專利名稱：圖像拾取元件和圖像拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠光學(xué)地接收穿過攝影(photographic)光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳 (exit pupil)的攝影主體(subject)光束的圖像拾取元件的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在諸如具有可更換鏡頭的單鏡頭反射式照相機之類的圖像拾取設(shè)備中，使用能夠 進(jìn)行基于相位差檢測方法的焦點(focus)檢測的圖像拾取元件。在下文中，這類的圖像拾 取元件有時將被稱作"具有相位差檢測功能的圖像拾取元件"。具體地，在具有相位差檢測 功能的圖像拾取元件中，提供多個光電轉(zhuǎn)換部分(光電二極管)對(pair)，這一對光電轉(zhuǎn)換 部分(光電二極管)通過光學(xué)地接收穿過可更換鏡頭(攝影光學(xué)系統(tǒng))的出射光瞳中的一 對分割區(qū)域(segmental region)(例如左和右光瞳段)的攝影主體光束，來生成像素信號。 以下是相關(guān)技術(shù)的這樣的圖像拾取元件的例子。 例如，日本未審查專利申請公開No. 2001-250931公開了具有相位差檢測功能的 圖像拾取元件，其中在獲取攝影主體的圖像信號的每個普通像素(R、G和B像素)中提供二 分(bisected)狀光電轉(zhuǎn)換部分(在下文中被稱作"半尺寸光電轉(zhuǎn)換部分")。換言之，在每 個微鏡頭下布置半尺寸光電轉(zhuǎn)換部分對。 日本未審查專利申請公開No. 2005-303409公開了具有相位差檢測功能的圖像拾 取元件的另一例子，其在一對相鄰像素中利用由金屬層制成的遮光掩模(light-blocking mask)中的小開孔來限制攝影主體光，以利用一對光電轉(zhuǎn)換部分來光學(xué)地接收出射光瞳中 的一對分割區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在根據(jù)日本未審查專利申請公開No. 2001-250931的圖像拾取元件中，可能 需要在光電轉(zhuǎn)換部分附近安裝晶體管，所述晶體管用于將來自每個半尺寸光電轉(zhuǎn)換部分的 輸出轉(zhuǎn)換為電信號。這意味著光電轉(zhuǎn)換部分在尺寸方面被減少與晶體管的安裝空間相等的 量，并且因而降低了可以被光電轉(zhuǎn)換部分接收的光量(即光電轉(zhuǎn)換部分的感光度)。這使得 精確地執(zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測困難。 另一方面，在根據(jù)日本未審查專利申請公開No. 2005-303409的圖像拾取元件中， 因為使用用于每個像素的遮光掩模中的小開孔來限制攝影主體光，所以當(dāng)隨著在圖像拾取 元件中的像素的增加像素變得小型化時，期望遮光掩模中的開孔的進(jìn)一步的尺寸減小。但 是，存在從制造的觀點來看這樣的開孔的形成可能困難的可能性。 期望提供具有相位差檢測功能的圖像拾取元件，其能夠精確地執(zhí)行基于相位差檢
測方法的焦點檢測，并且即使在像素變得小型化時也仍然能夠被令人滿意地制造。 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，提供了一種圖像拾取元件，其包括具有光電轉(zhuǎn)換部分
的矩陣排列的光接收部分、以及在光接收部分上方提供的多個微鏡頭，所述矩陣排列通過
沿與第一方向正交的第二方向布置多個第一方向陣列(array)來形成，每個第一方向陣列
