攝像設備的制作方法

攝像設備的制作方法
【專利摘要】一種攝像設備包括：圖像傳感器，其包括攝像像素和焦點檢測像素，其中所述攝像像素生成圖像生成用的信號，所述焦點檢測像素將攝像鏡頭的光瞳區域分割成多個光瞳區域，并且通過對來自經過分割所獲得的光瞳區域的被攝體圖像進行光電轉換，來生成相位差檢測用的信號；切換單元，其在全部像素讀出模式和間隔剔除讀出模式之間進行切換，其中在所述全部像素讀出模式下，讀出來自所述多個像素的全部像素的信號，在所述間隔剔除讀出模式下，間隔剔除并讀出所述多個像素的信號；以及控制單元，其在所述切換部件將模式切換成所述間隔剔除讀出模式的情況下，在圖像生成所使用的攝像行和包括所述焦點檢測像素的焦點檢測行中彼此獨立地控制電荷累積。
【專利說明】攝像設備
[0001](本申請是國際申請日為2010年2月I日、國家申請號為201080005180.2、發明名稱為“攝像設備”的申請的分案申請。)
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種包括具有以兩維形式配置的多個像素的圖像傳感器的攝像設備。【背景技術】
[0003]作為針對攝像設備的自動焦點檢測/調節方法的、使用穿過了攝像鏡頭的光束的普通技術，已知對比度檢測技術(還稱為“模糊技術”)和相位差檢測技術(還稱為“偏移技術”)。對比度檢測技術是拍攝運動圖像的攝錄裝置(便攜式攝像機)和數字靜態照相機等中所廣泛使用的技術，并且在這種情況下，使用其圖像傳感器作為焦點檢測傳感器。該技術關注從圖像傳感器所輸出的信號，尤其關注該信號的高頻成分的信息(對比度信息)，并且使用該高頻成分信息的評價值最高的攝像鏡頭的位置作為聚焦位置。然而，如名稱“爬山技術”所暗示的那樣，在微小移動攝像鏡頭的同時求得評價值，并且最終必須將該透鏡移動至可以檢測到最大評價值的位置處，因此該技術不適合于快速焦點調節。
[0004]在使用銀鹽膠片的單鏡頭反光照相機中通常使用另一技術、即相位差檢測技術，并且該技術是最有利于在單鏡頭反光照相機中實際應用自動焦點(AF)檢測的技術。利用相位差檢測技術，將穿過攝像鏡頭的出射光瞳的光束分割成兩部分，并且通過一對焦點檢測傳感器接收由此得到的光束；檢測基于所接收到的光的量而輸出的信號的偏移量，或者換句話說，檢測光束在分割方向上的相對位置偏移量。結果，直接檢測攝像鏡頭在調焦方向上的偏移量。因此，可以通過使用焦點檢測傳感器進行單個累積操作獲得調焦偏移的量和方向，因而可以進行快速焦點調節操作。然而，為了將穿過攝像鏡頭的出射光瞳的光束分割成兩部分并且獲得與由此得到的光束相對應的信號，通常在攝像用的光路中設置諸如快速復原鏡或半透半反鏡等的用于分割光路的部件，并且通常在其端部設置焦點檢測光學系統和AF傳感器。這樣的缺點在于設備的尺寸增大并且成本升高。
[0005]為了避免上述缺點，提出了如下的技術，在該技術中，向圖像傳感器設置相位差檢測功能，以消除對專用AF傳感器的需要并且實現高速相位差AF。
[0006]例如，在日本特開2000-156823(以下稱為“專利文獻I”)中，通過在圖像傳感器的一些光接收元件(像素)中使光接收部的感光區域相對于片上微透鏡的光軸偏心來提供光瞳分割功能。通過使用這些像素作為焦點檢測像素并且將這些焦點檢測像素以預定間隔布置在進行攝像所使用的像素組中，來實現進行相位差焦點檢測的結構。由于配置焦點檢測像素的區域對應于不存在攝像像素的區域，因而使用來自周邊攝像像素的信息通過插值來產生圖像信息。另外，在拍攝運動圖像時，在從圖像傳感器進行讀出時，執行間隔剔除，而在如運動圖像一樣、需要特定幀頻的情況下，通過補償由焦點檢測像素所引起的缺失來產生圖像信息的速度太慢，因此將焦點檢測像素配置在該間隔剔除讀出期間沒有讀出的行中。
