專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像裝置。
背景技術(shù)：
提出了一種使用使攝像用像素和焦點檢測用像素混合存在于預(yù)定方向的像素列上的攝像元件的攝像裝置(例如日本特許第3592147號說明書)。在這樣的攝像裝置中，一般具有光電轉(zhuǎn)換部，該光電轉(zhuǎn)換部將由攝像光學系統(tǒng)成像的光學像轉(zhuǎn)換為電信號。當過大的光入射到光電轉(zhuǎn)換部時，會發(fā)生過剩的電荷從像素溢出到相鄰像素的溢出。由于溢出而發(fā)生成為偽信號的光暈(blooming)現(xiàn)象。作為光暈現(xiàn)象的防止功能的代表例，公知有設(shè)置溢出排放器的結(jié)構(gòu)。在一般的攝像元件、即僅二維排列有攝像用像素的攝像元件中，當發(fā)生光暈現(xiàn)象時，畫質(zhì)由于偽信號而下降。在現(xiàn)有例中，使用二維排列有攝像用像素和焦點檢測用像素的元件。因此，在強光入射到焦點檢測用像素、發(fā)生溢出的情況下，焦點檢測性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而作成的，其目的是提供一種總是能高精度地進行焦點檢測的攝像裝置。為了解決上述課題，達到目的，本發(fā)明的攝像裝置能夠安裝攝影鏡頭或者固定有攝影鏡頭，其特征在于，攝像裝置具有攝像元件，該攝像元件二維排列有具有光電轉(zhuǎn)換部的像素，像素由焦點檢測用像素和攝像用像素構(gòu)成，焦點檢測用像素構(gòu)成為限制入射光束的入射方向，攝像用像素構(gòu)成為相比焦點檢測用像素使入射光束的入射方向不受限制，焦點檢測用像素至少輸出測距用的信號，攝像用像素至少輸出圖像用的信號，攝像裝置具有溢出判定部和運算部，溢出判定部判定光電轉(zhuǎn)換部是否溢出，運算部根據(jù)溢出判定部的判定結(jié)果和測距用的信號，運算散焦量。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，在溢出判定部判定為焦點檢測用像素中的至少一個由于溢出而受到影響的情況下，運算部根據(jù)由于溢出而受到影響的焦點檢測用像素以外的焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，溢出判定部判定焦點檢測用像素是否溢出，或者焦點檢測用像素的周邊像素是否溢出、焦點檢測用像素是否受到影響。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，在溢出判定部判定為焦點檢測用像素中的至少一個溢出的情況下，運算部根據(jù)溢出的焦點檢測用像素以外的焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。
并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，在溢出判定部判定為焦點檢測用像素的周邊像素溢出、焦點檢測用像素受到影響的情況下，運算部根據(jù)由于溢出而受到影響的焦點檢測用像素以外的焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，關(guān)于不用于焦點檢測運算的焦點檢測用像素，進行數(shù)學插值或像素插值。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，在溢出判定部判定為焦點檢測用像素中的至少一個由于溢出而受到影響的情況下，使來自相應(yīng)的焦點檢測用像素的信號從運算對象中去除。

并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，在由溢出判定部判定為焦點檢測用像素中的至少一個對應(yīng)于溢出的情況下，運算部根據(jù)來自攝像用像素的信號進行焦點檢測。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，攝像裝置具有顯示部，在溢出判定部判定為在光電轉(zhuǎn)換部的全部焦點檢測用像素中發(fā)生溢出的情況下， 顯示部顯示出不能進行焦點檢測。并且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選的是，攝像裝置具有鏡頭驅(qū)動控制部，在溢出判定部判定為在光電轉(zhuǎn)換部的全部焦點檢測用像素中發(fā)生溢出的情況下， 鏡頭驅(qū)動控制部進行基于圖像對比度的對焦。


圖1A、圖IB是示出本發(fā)明的實施方式涉及的數(shù)字照相機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、圖2F是示出本發(fā)明的實施方式涉及的數(shù)字照相機的出射光瞳的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式涉及的攝像元件的光電轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)的圖。圖4是示出本發(fā)明的實施方式涉及的攝像元件的相鄰的二個像素的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5是示出本發(fā)明的實施方式涉及的攝像元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖6是示出本發(fā)明的實施方式涉及的攝像元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖7是示出第1實施方式涉及的攝像元件的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖8是示出溢出處理的大致過程的流程圖。