CN102348051A - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像装置，该摄像装置能够安装摄影镜头或者固定有摄影镜头，所述摄像装置具备摄像元件，该摄像元件二维排列有具有光电转换部的像素，像素由焦点检测用像素和摄像用像素构成，焦点检测用像素构成为限制入射光束的入射方向，摄像用像素构成为相比焦点检测用像素使入射光束的入射方向不受限制，焦点检测用像素至少输出测距用的信号，摄像用像素至少输出图像用的信号，摄像装置具有溢出判定部和运算部，溢出判定部判定光电转换部是否溢出，运算部根据溢出判定部的判定结果和测距用的信号，运算散焦量。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像装置。

背景技术

提出了一种使用使摄像用像素和焦点检测用像素混合存在于预定方向的像素列上的摄像元件的摄像装置(例如日本特许第3592147号说明书)。

在这样的摄像装置中，一般具有光电转换部，该光电转换部将由摄像光学***成像的光学像转换为电信号。

当过大的光入射到光电转换部时，会发生过剩的电荷从像素溢出到相邻像素的溢出。由于溢出而发生成为伪信号的光晕(blooming)现象。作为光晕现象的防止功能的代表例，公知有设置溢出排放器的结构。

在一般的摄像元件、即仅二维排列有摄像用像素的摄像元件中，当发生光晕现象时，画质由于伪信号而下降。

在现有例中，使用二维排列有摄像用像素和焦点检测用像素的元件。因此，在强光入射到焦点检测用像素、发生溢出的情况下，焦点检测性能劣化。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作成的，其目的是提供一种总是能高精度地进行焦点检测的摄像装置。

为了解决上述课题，达到目的，本发明的摄像装置能够安装摄影镜头或者固定有摄影镜头，其特征在于，

摄像装置具有摄像元件，该摄像元件二维排列有具有光电转换部的像素，

像素由焦点检测用像素和摄像用像素构成，焦点检测用像素构成为限制入射光束的入射方向，摄像用像素构成为相比焦点检测用像素使入射光束的入射方向不受限制，

焦点检测用像素至少输出测距用的信号，

摄像用像素至少输出图像用的信号，

摄像装置具有溢出判定部和运算部，溢出判定部判定光电转换部是否溢出，运算部根据溢出判定部的判定结果和测距用的信号，运算散焦量。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，在溢出判定部判定为焦点检测用像素中的至少一个由于溢出而受到影响的情况下，运算部根据由于溢出而受到影响的焦点检测用像素以外的焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，溢出判定部判定焦点检测用像素是否溢出，或者焦点检测用像素的周边像素是否溢出、焦点检测用像素是否受到影响。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，在溢出判定部判定为焦点检测用像素中的至少一个溢出的情况下，运算部根据溢出的焦点检测用像素以外的焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，在溢出判定部判定为焦点检测用像素的周边像素溢出、焦点检测用像素受到影响的情况下，运算部根据由于溢出而受到影响的焦点检测用像素以外的焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，关于不用于焦点检测运算的焦点检测用像素，进行数学插值或像素插值。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，在溢出判定部判定为焦点检测用像素中的至少一个由于溢出而受到影响的情况下，使来自相应的焦点检测用像素的信号从运算对象中去除。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，在由溢出判定部判定为焦点检测用像素中的至少一个对应于溢出的情况下，运算部根据来自摄像用像素的信号进行焦点检测。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，摄像装置具有显示部，

在溢出判定部判定为在光电转换部的全部焦点检测用像素中发生溢出的情况下，显示部显示出不能进行焦点检测。

并且，根据本发明的优选方式，优选的是，摄像装置具有镜头驱动控制部，

在溢出判定部判定为在光电转换部的全部焦点检测用像素中发生溢出的情况下，镜头驱动控制部进行基于图像对比度的对焦。

附图说明

图1A、图1B是示出本发明的实施方式涉及的数字照相机的内部结构的图。

图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F是示出本发明的实施方式涉及的数字照相机的出射光瞳的结构的图。

图3是示出本发明的实施方式涉及的摄像元件的光电转换部的结构的图。

图4是示出本发明的实施方式涉及的摄像元件的相邻的二个像素的结构的截面图。

图5是示出本发明的实施方式涉及的摄像元件的内部结构的图。

图6是示出本发明的实施方式涉及的摄像元件的内部结构的图。

图7是示出第1实施方式涉及的摄像元件的结构的平面图。

图8是示出溢出处理的大致过程的流程图。

图9是示出数字照相机的结构的功能框图。

图10是示出相关运算器的结构的功能框图。

图11A、图11B是说明插值处理的内容的图。

图12是示出相关运算电路309的结构的图。

图13是示出孤立点检测部320B的结构的图。

图14是示出掩码(mask)部330的结构的图。

图15A、图15B是说明在焦点检测用像素受到溢出影响的情况下的处理的图。

图16是示出第2实施方式涉及的摄像元件的结构的平面图。

图17是示出第3实施方式涉及的摄像元件的结构的平面图。

图18是示出第4实施方式涉及的摄像元件的结构的平面图。

图19是示出第4实施方式的相关运算电路的结构的图。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明涉及的摄像装置的实施方式。另外，本发明不受以下的实施方式限定。

