CN103842878B - 固态图像捕捉元件、图像捕捉设备和聚焦控制方法 - Google Patents

Abstract

一种固态图像捕捉元件(5)，包括像素(51R)和像素(51L)，在一对所述像素中，该像素(51R)接收经过照相透镜(1)上不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束的光，该像素(51L)接收另一个光束的光。该一对像素(51R、51L)定位成在与x轴相交的方向上彼此移位，该x轴是相位差方向。所述对包括多个第一对和第二对，所述第一对和第二对相对于其中的像素(51R)和像素(51L)而言具有相互颠倒的位置关系。所述第一对和第二对交替地定位在相位差检测方向上或在与该相位差检测方向正交的方向上。

Description

固态图像捕捉元件、图像捕捉设备和聚焦控制方法

技术领域

本发明涉及一种固态图像捕捉元件、一种成像设备和一种聚焦控制方法。

背景技术

近年来，随着对诸如数字静态相机、数字视频相机、移动电话、PDA(个人数字助手)等具有成像功能的信息设备的需求急剧增长，已经制造了诸如CCD(电荷耦合设备)图像传感器、CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器等的固态图像捕捉元件。同时，具有图像捕捉功能的信息设备被称为成像设备。

顺便提及，关于检测到主被摄体的距离并且在被摄体上聚焦的聚焦控制方法，存在对比AF方法和相位差AF(自动聚焦)。由于与对比AF方法相比，相位差AF方法能够以更高的速度并且以更高的精度检测聚焦位置，所以在各种成像设备中采用相位差AF方法(例如，参照专利文献1)。

图15是在相位差AF方法中使用的一般传感器的平面示图。

图15所示的传感器具有第一排和第二排，在该第一排上，具有向左偏心的光学开口的像素G1被布置在行方向上，在该第二排上，具有向右偏心的光学开口的像素G2被布置在所述行方向上。

在图15所示的传感器中，认为情况是，在垂直方向上延伸的黑色线c放置在中部中的2排×4列的像素上，并且黑色线c对焦(infocus)，如图16中所示。假定，由黑色线c覆盖的像素的输出信号是“0”，并且未被黑色线c覆盖的像素的输出信号是“1”。在图16的下方示出通过绘出在各个列位置处的像素的输出信号而形成的图形。如在该图形中所示，确定像素G1的信号波形和像素G2的信号波形完全匹配并且不存在相位差。像这样，图15所示的传感器能够正确地计算在垂直方向上延伸的黑色线c的相位差信息。

然而，在图15所示的传感器中，当倾斜延伸的黑色线d被放置时，如图17中所示，即使黑色线d对焦，也造成在像素G1的信号波形与像素G2的信号波形之间存在相位差的伪检测。

假定，其开口由黑色线d覆盖的像素的输出信号是“0”，并且其开口a不被黑色线d覆盖的像素的输出信号是“1”。在图17的下方示出通过绘出在各个列位置处的像素的输出信号而形成的图形。如在该图形中所示，在像素G1的信号波形(虚点线)与像素G2的信号波形(实线)之间发生偏离。由于这个原因，确定即使黑色线d对焦也存在相位差。像这样，图15所示的传感器可能错误地检测在倾斜方向上延伸的黑色线d的相位差信息。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.：2011-128302A

发明内容

发明要解决的问题

考虑到上述情况，已经完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种能够维持相位差检测精度而无论被摄体的边缘沿何方向延伸的固态图像捕捉元件、具有该固态图像捕捉元件的成像设备和该成像设备的聚焦控制方法。

解决问题的手段

本发明的固态图像捕捉元件包括：第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的对，该第一相位差检测像素接收经过成像光学***的不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束，该第二相位差检测像素接收该光束对中的另一个光束，其中，构成所述一对的第一相位差检测像素和第二相位差检测像素被布置在与相位差检测方向相交的方向上，其中，该一对相应地包括至少一个或多个第一对和第二对，其中，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的位置关系是彼此相反的，并且其中，第一对和第二对被布置在相位差检测方向上或在与相位差检测方向正交的方向上。

发明的有益效果

根据本发明，可以提供能够维持相位差检测精度而无论被摄体的边缘沿何方向延伸的固态图像捕捉元件、具有该固态图像捕捉元件的成像设备和该成像设备的聚焦控制方法。

附图说明

图1示出作为用于图示本发明的说明性实施例的成像设备的数字相机的示意配置。

图2是示出安装在图1所示的数字相机上的固态图像捕捉元件5的示意配置的平面示图。

图3图示由相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理。

图4示出图2所示的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图5示出提取和布置在图4所示的固态图像捕捉元件中的相位差检测区域50中包括的相位差检测像素。

图6图示由数字相机的相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理的修改的实施例，该数字相机具有安装到其的图2所示的固态图像捕捉元件5。

图7是固态图像捕捉元件5a的平面示图，该固态图像捕捉元件5a是图2所示的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图8图示由数字相机的相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理，该数字相机具有安装到其的图7所示的固态图像捕捉元件5a。

图9示出提取和布置在图7所示的固态图像捕捉元件中的排L1至排L4上包括的相位差检测像素。

图10是固态图像捕捉元件5b的平面示图，该固态图像捕捉元件5b是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图11是固态图像捕捉元件5c的平面示图，该固态图像捕捉元件5c是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图12是固态图像捕捉元件5d的平面示图，该固态图像捕捉元件5d是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图13是固态图像捕捉元件5e的平面示图，该固态图像捕捉元件5e是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图14是固态图像捕捉元件5f的平面示图，该固态图像捕捉元件5f是图13所示的固态图像捕捉元件5e的修改的实施例。

图15示出现有技术的相位差检测传感器的配置。

图16图示当将垂直线放置在图15的相位差检测传感器上时的相位差。

图17图示当将斜线放置在图15的相位差检测传感器上时的相位差。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的说明性实施例。

图1示出作为用于图示本发明的说明性实施例的成像设备的示例的数字相机的示意配置。

所示的数字相机的图像捕捉***具有作为成像光学***的成像透镜1、MOS型固态图像捕捉元件5、设置在透镜和图像捕捉元件之间的虹膜2、红外线截止滤波器3和光学低通滤波器4。固态图像捕捉元件5具有多个像素排，在所述多个像素排上，多个像素被布置在水平方向上，并且该固态图像捕捉元件5通过控制每个像素排的信号读出定时的滚动快门方法来驱动，如下所述。

一体地控制数字相机的整个电控制***的***控制单元11控制闪烁发光单元12和光接收单元13。而且，***控制单元11控制透镜驱动单元8以因此调节在成像透镜1中包括的聚焦透镜的位置或在成像透镜1中包括的变焦透镜的位置。而且，***控制单元11经虹膜驱动单元9控制虹膜2的开口量以由此调节曝光量。

而且，***控制单元11经图像捕捉元件驱动单元10驱动固态图像捕捉元件5并且经成像透镜1输出捕捉的被摄体图像作为捕捉的图像信号。用户经操作单元14对***控制单元11输入指令信号。

数字相机的电控制***进一步具有模拟信号处理单元6和A/D转换电路7，该模拟信号处理单元6连接到固态图像捕捉元件5的输出端并且执行诸如相关的双重采样处理的模拟信号处理，该A/D转换电路7将从模拟信号处理单元6输出的RGB的颜色信号转换成数字信号。模拟信号处理单元6和A/D转换电路7受到***控制单元11的控制。

而且，数字相机的电控制***具有：主存储器16；连接到主存储器16的存储器控制单元15；数字信号处理单元17，数字信号处理单元17执行插值计算、伽马校正计算、RGB/YC转换处理等以由此生成捕捉的图像数据；压缩/解压缩处理单元18，压缩/解压缩处理单元18将在数字信号处理单元17中生成的捕捉的图像数据压缩成JPEG格式或对压缩的图像数据解压缩；相位差信息计算单元19，相位差信息计算单元19通过使用从在固态图像捕捉元件5中包括的相位差检测像素读出的图像捕捉信号来计算相位差；外部存储器控制单元20，可拆记录介质21连接到该外部存储器控制单元20；以及显示控制单元22，安装到照相机的后侧的显示单元23连接到该显示控制单元22。存储器控制单元15、数字信号处理单元17、压缩/解压缩处理单元18、相位差信息处理单元19、外部存储器控制单元20和显示控制单元22通过控制总线24和数据总线25相互连接并且受到从***控制单元11发出的命令的控制。

