焦点调节设备.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102404507 A (43)申请公布日 2012.04.04 C N 1 0 2 4 0 4 5 0 7 A *CN102404507A* (21)申请号 201110273226.5 (22)申请日 2011.09.14 2010-205293 2010.09.14 JP H04N 5/232(2006.01) G02B 7/36(2006.01) G03B 13/36(2006.01) (71)申请人佳能株式会社 地址日本东京都大田区下丸子3丁目30-2 (72)发明人浜野英之 (74)专利代理机构北京魏启学律师事务所 11398 代理人魏启学 (54) 发明

2、名称 焦点调节设备 (57) 摘要 一种焦点调节设备，包括：光圈开口调节单 元，用于调节拍摄镜头的光圈开口面积；焦点检 测单元，用于通过使用穿过所述拍摄镜头的不同 区域的光束对，来检测散焦量；检测结果校正单 元，用于在所述光圈开口面积改变了等于或大于 预定值的值之后的焦点检测期间，针对所述散焦 量计算减小了的散焦量校正值；以及焦点调节单 元，用于进行控制，以基于所述散焦量校正值来执 行焦点调节。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 19 页 附图 13 页 CN 102404511 A 1/1页 2

3、 1.一种焦点调节设备，包括： 光圈开口调节单元，用于调节拍摄镜头的光圈开口面积； 焦点检测单元，用于通过使用穿过所述拍摄镜头的不同区域的光束对，来检测散焦 量； 检测结果校正单元，用于在所述光圈开口面积改变了等于或大于预定值的值之后的焦 点检测期间，针对所述散焦量计算减小了的散焦量校正值；以及 焦点调节单元，用于进行控制，以基于所述散焦量校正值来执行焦点调节。 2.根据权利要求1所述的焦点调节设备，其特征在于，通过驱动所述拍摄镜头或图像 传感器，进行基于所述散焦量校正值的焦点调节，其中所述图像传感器用于将利用穿过所 述拍摄镜头的光束所形成的光学图像转换成电信号。 3.根据权利要求1所述的焦点

4、调节设备，其特征在于，所述检测结果校正单元通过将 所述散焦量乘以作为小于1的正数的校正系数，来计算减小了的所述散焦量校正值。 4.根据权利要求3所述的焦点调节设备，其特征在于，所述检测结果校正单元具有第 一校正系数和值大于所述第一校正系数的第二校正系数， 其中，在所述光圈开口调节单元将所述光圈开口面积以增大的方式改变了等于或大于 所述预定值的值之后的焦点检测期间，使用所述第一校正系数，以及在所述光圈开口调节 单元将所述光圈开口面积以减小的方式改变了等于或大于所述预定值的值之后的焦点检 测期间，使用所述第二校正系数。 5.根据权利要求3所述的焦点调节设备，其特征在于，所述检测结果校正单元具有第

5、三校正系数和值大于所述第三校正系数的第四校正系数， 其中，当所述焦点检测单元检测到的所述散焦量等于或大于预定值时，使用所述第三 校正系数，以及当所述散焦量小于预定值时，使用所述第四校正系数。 6.根据权利要求3所述的焦点调节设备，其特征在于，所述检测结果校正单元基于所 述拍摄镜头的镜头信息来确定所述校正系数。 7.根据权利要求6所述的焦点调节设备，其特征在于，还包括计算单元，所述计算单元 用于计算所述光束对的渐晕量， 其中，所述检测结果校正单元具有第五校正系数和值大于所述第五校正系数的第六校 正系数， 当所述计算单元计算出的所述光束对的渐晕量的比率等于或大于预定值时，使用所述 第五校正系数，以

6、及当所述计算单元计算出的所述光束对的渐晕量的比率小于预定值时， 使用所述第六校正系数。 8.根据权利要求1所述的焦点调节设备，其特征在于，还包括图像传感器，所述图像传 感器用于将利用穿过所述拍摄镜头的光束所形成的光学图像转换成电信号， 其中，所述图像传感器包括所述焦点检测单元。 9.根据权利要求1所述的焦点调节设备，其特征在于，在电子取景器观察期间禁止利 用所述检测结果校正单元的校正，以及在运动图像拍摄期间执行利用所述检测结果校正单 元的校正。 权 利 要 求 书CN 102404507 A CN 102404511 A 1/19页 3 焦点调节设备 技术领域 0001 本发明涉及用于在诸如数