圖9是示出數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖10是示出相關(guān)運算器的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖11A、圖IlB是說明插值處理的內(nèi)容的圖。圖12是示出相關(guān)運算電路309的結(jié)構(gòu)的圖。圖13是示出孤立點檢測部320B的結(jié)構(gòu)的圖。圖14是示出掩碼(mask)部330的結(jié)構(gòu)的圖。圖15A、圖15B是說明在焦點檢測用像素受到溢出影響的情況下的處理的圖。圖16是示出第2實施方式涉及的攝像元件的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖17是示出第3實施方式涉及的攝像元件的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖18是示出第4實施方式涉及的攝像元件的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖19是示出第4實施方式的相關(guān)運算電路的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施方式

以下，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明涉及的攝像裝置的實施方式。另外，本發(fā)明不受以下的實施方式限定。(數(shù)字照相機)首先，說明具有本發(fā)明的實施方式涉及的攝像裝置的照相機。圖1A、圖IB是示出本發(fā)明的實施方式涉及的數(shù)字照相機11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。數(shù)字照相機11由更換鏡頭12和照相機主體13構(gòu)成，更換鏡頭12通過安裝部14 安裝在照相機主體13上。更換鏡頭12具有鏡頭驅(qū)動控制裝置16、變焦用鏡頭18、鏡頭19、對焦用鏡頭20以及光圈21。鏡頭驅(qū)動控制裝置16由微計算機和存儲器等外圍部件構(gòu)成，進行對焦用鏡頭 20和光圈21的驅(qū)動控制、光圈21、變焦用鏡頭18和對焦用鏡頭20的狀態(tài)檢測、以及對主體驅(qū)動控制裝置24的鏡頭信息發(fā)送和照相機信息的接收等。照相機主體13具有攝像元件22、主體驅(qū)動控制裝置24、液晶顯示元件驅(qū)動電路 25、液晶顯示元件26、目鏡27以及存儲卡29等。在攝像元件22內(nèi)呈二維狀排列有后述的像素，該像素配置在更換鏡頭12的預(yù)定成像面上，拍攝由更換鏡頭12成像的被攝體像。在攝像元件22的預(yù)定的焦點檢測位置排列有焦點檢測用像素(以下稱為AF用像素)。這里，更換鏡頭12對應(yīng)于攝像光學系統(tǒng)，攝像元件22對應(yīng)于攝像元件。主體驅(qū)動控制裝置24由微計算機和存儲器等外圍部件構(gòu)成，經(jīng)由攝像元件驅(qū)動電路28，進行來自攝像元件22的圖像信號的讀出、圖像信號的校正、更換鏡頭12的焦點調(diào)節(jié)狀態(tài)的檢測、來自鏡頭驅(qū)動控制裝置16的鏡頭信息的接收和照相機信息(散焦量)的發(fā)送、數(shù)字照相機整體的動作控制等。主體驅(qū)動控制裝置24和鏡頭驅(qū)動控制裝置16經(jīng)由安裝部14的電接點部23進行通信，進行各種信息的收發(fā)。液晶顯示元件驅(qū)動電路25驅(qū)動液晶取景器的液晶顯示元件26。攝影者經(jīng)由目鏡 27觀察顯示在液晶顯示元件26上的像。存儲卡29能在照相機主體13上拆裝，是存儲圖像信號的可移動存儲介質(zhì)。通過更換鏡頭12形成在攝像元件22上的被攝體像由攝像元件22進行光電轉(zhuǎn)換， 其輸出被送到主體驅(qū)動控制裝置24。主體驅(qū)動控制裝置24根據(jù)攝像元件22上的AF用像素的輸出數(shù)據(jù)(第1像信號、第2像信號)計算在預(yù)定的焦點檢測位置的散焦量，將該散焦量送到鏡頭驅(qū)動控制裝置16。并且，主體驅(qū)動控制裝置24將根據(jù)攝像元件22的輸出所生成的圖像信號存儲在存儲卡29內(nèi)，并將圖像信號送到液晶顯示元件驅(qū)動電路25，使液晶顯示元件26顯示圖像。在照相機主體13內(nèi)設(shè)有未圖示的操作部件(快門按鈕、焦點檢測位置的設(shè)定部件等)，主體驅(qū)動控制裝置24檢測來自這些操作部件的操作狀態(tài)信號，進行與檢測結(jié)果對應(yīng)的動作(攝像動作、焦點檢測位置的設(shè)定動作、圖像處理動作)的控制。鏡頭驅(qū)動控制裝置16根據(jù)對焦狀態(tài)、變焦狀態(tài)、光圈設(shè)定狀態(tài)、光圈開放F值等變更鏡頭信息。具體地說，鏡頭驅(qū)動控制裝置16監(jiān)視鏡頭18和對焦用鏡頭20的位置以及光圈21的光圈位置，根據(jù)監(jiān)視器信息運算鏡頭信息，或者從預(yù)先準備好的查閱表中選擇與監(jiān)視器信息對應(yīng)的鏡頭信息。鏡頭驅(qū)動控制裝置16根據(jù)接收到的散焦量計算鏡頭驅(qū)動量，根據(jù)該鏡頭驅(qū)動量將對焦用鏡頭20通過未圖示的電動機等驅(qū)動源驅(qū)動到對焦點。