[0007]同時，日本特開2003-189183(以下稱為“專利文獻2”)公開了如下的攝像設備，其中該攝像設備為了提高運動圖像的圖像質量并提高低亮度時的感光度，能夠在間隔剔除讀出模式和相加讀出模式之間進行切換以進行輸出。換句話說，專利文獻2提出了:在被攝體的空間頻率高并且可以預測出發生摩爾紋時，通過在相加模式下進行讀出以便減少摩爾紋，或者在亮度高并且可以預測出發生拖尾的情況下使用間隔剔除讀出模式，從而提高運動圖像的圖像質量。
[0008]另外，在日本特開2008-85535(以下稱為“專利文獻3”)中，以與專利文獻I相同的方式，通過在圖像傳感器的一些光接收元件(像素)中使光接收部的感光區域相對于片上微透鏡的光軸偏心來提供光瞳分割功能。通過使用這些像素作為焦點檢測像素并且將這些焦點檢測像素以預定間隔配置在進行攝像所使用的像素組中，來實現進行相位差焦點檢測的結構。專利文獻3還提出了:使攝像像素組和焦點檢測像素組的累積控制信號獨立，并對于這兩個像素組采用不同的累積時間，由此增大了所拍攝圖像的幀頻并且提高了焦點檢測像素組的針對低亮度被攝體的性能。
[0009]然而，上述已知技術存在諸如以下所述的問題。
[0010]對于專利文獻I公開的技術，有三種類型的讀出模式:靜止圖像模式，其讀出所有像素；間隔剔除讀出模式，其進行間隔剔除以僅讀出存在攝像像素組的行；以及測距讀出模式，其僅讀出焦點檢測像素組。由于該原因，在使用電子取景器的情況下以及在運動圖像模式的情況下等，沒有讀出焦點檢測像素，因而盡管可以提高運動圖像的幀頻，但是存在的問題是在正顯示運動圖片時，無法進行使用相位差技術的高速焦點檢測。
[0011]專利文獻2公開的發明涉及根據對運動圖像進行讀出時的場景而在間隔剔除讀出模式和相加讀出模式之間進行切換。在圖像傳感器中沒有配置焦點檢測像素，因而從一開始就沒有考慮使用圖像傳感器的一部分像素來進行相位差焦點檢測。例如，即使存在焦點檢測像素，然而由于上述原因，這些焦點檢測像素也不會被用于圖像信息，因而在相加讀出模式期間，焦點檢測像素無法與攝像像素相加。此外，如果試圖使用焦點檢測像素進行焦點檢測，則即使在相加讀出模式期間，也需要單獨讀出焦點檢測像素。
[0012]專利文獻3公開的發明采用如下的結構:在該結構中，使攝像像素組和焦點檢測像素組的累積控制信號獨立，并且可以設置各像素組的最佳累積時間，由此使圖像顯示刷新能力和低亮度被攝體的測距能力并存。然而，存在的問題是:像素之間所配置的信號線的數量增加，導致像素的開口率的下降和像素的感光度的降低。同時，作為這里所述發明的變形例，專利文獻3公開了使累積控制信號在攝像像素和焦點檢測像素之間共通化。優點在于:攝像像素和焦點檢測像素之間的配線減少，從而提高了開口率。然而，這也意味著對于攝像像素和焦點檢測像素來說累積控制是相同的。因此，專利文獻3公開了將焦點檢測像素組的輸出相加多次，以提高焦點檢測像素的S/N比。然而，問題在于:盡管在讀出之后對輸出進行相加，然而由于也同樣將來自像素放大器或讀出增益放大器等的噪聲相加了多次，因而并沒有如在累積時間控制的情況下一樣提高S/N比。

【發明內容】

[0013]本發明是考慮到上述問題而實現的，并且在顯示運動圖片期間使用相位差技術進行焦點檢測時，提高焦點檢測像素的S/N比。
[0014]為了解決上述問題并實現上述改進，根據本發明的攝像設備包括:圖像傳感器，其具有二維配置的多個像素，所述圖像傳感器包括攝像像素和離散地配置在多個所述攝像像素之間的焦點檢測像素，其中，所述攝像像素通過對攝像鏡頭所形成的被攝體圖像進行光電轉換來生成圖像生成用的信號，所述焦點檢測像素將所述攝像鏡頭的光瞳區域分割成多個光瞳區域，并且通過對來自經過分割所獲得的光瞳區域的被攝體圖像進行光電轉換來生成相位差檢測用的信號；切換部件，其在全部像素讀出模式和間隔剔除讀出模式之間進行切換，其中，在所述全部像素讀出模式下，讀出來自所述多個像素的全部像素的信號，在所述間隔剔除讀出模式下，間隔剔除并讀出所述多個像素的信號；以及控制部件，其在所述切換部件將模式切換成所述間隔剔除讀出模式的情況下，在圖像生成所使用的攝像行和包括所述焦點檢測像素的焦點檢測行中彼此獨立地控制電荷累積。