3具有沿第一方向排列的光電轉(zhuǎn)換部分，在所述光電轉(zhuǎn)換部分之間保持預(yù)定間隙。向光電轉(zhuǎn) 換部分的矩陣排列中的某個第一方向陣列提供一對光電轉(zhuǎn)換部分，所述一對光電轉(zhuǎn)換部分 經(jīng)由一對微鏡頭來光學(xué)地接收穿過攝影光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的一對分割區(qū)域的攝影主 體光束，所述一對分割區(qū)域在第一方向上被沿彼此相反的方向偏斜地(biasedly)布置。布 置所述一對微鏡頭，以使其光軸延伸經(jīng)過所述一對光電轉(zhuǎn)換部分的邊緣的鄰近，所述邊緣 為在第一方向上離彼此最遠(yuǎn)的各邊緣。 根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，提供了一種圖像拾取設(shè)備，其包括攝影光學(xué)系統(tǒng)和圖
像拾取元件，所述圖像拾取元件被配置為光學(xué)地接收穿過攝影光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的攝影
主體光。所述圖像拾取元件包括具有光電轉(zhuǎn)換部分的矩陣排列的光接收部分、以及在光接
收部分上方提供的多個微鏡頭，所述矩陣排列通過沿與第一方向正交的第二方向布置多個
第一方向陣列(array)來形成，每個第一方向陣列具有沿第一方向排列的光電轉(zhuǎn)換部分，
在所述光電轉(zhuǎn)換部分之間保持預(yù)定間隙。向光電轉(zhuǎn)換部分的矩陣排列中的某個第一方向陣
列提供一對光電轉(zhuǎn)換部分，所述一對光電轉(zhuǎn)換部分經(jīng)由一對微鏡頭來光學(xué)地接收穿過出射
光瞳中的一對分割區(qū)域的攝影主體光束，所述一對分割區(qū)域在第一方向上被沿彼此相反的
方向偏斜地(biasedly)布置。布置所述一對微鏡頭，以使其光軸延伸經(jīng)過所述一對光電轉(zhuǎn)
換部分的邊緣的鄰近，所述邊緣為在第一方向上離彼此最遠(yuǎn)的各邊緣。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖像拾取元件可以精確地執(zhí)行基于相位差檢測方法的焦點
檢測，并且即使在像素變得小型化時也仍然能夠被令人滿意地制造。


圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像拾取設(shè)備的外部配置； 圖2也圖示了圖像拾取設(shè)備的外部配置； 圖3為圖像拾取設(shè)備的縱截面圖； 圖4為示出圖像拾取設(shè)備的電配置的框圖； 圖5為用于解釋圖像拾取元件的配置的圖； 圖6為用于解釋圖像拾取元件的配置的另一圖； 圖7為用于解釋普通像素的配置的縱截面圖； 圖8為用于解釋普通像素的配置的平面圖； 圖9為用于解釋AF傳感器部分的配置的縱截面圖； 圖10為用于解釋AF傳感器部分llf的配置的平面圖； 圖ll圖示了在將焦平面從圖像拾取元件的圖像拾取面(face)向近側(cè)散焦200ym 時獲得的模擬結(jié)果； 圖12圖示了在將焦平面從圖像拾取面向近側(cè)散焦lOOym時獲得的模擬結(jié)果； 圖13圖示了其中焦平面與圖像拾取面一致的焦點對準(zhǔn)狀態(tài)的模擬結(jié)果； 圖14圖示了在將焦平面從圖像拾取面向遠(yuǎn)側(cè)散焦lOOym時獲得的模擬結(jié)果； 圖15圖示了在將焦平面從圖像拾取面向遠(yuǎn)側(cè)散焦200ym時獲得的模擬結(jié)果； 圖16為用于解釋示出一對圖像序列之間的重心位置的差和散焦量之間的關(guān)系的 圖形Gc的圖。 圖17為用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的修改的AF區(qū)域的配置的圖。
圖18為用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一修改的AF區(qū)域的配置的圖；
圖19為用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一修改的AF區(qū)域的配置的圖；
圖20為用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的修改的AF傳感器部分的配置的圖；