(数字照相机)

首先，说明具有本发明的实施方式涉及的摄像装置的照相机。

图1A、图1B是示出本发明的实施方式涉及的数字照相机11的内部结构的图。

数字照相机11由更换镜头12和照相机主体13构成，更换镜头12通过安装部14安装在照相机主体13上。

更换镜头12具有镜头驱动控制装置16、变焦用镜头18、镜头19、对焦用镜头20以及光圈21。镜头驱动控制装置16由微计算机和存储器等***部件构成，进行对焦用镜头20和光圈21的驱动控制、光圈21、变焦用镜头18和对焦用镜头20的状态检测、以及对主体驱动控制装置24的镜头信息发送和照相机信息的接收等。

照相机主体13具有摄像元件22、主体驱动控制装置24、液晶显示元件驱动电路25、液晶显示元件26、目镜27以及存储卡29等。在摄像元件22内呈二维状排列有后述的像素，该像素配置在更换镜头12的预定成像面上，拍摄由更换镜头12成像的被摄体像。在摄像元件22的预定的焦点检测位置排列有焦点检测用像素(以下称为AF用像素)。

这里，更换镜头12对应于摄像光学***，摄像元件22对应于摄像元件。

主体驱动控制装置24由微计算机和存储器等***部件构成，经由摄像元件驱动电路28，进行来自摄像元件22的图像信号的读出、图像信号的校正、更换镜头12的焦点调节状态的检测、来自镜头驱动控制装置16的镜头信息的接收和照相机信息(散焦量)的发送、数字照相机整体的动作控制等。主体驱动控制装置24和镜头驱动控制装置16经由安装部14的电接点部23进行通信，进行各种信息的收发。

液晶显示元件驱动电路25驱动液晶取景器的液晶显示元件26。摄影者经由目镜27观察显示在液晶显示元件26上的像。存储卡29能在照相机主体13上拆装，是存储图像信号的可移动存储介质。

通过更换镜头12形成在摄像元件22上的被摄体像由摄像元件22进行光电转换，其输出被送到主体驱动控制装置24。主体驱动控制装置24根据摄像元件22上的AF用像素的输出数据(第1像信号、第2像信号)计算在预定的焦点检测位置的散焦量，将该散焦量送到镜头驱动控制装置16。并且，主体驱动控制装置24将根据摄像元件22的输出所生成的图像信号存储在存储卡29内，并将图像信号送到液晶显示元件驱动电路25，使液晶显示元件26显示图像。

在照相机主体13内设有未图示的操作部件(快门按钮、焦点检测位置的设定部件等)，主体驱动控制装置24检测来自这些操作部件的操作状态信号，进行与检测结果对应的动作(摄像动作、焦点检测位置的设定动作、图像处理动作)的控制。

镜头驱动控制装置16根据对焦状态、变焦状态、光圈设定状态、光圈开放F值等变更镜头信息。具体地说，镜头驱动控制装置16监视镜头18和对焦用镜头20的位置以及光圈21的光圈位置，根据监视器信息运算镜头信息，或者从预先准备好的查阅表中选择与监视器信息对应的镜头信息。镜头驱动控制装置16根据接收到的散焦量计算镜头驱动量，根据该镜头驱动量将对焦用镜头20通过未图示的电动机等驱动源驱动到对焦点。

而且，如图1B所示，主体驱动控制装置24具有溢出判定部24a和运算散焦量的运算部24b。它们的结构详情在后面描述。

(摄像元件的结构)

上述的数字照相机11的结构在以下全部实施例中是共用的。然后，说明数字照相机11具有的摄像装置的摄像元件的结构。

图2A、图2B、图2C、图2D、图2E是示出本发明的实施方式涉及的摄像装置假定的出射光瞳的结构的图。并且，图2F示出图中的斜线的种类。摄像元件22具有与数字照相机11假定的出射光瞳P的图2A-图2E所示左右上下中的至少2种光瞳区域对应的焦点检测用像素。