7、字静态照相机、摄像机或基于胶片的照相机等的摄像设 备中进行调焦的焦点调节设备。 背景技术 0002 作为在照相机的焦点检测和调节方法中使用穿过拍摄镜头的光束的普通系统，存 在对比度检测系统和相位差检测系统。 0003 对比度检测系统常常用于摄像机或数字静态照相机，并且使用图像传感器作为焦 点检测传感器。该系统通过关注图像传感器的输出信号、尤其是高频成分的信息(对比度 信息)，将该对比度信息的评价值最大的拍摄镜头的位置确定为聚焦位置。 0004 然而，由于被称为爬山方法，因此该系统必须通过轻微移动拍摄镜头的调焦位置 来获取评价值，并且在发现评价值为最大之前一直移动调焦位置。因此，该系统不适用于高

8、 速焦点检测操作。 0005 相位差检测系统的焦点检测是单镜头反光照相机中经常使用的技术，这有助于利 用自动调焦(AF)检测的单镜头反光照相机的实际应用。例如，在数字单镜头反光照相机 中，包括二次成像光学系统的焦点检测单元进行相位差检测系统的AF。 0006 焦点检测单元包括用于将穿过拍摄镜头的出射光瞳的光束分割成两个区域的光 瞳分割单元。被分割成两个区域的光束经由位于镜箱中的光路分割光学系统，通过二次成 像光学系统在一组焦点检测传感器上形成图像。然后，通过检测根据传感器的光接收量所 输出的信号的偏移量，即光瞳分割方向上的相对位置偏移量，来直接获取拍摄镜头在调焦 方向上的偏移量。 0007 因

9、此，通过利用焦点检测传感器的存储操作同时获取散焦量和散焦方向。这使得 能够进行高速焦点调节操作。在焦点检测之后的摄像期间，光路分割光学系统退回到摄像 光束外部，并且使图像传感器曝光以获取拍摄图像。 0008 存在这样一种技术，用于即使在向图像传感器设置相位差检测系统的AF功能并 且诸如背侧液晶等的显示单元实时检查图像的电子取景器观察或运动图像拍摄期间，也能 够实现高速AF。例如，研发了用于通过在图像传感器的特定光接收元件(像素)中使光接 收单元的感光区域相对于片上微透镜的光轴偏心来提供光瞳分割功能的技术。 0009 通过使用这些像素作为焦点检测像素并且将这些像素以预定间隔配置在摄像像 素组中，

10、进行相位差检测系统的AF。焦点检测像素的配置位置对应于摄像像素的缺陷部分， 因此对周边摄像像素信息进行插值以生成图像信息。在该例子中，可以在摄像面上执行相 位差检测系统的AF。因此，即使在电子取景器观察或运动图像拍摄期间也可以进行高速且 高精度的焦点检测。 0010 在电子取景器观察或运动图像拍摄期间，调节到达图像传感器的光量，或者根据 用户的图像形成意图来调节拍摄图像的模糊量。这使得可能有必要调节拍摄镜头的光圈开 口直径。希望即使在这样的情况下，也拍摄通过焦点调节始终处于聚焦状态的图像。然而， 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 2/19页 4 由于利用穿过

11、拍摄镜头的光束来执行焦点检测和调节，因而上述焦点检测和调节方法受拍 摄镜头的光圈开口直径的变化的影响很大。 0011 为了应对该问题，日本特开平7-111614号公报讨论了一种用于当在对比度检测 系统的焦点调节中调节光圈开口直径时禁止焦点调节操作的技术。该技术可以防止调节光 圈开口直径时错误的焦点检测操作。 0012 日本特开平03-214133号公报讨论了如下技术：在相位差检测系统的焦点检测 中，当拍摄镜头的光圈使焦点检测所使用的光束遮挡(渐晕)时，考虑因被遮挡的光束而没 有到达焦点检测单元的光量来校正输出信号。即使在调节光圈开口直径时，该技术通过根 据焦点检测所使用的光束的渐晕状态来校正输

12、出信号，仍能够进行高精度的焦点检测。 0013 然而，在日本特开平7-111614号公报所述的技术中，禁止焦点调节操作产生了在 被摄体移动时该系统将不能跟随该移动的可能性，从而导致拍摄到散焦图像。即使在预定 时间段之后再次执行焦点调节操作时，仍可能拍摄到散焦图像。在这两种情况下，存在可能 将观察期间感觉不自然的图像记录为运动图像的可能性。 0014 在日本特开平03-214133号公报所述的技术中，基于拍摄镜头侧的设计信息，进 行考虑拍摄镜头的渐晕对焦点检测信号的光量的校正。然而，通过包括拍摄镜头的光圈开 口的数个框构件来确定渐晕的程度，并且各组件在外部形状或配置上均具有制造误差。因 此，即使