圖21為用于解釋具有AF傳感器部分的AF區(qū)域的圖；以及 圖22為用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一修改的AF傳感器部分的配置的圖。
具體實施例方式
圖像拾取設(shè)備的相關(guān)部分的配置 圖1和2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像拾取設(shè)備1的外部配置。具體地，圖 1和2分別為前視圖和后視圖。 圖像拾取設(shè)備1例如為單鏡頭反射類型的數(shù)字靜止照相機，并且包括照相機機身
10和可更換鏡頭2，所述可更換鏡頭2作為可從照相機機身10拆卸的攝影鏡頭。 參考圖1，向照相機機身10的前表面提供基本上位于前表面的中間且裝配可
更換鏡頭2的安裝部分301、被布置在安裝部分301右邊的鏡頭替換按鈕302、以及可握
(grippable)部分303。向照相機機身10提供被布置在前表面的左上部分中的模式設(shè)置轉(zhuǎn)
盤305、被布置在前表面的右上部分中的控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306、以及被布置在可握部分303
的上表面上的快門按鈕307。 參考圖2，向照相機機身IO的后表面提供液晶顯示器(LCD)311、被布置在LCD 311 左邊的設(shè)置按鈕組312、被布置在LCD 311右邊的十字鍵盤(cross keypad) 314、以及被布 置在十字鍵盤314中心的按壓按鈕315。也向照相機機身10的后表面提供被布置在LCD 311上方的電子取景器(EVF)316、圍繞EVF 316的接目罩(eyecup) 321、以及被布置在EVF 316左邊的主開關(guān)317。此外，向照相機機身10的后表面提供被布置在EVF 316右邊的曝光 校正按鈕323和自動曝光(AE)鎖定按鈕324、以及被布置在EVF 316上方的閃光部分318 和連接端子部分319。 向安裝部分301提供用于與所裝配的可更換鏡頭2的電連接的連接器Ec (見圖4) 以及用于機械連接的耦接器75 (見圖4)。 鏡頭替換按鈕302是在從安裝部分301拆卸可更換鏡頭2時要按的按鈕。 可握部分303是在使用圖像拾取設(shè)備1進(jìn)行攝影拍攝期間要被用戶握住的部分，
并且被提供有與人手形狀符合的突出和凹陷以增強配合性(fittability)?？晌詹糠?03
包含電池容納腔和卡容納腔(未示出)。電池容納腔被配置為容納作為照相機電源的電池
69B(見圖4)，而卡容納腔被配置為可拆卸地容納用于存儲攝影圖像的圖像數(shù)據(jù)的存儲卡
67 (見圖4)?？梢韵蚩晌詹糠?03提供用于檢測可握部分303是否被用戶握住的抓握傳感器。 模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305和控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306每個由基本上盤形的組件形成，所述組 件可在基本上與照相機機身10的上表面平行的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。提供模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305以選 擇性地選擇在圖像拾取設(shè)備l中包括的模式和功能，所述模式和功能包括自動曝光(AE)控 制模式和自動聚焦(AF)控制模式、各種拍攝模式(諸如用于拍攝單個靜止圖像的靜止圖像 拍攝模式和用于執(zhí)行連續(xù)拍攝的連續(xù)拍攝模式)、以及用于再現(xiàn)所記錄的圖像的再現(xiàn)模式。 另一方面，提供控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306以設(shè)置用于在圖像拾取設(shè)備1中包括的多種功能的控
