲得一對(duì)信號(hào)。注意，上述所有處理都由照相機(jī)的CPU 121來(lái)執(zhí)行。圖16C是用于說(shuō)明當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)處于縱向姿勢(shì)時(shí)、即當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)以使圖2所示的圖像傳感器107的X軸負(fù)方向與重力方向一致時(shí)的像素信號(hào)處理方法的圖。在這種情況下，在與圖16B的方向垂直的方向上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換單元的相加處理。對(duì)于第一像素211，光電轉(zhuǎn)換單元211a和211c的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且光電轉(zhuǎn)換單元211b和211d的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。第二像素在水平軸方向上、即在圖16C的垂直方向上不具有視差信息。因而，通過(guò)根據(jù)在角度為45°的傾斜方向上相鄰的四個(gè)第一像素211進(jìn)行插值來(lái)創(chuàng)建一對(duì)視差信號(hào)。對(duì)于第三像素225，光電轉(zhuǎn)換單元225a和225b的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且光電轉(zhuǎn)換單元225c和225d的信號(hào)的總和用作·另一信號(hào)。利用上述處理，檢測(cè)作用于照相機(jī)的重力方向，并且基于該結(jié)果來(lái)創(chuàng)建3D圖像。注意，用戶(hù)可以預(yù)先選擇是否根據(jù)重力方向來(lái)切換信號(hào)相加的組合，并且后面將參考流程圖來(lái)說(shuō)明該情況。圖17A和17B是用于說(shuō)明焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)所獲取的圖像和焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)以及根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果所獲得的散焦映射的圖。參考圖17A，形成在攝像面中的被攝體圖像包括位于中央的近景的人物、位于左側(cè)的中景的樹(shù)、以及位于右上側(cè)的遠(yuǎn)景的山。將說(shuō)明采用第二像素222的信號(hào)作為圖17A所示的圖像的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的情況。在圖17A中，人物的面部存在于畫(huà)面中央處。當(dāng)利用已知的面部識(shí)別技術(shù)來(lái)檢測(cè)面部是否存在時(shí)，以該面部區(qū)域?yàn)橹行墨@得第二像素222的一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)AFb和AFc。對(duì)于除面部區(qū)域以外的區(qū)域，按預(yù)定間距在整個(gè)拍攝畫(huà)面上設(shè)置焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。圖17A的左側(cè)示出與樹(shù)干相對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域及其信號(hào)。圖17A的右側(cè)示出與山脊線相對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域及其信號(hào)。由于各焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中所獲得的一對(duì)信號(hào)均橫向偏移，因此通過(guò)已知的相關(guān)運(yùn)算來(lái)計(jì)算橫向偏移量U，并且使用等式(I)來(lái)計(jì)算散焦量。之后，對(duì)于王被攝體、即圖17A和17B中位于中央的面部區(qū)域，對(duì)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以使得散焦量變?yōu)?，并且再次進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。利用上述的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)處理，可以獲取整個(gè)拍攝畫(huà)面的焦點(diǎn)偏移信息、即所謂的散焦映射。圖17B示出示例。圖17B示出如下的例子基于預(yù)定分辨率，將散焦量從散焦量較小的區(qū)域起順次合并為DERTDEF3。圖If 20是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的照相機(jī)的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)處理和拍攝處理的流程圖。以下還參考上述的圖fl7B來(lái)說(shuō)明該處理。圖18是示出根據(jù)第一實(shí)施例的拍攝處理的過(guò)程的流程圖。在步驟SlOl中，用戶(hù)接通照相機(jī)的電源開(kāi)關(guān)。在步驟S102中，CPU 121檢查照相機(jī)內(nèi)的各致動(dòng)器和圖像傳感器107的操作，對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容和執(zhí)行程序進(jìn)行初始化，并且執(zhí)行預(yù)拍攝操作。
在步驟S103中，CPU接收拍攝條件設(shè)置。更具體地，CPU121接收用戶(hù)所設(shè)置的曝光調(diào)節(jié)模式、焦點(diǎn)調(diào)節(jié)模式、圖像模式(2D或3D)、以及圖像質(zhì)量(記錄像素?cái)?shù)和壓縮率等)
坐寸o在步驟S104中，判斷是否設(shè)置了 3D記錄模式。如果設(shè)置了 3D記錄模式，則在步驟S105中，CPU 121將拍攝時(shí)的f值固定為全光圈狀態(tài)。在3D記錄的情況下，一對(duì)圖像需要具有適當(dāng)?shù)囊暡钚畔?，并且?dāng)將拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光圈設(shè)置為縮小光圈狀態(tài)以調(diào)節(jié)光量時(shí)，該視差信息減少。因而，在3D記錄模式中，使光圈固定為全光圈狀態(tài)，并且利用圖像傳感器107的累積時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)曝光量。在步驟S104中判斷為設(shè)置了 2D模式時(shí)，在步驟S106中，CPU 121將f值控制為指定值。這里的指定值是光圈優(yōu)先AE時(shí)用戶(hù)所選擇的f值或者程序AE時(shí)基于曝光控制程序的預(yù)設(shè)f值。在步驟S107中，檢測(cè)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的變焦?fàn)顟B(tài)、調(diào)焦透鏡狀態(tài)和光圈狀態(tài)，并且 從ROM讀出諸如出射光瞳的大小和出射光瞳距離等的信息。在步驟S108中，圖像傳感器107開(kāi)始攝像操作并且讀取像素信號(hào)。在步驟S109中，根據(jù)所讀取的像素信號(hào)來(lái)創(chuàng)建顯示用的縮小圖像，并將該縮小圖像顯示在照相機(jī)的背面上所設(shè)置的顯示裝置131上。用戶(hù)可以在從視覺(jué)上檢查預(yù)覽圖像的情況下確定構(gòu)圖或者進(jìn)行變焦操作。在步驟S131中，執(zhí)行后面要說(shuō)明的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。在步驟S151中，CPU 121判斷步驟S131中所計(jì)算出的調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量是否等于或小于預(yù)定值。如果該調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量等于或小于預(yù)定值，則CPU 121判斷為獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)，并且該處理進(jìn)入步驟S153。如果該調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量超過(guò)預(yù)定值，則在步驟S152中對(duì)調(diào)焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在步驟S153中，CPU 121判斷拍攝開(kāi)關(guān)是否接通。如果該開(kāi)關(guān)沒(méi)有接通，則該處理進(jìn)入步驟S181。如果該開(kāi)關(guān)接通，則在步驟S161中，CPU執(zhí)行后面要說(shuō)明的圖像記錄子例程。在步驟S181中，CPU 121判斷主開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。如果維持了接通狀態(tài)，則該處理返回至步驟S102以重復(fù)執(zhí)行上述的步驟S102飛161的處理。在步驟S181中判斷為主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，執(zhí)行從步驟S182起的處理。在步驟S182中，將步驟S161中所記錄的圖像經(jīng)由因特網(wǎng)連接發(fā)送至服務(wù)器計(jì)算機(jī)。然后，該服務(wù)器計(jì)算機(jī)執(zhí)行諸如3D圖像的視差信息的重建以及精確的散焦映射計(jì)算等的計(jì)算規(guī)模大的處理。在步驟S183中，接收該服務(wù)器計(jì)算機(jī)處理后的圖像。在步驟S184中，針對(duì)步驟S161中所記錄的原始圖像，添加該服務(wù)器計(jì)算機(jī)處理后的修正部分或者進(jìn)行替換修正。在步驟S185中，該拍攝結(jié)束。圖19是圖18的步驟S131中要進(jìn)行的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖。在步驟S132中，從預(yù)覽圖像中識(shí)別被攝體圖案，并且進(jìn)行面部圖像判斷和整個(gè)拍攝畫(huà)面的對(duì)比度分析等。在步驟S133中，基于步驟S132中的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定要聚焦的主被攝體。在步驟S134中，基于圖18的步驟S107中所獲取的鏡頭信息來(lái)計(jì)算拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳。更具體地，計(jì)算出射光瞳的大小及其相對(duì)于圖像面的距離，并且計(jì)算各圖像高度的漸暈。在步驟S135中，基于步驟S134中所計(jì)算出的出射光瞳信息，在各焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中選擇受漸暈的影響較少的要用于進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的像素。在步驟S136中，根據(jù)所選擇的各像素的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算要使用的一對(duì)圖像。注意，在步驟S136中并非必須僅選擇一種像素，并且如果多種像素受漸暈的影響均較少，則選擇這些像素。