13、在仅基于拍摄镜头的设计信息来校正光量时，仍存在在焦点检测结果中可能发生 误差的可能性。 0015 换句话说，在运动图像拍摄期间，当光圈开口直径的变化伴随渐晕程度的变化时， 焦点检测结果可能由于该误差而在光圈开口直径的变化前后有所改变。然而，当根据所获 取到的包括该误差的焦点检测结果来驱动拍摄镜头时，在正拍摄的图像的焦点调节状态中 可能生成不连续的点，从而发生可能将观察期间感觉不自然的图像记录为运动图像的可能 性。 发明内容 0016 本发明涉及一种焦点调节设备和包括所述焦点调节设备的摄像设备，其中，即使 在拍摄镜头的光圈开口直径的变化影响焦点检测和调节结果时，所述摄像设备也可以在不 会给所述摄

14、像设备的用户任何不自然感觉的情况下显示和记录图像。 0017 根据本发明的一个方面，一种焦点调节设备包括：光圈开口调节单元，用于调节拍 摄镜头的光圈开口面积；焦点检测单元，用于通过使用穿过所述拍摄镜头的不同区域的光 束对，来检测散焦量；检测结果校正单元，用于在所述光圈开口面积改变了等于或大于预定 值的值之后的焦点检测期间，针对所述散焦量计算减小了的散焦量校正值；以及焦点调节 单元，用于进行控制，以基于所述散焦量校正值来执行焦点调节。 0018 通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明 显。 附图说明 0019 包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典

15、型实施例、特征和 方面，并与说明书一起用来解释本发明的原理。 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 3/19页 5 0020 图1是示出根据本发明第一典型实施例的照相机系统的结构的框图。 0021 图2是示出从拍摄镜头侧看时形成被摄体图像的图像传感器的光接收像素的平 面图。 0022 图3A和3B示出图像传感器的摄像像素的结构。 0023 图4A和4B示出图像传感器的焦点检测像素的结构。 0024 图5示意性示出图像传感器和图像处理单元中的焦点检测结构。 0025 图6A和6B示出发送给AF单元的焦点检测信号对和摄像范围内的焦点检测区域。 0026 图7A和7B

16、是示出从光学取景器侧看时图1所示的透镜和图像传感器的光学断面 图。 0027 图8示出光圈开口调节前后的焦点检测结果的例子。 0028 图9是示出根据第一典型实施例的焦点调节操作的流程图。 0029 图10是示出根据第二典型实施例的焦点调节操作的流程图。 0030 图11是示出根据第三典型实施例的焦点调节操作的流程图。 0031 图12示出透镜框和光圈之间的关系。 0032 图13A和13B示出从图像传感器侧看时的透镜框和光圈。 0033 图14是示出根据第四典型实施例的焦点调节操作的流程图。 具体实施方式 0034 下面将参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。 0035 本发明

17、提供如下结构：在光圈开口面积改变预定值以上之后的焦点检测期间，利 用特定方法针对散焦量计算减小了的散焦量校正值，并且基于该散焦量校正值进行焦点调 节。 0036 在光圈开口面积的变化之后所检测到的散焦量可能由于各种原因而突然增大或 者包括特定比率的误差，这种可能性不小。 0037 因此，根据本发明，在不基于所检测到的量来执行焦点调节的情况下，不管所检测 到的量的可靠性如何，仅计算减小了的散焦量校正值，并且基于减小了的散焦量校正值，通 过降低焦点调节状态的不连续性和误差的影响来进行焦点调节。基于该理念，根据本发明 的焦点调节设备包括以上在本发明的发明内容部分所述的各种组件。 0038 图1示出摄

18、像设备即包括可以更换多个拍摄镜头单元的照相机、拍摄镜头和焦点 调节设备的照相机系统的结构。在图1中，示出照相机100和可更换地安装在照相机系统 中的照相机上的拍摄镜头300，其中，该照相机系统包括根据典型实施例的焦点调节设备。 首先说明照相机100侧。 0039 照相机100可以用于具有多种类型的拍摄镜头300的照相机系统，并且可以安装 类型相同但制造编号不同的镜头。可以安装焦距或开放F值不同的拍摄镜头300或具有变 焦功能的拍摄镜头300。无论是相同类型还是不同类型，拍摄镜头都可以互换。 0040 在照相机100中，已穿过拍摄镜头300的光束穿过照相机安装座106，并且通过主 镜130向上反