作为具体例，如以下的(1)～(5)所述。

(1)将出射光瞳P进行纵向二分割，配置了左侧光瞳检测用像素L和右侧光瞳检测用像素R(图2A)；

(2)将出射光瞳P进行横向二分割，配置了上侧光瞳检测用像素U和下侧光瞳检测用像素D(图2B)；

(3)将左侧光瞳检测用像素L和右侧光瞳检测用像素R左右配置，使其一部分重合(图2C)；

(4)将上侧光瞳检测用像素U和下侧光瞳检测用像素D上下配置，使其一部分重合(图2D)；

(5)将左侧光瞳检测用像素L和下侧光瞳检测用像素D配置在任意位置，使其一部分重合(图2E)。

另外，测距用光瞳的形状采用半圆形状、椭圆形状，然而不限于此，可以采用其它形状，例如矩形状、多边形状。

并且，可以将图2A和图2B组合来配置上下左右的焦点检测用像素。可以将图2C和图2D组合来配置上下左右的焦点检测用像素。而且，可以将图2C和图2E组合来配置左右、斜线检测的焦点检测用像素，然而不限于此。

在本实施方式的摄像装置中，光瞳具有不同区域，根据从接收透过了该区域之一的光束的光电转换部的输出获得的第1像信号、和从接收透过了另一个区域的光束的光电转换部的输出获得的第2像信号，检测相位差，检测摄影镜头的焦点状态。

以下，参照图3～图6说明具体的出射光瞳的分割例。

(光电转换部的分割)

首先，参照图3，说明通过将摄像元件22的光电转换部进行分割来分割出射光瞳的例子。

图3是示出摄像元件22的光电转换部的结构的图。

摄像元件22具有：形成在基板内的P型阱31；与P型阱31一起产生光电荷并进行蓄积的n型区域32α、32β；对蓄积在n型区域32α、32β内的光电荷进行传送的未图示的浮动扩散部(以下称为“FD部”)；为了将蓄积在n型区域32α、32β内的光电荷效率良好地传送到FD部而收集光电荷的表面p+层33α、33β；用于将光电荷传送到FD部的传送栅极(未图示)；作为栅极绝缘膜的SiO₂膜34；拜尔排列的滤色器35；以及收集来自被摄体的光的微透镜36。

微透镜36形成为使更换镜头12(图1A、图1B)的光瞳和表面p+层33α、33β为大致共轭的形状和位置。光电荷示意性地在区域37产生。

在图3所示的例子中，光电转换部被分割为n型区域32α和表面p+层33α、以及n型区域32β和表面p+层33β，由此分割出射光瞳。光线L31、L32分别入射到n型区域32α和表面p+层33α、以及n型区域32β和表面p+层33β。

(使开口部偏心)

然后，参照图4，说明通过使摄像元件22的像素的开口部相对于光电转换元件的中心偏心来分割出射光瞳的例子。

图4是示出摄像元件22的相邻的二个像素的结构的截面图。

像素41从最上部依次配置有微透镜42、用于构成用来形成微透镜42的平面的平滑层43、用于防止色像素的混色的遮光膜44、用于使承载滤色层的表面平坦的平滑层45、以及光电转换元件46。像素51也与像素41一样，从最上部依次配置有微透镜52、平滑层53、遮光膜54、平滑层55以及光电转换元件56。

而且，在这些像素41、51中，遮光膜44、54分别具有使光电转换元件46、56从中心部47、57偏心到外侧的开口部48、58。

在图4所示的例子中，使摄像元件22的像素的开口部相对于光电转换元件的中心偏心。因此，光线L41、L51分别入射到光电转换元件46、56，所以出射光瞳被分割。

接下来，参照图5，说明通过使透镜偏心来分割出射光瞳的例子。图5是示出摄像元件的内部结构的图。

在图5的摄像元件中，独立构成各个像素上的片上透镜61、62、63、64。

在图5中，像素集合A的像素的片上透镜61、63的光轴61a、63a从像素的中心偏移到左侧。并且，像素集合B的像素的片上透镜62、64的光轴62a、64a从像素的中心偏移到右侧。

通过将来自2个像素集合A、B的输出进行比较，可计算镜头18的对焦量。

在片上透镜61、62、63、64中，可独立控制屈光力和光轴61a、62a、63a、64a的位置等的形状的2个参数。在像素数足够多的情况下，像素集合A和像素集合B可获得相同的光的强度分布，可利用该强度分布来进行相位差AF。此时，由于可检测画面整体中的散焦量，因而可取得被摄体的三维信息。

在图5所示的例子中，使摄像元件22的片上透镜相对于像素的中心偏心。因此，光线L61、L62分别入射到片上透镜61、62，由此分割出射光瞳。

然后，参照图6，说明使用DML(数字微透镜)来分割出射光瞳的例子。图6是示出摄像元件的内部结构的截面图。

在图6所示的摄像元件中，片上透镜由DML构成。像素70和像素80分别是接收来自不同区域的光束的相邻的像素。

在图6中，摄像元件具有DML 71、81、滤色器72、铝配线73、信号传送部74、平坦化部75、受光元件76、86(例如Si光电二极管)以及Si基板77。如图6所示，铝配线73、信号传送部74、平滑化层75、受光元件76、86以及Si基板77构成半导体集成电路78。这里，像素70和像素80的结构除了折射率分布透镜71、81以外相同。