在步驟S137中，對(duì)所創(chuàng)建的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行所謂的遮光校正，以減少由于漸暈所引起的光量不均衡。這樣允許減少兩個(gè)圖像之間的強(qiáng)度差異并且提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。在步驟S138中，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以計(jì)算已經(jīng)過(guò)了遮光校正的兩個(gè)圖像的橫向偏移量U。在步驟S139中，基于步驟S138的相關(guān)運(yùn)算處理所計(jì)算出的兩個(gè)圖像之間的一致程度來(lái)判斷圖像偏移檢測(cè)結(jié)果的可靠性。不采用可靠性低的值。在步驟S140中，根據(jù)步驟S138和S139中所獲得的可靠性高的圖像偏移量u以及焦點(diǎn)檢測(cè)所用的像素的基線長(zhǎng)度e，使用等式(I)來(lái)計(jì)算散焦量。在步驟S141中，創(chuàng)建整個(gè)拍攝區(qū)域的散焦映射。注意，由于散焦映射的(平面方向和深度方向上的)分辨率越高則計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)，因此將該分辨率設(shè)置為不會(huì)影響運(yùn)動(dòng)圖像的記錄速率的值。如果需要詳細(xì)的散焦映射，則如針對(duì)圖18的步驟S182所述，在高性能的服務(wù)器計(jì)算機(jī)中進(jìn)行該計(jì)算。在步驟S142中，基于步驟S133中所確定的主被攝體區(qū)域和步驟S141中所創(chuàng)建的散焦映射來(lái)計(jì)算調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量。在步驟S143中，該處理返回至主例程。
圖20是圖18的步驟S161中要進(jìn)行的圖像記錄子例程的流程圖。當(dāng)拍攝開(kāi)關(guān)接通時(shí)，在步驟S162中檢測(cè)照相機(jī)的姿勢(shì)。在步驟S163中，使用參考圖16A 16C所述的方法，基于姿勢(shì)檢測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換單元的相加和像素插值處理。在步驟S164中，創(chuàng)建符合預(yù)定格式的3D圖像。在步驟S165中，通過(guò)從步驟S164中所創(chuàng)建的圖像中刪除視差信息來(lái)創(chuàng)建普通的2D圖像。例如，可以通過(guò)對(duì)一對(duì)圖像中的同一坐標(biāo)的像素信息進(jìn)行相加來(lái)獲得不存在視差信息的2D圖像。在步驟S166中，對(duì)步驟S164和S165中所創(chuàng)建的圖像進(jìn)行預(yù)定壓縮處理，并將這些圖像記錄在閃速存儲(chǔ)器133中。在步驟S167中，將圖19的步驟S141中所創(chuàng)建的散焦映射與這些圖像相關(guān)聯(lián)地進(jìn)行記錄。在步驟S168中，該處理返回至主例程。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，第一像素包括在X方向和Y方向上配置的2X2個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。第二像素包括僅在X方向上配置的4X1個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。第三像素包括僅在Y方向上配置的1X4個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。在進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)時(shí)，在焦點(diǎn)檢測(cè)誤差的容許值(聚焦精度標(biāo)準(zhǔn))較小且需要進(jìn)行高精度測(cè)距的條件下，使用來(lái)自第一像素的信號(hào)。在使用來(lái)自第一像素的信號(hào)難以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的條件下，例如當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離不適當(dāng)或者散焦量較大時(shí)，使用來(lái)自第二像素和第三像素的信號(hào)。因而，根據(jù)條件來(lái)選擇性地使用第一像素、第二像素和第三像素，這樣允許降低無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的概率并且獲取到高質(zhì)量的聚焦圖像。在第一像素、第二像素和第三像素中，光電轉(zhuǎn)換單元的總數(shù)都為4個(gè)。因而，這些像素的結(jié)構(gòu)差異僅在于光電轉(zhuǎn)換單元的形狀以及用于從這些光電轉(zhuǎn)換單元引出電荷的局部電極的形狀，并且除這些部分以外可以具有相同的結(jié)構(gòu)。因而，第一像素、第二像素和第三像素的電氣特性幾乎相同。由于電氣特性基本相同，因此可以消除像素之間的靈敏度不均勻等并獲得高質(zhì)量圖像。另外，容易設(shè)計(jì)圖像傳感器的電路圖。在進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)，當(dāng)使用第一像素的所有光電轉(zhuǎn)換單元時(shí)，基線長(zhǎng)度增加并且可以進(jìn)行高精度的焦點(diǎn)檢測(cè)。這有助于提高聚焦精度。當(dāng)部分地使用第二像素和/或第三像素的光電轉(zhuǎn)換單元時(shí)，可以抑制焦點(diǎn)檢測(cè)圖像的模糊和橫向偏移。這有助于使散焦較大的狀態(tài)下的檢測(cè)界限變寬。因此，即使當(dāng)焦點(diǎn)偏移量較大時(shí)，也可以防止聚焦位置的丟失并且提聞聚焦精度。
在失焦較大的狀態(tài)下，第二像素和第三像素特別有用。然而，所拍攝場(chǎng)景中的大幅模糊場(chǎng)景與瞬態(tài)場(chǎng)景相對(duì)應(yīng)，并且在大部分拍攝時(shí)間內(nèi)都獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)或大致聚焦?fàn)顟B(tài)。因此，通過(guò)使用第一像素的高密度排列，可以提高占據(jù)大部分所拍攝場(chǎng)景的聚焦?fàn)顟B(tài)或大致聚焦?fàn)顟B(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)精度和穩(wěn)定性，并且可以獲得高質(zhì)量圖像。根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備可以獲取3D圖像。為了在3D拍攝模式中獲得充足的視差，在近似全光圈狀態(tài)下經(jīng)常使用f 值較小的拍攝光學(xué)系統(tǒng)。同樣，在這種情況下，第一像素是有用的。因而，使用第一像素的高密度排列，由此提高主被攝體的聚焦精度并且獲得高清晰3D圖像。甚至在散焦映射的創(chuàng)建時(shí)，第一像素的密度也優(yōu)選較高?？梢詫⑸⒔褂成涞姆直媛史指畛善矫娣较蛏系姆直媛屎蜕疃确较蛏系姆直媛?。在大致聚焦的被攝體區(qū)域中，分辨率在平面方向和深度方向這兩者上都較高。在極大失焦的區(qū)域中，分辨率在這兩個(gè)方向上都較低。因而，當(dāng)?shù)谝幌袼氐呐渲妹芏忍岣邥r(shí)，可以獲得滿(mǎn)足上述特性且數(shù)據(jù)量和信息精度的均衡性良好的散焦映射。第二實(shí)施例
在上述第一實(shí)施例中，第一像素211包括在X方向上進(jìn)行了 2分割(整數(shù)ml=2)并且在Y方向上也進(jìn)行了 2分割(整數(shù)nl=2)而得到的總共四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元211a 211d。第二像素22廣223各自包括在X方向上進(jìn)行了 4分割(整數(shù)m2=4)但在Y方向上沒(méi)有進(jìn)行分割(整數(shù)n2=l)而得到的總共四個(gè)獨(dú)立的光電轉(zhuǎn)換單元。在以下要說(shuō)明的第二實(shí)施例中，在第一像素211和第二像素22廣223中，X方向上的分割數(shù)都增加。以下將參考圖21以及22A 22C來(lái)說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器107中所包括的像素。注意，由于除光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量以外，結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例實(shí)際相同，因 此將僅說(shuō)明不同點(diǎn)，并且將省略針對(duì)相同或類(lèi)似部分的說(shuō)明。圖21示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像傳感器107的像素陣列。注意，將省略針對(duì)與圖2相同的功能的說(shuō)明。第一像素311包括在X方向上進(jìn)行了 3分割(整數(shù)ml=3)并且在Y方向上進(jìn)行了 2分割(整數(shù)nl=2)而得到的總共六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元311a 311f。這六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元311a 311f被分割為關(guān)于穿過(guò)像素中心的X軸和Y軸呈線對(duì)稱(chēng)。即，分割得到的各光電轉(zhuǎn)換單元均具有Y軸方向?yàn)殚L(zhǎng)邊的矩形平面形狀。這六個(gè)區(qū)域的連結(jié)形狀為正方形。這些光電轉(zhuǎn)換單元在圖像面上的所有位置處均具有相同的分割形狀。與上述第一實(shí)施例的第一像素211相同，使用第一像素311的輸出來(lái)進(jìn)行記錄圖像生成以及近似聚焦?fàn)顟B(tài)下的焦點(diǎn)檢測(cè)。注意，在下文，配置在圖像傳感器107中的具有相同結(jié)構(gòu)的其它像素也被稱(chēng)為第一像素311。第二像素321根據(jù)預(yù)定排列規(guī)則而離散地配置在第一像素311之間。第二像素321包括在X方向上進(jìn)行了 6分割(整數(shù)m2=6)但在Y方向上沒(méi)有進(jìn)行分割(整數(shù)n2=l)而得到的總共六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元321a 321f。第二像素321的光電轉(zhuǎn)換單元321a 321f的連結(jié)形狀也為正方形。使用第二像素321的輸出來(lái)進(jìn)行記錄圖像生成以及散焦較大的狀態(tài)下(焦點(diǎn)偏移量較大時(shí))的焦點(diǎn)檢測(cè)。在圖21中，在分割得到的六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中，使用預(yù)定的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。如以上參考第一實(shí)施例的圖If 13所述，投影到光電轉(zhuǎn)換單元321a 321f上的拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的位置根據(jù)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離和關(guān)注像素的圖像高度(X-Y坐標(biāo))而改變。因而，根據(jù)預(yù)定等式來(lái)計(jì)算六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元321a 321f各自的遮光狀態(tài)。使用光電轉(zhuǎn)換單元321a 321f中的遮光最小的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，由此進(jìn)行精確的焦點(diǎn)檢測(cè)。即，在第一實(shí)施例的第二像素22廣223中，光電轉(zhuǎn)換單元具有三種分割圖案，并且根據(jù)遮光狀態(tài)來(lái)選擇性地使用最佳的光電轉(zhuǎn)換單元。作為對(duì)比，在第二實(shí)施例中，第二像素321僅具有一種分割圖案，并且簡(jiǎn)化了像素排列規(guī)則。注意，在下文，配置在圖像傳感器107中的具有相同結(jié)構(gòu)的像素也被稱(chēng)為第二像素321。第二像素321是在X方向上進(jìn)行光瞳分割的像素，并且用于在X方向上具有亮度分布的被攝體、即具有縱向條紋圖案的被攝體。另一方面，第三像素322是在Y方向上進(jìn)行光瞳分割的像素，并且用于在Y方向上具有亮度分布的被攝體、即具有橫向條紋圖案的被攝體。第三像素322包括在Y方向上配置的六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元322a 322f。該圖案等同于第二像素321轉(zhuǎn)動(dòng)了 90°的圖案，并且將省略針對(duì)該圖案的詳細(xì)說(shuō)明。在第一像素 第三像素中，光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)形狀都為正方形。