图2是示出安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的示意配置的平面示图。

固态图像捕捉元件5具有多个像素，该多个像素以二维形状布置在行方向X和与该行方向X相交的列方向Y上。在图2的示例中，像素以所谓的蜂巢形状布置，其中，排中奇数排和偶数排在行方向X上偏离行方向X上每排上的像素布置间隔的一半，奇数排和偶数排中的每一个由以预定的间距在行方向X上行成一排的多个像素组成。同时，在图2中，为了容易地区别像素排的奇数排和偶数排，偶数排上的像素以粗线示出。

像素包括图像捕捉像素51、相位差检测像素51L和相位差检测像素51R。

图像捕捉像素51是接收经过成像透镜1的不同位置的虹膜区域的光束对中的两个光束(以成像透镜1的主轴为基础，经过左右侧的光束)的像素。

相位差检测像素51R是接收经过成像透镜1的不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束(以成像透镜1的主轴为基础，经过一侧(在此处，右侧)的光束)的像素。与图像捕捉像素51相比，相位差检测像素51R的光电转换单元的开口的左端部是光屏蔽的，使得光电转换单元的开口区域较小。在图2中，相位差检测像素51R的阴影区域是光屏蔽的，并且使得相位差检测像素51R的光电转换单元的开口为向右偏心的。

相位差检测像素51L是接收经过成像透镜1的不同位置的虹膜区域的光束对中的另一个光束(以成像透镜1的主轴为基础，经过另一侧(在此处，左侧)的光束)的像素。与图像捕捉像素51相比，相位差检测像素51L的光电转换单元的开口的右端部是光屏蔽的，使得光电转换单元的开口区域较小。在图2中，相位差检测像素51L的阴影区域是光屏蔽的，并且使得相位差检测像素51L的光电转换单元的开口为向左偏心的。

滤色器形成在固态图像捕捉元件5中包括的像素的奇数排上的各个像素的光电转换单元上方，并且滤色器的布置是拜耳布置。

而且，滤色器形成在固态图像捕捉元件5中包括的像素的偶数排上的各个像素的光电转换单元上方，并且滤色器的布置也是拜耳布置。

在图2中，具有使得红色(R)光能够经过的滤色器(在下文中，被称为R滤波器)的像素被标示为“R”。而且，具有使得绿色(G)光能够经过的滤色器(在下文中，被称为G滤波器)的像素被标示为“G”。另外，具有使得蓝色(B)光能够经过的滤色器(在下文中，被称为B滤波器)的像素被标示为“B”。

通过上述滤色器布置，将相同颜色光检测为奇数排上的每一个像素的偶数排上的像素相对于奇数排上的每一个像素布置在倾斜右下侧处。通过该配置，在奇数排上捕捉的图像和在偶数排上捕捉的图像被合成以提高灵敏度以及改变奇数排和偶数排之间的曝光时间，并且在奇数排上捕捉的图像和在偶数排上捕捉的图像被合成以放大动态范围。

固态图像捕捉元件5具有相位差检测区域50、50"以用于计算相位差信息。

相位差检测区域50包括排L1和与该排L1相邻的排L2。在排L1排上，从安装有G滤波器的像素的左边算起的奇数编号的像素是相位差检测像素51L，并且从左边算起的偶数编号的像素是相位差检测像素51R。而且，在排L2上，从安装有G滤波器的像素的左边算起的奇数编号的像素是相位差检测像素51R，并且从左边算起的偶数编号的像素是相位差检测像素51L。

在相位差检测区域50中，相对于每一个相位差检测像素51L，位于与行方向X(行方向X是相位差检测方向)相交的方向(倾斜右下方向)上的排L1上的每一个相位差检测像素51L和排L2上的每一个相位差检测像素51R构成第一对。而且，在相位差检测区域50中，相对于每一个相位差检测像素51R，位于与行方向X(行方向X是相位差检测方向)相交的方向(倾斜右下方向)上的排L1上的每一个相位差检测像素51R和排L2上的每一个相位差检测像素51L构成第二对。以这种方式，在相位差检测区域50中，第一对和第二对交替地被布置在行方向X上。

相位差检测区域50"包括排L3和排L4。排L3具有与排L1相同的配置，除了相位差检测像素51R和相位差检测像素51L的位置彼此相反之外。排L4具有与排L2相同的配置，除了相位差检测像素51R和相位差检测像素51L的位置彼此相反之外。也就是，在相位差检测区域50、50"中，构成所述一对的相位差检测像素51R和相位差检测像素51L之间的位置关系是彼此相反的。也就是，相位差检测像素51R和相位差检测像素51L从排上游侧朝下游侧(从L1朝L4)以51R和51L的顺序以及以51L和51R的顺序被布置在两个图案中。更具体地，在相位差检测区域50中，相位差检测像素51R(在图像捕捉像素中的不同位置的虹膜区域的一个位置具有虹膜区域)和相位差检测像素51L(在另一个位置具有虹膜区域)从排上游侧朝下游侧以对应的顺序被布置。在相位差检测区域50"中，与相位差检测区域50相反，相位差检测像素51L(在另一位置具有虹膜区域)和相位差检测像素51R(在一个位置具有虹膜区域)以对应的顺序被布置。

在相位差检测区域50"中，相对于每一个相位差检测像素51L，位于与行方向X(行方向X是相位差检测方向)相交的方向(倾斜右下方向)上的排L3上的每一个相位差检测像素51L和排L4上的每一个相位差检测像素51R构成第一对。而且，在相位差检测区域50“中，相对于每一个相位差检测像素51R，位于与行方向X(行方向X是相位差检测方向)相交的方向(倾斜右下方向)上的排L3上的每一个相位差检测像素51R和排L4上的每一个相位差检测像素51L构成第二对。以这种方式，在相位差检测区域50"中，第一对和第二对交替地被布置在行方向X上。

随后，描述由图1所示的数字相机的相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理。

相位差信息计算单元19为相位差检测区域50、50"中的每一个执行相位差检测处理，由此计算在相位差检测像素51R中捕捉的图像与在每一个相位差检测区域的相位差检测像素51L中捕捉的图像之间的相位差量(相位差信息)。

图3是用于图示由相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理的视图。

相位差信息计算单元19通过公知的方法在信号组30和信号组31之间执行相关性计算并且因此计算第一相位差信息，该信号组30是从排L1上的每一个相位差检测像素51L读出的信号组，该信号组31是从排L2上的每一个相位差检测像素51R读出的信号组。第一相位差信息是基于信号组30的波形(通过绘出构成水平轴线上的行方向X上的信号组的各个信号的输出源的像素的位置并且绘出垂直轴线上的各个像素的信号输出电平而获得的波形)的在信号组31的波形的行方向X上的相位差量。

而且，相位差信息计算单元19通过公知的方法在信号组32和信号组33之间执行相关性计算并且因此计算第二相位差信息，该信号组32是从排L1上的每一个相位差检测像素51R读出的信号组，该信号组33是从排L2上的每一个相位差检测像素51L读出的信号组。第二相位差信息是基于信号组32的波形的在信号组33的波形的行方向X上的相位差量。

在此处，通过滚动快门方法从固态图像捕捉元件5读出图像捕捉信号。也就是，曝光从图2的最上面的排朝较下面的排依序进行，使得从曝光结束的排开始依次从固态图像捕捉元件5读出图像捕捉信号。

也就是，信号读出定时在排L1和排L2之间偏离。当对以高速移动的被摄体成像时，由于信号读出定时的偏离，在被摄体图像中引起畸变。由于这个原因，第一相位差信息包括由于滚动快门方法引起的在被摄体图像中的畸变的影响。

而且，信号读出定时在排L3和排L4之间偏离。当对以高速移动的被摄体成像时，由于信号读出定时的偏离，在被摄体图像中引起畸变。由于这个原因，第二相位差信息包括由于滚动快门方法引起的在被摄体图像中的畸变的影响。

