CN101424779A

CN101424779A - 成像装置

Info

Publication number: CN101424779A
Application number: CNA2008101730449A
Authority: CN
Inventors: 藤井真一
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-29
Also published as: TW200931161A; US20090110383A1; US7920782B2; TWI400558B; KR20090043453A; JP2009109631A; JP5169144B2; CN101424779B

Abstract

一种成像装置，具有拍摄光学***，该装置包括：成像元件，其具有像素阵列和焦点检测像素线，像素阵列能够产生与从对象穿过拍摄光学***的光有关的图像信号，焦点检测像素线具有成对像素，每对中的像素接收从对象穿过拍摄光学***的出瞳的一对分别相应的局部区域的光通量；快速拍摄单元，其被配置为执行快速拍摄，从而在每次曝光时在像素阵列处产生图像信号并在焦点检测像素线处产生特定信号；焦点检测单元，其被配置为根据所述特定信号来通过相差检测方法执行焦点检测；焦点调节单元，其被配置为根据焦点检测的结果，在曝光的每个间隔期间执行焦点调节。

Description

成像装置

技术领域

本发明涉及带有拍摄光学***的成像装置。

背景技术

在单反相机(成像装置)中，设有反射镜单元，该反射镜单元包括主反射镜和子反射镜，并且在使反射镜单元向下运动时，从对象穿过拍摄镜头的光被导向相差检测AF模块)相差AF模块)和光学取景器，并且在使反射镜单元向上运动时，来自对象的光被导向成像表面。

在由这种相机进行快速拍摄时，在对成像表面进行的每次曝光间隙期间，反射镜单元被驱动向上和向下运动，使来自对象的光被导向AF模块。这样，可以用AF模块执行相差AF(例如参见日本未审查专利申请公开No.8-43914)。

发明内容

但是，在根据日本未审查专利申请公开No.8-43914的快速拍摄期间的相差AF中，由于反射镜单元被驱动以执行AF模块中的曝光，所以该操作所需的时间阻碍了以高速率进行快速拍摄。这将参照图15进行说明。

图15是用于对根据相关技术的快速拍摄中的AF操作进行说明的时序图。

在快门按钮受到全按压以开始快速拍摄时，通过执行反射镜向下驱动Kd而将来自对象的光导向AF模块，并执行用于相差检测的曝光Pa。在曝光Pa之后，执行反射镜向上驱动Ku，并执行对来自AF模块的曝光数据的读取Ra和对相差AF的计算处理Ma，向准焦(in-focus)位置执行镜头驱动Da。在快速拍摄期间的这种操作中，即使试图减少第一次主曝光P1与第二次主曝光P2之间的时间间隔Tw，也不能使该时间间隔Tw比用于反射镜向下驱动Kd、反射镜向上驱动Ku和AF模块的曝光Pa所花费的总时间更短。这阻碍了快速拍摄的速率提高。

需要这样的成像装置：即使在快速拍摄期间执行相差AF的情况下，该成像装置也能够以高速率执行快速拍摄。

根据本发明的一种实施例，提供了一种具有拍摄光学***的成像装置，该成像装置包括：(a)成像元件，其具有像素阵列和焦点检测像素线，像素阵列能够产生与从对象穿过拍摄光学***的光有关的图像信号，焦点检测像素线具有沿预定方向布置成阵列的两对或更多对像素，每对中的像素接收从对象穿过拍摄光学***的出瞳的一对分别相应的局部区域的光通量；(b)快速拍摄装置，用于通过连续对成像元件进行曝光来执行快速拍摄，从而在每次曝光时在像素阵列处产生图像信号并在焦点检测像素线处产生特定信号；(c)焦点检测装置，用于根据通过曝光而产生的特定信号，来通过相差检测方法执行焦点检测；(d)焦点调节装置，用于根据焦点检测装置的检测结果，在曝光的每个间隔期间执行焦点调节。

根据这种实施例，成像元件具有沿预定方向布置成阵列的两对或更多对像素，在通过对所述成像元件进行连续曝光而执行的快速拍摄过程中，每对中的像素接收从对象穿过拍摄光学***的出瞳的一对分别相应的局部区域的光通量，根据每次曝光时由焦点检测像素线产生的特定信号来通过相差检测方法执行焦点检测，并在曝光的每个间隔期间执行焦点调节。因此，即使在快速拍摄期间执行相差AF的情况下，也可以以高速执行快速拍摄。