根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象被攝體的亮度分布圖案來(lái)使用第二像素321和第三像素322中的適當(dāng)一個(gè)，由此降低無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的概率。圖22A 22C概念地示出根據(jù)第二實(shí)施例的當(dāng)創(chuàng)建3D圖像時(shí)對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的輸 出進(jìn)行相加的方法以及像素插值方法。圖22A 22C示出僅關(guān)于重力作用于Y軸方向的情況的相加方法。圖22A新示出設(shè)置在第一像素311和第二像素321中的光電轉(zhuǎn)換單元的配置。圖22B和22C是用于說(shuō)明當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)處于橫向姿勢(shì)時(shí)、即當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)以使圖21所示的圖像傳感器的Y軸負(fù)方向與重力方向一致時(shí)的像素信號(hào)處理方法的圖。圖22B示出當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的投影圖像的中心相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心不存在偏心時(shí)的相加方法。在這種情況下，對(duì)于第一像素311，配置于左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元311a和311b的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且配置于右側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元311e和311f的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。由于位于中央的光電轉(zhuǎn)換單元311c和311d并未用于進(jìn)行視差形成，因此不使用這兩者。對(duì)于第二像素321，靠近左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元32Ia和321b的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且靠近右側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元321e和321f的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。還可以從靠近中央的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元321c和321d獲得視差信息。然而，為了使該視差信息具有與從第一像素311所獲得的特性相同的特性，并未使用兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元321c和32 Id的信號(hào)。第三像素322在水平軸方向上不具有視差信息。因而，通過(guò)與參考第一實(shí)施例的圖16A 16C所述的插值處理相同的插值處理來(lái)創(chuàng)建視差信號(hào)，并且將省略使用這些附圖所進(jìn)行的說(shuō)明。圖22C示出當(dāng)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的投影圖像的中心相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)中心向著左側(cè)即X軸的負(fù)方向偏心時(shí)的相加方法。在這種情況下，對(duì)于第一像素311，配置于左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元311a和311b的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)信號(hào)，并且配置于中央的光電轉(zhuǎn)換單元311c和311d的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。由于因漸暈導(dǎo)致充足的光量無(wú)法入射，因此不使用位于右側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元311e和311f的信號(hào)。對(duì)于第二像素321，靠近左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元321a和321b的信號(hào)的總和用作視差圖像的一個(gè)圖像，并且靠近中央的光電轉(zhuǎn)換單元321c和321d的信號(hào)的總和用作另一信號(hào)。由于因漸暈導(dǎo)致充足的光量無(wú)法入射，因此不使用靠近右側(cè)的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元321e和321f的信號(hào)。對(duì)于第三信號(hào)，進(jìn)行與參考圖22B所述相同的處理，并且將省略針對(duì)該處理的說(shuō)明。注意，當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)處于縱向姿勢(shì)時(shí)、即當(dāng)用戶(hù)保持照相機(jī)以使圖21所示的圖像傳感器107的X軸負(fù)方向與重力方向一致時(shí)，在與圖22B和22C的相加方向垂直的方向上進(jìn)行各光電轉(zhuǎn)換單元的相加處理。除了反向使用第二像素321和第三像素322以外，該處理與參考圖22B和22C所述的處理相同，并且將省略針對(duì)該處理的說(shuō)明。由于以下原因，將第一像素311中的光電轉(zhuǎn)換單元的X方向分割數(shù)ml和Y方向分割數(shù)nl之間的關(guān)系設(shè)置為ml>nl。在第一實(shí)施例的圖If 13中，已說(shuō)明了拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的投影圖像相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換單兀的連結(jié)中心的偏心狀態(tài)。偏心量與相對(duì)于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的標(biāo)準(zhǔn)值的偏差量以及攝像區(qū)域的圖像高度成比例。由于攝像區(qū)域具有X方向?yàn)殚L(zhǎng)邊的矩形 形狀，因此最大圖像高度的X方向分量較大，并且偏心量的最大值的X方向分量也較大。因而，增加X(jué)方向分割數(shù)使得可以提高輸出相加時(shí)的選擇自由度并且可在任意圖像高度處可靠地獲取3D信息。增加光電轉(zhuǎn)換單元的分割數(shù)還允許提高相加時(shí)的組合自由度。然而，由于圖像信息量也增加，因此圖像處理設(shè)備需要具有高速處理性能。因而，在第二實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同，將Y方向分割數(shù)設(shè)置為2。用于根據(jù)在重力作用于X軸方向的姿勢(shì)下所拍攝的圖像來(lái)獲得3D圖像的相加方法與參考第一實(shí)施例的圖16C所述的相加方法相同，并且將省略針對(duì)方法的說(shuō)明。如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例，使第一像素的光電轉(zhuǎn)換單元在兩個(gè)方向上的分割數(shù)與拍攝畫(huà)面大小的方向依賴(lài)性一致。這樣允許針對(duì)矩形攝像區(qū)域的任意坐標(biāo)可靠地獲得3D信息并防止圖像信息量變得過(guò)大。第三實(shí)施例在上述的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，在第一像素 第三像素中，光電轉(zhuǎn)換單元的分割數(shù)相同。即，在第一實(shí)施例中分割數(shù)為4，并且在第二實(shí)施例中分割數(shù)為6。 然而，在第三實(shí)施例中，與第一像素相比，第二像素中的光電轉(zhuǎn)換單元的分割數(shù)較小。以下將參考圖23來(lái)說(shuō)明根據(jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器107中所包括的像素。注意，由于除光電轉(zhuǎn)換單元的分割數(shù)以外，結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)實(shí)際相同，因此將僅說(shuō)明不同點(diǎn)，并且將省略針對(duì)相同或類(lèi)似部分的說(shuō)明。圖23示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像傳感器107的像素陣列。注意，將省略針對(duì)與圖2和21相同的功能的說(shuō)明。與第二實(shí)施例相同，第一像素411包括在X方向上進(jìn)行了 3分割(整數(shù)ml = 3)并且在Y方向上進(jìn)行了 2分割(整數(shù)nl=2)而得到的總共六個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元411a 411f。第一像素411的輸出的用途與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例所述的第一像素的輸出的用途相同。注意，在下文，配置在圖像傳感器107中的具有相同結(jié)構(gòu)的其它像素也被稱(chēng)為第一像素411。第二像素421根據(jù)預(yù)定排列規(guī)則而離散地配置在第一像素411之間。第二像素421包括在X方向上進(jìn)行了 4分割(整數(shù)m2=4)但在Y方向上沒(méi)有進(jìn)行分割(整數(shù)n2=l)而得到的總共4個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元421a 421d。在各第二像素421的光電轉(zhuǎn)換單元421a 421d中，位于中央的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的區(qū)域的X方向的大小較小，并且外側(cè)的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的區(qū)域的X方向的大小較大。光電轉(zhuǎn)換單元421a 421d的連結(jié)形狀為正方形。第二像素421的輸出的用途與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例所述的第二像素的輸出的用途相同。注意，在下文，配置在圖像傳感器107中的具有相同結(jié)構(gòu)的像素也被稱(chēng)為第二像素421。第二像素421是在X方向上進(jìn)行光瞳分割的像素，并且用于在X方向上具有亮度分布的被攝體、即具有縱向條紋圖案的被攝體。另一方面，第三像素422是在Y方向上進(jìn)行光瞳分割的像素，并且用于在Y方向上具有亮度分布的被攝體、即具有橫向條紋圖案的被攝體。第三像素422還包括在Y方向上進(jìn)行分割的四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元422a 422d。該圖案等同于第二像素421的轉(zhuǎn)動(dòng)了 90°的圖案，并且將省略針對(duì)該圖案的詳細(xì)說(shuō)明。在第一像素 第三像素中，光電轉(zhuǎn)換單元的連結(jié)形狀都為正方形。根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象被攝體的亮度分布圖案來(lái)使用第二像素421和第三像素422中的適當(dāng)一個(gè)，由此降低無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的概率。