也就是，第一相位差信息和第二相位差信息表达如下。

(第一相位差信息)

=(信号组30和信号组31之间的相位差量A1)+(由于滚动快门引起的信号组30和信号组31之间的畸变影响量A2)

(第二相位差信息)

=(信号组32和信号组33之间的相位差量B1)+(由于滚动快门引起的信号组32和信号组33之间的畸变影响量B2)

图3所示的信号组30和信号组32是从排L1获得的信号，并且信号组31和信号组33是从排L2获得的信号。由于这个原因，畸变影响量A2和畸变影响量B2基本上是相同的。描述“基本上”的原因是，即使列是在相同的排上，读出定时也可以在奇数列和偶数列之间改变。而且，相位差量A1和相位差量B1之间的关系基本上与相位的偏差方向彼此相反并且其符号相反的情况相同。在下文中，相位差量A1以正号标示，并且相位差量B1以负号标示。

因此，相位差信息计算单元19执行下列计算以因此计算与相位差检测区域50相对应的相位差信息D。如从下列方程式能够看到的，相位差信息D极少包括由于滚动快门引起的畸变分量。

(相位差信息D)

=(第一相位差信息–第二相位差信息)/2

={(相位差量A1+畸变影响量A2)-(相位差量B1+畸变影响量B2)}/2

=(|相位差量A1|+|相位差量B1|)/2

相位差信息计算单元19也通过相同的方法对相位差检测区域50"计算相位差信息。也就是，相位差信息计算单元19将如下值除以2，由此计算与相位差检测区域50"相对应的相位差信息：该值通过从在从排L3上的各个相位差检测像素51L读出的信号组与从在排L4上的各个相位差检测像素51R读出的信号组之间的相关性计算的结果减去在从排L3上的各个相位差检测像素51R读出的信号组与从排L4上的各个相位差检测像素51L读出的信号组之间的相关性计算的结果而获得。同时，在上述等式中，通过从第二相位差信息减去第一相位差信息然后将其结果除以2来计算相位差信息也可以是可能的。在这种情况下，虽然相位差量的符号是负的，但是可以计算相位差信息的幅度，而无任何问题。

最终，相位差信息计算单元19计算与相位差检测区域50相对应的相位差信息和与相位差检测区域50"相对应的相位差信息的平均值作为最终相位差信息，并且将该相位差信息传送至***控制单元11。

***控制单元11基于从相位差信息计算单元19接收的相位差信息来计算离被摄体的距离。然后，***控制单元11基于该距离经透镜驱动单元8驱动成像透镜1，以因此控制聚焦透镜的位置，由此聚焦在被摄体上。

以这种方式，根据图1所示的数字相机，因为执行图3所示的处理，所以可以防止由于滚动快门方法引起的相位差信息的计算精度下降。

同时，在图2的示例中，相位差检测像素51L的布置和相位差检测像素51R的布置在相位差检测区域50和相位差检测区域50"之间是彼此相反的。然而，即使当使得布置相同时(相位差检测区域50和相位差检测区域50"被配置成是相同的)，也能够获得上述效果。根据图2所示的配置，即使当仅从排L1和排L3上的各个相位差检测像素读出信号以便高速读出时，例如，也能够通过从排L1获得的信号组与从排L3获得的信号组之间的相关性计算来获得相位差信息。由于这个原因，可以增加用于计算相位差信息的相关性计算方法，使得取决于情况可以执行各种计算。

而且，在图2的示例中，固态图像捕捉元件5具有相位差检测区域50和相位差检测区域50"。然而，当固态图像捕捉元件5具有相位差检测区域50和相位差检测区域50"中的至少一个时，可以通过相位差信息计算单元19来计算相位差信息。当相位差检测区域50和相位差检测区域50"相应地以多个提供时，相位差检测区域50和相位差检测区域50”优选地交替地被布置在列方向Y上。

而且，在图2的示例中，像素的奇数排和偶数排在行方向X上偏离。然而，本发明并不限于这种情况。例如，如图4中所示，图2所示的偶数排可以向左偏离每排上像素布置间距的一半。同时，图4示出其中代替相位差检测区域50"提供相位差检测区域50的示例。而且，在图4所示的固态图像捕捉元件中，相位差信息计算单元19可以通过对相位差检测区域50执行上述处理来以高精度计算相位差信息。

而且，根据图2所示的固态图像捕捉元件5或图4所示的固态图像捕捉元件，由相位差检测像素51L和与之相邻的相位差检测像素51R组成的第一对以及由相位差检测像素51R和与之相邻的相位差检测像素51L组成的第二对交替地被布置在每一个相位差检测区域中的行方向X上。由于这个原因，即使当聚焦在上相位差检测区域50或相位差检测区域50"上的斜线重叠时，在具有向左偏心的开口的相位差检测像素的输出信号波形与具有向右偏心的开口的相位差检测像素的输出信号波形之间也不会出现相位差，所述相位差检测像素从各个相位差检测区域获得。

图5示出提取和布置在图4所示的固态图像捕捉元件中的相位差检测区域50中包括的相位差检测像素。在图5中，附图标记指示像素的开口。

如图5中所示，认为情况如下，倾斜延伸的黑色线d放置在2排×8列的相位差检测像素上，并且黑色线d对焦。假定，其开口由黑色线d覆盖的像素的输出信号是“0”，并且其开口不由黑色线d覆盖的像素的输出信号是“1”。在图5的下方示出通过绘出在各个列位置上的像素的输出信号而形成的图形。

如图5的图形中所示，相位差检测像素51L的信号波形(粗实线)和相位差检测像素51R的信号波形(虚点线)没有相位差，尽管其形状是不同的。而且，在图5中，当将如图16中所示在列方向上延伸的黑色线放置在中间的八个相位差检测像素上时，例如，相位差检测像素51L的信号波形与相位差检测像素51R的信号波形相匹配。

像这样，图2或图4所示的固态图像捕捉元件具有至少一个相位差检测区域，在该至少一个相位差检测区域中，第一对和第二对交替地被布置在行方向X上。因此，即使当在列方向Y上延伸的被摄体的边缘或在倾斜方向上延伸的被摄体的边缘被放置在相位差检测区域上并且边缘对焦时，在从相位差检测区域读出的相位差检测像素51R的输出信号波形与相位差检测像素51L的输出信号波形之间也不引起相位差。因此，可以维持相位差检测精度，而不论被摄体的边缘沿哪个方向延伸。

而且，图2或图4所示的固态图像捕捉元件具有相位差检测区域，第一对和第二对交替地被布置在该相位差检测区域中，使得能够执行图3所示的处理。由于这个原因，可以防止由于滚动快门的畸变影响而引起的相位差检测精度下降。

图6图示由数字相机的相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理的修改的实施例，该数字相机具有安装到其的图2所示的固态图像捕捉元件5。

相位差信息计算单元19在信号组40和信号组41之间执行相关性计算，该信号组40由从排L1上的相位差检测像素51L读出的信号和从排L2上的相位差检测像素51L读出的信号组成，该信号组41由从排L1上的相位差检测像素51R读出的信号和从排L2上的相位差检测像素51R读出的信号组成。同时，构成信号组40、41的各个信号的列位置不严格地以相等的间隔定位。然而，由于构成所述一对的相位差检测像素被布置成相互相邻，所以能够认为，构成信号组40、41的各个信号的列位置以基本上相等的间隔定位。

通过如图6所示的处理，与图3所示的处理相比，可以增加在对其执行相关性计算的信号组中包括的信号的数目。因此，对于高频被摄体，可以提高相位差信息的计算精度。而且，关于图5中所描述的斜边缘，图6中描述的处理不能排除滚动愉快门的畸变影响，但是能够获得防止相位差的伪检测的相同的效果。

相位差信息计算单元19可以执行图3中所描述的处理图6中所描述的处理两者。

例如，当推测滚动快门的畸变影响小时，相位差信息计算单元19通过图6中所描述的处理来计算相位差信息，并且当推测滚动快门的畸变影响大时，相位差信息计算单元通过图3中所描述的处理来计算相位差信息。