[0015]通過以下(參考附圖)對典型實施例的說明，本發明的其它特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示出根據本發明第一實施例的照相機的結構的圖；
[0017]圖2A和2B分別是根據第一實施例的圖像傳感器中的攝像像素的平面圖和斷面圖；
[0018]圖3A和3B分別是根據第一實施例的圖像傳感器中的焦點檢測像素的平面圖和斷面圖；
[0019]圖4是示出根據第一實施例的圖像傳感器中的像素陣列的圖；
[0020]圖5是示出根據第一實施例的圖像傳感器中的像素電路的圖；
[0021]圖6是示出根據第一實施例的圖像傳感器的總體結構的框圖；
[0022]圖7是示出根據第一實施例的整個畫面的累積和讀出操作的圖；
[0023]圖8是示出根據第一實施例在間隔剔除期間的累積和讀出操作的圖；
[0024]圖9是示出根據第一實施例在焦點檢測期間的累積和讀出操作的圖；
[0025]圖10是示出根據第二實施例在焦點檢測期間的累積和讀出操作的圖；
[0026]圖11是示出根據第三實施例在焦點檢測期間的累積和讀出操作的圖。
【具體實施方式】
[0027]第一實施例
[0028]圖1是示出根據本發明第一實施例的照相機(攝像設備)的結構的圖，并且示出將具有圖像傳感器和攝像鏡頭的照相機主體集成在單個單元中的數字照相機。在圖1中，附圖標記101表示配置在攝像光學系統(圖像形成光學系統)的端部的第一透鏡組，其中，以能夠在光軸方向上前后移動的方式來保持第一透鏡組。附圖標記102表示光圈/快門，并且控制光圈/快門102的開口直徑使得能夠調節攝像期間的光量；在靜止圖像拍攝期間，光圈/快門102還用作曝光時間調節快門。附圖標記103表示第二透鏡組。光圈/快門102和第二透鏡組103整體在光軸方向上前后移動，從而通過與第一透鏡組101的前后動作連動地進行動作來實現變倍作用(變焦功能)。
[0029]附圖標記105表示通過在光軸方向上前后移動進行焦點調節的第三透鏡組。附圖標記106表示作為用于減少所拍攝圖像中的偽色和摩爾紋等的光學元件的光學低通濾波器。附圖標記107表示包括CMOS傳感器及其外圍電路的圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)。對于圖像傳感器107，使用二維單板彩色傳感器，在該傳感器中，在以水平方向為m個像素且垂直方向為η個像素的方式二維排列的光接收像素的上方，將Bayer圖案原色馬賽克濾波器形成在芯片上。附圖標記111表示變焦致動器，其中，變焦致動器111通過轉動筒形凸輪(未示出)，在光軸方向上前后驅動第一透鏡組101和第二透鏡組103，從而執行變倍操作。附圖標記112表示光圈/快門致動器，其中，光圈/快門致動器112控制光圈/快門102的開口的直徑以調節攝像光量，并且控制拍攝靜止圖像時的曝光時間。附圖標記114表示調焦致動器，其中，調焦致動器114在光軸方向上前后驅動第三透鏡組105，從而調節焦點。