附图说明

图1是示出了根据本发明一种实施例的成像装置的外部构造的示意图；

图2是示出成像装置外部构造的示意图；

图3是成像装置的垂直剖视图；

图4是示出反射镜单元的反射镜向上状态的示意图；

图5是示出成像装置的电构造的框图；

图6是用于说明成像元件构造的示意图；

图7是用于说明成像元件构造的示意图；

图8是用于说明用AF线执行的相差AF的原理的示意图；

图9是用于说明a系列像素输出与b系列像素输出之间关系的示意图；

图10是用于说明a系列像素输出与b系列像素输出之间关系的示意图；

图11是用于说明偏移量与失焦量之间关系的示意图；

图12是用于说明由成像装置进行的快速拍摄中AF操作的时序图；

图13是示出成像装置基本操作的流程图；

图14是示出成像装置基本操作的流程图；

图15是用于说明根据相关技术的快速拍摄中AF操作的时序图。

具体实施方式

图1和图2是示出了根据本发明一种实施例的成像装置1的外部构造的示意图，其中图1示出了正视图，图2示出了后视图。

成像装置1被构造为单镜头反射式数码相机。成像装置1包括相机主体10以及可更换镜头2，镜头2作为可以安装到相机主体10并从其卸载的成像镜头。

参照图1，相机主体10的正面设有：安装部件301，可更换镜头2安装到该安装部件并大体上设置在正面的中心处；镜头更换按钮302，其设在安装部件301的右侧；握持部分303，其允许用户保持成像装置1；模式设定转盘305，其设在正面的左上方部分；控制值设定转盘306，其设在正面的右上方部分；快门按钮307，其设在握持部分303的上表面上。

现在参照图2，相机主体10的背面设有：液晶显示器(LCD)311；设定按钮312，其设在LCD 311的左侧；十字形按键314，其设在LCD311的右侧；按压按钮315，其设在十字形按键314的中心。相机主体10的背面还设有：光学取景器316，其设在LCD 311的上方；眼罩321，其围绕光学取景器316；主开关317，其设在光学取景器316的左侧；自动曝光(AE)锁定按钮324，其设在光学取景器316的右侧；闪光单元318和连接端子部件319，其设在光学取景器316的上方。

在安装部件301中，设有连接器Ec(参见图5)和耦合器75(参见图5)，连接器用于与所安装的可更换镜头2形成电连接，而耦合器用于与所安装的可更换镜头2形成机械耦合。

在将安装在安装部件301上的可更换镜头2卸下时，镜头更换按钮302受到按压。

握持部件303是使用户能够在拍摄图片时保持成像装置1的部件。为了增强配合，握持部件303具有与手指形状相符的波浪形表面。在握持部件303内侧，设有电池容纳室和卡容纳室(未示出)。电池容纳室容纳作为相机电源的电池69B(参见图5)，卡容纳室以存储卡67可拆卸的方式容纳存储卡67(参见图5)，用于将所拍摄的图片的图像数据记录在存储卡上。握持部件303可以具有握持传感器，用于对是否由用户握持了握持部件303进行检测。

模式设定转盘305和控制值设定转盘306被形成为大体上盘状的部件，这些部件可在与相机主体10的上表面大体上平行的平面中旋转。模式设定转盘305用于选择成像装置的模式或功能之一，例如自动曝光(AE)控制模式、自动对焦(AF)控制模式、各种类型的拍摄模式(例如用于拍摄单一静态图片的静态图片拍摄模式，或运动图片拍摄模式，或用于对所记录的图片进行再现的再现模式)。控制值设定转盘306用于对成像装置1的各种功能所用的控制值进行设定。

快门按钮307是按压开关，可以利用该开关执行两种操作，即用于“半按压状态”的操作和用于“全按压状态”的操作，在半按压状态下，快门按钮307被按压到中间位置；在全按压状态下，快门按钮307被进一步按压到更深的位置。在静止图片拍摄模式中，在快门按钮307受到半按压时，执行拍摄对象的静止图片所用的预备操作(例如曝光控制值的设定和焦点检测)。此外，在快门按钮307受到全按压时，执行拍摄操作(用于下列内容的一系列操作：对成像元件101曝光(参见图3)、对通过曝光所获取的图像信号执行预定的图像处理、以及将结果记录在存储卡上等)。在快门按钮307被保持为全按压时，成像装置1进入快速拍摄模式，在该模式下，执行快速拍摄以连续地拍摄静止图像。

LCD 311具有能够显示图像的彩色液晶面板。例如，LCD 311显示由成像元件101(见图3)所获取的图像、再现和显示已被记录的图像、等等。此外，LCD 311显示用于设定成像装置1的功能或模式的屏幕。也可以用有机EL显示器或等离子显示器来替代LCD 311。

设定按钮312用于执行与成像装置1的各种功能有关的操作。设定按钮例如包括：选择确定开关和选择取消开关，用于对LCD 311上显示的菜单屏幕上的选择进行确定和取消；按钮观看开关，用于切换显示在菜单屏幕上的内容；视野开启/关闭(view on/off)开关、视野放大开关等。

十字形按键314具有圆形部件，该圆形部件具有以恒定间距圆周状排列的多个按压部件(由图中的三角形标记标识的部件)。十字形按键314被配置为能够通过与各个按压部件相关联地设置的接触点(开关)(未示出)来检测按压部件的按压操作。按压按钮315设在十字形按键314的中心处。十字形按键314和按压按钮315用来改变拍摄放大因子(变焦镜头212(见图5)沿广角方向或摄远方向的运动)，执行LCD 311上播放的所记录图像的帧前进(frame forwarding)等，并输入用于设定拍摄条件(光圈值、快门速度、是否执行闪光等)的指令等。

光学取景器316光学地显示对象的拍摄范围。即，对象的图像从可更换镜头2被导向光学取景器316，使得用户可以通过观看光学取景器316来观看由成像元件101实际获取的对象图像。