图6示出输入光束整体中、分别入射到受光元件76、86的光束的状况。通过使用折射率分布透镜71、81，光束L71、L81分别入射到像素70的受光元件76和像素80的受光元件86，出射光瞳被分割。

(实施方式)

接下来，参照图7～图19说明本实施方式涉及的摄像元件的第1实施方式～第4实施方式。

作为摄像元件(成像器)，例如可使用CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)、背面照射型CMOS、可在1个像素中以3层方式取入R、G、B全色的传感器(ForveonX3)。

在以下实施例中，焦点检测用像素构成为，通过使形成在光电转换部的摄影镜头侧的片上透镜从像素中心偏心，接收透过了摄影镜头的光瞳的不同位置的光束。作为光瞳分割手段，如上所述，可以是使用遮光部件使开口部相对于像素中心偏心、使用DML、在1个像素中设置2个光电转换部。

焦点检测用像素构成为接收透过了摄影镜头的光瞳的不同位置的光束。因此，来自焦点检测用像素的信号电平很有可能与从焦点检测用像素附近的摄像用像素输出的信号电平不同。为了获得焦点检测用像素的位置处的图像用信号，优选地采用以下(1)或(2)的方法。

(1)调整增益，使得焦点检测用像素的信号与周围的摄像用像素的信号电平相同，得到焦点检测用像素的位置处的图像用信号。

(2)根据焦点检测用像素的信号和焦点检测用像素附近的摄像用像素的信号进行像素插值，得到焦点检测用像素的位置处的图像用信号。

关于增益调整的方法，按如下方式进行。

首先，将从焦点检测用像素输出的信号电平与从焦点检测用像素附近的摄像用像素输出的信号电平进行比较。接下来，调整增益，以使从焦点检测用像素输出的信号电平接近从附近的摄像用像素输出的信号电平。之后，将对焦点检测用像素的信号进行了增益调整而得到的信号作为图像信号，得到最终图像。

关于像素插值方法，以下的(a)～(c)中的任一方是优选的，然而不限定于此，不仅可以通过单纯平均运算(也包含加权)求出，也可以通过线性插值、利用2次以上的多项式的插值、中值处理等求出。

(a)根据焦点检测用像素附近的摄像用像素的信号对在焦点检测用像素的位置的信号进行插值，将通过插值而得到的信号用作焦点检测用像素的位置的图像信号，得到最终图像。

(b)根据焦点检测用像素的信号和焦点检测用像素附近的摄像用像素的信号对在焦点检测用像素的位置的信号进行插值，将通过插值而得到的信号用作焦点检测用像素的位置的图像信号，得到最终图像。

(c)根据焦点检测用像素附近的摄像用像素的信号对在焦点检测用像素的位置的信号进行插值，根据通过插值而得到的信号和焦点检测用像素的位置的信号进行插值，将通过插值而得到的信号用作焦点检测用像素的位置的图像信号，得到最终图像。

在摄像元件的多个像素内分别配置有多个滤色器。在后述的实施例3、4中，多个滤色器的透射特性为R(红)、G(绿)、B(蓝)3种。

B滤色器是具有R、G、B的不同透射特性中最短波长侧的透射特性的滤色器，R滤色器是具有最长波长侧的透射特性的滤色器，G滤色器是具有除此以外的透射特性的滤色器。

另外，多个滤色器只要至少包含可见区域的一部分、至少具有3种不同透射特性，就可以是其它组合。

焦点检测用像素使用G滤色器作为多个滤色器中对最大亮度信号进行加权的滤色器，限制入射光束的入射方向。

另外，焦点检测用像素不限于G滤色器，可以构成为，使配置有多个滤色器中对最大亮度信号进行加权的滤色器、或者透射率最高的滤色器的像素中至少一部分限制入射光束的入射方向。

如以上说明那样，焦点检测用像素构成为，占据多个像素中至少一部分，并限制入射到像素的光束的入射方向。

并且，摄像用像素是焦点检测用像素以外的像素，构成为与焦点检测用像素相比使入射到像素的光束不受限制。

然后，焦点检测用像素至少输出测距用的信号。并且，摄像用像素至少输出图像用的信号。

图7是概念性示出第1实施方式的成像器中的像素配置的平面图。

图7所示的成像器(摄像装置)由在图1A、图1B、图2A-图2E、图3、图4所示的像素中使各像素中心和各光电转换区域的光瞳的中心或者面积重心朝上方向、下方向、右侧方向、左侧方向偏离的像素的组合构成。

图7示出从各像素的光轴方向观察时的光电转换区域。

在图7中，示出纵10个像素(L01～L10)、横个10像素(F01～F10)合计100个像素的例子。然而，像素数不限于此，例如合计像素可以超过1000万像素。

在图7所示的例子中，光电转换区域的面积中心相对于像素中心偏移的方向有右侧、左侧、上侧和下侧4种。在以下说明中，分别称为右像素120R、左像素120L、上像素120U、下像素120D。另外，图2的像素104L和像素114L对应于左像素120L，图2的像素104R和像素114R对应于右像素120R。