第三實(shí)施例的圖像傳感器在所應(yīng)用的拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的變化較小的情況下特別適合。當(dāng)鏡頭更換或變焦操作時(shí)發(fā)生的拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的變化較小時(shí)，參考第一實(shí)施例的圖If 13所述的位于攝像區(qū)域周邊的光電轉(zhuǎn)換單元與出射光瞳之間的相對(duì)偏心量也較小。因而，即使當(dāng)?shù)诙袼?21的分割數(shù)較小時(shí)，也能夠可靠地獲得焦點(diǎn)檢測(cè)用的信號(hào)。減少分割數(shù)使得允許減少要讀取的信息量并且進(jìn)一步加速像素信號(hào)讀取。另外，由于像素結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此制造工藝變得簡(jiǎn)單，并且可以有效地減少特性的變化。注意，在第三實(shí)施例中，可以使用與參考第二實(shí)施例的圖22A 22C所述的相加方法基本相同的相加方法來(lái)創(chuàng)建3D圖像，并且將省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例，在第二像素和第三像素中，使光電轉(zhuǎn)換單元的分割數(shù)最小化。這樣允許減少信息量并由此加速信號(hào)讀取。另外，由于第二像素和第三像素的像素結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此可以提高制造工藝的產(chǎn)量，并且可以減少圖像傳感器的特性的變化。在上述的第一實(shí)施例 第三實(shí)施例中，第一像素在X方向上進(jìn)行了 2分割或3分割并且在Y方向上進(jìn)行了 2分割。然而，本發(fā)明不限于此。分割數(shù)不必總是為2或3，并且可以是大于I的任意整數(shù)。在上述的第一實(shí)施例 第三實(shí)施例中，第二像素和第三像素的分割數(shù)為4或6。然而，本發(fā)明不限于此。分割數(shù)僅需為第一像素的X方向上的分割數(shù)和Y方向上的分割數(shù)中的較小一個(gè)分割數(shù)的至少兩倍即可。在上述的第一實(shí)施例 第三實(shí)施例中，圖像傳感器包括第一像素、第二像素和第三像素。然而，為了使焦點(diǎn)可檢測(cè)散焦范圍變寬并提高近似聚焦?fàn)顟B(tài)下的檢測(cè)精度，可以設(shè)置僅具有第二像素組和第三像素組的其中一個(gè)的圖像傳感器，并且可以利用第一像素來(lái)替換其它的組。例如，當(dāng)利用第一像素來(lái)替換第三像素時(shí)，像素陣列的不規(guī)則性得以減輕，從而得到更為簡(jiǎn)單的圖像傳感器結(jié)構(gòu)。另外，由于第一像素的比率增大，因此在創(chuàng)建3D圖像時(shí)要進(jìn)行插值的像素?cái)?shù)減少，并且可以提高3D信息的精度。另一方面，不存在第三像素可能會(huì)使大幅模糊場(chǎng)景中的焦點(diǎn)檢測(cè)能力下降。然而，由于可以使用第一像素來(lái)進(jìn)行最終的聚焦判斷，因此聚焦精度并未下降。第四實(shí)施例
在上述的第一實(shí)施例 第三實(shí)施例中，已說(shuō)明了各像素的光電轉(zhuǎn)換單元的分割圖案以及焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的光電轉(zhuǎn)換單元的選擇方法。以下要說(shuō)明的第四實(shí)施例被配置成使用本發(fā)明的圖像傳感器來(lái)提高聚焦精度。圖24是表示根據(jù)第四實(shí)施例的拍攝處理的過(guò)程的主要過(guò)程的流程圖。圖25是圖24的步驟S431中要進(jìn)行的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖。在第四實(shí)施例中，使用結(jié)構(gòu)與參考圖fl7B所述的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同的圖像傳感器107。然而，可以使用第二實(shí)施例或第三實(shí)施例的圖像傳感器。拍攝處理的主要過(guò)程和焦點(diǎn)檢測(cè)子例程與第一實(shí)施例中所述的圖18的主要過(guò)程和圖19的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程存在部分不同。因而，相同的步驟編號(hào)表示相同的部分，并且將省略針對(duì)這些部分的詳細(xì)說(shuō)明。將說(shuō)明拍攝處理的主要過(guò)程。在圖24所示的主要過(guò)程中，在步驟SlOl中，用戶(hù)接通照相機(jī)的電源開(kāi)關(guān)。在步驟S102飛109中，CPU 121進(jìn)行照相機(jī)內(nèi)的各構(gòu)件的操作檢查、初始化以及拍攝條件設(shè)置等。在步驟S431中，執(zhí)行圖25所示的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。在步驟S461中,進(jìn)行與聚焦判斷相對(duì)應(yīng)的聚焦標(biāo)志狀態(tài)判斷。聚焦標(biāo)志表示焦點(diǎn) 檢測(cè)計(jì)算所計(jì)算出的散焦量是否等于或小于狀態(tài)可被視為聚焦的閾值。聚焦標(biāo)志可以取
和“2”這三個(gè)值。首先將聚焦標(biāo)志初始化為“O”。如后面在圖25所示的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程中將說(shuō)明的，當(dāng)使用第一像素組211來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)并且判斷為處于聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在該聚焦標(biāo)志中存儲(chǔ)“I”。如果使用第二像素組22廣223的其中一個(gè)來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)并且判斷為處于聚焦?fàn)顟B(tài)，則在該聚焦標(biāo)志中存儲(chǔ)“2”。在第四實(shí)施例中，僅當(dāng)在聚焦標(biāo)志中存儲(chǔ)“I”時(shí)，該處理才可以從步驟S461進(jìn)入步驟S153。另一方面，在步驟S461中進(jìn)行聚焦標(biāo)志的狀態(tài)判斷，并且如果判斷為值是“0”或“2”，則在步驟S462中對(duì)調(diào)焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后，該處理返回至步驟S431的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程以重復(fù)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。如果在步驟S461中判斷為聚焦標(biāo)志為“I”、即判斷為處于聚焦?fàn)顟B(tài)，則該處理進(jìn)入步驟S153，以判斷拍攝開(kāi)關(guān)是否接通。如果拍攝開(kāi)關(guān)接通，則在步驟S161中執(zhí)行圖像記錄。如果拍攝開(kāi)關(guān)沒(méi)有接通，則該處理在不執(zhí)行步驟S161的情況下進(jìn)入步驟S181。在步驟S181中，CPU 121判斷主開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。如果主開(kāi)關(guān)保持接通，則重復(fù)執(zhí)行步驟S102飛161。如果主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則執(zhí)行步驟S182飛184，并且拍攝結(jié)束。將說(shuō)明第一實(shí)施例和第四實(shí)施例之間的不同之處。在圖18所示的第一實(shí)施例中，如根據(jù)步驟S13fS153的流程可以看出，即使焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果表示失焦，在執(zhí)行了調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)之后該處理也直接進(jìn)入步驟S153。因而，只要在步驟S153中接通了拍攝開(kāi)關(guān)，即使無(wú)法確保聚焦?fàn)顟B(tài)，該處理也可以進(jìn)入拍攝、即步驟S161的圖像記錄子例程。相反，在圖24所示的第四實(shí)施例中，如根據(jù)步驟S43fS153的流程可以看出，如果焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果表示失焦，則在執(zhí)行了調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)之后該處理返回至焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。結(jié)果，在焦點(diǎn)檢測(cè)子例程中確認(rèn)了聚焦?fàn)顟B(tài)之后，該處理進(jìn)入步驟S161的圖像記錄子例程。將參考圖25來(lái)說(shuō)明焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。在步驟S432中，從預(yù)覽圖像中識(shí)別被攝體圖案，并且進(jìn)行面部圖像判斷以及整個(gè)拍攝畫(huà)面的對(duì)比度分析等。在步驟S433中，基于步驟S432中的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定要聚焦的主被攝體。在步驟S434中，基于圖24的步驟S107中所獲取到的鏡頭信息來(lái)計(jì)算拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳。更具體地，計(jì)算出射光瞳的大小及其相對(duì)于圖像面的距離，并且計(jì)算各圖像高度的漸暈。在步驟S435中，判斷聚焦標(biāo)志。如針對(duì)圖24的步驟S461所述,聚焦標(biāo)志表示聚焦操作時(shí)的聚焦?fàn)顟B(tài)。在步驟S461中對(duì)聚焦標(biāo)志進(jìn)行了定義，使得如果沒(méi)有獲得聚焦?fàn)顟B(tài)，則存儲(chǔ)“O”，如果使用第一像素組211獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)，則存儲(chǔ)“ 1”，并且如果使用第二像素組22廣223的其中一個(gè)獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)，則存儲(chǔ)“2”。如果在一系列聚焦操作中第一次執(zhí)行步驟S435，則由于聚焦標(biāo)志被初始化為“O”，因此該處理進(jìn)入步驟S436。在步驟S436中，在各焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中，基于步驟S434中所計(jì)算出的出射光瞳信息來(lái)選擇受漸暈影響較少的適合于焦點(diǎn)檢測(cè)的像素組。在這種情況下，從第二像素組22廣223中選擇像素組。例如，如參考第一實(shí)施例中所使用的圖If 13所述，選擇第二像素組221、222和223的其中一個(gè)。在步驟S437中，設(shè)置表示針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)所選擇的像素組的類(lèi)型的標(biāo)志。由于選擇了第二像素組22廣223的其中一個(gè)，因此將像素標(biāo)志設(shè)置為“2”。在步驟S440中，使用所選擇的第二像素組的各像素中的靠近中央的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單 元的輸出來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算要使用的一對(duì)圖像。在步驟S441中，對(duì)所創(chuàng)建的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行所謂的遮光校正，以減少由漸暈所引起的光量不均衡。這樣允許減少兩個(gè)圖像之間的強(qiáng)度差異并且提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。在步驟S442中，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以計(jì)算已經(jīng)過(guò)了遮光校正的兩個(gè)圖像的橫向偏移量U。在步驟S443中，基于步驟S442的相關(guān)運(yùn)算處理所計(jì)算出的兩個(gè)圖像之間的一致程度來(lái)判斷圖像偏移檢測(cè)結(jié)果的可靠性。