而且，相位差信息计算单元19计算图3中所描述的处理和图6中所描述的处理中的每一个处理的相位差信息，并且当推测滚动快门的畸变影响小时，相位差信息计算单元将通过图6中所描述的处理计算的相位差信息传送至***控制单元11，并且当推测滚动快门的畸变影响大时，相位差信息计算单元将通过图3中所描述的处理计算的相位差信息传送至***控制单元11。

例如，当AF区域具有预定阈值或更大的大小时，相位差信息计算单元19推测，滚动快门的畸变影响大，并且当AF区域小于该阈值时，相位差信息计算单元推测，滚动快门的畸变影响小。在此处，AF区域是聚焦区域并且可以被配置成使得图1的数字相机能够通过相机的用户任意地设置该AF区域位置和大小，或使得取决于成像模式来设置该AF区域的大小。当AF区域不是如此大时，在AF区域中包括的相位差检测区域的数目小。因此，从其读出信号的相位差检测像素的数目也小。由于这个原因，认为滚动快门的畸变影响小。

而且，随着成像视场角中的被摄体距离变得更长，认为滚动快门的影响更大。因此，当被摄体距离是阈值或更大时，相位差信息计算单元19可以推测滚动快门的畸变影响大，并且当被摄体距离比阈值更短时，相位差信息计算单元可以推测滚动快门的畸变影响小。

而且，当在成像视场角度中存在移动被摄体时，由于滚动快门引起的畸变发生。因此，当在AF区域中检测移动被摄体并且在AF区域中存在移动被摄体时，相位差信息计算单元19可以推测滚动快门的畸变影响大，并且当在AF区域中不存在移动被摄体时，相位差信息计算单元可以推测滚动快门的畸变影响小。

以这种方式，基于诸如AF区域的大小等等的成像条件和诸如被摄体距离、被摄体的移动等等的被摄体条件中的至少一个来推测滚动快门的畸变影响。因此，当推测滚动快门的畸变影响小时，***控制单元11基于在图6的处理中所获得的相位差信息来执行聚焦控制。当推测滚动快门的畸变影响大时，***控制单元11基于在图3的处理中所获得的相位差信息来执行聚焦控制。由此，可以提高相位差检测精度并且可以提高对于高频被摄体的相位差检测精度。

同时，相位差信息计算单元19可以仅执行图6所示的处理。而且，在这种情况下，关于斜边缘，可以获得防止相位差的伪检测的效果。当相位差信息计算单元19仅执行图6所示的处理时，第一对和第二对中的每一个对中的至少一个应被包括在图2所示的固态图像捕捉元件5的相位差检测区域50、50"中。而且，当相位差信息计算单元19仅执行图3所示的处理时，第一对和第二对中的每一个对中的至少两个应被包括在图2所示的固态图像捕捉元件5的相位差检测区域50、50"中。

而且，当相位差信息计算单元19仅执行图6所示的处理(而不执行图3所示的处理)时，安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5并不限于MOS类型并且可以采用CCD类型。

图7是固态图像捕捉元件5a的平面示图，该固态图像捕捉元件5a是图2所示的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

图7所示的固态图像捕捉元件5a具有与固态图像捕捉元件5相同的配置，除了从图2的排L1上的左边算起的奇数相位差检测像素51L被改变为相位差检测像素51R，从图2的排L2上的左边算起的奇数相位差检测像素51R被改变为相位差检测像素51L，从图2的排L3上的左边算起的奇数相位差检测像素51R被改变为相位差检测像素51L，并且从图2的线L4上的左边算起的奇数相位差检测像素51L被改变为相位差检测像素51R。

固态图像捕捉元件5a具有包括排L1、L2、L3、L4的至少一个相位差检测区域50"。

具有安装到其的固态图像捕捉元件5a的数字相机的相位差信息计算单元19计算与相位差检测区域50"相对应的相位差信息如下。

图8图示由数字相机相位差信息计算单元19执行的相位差信息计算处理，该数字相机具有安装到其的图7所示的固态图像捕捉元件5a。

相位差信息计算单元19在信号组42和信号组44之间执行相关性计算，该信号组42从排L1上的相位差检测像素51R读出，该信号组44从排L3上的相位差检测像素51L读出，由此计算第三相位差信息。

而且，相位差信息计算单元19在信号组43和信号组45之间执行相关性计算，该信号组43从排L2上的相位差检测像素51L读出，该信号组45从排L4上的相位差检测像素51R读出，由此计算第四相位差信息。

信号读出定时在排L1和排L3之间偏离四排。因此，第三相位差信息包括由于滚动快门方法引起的被摄体图像中的畸变的影响。

信号读出定时在排L2和排L4之间偏离四排。因此，第四相位差信息包括由于滚动快门方法引起的被摄体图像中的畸变的影响。

也就是，第三相位差信息和第四相位差信息表达如下。

(第三相位差信息)

=(信号组42和信号组44之间的相位差量C1)+(由于滚动快门引起的信号组42和信号组44之间的畸变影响量C2)

(第四相位差信息)

=(信号组43和信号组45之间的相位差量D1)+(由于滚动快门引起的信号组43和信号组45之间的畸变影响量D2)

在以上等式中，畸变影响量C2和畸变影响量D2基本上是匹配的。而且，相位差量C1和相位差量D1具有彼此相反的符号。在下文中，相位差量C1被标示为正号，并且相位差量D1被标示为负号。

因此，相位差信息计算单元19执行下列计算以因此计算与相位差检测区域50"相对应的相位差信息E。如从下列等式能够看到的，相位差信息E极少包括由于滚动快门引起的畸变分量。

(相位差信息E)

=(第三相位差信息–第四相位差信息)/2

={(相位差量C1+畸变影响量C2)-(相位差量D1+畸变影响量D2)}/2

=(|相位差量C1|+|相位差量D1|)/2

当固态图像捕捉元件5a具有多个相位差检测区域50"时，相位差信息计算单元19计算与相位差检测区域50"中的每一个相对应的相位差信息(例如，求平均值)，由此计算最终相位差信息。然后，相位差信息计算单元将相位差信息传送至***控制单元11。

***控制单元11基于从相位差信息计算单元19接收的相位差信息来计算离被摄体的距离。然后，***控制单元11基于该距离经透镜驱动单元8驱动成像透镜1，以因此控制聚焦透镜的位置，由此聚焦在被摄体上。

像这样，即使利用与固态图像捕捉元件5a相同的配置，通过执行图8中所描述的处理，也可以防止由于滚动快门方法引起的相位差信息的计算精度下降。

同时，在图7中，即使利用如下配置：其中，排L1上的相位差检测像素51R被改变为相位差检测像素51L，排L2上的相位差检测像素51L被改变为相位差检测像素51R，排L3上的相位差检测像素51L被改变为相位差检测像素51R并且排L4上的相位差检测像素51R被改变为相位差检测像素51L，通过执行图8中所描述的处理也可以获得相同的效果。

而且，在图7中，即使利用如下配置：其中，像素的奇数排和偶数排在行方向X上不偏离(即使利用与图4相同的像素布置)，也可以获得相同的效果。

而且，根据图7所示的固态图像捕捉元件5a，第一对排和第二对排被布置在行方向Y上，在该第一对排上，多个第一对被布置在行方向X上，所述多个第一对中的每一个第一对由相位差检测像素51R和在右下侧与之相邻的相位差检测像素51L组成，在该第二对排上，多个第二对被布置在行方向X上，所述多个第二对中的每一个第二对由相位差检测像素51L和在右下侧与之相邻的相位差检测像素51R组成。由于这个原因，即使当聚焦在相位差检测区域50"上的斜线重叠时，在具有向左偏心的开口的相位差检测像素的输出信号波形与具有向右偏心的开口的相位差检测像素的输出信号波形之间也不会出现相位差，所述相位差检测像素从排L1至排L4获得。