在图7中，在L01行中，从左(从F01)依次重复配置有左像素120L、摄像用像素121、左像素120L、摄像用像素121。

在L02行中，从左依次重复配置有摄像用像素121、上像素120U、摄像用像素121、下像素120D。

在L03行中，从左依次重复配置有右像素120R、摄像用像素121、右像素120R、摄像用像素121。

在L04行中，从左依次重复配置有摄像用像素121、上像素120U、摄像用像素121、下像素120D。

L05以后的行为重复L01、L02、L03、L04的图形的配置。

图7的配置从F01～16列观察为如下。

在F01的列中，从上(从L01)依次重复配置有左像素120L、摄像用像素121、右像素120R、摄像用像素121。

在F02的列中，从上依次重复配置有摄像用像素121、上像素120U、摄像用像素121、上像素120U。

L03以后的列为重复F01、F02的图形的配置。

在以下说明中，当表示特定像素时，一并显示行编号L01～L10和列编号F01～F10。例如，L01行中与F01列对应的像素由“L01F01”表示。

在图7所示的例子中，例如，L01F01(左像素120L)、L02F02(上像素120U)、L03F01(右像素120R)、L02F04(下像素120D)中的任一方的像素采用光瞳的中心间距离或重心间距离比根据像素间距计算出的像素间距离窄的结构。

在第1实施方式的摄像装置中，可根据由左像素120L构成的单元组和由右像素120R构成的别的单元组中的各自的输出信号(测距用的信号)，计算相位差信息，调整光学***的对焦。

例如，通过将从L01行的左像素120L即L01F01、L01F03、L01F05、L01F07、L01F09得到的输出波形、与从L03行的右像素120R即L03F01、L03F03、L03F05、L03F07、L03F09得到的输出波形进行比较，可根据所谓相位差检测式取得散焦信息和对焦点位置信息。

(溢出处理)

下面，说明来自本实施方式中的焦点检测用像素的电荷的溢出检测及其处理。

如上所述，在强光入射到焦点检测用像素、发生溢出的情况下，焦点检测性能劣化。因此，在本实施方式中，按以下过程进行溢出处理。

图8是示出溢出处理的大致过程的流程图。另外，关于详细的处理，在流程图之后进行描述。

在步骤S201中，溢出判定部24a取入来自焦点检测用像素的信号。在步骤S202中，溢出判定部24a判定在取入了信号的焦点检测用像素中是否发生电荷溢出。

在步骤S202的判定结果是真(“是”)的情况下，即，在判定为发生溢出的情况下，在步骤S203中，删除来自焦点检测用像素的信号，即设定为信号强度＝0。

在步骤S202的判定结果是假(“否”)的情况下，在步骤S204中，运算部24b根据溢出判定部24a的判定结果，运算散焦量。

在步骤S205中，镜头驱动控制部16根据来自运算部24b的信号朝光轴方向驱动对焦用镜头20。由此，可进行对焦。

(功能框图)

然后，说明进行溢出处理的具体结构。

图9是示出数字照相机11的结构300的功能框图。

镜头驱动控制部16驱动对焦镜头20。摄像元件驱动电路302生成用于驱动摄像元件的同步信号HD(水平驱动信号)、VD(垂直驱动信号)信号，并输出到摄像元件22。

并且，摄像元件驱动电路302将作为读出位置信息的地址信息输出到焦点检测像素分离部301。

摄像元件22拍摄物体像。焦点检测像素分离部301将用于识别是来自摄像用像素的信号、来自焦点检测用像素的信号、来自A光瞳像素的信号以及来自B光瞳像素的信号中的哪一个信号的信号输出到相关运算器303。

这里，A光瞳、B光瞳是指上述的4个右侧光瞳、左侧光瞳、上侧光瞳、下侧光瞳中的任何2个光瞳。

并且，摄像元件22将包含影像信号、来自A光瞳像素的信号以及来自B光瞳像素的信号的视频信号(VIDEO)输出到相关运算器303。

并且，当来自焦点检测像素分离部301的信号是焦点检测用像素的信号时，根据需要，进行以下的插值处理。

图11A、图11B是说明插值处理的内容的图。图11A示出来自左侧光瞳焦点检测用像素的AF信号。图11B示出来自右侧光瞳焦点检测用像素的AF信号。

如图11A所示，左侧光瞳焦点检测用像素的AF信号不产生由信号误差引起的紊乱。与此相对，如图11B所示，右侧光瞳焦点检测用像素的AF信号产生由信号误差引起的紊乱ERR。