不采用可靠性低的值。在步驟S444中，根據(jù)步驟S442和S443中所獲得的可靠性高的圖像偏移量u以及焦點(diǎn)檢測(cè)所用的像素的基線長(zhǎng)度e，使用等式(I)來(lái)計(jì)算散焦量。在步驟S445中，判斷步驟S444中所計(jì)算出的散焦量是否等于或小于聚焦閾值。作為該聚焦閾值，通常采用圖像面上的容許深度。設(shè)S是容許彌散圓(permissible circleof confusion)的大小，并且F是拍攝光學(xué)系統(tǒng)的f值。在這種情況下，通常使用通過(guò)FX 6所計(jì)算出的值作為容許深度、即聚焦閾值。因而，如果散焦量超過(guò)聚焦閾值，則該處理從步驟S445進(jìn)入步驟S446以計(jì)算調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量。然后，該處理從步驟S451返回至主例程。將說(shuō)明該返回之后主例程的操作。當(dāng)在執(zhí)行了步驟S431的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程之后該處理返回至圖24所示的主例程時(shí)，在步驟S461中判斷聚焦標(biāo)志。此時(shí)，聚焦標(biāo)志為“O”。因而，對(duì)調(diào)焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以消除所檢測(cè)到的散焦量，并且再次執(zhí)行步驟S431的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。在步驟S445中判斷為散焦量等于或小于聚焦閾值時(shí)，該處理進(jìn)入步驟S447。在步驟S447中，判斷像素標(biāo)志。即，判斷緊接之前的焦點(diǎn)檢測(cè)中所使用的像素組的類(lèi)型。由于在第一次焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)選擇了第二像素組22廣223的其中一個(gè)，因此像素標(biāo)志為“2”。因而，該處理從步驟S447進(jìn)入步驟S448以將聚焦標(biāo)志設(shè)置為“2”。即，此時(shí)判斷為獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)作為使用第二像素組22f223的其中一個(gè)的聚焦操作的結(jié)果。因而，該處理經(jīng)由步驟S451返回至主例程。將再次說(shuō)明該返回之后主例程的操作。當(dāng)在執(zhí)行了步驟S431的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程之后該處理返回至圖24所示的主例程時(shí)，在步驟S461中判斷聚焦標(biāo)志。此時(shí)，聚焦標(biāo)志為“2”。因而，該處理進(jìn)入步驟S462。在這種情況下，散焦量等于或小于聚焦閾值、即處于被視為作為使用第二像素組22f223的其中一個(gè)的焦點(diǎn)檢測(cè)的結(jié)果獲得了聚焦的狀態(tài)。因而，調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)指示實(shí)際被忽略。該處理返回至步驟S431以再次執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。接著將說(shuō)明當(dāng)聚焦標(biāo)志為“2”時(shí)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的操作。執(zhí)行步驟S43rS434,并且在步驟S435中判斷聚焦標(biāo)志。由于聚焦標(biāo)志為“2”，因此該處理進(jìn)入步驟S438。在步驟S438中，選擇第一像素組211作為焦點(diǎn)檢測(cè)像素。在步驟S439中，設(shè)置表示針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)所選擇的像素組的類(lèi)型的標(biāo)志。由于選擇了第一像素組211，因此將像素標(biāo)志設(shè)置為“I”。在步驟S440中，在第一像素組211的各像素中對(duì)Y軸方向上相鄰的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的輸出進(jìn)行相加，以創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算用的在X方向上進(jìn)行光瞳分割的一對(duì)圖像。在步驟S441中，對(duì)所創(chuàng)建的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行所謂的遮光校正，以減少由漸暈所引起的光量不均衡。這樣允許減少兩個(gè)圖像之間的強(qiáng)度差異并提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。在步驟S442中，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以計(jì)算已經(jīng)過(guò)了遮光校正的兩個(gè)圖像的橫向偏移量U。在步驟S443中，基于步驟S442的相關(guān)運(yùn)算處理中所計(jì)算出的兩個(gè)圖像之間的一致程度來(lái)判斷圖像偏移檢測(cè)結(jié)果的可靠性。不采用可靠性低的值。在步驟S444中，根據(jù)步驟S442和S443中所獲得的可靠性高的圖像偏移量u以及焦點(diǎn)檢測(cè)所用的像素的基線長(zhǎng)度e，使用等式(I)來(lái)計(jì)算散焦量。在步驟S445中，判斷步驟S444中所計(jì)算出的散焦量是否等于或小于聚焦閾值。如果散焦量超過(guò)聚焦閾值，則該處理從步驟S445進(jìn)入步驟S446以計(jì)算調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量。然后，該處理從步驟S451返回至主例程。 另一方面，在步驟S445中判斷為散焦量等于或小于聚焦閾值時(shí)，該處理進(jìn)入步驟S447。在步驟S447中，判斷像素標(biāo)志。即，判斷緊接之前的焦點(diǎn)檢測(cè)中所使用的像素組的類(lèi)型。由于選擇了第一像素組211，因此像素標(biāo)志為“I”。因而，該處理從步驟S447進(jìn)入步驟S449以將聚焦標(biāo)志設(shè)置為“I”。即，此時(shí)判斷為獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)作為使用第一像素組211的聚焦操作的結(jié)果。在步驟S450中，創(chuàng)建整個(gè)拍攝區(qū)域中的散焦映射。該處理經(jīng)由步驟S451返回至主例程。將說(shuō)明該返回之后主例程的操作。當(dāng)在執(zhí)行了步驟S431的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程之后該處理返回至圖24所示的主例程時(shí)，在步驟S461中判斷聚焦標(biāo)志。此時(shí)，聚焦標(biāo)志為“I”。因而，該處理可以進(jìn)入步驟S153。在步驟S153中，判斷拍攝開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。如果該開(kāi)關(guān)為接通，則在步驟S161中執(zhí)行圖像記錄子例程。進(jìn)一步執(zhí)行步驟S182飛184，并且該拍攝操作結(jié)束。如上所述，根據(jù)第四實(shí)施例，首先使用光瞳分割中的基線長(zhǎng)度小并且光瞳寬度也小的第二像素組來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。因而，即使當(dāng)散焦量在初始狀態(tài)下較大時(shí)，也可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。接著，使用光瞳分割中的基線長(zhǎng)度大的第一像素組來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。因而，可以進(jìn)行更加精確的焦點(diǎn)檢測(cè)。在第一像素組中，焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的光瞳面積大，并且可以獲得充足的光量。由于該原因，即使對(duì)于低亮度的被攝體也可以進(jìn)行精確的焦點(diǎn)檢測(cè)。另外，由于在使用第一像素組確認(rèn)了聚焦?fàn)顟B(tài)之后允許進(jìn)行圖像記錄，因此可以獲得聞清晰的圖像。注意，在上述第四實(shí)施例中，使用第二像素組22廣223的其中一個(gè)。然而，如果作為步驟S432的被攝體模式識(shí)別的結(jié)果判斷為如同橫向條紋圖案那樣被攝體在垂直方向上具有亮度差，則代替第二像素組22廣223，可以使用第三像素組224 226。當(dāng)使用第三像素組224 226的其中一個(gè)時(shí)，可以使用“2”作為像素標(biāo)志，或者可以新設(shè)置“3”。另外，可以使用“2”作為聚焦標(biāo)志，或者可以新設(shè)置“3”。在任意情況下，均可以進(jìn)行相同的處理。第五實(shí)施例在上述第四實(shí)施例中，首先使用基線長(zhǎng)度小的第二像素組22廣223的其中一個(gè)來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，然后使用基線長(zhǎng)度大的第一像素組211來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。在以下要說(shuō)明的第五實(shí)施例中，將使用基線長(zhǎng)度不同的像素組所獲得的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果與基于這些結(jié)果的可靠性的加權(quán)系數(shù)相乘并進(jìn)行合成，或者從多個(gè)結(jié)果中按時(shí)間順序采用可靠性高的結(jié)果。圖26A和26B說(shuō)明根據(jù)第五實(shí)施例的攝像像素的多個(gè)基線長(zhǎng)度。除焦點(diǎn)檢測(cè)過(guò)程中的光電轉(zhuǎn)換單元選擇方法以外，第五實(shí)施例中所使用的圖像傳感器107的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)相同。圖26A示出第一像素211的光電轉(zhuǎn)換單元。圖26B示出第二像素222的光電轉(zhuǎn)換單元。參考圖26A，當(dāng)通過(guò)在X軸方向上進(jìn)行光瞳分割來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)，使用與光瞳投影圖像EPla和EPlb相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元的總和信號(hào)以及與光瞳投影圖像EPlc和EPld相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元的總和信號(hào)來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算用的一對(duì)圖像。此時(shí)的基線長(zhǎng)度(更嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，從圖像面觀看到的角度換算值)為0 2。另一方面，參考圖26B，根據(jù)與光瞳投影圖像EP22b和EP22c相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算所用的一對(duì)圖像。此時(shí)的基線長(zhǎng)度為9 1。還可以根據(jù)與光瞳投影圖像EP22a和EP22d相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算所用的一對(duì)圖像。此時(shí)的基線長(zhǎng)度為0 3。即，在第五實(shí)施例中，使用基線長(zhǎng)度不同的三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。這些信號(hào)的基線長(zhǎng)度保持由以下給出的關(guān)系。0 1< 0 2< 9 3... (5)注意，盡管圖26B示出第二像素222的光電轉(zhuǎn)換單元，但除光瞳分割方向以外，第一像素211和第三像素225也具有相同的關(guān)系，并且如第二像素222那樣，可以對(duì)這些像素的輸出信號(hào)進(jìn)行處理。