图9示出提取和布置在图7所示的固态图像捕捉元件中的排L1至排L4上包括的相位差检测像素。同时，可以认为，构成图7所示的固态图像捕捉元件5a中的所述对的相位差检测像素的列位置是基本上相同的。因此，图9中示出，在各个排L1至排L4上的相位差检测像素的位置在行方向X上是匹配的。而且，在图9中，附图标记指示像素的开口。

如图9中所示，认为情况如下，在倾斜方向上延伸的黑色线d放置在4排×8列的相位差检测像素上，并且黑色线d对焦。假定，具有由黑色线d覆盖的开口的像素的输出信号是“0”，并且具有不由黑色线d覆盖的开口的像素的输出信号“1”。在图9的下方示出通过绘出具有相同的偏心方向并且位于各个列位置处的像素的输出信号的平均值而形成的图形。

如图9的图形中所示，相位差检测像素51L的信号波形(粗实线)和相位差检测像素51R的信号波形(虚点线)没有相位差，尽管其形状是不同的。而且，在图9中，当将如图16中所示在列方向上延伸的黑色线放置在中间的八个相位差检测像素上时，例如，相位差检测像素51L的信号波形与相位差检测像素51R的信号波形相匹配。

像这样，图7所示的固态图像捕捉元件5a具有至少一个相位差检测区域，在该至少一个相位差检测区域中，第一对排和第二对排被布置在列方向Y上。因此，即使当在列方向Y上延伸的被摄体的边缘或在倾斜方向上延伸的被摄体的边缘被放置在相位差检测区域上并且边缘对焦时，在从相位差检测区域读出的相位差检测像素51R的输出信号波形与相位差检测像素51L的输出信号波形之间也不引起相位差。因此，可以维持相位差检测精度，而不论被摄体的边缘沿哪个方向延伸。

而且，图7所示的固态图像捕捉元件5a具有相位差检测区域，使得能够执行图8所示的处理。由于这个原因，可以防止由于滚动快门的畸变影响而引起的相位差检测精度下降。

另一方面，代替执行图8中所描述的处理，相位差信息计算单元19可以执行将信号组(对应于图9所示的虚点线)与信号组(对应于图9所示的粗实线)之间的相关性计算的结果作为与相位差检测区域50"相对应的相位差信息的单独的处理，所述信号组(对应于图9所示的虚点线)由排L1上的各个相位差检测像素51R的输出信号和右像素列中的排L4的与所述各个相位差检测像素51R相邻的相位差检测像素51R的输出信号的平均值组成，所述信号组(对应于图9所示的粗实线)由排L2上的各个相位差检测像素51L的输出信号和左像素列中的排L3的与所述各个相位差检测像素51L相邻的相位差检测像素51L的输出信号的平均值组成。在这种情况下，不可以减小滚动快门的畸变影响。然而，如图9中所描述，关于斜边缘，可以获得防止相位差的伪检测的效果。

同时，为了通过执行图8所描述的处理或单独的处理来计算相位差信息，第一对排和第二对排中的每一对排中的至少一个应被包括在图7所示的固态图像捕捉元件5a的相位差检测区域50"中。

而且，当相位差信息计算单元19仅执行单独的处理且不执行图8所示的处理时，固态图像捕捉元件5a并不限于MOS类型并且可以采用CCD类型。

而且，相位差信息计算单元19可以执行图8所示的处理和单独的处理两者。在这种情况下，如上文所描述，基于成像条件和被摄体条件中的至少一个，通过使用通过图8所示的处理计算的相位差信息和通过单独的处理计算的相位差信息，***控制单元11可以执行聚焦控制。

图10是固态图像捕捉元件5b的平面示图，该固态图像捕捉元件5b是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。

固态图像捕捉元件5b具有多个像素(每一个像素在图10中具有方形形状)，所述多个像素以方形网格形状布置在行方向X和列方向Y上。像素的基本配置与图2所示的固态图像捕捉元件5的每一个像素相同。

滤色器形成在各个像素中包括的光电转换单元的上方，并且滤色器在整个像素中的布置是拜耳布置。在图10中，在各个像素中标示的字母“R、G、B”指示安装在像素上的滤色器的颜色。

像素包括具有与图2的图像捕捉像素51相同配置的图像捕捉像素61、与图2的相位差检测像素51L相同配置的相位差检测像素61L、和具有与图2的相位差检测像素51R相同配置的相位差检测像素61R。固态图像捕捉元件5b具有相位差检测区域60，并且相位差检测像素61L和相位差检测像素61R被包括在相位差检测区域60中。

相位差检测像素61L和相位差检测像素61R在相位差检测区域60中从三个排的顶部起以相等的间隔交替地被布置在第一排L1上。

而且，相位差检测像素61R和相位差检测像素61L在相位差检测区域60中从排的顶部算起以相等的间隔交替地被布置在第三排L2上。

在排L1和排L2上，相位差检测像素所布置的位置在行方向X上是匹配的。排L1上的每一个相位差检测像素61L和位于靠近排L1的排L2上的每一个相位差检测像素61R在列方向Y上构成第一对。而且，排L1上的每一个相位差检测像素61R和位于靠近排L1的排L2上的每一个相位差检测像素61L在列方向Y上构成第二对。

以这种方式，第一对和第二对在相位差检测区域60中交替地被布置在行方向X上。

固态图像捕捉元件5b优选地具有至少一个相位差检测区域60。

根据如上所述配置的固态图像捕捉元件5b，由于在相位差检测区域60中的相位差检测像素的布置与图5所示的布置相同，所以可以防止由于被摄体的斜边缘引起的相位差检测精度下降。

而且，通过从在从排L1上的各个相位差检测像素61L读出的信号与从排L2上的各个相位差检测像素61R读出的信号之间的相关性计算结果减去在从排L1上的各个相位差检测像素61R读出的信号与从排L2上的各个相位差检测像素61L读出的信号之间的相关性计算结果，以由此计算与相位差检测区域60相对应的相位差信息(即，通过执行与图3所描述的处理相同的处理)，图1的相位差信息计算单元19能够抑制滚动快门的畸变影响。

同时，当相位差信息计算单元19执行与图3所描述的处理相同的处理时，相位差检测区域60中的排L1、L2上的相位差检测像素61L的布置间隔与相位差检测像素61R的布置间隔相应地优选是相等的，并且相位差检测像素61L和相位差检测像素61R之间的间隔不一定是相等的。

例如，图10中所示的列1和列2上的各个相位差检测像素可以向左偏离两个像素。即使利用该配置，由于从排L1上的相位差检测像素61L读出的信号与从排L2上的相位差检测像素61R读出的信号之间的列位置的间隔是相等的，并且从排L1上的相位差检测像素61R读出的信号与从排L2上的相位差检测像素61L读出的信号之间的列位置的间隔是相等的，所以可以执行相关性计算而无任何困难。像这样，当执行图3的处理时，不必使得相位差检测像素的布置间隔相等，使得可以增加固态图像捕捉元件的设计自由度。

图11是固态图像捕捉元件5c的平面示图，该固态图像捕捉元件5c是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。在固态图像捕捉元件5c中，相位差检测像素61L和相位差检测像素61R在图10中所示的两个相位差检测区域60中的下相位差检测60中反向地布置。

图12是固态图像捕捉元件5d的平面示图，该固态图像捕捉元件5d是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。在固态图像捕捉元件5d中，图10中所示的每一个相位差检测区域60的排L2上的各个相位差检测像素的位置被改变为位于其右下侧处的安装有G滤波器的图像捕捉像素61的位置。像这样，即使当在排L1上的每一个相位差检测像素的列位置和在排L2上的每一个相位差检测像素的列位置彼此偏离时，也可以获得与图10所示的固态图像捕捉元件5a相同的效果。

图13是固态图像捕捉元件5e的平面示图，该固态图像捕捉元件5e是安装到图1所示的数字相机的固态图像捕捉元件5的修改的实施例。在固态图像捕捉元件5e中，安装在图10所示的固态图像捕捉元件5b的各个像素上的滤色器的布置被改变。安装在固态图像捕捉元件5e中的滤色器被布置成使得R滤波器的数目、B滤波器的数目和G滤波器的数目的比率是1:1:2.5。