在该情况下，插值电路305对在来自右侧光瞳焦点检测用像素的AF信号中产生紊乱ERR的部分进行插值使其成为由虚线所示的部分ITP。插值处理可使用数学插值和像素插值中的任一方。

这里，“像素插值”是指，使用来自存在于产生由信号误差引起的紊乱ERR的像素的周边的像素的AF信号，对来自产生该误差的像素的AF信息进行插值。

回到图9继续说明。由插值电路305根据需要进行了插值的AF信号被输出到图像处理部306。图像处理部306对AF信号进行插值处理。

并且，散焦量运算电路304根据来自相关运算器303的AF信号，运算散焦量。镜头驱动控制部16根据所运算的散焦量驱动对焦镜头20。

然后，更详细说明相关运算器303的功能。

图10是示出相关运算器303的结构的功能框图。视频信号(来自摄像用像素的信号、来自焦点检测用像素的信号)、识别是来自摄像用像素/焦点检测用像素的哪一个像素的信号的信号、识别是来自焦点检测用像素中来自A光瞳的信号还是来自B光瞳的信号的信号被输入到A光瞳/B光瞳分离部307。

来自观察A光瞳的焦点检测用像素的信号A和来自观察B光瞳的焦点检测用像素的信号B从A光瞳/B光瞳分离部307被输入到相关运算器309。

并且，读入来自A光瞳的焦点检测用像素的信号的命令SHIFT-A和读入来自B光瞳的焦点检测用像素的信号的命令SHIFT-B从相关运算控制电路308被发送到相关运算电路309。

图12示出相关运算电路309的结构。

来自A光瞳的焦点检测用像素的信号A及其读入命令SHIFT-A被输入到移位寄存器310A。同样，来自B光瞳的焦点检测用像素的信号B及其读入命令SHIFT-B被输入到移位寄存器310B。

来自移位寄存器310A的输出和来自移位寄存器310B的输出直接被输入到掩码电路330。

并且，来自移位寄存器310A的输出的一部分被输入到孤立点检测部320A。同样，来自移位寄存器310B的输出的一部分被输入到孤立点检测部320B。

图13示出孤立点检测部320B的结构。首先，对“孤立点”进行说明。孤立点是假定以下情况：在某像素中电荷溢出，与前后的像素相比较，仅来自溢出像素的信号突出而具有大的强度。在该情况下，将该溢出像素的信号称为“孤立点”。这与以下情况也相同：受到周围像素的溢出影响，来自某焦点检测用像素的信号突出而具有大的强度。

由于孤立点检测部A的结构与孤立点检测部B的结构相同，因而省略重复说明。

孤立点检测部具有3个相同的比较部331、332、333。然后，在各个比较部中，将信号Bn-1与阈值、信号B与阈值、信号Bn+1与阈值进行比较。n是整数。Bn表示第n个信号B。

换言之，在孤立点检测部320B中，当着眼于信号B时，其前后像素的信号Bn-1、Bn+1也分别与阈值进行比较。然后，在前后像素的信号Bn-1、Bn+1小于阈值、且仅信号B大于阈值的情况下，判定为该信号B是信号强度比前后像素突出而大的孤立点。

来自孤立点检测部320B的输出和来自移位寄存器310B的输出被输入到掩码部330。并且，可以是这样的结构：使用根据来自前后像素的信号Bn-1、Bn+1的值所生成的插值，与阈值进行比较。

图14示出掩码部330的结构。掩码部330例如进行信号A1、B1的差分|A1-B1|的运算。这里，当来自孤立点检测部320A、320B的至少一个信号是Hi(＝1)时，掩码部330输出零。

由此，在焦点检测用像素中电荷溢出的情况下，可使来自溢出的焦点检测用像素的信号为零。

然后，信号总和部340运算针对全部焦点检测用像素的总和∑|A-B|。该总和相当于信号A和信号B的差分的所谓误差面积。然后，计算作为总和的误差面积最小的点。

回到图9继续说明。来自相关运算部303的运算结果被输入到散焦量计算电路304。散焦量计算电路304运算散焦量。然后，镜头驱动控制部16根据来自散焦量计算电路304的信号，驱动对焦镜头20使其对焦。

(溢出判定部的功能)

这里，相关运算器304具有溢出判定部24a(图1(b))的功能。溢出判定部24a判定所述焦点检测用像素的至少一方是否由于溢出而受到影响。

这里，“判定是否由于溢出而受到影响”是指以下2种情况。

(1)在强光入射到焦点检测用像素的情况下，判定为焦点检测用像素溢出的情况。

(2)在强光入射到焦点检测用像素的周边的摄像用像素的情况下，作为来自相邻像素的光泄漏，判定为焦点检测用像素溢出的情况。

即，溢出判定部24a判定焦点检测用像素是否溢出、或者焦点检测用像素的周边像素是否溢出、所述焦点检测用像素是否受到影响。

如上所述，当处于焦点检测用像素溢出的状态、或者受到焦点检测用像素的周边像素的溢出影响的状态时，使来自该焦点检测用像素的信号为零。

由此，在本摄像装置中，具有溢出判定部，该溢出判定部判定焦点检测用像素是否受到溢出影响。然后，根据判定结果，与溢出对应的焦点检测用像素的信号不用于散焦量检测。其结果，可防止焦点检测性能的劣化。