19、射以进入光学取景器104。通过光学取景器104，照相机100的用户可以在观 察作为光学图像的被摄体时拍摄图像。在光学取景器104中，配置有诸如聚焦显示、照相机 抖动警告显示、光圈值显示或曝光校正显示等的显示单元54的特定功能。 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 4/19页 6 0041 主镜130包括半透过性的半透半反镜。进入主镜130的光束的一部分穿过半透半 反镜，并且通过副镜131向下反射以进入焦点检测装置105。 0042 焦点检测装置105采用包括二次成像光学系统的相位差检测系统的AF机构，并且 将所获取到的光学图像转换成电信号，以将该电信号发送给A

20、F单元42。AF单元42基于电 信号进行焦点检测计算。 0043 基于该计算结果，系统控制电路50对拍摄镜头300侧的调焦控制单元342(下面 说明)进行焦点调节控制。根据本典型实施例，AF单元42还校正焦点检测结果。AF单元 42对应于权利要求中的检测结果校正单元。 0044 当在结束拍摄镜头300的焦点调节之后进行静止图像拍摄、电子取景器的观看和 运动图像拍摄时，主镜130和副镜131通过快速复原机构(未示出)退回到摄像光束外部。 由此穿过拍摄镜头300的光束经由用以控制曝光量的快门12进入将光学图像转换成电信 号的图像传感器14。 0045 在结束这样的摄像操作之后，主镜130和副镜13

21、1返回至所示位置。 0046 将由图像传感器14转换得到的电信号发送给模拟/数字(A/D)转换器16，并且 将模拟输出转换成数字信号(图像数据)。时序发生电路18向图像传感器14、A/D转换器 16和D/A转换器26提供时钟信号或控制信号。存储器控制电路22和系统控制电路50控 制时序发生电路18。 0047 图像处理电路20对来自A/D转换器16的图像数据或来自存储器控制电路22的 图像数据执行预定像素插值或颜色转换。图像处理电路20通过使用图像数据执行预定计 算。 0048 图像传感器14包括焦点检测单元的一部分，并且即使在利用快速复原机构使主 镜130和副镜131退回到摄像光束外部的退回

22、状态下，仍可以执行相位差检测系统AF。通 过图像处理电路20将所获取到的图像数据中与焦点检测相对应的图像数据转换成焦点检 测图像数据。 0049 然后，经由系统控制电路50将该图像数据发送给AF单元42，并且焦点调节单元对 拍摄镜头300进行调焦。基于利用图像处理电路20对图像传感器14的图像数据的计算结 果，可以进行系统控制电路50控制拍摄镜头300的调焦控制单元342以进行聚焦的对比度 系统AF。 0050 因此，在电子取景器观察或运动图像拍摄期间，在主镜130和副镜131退回到摄像 光束外部时，可以利用图像传感器14进行相位差检测系统AF和对比度系统AF这两者。特 别地，由于可以进行相位

23、差检测系统AF，因而能够进行高速调焦。 0051 因此，在根据本典型实施例的照相机100中，对于主镜130和副镜131处于摄像光 束中的正常静止图像拍摄，使用利用焦点检测装置105的相位差检测系统AF。 0052 在主镜130和副镜131退回到摄像光束外部的电子取景器观察或运动图像拍摄期 间，使用利用图像传感器14的相位差检测系统AF和对比度系统AF。这使得在静止图像拍 摄、电子取景器观察和运动图像拍摄任一个中都能够进行焦点调节。 0053 存储器控制电路22控制A/D转换器16、时序发生电路18、图像处理电路20、图像 显示存储器24、D/A转换器26、存储器30和压缩/解压缩电路32。经由

24、图像处理电路20 和存储器控制电路22、或者直接经由存储器控制电路22，将A/D转换器16的数据写入图像 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 5/19页 7 显示存储器24或存储器30中。 0054 图像显示单元28包括液晶监视器，并且经由D/A转换器26显示写入图像显示存 储器24中的显示图像数据。 0055 通过使用图像显示单元28顺次显示所拍摄的图像数据可以实现电子取景器功 能。图像显示单元28可以根据来自系统控制电路50的指示，任意切换显示打开/关闭(ON/ OFF)。当该显示被切换成OFF时，可以大大降低照相机100的功耗。 0056 如上所述，在电