[0030]附圖標記115表示用于在攝像期間照明被攝體的電子閃光燈，盡管優選使用氙氣管的閃光燈照明裝置，但是還可以使用設置有連續發射光的LED的照明裝置。附圖標記116表示AF輔助光，其中，AF輔助光116經由投影透鏡將具有預定開口圖案的掩模圖像投影在被攝體場上，從而提高對于暗被攝體或低對比度被攝體的焦點檢測能力。附圖標記121表示CPU，并且是對照相機主體進行各種控制的照相機內的CPU。CPU121包括處理單元、ROM、RAM、A/D轉換器、D/A轉換器和通信接口電路等；CPU121基于存儲在ROM中的預定程序驅動照相機內的各種電路，并且執行用于進行AF、攝像、圖像處理和記錄等的一系列操作。
[0031]附圖標記122表示與攝像操作同步控制電子閃光燈115的發光的電子閃光燈控制電路。附圖標記123表示與焦點檢測操作同步控制AF輔助光116的發光的輔助光驅動電路。附圖標記124表示圖像傳感器驅動電路，其中，圖像傳感器驅動電路124控制圖像傳感器107的攝像操作，并且對所獲得的圖像信號進行A/D轉換，并將這些圖像信號發送給CPU121。附圖標記125表示對通過圖像傳感器107所獲得的圖像進行諸如Y轉換、顏色插值和JPEG壓縮等的處理的圖像處理電路。附圖標記126表示調焦驅動電路，其中，調焦驅動電路126基于焦點檢測結果控制對調焦致動器114的驅動，從而在光軸方向上前后驅動第三透鏡組105來調節焦點。附圖標記128表示控制對光圈/快門致動器112的驅動以控制光圈/快門102的開口的光圈/快門驅動電路。附圖標記129表示響應于用戶做出的變焦操作來驅動變焦致動器111的變焦驅動電路。
[0032]附圖標記131表示諸如IXD等的顯示單元,其中，顯示單元131顯示與照相機的攝像模式有關的信息、攝像前的預覽圖像和攝像后的確認圖像、以及焦點檢測期間的聚焦狀態顯示圖像等。附圖標記132表示包括電源開關、快門釋放(攝像觸發器)開關、變焦操作開關、以及攝像模式選擇開關等的可操作開關組。附圖標記133表示存儲所拍攝圖像的可拆卸閃存。
[0033]圖2A?3B是示出本實施例的圖像傳感器中所使用的圖像生成用攝像像素和相位差檢測用焦點檢測像素的結構的圖。本實施例采用Bayer陣列，其中，在2 X 2排列的四個像素中，在對角線上彼此相對地配置具有G(綠色)光譜感光度的兩個像素，并且在其余兩個位置分別配置具有R(紅色)和B(藍色)光譜感光度的一個像素。按照預定規則在Bayer陣列之間分布具有后述結構的焦點檢測像素。
[0034]圖2A和2B示出攝像像素的配置和結構。圖2A是示出2X2攝像像素的平面圖。眾所周知，在Bayer陣列中，在對角線上彼此相對地配置G像素，并且在其它兩個像素位置上配置R和B像素。重復配置該2行X2列的結構。圖2B示出沿圖2A所示的A-A線觀察時的斷面圖。ML表不布置在每一個像素的最上表面上的片上微透鏡,而CFk表不R(紅色)顏色濾波器且CFe表示G(綠色)顏色濾波器。H)示意性示出圖像傳感器的光電轉換部，而CL表示用于形成發送CMOS傳感器內的各種類型信號的信號線的配線層。TL示意性示出攝像光學系統。
[0035]這里，將攝像像素的片上微透鏡ML和光電轉換部H)配置成能夠最大程度地有效捕獲穿過了攝像光學系統TL的光束。換句話說，攝像光學系統TL的出射光瞳EP和光電轉換部ro由于微透鏡ML而被設計成處于共軛關系，從而使得光電轉換部的有效面積是大的面積。此外，盡管圖2B示出被引導至R像素的光束，但相同的結構也適用于G像素和B像素這兩者。因此，對應于攝像用的RGB像素，出射光瞳EP具有大的直徑，從而有效捕獲來自被攝體的光束，由此提高圖像信號的S/N比。
[0036]圖3A和3B示出用于在水平方向(橫方向)上將攝像鏡頭的光瞳區域分割成多個光瞳區域的焦點檢測像素的配置和結構。圖3A是示出包括焦點檢測像素的2行X2列像素的平面圖。在獲得攝像信號時，G像素獲得亮度信息的主成分。由于人的圖像識別特性對亮度信息敏感，因而當存在G像素的缺失時，圖像質量劣化明顯。同時，盡管R和B像素是獲得顏色信息的像素，但是人對顏色信息相對不敏感，因而即使在獲得顏色信息的像素中發生一定程度的缺損，圖像質量劣化也不會很明顯。因此，在本實施例中，在2行X2列排列的像素中，保持G像素作為攝像像素，而以焦點檢測像素替換R像素和B像素。在圖3A中以SA和SB對此進行表示。