接著將說(shuō)明這三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及基于這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)所設(shè)置的加權(quán)系數(shù)。通常，當(dāng)光瞳分割中的基線長(zhǎng)度大時(shí)，針對(duì)單位散焦量的一對(duì)圖像的橫向相對(duì)偏移量大。因而，焦點(diǎn)檢測(cè)精度高。另一方面，當(dāng)基線長(zhǎng)度大時(shí)，散焦較大的狀態(tài)下兩個(gè)圖像之間的橫向偏移量過(guò)大，并且無(wú)法進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的概率也增加。另外，當(dāng)基線長(zhǎng)度大時(shí)，由于拍攝光學(xué)系統(tǒng)的漸暈因而在這兩個(gè)圖像之間容易發(fā)生灰度差(level difference)。根據(jù)漸暈的程度而產(chǎn)生焦點(diǎn)檢測(cè)誤差。圖27A示出針對(duì)根據(jù)三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)所獲得的結(jié)果、與f 值相對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。DEF( 0 I) ^DEF( 0 3)表示根據(jù)具有參考圖26A和26B所述的三種基線長(zhǎng)度的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)所計(jì)算出的散焦量。F2.CF11是焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的f 值。該表中的數(shù)值(T7表示針對(duì)散焦量和f值的組合的加權(quán)系數(shù)C(FN)。在第五實(shí)施例中，獲得了三種散焦量。對(duì)與散焦量相對(duì)應(yīng)的三種加權(quán)系數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以使得針對(duì)每個(gè)f值，加權(quán)系數(shù)的總和都為10。f值越小、即拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳越大，則針對(duì)基線長(zhǎng)度大的焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果的加權(quán)系數(shù)越大。相反，f值越大、即拍攝光學(xué)系統(tǒng)的漸暈越大，則針對(duì)基線長(zhǎng)度小的焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果的加權(quán)系數(shù)越大。圖27B示出針對(duì)根據(jù)三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)所獲得的結(jié)果、與散焦量相對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。在第五實(shí)施例中，根據(jù)這些焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)所計(jì)算出的散焦量按絕對(duì)值的大小而分成四個(gè)區(qū)間。該表的最上一行示出這些區(qū)間。IDefI表示所檢測(cè)到的散焦量的絕對(duì)值。該表中的數(shù)值(T7表示三種散焦量DEF(0 irDEF(0 3)所屬于的區(qū)間內(nèi)的加權(quán)系數(shù)C(DF)。同樣，在圖27B中，對(duì)這些系數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以使得在各散焦區(qū)間中系數(shù)的總和均為10。當(dāng)散焦量小時(shí)，將基線長(zhǎng)度大的光電轉(zhuǎn)換單元所獲得的結(jié)果的權(quán)重設(shè)置得大。相反，由于散焦量越大則兩個(gè)圖像的相對(duì)橫向偏移量越大，因此將基線長(zhǎng)度小的焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重設(shè)置得大。通過(guò)使用以下等式將從基線長(zhǎng)度不同的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)對(duì)所獲得的三種散焦量與以上述方式所定義的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行相乘來(lái)計(jì)算最終的散焦量DEF。DEF=DEF ( 0 I) X Cl (FN) X Cl (DF)+DEF ( 9 2) XC2 (FN) X C2 (DF)+DEF ( 9 3) XC3 (FN) X C3 (DF)…(6)基于散焦量DEF來(lái)進(jìn)行調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)或聚焦判斷。 圖28是根據(jù)第五實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖。注意，在第五實(shí)施例中，使用與第一實(shí)施例 第四實(shí)施例中的照相機(jī)和圖像傳感器相同的照相機(jī)和圖像傳感器。照相機(jī)的拍攝時(shí)的主要過(guò)程與第四實(shí)施例所述的圖24相同，并且將省略針對(duì)相同部分的說(shuō)明。在圖28的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程中，首先，在步驟S532中，從預(yù)覽圖像中識(shí)別被攝體圖案，并且進(jìn)行面部圖像判斷以及整個(gè)拍攝畫(huà)面的對(duì)比度分析等。在步驟S533中，基于步驟S532中的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定要聚焦的主被攝體。在步驟S534中，基于圖24的步驟S107中所獲取到的鏡頭信息來(lái)計(jì)算拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳。更具體地，計(jì)算出射光瞳的大小及其相對(duì)于圖像面的距離，并且計(jì)算各圖像高度的漸暈。在步驟S535中，選擇存在于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的三組焦點(diǎn)檢測(cè)像素組。這三組表示與參考圖26A和26B所述的三種基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出組。在步驟S536中，根據(jù)所選擇的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算所用的三對(duì)圖像。在步驟S537中，對(duì)所創(chuàng)建的三對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行所謂的遮光校正，以減少由漸暈所引起的光量不均衡。這樣允許減少兩個(gè)圖像之間的強(qiáng)度差異并提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。在步驟S538中，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以計(jì)算已經(jīng)過(guò)了遮光校正的兩個(gè)圖像的橫向偏移量U。在步驟S539中，基于步驟S538的相關(guān)運(yùn)算處理中所計(jì)算出的兩個(gè)圖像之間的一致程度來(lái)判斷圖像偏移檢測(cè)結(jié)果的可靠性。在步驟S540中，根據(jù)步驟S538中所獲得的圖像偏移量u以及焦點(diǎn)檢測(cè)所使用的像素的基線長(zhǎng)度e，使用等式(I)來(lái)計(jì)算三個(gè)散焦量。在步驟S541中，對(duì)所獲得的三個(gè)散焦量進(jìn)行等式￠)的加權(quán)計(jì)算，由此獲得最終的散焦量。在步驟S542中，判斷步驟S541中所計(jì)算出的散焦量是否等于或小于聚焦閾值。如果散焦量超過(guò)聚焦閾值，則該處理從步驟S542進(jìn)入步驟S543以計(jì)算調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量。然后，該處理從步驟S546返回至主例程。另一方面，在步驟S542中判斷為散焦量等于或小于聚焦閾值時(shí)，該處理進(jìn)入步驟S544以將聚焦標(biāo)志設(shè)置為“I”。在步驟S545中，創(chuàng)建散焦映射。在步驟S546中，該處理返回至主例程。將說(shuō)明該返回之后主例程的操作。當(dāng)在執(zhí)行了圖28的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程之后該處理返回至圖24所示的主例程時(shí)，在步驟S461中判斷聚焦標(biāo)志。如果聚焦標(biāo)志不為“I”、即表示失焦，則在步驟S462中對(duì)調(diào)焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后，該處理返回至步驟S431以再次執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。另一方面，在步驟S461中判斷為聚焦標(biāo)志為“I”時(shí)，該處理進(jìn)入步驟S153以進(jìn)行圖像記錄或圖像發(fā)送等，并且該拍攝操作結(jié)束。如上所述，根據(jù)第五實(shí)施例，根據(jù)基線長(zhǎng)度不同的多種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算多個(gè)散焦量?；谥T如拍攝光學(xué)系統(tǒng)的f 值等的拍攝條件或者諸如所計(jì)算出的散焦量等的焦點(diǎn)狀態(tài)來(lái)對(duì)散焦量進(jìn)行加權(quán)，由此計(jì)算最終的散焦量。由于在重視基線長(zhǎng)度適合于拍攝條件和焦點(diǎn)狀態(tài)的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的情況下可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)算，因此可以總是進(jìn)行精確的焦點(diǎn)檢測(cè)。第五實(shí)施例的奪形例在上述第五實(shí)施例中，使用通過(guò)對(duì)多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)所獲得的結(jié)果作為最終的焦點(diǎn)檢測(cè)信息。在以下要說(shuō)明的第五實(shí)施例的變形例中，從多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果中擇一地選擇出假定為可靠性最高的結(jié)果。圖29示出根據(jù)變形例的加權(quán)系數(shù)的示例并且與上述的圖27A相對(duì)應(yīng)。在圖27A中，根據(jù)拍攝光學(xué)系統(tǒng)的f值來(lái)精細(xì)地設(shè)置三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)。在圖29所示 的變形例中，將這三種信號(hào)的其中一個(gè)加權(quán)系數(shù)設(shè)置為“1”，并且將其余兩個(gè)系數(shù)設(shè)置為“0”，由此擇一地選擇出假定為可靠性最高的結(jié)果。在本變形例中，由于可以在一對(duì)圖像的相位差檢測(cè)計(jì)算之前進(jìn)行擇一選擇，因此無(wú)需進(jìn)行無(wú)用的計(jì)算。因而，使焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)算高速化，并且計(jì)算程序變得較為簡(jiǎn)單。圖30示出根據(jù)另一變形例的加權(quán)系數(shù)的示例并且與上述的圖27B相對(duì)應(yīng)。在圖27B中，根據(jù)所計(jì)算出的散焦量來(lái)精細(xì)地設(shè)置三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)。