25、子取景器观察或运动图像拍摄期间，通过快速复原机构使主镜130 和副镜131退回到摄像光束外部。因此，在这种情况下，禁止使用利用焦点检测装置105的 焦点检测。 0057 因此，根据本典型实施例的照相机100被配置成利用图像传感器14中所包括的焦 点检测单元来进行相位差检测系统的AF。这使得在光学取景器和电子取景器这两者中都能 够进行拍摄镜头300的焦点调节。不用说，在电子取景器观察或运动图像拍摄期间，可以进 行对比度系统的焦点检测。 0058 存储器30存储所拍摄的静止图像或运动图像，并且具有足以存储预定数量的静 止图像或预定时间段的运动图像的容量。因此，即使在连续摄像或全景摄像的情况下，也可

26、 以高速将大量图像写入存储器30中。 0059 可以使用存储器30作为系统控制电路50的工作区。压缩/解压缩电路32具有 用于通过自适应离散余弦变换(ADCT)来压缩/解压缩图像数据的功能。压缩/解压缩电 路32读取存储在存储器30中的图像以对该图像进行压缩或解压缩，并且将处理后的图像 数据写入存储器30中。 0060 快门控制单元36基于来自测光单元46的测光信息，与控制拍摄镜头300侧的光 圈312的光圈控制单元344相关联地控制快门12。接口单元38和连接器122使照相机100 和拍摄镜头300相互电连接。 0061 具有用于在照相机100和拍摄镜头300之间发送控制信号、状态信号或数据

27、信号 以及提供各种电压的电流的功能。不仅可以进行电通信，还可以进行光通信和音频通信。 0062 测光单元46进行自动曝光(AE)处理。经由照相机安装座106、主镜130和测光 透镜(未示出)使穿过拍摄镜头300的光束进入测光单元46，这使得能够测量图像曝光状 态。 0063 测光单元46与闪光灯48联合具有FE处理功能。基于利用图像处理电路20对图 像传感器14的图像数据的计算结果，系统控制电路50对快门控制单元36和拍摄镜头300 的光圈控制单元344进行AE控制。闪光灯48具有AF辅助光的投射功能和闪光灯光控制 功能。 0064 系统控制电路50控制整个照相机100，并且存储器52存储操作

28、系统控制电路50 用的常数、变量或程序。显示单元54是根据系统控制电路50所执行的程序使用文本、图像 和声音来显示操作状态或消息的液晶显示装置。 0065 一个或多个显示单元54被安装在照相机100的操作单元附近容易看到的位置处， 并且均包括例如液晶显示器(LCD)和发光二极管(LED)的组合。显示单元54的显示内容中 要显示在LCD上的显示内容包括与诸如拍摄图像的数量或要拍摄的剩余数量等的照片数 量有关的信息以及与诸如快门速度、光圈值、曝光校正和闪光灯等的摄像条件有关的信息。 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 6/19页 8 另外，显示剩余电池电量以及日期

29、和时间。 0066 如上所述，显示单元54具有光学取景器104中所设置的一部分功能。非易失性存 储器56是电可擦除可记录存储器。例如，使用电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。操作单 元60、62、64、66、68和70输入系统控制电路50的各种操作指示，并且均包括开关或拨盘、 触摸面板、基于视线检测的指示装置和语音识别装置中的单个或多个的组合。 0067 模式拨盘开关60可以切换和设置包括电源断开(power-off)模式、自动摄像模 式、手动摄像模式、再现模式和个人计算机(PC)连接模式的功能模式。 0068 通过半按下快门按钮(未示出)来接通作为快门开关SW 1的操作单元62，以指示

30、开始AF、AE、自动白平衡(AWB)处理或EF处理。通过全按下快门按钮来接通作为快门开关 SW2的操作单元64，以指示开始一系列摄像处理。 0069 摄像处理包括曝光、显影和记录处理。在曝光中，经由A/D转换器16和存储器控 制电路22将从图像传感器14读取的信号作为图像数据写入存储器30中。 0070 通过使用图像处理电路20或存储器控制电路22的计算来执行显影。在记录中， 从存储器30读取图像数据，利用压缩/解压缩电路32进行压缩，并且将压缩得到的图像数 据写入记录介质200或210。 0071 图像显示ON/OFF开关66可以将图像显示单元28设置成ON/OFF。该功能在使用 光学取景器

31、104执行摄像期间，通过阻断提供至包括液晶监视器的图像显示单元的电流， 从而能够实现省电。 0072 快速回放ON/OFF开关68设置用于在摄像之后立即自动再现所拍摄的图像数据的 快速回放功能。操作单元70包括各种按钮和触摸面板。各种按钮包括菜单按钮、闪光灯设 置按钮、单拍/连拍/自拍切换按钮、以及曝光校正按钮。 0073 电源控制单元80包括电池检测电路、直流(DC)/DC转换器和用于切换要通电的块 的切换电路。电源控制单元80检测是否安装了电池、电池的类型和电池剩余电量，基于检 测结果和来自系统控制电路50的指示来控制DC/DC转换器，并且在必要时间段内向包括记 录介质的单元提供必要电压。