5制值。 快門按鈕307為可以被操作至其中按鈕被按下一半的半按狀態(tài)、和其中按鈕被進(jìn) 一步向下按下的全按狀態(tài)的按鈕。當(dāng)在靜止圖像拍攝模式中快門按鈕307被半按時，執(zhí)行 用于拍攝攝影主體的靜止圖像的預(yù)備操作(包括曝光控制值的設(shè)置和焦點檢測)。當(dāng)快門 按鈕307被完全按下時，執(zhí)行攝影拍攝操作( 一系列過程，包括將圖像拾取元件101 (見圖 3)暴露于光、以及對通過曝光過程獲得的圖像信號執(zhí)行預(yù)定的圖像處理，以將圖像記錄在 例如存儲卡中)。 LCD 311包括能夠執(zhí)行圖像顯示的彩色液晶板，并且例如被配置為顯示由圖像拾 取元件101(見圖3)拾取的圖像、或再現(xiàn)和顯示所記錄的圖像、以及顯示用于在圖像拾取設(shè) 備1中包括的功能和模式的設(shè)置屏幕。作為LCD311的替代，可以使用有機電致發(fā)光顯示單 元或等離子體顯示單元。 設(shè)置按鈕組312包括用于操作在圖像拾取設(shè)備1中包括的多種功能的按鈕。設(shè)置 按鈕組312例如包括用于確認(rèn)在LCD 311上所顯示的菜單屏幕上選擇的內(nèi)容的選擇確認(rèn) 開關(guān)(switch)、選擇取消開關(guān)、用于切換菜單屏幕上的內(nèi)容的菜單顯示開關(guān)、顯示開/關(guān)開 關(guān)、以及顯示放大開關(guān)。 十字鍵盤314具有包括以固定間隔被排列在圓周方向上的多個可按部分(即由 圖2中的三角形箭頭表示的部分)的圓環(huán)組件，并且能夠根據(jù)被提供為面對對應(yīng)的可按部 分的觸點(contact)(開關(guān))(未示出)中的對應(yīng)的一個，來檢測對可按部分中的一個執(zhí)行 的按下操作。按壓按鈕315被布置在十字鍵盤314的中心。提供十字鍵盤314和按壓按鈕 315以改變放大率(沿廣角端方向或遠(yuǎn)攝端方向移動變焦鏡頭212(見圖4))、使例如被再 現(xiàn)在LCD 311上的所記錄的圖像幀前進(jìn)(frame-advance)、以及輸入用于設(shè)置拍攝條件(包 括光圈、快門速度和閃光(flash)的開/關(guān)模式)的命令。 EVF 316包括液晶板310(見圖3)，并且被配置為顯示由圖像拾取元件101(見圖 3)拾取的圖像、或再現(xiàn)和顯示所記錄的圖像。EVF 316或LCD 311在實際拍攝操作(即用 于記錄圖像的拍攝操作)之前基于由圖像拾取元件101順序生成的圖像信號，執(zhí)行用于在 視頻模式中顯示攝影主體的實時取景(live-view)(預(yù)覽)顯示操作，以允許用戶可視地檢 查由圖像拾取元件101實際拾取的攝影主體。 主開關(guān)317由具有兩個觸點的水平可滑動開關(guān)形成。在主開關(guān)317被設(shè)置在左位
置時，圖像拾取設(shè)備1被打開，而在主開關(guān)317被設(shè)置在右位置時，圖像拾取設(shè)備1被關(guān)閉。 由彈出(pop-up)類型的內(nèi)置閃光燈來定義閃光部分318。另一方面，在例如外部
閃光燈被附接至照相機機身10時，使用連接端子部分319來連接外部閃光燈。 接目罩321為具有用于阻止外部光線穿透至EVF 316中的遮光屬性的"C"形遮光元件。 曝光校正按鈕323用于手動地調(diào)節(jié)曝光值(光圈和快門速度)。AE鎖定按鈕324 用于固定曝光。 可更換鏡頭2充當(dāng)攝入來自攝影主體的光(光學(xué)圖像)的鏡頭窗，并且也充當(dāng)用 于將攝影主體光引導(dǎo)至被布置在照相機機身10內(nèi)的圖像拾取元件101的攝影光學(xué)系統(tǒng)?？?以通過按壓鏡頭替換按鈕302來從照相機機身10拆卸該可更換鏡頭2。