主开关317由两触点滑动开关来实现，该滑动开关能够向左和向右滑动。在主开关317被设定到左侧时，成像装置1被通电；在主开关317被设定到右侧时，成像装置1被断电。

闪光单元318被配置为弹出式内置闪光灯。在外部闪光单元等被附装到相机主体10的情况下，连接端子部件319被用于连接。

眼罩321是U形屏蔽部件，其防止外部的光进入光学取景器316。

曝光校正按钮323被用来人工调节曝光值(光圈值或快门速度)。AE锁定按钮324被用来将曝光保持固定。

可更换镜头2用作镜头窗并用作拍摄光学***，来自对象的光(光学图像)经过该镜头窗而被捕获，拍摄光学***用于将来自对象的光导向设在相机主体10内部的成像元件101。通过按压前述镜头更换按钮302，可以将可更换镜头2从相机主体10拆下。

可更换镜头2包括透镜组21，透镜组21包括沿光轴LT串联布置的多个透镜(参见图5)。透镜组21包括用于调节焦点的对焦透镜211(参见图5)以及用于改变放大因子的变焦透镜212(参见图5)。通过沿光轴LT(参见图3)的方向分别驱动对焦透镜211和变焦透镜212，可以调节焦点并可以改变放大因子。此外，在围绕可更换镜头2的镜筒的适当部分设有操作环，该操作环可沿镜筒的周边表面旋转。根据由人工操作或自动操作使操作环旋转的方向和量，变焦透镜212沿光轴LT的方向移动，并设定与移动后的位置对应的变焦因子(用于拍摄的放大因子)。

成像装置1的内部构造

下面将说明成像装置1的内部构造。图3是成像装置1的垂直剖视图。如图3所示，在相机主体10内，设有成像元件101、取景器单元102(取景器光学***)、反射镜单元103、相差AF模块107等。

成像元件101沿着当可更换镜头2被安装在相机主体10上时与可更换镜头2的透镜组21的光轴LT垂直的方向布置。作为成像元件101，例如使用CMOS彩色面传感器(CMOS成像元件)，该传感器具有像素的二维矩阵，每个像素具有光电二极管。成像元件101产生与经过可更换镜头2形成的对象的光学图像的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)各种色彩成分的模拟电信号(图像信号)并输出模拟电信号作为各个R、G、B色彩成分的图像信号。成像元件101的构造将在下文中详细说明。

在光轴LT上，反射镜单元103布置在使来自对象的光朝向取景器单元102反射的位置处。从对象穿过可更换镜头2的光被反射镜单元103(下文描述的主反射镜1031)向上反射。从对象穿过可更换镜头2的光部分地透射穿过反射镜单元103。

取景器单元102包括五角棱镜105、目镜106和光学取景器316。五角棱镜105是具有五边形截面的棱镜，该棱镜通过内反射使从其底面进入的对象光学图像以在上下方向和左右方向翻转以形成倒立图像。目镜106将由五角棱镜105翻转成倒立图像的对象图像导向光学取景器316外侧。通过上述构造，取景器单元102用作取景器，用于在用户进行实际拍摄操作之前等待的时候检查拍摄的视野范围。

反射镜单元103包括主反射镜1031和子反射镜1032。主反射镜1031的背面设置子反射镜1032，使得子反射镜1032可以旋转从而朝向主反射镜1031的背面倒下。来自对象的光透射穿过主反射镜1031的那部分被子反射镜1032反射，所反射的光进入相差AF模块107。

上述反射镜单元103被构造为所谓快速返回反射镜。即，反射镜单元103在图3所示光路(第一光路)与图4所示光路(第二光路)之间执行切换，从对象穿过可更换镜头2的光被经过第一光路导向相差AF模块107，而光被经过第二光路导向成像元件101。具体而言，在曝光(实际拍摄)时，使反射镜单元103围绕旋转轴线1033向上旋转。此时，当反射镜单元103停在五角棱镜105下方的位置时，子反射镜1032被缩回，使得子反射镜1032变得大体上平行于主反射镜1031。这样，从对象穿过可更换镜头2的光到达成像元件101而不被反射镜单元103阻挡，从而使成像元件101曝光。在成像元件101的成像操作完成时，使反射镜单元103返回初始位置(图3所示位置)，使从对象穿过可更换镜头2的光被导向相差AF模块107。

此外，通过在实际拍摄(用于进行图像记录的拍摄)之前将反射镜单元103设置到图4所示的反射镜立起状态，成像装置1可以执行实时观看(预览)显示，以根据成像元件101依次产生的图像信号将对象的图像如同运动图像那样显示在LCD 311上。即，在实际拍摄之前的成像装置1中，可以通过选择用于实时取景显示(实时取景模式)的电子取景器还是光学取景器来确定用于拍摄对象图像的构图。电子取景器与光学取景器之间的切换可以通过对图2所示的转换开关85来进行。

