[发明专利]图像传感器和摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够基于从能够拍摄静止图像和运动图像的图像传感器所获得的信号、通过相位差检测方法来进行焦点检测的图像传感器和摄像设备。

背景技术

在用于摄像设备的自动焦点检测/调节方法中，使用穿过摄像透镜的光束的一般方法包括对比度检测方法(也称为基于模糊的方法)和相位差检测方法(也称为偏移检测方法)。

通常在用于拍摄动画的摄像机和电子静止照相机中使用对比度检测方法，并且对比度检测方法使用图像传感器作为焦点检测传感器。该方法关注图像传感器的输出信号，尤其是高频成分中所包含的信息(对比度信息)，并且将使输出信号的评价值最大化的摄像透镜的位置当作聚焦点。然而，由于需要也被称为爬山法的方法来通过微小移动摄像透镜来寻找评价值、并且持续移动摄像透镜直到评价值达到最大值为止，因而该方法被认为不适于高速焦点调节操作。

在利用卤化银胶卷的单镜头反光照像机中经常使用另一种方法，即，相位差检测方法，并且相位差检测方法是对自动调焦(AF)单镜头反光照像机的商业化作出了巨大贡献的技术。在相位差检测方法中，首先，穿过摄像透镜的出射光瞳的光束被分割为两个光束，并且之后被一对焦点检测传感器接收。然后，通过检测基于焦点检测传感器所接收的光量而输出的信号之间的偏移量，即，光束的分割方向上的相对偏移量，相位差检测方法直接判断聚焦方向上的摄像透镜的偏移量。因而，在焦点检测传感器积累数据时，获得散焦量和散焦方向，这使得能够进行高速焦点调节操作。然而，为了将穿过摄像透镜的出射光瞳的光束分割为两个光束并且获得与所生成的两个光束相对应的信号，通常将快速返回镜或半透半反镜等的光分割单元安装在摄像光学路径上，并且将焦点检测光学器件和AF传感器安装在光分割部后面。这具有增大设备的大小和成本的缺点。

为了克服上述缺点，公开了用于向图像传感器提供相位差检测功能、无需专用AF传感器、并且进行高速相位差AF的技术。

例如，日本特开2000-292686公开了用于通过将图像传感器的部分像素的受光单元分割为两部分来对图像传感器提供光瞳分割功能的技术。该技术通过将作为焦点检测像素的这些像素以预定间隔配置在摄像像素中来进行相位差焦点检测。由于摄像像素在配置焦点检测像素的位置缺失，因而该技术使用基于周围摄像像素所获得的信息、通过插值来生成图像信息。

另一方面，即使在单镜头反光照像机的情况下，也代替卤化银胶卷，而通常将CCD和CMOS传感器等的固态图像传感器用作摄像介质。结果，设置有电子取景器模式和/或动画记录模式以及光学取景器的产品出现在市场上。电子取景器模式通过使快速返回镜从摄像光学路径退避来拍摄运动图像，在安装于主体内的显示装置(近年来，一般使用液晶显示装置)上显示所拍摄的运动图像，从而允许用户观看被摄体。另外，这种照相机不仅能够将静止图像，而且还能够将运动图像以动画记录模式记录在记录介质上。在重视帧率以使得能够实现平滑的画面显示的动画拍摄期间，用于静止图像的部分像素没有被读出以提高帧率。

另一方面，为了提高动画显示期间的图像质量并且提高低亮度处的感光度，日本特开2003-189183提出能够通过在像素间隔剔除模式和像素合并模式之间切换来产生输出的图像传感器。即，为了提高运动图像的图像质量，提出在由于被摄体的高空间频率而可能出现摩尔纹时以像素合并模式进行读取以减少摩尔纹，而在由于被摄体的高亮度而可能出现拖尾时使用像素间隔剔除模式。

然而，上面所述的已知技术有以下缺点。

正常情况下，电子取景器和动画模式不需要比静止图像的分辨率高的分辨率，并且平滑的画面显示是重要的。因此，在电子取景器和动画模式中，通常通过像素间隔剔除或像素合并而读取固态图像传感器来生成图像，从而提高帧率。在此情况下，在日本特开2000-292686所记载的焦点检测像素的配置中，可能存在通过像素间隔剔除来读取固态图像传感器时没有读取焦点检测像素从而导致不能够使用相位差方法来检测焦点的情况。

可以想到的是将焦点检测像素配置在不被剔除的行(或列)中，从而确保即使利用像素间隔剔除也可以读取焦点检测像素。然而，在读取运动图像期间根据场景在像素间隔剔除模式和像素合并模式之间切换的技术，诸如日本特开2003-189183所提出的技术，存在以下问题。即，能够通过像素间隔剔除来适当读取的焦点检测像素不能够通过像素合并来适当读取，其中，在该像素合并中，将正常像素相加至焦点检测像素。