安装在固态图像捕捉元件5e中的滤色器被布置成使得图13所示的单元U1中的滤波器布置和单元U2中的滤波器布置以棋子板形状被布置，其中，单元U1中的滤波器布置的R滤波器的位置和B滤波器的位置彼此改变。

换言之，单元U1和单元U2交替地被布置在水平方向和垂直方向上。

在单元U1中，作为亮度滤波器的G滤波器被布置在四个拐角和中心处。而且，在单元U1中，R滤波器被布置在行方向X上中心G滤波器的两侧处，并且B滤波器被布置在列方向Y上中心G滤波器的两侧处。

单元U2被配置成使得单元U1中R滤波器的位置和B滤波器的位置彼此改变。

而且，单元U1、U2交替地被布置在水平方向和垂直方向上，使得在单元U1、U2的四个拐角处的G滤波器包括2×2像素的G滤波器的方形布置。

固态图像捕捉元件5e的滤色器布置被配置成使得基本布置图案重复，该基本布置图案是通过在水平方向和垂直方向上交替地布置两个单元U1和两个单元U2而形成的6排×6列的滤波器布置。

在如上文所描述配置的滤色器布置中，与第一颜色(G)相对应的第一滤波器(G滤波器)被布置在滤色器布置的水平方向、垂直方向和倾斜方向的各个排中，该第一滤波器最有助于亮度信号的获取。而且，与第一滤波器相对应的第一颜色的像素的数目的比率大于与除了第一颜色之外的第二颜色(B、R)的第二滤波器(B滤波器、R滤波器)相对应的第二颜色(B、R)的像素的数目的比率。通过该布置，可以提高在高频区域中同时处理的再现精度并且可以抑制混淆现象。

而且，由于与第二颜色(B、R)相对应的一个或多个第二滤波器(B滤波器、R滤波器)以基本布置图案布置在滤色器布置的水平方向和垂直方向的各个排中，所以可以抑制颜色叠纹(伪颜色)的发生，由此实现高分辨率。

而且，滤色器布置被配置成使得预定的基本布置图案在水平方向和垂直方向上重复。因此，当在后级执行同时(插值)处理时，与常规随机布置相比，可以根据重复图案来执行处理并且可以简化后级的处理。

在具有安装到其的滤色器的固态图像捕捉元件5e中，安装有G滤波器的像素的部分是相位差检测像素61L、61R。

在图13的示例中，相位差检测像素61L和相位差检测像素61R以相等的间隔交替地布置在相位差检测区域70中的排L1上，并且相位差检测像素61R和相位差检测像素61L以相等的间隔交替地布置在相位差检测区域70中的排L2上。

在排L1和排L2上，布置相位差检测像素的位置在行方向X上是匹配的。排L1上的每一个相位差检测像素61L和位于靠近排L1的排L2上的每一个相位差检测像素61R在列方向Y上构成第一对。而且，排L1上的每一个相位差检测像素61R和位于靠近排L1的排L2上的每一个相位差检测像素61L在列方向Y上构成第二对。

固态图像捕捉元件5e可以具有多个相位差检测区域70。

以这种方式，具有图13所示的配置的固态图像捕捉元件5e也能够获得与图10所示的固态图像捕捉元件5b相同的效果。而且，在固态图像捕捉元件5e中，能够应用如下构成：其中，相位差检测像素反向地布置在相邻的相位差检测区域中，如图11所示。

图14是固态图像捕捉元件5f的平面示图，该固态图像捕捉元件5f是图13所示的固态图像捕捉元件5e的修改的实施例。在图13中，固态图像捕捉元件5f具有与固态图像捕捉元件5e相同的配置，除了排L1上的每一个相位差检测像素61R和排L2上的每一个相位差检测像素61L向左移动一个像素之外。

即使利用该配置，也可以获得与图10所示的固态图像捕捉元件5b相同的效果。然而，在图14的配置中，如果执行图6所示的处理，则对其执行相关性计算的信号组中的信号布置间隔是不相等的并且精度下降。因此，优选地不执行图6所示的处理。

在上述说明性实施例中，将滤色器安装到固态图像捕捉元件。然而，不安装滤色器的用于单色图像捕捉的固态图像捕捉元件也是可能的。而且，在上述描述中，安装有G滤波器的像素被用作相位差检测像素。然而，安装有R滤波器的像素或安装有B滤波器的像素可以被用作相位差检测像素。

而且，在上述描述中，固态图像捕捉元件被用于图像捕捉并且被用于相位差检测。然而，仅用于相位差检测(不对其提供图像捕捉像素)的固态图像捕捉元件也是可能的。

在该说明书中，由仅图像捕捉像素组成的排可以被布置在包括相位差检测像素的排之间。然而，当提及相位差检测像素的排之间的位置关系时，由仅图像捕捉像素组成的排被排除。例如，在图10中，相位差检测像素的排(其位于靠近列方向Y上的排L1)是排L1。而且，当提及第一对和第二对被布置的位置关系时，可以在它们之间包括图像捕捉像素。

如上所述，该说明书公开了下列配置。

所公开的固态图像捕捉元件包括：第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的对，该第一相位差检测像素接收经过成像光学***的不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束，该第二相位差检测像素接收光束对中的另一个光束，其中，构成所述一对的第一相位差检测像素和第二相位差检测像素被布置在与相位差检测方向相交的方向上，其中，该一对相应地包括至少一个或多个第一对和第二对，其中，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的位置关系是彼此相反的，并且其中，第一对和第二对被布置在相位差检测方向上或在与相位差检测方向正交的方向上。

所公开的固态图像捕捉元件进一步包括至少一个第一相位差检测区域，在第一相位差检测区域中，第一排和第二排被布置在与相位差检测方向正交的方向上，在第一排上，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素交替地被布置在相位差检测方向上，在第二排上，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素交替地被布置在相位差检测方向上，其中，在第一相位差检测区域中，相对于在第一排上包括的第一相位差检测像素，在第二排上包括的第二相位差检测像素位于与相位差检测方向相交的方向上，并且相对于在第一排上包括的第二相位差检测像素，在第二排上包括的第一相位差检测像素位于相交方向上，其中，第一对由在第一相位差检测区域中的第一排上的第一相位差检测像素和相对于第一相位差检测像素位于相交方向上的第二排上的第二相位差检测像素构成，并且其中，第二对由在第一相位差检测区域中的第一排上的第二相位差检测像素和相对于第二相位差检测像素位于相交方向上的第二排上的第一相位差检测像素构成。

固态图像捕捉元件是能够通过滚动快门方法读出信号的MOS型。

一种公开的成像设备，包括：固态图像捕捉元件；成像光学***，该成像光学***被布置在固态图像捕捉元件的前级处；图像捕捉元件驱动单元，该图像捕捉元件驱动单元通过滚动快门方法从固态图像捕捉元件读出信号；相位差信息计算单元，该相位差信息计算单元通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算来计算与相位差检测区域相对应的相位差信息，该第一计算结果通过在从第一相位差检测区域中的第一排上的第一相位差检测像素读出的信号与从与第一相位差检测像素一起构成一对的第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得，该第二计算结果通过在从第一相位差检测区域中的第一排上的第二相位差检测像素读出的信号与从与第二相位差检测像素一起构成一对的第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得；以及聚焦控制单元，该聚焦控制单元基于由相位差信息计算单元计算的相位差信息来控制成像光学***的聚焦。

在所公开的成像设备中，相位差信息计算单元能够执行第一处理和第二处理，作为用于计算相位差信息的处理，该第一处理是通过使用第一计算结果和第二计算结果两者来计算相位差信息的处理，该第二处理是将以下计算结果作为相位差信息来计算的处理，该计算结果通过在从第一相位差检测区域中的第一排和第二排上的第一相位差检测像素读出的信号与从在第一相位差检测区域中第一排和第二排上的第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得，并且聚焦控制单元基于成像条件和被摄体条件中的至少一个来选择通过第一处理计算的相位差信息和通过第二处理计算的相位差信息中的任一个，并且基于所选择的相位差信息来控制聚焦。