可更換鏡頭2包括由沿光軸LT以序列方式排列的多個鏡頭構(gòu)成的鏡頭組21 (見圖4)。該鏡頭組21包括用于聚焦調(diào)節(jié)的聚焦鏡頭211 (見圖4)和用于改變放大率的變焦 鏡頭212 (見圖4)，并且被配置為通過沿光軸LT(見圖3)的方向驅(qū)動聚焦鏡頭211或變焦 鏡頭212來執(zhí)行聚焦調(diào)節(jié)或放大率改變。可更換鏡頭2還具有鏡頭筒，所述鏡頭筒被提供 有可操作環(huán)?？刹僮鳝h(huán)被布置在鏡頭筒外圍(outer periphery)上的適當(dāng)部分處，并且可 沿鏡頭筒的外圍表面旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)于手動操作或自動操作，變焦鏡頭212根據(jù)可操作環(huán)的旋 轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)量而沿光軸方向移動，從而將變焦放大率(拍攝放大率)設(shè)置為對應(yīng)于變焦 鏡頭212被移動到的位置的值。
圖像拾取設(shè)備1的內(nèi)部配置 現(xiàn)在將描述圖像拾取設(shè)備1的內(nèi)部配置。圖3為圖像拾取設(shè)備1的縱截面圖。如 圖3中所示，照相機機身10例如包含圖像拾取元件101和EVF 316。 在可更換鏡頭2被裝配到照相機機身10時，圖像拾取元件101被布置在可更換鏡 頭2中包括的鏡頭組21的光軸LT上，并且與光軸LT正交。例如由CMOS彩色區(qū)域傳感器 (color area sensor) (CMOS型圖像拾取元件)來定義圖像拾取元件101，所述CMOS彩色區(qū) 域傳感器具有構(gòu)成以矩陣二維地排列的多個像素的光電二極管。圖像拾取元件101生成與 經(jīng)由可更換鏡頭2光學(xué)地接收的攝影主體光相關(guān)的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)顏色分量的模擬 電信號(圖像信號)，并且輸出用于R、G和B顏色的圖像信號。后面將提供圖像拾取元件 101的配置的詳細(xì)描述。 快門單元40被沿光軸方向布置在圖像拾取元件101的前方?？扉T單元40為具有 沿垂直方向移動的簾(curtain)的機械焦平面快門。利用簾的打開和關(guān)閉，快門打開和關(guān) 閉被沿光軸LT引導(dǎo)至圖像拾取元件101的攝影主體光的光路。如果圖像拾取元件為全電 子快門類型，則可以省略快門單元40。 EVF 316包括液晶板310和目鏡106。液晶板310例如為能夠執(zhí)行圖像顯示的彩 色液晶板，并且能夠顯示由圖像拾取元件101拾取的圖像。目鏡106將顯示在液晶板310 上的主體圖像引導(dǎo)到EVF 316之外。利用EVF 316的這樣的配置，用戶可以可視地檢查由 圖像拾取元件101拾取的攝影主體。
圖像拾取設(shè)備1的電配置 圖4為示出圖像拾取設(shè)備1的電配置的框圖。給予圖4中所示的與圖1至3中的 組件相同的組件相同的參考標(biāo)號。為便利起見，將首先描述可更換鏡頭2的電配置。
除構(gòu)成前述攝影光學(xué)系統(tǒng)的鏡頭組21之外，可更換鏡頭2包括鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24、 鏡頭位置檢測部分25、鏡頭控制部分26、和光圈驅(qū)動機構(gòu)27。 在鏡頭組21中，聚焦鏡頭211、變焦鏡頭212和用于調(diào)節(jié)將入射在照相機機身10 中包括的圖像拾取元件101上的光量的光圈光闌(即erture stop) 23被保持在鏡頭筒內(nèi)光 軸LT(圖3)的方向上。鏡頭組21攝入攝影主體的光學(xué)圖像，以在圖像拾取元件101上形 成圖像。在AF控制模式中，通過使可更換鏡頭2內(nèi)的AF致動器(actuator) 71M沿光軸LT 的方向驅(qū)動聚焦鏡頭211來執(zhí)行聚焦調(diào)節(jié)。 聚焦驅(qū)動控制部分71A被配置為基于經(jīng)由鏡頭控制部分26從主控制部分62接收 的AF控制信號，生成用于AF致動器71M的驅(qū)動控制信號，以將聚焦鏡頭211移動至焦點對 準(zhǔn)的位置。AF致動器71M例如由步進(jìn)電機形成，并且向鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24施加鏡頭驅(qū)動力。
鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24例如由螺旋面(helicoid)和旋轉(zhuǎn)該螺旋面的齒輪(未示出)構(gòu)
7成，并且被配置為通過從AF致動器71M接收驅(qū)動力，來沿與光軸LT平行的方向驅(qū)動聚焦鏡 頭211等。聚焦鏡頭211的移動方向和移動距離對應(yīng)于AF致動器71M的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn) 速度。 鏡頭位置檢測部分25包括編碼盤(plate)，其具有在鏡頭組21的移動范圍內(nèi)沿光 軸LT的方向以預(yù)定的間距(pitch)形成的多個碼圖案(pattern);以及編碼器刷(encoder brush)，其在編碼盤上滑動的同時與鏡頭組21 —起移動，并且所述鏡頭位置檢測部分25被 配置為檢測在鏡頭組21的聚焦調(diào)節(jié)期間的移動距離。例如將由鏡頭驅(qū)動機構(gòu)24檢測的鏡 頭位置作為脈沖的數(shù)目而輸出。 由微型計算機定義鏡頭控制部分26，所述微型計算機例如包含存儲控制程序的 ROM和存儲與狀態(tài)信息相關(guān)的數(shù)據(jù)的諸如閃存的存儲器。 鏡頭控制部分26具有用于經(jīng)由連接器Ec與照相機機身10的主控制部分62通信 的通信功能。因而，鏡頭控制部分26可以向主控制部分62發(fā)送例如與鏡頭組21的焦距、 出射光瞳位置、光圈、焦點對準(zhǔn)距離和環(huán)境光量相關(guān)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，以及由鏡頭位置檢測 部分25檢測的與聚焦鏡頭211相關(guān)的位置信息，并且從主控制部分62接收例如與聚焦鏡 頭211的驅(qū)動量相關(guān)的數(shù)據(jù)。 光圈驅(qū)動機構(gòu)27被配置為通過經(jīng)由耦接器75從光圈驅(qū)動致動器76M接收驅(qū)動力 來改變光圈光闌23的光圈直徑。 現(xiàn)在將描述照相機機身10的電配置。除前述圖像拾取元件101和快門單元40外， 照相機機身IO包括模擬前端(AFE)5、圖像處理部分61、圖像存儲器614、主控制部分62、 閃光電路63、操作部分64、和VRAM 65 (65a和65b)。此外，照相機機身IO包括卡接口 (1/ F)66、存儲卡67、通信接口 (1/F)68、電源電路69、電池69B、快門驅(qū)動控制部分73A、快門驅(qū) 動致動器73M、光圈驅(qū)動控制部分76A和光圈驅(qū)動致動器76M。 例如由上述CMOS彩色區(qū)域傳感器來定義圖像拾取元件101，并且后面將描述的定 時控制電路51控制圖像拾取操作，所述圖像拾取操作包括圖像拾取元件101的曝光操作的 開始(和完成)、在圖像拾取元件101中所包括的像素的輸出選擇、以及像素信號的讀取。
AFE 5被配置為向圖像拾取元件101施加定時脈沖以使圖像拾取元件101執(zhí)行預(yù) 定的操作，并且還被配置為對從圖像拾取元件101輸出的圖像信號(即由CMOS區(qū)域傳感器 的像素光學(xué)地接收的一組模擬信號)執(zhí)行預(yù)定的信號處理、將該信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號、并 且向圖像處理部分61輸出該數(shù)字信號。該AFE 5包括定時控制電路51、信號處理部分52 以及A/D轉(zhuǎn)換部分53。 定時控制電路51基于從主控制部分62輸出的基準(zhǔn)時鐘來生成預(yù)定的定時脈沖 (即例如生成垂直掃描脈沖①Vn、水平掃描脈沖①Vm和重置信號①Vr的脈沖)，并且向圖 像拾取元件101輸出該定時脈沖以控制圖像拾取元件101的圖像拾取操作。此外，定時控 制電路51向信號處理部分52和A/D轉(zhuǎn)換部分53輸出預(yù)定的定時脈沖以控制信號處理部 分52和A/D轉(zhuǎn)換部分53的操作。 