[0037]圖3B示出沿圖3A所示的A-A線觀察時的斷面圖。微透鏡ML和光電轉換部H)具有與圖2B所示的攝像像素的微透鏡和光電轉換部相同的結構。在本實施例中，在生成圖像時不使用來自焦點檢測像素的信號，因而代替顏色分離顏色濾波器，布置透明薄膜CFW(白色)或CFe。另外，由于利用圖像傳感器進行光瞳分割，因而配線層CL的開口部相對于微透鏡ML的中心線在一個方向上偏移。更具體地，像素SA及其開口部OPHA向右偏移，因而接收穿過了攝像鏡頭TL左側的出射光瞳EPHA的光束。類似地，像素SB及其開口部OPHB向左偏移，因而接收穿過了攝像鏡頭TL右側的出射光瞳EPHB的光束。因此，在水平方向上規則地配置像素SA，并且獲取由該像素組所獲得的被攝體圖像作為圖像A。當在水平方向上還規則地配置像素SB并且獲取由該像素組所獲得的被攝體作為圖像B時，檢測圖像A和圖像B的相對位置使得可以檢測被攝體圖像中偏離焦點的量(離焦量)。
[0038]同時，在要檢測垂直方向上偏離焦點的量的情況下，可以采用下面的結構:SA及其開口部OPHA向上偏移，并且SB及其開口部OPHB向下偏移。在這種情況下，不用說，將開口部OPHA和OPHB的形狀轉動90度。
[0039]圖4是示出根據本實施例的圖像傳感器中的像素配置的例子的圖。近來，具有從數百萬像素到上千萬像素的巨大數量的像素的圖像傳感器已得到實際應用，因而為了簡化，本實施例的說明將討論24像素X 24像素的配置。此外，盡管圖像傳感器通常適當地設置有用作像素輸出的基準的遮光光學黑像素(以下縮寫為“0B像素”)，但是為了簡化，圖4同樣省略了這些OB像素。
[0040]本實施例的像素配置是基于2X2Bayer陣列。圖4中的字母G、R和B分別表示綠色、紅色和藍色濾波器。此外，在Bayer陣列圖像傳感器的一部分中，按照預定比規則地混入作為焦點檢測像素的SA和SB像素。如圖4所示，在行V4上以在光瞳分割方向上彼此相距12個像素的方式離散地配置作為相位差AF用的基準像素的焦點檢測像素SA,并且在行V5上以在光瞳分割方向上彼此相距12個像素的方式離散地配置作為相位差AF用的參考像素的焦點檢測像素SB。獲得行V4和V5的像素SA和SB的圖像偏移量使得可以獲得攝像鏡頭的離焦量。另外，配置成在行VlO和Vll上同樣以相同的規則配置像素SA和SB。
[0041]由于將焦點檢測像素當作缺失像素，并且使用周圍正常像素的信息進行插值，因而離散地配置像素SA和SB，以使得在焦點檢測像素的周圍配置插值用的正常像素，從而通過該插值抑制圖像劣化。因此，在光瞳分割方向上離散地配置這些像素，并且在與光瞳分割方向垂直的方向上也離散地配置這些像素，在本實施例中，與光瞳分割方向垂直的方向對應于行方向。V4和V5中的基準和參考像素對以及VlO和Vll中的基準和參考像素對被配置成相距5行。注意，本實施例中的配置僅是示例性配置，并且本發明不局限于該配置。
[0042] 接著使用圖5簡要說明本實施例中采用的CMOS傳感器的操作。
[0043]圖5示出CMOS傳感器中的單個像素的電路結構。在圖5中，附圖標記501表示光電二極管(以下縮寫為“PD”)，而附圖標記502和503表示用于將累積在上述TO501中的信號電荷轉換成電壓的浮動擴散放大器。具體地，附圖標記502表示浮動擴散電容器(以下縮寫為“FD”)，而附圖標記503表示MOS晶體管放大器。附圖標記504表示用于將Η)501的信號電荷傳送給浮動擴散電容器的傳送門(以下縮寫為“ΤΧ”)，而附圖標記505表示用于復位PD501和FD502的復位門(以下縮寫為“RES”)。附圖標記506表示像素選擇MOS晶體管(以下縮寫為“SEL”)。附圖標記507表示用于控制TX的通用信號線；附圖標記508表示用于控制RES的通用信號線；以及附圖標記509表示用于輸出FD放大器的電壓輸出的垂直輸出線。最后，附圖標記510表示用于控制SEL的信號線，并且附圖標記511表示與垂直輸出線連接的FD放大器的負載電流源。