而且，如圖IB所示，主體驅(qū)動控制裝置24具有溢出判定部24a和運算散焦量的運算部24b。它們的結(jié)構(gòu)詳情在后面描述。(攝像元件的結(jié)構(gòu))上述的數(shù)字照相機11的結(jié)構(gòu)在以下全部實施例中 是共用的。然后，說明數(shù)字照相機11具有的攝像裝置的攝像元件的結(jié)構(gòu)。圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E是示出本發(fā)明的實施方式涉及的攝像裝置假定的出射光瞳的結(jié)構(gòu)的圖。并且，圖2F示出圖中的斜線的種類。攝像元件22具有與數(shù)字照相機11假定的出射光瞳P的圖2A-圖2E所示左右上下中的至少2種光瞳區(qū)域?qū)?yīng)的焦點檢測用像素。作為具體例，如以下的(1) (5)所述。(1)將出射光瞳P進行縱向二分割，配置了左側(cè)光瞳檢測用像素L和右側(cè)光瞳檢測用像素R(圖2A)；(2)將出射光瞳P進行橫向二分割，配置了上側(cè)光瞳檢測用像素U和下側(cè)光瞳檢測用像素D (圖2B)；(3)將左側(cè)光瞳檢測用像素L和右側(cè)光瞳檢測用像素R左右配置，使其一部分重合 (圖 2C)；(4)將上側(cè)光瞳檢測用像素U和下側(cè)光瞳檢測用像素D上下配置，使其一部分重合 (圖 2D)；(5)將左側(cè)光瞳檢測用像素L和下側(cè)光瞳檢測用像素D配置在任意位置，使其一部分重合(圖2E)。另外，測距用光瞳的形狀采用半圓形狀、橢圓形狀，然而不限于此，可以采用其它形狀，例如矩形狀、多邊形狀。并且，可以將圖2A和圖2B組合來配置上下左右的焦點檢測用像素。可以將圖2C 和圖2D組合來配置上下左右的焦點檢測用像素。而且，可以將圖2C和圖2E組合來配置左右、斜線檢測的焦點檢測用像素，然而不限于此。在本實施方式的攝像裝置中，光瞳具有不同區(qū)域，根據(jù)從接收透過了該區(qū)域之一的光束的光電轉(zhuǎn)換部的輸出獲得的第1像信號、和從接收透過了另一個區(qū)域的光束的光電轉(zhuǎn)換部的輸出獲得的第2像信號，檢測相位差，檢測攝影鏡頭的焦點狀態(tài)。以下，參照圖3 圖6說明具體的出射光瞳的分割例。(光電轉(zhuǎn)換部的分割)首先，參照圖3，說明通過將攝像元件22的光電轉(zhuǎn)換部進行分割來分割出射光瞳的例子。圖3是示出攝像元件22的光電轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)的圖。攝像元件22具有形成在基板內(nèi)的P型阱31 ；與P型阱31 —起產(chǎn)生光電荷并進行蓄積的η型區(qū)域32α、32β ；對蓄積在η型區(qū)域32 α、32 β內(nèi)的光電荷進行傳送的未圖示的浮動擴散部(以下稱為“FD部”)；為了將蓄積在η型區(qū)域32α、32β內(nèi)的光電荷效率良好地傳送到FD部而收集光電荷的表面ρ+層33 α、33 β ；用于將光電荷傳送到FD部的傳送柵極(未圖示)；作為柵極絕緣膜的SiO2膜34;拜爾排列的濾色器35;以及收集來自被攝體的光的微透鏡36微透鏡36形成為使更換鏡頭12 (圖1A、圖1B)的光瞳和表面ρ+層33 α、33 β為大致共軛的形狀和位置。光電荷示意性地在區(qū)域37產(chǎn)生。在圖3所示的例子中，光電轉(zhuǎn)換部被分割為η型區(qū)域32 α和表面ρ+層33 α、以及 η型區(qū)域32 β和表面ρ+層33 β，由此分割出射光瞳。光線L31、L32分別入射到η型區(qū)域 32 α和表面ρ+層33 α、以及η型區(qū)域32 β和表面ρ+層33 β。(使開口部偏心)然后，參照圖4，說明通過使攝像元件22的像素的開口部相對于光電轉(zhuǎn)換元件的中心偏心來分割出射光瞳的例子。圖4是示出攝像元件22的相鄰的二個像素的結(jié)構(gòu)的截面圖。像素41從最上部依次配置有微透鏡42、用于構(gòu)成用來形成微透鏡42的平面的平滑層43、用于防止色像素的混色的遮光膜44、用于使承載濾色層的表面平坦的平滑層45、 以及光電轉(zhuǎn)換元件46。像素51也與像素41 一樣，從最上部依次配置有微透鏡52、平滑層 53、遮光膜54、平滑層55以及光電轉(zhuǎn)換元件56。而且，在這些像素41、51中，遮光膜44、54分別具有使光電轉(zhuǎn)換元件46、56從中心部47、57偏心到外側(cè)的開口部48、58。在圖4所示的例子中，使攝像元件22的像素的開口部相對于光電轉(zhuǎn)換元件的中心偏心。因此，光線L41、L51分別入射到光電轉(zhuǎn)換元件46、56，所以出射光瞳被分割。接下來，參照圖5，說明通過使透鏡偏心來分割出射光瞳的例子。圖5是示出攝像元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。在圖5的攝像元件中，獨立構(gòu)成各個像素上的片上透鏡61、62、63、64。在圖5中，像素集合A的像素的片上透鏡61、63的光軸61a、63a從像素的中心偏移到左側(cè)。并且，像素集合B的像素的片上透鏡62、64的光軸62a、64a從像素的中心偏移到右側(cè)。通過將來自2個像素集合A、B的輸出進行比較，可計算鏡頭18的對焦量。在片上透鏡61、62、63、64中，可獨立控制屈光力和光軸61a、62a、63a、64a的位置等的形狀的2個參數(shù)。在像素數(shù)足夠多的情況下，像素集合A和像素集合B可獲得相同的光的強度分布，可利用該強度分布來進行相位差A(yù)F。此時，由于可檢測畫面整體中的散焦量，因而可取得被攝體的三維信息。在圖5所示的例子中，使攝像元件22的片上透鏡相對于像素的中心偏心。