32、 0074 连接器82和84将诸如碱性电池或锂电池等的一次电池、诸如镍镉(NiCd)电池或 镍氢(NiMH)电池等的二次电池、以及包括交流(AC)适配器的电源单元86连接到照相机 100。接口90和94具有与诸如存储卡或硬盘等的记录介质的连接功能，并且连接器92和 96与诸如存储卡或硬盘等的记录介质物理连接。 0075 记录介质装载/卸载检测单元98检测是否在连接器92或96上安装记录介质。根 据本典型实施例，存在两个系统的接口和连接器来装载记录介质。然而，可以安装一个或多 个系统的接口和连接器。可以安装不同标准的接口和连接器。 0076 将诸如局域网(LAN)卡等的各种通信卡连接到接口和连接

33、器，这使得能够与诸如 计算机和打印机等的其它外围装置传送图像数据和图像数据所附加的管理信息。通信单元 110具有诸如有线通信和无线通信等的各种通信功能。 0077 连接器112利用通信单元110将照相机100连接到其它装置，并且在无线通信的 情况下用作天线。记录介质200和210是存储卡或硬盘。记录介质200和210各自包括记 录单元202和212、与照相机100的接口204和214以及用于与照相机100连接的连接器 206和216，其中，记录单元202和212包括半导体存储器或磁盘。 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 7/19页 9 0078 接着说明拍摄

34、镜头300侧。可从照相机100拆卸掉拍摄镜头300。经由照相机安 装座106将镜头安装座306可更换地固定到照相机100，其中，镜头安装座306机械连接拍 摄镜头300与照相机100。 0079 照相机安装座106和镜头安装座306包括用于将拍摄镜头300电连接到照相机 100的连接器122和连接器322的功能。透镜311包括用于对被摄体调节焦点的调焦透镜， 并且光圈312控制摄像光束的量。 0080 连接器322和接口338将拍摄镜头300电连接到照相机100的连接器122。连接 器322具有用于在拍摄镜头300和照相机100之间传送控制信号、状态信号或数据信号、以 及接收或提供各种电压的电

35、流的功能。 0081 连接器322可以被配置为不仅执行电通信还执行光通信和音频通信。变焦控制单 元340控制透镜311的变焦，并且调焦控制单元342控制透镜311的调焦透镜的操作。当 拍摄镜头300是不具有变焦功能的单焦点镜头类型时，可以省略变焦控制单元340。 0082 光圈控制单元344基于来自测光单元46的测光信息，与控制快门12的快门控制 单元36相关联地控制光圈312。光圈312和光圈控制单元344对应于权利要求中的光圈开 口调节单元。 0083 镜头系统控制单元346控制整个拍摄镜头300。镜头系统控制单元346具有用于 存储拍摄镜头操作用的常数、变量或程序的存储器功能。 0084

36、 非易失性存储器348存储如下内容：诸如拍摄镜头固有的编号等的识别信息，管 理信息，诸如全开口F值、最小光圈值或焦距等的功能信息，以及当前和过去的设置值。根 据本典型实施例，非易失性存储器348还存储根据拍摄镜头300的状态的透镜框信息。该 透镜框信息是与如下内容有关的信息：用于确定穿过拍摄镜头的光束的框开口相对于图像 传感器14的距离；以及框开口的半径。 0085 光圈312包括在用于确定穿过拍摄镜头的光束的框中，并且诸如用于保持透镜的 透镜框组件的开口等对应于这些框。用于确定穿过拍摄镜头的光束的框根据透镜311的调 焦位置或变焦位置而改变，因此与透镜311的调焦位置和变焦位置相对应地准备多

37、个框。 0086 当照相机100通过使用焦点检测单元进行焦点检测时，选择与透镜311的调焦位 置和变焦位置相对应的最佳透镜框信息以将该最佳透镜框信息经由连接器322发送给照 相机100。 0087 说明了包括照相机100和拍摄镜头300的照相机系统的结构。接着将详细说明包 括在图像传感器14中的焦点检测单元。如焦点检测装置105的情况一样，该焦点检测单元 采用相位差检测系统的AF。将说明该焦点检测单元的结构。 0088 图2是示出从拍摄镜头300侧观看时、在图1的照相机系统框图所示的图像传感 器14中形成被摄体图像的光接收像素的平面图。具体地，图2示出包括图像传感器14的 水平方向上的m个像素