并且，以上说明了摄像元件22由C-MOS构成的情况。本实施方式不限于此，例如，摄像元件22也可以由CCD构成。

在使用CCD作为摄像元件22的情况下，通过适当控制施加给各电极的电压，各元件的电荷被一齐传送到相邻元件。由此将各元件保持的各像素的电荷以桶接力(bucket relay)方式依次取出到外部。

在该情况下，包含受到溢出影响的焦点检测用像素的摄像元件的一列信号或者一行信号发生溢出影响。因此，在本实施方式中，也可以使包含受到溢出影响的焦点检测用像素的摄像元件的一列信号或者一行信号从焦点检测用运算中去除。

图15A、图15B是说明在使用了CCD的摄像元件400中、附有×标记的焦点检测用像素受到溢出影响的情况下的处理的图。

首先，在图15A、图15B中，摄像元件400具有多个焦点检测用区域401a、401b、401c、401d、401e。然后，如上所述，处于附有×符号的焦点检测用像素受到溢出影响的状态、例如在该焦点检测用像素自身中发生溢出的状态。

此时，当散焦量计算电路304运算散焦量时，如图15A所示，来自包含发生溢出的焦点检测用像素的横方向的一行的信号不能用于运算。

同样，当散焦量计算电路304运算散焦量时，如图15B所示，来自包含发生溢出的焦点检测用像素的纵方向的一列的信号不能用于运算。

(第2实施方式)

下面，示出在本发明的第2实施方式涉及的摄像装置中、当从各像素的光轴方向观察时的光电转换区域。

在图16中示出纵10个像素(L01～L10)、横个10像素(F01～F10)合计100个像素的例子。然而，像素数不限于此，例如合计像素可以超过1000万像素。

在图16所示的例子中，光电转换区域的面积中心相对于像素中心偏移的方向有右侧和左侧2种。在以下说明中，分别称为右像素120R、左像素120L。

在图16中，在L05行中，从左(从F01)依次重复配置有左像素120L、摄像用像素121、右像素120R、摄像用像素121。

在图16所示的例子中，例如，L05F01(左像素120L)和L05F03(右像素120R)采用光瞳的中心间距离或重心间距离比根据像素间距计算出的像素间距离窄的结构。

然后，当图16中的任一焦点检测用像素溢出时，与上述实施方式一样，使来自该焦点检测用像素的信号为零，或者使来自该焦点检测用像素的信号不用于散焦量运算。

其结果，可防止焦点检测性能的劣化。

(第3实施方式)

下面，说明本发明的第3实施方式涉及的摄像装置具有的摄像元件。本实施方式与第1实施方式和第2实施方式不同，是重复图17所示的滤色器的配置的结构。

图17的滤色器的配置是，设L01F01像素为绿色的滤色器G，设L01F02像素为红色的滤色器R，在横方向重复这些组合图形。

并且，设L02F01像素为蓝色的滤色器B，设L02F02像素为绿色的滤色器G，在横方向重复这些组合图形。

然后，在纵方向重复L01列的图形和L02列的图形。

这里，配置有绿色的滤色器G的L05F01像素和L05F09像素是左侧光瞳检测用像素。并且，L05F05像素是右侧光瞳检测用像素。

由此，可进行精度高的焦点检测而与被摄体的颜色无关。另外，滤色器和光电转换区域与像素中心的偏离方向的组合无需限于此。

然后，当图17中的任一焦点检测用像素溢出时，与上述实施方式一样，使来自该焦点检测用像素的信号为零，或者使来自该焦点检测用像素的信号不用于散焦量运算。

其结果，可防止焦点检测性能的劣化。

(第4实施方式)

下面，说明本发明的第4实施方式涉及的摄像装置具有的摄像元件。本实施方式与第3实施方式一样，如图18所示，是重复滤色器的配置的结构。

这里，在左侧光瞳检测用像素中设定绿色滤色器G的9个像素例如如下所示。

·L01F01(由○标记包围的像素)

·L01F09(由○标记包围的像素)

·L01F17(由○标记包围的像素)

·L09F01(由○标记包围的像素)

·L09F09(附有×标记的像素)

·L09F17(由○标记包围的像素)

·L17F01(由○标记包围的像素)

·L17F09(由○标记包围的像素)

·L17F17(由○标记包围的像素)