因此， 光線L61、L62分別入射到片上透鏡61、62，由此分割出射光瞳。然后，參照圖6，說明使用DML(數(shù)字微透鏡)來分割出射光瞳的例子。圖6是示出攝像元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖6所示的攝像元件中，片上透鏡由DML構(gòu)成。像素70和像素80分別是接收來自不同區(qū)域的光束的相鄰的像素。在圖6中，攝像元件具有DML 71、81、濾色器72、鋁配線73、信號傳送部74、平坦化部75、受光元件76、86(例如Si光電二極管)以及Si基板77。如圖6所示，鋁配線73、信號傳送部74、平滑化層75、受光元件76、86以及Si基板77構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路78。這里， 像素70和像素80的結(jié)構(gòu)除了折射率分布透鏡71、81以外相同。
圖6示出輸入光束整體中、分別入射到受光元件76、86的光束的狀況。通過使用折射率分布透鏡71、81，光束L71、L81分別入射到像素70的受光元件76和像素80的受光元件86，出射光瞳被分割。(實施方式)

接下來，參照圖7 圖19說明本實施方式涉及的攝像元件的第1實施方式 第4 實施方式。作為攝像元件(成像器)，例如可使用CCD (charge coupled device,電荷耦合器件)、CM0S (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體)、背面照射型CMOS、可在1個像素中以3層方式取入R、G、B全色的傳感器(Forveon X3)。在以下實施例中，焦點檢測用像素構(gòu)成為，通過使形成在光電轉(zhuǎn)換部的攝影鏡頭側(cè)的片上透鏡從像素中心偏心，接收透過了攝影鏡頭的光瞳的不同位置的光束。作為光瞳分割手段，如上所述，可以是使用遮光部件使開口部相對于像素中心偏心、使用DML、在1個像素中設(shè)置2個光電轉(zhuǎn)換部。焦點檢測用像素構(gòu)成為接收透過了攝影鏡頭的光瞳的不同位置的光束。因此，來自焦點檢測用像素的信號電平很有可能與從焦點檢測用像素附近的攝像用像素輸出的信號電平不同。為了獲得焦點檢測用像素的位置處的圖像用信號，優(yōu)選地采用以下⑴或(2) 的方法。(1)調(diào)整增益，使得焦點檢測用像素的信號與周圍的攝像用像素的信號電平相同， 得到焦點檢測用像素的位置處的圖像用信號。(2)根據(jù)焦點檢測用像素的信號和焦點檢測用像素附近的攝像用像素的信號進行像素插值，得到焦點檢測用像素的位置處的圖像用信號。關(guān)于增益調(diào)整的方法，按如下方式進行。首先，將從焦點檢測用像素輸出的信號電平與從焦點檢測用像素附近的攝像用像素輸出的信號電平進行比較。接下來，調(diào)整增益，以使從焦點檢測用像素輸出的信號電平接近從附近的攝像用像素輸出的信號電平。之后，將對焦點檢測用像素的信號進行了增益調(diào)整而得到的信號作為圖像信號，得到最終圖像。關(guān)于像素插值方法，以下的(a) (C)中的任一方是優(yōu)選的，然而不限定于此，不僅可以通過單純平均運算(也包含加權(quán))求出，也可以通過線性插值、利用2次以上的多項式的插值、中值處理等求出。(a)根據(jù)焦點檢測用像素附近的攝像用像素的信號對在焦點檢測用像素的位置的信號進行插值，將通過插值而得到的信號用作焦點檢測用像素的位置的圖像信號，得到最終圖像。(b)根據(jù)焦點檢測用像素的信號和焦點檢測用像素附近的攝像用像素的信號對在焦點檢測用像素的位置的信號進行插值，將通過插值而得到的信號用作焦點檢測用像素的位置的圖像信號，得到最終圖像。(c)根據(jù)焦點檢測用像素附近的攝像用像素的信號對在焦點檢測用像素的位置的信號進行插值，根據(jù)通過插值而得到的信號和焦點檢測用像素的位置的信號進行插值，將通過插值而得到的信號用作焦點檢測用像素的位置的圖像信號，得到最終圖像。在攝像元件的多個像素內(nèi)分別配置有多個濾色器。在后述的實施例3、4中，多個濾色器的透射特性為R (紅)、G (綠)、B (藍)3種。B濾色器是具 有R、G、B的不同透射特性中最短波長側(cè)的透射特性的濾色器，R濾色器是具有最長波長側(cè)的透射特性的濾色器，G濾色器是具有除此以外的透射特性的濾色器。另外，多個濾色器只要至少包含可見區(qū)域的一部分、至少具有3種不同透射特性， 就可以是其它組合。焦點檢測用像素使用G濾色器作為多個濾色器中對最大亮度信號進行加權(quán)的濾色器，限制入射光束的入射方向。另外，焦點檢測用像素不限于G濾色器，可以構(gòu)成為，使配置有多個濾色器中對最大亮度信號進行加權(quán)的濾色器、或者透射率最高的濾色器的像素中至少一部分限制入射光束的入射方向。如以上說明那樣，焦點檢測用像素構(gòu)成為，占據(jù)多個像素中至少一部分，并限制入射到像素的光束的入射方向。并且，攝像用像素是焦點檢測用像素以外的像素，構(gòu)成為與焦點檢測用像素相比使入射到像素的光束不受限制。然后，焦點檢測用像素至少輸出測距用的信號。并且，攝像用像素至少輸出圖像用的信號。圖7是概念性示出第1實施方式的成像器中的像素配置的平面圖。圖7所示的成像器(攝像裝置)由在圖1A、圖1B、圖2A-圖2E、圖3、圖4所示的像素中使各像素中心和各光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的光瞳的中心或者面積重心朝上方向、下方向、右側(cè)方向、左側(cè)方向偏離的像素的組合構(gòu)成。圖7示出從各像素的光軸方向觀察時的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。