38、和垂直方向上的n个像素的所有像素的摄像范围400以及一个像素 部401。 0089 各像素部均包括以片上拜尔排列所形成的原色滤波器，并且以22四个像素的 周期配置像素。在图2中，为了消除复杂性，仅显示包括10个像素10个像素的左上方像 素部，而省略其它像素部。 0090 图3A和图3B以及图4A和4B示出像素部中所包括的摄像像素和焦点检测像素的 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 8/19页 10 结构。图3B和4B是示出从光学取景器104侧观看时、在图1所示的透镜311和图像传感 器14的光学断面图。省略进行说明时不需要的构件。 0091 本典型实施例采用拜

39、尔阵列，其中，22四个像素中的对角的两个像素是具有绿 色(G)光谱灵敏度的像素，并且其它两个像素是分别具有红色(R)和蓝色(B)光谱灵敏度 的像素。在拜尔阵列中，配置具有下述结构的焦点检测像素。 0092 图3A和3B示出摄像像素的配置和结构。图3A是示出22个摄像像素的平面 图。在拜尔阵列中，G像素位于对角线方向上，并且其它两个像素是R和B像素。重复配置 该22个像素的结构。 0093 图3B是沿图3A所示的直线A-A所截取的断面图，并且示出位于各像素前面的片 上微透镜ML、R颜色滤波器CF R 和G颜色滤波器CF G 。 0094 光电二极管(PD)是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传

40、感器的示意性光电转换 元件。接触层(CL)是用以形成用于发送CMOS图像传感器中的各种信号的信号线的配线层。 图3A和3B示出图像传感器14的中心附近的像素、即拍摄镜头300的轴附近的像素结构。 0095 将摄像像素的片上微透镜ML和光电转换元件PD配置成尽可能有效地捕获穿过拍 摄镜头300的光束。换句话说，拍摄镜头300的出射光瞳411和光电转换元件PD因微透镜 ML而相互处于共轭关系，并且将光电转换元件的有效面积设计得大。 0096 图3B所示的光束410示出该状态，并且通过光电转换元件PD捕获出射光瞳411 的整个区域。参考图3B说明了R像素的入射光束。G像素和B像素具有相同结构。为了易

41、 于理解，以放大的方式示出微透镜ML周围的构件。实际上，这些构件是微米级大小。 0097 图4A和4B示出拍摄镜头300的用于水平(横向)光瞳分割的焦点检测像素的配 置和结构。水平方向对应于图2中示出的图像传感器14的长边方向。图4A是示出包括焦 点检测像素的22个像素的平面图。 0098 为获得用于记录或观看的图像信号，获取G像素中的亮度信息的主成分。人的图 像识别特性对亮度信息敏感，因此当G像素损坏时，容易识别出到图像质量下降。 0099 R像素和B像素用于获取颜色信息(色差信息)。人的视觉特性对颜色信息不敏 感，因此即使在用于获取颜色信息的像素中发生了一些损坏时，也难以识别到图像质量下

42、降。 0100 因此，根据本典型实施例，在22个像素中，以焦点检测像素替换R像素和B像 素，而保持G像素作为摄像像素。图4A示出焦点检测像素S HA 和S HB 。 0101 图4B是沿图4A所示的直线A-A所截取的断面图。微透镜ML和光电转换元件PD 在结构上与摄像像素的结构相同。示出了图像传感器14的中心附近的像素、即拍摄镜头 300的轴附近的像素结构。 0102 根据本典型实施例，不使用焦点检测像素的信号来进行图像生成，因此代替颜色 分离颜色滤波器，配置透明膜CF W (白色)。由于通过图像传感器来分割出射光瞳411，将配 线层CL的开口部设置得相对于微透镜ML的中心线在一个方向上偏心。

43、 0103 具体地，使像素S HA 的开口部OP HA 相对于微透镜ML的中心线向右偏心了421 HA 。因 此，接收穿过相对于透镜311的光轴L位于左侧的出射光瞳422 HA 的光束420 HA 。类似地，由 于像素S HB 的开口部OP HB 相对于微透镜ML的中心线向左偏心了421 HB ，因而接收穿过相对于 透镜311的光轴L位于右侧的出射光瞳422 HB 的光束420 HB 。 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 9/19页 11 0104 通过图4B可知，偏心量421 HA 等于偏心量421 HB 。因此，开口部OP和微透镜ML之 间的偏心使得能够