然后，当处于在附有×标记的L09F09中发生溢出的状态、或者L09F09受到周边像素的溢出影响的状态时，进行以下处理。

图19是进行本实施方式的溢出判定及其处理的结构的功能框图。参照图18和图19进行说明。

在溢出判定部24a判定为作为焦点检测用像素的至少一方的L09F09由于溢出而受到影响的情况下，可使来自焦点检测用像素L09F09的信号从数据运算对象中去除。

其结果，可防止焦点检测性能的劣化。

并且，可以是这样的结构：使来自包含焦点检测用像素L09F09的L09行的全部像素的信号从数据运算对象中去除。

其结果，可防止焦点检测性能的劣化。

并且，当处于焦点检测用像素L09F09的周边像素溢出使焦点检测用像素L09F09受到溢出影响的状态、焦点检测用像素L09F09自身溢出的状态时，运算部24b根据焦点检测用像素L09F09以外的焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

在本实施方式中，使用接收来自与L09F09相同种类的光瞳的光的焦点检测用像素且配置了相同色的滤色器的焦点检测用像素的信号来运算散焦量。

具体地说，使用来自L01F01、L01F09、L01F17、L09F01、L09F17、L17F01、L17F09、L17F17的8个焦点检测用像素(附有○标记的像素)的信号，运算散焦量。

具体地说，关于不用于焦点检测运算的焦点检测用像素，上述的插值电路可根据来自8个焦点检测用像素的信号，通过插值处理对像素L09F09的地址数据进行插值。

由此，在焦点检测用像素发生溢出的情况下，相应的焦点检测用像素的信号不用于散焦量检测，可根据其它焦点检测用像素的信号进行散焦量检测，由此可防止焦点检测性能的劣化。

并且，在由溢出判定部24a判断为焦点检测用像素的至少一方对应于溢出的情况下，运算部24b可以采用根据来自摄像用像素的信号进行散焦量运算的结构。由此，可防止焦点检测性能的劣化。

并且，在溢出判定部24a判定为在光电转换部的全部焦点检测用像素中发生溢出的情况下，也可以使液晶显示元件26显示“不能进行焦点检测”。

而且，也可以采用这样的结构：在溢出判定部24a判定为在光电转换部的全部焦点检测用像素中发生溢出的情况下，进行基于图像对比度的对焦。由此，总是能进行对焦。

如以上所述，本发明涉及的摄像装置对画质劣化少、且要求高的焦点检测性能的摄像装置是有用的。

本发明取得可提供总是能高精度地进行焦点检测的摄像装置的效果。

Claims (10)

1.一种摄像装置，该摄像装置能够安装摄影镜头或者固定有摄影镜头，其特征在于，

所述摄像装置具备摄像元件，该摄像元件二维排列有具有光电转换部的像素，

所述像素由焦点检测用像素和摄像用像素构成，所述焦点检测用像素构成为限制入射光束的入射方向，所述摄像用像素构成为相比所述焦点检测用像素使入射光束的入射方向不受限制，

所述焦点检测用像素至少输出测距用的信号，

所述摄像用像素至少输出图像用的信号，

所述摄像装置具有溢出判定部和运算部，所述溢出判定部判定所述光电转换部是否溢出，所述运算部根据所述溢出判定部的判定结果和所述测距用的信号，运算散焦量。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

在所述溢出判定部判定为所述焦点检测用像素中的至少一个由于溢出而受到影响的情况下，所述运算部根据由于溢出而受到影响的所述焦点检测用像素以外的所述焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述溢出判定部判定所述焦点检测用像素是否溢出，或者是否所述焦点检测用像素的周边像素溢出且所述焦点检测用像素受到影响。

4.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，

在所述溢出判定部判定为所述焦点检测用像素中的至少一个溢出的情况下，所述运算部根据溢出的所述焦点检测用像素以外的所述焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

5.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，

在所述溢出判定部判定为所述焦点检测用像素的周边像素溢出且所述焦点检测用像素受到影响的情况下，所述运算部根据由于溢出而受到影响的所述焦点检测用像素以外的所述焦点检测用像素的信号进行散焦量检测。

6.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，

关于不用于焦点检测运算的所述焦点检测用像素，进行数学插值或像素插值。

7.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

在所述溢出判定部判定为所述焦点检测用像素中的至少一个由于溢出而受到影响的情况下，将来自相应的所述焦点检测用像素的信号从运算对象中去除。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

在由所述溢出判定部判定为所述焦点检测用像素中的至少一个对应于溢出的情况下，所述运算部根据来自所述摄像用像素的信号进行焦点检测。

9.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像装置具有显示部，

在所述溢出判定部判定为在所述光电转换部的全部所述焦点检测用像素中发生溢出的情况下，所述显示部显示不能进行焦点检测。

10.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像装置具有镜头驱动控制部，

在所述溢出判定部判定为在所述光电转换部的全部所述焦点检测用像素中发生溢出的情况下，所述镜头驱动控制部进行基于图像对比度的对焦。

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