在圖30所示的變形例中，將這三種信號(hào)的其中一個(gè)加權(quán)系數(shù)設(shè)置為“1”，并且將其余兩個(gè)系數(shù)設(shè)置為“0”，由此擇一地選擇出假定為可靠性最高的結(jié)果。同樣，在本變形例中，由于加權(quán)計(jì)算被簡(jiǎn)化，因此使焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)算高速化，并且計(jì)算程序變得較為簡(jiǎn)單。在第五實(shí)施例及其變形例中，使用與三種基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的像素的信號(hào)?？梢允÷允褂眠@三者的其中一種，并且可以?xún)H使用期望的兩種信號(hào)。相反，該結(jié)構(gòu)可適用于包括與四種以上的基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的像素的實(shí)施例。例如,在以上參考圖26B所述的示例中，可以禁止使用第二像素組221內(nèi)基線長(zhǎng)度為0 3的光電轉(zhuǎn)換單元。第六實(shí)施例在上述第四實(shí)施例中，首先使用基線長(zhǎng)度小的第二像素組22廣223來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，然后使用基線長(zhǎng)度大的第一像素組211來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。在以下要說(shuō)明的第六實(shí)施例中，該概念被擴(kuò)展為即使當(dāng)基線長(zhǎng)度的數(shù)量超過(guò)2時(shí)，也按時(shí)間順序適當(dāng)?shù)剡x擇利用不同的基線長(zhǎng)度所獲得的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果或進(jìn)行合成。圖31示出根據(jù)第六實(shí)施例的加權(quán)系數(shù)的示例。在第六實(shí)施例中，針對(duì)基于這三種焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)所獲得的結(jié)果，根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)的次數(shù)來(lái)對(duì)加權(quán)系數(shù)進(jìn)行切換。DEF( 0 I) ^DEF( 0 3)表示根據(jù)具有參考圖26A和26B所述的三種基線長(zhǎng)度的焦點(diǎn)檢測(cè)像素所計(jì)算出的散焦量。另外，“第I次” “第3次”表示直到獲得了聚焦?fàn)顟B(tài)為止所進(jìn)行的焦點(diǎn)檢測(cè)的次數(shù)。該表中的數(shù)值0和I表示針對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)數(shù)的加權(quán)系數(shù)C(SN)。通過(guò)使用以下等式將從基線長(zhǎng)度不同的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)對(duì)所獲得的三種散焦量與以上述方式所定義的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行相乘來(lái)計(jì)算最終散焦量DEF。DEF=DEF ( 0 I) X Cl (SN)+DEF ( 9 2) XC2 (SN)
+DEF ( 9 3) XC3 (SN). . . (7)在第六實(shí)施例中，加權(quán)系數(shù)為0或I。因而，在預(yù)定次數(shù)的焦點(diǎn)檢測(cè)中，擇一地選擇多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)信息中的預(yù)定一個(gè)。即，在第I次焦點(diǎn)檢測(cè)中選擇基線長(zhǎng)度為9 1的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，在第2次焦點(diǎn)檢測(cè)中選擇基線長(zhǎng)度為0 2的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，并且在第3次焦點(diǎn)檢測(cè)中選擇基線長(zhǎng)度為9 3的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。圖32是根據(jù)第六實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程的流程圖。注意，在第六實(shí)施例中，使用與第一實(shí)施例 第五實(shí)施例中的照相機(jī)和圖像傳感器相同的照相機(jī)和圖像傳感器。照相機(jī)的拍攝時(shí)的主要過(guò)程與第四實(shí)施例所述的圖24相同，并且將省略針對(duì)相同部分的說(shuō)明。在圖32的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程中，首先，在步驟S632中，從預(yù)覽圖像中識(shí)別被攝體圖案，并且進(jìn)行面部圖像判斷以及整個(gè)拍攝畫(huà)面的對(duì)比度分析等。在步驟S633中，基于步驟S632的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定要聚焦的主被攝體。在步驟S634中，基于圖24的步驟S107中所獲取到的鏡頭信息來(lái)計(jì)算拍攝光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳。更具體地，計(jì)算出射光瞳的大小及其相對(duì)于圖像面的距離，并且計(jì)算各圖像高度的漸暈。 在步驟S635中，選擇存在于焦點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域中的三組焦點(diǎn)檢測(cè)像素組。這三組表示與參考圖26A和26B所述的三種基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出組。在步驟S636中，根據(jù)所選擇的像素的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出來(lái)創(chuàng)建相關(guān)運(yùn)算所用的三對(duì)圖像。在步驟S637中，針對(duì)所創(chuàng)建的三對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行所謂的遮光校正，以減少由漸暈所引起的光量不均衡。這樣允許減少兩個(gè)圖像之間的強(qiáng)度差異并且提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。在步驟S638中，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以計(jì)算已經(jīng)過(guò)了遮光校正的兩個(gè)圖像的橫向偏移量U。在步驟S639中，基于步驟S638的相關(guān)運(yùn)算處理中所計(jì)算出的兩個(gè)圖像之間的一致程度來(lái)判斷圖像偏移檢測(cè)結(jié)果的可靠性。在步驟S640中，根據(jù)步驟S638中所獲得的圖像偏移量u以及焦點(diǎn)檢測(cè)所使用的像素的基線長(zhǎng)度9，使用等式(I)來(lái)計(jì)算三個(gè)散焦量。在步驟S641中，識(shí)別一系列聚焦操作中直到獲得聚焦?fàn)顟B(tài)為止的焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)算的執(zhí)行計(jì)數(shù)N。當(dāng)已執(zhí)行了針對(duì)三種基線長(zhǎng)度的所有三組焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)算時(shí)，將執(zhí)行計(jì)數(shù)定義為I。在步驟S642中，對(duì)所獲得的三個(gè)散焦量進(jìn)行等式(7)的加權(quán)計(jì)算，由此獲得最終的散焦量。在步驟S643中，判斷步驟S642中所計(jì)算出的散焦量是否等于或小于聚焦閾值。如果散焦量超過(guò)聚焦閾值，則該處理從步驟S643進(jìn)入步驟S644以計(jì)算調(diào)焦透鏡驅(qū)動(dòng)量。然后，該處理從步驟S648返回至主例程。另一方面，在步驟S643中判斷為散焦量等于或小于聚焦閾值時(shí)，該處理進(jìn)入步驟S645。在步驟S645中，判斷焦點(diǎn)檢測(cè)計(jì)數(shù)N的值。在第六實(shí)施例中，當(dāng)N已達(dá)到3時(shí)，該處理分支到“是”，并且當(dāng)N為2以下時(shí)該處理分支到“否”。即，在第六實(shí)施例中，對(duì)三種基線長(zhǎng)度進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，并且順次采用基線長(zhǎng)度小的信號(hào)所獲得的檢測(cè)結(jié)果。因而，當(dāng)完成三次焦點(diǎn)檢測(cè)并且散焦量等于或小于聚焦閾值時(shí)，在步驟S646中將聚焦標(biāo)志設(shè)置為“I”。在步驟S647中，創(chuàng)建散焦映射。在步驟S648中，該處理返回至主例程。接著將說(shuō)明該返回之后主例程的操作。當(dāng)在執(zhí)行了圖32的焦點(diǎn)檢測(cè)子例程之后該處理返回至圖24所示的主例程時(shí)，在步驟S461中判斷聚焦標(biāo)志。如果該聚焦標(biāo)志不為“I”、即表示失焦，則在步驟S462中對(duì)調(diào)焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后，該處理返回至步驟S431以再次執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)子例程。
另一方面，當(dāng)在步驟S461中判斷為聚焦標(biāo)志為“I”時(shí)，該處理進(jìn)入步驟S153以進(jìn)行圖像記錄或圖像發(fā)送等，并且該拍攝操作結(jié)束。如上所述，根據(jù)第六實(shí)施例，在直到聚焦?fàn)顟B(tài)為止的焦點(diǎn)檢測(cè)的歷史中，首先使用基線長(zhǎng)度小的像素來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，然后使用基線長(zhǎng)度為中間的像素來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，并且最后使用基線長(zhǎng)度大的像素來(lái)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。由于使用了適合于從散焦量大到散焦量小的各狀態(tài)的信號(hào)，因此不進(jìn)行無(wú)用的計(jì)算，并且可以進(jìn)行精確的焦點(diǎn)檢測(cè)。第六實(shí)施例的變形例在上述第六實(shí)施例中，根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)的次數(shù)(歷史)來(lái)?yè)褚坏剡x擇預(yù)定信號(hào)。在以下要說(shuō)明的第六實(shí)施例的變形例中，針對(duì)多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果設(shè)置與該歷史相對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)，并且對(duì)多個(gè)結(jié)果進(jìn)行合成。圖33示出根據(jù)本變形例的加權(quán)系數(shù)的示例并且與上述圖31相對(duì)應(yīng)。在圖31中，根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)歷史來(lái)?yè)褚坏厥褂妙A(yù)定結(jié)果。在圖33所示的變形例中，三種信號(hào)中的至少兩 種信號(hào)使用了預(yù)定權(quán)重。在這種情況下，即使無(wú)法進(jìn)行使用假定為最優(yōu)的基線長(zhǎng)度的焦點(diǎn)檢測(cè)，在可以進(jìn)行使用其它基線長(zhǎng)度的焦點(diǎn)檢測(cè)的情況下，也可以計(jì)算散焦量。這樣使得可以防止如下現(xiàn)象直到獲得聚焦?fàn)顟B(tài)為止的焦點(diǎn)檢測(cè)的次數(shù)沒(méi)必要地增加。