相差AF模块是所谓的AF传感器，例如由对对象的焦点信息进行检测的测距传感器来实现。相差AF模块107布置在反射镜单元103下方。相差AF模块107通过相差焦点检测(下文中称为“相差AF”)来检测准焦位置。即，当用户在等待拍摄操作的同时通过光学取景器316查看对象时，来自对象的光由图3所示向下运动的主反射镜1031和子反射镜1032导向相差AF模块107，根据来自相差AF模块107的输出对可更换镜头2的对焦镜头211进行驱动以进行对焦调节。

沿光轴LT方向在成像元件101前方设有快门单元40。快门单元40包括上下移动的屏幕。快门单元40被配置为机械焦平面快门，其通过开启和关闭屏幕，使来自对象并被沿光轴LT导向成像元件101的光的光路开启和关断。在成像元件101是带有全电子快门的成像元件情况下，可以省略快门单元40。

成像装置1的电构造

图5是示出成像装置1的电构造的框图。在图5中，与图1至图4中所示部件对应的部件由相同的标号标识。为了描述方便，首先说明可更换镜头2的电构造。

可更换镜头2除了前述透镜组21之外，还包括镜头驱动机构24、镜头位置检测器25、镜头控制器26和光圈驱动机构27。

在透镜组21中，对焦透镜211、变焦透镜212和用于对到达相机主体10中成像元件101的光量进行调节的光圈23沿光轴LT(图3)布置在镜筒22中，使对象的光学图像被捕获并形成于成像元件101上。在AF控制中，可更换镜头2中的AF致动器71M沿光轴LT的方向驱动对焦透镜211以调节焦点。

对焦驱动控制器71A根据从主控制器62经镜头控制器26提供的AF控制信号，给AF致动器71M产生驱动控制信号，用于使对焦透镜211移动到准焦位置。AF致动器71M由步进电机等实现。AF致动器71M向镜头驱动机构24施加镜头驱动力。

镜头驱动机构24例如由螺旋面(helicoid)和使该螺旋面旋转的齿轮(未示出)实现。镜头驱动机构24接收来自AF致动器71M的驱动力并沿与光轴LT平行的方向对对焦透镜211等进行驱动。对焦透镜211的运动方向和运动量对应于AF致动器的旋转方向和转数。

镜头位置检测器25在透镜组21的可运动范围内包括编码板和编码器刷，所述编码板上沿光轴LT的方向以预定节距形成有多个编码图案，所述编码器刷以与编码板滑动接触的方式随透镜一起运动。镜头位置检测器25检测运动量以调节透镜组21的焦距。由镜头位置检测器25检测的镜头位置例如以脉冲数的形式输出。

镜头控制器26例如由微计算机实现，所述微计算机包括存储器(例如储存控制程序的ROM和储存与状态信息有关的数据的闪存)。

此外，镜头控制器26具有通信功能，用于经控制器Ec与相机主体10的主控制器62执行通信。这样，镜头控制器26可以向主控制器62发送例如与透镜组21有关的状态信息数据(例如焦距、出瞳位置、光圈值、准焦距离、环境光量)和由镜头位置检测器25检测的对焦透镜211的位置信息。此外，镜头控制器26可以从主控制器62例如接收对焦透镜211的驱动量的数据。

光圈驱动机构27经耦合器75从光圈驱动致动器76M接收驱动力，并改变光圈23的孔径直径。

下面将说明相机主体10的电构造。相机主体10除了包括前述成像元件101、快门单元40等之外，还包括模拟前端(AFE)5、图像处理器61、图像存储器614、主控制器62、闪光电路63、操作单元64、VRAM65、卡I/F 66、存储卡67、通信I/F 68、电源电路69、电池69B、反射镜驱动控制器72A、反射镜驱动致动器72M、快门驱动控制器73A、快门驱动致动器73M、光圈驱动控制器76A和光圈驱动致动器76M。

如前所述，成像元件101由CMOS彩色面传感器实现。成像元件101的曝光开始和结束、以及成像操作(例如对来自成像元件101各个像素的输出的选择以及像素信号的读取)由下文所述定时控制电路51控制。

AFE 5向成像元件101供应定时脉冲，使成像元件101执行预定操作。此外，AFE 5对从成像元件101输出的图像信号执行预定的信号处理，将图像信号转换成数字式信号，并将数字式信号输出到图像处理器61。AFE 5包括定时控制电路51、信号处理器52、A/D转换器53等。

定时控制电路51根据从主控制器62输出的基准时钟信号产生预定的定时脉冲(用于产生垂直扫描脉冲、水平扫描脉冲、复位信号等的脉冲)，并向成像元件101输出这些定时脉冲以控制成像元件101的成像操作。此外，定时控制电路51还通过分别向信号处理器52和A/D转换器53输出预定的定时脉冲，来控制信号处理器52和A/D转换器53的操作。

信号处理器52对从成像元件101输出的模拟图像信号执行预定的模拟信号处理。信号处理器52包括相关双取样(CDS)电路、自动增益控制(AGC)电路、箝位电路等。A/D转换器53根据从定时控制电路51输出的定时脉冲，将从信号处理器52输出的模拟R、G、B图像信号转换成由多个位(例如12个位)组成的数字式图像信号。