在圖7中，示出縱10個像素(L01 L10)、橫個10像素(F01 F10)合計100個像素的例子。然而，像素數(shù)不限于此，例如合計像素可以超過1000萬像素。在圖7所示的例子中，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的面積中心相對于像素中心偏移的方向有右側(cè)、左側(cè)、上側(cè)和下側(cè)4種。在以下說明中，分別稱為右像素120R、左像素120L、上像素120U、 下像素120D。另外，圖2的像素104L和像素114L對應(yīng)于左像素120L，圖2的像素104R和像素114R對應(yīng)于右像素120R。在圖7中，在LOl行中，從左(從F01)依次重復(fù)配置有左像素120L、攝像用像素 121、左像素120L、攝像用像素121。在L02行中，從左依次重復(fù)配置有攝像用像素121、上像素120U、攝像用像素121、 下像素120D。在L03行中，從左依次重復(fù)配置有右像素120R、攝像用像素121、右像素120R、攝像用像素121。在L04行中，從左依次重復(fù)配置有攝像用像素121、上像素120U、攝像用像素121、 下像素120D。L05以后的行為重復(fù)L01、L02、L03、L04的圖形的配置。圖7的配置從FOl 16列觀察為如下。在FOl的列中，從上(從L01)依次重復(fù)配置有左像素120L、攝像用像素121、右像素120R、攝像用像素121。
在F02的列中，從上依次重復(fù)配置有攝像用像素121、上像素120U、攝像用像素 121、上像素120U。L03以后的列為重復(fù)F01、F02的圖形的配置。在以下說明中，當表示特定像素時，一并顯示行編號LOl LlO和列編號FOl FlO0例如，LOl行中與FOl列對應(yīng)的像素由“L01F01”表示。在圖7所 示的例子中，例如，L01F01(左像素120L)、L02F02 (上像素120U)、 L03F01 (右像素120R)、L02F04(下像素120D)中的任一方的像素采用光瞳的中心間距離或重心間距離比根據(jù)像素間距計算出的像素間距離窄的結(jié)構(gòu)。在第1實施方式的攝像裝置中，可根據(jù)由左像素120L構(gòu)成的單元組和由右像素 120R構(gòu)成的別的單元組中的各自的輸出信號(測距用的信號)，計算相位差信息，調(diào)整光學系統(tǒng)的對焦。例如，通過將從LOl 行的左像素 120L 即 L01F01、L01F03、L01F05、L01F07、L01F09 得到的輸出波形、與從L03行的右像素120R即L03F01、L03F03、L03F05、L03F07、L03F09得到的輸出波形進行比較，可根據(jù)所謂相位差檢測式取得散焦信息和對焦點位置信息。(溢出處理)下面，說明來自本實施方式中的焦點檢測用像素的電荷的溢出檢測及其處理。如上所述，在強光入射到焦點檢測用像素、發(fā)生溢出的情況下，焦點檢測性能劣化。因此，在本實施方式中，按以下過程進行溢出處理。圖8是示出溢出處理的大致過程的流程圖。另外，關(guān)于詳細的處理，在流程圖之后進行描述。在步驟S201中，溢出判定部24a取入來自焦點檢測用像素的信號。在步驟S202 中，溢出判定部24a判定在取入了信號的焦點檢測用像素中是否發(fā)生電荷溢出。在步驟S202的判定結(jié)果是真(“是”)的情況下，即，在判定為發(fā)生溢出的情況下， 在步驟S203中，刪除來自焦點檢測用像素的信號，即設(shè)定為信號強度=0。在步驟S202的判定結(jié)果是假(“否”)的情況下，在步驟S204中，運算部24b根據(jù)溢出判定部24a的判定結(jié)果，運算散焦量。在步驟S205中，鏡頭驅(qū)動控制部16根據(jù)來自運算部24b的信號朝光軸方向驅(qū)動對焦用鏡頭20。由此，可進行對焦。(功能框圖)然后，說明進行溢出處理的具體結(jié)構(gòu)。圖9是示出數(shù)字照相機11的結(jié)構(gòu)300的功能框圖。鏡頭驅(qū)動控制部16驅(qū)動對焦鏡頭20。攝像元件驅(qū)動電路302生成用于驅(qū)動攝像元件的同步信號HD (水平驅(qū)動信號)、VD (垂直驅(qū)動信號)信號，并輸出到攝像元件22。并且，攝像元件驅(qū)動電路302將作為讀出位置信息的地址信息輸出到焦點檢測像素分離部301。攝像元件22拍攝物體像。焦點檢測像素分離部301將用于識別是來自攝像用像素的信號、來自焦點檢測用像素的信號、來自A光瞳像素的信號以及來自B光瞳像素的信號中的哪一個信號的信號輸出到相關(guān)運算器303。這里，A光瞳、B光瞳是指上述的4個右側(cè)光瞳、左側(cè)光瞳、上側(cè)光瞳、下側(cè)光瞳中的任何2個光瞳。并且，攝像元件22將包含影像信號、來自A光瞳像素的信號以及來自B光瞳像素的信號的視頻信號(VIDEO)輸出到相關(guān)運算器303。并且，當來自焦點檢測像素分離部301的信號是焦點檢測用像素的信號時，根據(jù)需要，進行以下的插值處理。圖11A、圖IlB是說明插值處理的內(nèi)容的圖。圖IlA示出來自左側(cè)光瞳焦點檢測用像素的AF信號。圖IlB示出來自右側(cè)光瞳焦點檢測用像素的AF信號。如圖IlA所示，左側(cè)光瞳焦點檢測用像素的AF信號不產(chǎn)生由信號誤差引起的紊舌L。與此相對，如圖IlB所示，右側(cè)光瞳焦點檢測用像素的AF信號產(chǎn)生由信號誤差引起的紊亂ERR。在該情況下，插值電路305對在來自右側(cè)光瞳焦點檢測用像素的AF信號中產(chǎn)生紊亂ERR的部分進行插值使其成為由虛線所示的部分ITP。