[發明專利]攝像設備及其控制方法

有效

• 申請號: 200880102938.7
• 申請日: 2008-08-01
• 公開（公告）號: CN101809994A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 瓦田昌大
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;G02B7/28;G02B7/34;G03B13/36;H04N5/232
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;陳立航

技術領域

本發明涉及諸如數字照相機或攝像機的攝像設備，尤其涉 及基于來自攝像元件的輸出進行焦點檢測的攝像設備。

背景技術

日本特開2000-156823公開了以下攝像設備，其中，包括在 該攝像設備所使用的攝像元件中的一些像素(焦點檢測像素)配 置有與其它像素的光學特性不同的光學特性，以基于來自這些 焦點檢測像素的輸出進行焦點檢測。

在日本特開2000-156823所公開的攝像設備中，在攝像元件 部中布置有彼此成對的多個焦點檢測像素。圖5示出在像素矩陣 的一些行中布置有焦點檢測像素的攝像元件的像素布置的一個 例子。

在圖5中，附圖標記R、G和B分別表示配置有紅色濾波器、 綠色濾波器和藍色濾波器的普通攝像像素。附圖標記S1和S2分 別表示光學特性與攝像像素的光學特性不同的第一焦點檢測像 素和第二焦點檢測像素。

圖6示出第一焦點檢測像素S1的結構。在圖6中，微透鏡501 形成在第一焦點檢測像素的光入射側。附圖標記502表示用于形 成提供微透鏡501的平坦表面的平面層。

附圖標記503表示遮光層，該遮光層具有相對于第一焦點檢 測像素S?1的光電轉換區域504的中心O向一個方向偏心的開口。

圖7示出第二焦點檢測像素S2的結構。在圖7中，微透鏡601 形成在第二焦點檢測像素的光入射側。附圖標記602表示用于形 成提供微透鏡601的平坦表面的平面層。

附圖標記603表示遮光層，該遮光層具有相對于第二焦點檢 測像素S2的光電轉換區域604的中心O偏心的開口。遮光層603 的開口沿與第一焦點檢測像素S1中所設置的遮光層503的開口 的偏心方向相反的方向偏心。即，遮光層503和603在相對于第 一和第二焦點檢測像素S1和S2的微透鏡的光軸的對稱位置處 各自具有開口。

利用這種結構，從第一焦點檢測像素S1和從第二焦點檢測 像素S2觀看攝像光學系統等同于對稱分割攝像光學系統的瞳。

在圖5中，在包含第一焦點檢測像素S1的行中和包含第二 焦點檢測像素S2的行中，隨著攝像元件中的像素數量增加，形 成彼此更加近似的兩個圖像。當攝像光學系統處于相對于被攝 體的對焦狀態時，從分別包含第一焦點檢測像素S1和第二焦點 檢測像素S2的行所獲得的輸出(圖像信號)彼此一致。

另一方面，當攝像光學系統離焦(out?of?focus)時，在從分 別包含第一焦點檢測像素S1和第二焦點檢測像素S2的行所獲 得的圖像信號中產生了相位差。前焦點狀態和后焦點狀態中的 相位差的方向彼此相反。

圖8A和8B示出焦點狀態和相位差之間的關系。在這些圖 中，示出圖7所示的兩種焦點檢測像素S1和S2彼此較接近，并 且由符號A和B來表示這兩種焦點檢測像素S1和S2。省略了攝像 像素。

將來自被攝體上特定點的光束分割成光束ΦLa和光束 ΦLb，其中，前者通過與焦點檢測像素A相對應的分割瞳入射 至焦點檢測像素A，后者通過與焦點檢測像素B相對應的分割瞳 入射至焦點檢測像素B。這些光束來自被攝體上的同一點。因 此，當攝像光學系統處于對焦狀態時，如圖8A所示，這些光束 通過同一微透鏡并到達攝像元件上的一個點。因此，從包含第 一焦點檢測像素A(S1)和第二焦點檢測像素B(S2)的行分別獲 得的圖像信號彼此一致。

另一方面，如圖8B所示，當攝像光學系統離焦了x時，根 據入射至微透鏡上的光束ΦLa和ΦLb的入射角的變化，這兩個 光束ΦLa和ΦLb的到達位置彼此偏移。因此，在從包含第一焦 點檢測像素A(S1)和第二焦點檢測像素B(S2)的行分別獲得的 圖像信號之間產生相位差。

日本特開2000-156823所公開的攝像設備采用以上原理利 用攝像元件進行焦點檢測。

然而，當使用這種包含焦點檢測像素的攝像元件獲得靜止 圖像時，丟失了與焦點檢測像素的位置相對應的像素數據。由 于焦點檢測像素具有與普通攝像像素的視野不同的視野，因此 使用從焦點檢測像素所獲得的信號作為用于靜止圖像的圖像信 號，將引起來自焦點檢測像素的信號與來自該焦點檢測像素的 周圍像素的信號之間的不連續性，這使得不能獲得好的圖像。

為了解決該問題，在日本特開2000-156823所公開的攝像設 備中，使用來自焦點檢測像素的周圍像素的圖像信號對與來自 焦點檢測像素的信號相對應的圖像信號進行插值。