图像处理器61通过对从AFE 5输出的图像数据执行预定的信号处理，来产生图像文件。图像处理器61包括黑度校正电路611、白平衡校正电路612、伽马校正电路613等。向图像处理器61输入的图像数据被与从成像元件101进行的读取同步地临时写入图像存储器614。这样，在图像处理器61的各个方框中执行处理时，对写入图像存储器614的图形数据进行访问。

黑度校正电路611将通过A/D转换器53的A/D转换获得的R、G、B数字式图像信号的黑度校正到基准黑度。

白平衡校正电路612根据与光源相应的白基准，执行红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)彩色分量的数字信号的程度转换(白平衡(WB))。即，根据从主控制器62提供的WB调节数据，白平衡校正电路612根据亮度或色度等将所评估的部分识别为与对象的白色区域对应，获得R、G、B分量的各个平均值以及G/R部分比率和G/B部分比率，并用这些比率作为R和B校正增益来执行程度校正。

伽马校正电路613对受到白平衡调节的图像数据的色调(tone)特性进行校正。具体而言，伽马校正电路613使用为各个色彩分量定义的伽马校正表，来执行图像数据的程度的非线性转换和偏移调整。

图像存储器614在拍摄模式中临时储存从图像处理器61输出的图像数据，用作主控制器62所用的工作区域来对图像数据执行预定处理。在处于再现模式时，图像存储器614临时储存从存储卡67读取的图像数据。

主控制器62例如由微计算机实现，该微计算机包括存储器(例如储存控制程序的ROM和临时储存数据的RAM)。主控制器62控制成像装置1的各个部件的操作。

闪光电路63在闪光模式下将由闪光单元318或连接到连接端子部件319的外部闪光单元所发射的光的量控制到由主控制器62设定的量。

操作单元64包括模式设定转盘305、控制值设定转盘306、快门按钮307、设定按钮312、十字形按键314、按压按钮315、主开关317等。操作单元64用于向主控制器62输入操作信息。

VRAM 65具有储存与LCD 311的像素数对应的图像信号的能力。VRAM 66是设在主控制器62与LCD 311之间的缓冲存储器。卡I/F 66是使存储卡67与主存储器62之间能够交换信号的接口。存储卡67是用于保存由主控制器62产生的图像数据的记录介质。通信I/F 68是使图像数据等能够传递到个人计算机或其他外部装置的接口。

电源电路69例如由恒压电路等实现。电源电路69产生用于驱动整个成像装置1(例如主控制器62、成像元件101和各种驱动单元)的电压。向成像元件101施加电能是根据从主控制器62向电源电路69供应的控制信号来控制的。电池69B是一次电池(例如碱性电池)或二次电池(例如镍的金属氢化物电池)。电池69B是向整个成像装置1提供电能的电源。

反射镜驱动控制器72A产生驱动信号，用于与拍摄操作的定时同步地驱动反射镜驱动致动器72M。反射镜驱动致动器72M是使反射镜单元103(快速返回反射镜)旋转到水平位置或倾斜位置的致动器。

快门驱动控制器73A根据从主控制器62提供的控制信号，为快门驱动致动器73M产生驱动控制信号。快门驱动致动器73M是为快门单元40的开启和关闭(开启和关闭操作)而执行驱动的致动器。

光圈驱动控制器76A根据从主控制器62提供的控制信号，为光圈驱动致动器76M产生驱动控制信号。光圈驱动致动器76M通过耦合器75向光圈驱动机构27施加驱动力。

此外，相机主体10还包括相差AF计算电路77。相差AF计算电路77根据从黑度校正电路611输出的受到过黑度校正的图像数据，执行与用成像元件101执行的自动对焦(AF)控制有关的计算。

下面将详细说明用相差AF计算电路77执行的成像装置1的相差AF操作。

成像装置1的相差AF操作

成像装置1被配置为使之可以通过在成像元件101处接收穿过出瞳的不同部分透射(经过)的光，来执行相差AF。下面将说明成像元件101的构造和用成像元件101执行的相差AF的原理。

图6和图7是用于说明成像元件101的构造的示意图。

成像元件101被构造成在成像元件101的成像表面上以矩阵形式定义的多个AF区域Ef的每一个AF区域中能够执行基于相差检测的焦点检测(图6)。

在每个AF区域Ef中设有普通像素110以及用于执行相差AF的像素11f(下文中称为“AF像素”)，普通像素110包括在光电二极管上带有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)彩色滤波器的R像素111、G像素112和B像素113(下文中简称为“普通像素”)，像素11f具有屏蔽板12a和12b(以阴影方式示出)(图7)。

此外，在AF区域Ef中，作为普通像素110的水平线，形成有Gr线L1以及Gb线L2，G像素112和R像素111沿水平方向交替地布置在所述Gr线L1上，B像素113和G像素112沿水平方向交替地布置在所述Gb线L2上。Gr线L1和Gb线L2沿垂直方向交替地布置以形成Bayer图案的像素阵列。这样，可以产生穿过可更换镜头2的、与对象的光学图像有关的图像信号。