信號處理部分52被配置為對從圖像拾取元件101輸出的模擬圖像信號執(zhí)行預(yù)定 的模擬信號處理。信號處理部分52例如包括相關(guān)雙采樣(CDS)電路、自動增益控制(AGC) 電路和箝位電路。A/D轉(zhuǎn)換部分53被配置為基于從定時控制電路51輸出的定時脈沖，將從 信號處理部分52輸出的模擬R、G和B圖像信號轉(zhuǎn)換為具有多個比特(例如12比特)的數(shù)字圖像信號。 圖像處理部分61被配置為對從AFE 5輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理以創(chuàng)建圖像 文件，并且所述圖像處理部分61包括黑電平(black level)校正電路611，白平衡控制電 路612和伽馬(gamma)校正電路613。與圖像拾取元件101的讀取同步，將被圖像處理部 分61取入的圖像數(shù)據(jù)暫時寫入至圖像存儲器614中。隨后，通過訪問被寫入至圖像存儲器 614中的圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)在圖像處理部分61的每個塊中受到處理。
黑電平校正電路611被配置為將由A/D轉(zhuǎn)換部分53A/D轉(zhuǎn)換的R、G和B數(shù)字圖像 信號中的每個的黑電平校正為基準(zhǔn)黑電平。 白平衡控制電路612被配置為基于根據(jù)光源的基準(zhǔn)白電平，轉(zhuǎn)換用于R、 G和B顏 色分量的數(shù)字信號的電平(level)(調(diào)節(jié)白平衡(WB))。具體地，白平衡控制電路612基于 從主控制部分62接收的WB調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，從攝影主體中的亮度和色度數(shù)據(jù)，指定原始攝影主體 中被假定為白色的部分；確定前述部分中的R、 G和B顏色分量的平均值、G/R比和G/B比； 并且作為R和B校正增益來校正這些值的等級(level)。 伽馬校正電路613被配置為校正WB調(diào)整后的圖像數(shù)據(jù)的灰度級(gradation)特 性，具體地，伽馬校正電路613使用預(yù)先為每個顏色分量設(shè)置的伽馬校正表，對圖像數(shù)據(jù)的 電平執(zhí)行非線狀轉(zhuǎn)換和偏移調(diào)節(jié)。 圖像存儲器614被用于在攝影拍攝模式期間暫時存儲從圖像處理部分61輸出的
圖像數(shù)據(jù)，并且還被用作主控制部分62對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定處理所在的工作區(qū)域。在再現(xiàn)
模式期間，圖像存儲器614被用于暫時存儲從存儲卡67讀出的圖像數(shù)據(jù)。 由微型計算機來定義主控制部分62，所述微型計算機例如包含存儲控制程序的
ROM和暫時存儲數(shù)據(jù)的諸如RAM的存儲部分，并且被配置為控制圖像拾取設(shè)備1的每個部分
的操作。 閃光電路63被配置為將在閃光拍攝模式中從與閃光部分318或連接端子部分319 連接的外部閃光燈發(fā)出的光的量控制為由主控制部分62設(shè)置的值。 操作部分64包括模式設(shè)置轉(zhuǎn)盤305、控制值設(shè)置轉(zhuǎn)盤306、快門按鈕307、設(shè)置按鈕 組312、十字鍵盤314、按壓按鈕315和主開關(guān)317，并且被提供用于向主控制部分62輸入操 作信息。 VRAM 65a和65b每個具有與LCD 311和EVF 316中的像素數(shù)目相對應(yīng)的圖像信號 存儲容量，并且用作主控制部分62與LCD 311和EVF 316之間的緩沖存儲器。卡I/F 66 為用于在存儲卡67和主控制部分62之間發(fā)送和接收信號的接口 。存儲卡67為用于存儲 由主控制部分62生成的圖像數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)。通信I/F 68為例如用于向個人計算機或其 他外部設(shè)備發(fā)送圖像數(shù)據(jù)的接口。 電源電路69例如由恒定電壓電路形成，并且被配置為生成用于驅(qū)動整個圖像拾 取設(shè)備1的電壓，所述整個圖像拾取設(shè)備1包括諸如主控制部分62之類的控制部分、圖像 拾取元件101和其他各種驅(qū)動部分。由從主控制部分62施加至電源電路69的控制信號來 控制要施加至圖像拾取元件101的電力。電池69B由諸如堿性電池的原電池、或諸如鎳氫 可再充電電池之類的二次電池形成，并且用作用于向整個圖像拾取設(shè)備1供電的電源。