44、提取穿过拍摄镜头300的不同光瞳区域的光束420。 0105 在该结构中，水平配置多个像素S HA ，并且将像素组中所获取到的被摄体图像设置 为A图像。还水平配置像素S HB ，并且将像素组中所获取到的被摄体图像设置为B图像。检 测A图像和B图像的相对位置，这使得能够检测被摄体图像的散焦量(离焦量)。 0106 因此，图像传感器14具有作为第二焦点检测单元的功能，并同时具有作为第二光 瞳分割单元的功能。 0107 图4A和4B示出图像传感器14的中心附近的焦点检测像素。在该中心以外，将微 透镜ML和配线层CL的开口部OP HA 和OP HB 设置得以与图4B所示的状态不同的状态偏心，这 使得能

45、够分割光瞳411。 0108 具体地，以开口部OP HA 作为例子，以使大致为球形的微透镜ML的球心与连接开口 部OP HA 的中心和出射光瞳区域的中心成直线对齐的方式，偏心设置开口部OP HA 。因此，即使 在图像传感器14的周边，也可以执行与图4A和4B所示的中心附近的焦点检测像素的光瞳 分割大致相同的光瞳分割。 0109 在像素S HA 和S HB 中，对于在摄像面的水平方向上具有亮度分布的被摄体、例如垂直 线可以进行焦点检测。然而，对于在垂直方向上具有亮度分布的水平线不能进行焦点检测。 为了能够进行该焦点检测，可以设置用于垂直分割拍摄镜头的光瞳的像素。根据本典型实 施例，在垂直方向和水

46、平方向上都配置焦点检测像素结构。 0110 焦点检测像素不具有原始颜色信息。因此，为形成拍摄图像，根据周边的像素信号 来进行插值计算以生成信号。因此在图像传感器14中并非连续地而是离散地配置焦点检 测像素。结果，拍摄图像的图像质量不会下降。 0111 如以上参考图2、图3A和3B、以及图4A和4B所述，图像传感器14不仅具有摄像功 能，还具有作为焦点检测单元的功能。对于焦点检测方法，包含用于接收分割出射光瞳411 所使用的光束的焦点检测像素，这使得能够进行相位差检测系统的AF。 0112 图5示意性示出图像传感器14和图像处理电路20中的焦点检测结构。在图1的 框图中示出的照相机系统中，经由A

47、/D转换器16将图像传感器14中获取到的图像数据发 送给图像处理电路20。为了便于说明，在图5中，省略了A/D转换器16。 0113 图像传感器14包括多个焦点检测单元901，焦点检测单元901各自包括光瞳分割 焦点检测像素901a和901b。焦点检测单元901对应于图4A中示出的部分，并且焦点检测 像素901a对应于像素S HA ，而且焦点检测像素901b对应于像素S HB 。图像传感器14包括用 于光电转换通过拍摄镜头所形成的被摄体图像的多个摄像像素。 0114 图像处理电路20包括合成单元902和连接单元903。图像处理电路20向图像传 感器14的摄像面分配多个分区(区域)CST，以包括

48、多个焦点检测单元901。图像处理电路 20可以适当改变分区CST的大小、配置或数量。 0115 合成单元902在分配给图像传感器14的多个分区CST的每一个中，对来自焦点检 测像素901a的输出信号进行合成，以获取一个像素的第一合成信号。合成单元902在各分 区CST中，对来自焦点检测像素901b的输出信号进行合成，以获取一个像素的第二合成信 号。 0116 连接单元903在多个分区CST中，连接像素的第一合成信号以获取第一连接信号， 说 明 书CN 102404507 A CN 102404511 A 10/19页 12 并且连接第二合成信号以获取第二连接信号。因此，对于焦点检测像素901a

49、和901b中的 每一个，获取将与分区的数量相对应的像素连接在一起的连接信号。 0117 计算单元904基于第一连接信号和第二连接信号，计算拍摄镜头300的散焦量。 因此，为了对来自配置在分区内的同一光瞳分割方向上的焦点检测像素的输出信号进行合 成，即使当各焦点检测单元的亮度小时，也可以充分检测被摄体的亮度分布。 0118 图6A示出由图5所示的焦点检测单元901、合成单元902和连接单元903所形成 的并被发送给AF单元42的焦点检测信号对。在图6A中，横轴表示连接信号的像素排列和 方向，并且纵轴表示信号强度。 0119 分别通过焦点检测像素901a和焦点检测像素901b生成焦点检测信号430a和焦 点检测信号430b。拍摄镜头300相对于图像传感器14处于散焦状态，因此焦点检测信号 430a向左偏移