在所公开的成像设备中，固态图像捕捉元件包括由以二维形状布置的多个像素组成的像素组，该像素组包括第一相位差检测像素、第二相位差检测像素和接收光束对中的两个光束的图像捕捉元件，第一排和第二排中的每一个包括第一相位差检测像素、第二相位差检测像素和图像捕捉元件，并且第一相位差检测像素和第二相位差检测像素交替地被布置在相位差检测方向上，其中至少一个图像捕捉元件***它们之间，并且第一排和第二排中的每一个上的第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的间隔是非均匀的。

在所公开的成像设备中，固态图像捕捉元件包括至少一个第二相位差检测区域，在第二相位差检测区域中，第一相位差检测区域的第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的位置是彼此相反的，并且第一相差别检测区域和第二相位差检测区域交替地被布置在与相位差检测方向正交的方向上。

该公开的成像设备进一步包括至少一个相位差检测区域，该至少一个相位差检测区域包括两个第一排和两个第二排，在该两个第一排上，第一相位差检测像素被布置在相位差检测方向上，在该两个第二排上，第二相位差检测像素被布置在相位差检测方向上，相位差检测区域被配置成使得两个第二排被布置在两个第一排之间，第一对由在第一相位差检测区域中第一行的第一排上的每一个第一相位差检测像素和相对于每一个第一相位差检测像素位于与相位差检测方向相交的方向上的第二行的第二排上的每一个第二相位差检测像素构成，并且第二对由在相位差检测区域中第三行的第二排上的每一个第二相位差检测像素和相对于每一个第二相位差检测像素位于与相位差检测方向相交的方向上的第四行的第一排上的每一个第一相位差检测像素构成。

所公开的固态图像捕捉元件是能够通过滚动快门方法读出信号的MOS型。

所公开的成像设备包括：固态图像捕捉元件；成像光学***，该成像光学***被布置在固态图像捕捉元件的前级处；图像捕捉元件驱动单元，该图像捕捉元件驱动单元通过滚动快门方法从固态图像捕捉元件读出信号；相位差信息计算单元，该相位差信息计算单元通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算来计算与相位差检测区域相对应的相位差信息，该第一计算结果通过在从相位差检测区域中的第一行上的每一个第一相位差检测像素读出的信号与从相位差检测区域中的第三行的每一个第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得，该第二计算结果通过在从相位差检测区域中的第二行上的每一个第二相位差检测像素读出的信号与从相位差检测区域中的第四行的每一个第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得；以及聚焦控制单元，该聚焦控制单元基于由相位差信息计算单元计算的相位差信息来控制成像光学***的聚焦。

在所公开的成像设备中，相位差信息计算单元能够执行第一处理和第二处理，作为用于计算相位差信息的处理，该第一处理是通过使用第一计算结果和第二计算结果两者来计算相位差信息的处理，该第二处理是将以下计算结果作为相位差信息来计算的处理，该计算结果通过在从相位差检测区域中的两个第一排上的第一相位差检测像素读出的信号与从在相位差检测区域中两个第二排上的第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得，并且聚焦控制单元基于成像条件和被摄体条件中的至少一个来选择通过第一处理计算的相位差信息和通过第二处理计算的相位差信息中的任何一个，并且基于所选择的相位差信息来控制聚焦。

所公开的聚焦控制方法是成像设备中的聚焦控制方法，该成像设备包括固态图像捕捉元件和被布置在该固态图像捕捉元件的前级处的成像光学***。该方法包括步骤：通过滚动快门方法从固态图像捕捉元件读出信号；通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算来计算与相位差检测区域相对应的相位差信息，该第一计算结果通过在从相位差检测区域中的第一排上的第一相位差检测像素读出的信号与从与第一相位差检测像素一起构成一对的第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得，该第二计算结果通过在从相位差检测区域中的第一排上的第二相位差检测像素读出的信号与从与第二相位差检测像素一起构成一对的第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得；以及基于计算的相位差信息来控制成像光学***的聚焦。

所公开的聚焦控制方法是成像设备中的聚焦控制方法，该成像设备包括固态图像捕捉元件和被布置在该固态图像捕捉元件的前级处的成像光学***。该方法包括步骤：通过滚动快门方法从固态图像捕捉元件读出信号；通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算来计算与相位差检测区域相对应的相位差信息，该第一计算结果通过在从相位差检测区域中的第一行上的每一个第一相位差检测像素读出的信号与从相位差检测区域中的第三行的每一个第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得，该第二计算结果通过在从相位差检测区域中的第二行上的每一个第二相位差检测像素读出的信号与从相位差检测区域中的第四行的每一个第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算而获得；以及基于由相位差信息计算单元计算的相位差信息来控制成像光学***的聚焦。

工业实用性

根据本发明的固态图像捕捉元件、成像设备和聚焦控制方法，可以维持相位差检测精度，而不论被摄体的边缘沿哪个方向延伸。

虽然已经参照特定的说明性实施例具体地描述了本发明，但是对本领域的技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够做出各种改变和修改。

本申请是基于2011年9月28日提交的日本专利申请No.2011-213128，该专利申请的内容通过引用并入本文。

附图标记和文字的描述

1：成像透镜

5：固态图像捕捉元件

51R,51L：相位差检测像素

Claims (11)

1.一种固态图像捕捉元件，包括：

第一相位差检测像素和第二相位差检测像素构成的对，所述第一相位差检测像素接收经过成像光学***不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束，所述第二相位差检测像素接收所述光束对中的另一个光束，

其中，构成所述对的所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素被布置在与相位差检测方向相交的方向上，

其中，所述对相应地包括多个第一对和多个第二对，其中在每个所述第一对中的所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置关系与每个所述第二对相反，以及

其中，所述第一对和所述第二对被交替地布置在所述相位差检测方向上。

2.根据权利要求1所述的固态图像捕捉元件，进一步包括至少一个第一相位差检测区域，在所述第一相位差检测区域中，第一排和第二排被布置在与所述相位差检测方向正交的方向上，在所述第一排上，所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素交替地被布置在所述相位差检测方向上，在所述第二排上，所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素交替地被布置在所述相位差检测方向上，

其中，在所述第一相位差检测区域中，相对于在所述第一排上包括的所述第一相位差检测像素，在所述第二排上包括的所述第二相位差检测像素位于与所述相位差检测方向相交的方向上，并且相对于在所述第一排上包括的所述第二相位差检测像素，在所述第二排上包括的所述第一相位差检测像素位于所述相交方向上，

其中，由在所述第一相位差检测区域中的所述第一排上的所述第一相位差检测像素和相对于所述第一相位差检测像素位于所述相交方向上的所述第二排上的所述第二相位差检测像素来构成所述第一对，以及

其中，由在所述第一相位差检测区域中的所述第一排上的所述第二相位差检测像素和相对于所述第二相位差检测像素位于所述相交方向上的所述第二排上的所述第一相位差检测像素来构成所述第二对。

3.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，所述固态图像捕捉元件是能够通过滚动快门方法读出信号的MOS型。

4.一种成像设备，包括：

根据权利要求3所述的固态图像捕捉元件；

成像光学***，所述成像光学***被布置在所述固态图像捕捉元件的前级；

图像捕捉元件驱动单元，所述图像捕捉元件驱动单元通过滚动快门方法从所述固态图像捕捉元件读出信号；

相位差信息计算单元，所述相位差信息计算单元通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算，来计算与所述相位差检测区域相对应的相位差信息，其中，通过在从所述第一相位差检测区域中的所述第一排上的所述第一相位差检测像素读出的信号与从与所述第一相位差检测像素一起构成对的所述第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第一计算结果，通过在从所述第一相位差检测区域中的所述第一排上的所述第二相位差检测像素读出的信号与从与所述第二相位差检测像素一起构成对的所述第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第二计算结果；以及

聚焦控制单元，所述聚焦控制单元基于由所述相位差信息计算单元计算的所述相位差信息，来控制所述成像光学***的聚焦。

5.根据权利要求4所述的成像设备，

其中，所述相位差信息计算单元能够执行第一处理和第二处理，作为用于计算所述相位差信息的处理，

其中，所述第一处理是通过使用所述第一计算结果和所述第二计算结果两者来计算所述相位差信息的处理，

其中，所述第二处理是将以下计算结果作为所述相位差信息来计算的处理：通过在从所述第一相位差检测区域中的所述第一排和第二排上的所述第一相位差检测像素读出的信号与从在所述第一相位差检测区域中所述第一排和第二排上的所述第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述计算结果，以及