此外，在AF区域Ef中，例如，对于普通像素110的每组六条水平线，形成有AF线(焦点检测像素线)Lf，AF像素11f沿水平方向布置在所述AF线上。在AF区域Ef中，例如设有约20条AF线Lf。

下面将详细说明用AF线Lf执行的相差AF的原理。

图8是用于对使用AF线Lf执行的相差AF的原理进行说明的示意图。

在每条AF线Lf上，沿水平方向布置有两对或更多对像素11a和像素11b。像素11a和11b分别具有屏蔽板12a和12b，并在镜面对称的位置处设有开口OP。带有开口OP的屏蔽板12a和12b将来自可更换镜头2的出瞳的右侧部分Qa的光通量Ta和左侧部分Qb的光通量Tb分开。具体而言，参照图7，在每条AF线Lf上，交替地布置像素11a(下文中也称为“第一AF像素”)和像素11b(下文中也称为“第二AF像素”)。每个像素11a具有带条状开口OP的屏蔽板12a，所述条状开口OP相对于其下方的光电转换器(光电二极管)PD向右偏移。另一方面，每个像素11b具有带条状开口OP的屏蔽板12b，所述条状开口OP相对于其下方的光电转换器PD向左偏移。这样，来自出瞳右侧部分Qa的光通量Ta穿过微透镜ML和屏蔽板12a的开口OP，并由第一AF像素11a的光电转换器PD接收；来自出瞳左侧部分Qb的光通量Tb穿过微透镜ML和屏蔽板12b的开口OP，并由第二AF像素11b的光电转换器PD接收。即，成对像素11a和11b分别接收来自对象的、穿过了可更换透镜2的出瞳的右侧部分和左侧部分(一对局部区域)Qa和Qb的光通量Ta和光通量Tb。

下文中，来自第一AF像素11a的输出将称为“a系列像素输出”，来自第二AF像素11b的输出将称为“b系列像素输出”)。下面将参照图9和图10说明从位于一条AF线Lf上的AF像素11f的像素阵列获得的a系列像素输出与b系列像素输出之间的关系的一种示例。

例如如图9所示，在AF线Lf上，来自出瞳任一侧的光通量Ta和光通量Tb分别由第一AF像素11a和第二AF像素11b接收。包括如图9所示地布置的a系列像素a1至a3的AF线的a系列像素输出可以由图10中的图线Ga(由实线Ga示出)表示。另一方面，包括如图9所示地布置的b系列像素b1至b3的AF线Lf的b系列像素输出可以由图10中的图线Gb(由虚线示出)表示。即，a系列和b系列像素输出产生了由图线Ga和Gb表示的一对图像线Ga和Gb。

通过将图10所示的图线Ga和Gb进行比较，可以明白a系列像素输出与b系列像素输出具有与沿AF线Lf的方向(水平方向)的偏移量Sf对应的相位差。

此外，上述偏移量Sf与焦平面相对于成像元件101的成像平面的失焦量之间的关系可以由图11所示线性函数的图线Gc表示。图线Gc的梯度可以通过在工厂进行的测试等方式预先获得。

这样，在根据成像元件101的AF线Lf的输出获得相差AF计算电路77中的偏移量Sf之后，通过根据图11所示图线Gc计算失焦量并给对焦透镜211施加与失焦量对应的驱动力，可以执行相差AF以将对焦透镜211移动到准焦位置。

在用相差AF模块107执行相差AF的情况下，也可以执行与上述用成像元件101执行相差AF的情况类似的操作。即，相差AF模块107包括一对线传感器，这些传感器接收穿过可更换镜头2的出瞳的右侧部分和左侧部分(一对局部区域)的、来自对象的光通量，根据从相差AF模块(传感器单元)107输出的信号来执行相差AF。

下面将说明上述成像装置1在快速拍摄中的AF操作，所述成像装置1能够用成像元件101(具有相差检测功能的成像元件)执行相差AF。

快速拍摄中的AF操作

图12是对成像装置1进行的快速拍摄中的AF操作进行说明的时序图。

在成像装置1中，当如上所述对快门按钮307保持全按压时，执行使成像元件101连续地曝光的快速拍摄。在快速拍摄过程中，可以执行基于成像元件101的曝光数据的相差AF。下面将详细说明快速拍摄时的AF操作。

在快门按钮307受到全按压时，首先执行反射镜向上驱动Ku。然后，在成像元件101已经接收到从对象穿过可更换镜头2的光时，执行第一次曝光(主曝光)P1。

然后，执行对成像元件101的所有像素(全部有效像素)通过主曝光P1所产生的电荷信号(曝光数据)的读取(从全部像素的读取)R1。此外，根据曝光数据中包括的AF线Lf的像素数据，相差AF计算电路77执行用于相差AF的计算处理M1。

然后，根据用于相差AF的计算处理M1的结果(即失焦量)，执行用于将对焦透镜211驱动到准焦位置的镜头驱动D1。然后，用良好的对焦执行用于第二次拍摄的主曝光P2。另外在第三次以及后续次拍摄中，在每个主曝光间隔中执行与从所有像素进行的读取R1、用于相差AF的计算处理M1和镜头驱动D1类似的操作，从而执行根据相差AF的对焦调节。