插值處理可使用數(shù)學插值和像素插值中的任一方。這里，“像素插值”是指，使用來自存在于產(chǎn)生由信號誤差引起的紊亂ERR的像素的周邊的像素的AF信號，對來自產(chǎn)生該誤差的像素的AF信息進行插值?；氐綀D9繼續(xù)說明。由插值電路305根據(jù)需要進行了插值的AF信號被輸出到圖像處理部306。圖像處理部306對AF信號進行插值處理。并且，散焦量運算電路304根據(jù)來自相關(guān)運算器303的AF信號，運算散焦量。鏡頭驅(qū)動控制部16根據(jù)所運算的散焦量驅(qū)動對焦鏡頭20。然后，更詳細說明相關(guān)運算器303的功能。圖10是示出相關(guān)運算器303的結(jié)構(gòu)的功能框圖。視頻信號(來自攝像用像素的信號、來自焦點檢測用像素的信號)、識別是來自攝像用像素/焦點檢測用像素的哪一個像素的信號的信號、識別是來自焦點檢測用像素中來自A光瞳的信號還是來自B光瞳的信號的信號被輸入到A光瞳/B光瞳分離部307。來自觀察A光瞳的焦點檢測用像素的信號A和來自觀察B光瞳的焦點檢測用像素的信號B從A光瞳/B光瞳分離部307被輸入到相關(guān)運算器309。并且，讀入來自A光瞳的焦點檢測用像素的信號的命令SHIFT-A和讀入來自B光瞳的焦點檢測用像素的信號的命令SHIFT-B從相關(guān)運算控制電路308被發(fā)送到相關(guān)運算電路 309。圖12示出相關(guān)運算電路309的結(jié)構(gòu)。來自A光瞳的焦點檢測用像素的信號A及其讀入命令SHIFT-A被輸入到移位寄存器310A。同樣，來自B光瞳的焦點檢測用像素的信號B及其讀入命令SHIFT-B被輸入到移位寄存器310B。來自移位寄存器3IOA的輸出和來自移位寄存器3IOB的輸出直接被輸入到掩碼電路 330。并且，來自移位寄存器310A的輸出的一部分被輸入到孤立點檢測部320A。同樣， 來自移位寄存器310B的輸出的一部分被輸入到孤立點檢測部320B。圖13示出孤立點檢測部320B的結(jié)構(gòu)。首先，對“孤立點”進行說明。孤立點是假定以下情況在某像素中電荷溢出，與前后的像素相比較，僅來自溢出像素的信號突出而具有大的強度。在該情況下，將該溢出像素的信號稱為“孤立點”。這與以下情況也相同受到周圍像素的溢出影響，來自某焦點檢測用像素的信號突出而具有大的強度。由 于孤立點檢測部A的結(jié)構(gòu)與孤立點檢測部B的結(jié)構(gòu)相同，因而省略重復(fù)說明。孤立點檢測部具有3個相同的比較部331、332、333。然后，在各個比較部中，將信號Bn-I與閾值、信號B與閾值、信號Bn+1與閾值進行比較。η是整數(shù)。Bn表示第η個信號 B0換言之，在孤立點檢測部320Β中，當著眼于信號B時，其前后像素的信號Βη_1、 Bn+1也分別與閾值進行比較。然后，在前后像素的信號Bn-l、Bn+l小于閾值、且僅信號B大于閾值的情況下，判定為該信號B是信號強度比前后像素突出而大的孤立點。來自孤立點檢測部320B的輸出和來自移位寄存器310B的輸出被輸入到掩碼部 330。并且，可以是這樣的結(jié)構(gòu)使用根據(jù)來自前后像素的信號Bn-l、Bn+l的值所生成的插值，與閾值進行比較。圖14示出掩碼部330的結(jié)構(gòu)。掩碼部330例如進行信號Al、Bl的差分|A1_B1 的運算。這里，當來自孤立點檢測部320A、320B的至少一個信號是Hi(= 1)時，掩碼部330
輸出零。由此，在焦點檢測用像素中電荷溢出的情況下，可使來自溢出的焦點檢測用像素的信號為零。然后，信號總和部340運算針對全部焦點檢測用像素的總和Σ |Α-Β|。該總和相當于信號A和信號B的差分的所謂誤差面積。然后，計算作為總和的誤差面積最小的點?；氐綀D9繼續(xù)說明。來自相關(guān)運算部303的運算結(jié)果被輸入到散焦量計算電路 304。散焦量計算電路304運算散焦量。然后，鏡頭驅(qū)動控制部16根據(jù)來自散焦量計算電路304的信號，驅(qū)動對焦鏡頭20使其對焦。(溢出判定部的功能)這里，相關(guān)運算器304具有溢出判定部24a (圖1(b))的功能。溢出判定部24a判定所述焦點檢測用像素的至少一方是否由于溢出而受到影響。這里，“判定是否由于溢出而受到影響”是指以下2種情況。(1)在強光入射到焦點檢測用像素的情況下，判定為焦點檢測用像素溢出的情況。(2)在強光入射到焦點檢測用像素的周邊的攝像用像素的情況下，作為來自相鄰像素的光泄漏，判定為焦點檢測用像素溢出的情況。S卩，溢出判定部24a判定焦點檢測用像素是否溢出、或者焦點檢測用像素的周邊像素是否溢出、所述焦點檢測用像素是否受到影響。如上所述，當處于焦點檢測用像素溢出的狀態(tài)、或者受到焦點檢測用像素的周邊像素的溢出影響的狀態(tài)時，使來自該焦點檢測用像素的信號為零。由此，在本攝像裝置中，具有溢出判定部，該溢出判定部判定焦點檢測用像素是否受到溢出影響。然后，根據(jù)判定結(jié)果，與溢出對應(yīng)的焦點檢測用像素的信號不用于散焦量檢測。其結(jié)果，可防止焦點檢測性能的劣化。并且，以上說明了攝像元件22由C-MOS構(gòu)成的情況。本實施方式不限于此，例如， 攝像元件22也可以由CXD構(gòu)成。在使用CCD作為攝像元件22的情況下，通過適當控制施加給各電極的電壓，各元件的電荷被一齊傳送到相鄰元件。由此將各元件保持的各像素的電荷以桶接力(bucket relay)方式依次取出到外部。在該情況下，包含受到溢出影響的焦點檢測用像素的攝像元件的一列信號或者一行信號發(fā)生溢出影響。因此，在本實施方式中，也可以使包含受到溢出影響的焦點檢測用像素的攝像元件的一列信號或者一行信號從焦點檢測用運算中去除。圖15A、圖15B是說明在使用了 CXD的攝像元件400中、附有X標記的焦點檢測用像素受到溢出影響的情況下的處理的圖。首先，在圖15A、圖15B中，攝像元件400具有多個焦點檢測用區(qū)域401a、401b、 401c、401d、401e。然后，如上所述，處于附有X符號的焦點檢測用像素受到溢出影響的狀態(tài)、例如在該焦點檢測用像素自身中發(fā)生溢出的狀態(tài)。此時，當散焦量計算電路304運算散焦量時，如圖15A所示，來自包含發(fā)生溢出的焦點檢測用像素的橫方向的一行的信號不能用于運算。