其中，所述聚焦控制单元基于成像条件和被摄体条件中的至少一个，来选择通过所述第一处理计算的所述相位差信息和通过所述第二处理计算的所述相位差信息中的任何一个，以及基于所选择的相位差信息来控制所述聚焦。

6.根据权利要求4所述的成像设备，

其中，所述固态图像捕捉元件包括像素组，所述像素组由以二维形状布置的多个像素组成，

其中，所述像素组包括：所述第一相位差检测像素、所述第二相位差检测像素和接收所述光束对中的两个光束的图像捕捉元件，

其中，所述第一排和所述第二排中的每一个包括：所述第一相位差检测像素、所述第二相位差检测像素和所述图像捕捉元件，以及所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素交替地被布置在所述相位差检测方向上，并且至少一个图像捕捉元件***它们之间，以及

其中，所述第一排和所述第二排中每一个上的所述第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的间隔是非均匀的。

7.根据权利要求4至6中的一个所述的成像设备，其中，所述固态图像捕捉元件包括至少一个第二相位差检测区域，在所述第二相位差检测区域中所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置与在所述第一相位差检测区域中所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置是相反的，以及，所述第一相位差检测区域和所述第二相位差检测区域交替地被布置在与所述相位差检测方向正交的方向上。

8.一种成像设备，包括：

固态图像捕捉元件，所述固态图像捕捉元件包括：

第一相位差检测像素和第二相位差检测像素构成的对，所述第一相位差检测像素接收经过成像光学***不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束，所述第二相位差检测像素接收所述光束对中的另一个光束，

其中，构成所述对的所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素被布置在与相位差检测方向相交的方向上，

其中，所述对相应地包括至少一个或多个第一对和至少一个或多个第二对，其中，在所述第一对中所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置关系与在所述第二对中所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置关系是相反的，

其中，所述固态图像捕捉元件进一步包括至少一个相位差检测区域，所述至少一个相位差检测区域包括两个第一排和两个第二排，在所述两个第一排上，所述第一相位差检测像素被布置在所述相位差检测方向上，在所述两个第二排上，所述第二相位差检测像素被布置在所述相位差检测方向上，

其中，所述相位差检测区域被配置成使得所述两个第二排被布置在所述两个第一排之间，

其中，由在所述相位差检测区域中第一行的所述第一排上的每一个第一相位差检测像素、和相对于每一个第一相位差检测像素位于与所述相位差检测方向相交的方向上的第二行的所述第二排上的每一个第二相位差检测像素，来构成所述第一对，以及

其中，由在所述相位差检测区域中第三行的所述第二排上的每一个第二相位差检测像素、和相对于每一个第二相位差检测像素位于与所述相位差检测方向相交的方向上的第四行的所述第一排上的每一个第一相位差检测像素，来构成所述第二对，以及

其中，所述固态图像捕捉元件是能够通过滚动快门方法读出信号的MOS型；

所述成像设备进一步包括：

成像光学***，所述成像光学***被布置在所述固态图像捕捉元件的前级；

图像捕捉元件驱动单元，所述图像捕捉元件驱动单元通过所述滚动快门方法从所述固态图像捕捉元件读出信号；

相位差信息计算单元，所述相位差信息计算单元通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算，来计算与所述相位差检测区域相对应的相位差信息，其中，通过在从所述相位差检测区域中的第一行上的每一个第一相位差检测像素读出的信号与从所述相位差检测区域中的第三行的每一个第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第一计算结果，通过在从所述相位差检测区域中的第二行上的每一个第二相位差检测像素读出的信号与从所述相位差检测区域中的第四行的每一个第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第二计算结果；以及

聚焦控制单元，所述聚焦控制单元基于由所述相位差信息计算单元计算的所述相位差信息，来控制所述成像光学***的聚焦。

9.根据权利要求8所述的成像设备，

其中，所述相位差信息计算单元能够执行第一处理和第二处理，作为用于计算所述相位差信息的处理，

其中，所述第一处理是通过使用所述第一计算结果和所述第二计算结果两者来计算所述相位差信息的处理，

其中，所述第二处理是将以下计算结果作为所述相位差信息来计算的处理：通过在从所述相位差检测区域中的所述两个第一排上的所述第一相位差检测像素读出的信号与从在所述相位差检测区域中所述两个第二排上的所述第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述计算结果，以及

其中，所述聚焦控制单元基于成像条件和被摄体条件中的至少一个，来选择通过所述第一处理计算的所述相位差信息和通过所述第二处理计算的所述相位差信息中的任何一个，并且基于所选择的相位差信息来控制所述聚焦。

10.一种成像设备中的聚焦控制方法，所述成像设备包括根据权利要求3所述的固态图像捕捉元件和被布置在所述固态图像捕捉元件的前级的成像光学***，所述方法包括以下步骤：

通过滚动快门方法从所述固态图像捕捉元件读出信号；

通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算，来计算与所述相位差检测区域相对应的相位差信息，其中，通过在从所述相位差检测区域中的所述第一排上的所述第一相位差检测像素读出的信号与从与所述第一相位差检测像素一起构成对的所述第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第一计算结果，通过在从所述相位差检测区域中的所述第一排上的所述第二相位差检测像素读出的信号与从与所述第二相位差检测像素一起构成对的所述第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第二计算结果；以及

基于所计算的相位差信息，来控制所述成像光学***的聚焦。

11.一种成像设备中的聚焦控制方法，所述成像设备包括：

第一相位差检测像素和第二相位差检测像素构成的对，所述第一相位差检测像素接收经过成像光学***不同位置的虹膜区域的光束对中的一个光束，所述第二相位差检测像素接收所述光束对中的另一个光束，

其中，构成所述对的所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素被布置在与相位差检测方向相交的方向上，

其中，所述对相应地包括至少一个或多个第一对和至少一个或多个第二对，其中，在所述第一对中所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置关系与在所述第二对中所述第一相位差检测像素和所述第二相位差检测像素的位置关系是相反的，

其中，所述固态图像捕捉元件进一步包括至少一个相位差检测区域，所述至少一个相位差检测区域包括两个第一排和两个第二排，在所述两个第一排上，所述第一相位差检测像素被布置在所述相位差检测方向上，在所述两个第二排上，所述第二相位差检测像素被布置在所述相位差检测方向上，

其中，所述相位差检测区域被配置成使得所述两个第二排被布置在所述两个第一排之间，

其中，由在所述相位差检测区域中第一行的所述第一排上的每一个第一相位差检测像素、和相对于每一个第一相位差检测像素位于与所述相位差检测方向相交的方向上的第二行的所述第二排上的每一个第二相位差检测像素，来构成所述第一对，以及

其中，由在所述相位差检测区域中第三行的所述第二排上的每一个第二相位差检测像素、和相对于每一个第二相位差检测像素位于与所述相位差检测方向相交的方向上的第四行的所述第一排上的每一个第一相位差检测像素，来构成所述第二对，以及

其中，所述固态图像捕捉元件是能够通过滚动快门方法读出信号的MOS型；

被布置在所述固态图像捕捉元件的前级的成像光学***，

所述方法包括以下步骤：

通过滚动快门方法从所述固态图像捕捉元件读出信号；

通过使用第一计算结果和第二计算结果的计算，来计算与所述相位差检测区域相对应的相位差信息，其中，通过在从所述相位差检测区域中的第一行上的每一个第一相位差检测像素读出的信号与从所述相位差检测区域中的第三行的每一个第二相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第一计算结果，通过在从所述相位差检测区域中的第二行上的每一个第二相位差检测像素读出的信号与从所述相位差检测区域中的第四行的每一个第一相位差检测像素读出的信号之间执行相关性计算，来获得所述第二计算结果；以及

基于由所述相位差信息计算单元计算的所述相位差信息，来控制所述成像光学***的聚焦。