[发明专利]图像传感器和摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器和使用该图像传感器的摄像设备。

背景技术

已经提出了使用利用在各像素上形成有微透镜的二维图像传感器的光瞳分割相位差方法(摄像面相位差方法)作为检测摄像镜头的焦点状态的方法的摄像设备。

在诸如照相机镜头单元等的光学系统中，入射光瞳是从该镜头的前方观看到的孔径光阑的光学图像。从该镜头的后方观看到的孔径光阑的相应图像已知为出射光瞳。孔径光阑的图像将在超出照相机镜头单元以外的特定距离处聚焦并且该距离已知为摄像镜头的光瞳距离。现代的图像传感器通常包括像素周围的微透镜阵列从而提高光捕获效率。作为其结果，图像传感器仅能够接受来自有限的角度范围和各光电二极管的光，因而图像传感器具有作为经由微透镜观看到的向着这些光电二极管的开口的图像的入射光瞳。图像传感器的入射光瞳距离是这些开口经由微透镜聚焦的距离。

美国专利4410804公开了使用针对一个像素形成有一个微透镜和多个分割得到的光电转换部的二维图像传感器的摄像设备。分割得到的光电转换部被配置为经由一个微透镜从摄像镜头的出射光瞳的不同区域接收光，由此进行光瞳分割。该设备通过根据这些分割得到的光电转换部所接收到的各信号获得图像偏移量来进行焦点检测，并且通过将分割得到的光电转换部所接收到的信号进行相加来获取摄像信号。该专利文献还公开了：该设备可以通过针对右眼和左眼单独显示各像素上横向分割得到的光电转换部所接收到的视差信号来获得立体图像。日本特开2000-156823公开了在包括多个图像形成像素的二维图像传感器中部分地配置有一对焦点检测像素的摄像设备。该对焦点检测像素被配置为经由具有开口的遮光层来从摄像镜头的出射光瞳的不同区域接收光，由此进行光瞳分割。该设备使用配置在二维传感器的绝大部分上的图像形成像素来获取摄像信号，并且通过根据部分地配置在该传感器上的焦点检测像素的信号获得图像偏移量来进行焦点检测。

例如，考虑具有可更换镜头的照相机。在这种情况下，如果摄像镜头的出射光瞳距离不同于图像传感器的入射光瞳距离，则图像传感器处的像高的增加将会导致在摄像镜头的出射光瞳和图像传感器的入射光瞳之间产生光瞳偏移。另外，由于批量生产的偏差所引起的微透镜和分割得到的光电转换部之间或者微透镜和具有开口的遮光层之间的位置偏移会导致在摄像镜头的出射光瞳和图像传感器的入射光瞳之间产生光瞳偏移。在使用摄像面相位差方法的焦点检测中，伴随着光瞳偏移的发生，经过了光瞳分割的各光瞳部分区域的不对称性增大，这导致焦点检测精度的下降。

日本特开2009-15164公开了通过配置彼此偏移了不同偏移量的多个焦点检测像素以在微透镜和分割得到的光电转换部之间进行定位来应对光瞳偏移的技术。该技术通过根据摄像镜头和焦点检测所用的像高来选择使经过了光瞳分割的各光瞳部分区域的不对称性最小的焦点检测像素，进行使用摄像面相位差方法的焦点检测。

然而，在实际的图像传感器中，由于各像素具有有限大小，因此关于分割得到的光电转换部或具有开口的遮光层在像素内部发生偏移的偏移量，存在上限。这使得无法应对图像传感器的周边像高处的光瞳偏移，由此导致焦点检测精度的下降。这就限制了光瞳分割相位差方法能够进行焦点检测的像高范围。

发明内容

本发明是考虑到以上问题而作出的，并且使得在通过使用光瞳分割相位差方法对摄像面进行焦点检测时、能够进行焦点检测的像高范围扩大。

根据本发明的第一方面，提供一种图像传感器，包括：多个图像形成像素，用于接收穿过成像光学系统的摄像光瞳区域的光束；多个第一焦点检测像素，用于接收穿过比所述摄像光瞳区域小的第一光瞳区域的光束；以及多个第二焦点检测像素，用于接收穿过比所述摄像光瞳区域小的第二光瞳区域的光束，其中，所述第一光瞳区域的几何中心不同于所述第二光瞳区域的几何中心，并且所述第一焦点检测像素的透镜相对于像素中心的偏心不同于与所述第一焦点检测像素邻接的图像形成像素的透镜相对于像素中心的偏心，所述第一焦点检测像素在所述第一焦点检测像素的透镜和所述第一焦点检测像素的光电转换部之间包括具有第一开口的第一遮光层，所述第二焦点检测像素在所述第二焦点检测像素的透镜和所述第二焦点检测像素的光电转换部之间包括具有第二开口的第二遮光层，以及所述第一焦点检测像素的透镜相对于像素中心的偏心和所述第二焦点检测像素的透镜相对于像素中心的偏心的方向与所述第一开口的几何中心和所述第二开口的几何中心的平均位置相对于像素中心的偏心的方向相反。