同樣，當散焦量計算電路304運算散焦量時，如圖15B所示，來自包含發(fā)生溢出的焦點檢測用像素的縱方向的一列的信號不能用于運算。(第2實施方式)下面，示出在本發(fā)明的第2實施方式涉及的攝像裝置中、當從各像素的光軸方向觀察時的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。在圖16中示出縱10個像素(L01 L10)、橫個10像素(F01 F10)合計100個像素的例子。然而，像素數(shù)不限于此，例如合計像素可以超過1000萬像素。在圖16所示的例子中，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的面積中心相對于像素中心偏移的方向有右側(cè)和左側(cè)2種。在以下說明中，分別稱為右像素120R、左像素120L。在圖16中，在L05行中，從左(從F01)依次重復(fù)配置有左像素120L、攝像用像素 121、右像素120R、攝像用像素121。在圖16所示的例子中，例如，L05F01(左像素120L)和L05F03(右像素120R)采用光瞳的中心間距離或重心間距離比根據(jù)像素間距計算出的像素間距離窄的結(jié)構(gòu)。然后，當圖16中的任一焦點檢測用像素溢出時，與上述實施方式一樣，使來自該焦點檢測用像素的信號為零，或者使來自該焦點檢測用像素的信號不用于散焦量運算。其結(jié)果，可防止焦點檢測性能的劣化。(第3實施方式)下面，說明本發(fā)明的第3實施方式涉及的攝像裝置具有的攝像元件。本實施方式與第1實施方式和第2實施方式不同，是重復(fù)圖17所示的濾色器的配置的結(jié)構(gòu)。圖17的濾色器的配置是，設(shè)L01F01像素為綠色的濾色器G，設(shè)L01F02像素為紅色的濾色器R，在橫方向重復(fù)這些組合圖形。并且，設(shè)L02F01像素為藍色的濾色器B，設(shè)L02F02像素為綠色的濾色器G，在橫方
向重復(fù)這些組合圖形。然后，在縱方向重復(fù)LO1列的圖形和L02列的圖形。這里，配置有綠色的濾色器G的L05F01像素和L05F09像素是左側(cè)光瞳檢測用像素。并且，L05F05像素是右側(cè)光瞳檢測用像素。由此，可進行精度高的焦點檢測而與被攝體的顏色無關(guān)。另外，濾色器和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域與像素中心的偏離方向的組合無需限于此。然后，當圖17中的任一焦點檢測用像素溢出時，與上述實施方式一樣，使來自該焦點檢測用像素的信號為零，或者使來自該焦點檢測用像素的信號不用于散焦量運算。 其結(jié)果，可防止焦點檢測性能的劣化。(第4實施方式)下面，說明本發(fā)明的第4實施方式涉及的攝像裝置具有的攝像元件。本實施方式與第3實施方式一樣，如圖18所示，是重復(fù)濾色器的配置的結(jié)構(gòu)。這里，在左側(cè)光瞳檢測用像素中設(shè)定綠色濾色器G的9個像素例如如下所示。· L01F01 (由〇標記包圍的像素)· LOlFO9 (由〇標記包圍的像素)· LOlFl7 (由〇標記包圍的像素)· L09F01 (由〇標記包圍的像素)
· L09F09 (附有X標記的像素)· L09F17(由〇標記包圍的像素)· L17F01(由〇標記包圍的像素)· L17F09(由〇標記包圍的像素)· L17F17(由〇標記包圍的像素)然后，當處于在附有X標記的L09F09中發(fā)生溢出的狀態(tài)、或者L09F09受到周邊像素的溢出影響的狀態(tài)時，進行以下處理。圖19是進行本實施方式的溢出判定及其處理的結(jié)構(gòu)的功能框圖。參照圖18和圖 19進行說明。在溢出判定部24a判定為作為焦點檢測用像素的至少一方的L09F09由于溢出而受到影響的情況下，可使來自焦點檢測用像素L09F09的信號從數(shù)據(jù)運算對象中去除。其結(jié)果，可防止焦點檢測性能的劣化。并且，可以是這樣的結(jié)構(gòu)使來自包含焦點檢測用像素L09F09的L09行的全部像素的信號從數(shù)據(jù)運算對象中去除。其結(jié)果，可防止焦點檢測性能的劣化。并且，當處于焦點檢測用像素L09F09的周邊像素溢出使焦點檢測用像素L09F09 受到溢出影響的狀態(tài)、焦點檢測用像素L09F09自身溢出的狀態(tài)時，運算部24b根據(jù)焦點檢測用像素L09F09以外的焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。在本實施方式中，使用接收來自與L09F09相同種類的光瞳的光的焦點檢測用像素且配置了相同色的濾色器的焦點檢測用像素的信號來運算散焦量。具體地說，使用來自L01F01、L01F09、L01F17、L09F01、L09F17、L17F01、L17F09、 L17F17的8個焦點檢測用像素(附有〇標記的像素)的信號，運算散焦量。具體地說，關(guān)于不用于焦點檢測運算的焦點檢測用像素，上述的插值電路可根據(jù)來自8個焦點檢測用像素的信號，通過插值處理對像素L09F09的地址數(shù)據(jù)進行插值。由此，在焦點檢測用像素發(fā)生溢出的情況下，相應(yīng)的焦點檢測用像素的信號不用于散焦量檢測，可根據(jù)其它焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測，由此可防止焦點檢測性能的劣化。