[0044]圖6是示出CMOS傳感器的總體結構的框圖。附圖標記601表示像素部，在像素部601中，配置圖4所示的各種像素。各像素中的構件如圖5所示進行構造。附圖標記602表示垂直掃描單元，垂直掃描單元602能夠通過輸出諸如φ￥?、φν?、(pV2、以及fV 11等的順序掃描信號，來逐行進行累積讀出。附圖標記603表示信號選擇單元，通過時序生成器電路(以下縮寫為“TG”)(未示出)將在預定時刻輸出的復位信號RES、傳送信號TX和選擇信號SEL輸入至信號選擇單元603，并且信號選擇單元603將這些信號適當地輸出給通過從垂直掃描單兀602輸出的垂直掃描信號所指定的行。附圖標記604表不信號保持單元，在信號讀出時，信號保持單元604使用采樣保持信號(未示出)，臨時存儲通過SEL信號所選擇出的一個行的像素輸出。附圖標記605表不水平掃描單兀,水平掃描單兀
605通過輸出諸如φΙ 10.(pill、φΗ2、......、以及φΗ23等的順序掃描信號，使臨時
存儲在信號保持單兀605中的像素信號順次輸入給輸出放大器606并從CMOS傳感器輸出。
[0045]圖7是用于說明由CMOS傳感器所進行的累積和讀出的圖，并且示出在全部像素讀出模式下所進行的操作。圖7還示意性示出基于已知的卷簾快門的控制。由于這是已知技術，因而對此僅進行簡要說明。
[0046]首先，水平軸表示時間的經過，這里，通過卷簾快門操作順次捕獲全部24X12個像素的像素信號。垂直方向表示垂直掃描順序，這里，逐行對VO~Vll行進行順次掃描。圖7中的斜的虛線表示在讀出之前所執行的卷簾復位操作，而斜的實線表示卷簾讀出。卷簾讀出包括從ro向FD的電荷傳送、信號保持單元中的臨時存儲、以及通過水平掃描所進行的外部輸出操作。累積時間是通過卷簾復位和卷簾讀出的時間間隔而定義的，并且可以通過改變卷簾復位的定時而進行改變。在期望比圖7所示的累積時間更長的累積的情況下，可以將卷簾讀出間隔設置得更長。
[0047]在這種情況下，在相同累積時間下控制正常像素和焦點檢測像素，并且與正常像素相比，開口被部分遮光的焦點檢測像素具有更低的信號電平。如專利文獻3所公開的那樣，無法獲得所需的S/N比，因而需要對焦點檢測像素的輸出等進行相加，以獲得所需的S/N比。然而，在需要焦點檢測的實時取景模式期間以及在拍攝/記錄運動圖像時等(后面說明)，通常不進行用于以該方式來捕獲所有像素的卷簾累積。
[0048]近年來，數字照相機通常包括用于實時取景模式和拍攝/記錄運動圖像等的規范，并且在這些情況下，需要以30幀/秒的幀頻來刷新圖像顯示，從而獲得平滑的運動圖像。由于該原因，進行間隔剔除了部分像素的讀出。此外，在實時取景模式期間以及在拍攝/記錄運動圖像等時等，執行焦點檢測操作，并且基于此時所檢測到的焦點檢測結果拍攝靜止圖像。因此，在讀出全部像素的靜止圖像的情況下，不需要焦點檢測。另外，對于卷簾控制，累積定時在畫面的上部和下部之間有所不同，因此在拍攝靜止圖像時，通常使用機械快門，并且在這種情況下通常不以卷簾模式進行控制。
[0049]圖8是示意性示出間隔剔除操作期間的累積和讀出的圖。間隔剔除操作期間的卷簾累積和讀出操作與圖7所示的基本相同。如圖7—樣，水平軸表示時間的經過，并且垂直軸表示在垂直方向上掃描的行。如圖8所示，設置隔行掃描中使用的行的數量以使得運動圖像顯得平滑；例如，設置1/30秒內的讀出，從而使得可以顯示30幀的運動圖像。當然不用說，本發明不局限于30幀。只要至少大約存在20幀，就可以獲得一定程度的平滑性。