在第六實(shí)施例及其變形例中，使用與三種基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的像素的信號(hào)?？梢允÷允褂眠@些信號(hào)的其中一個(gè)，并且可以?xún)H使用期望的兩種信號(hào)。相反，該結(jié)構(gòu)可適用于包括與四種以上的基線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的像素的實(shí)施例。盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬的解釋?zhuān)园羞@類(lèi)修改、等同結(jié)構(gòu)和功倉(cāng)泛。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器,包括 第一攝像像素和第二攝像像素，其各自用于檢測(cè)拍攝光學(xué)系統(tǒng)所形成的被攝體圖像，并生成記錄圖像， 其中，所述第一攝像像素和所述第二攝像像素各自包括沿著第一方向分割得到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元， 多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元具有如下功能對(duì)來(lái)自所述拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束中的分割光束所形成的多個(gè)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出要用于檢測(cè)相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及 所述第一攝像像素所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的要用于檢測(cè)相位差的光電轉(zhuǎn)換單元的基線長(zhǎng)度比所述第二攝像像素所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的要用于檢測(cè)相位差的光電轉(zhuǎn)換單元的基線長(zhǎng)度長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，當(dāng)所獲得的散焦量不大于預(yù)定的閾值時(shí)，使用所述第一攝像像素來(lái)檢測(cè)相位差；以及當(dāng)所述散焦量超過(guò)所述閾值時(shí)，使用所述第二攝像像素來(lái)檢測(cè)相位差。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，在使用所述第二攝像像素檢測(cè)相位差之后，使用所述第一攝像像素來(lái)檢測(cè)相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一攝像像素的各個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元沿著與所述第一方向垂直的第二方向分割成多個(gè)部分，并且所述第一攝像像素所包括的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量等于所述第二攝像像素所包括的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第二攝像像素包括沿著所述第一方向分割得到的四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，并且對(duì)由所述四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于中央的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元所檢測(cè)到的圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以輸出要用于檢測(cè)相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于， 所述第二攝像像素包括沿著所述第一方向分割得到的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，其中η是不小于2的整數(shù)， 在使用所述第二攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于內(nèi)側(cè)的具有第一基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差之后，使用所述第一攝像像素所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有第二基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差，然后使用所述第二攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于具有所述第一基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元外側(cè)的具有第三基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差，以及 所述第一基線長(zhǎng)度小于所述第二基線長(zhǎng)度，并且所述第二基線長(zhǎng)度小于所述第三基線長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，使用所述第一攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量越小，則將該散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述第二攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率；以及使用所述第二攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量越大，則將該散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述第一攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，f值越小，則將使用所述第一攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述第二攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率；以及f值越大，則將使用所述第二攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述第一攝像像素檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率。
9.一種攝像設(shè)備，其包括根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器。
10.一種圖像傳感器,包括 攝像像素，用于檢測(cè)拍攝光學(xué)系統(tǒng)所形成的被攝體圖像，并生成記錄圖像， 其中，所述攝像像素包括沿著第一方向分割得到的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，其中η是不小于2的整數(shù)， 所述2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元各自具有如下功能對(duì)來(lái)自所述拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束中的分割光束所形成的圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出要用于檢測(cè)相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，以及 所述圖像傳感器具有以下兩種模式使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于內(nèi)側(cè)的具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差的模式；以及使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中位于具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元外側(cè)的具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差的模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器，其特征在于，在使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差之后，使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元來(lái)檢測(cè)相位差。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器，其特征在于，使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量越小，則將該散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率；以及使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量越大，則將該散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述攝像像素所包括的2η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器，其特征在于，f值越小，則將使用所述攝像像素所包括的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述攝像像素所包括的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率；以及f值越大，則將使用所述攝像像素所包括的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較小基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率設(shè)置得越高于使用所述攝像像素所包括的2n個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中具有較大基線長(zhǎng)度的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)相位差所獲得的散焦量所用的加權(quán)系數(shù)的比率。
14.一種攝像設(shè)備，其包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器和攝像設(shè)備。所述圖像傳感器包括第一攝像像素和第二攝像像素，其各自用于檢測(cè)拍攝光學(xué)系統(tǒng)所形成的被攝體圖像，并生成記錄圖像。所述第一攝像像素和所述第二攝像像素各自包括沿著第一方向分割得到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，并且所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元具有如下功能對(duì)來(lái)自所述拍攝光學(xué)系統(tǒng)的光束中的分割光束所形成的多個(gè)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并輸出要用于檢測(cè)相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。所述第一攝像像素所包括的要用于檢測(cè)相位差的光電轉(zhuǎn)換單元的基線長(zhǎng)度比所述第二攝像像素所包括的要用于檢測(cè)相位差的光電轉(zhuǎn)換單元的基線長(zhǎng)度長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H04N5/369GK102801929SQ201210170098
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者大貫一朗, 福田浩一, 西尾彰宏, 山本英明, 山崎亮, 追川真 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社