并且，在由溢出判定部24a判斷為焦點檢測用像素的至少一方對應(yīng)于溢出的情況下，運算部24b可以采用根據(jù)來自攝像用像素的信號進行散焦量運算的結(jié)構(gòu)。由此，可防止焦點檢測性能的劣化。并且，在溢出判定部24a判定為在光電轉(zhuǎn)換部的全部焦點檢測用 像素中發(fā)生溢出的情況下，也可以使液晶顯示元件26顯示“不能進行焦點檢測”。而且，也可以采用這樣的結(jié)構(gòu)在溢出判定部24a判定為在光電轉(zhuǎn)換部的全部焦點檢測用像素中發(fā)生溢出的情況下，進行基于圖像對比度的對焦。由此，總是能進行對焦。如以上所述，本發(fā)明涉及的攝像裝置對畫質(zhì)劣化少、且要求高的焦點檢測性能的攝像裝置是有用的。本發(fā)明取得可提供總是能高精度地進行焦點檢測的攝像裝置的效果。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，該攝像裝置能夠安裝攝影鏡頭或者固定有攝影鏡頭，其特征在于，所述攝像裝置具備攝像元件，該攝像元件二維排列有具有光電轉(zhuǎn)換部的像素，所述像素由焦點檢測用像素和攝像用像素構(gòu)成，所述焦點檢測用像素構(gòu)成為限制入射光束的入射方向，所述攝像用像素構(gòu)成為相比所述焦點檢測用像素使入射光束的入射方向不受限制，所述焦點檢測用像素至少輸出測距用的信號，所述攝像用像素至少輸出圖像用的信號，所述攝像裝置具有溢出判定部和運算部，所述溢出判定部判定所述光電轉(zhuǎn)換部是否溢出，所述運算部根據(jù)所述溢出判定部的判定結(jié)果和所述測距用的信號，運算散焦量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在所述溢出判定部判定為所述焦點檢測用像素中的至少一個由于溢出而受到影響的情況下，所述運算部根據(jù)由于溢出而受到影響的所述焦點檢測用像素以外的所述焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述溢出判定部判定所述焦點檢測用像素是否溢出，或者是否所述焦點檢測用像素的周邊像素溢出且所述焦點檢測用像素受到影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，在所述溢出判定部判定為所述焦點檢測用像素中的至少一個溢出的情況下，所述運算部根據(jù)溢出的所述焦點檢測用像素以外的所述焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，在所述溢出判定部判定為所述焦點檢測用像素的周邊像素溢出且所述焦點檢測用像素受到影響的情況下，所述運算部根據(jù)由于溢出而受到影響的所述焦點檢測用像素以外的所述焦點檢測用像素的信號進行散焦量檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，關(guān)于不用于焦點檢測運算的所述焦點檢測用像素，進行數(shù)學插值或像素插值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在所述溢出判定部判定為所述焦點檢測用像素中的至少一個由于溢出而受到影響的情況下，將來自相應(yīng)的所述焦點檢測用像素的信號從運算對象中去除。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在由所述溢出判定部判定為所述焦點檢測用像素中的至少一個對應(yīng)于溢出的情況下， 所述運算部根據(jù)來自所述攝像用像素的信號進行焦點檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像裝置具有顯示部，在所述溢出判定部判定為在所述光電轉(zhuǎn)換部的全部所述焦點檢測用像素中發(fā)生溢出的情況下，所述顯示部顯示不能進行焦點檢測。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像裝置具有鏡頭驅(qū)動控制部，在所述溢出判定部判定為在所述光電轉(zhuǎn)換部的全部所述焦點檢測用像素中發(fā)生溢出的情況下，所述鏡頭驅(qū)動控制部進行基于圖像對比度的對焦。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置，該攝像裝置能夠安裝攝影鏡頭或者固定有攝影鏡頭，所述攝像裝置具備攝像元件，該攝像元件二維排列有具有光電轉(zhuǎn)換部的像素，像素由焦點檢測用像素和攝像用像素構(gòu)成，焦點檢測用像素構(gòu)成為限制入射光束的入射方向，攝像用像素構(gòu)成為相比焦點檢測用像素使入射光束的入射方向不受限制，焦點檢測用像素至少輸出測距用的信號，攝像用像素至少輸出圖像用的信號，攝像裝置具有溢出判定部和運算部，溢出判定部判定光電轉(zhuǎn)換部是否溢出，運算部根據(jù)溢出判定部的判定結(jié)果和測距用的信號，運算散焦量。
文檔編號G03B13/36GK102348051SQ20111020867
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者后藤尚志, 松尾圭悟, 野口敏之 申請人:奧林巴斯株式會社