由于在快速拍摄期间，在主曝光操作P1与P2之间的间隔中执行基于上述由成像元件101通过主曝光产生的曝光数据的相差AF，所以即使在例如对象是运动物体的情况下，也可以用良好的对焦来拍摄图片。此外在成像装置1中，由于不需要在快速拍摄过程中驱动反射镜单元(反射镜向下驱动和反射镜向上驱动)，所以可以在时间间隔Tv(图12)内执行每个主曝光操作，所述时间间隔Tv比现有技术中用于快速拍摄的、包括了对反射镜单元进行驱动等操作的时间间隔Tw(图15)更短。因此，可以提高快速拍摄的速率(快速拍摄的帧速)。

下面将说明在上述快速拍摄中执行AF操作的成像装置1的基本操作。

成像装置1的基本操作

图13和图14是示出成像装置1基本操作的流程图。这些流程图示出了由主控制器62执行的、从成像装置1通电起至单一图像拍摄或快速拍摄完成为止的一系列操作。

在由用户操作主开关317以对成像装置1通电时，根据转换开关85的设定状态，可以判定是否选择了电子取景器(实时观看模式)。如果判定为选择了电子取景器，则操作前进到步骤ST2。如果选择了光学取景器316而不是电子取景器，则操作前进到步骤ST14。

在步骤ST2，反射镜驱动控制器72A对反射镜驱动致动器72M进行驱动，使反射镜单元103中的主反射镜1031和子反射镜1032向上运动(见图4)。

在步骤ST3，快门驱动控制器73A对快门驱动致动器73M进行驱动以开启快门单元40。

在步骤ST4，在实时观看模式下激活成像元件101。即，用设定到例如1/60秒的成像元件101的读取周期来激活成像元件101。从而启动LCD311的实时观看显示。

在步骤ST5，对是否已执行了向光学取景器316的切换进行判定。具体而言，对用户是否已操作了转换开关85来选择光学取景器316进行判定。如果已经执行了向光学取景器316的切换，则操作前进到步骤ST11。如果尚未执行该切换，则操作前进到步骤ST6。

在步骤ST6，对快门按钮307是否被用户进行半按压进行判定。如果快门按钮307受到半按压，则操作前进到步骤ST7。如果快门按钮307未被半按压，则操作返回步骤ST5。

在步骤ST7，用成像元件101执行相差AF。具体而言，根据为了实时观看显示而从被连续曝光的成像元件101输出的、AF线Lf的曝光数据，计算失焦量，并向对焦透镜211施加与失焦量对应的驱动力以执行准焦控制，使对焦透镜211移动到准焦位置。

在步骤ST8，对快门按钮307是否受到用户的全按压进行判定。如果快门按钮307被全按压，则操作前进到步骤ST9。如果快门按钮307未被全按压，则操作返回步骤ST5。

在步骤ST9，执行主曝光。即，由成像元件101执行用于记录的主曝光操作以产生曝光数据，所述曝光数据包括所拍摄的图像数据。

在步骤ST10，读取在步骤ST9中通过主曝光而由成像元件101产生的曝光数据。曝光数据中包括的所拍摄图像数据可以通过AFE 5和图像处理器61中的操作而被记录在存储卡67上。

在步骤ST11，反射镜驱动控制器72A对反射镜驱动致动器72M进行驱动，使反射镜单元103中的主反射镜1031和子反射镜1032向下运动(见图3)。

在步骤ST12，快门驱动控制器73A对快门驱动致动器73M进行驱动以关闭快门单元40。

在步骤ST13，由于选择了光学取景器，所以关闭电子取景器所用的成像元件101和LCD 311。

在步骤ST14，对是否已执行了向电子取景器的切换进行判定。具体而言，对用户是否已操作了转换开关85来选择电子取景器进行判定。如果已经执行了向电子取景器的切换，则操作返回步骤ST2。如果尚未执行向电子取景器的切换，则操作前进到步骤ST15。

在步骤ST15，对快门按钮307是否受到用户的半按压进行判定。如果快门按钮307受到半按压，则操作前进到步骤ST16。如果快门按钮307没有被半按压，则操作返回步骤ST14。

在步骤ST16，相差AF模块107执行相差AF。

在步骤ST17，对快门按钮307是否受到用户的全按压进行判定。如果快门按钮307受到全按压，则操作前进到步骤ST18。如果快门按钮307没有受到全按压，则操作返回步骤ST14。

在步骤ST18，反射镜驱动控制器72A对反射镜驱动致动器72M进行驱动，使反射镜单元103中的主反射镜1031和子反射镜1032向上运动(见图4)。

在步骤ST19，执行主曝光。通过主曝光，在快速拍摄操作的一次拍摄时，由成像元件101上的普通像素110的阵列产生代表对象图像的所拍摄图像数据(图像信号)，并由AF线(焦点检测像素线)Lf产生用于焦点检测的曝光数据(像素线信号)。

在步骤ST20，读取在步骤ST19中通过主曝光而由成像元件101产生的曝光数据。这样，在快速拍摄期间的每个主曝光间隔中，可以从成像元件101上的普通像素110的阵列输出所拍摄图像数据(图像信号)并从AF线(焦点检测像素线)Lf输出用于焦点检测的曝光数据(像素线信号)。