[0050]本發明說明了垂直掃描是每三行掃描一次的隔行掃描并且讀出了 30幀的例子。因此，在圖8中，對于在垂直方向上進行了間隔剔除的四個行執行讀出，并且如果圖8所示的時間T大于或等于0，則可以顯示30幀的運動圖像。另外，在運動圖像顯示中，讀出沒有配置焦點檢測像素的行VO、V3、V6和V9，因而不會發生圖像劣化。
[0051]圖9是示意性示出執行焦點檢測操作的情況下的在間隔剔除操作期間的累積和讀出的圖。間隔剔除操作期間的卷簾累積和讀出操作與圖8所示的基本相同。如圖8—樣，水平軸表示時間的經過，并且垂直軸表示在垂直方面上掃描的行。
[0052]如圖9所示，在焦點檢測期間的間隔剔除操作中，通過垂直掃描單元首先掃描如圖8所示的實時取景和拍攝/記錄運動圖像所使用的行VO、V3、V6和V9。此后，連續垂直掃描焦點檢測所使用的行V4和V5，從而進行累積和讀出控制。在圖9中，斜的實線表示卷簾讀出操作，并且由于垂直輸出線在不同行之間共用，因而需要在垂直方向上進行掃描并且逐行執行順序讀出。圖9所示的斜的虛線表示在讀出之前所執行的卷簾復位操作，并且由于對于實時取景/運動圖像記錄所使用的各行和焦點檢測所使用的各行都存在RES和TX控制線，因而可以進行并行控制。因此，如圖9所示，可以對攝像行和焦點檢測行獨立執行卷簾復位；因此，可以使攝像行和焦點檢測行具有不同的復位定時，由此可以使攝像行和焦點檢測行具有不同的累積時間。由于該原因，可以對攝像行和焦點檢測行這兩者執行累積控制以實現適當曝光。利用諸如本實施例所述的這類結構，可以在沒有增加控制信號線的數量并且不會導致諸如像素的開口面積減小等的問題的情況下，提高焦點檢測像素的S/Nt匕。另外，由于沒有如幀相加那樣多次相加來自像素放大器或讀出放大器等的噪聲，因而本實施例進一步有利于S/N比。[0053]此外，在本實施例中，假定采用兩行作為30幀的余量時間T的間隔內要讀出的行，并且因此讀出了行V4和V5。可以基于余量時間T或者基于可允許的運動圖像幀頻來適當確定要附加地讀出的具有焦點檢測像素的行的數量，并且即使在沒有可用的余量時間T的情況下，也可以適當確定這樣的行數量。
[0054]第二實施例
[0055]圖10是示出根據第二實施例的操作的圖，并且是圖9的變形例。在本實施例中，焦點檢測行的讀出周期不同，并且將焦點檢測像素的累積時間延長得比圖9中的累積時間還長。圖10示出對于運動圖像的每兩個幀讀出I個焦點檢測行的例子。可以在參考焦點檢測像素的輸出結果的情況下，適當確定焦點檢測像素的讀出周期。
[0056]第三實施例
[0057]圖11是示出根據第三實施例的操作的圖，并且是圖9的另一變形例。本實施例說明了這樣的例子:在實時取景和拍攝/記錄運動圖像等期間，余量時間T不足，并且逐幀切換要讀出的焦點檢測行。在圖11中，從第三幀起，將從焦點檢測行V4和V5的讀出切換成從行VlO和Vll的讀出；這使得可以在不增加讀出時間的情況下移動焦點檢測行。
[0058]盡管已經參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不局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。