在步骤ST21，对步骤ST17中检测的快门按钮307的全按压是否在继续进行判定。即，对是否要为快速拍摄而执行下一次拍摄操作进行判定。如果快门按钮307保持受到全按压，则操作前进到步骤ST22。如果快门按钮307已被从全按压情况释放，则操作前进到步骤ST24。

在步骤ST22，根据步骤ST20中读取的所曝光数据，计算用于被成像对象的失焦量。具体而言，通过根据用于快速拍摄的主曝光的每个间隔中从成像元件101输出的AF线Lf的曝光数据而执行前述相差AF，来计算失焦量。

在步骤ST23，根据步骤ST22中计算的失焦量，通过驱动对焦透镜211来执行准焦控制。即，根据步骤ST22中的焦点检测结果，在用于快速拍摄的主曝光的每个间隔中执行焦点调节。

在步骤ST24，与前述步骤ST11类似，反射镜驱动控制器72A对反射镜驱动致动器72M进行驱动，使反射镜单元103中的主反射镜1031和子反射镜1032向下运动。

根据上述成像装置1的操作，由于根据快速拍摄期间主曝光的每个间隔中成像元件101的AF线Lf所产生的曝光数据来执行相差AF，所以可以省略在现有快速拍摄技术的情况下要执行的相差AF模块107的曝光Pa(图15)，从而可以以高速率执行快速拍摄。此外，在成像装置1中，在反射镜单元103保持向上运动的情况下(即在由反射镜单元103保持光路被切换为使从对象穿过可更换透镜2的光被导向成像元件101(第二光路)的同时)执行快速拍摄，所以可以省略现有快速拍摄技术的情况下执行的反射镜向下驱动Kd和反射镜向上驱动Ku(图15)，从而可以进一步提高快速拍摄的速率。

或者，在成像装置1的操作中，也可以在步骤ST10(图13)之后执行步骤ST21至ST24(图14)。因此，即使在实时观看模式下(在使用电子取景器时)执行快速拍摄的情况下，也可以恰当地执行相差AF并可以以高速率执行快速拍摄。

变更形式

尽管根据上述实施例的成像装置具有光学取景器和电子取景器的功能从而可选择任一者，但可替换地，成像装置也可以只具有光学取景器功能。在这种情况下，通过根据反射镜向上状态下来自成像元件101的AF像素11f的曝光数据执行相差AF，也可以以高速率执行包括AF操作的快速拍摄。

尽管在上述实施例中如图7所示，AF像素被沿水平方向布置，但是可替换地，AF像素也可以沿垂直方向布置。在此情况下，根据由AF像素获取的与一对图像线(a系列图像线和b系列图像线)有关的垂直方向的偏移量，来执行相差AF。

本领域技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求及其等同物范围的情况下，取决于设计需要和其他因素，可以产生各种变更、组合、子组合和替换形式。

Claims

1.一种成像装置，具有拍摄光学***，所述成像装置包括：

(a)成像元件，其具有像素阵列和焦点检测像素线，所述像素阵列能够产生与从对象穿过所述拍摄光学***的光有关的图像信号，所述焦点检测像素线具有沿预定方向布置成阵列的两对或更多对像素，每对中的所述像素接收从所述对象穿过所述拍摄光学***的出瞳的一对分别相应的局部区域的光通量；

(b)快速拍摄装置，用于通过连续对所述成像元件进行曝光来执行快速拍摄，从而在每次曝光时在所述像素阵列处产生所述图像信号并在所述焦点检测像素线处产生特定信号；

(c)焦点检测装置，用于根据通过所述曝光而产生的所述特定信号，来通过相差检测方法执行焦点检测；和

(d)焦点调节装置，用于根据所述焦点检测装置的检测结果，在所述曝光的每个间隔期间执行焦点调节。

2.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：

(e)用于根据从传感器单元输出的信号而通过所述相差检测方法执行焦点检测的装置，所述传感器单元具有一对线传感器，所述线传感器接收从所述对象穿过所述拍摄光学***的所述出瞳的一对分别相应的局部区域的光通量；和

(f)光路切换装置，用于在第一光路与第二光路之间执行切换，来自所述对象的光经过所述第一光路被导向所述传感器单元，来自所述对象的光经过所述第二光路被导向所述成像元件，

其中，所述快速拍摄装置包括

(b-1)用于在所述光路切换装置保持切换到所述第二光路的同时执行所述快速拍摄的装置。

3.一种成像装置，具有拍摄光学***，所述成像装置包括：

(b)快速拍摄单元，其被配置为通过连续对所述成像元件进行曝光来执行快速拍摄，从而在每次曝光时在所述像素阵列处产生所述图像信号并在所述焦点检测像素线处产生特定信号；

(c)焦点检测单元，其被配置为根据通过所述曝光而产生的所述特定信号，来通过相差检测方法执行焦点检测；和

(d)焦点调节单元，其被配置为根据所述焦点检测单元的检测结果，在所述曝光的每个间隔期间执行焦点调节。