[0059]本申請要求2009年3月17日提交的日本專利申請2009-065221的優先權，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，其具有二維配置的多個像素，所述圖像傳感器包括攝像像素和配置在多個所述攝像像素之間的焦點檢測像素，其中，所述攝像像素通過對攝像鏡頭所形成的被攝體圖像進行光電轉換來生成圖像生成用的信號，所述焦點檢測像素對所述攝像鏡頭的光瞳區域進行分割，并且通過對來自經過分割所獲得的光瞳區域的被攝體圖像進行光電轉換來生成相位差檢測用的信號； 控制部件，其在一幀內分出用于圖像生成的攝像行和具有所述焦點檢測像素的焦點檢測行，在進行控制使得將所分出的所述攝像行和所述焦點檢測行的一方依次讀出之后，進行控制使得將另一方依次讀出；以及 生成部件，其使用讀出所述攝像行所獲得的信號來生成一幀的顯示用圖像。
2.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 連續進行構成所述攝像行的像素的信號的讀出和構成所述焦點檢測行的像素的信號的讀出。
3.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 構成所述焦點檢測行的像素的信號的讀出周期與構成所述攝像行的像素的信號的讀出周期相同或者比構成所述攝像行的像素的信號的讀出周期長。
4.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 所述圖像傳感器是CMOS型 的圖像傳感器。
5.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 在要讀出所述攝像行和所述焦點檢測行的第一幀以及要讀出所述攝像行和所述焦點檢測行的第二幀中，對要進行讀出的所述焦點檢測行進行變更。
6.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 所述控制部件使所述攝像行與所述焦點檢測行的像素的累積時間不同。
7.根據權利要求6所述的攝像設備，其特征在于， 所述控制部件通過使所述攝像行和所述焦點檢測行的像素的復位定時不同，來使累積時間不同。
8.根據權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 還具有模式選擇部件，該模式選擇部件基于來自所述圖像傳感器的輸出信號，選擇靜止圖像模式和運動圖像模式中的任一個，該靜止圖像模式生成靜止圖像用的圖像信號，該運動圖像模式生成運動圖像用的多個幀的圖像信號， 在通過所述模式選擇部件選擇了所述運動圖像模式的情況下，所述控制部件在一幀內對用于圖像生成的攝像行和具有所述焦點檢測像素的焦點檢測行獨立地進行電荷的累積控制。
9.根據權利要求8所述的攝像設備，其特征在于， 所述靜止圖像模式是讀出所述多個像素的全部像素的信號的全部像素讀出模式，所述運動圖像模式是間隔剔除地讀出所述多個像素的信號的間隔剔除讀出模式。
10.一種攝像設備的控制方法，該控制方法控制具備圖像傳感器的攝像設備，該圖像傳感器具有二維配置的多個像素，所述圖像傳感器包括攝像像素和配置在多個所述攝像像素之間的焦點檢測像素，其中，所述攝像像素通過對攝像鏡頭所形成的被攝體圖像進行光電轉換來生成圖像生成用的信號，所述焦點檢測像素對所述攝像鏡頭的光瞳區域進行分割，并且通過對來自經過分割所獲得的光瞳區域的被攝體圖像進行光電轉換來生成相位差檢測用的信號，該控制方法的特征在于， 在一幀內分出用于圖像生成的攝像行和具有所述焦點檢測像素的焦點檢測行，進行控制使得將所述攝像行分別依次讀出，并且進行控制使得將所述焦點檢測行分別依次讀出，使用讀出所述攝像行所獲得的信`號來生成一幀的顯示用圖像。
【文檔編號】H04N5/345GK103501405SQ201310363404
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2010年2月1日 優先權日:2009年3月17日
【發明者】谷口英則 申請人:佳能株式會社