快門驅(qū)動控制部分73A被配置為基于從主控制部分62接收的控制信號來生成用 于快門驅(qū)動致動器73M的驅(qū)動控制信號。快門驅(qū)動致動器73M被配置為打開和關(guān)閉快門單元40。 光圈驅(qū)動控制部分76A被配置為基于從主控制部分62接收的控制信號來生成用 于光圈驅(qū)動致動器76M的驅(qū)動控制信號。光圈驅(qū)動致動器76M經(jīng)由耦接器75向光圈驅(qū)動 機構(gòu)27施加驅(qū)動力。 照相機機身10包括相位差A(yù)F計算電路77，其被配置為基于從黑電平校正電路 611輸出的、已經(jīng)經(jīng)歷了黑電平校正的圖像數(shù)據(jù)，執(zhí)行在使用圖像拾取元件101執(zhí)行AF控制 時必需的計算。 現(xiàn)在將描述使用相位差A(yù)F計算電路77的圖像拾取設(shè)備1的相位差A(yù)F操作。
圖像拾取設(shè)備1的相位差A(yù)F操作。 圖像拾取設(shè)備1能夠通過光學(xué)地接收透射過圖像拾取元件101中具有不同的出射 光瞳的部分的光，來執(zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測(相位差A(yù)F操作)。以下描述將 針對圖像拾取元件101的配置以及使用圖像拾取元件101的相位差A(yù)F操作的原理。
圖5和圖6為用于解釋圖像拾取元件101的配置的圖。 在圖像拾取元件101中，在圖像拾取元件101 (圖5)的圖像拾取面101f上以矩陣 排列的AF區(qū)域(area)Ef的每一個中，基于相位差檢測方法的焦點檢測是可能的。
向每個AF區(qū)域Ef提供普通像素IIO，所述普通像素IIO包括R像素111、 G像素 112和B像素113，其中R、G和B濾色器分別被布置在光電二極管和充當(dāng)聚光鏡頭的微鏡頭 ML(用虛線表示)之間。另一方面，如圖6中所示，還向每個AF區(qū)域Ef提供AF線(line) Lf。在每個AF線Lf中，沿圖像拾取元件101的垂直線(line)(垂直方向)排列AF傳感器 部分llf。每個AF傳感器部分llf通過使用一對微鏡頭ML1和ML2和光電轉(zhuǎn)換部分PD1和 PD2 (見圖9)來實現(xiàn)光瞳分割功能，以執(zhí)行相位差A(yù)F操作。 每個AF區(qū)域Ef還具有沒有上述光瞳分割功能的普通像素110的垂直線Ln(也被 稱作"普通像素線")。普通像素線Ln包括Gr線Ll，其中沿垂直方向交替排列G像素112 和R像素111 ;Gb線L2，其中沿垂直方向交替排列B像素113和G像素112。沿水平方向交 替排列Gr線Ll和Gb線L2，使得由普通像素110形成Bayer排列。在每個AF區(qū)域Ef中， 基本上通過具有比AF線Lf更多數(shù)目的線的普通像素線Ln來獲取攝影主體的圖像信息。
此外，在每個AF區(qū)域Ef中，沿水平方向周期性地形成AF線Lf ，在所述Af線Lf中， 沿垂直方向重復(fù)地排列每個具有兩個微鏡頭ML1和ML2的AF傳感器部分llf，所述兩個微 鏡頭ML1和ML2具有與普通像素110的微鏡頭ML相同的配置(半徑和曲率)。優(yōu)選地在沿 水平方向彼此相鄰的AF線Lf之間提供用作AF線Lf上的攝影主體的缺失圖像信息的補充 (complement)的普通像素線Ln(例如四個或更多的普通像素線Ln)?？梢杂上嗤N類的垂 直線(兩個Gr線Ll或兩個Gb線L2)來定義毗鄰每個AF線Lf的左側(cè)和右側(cè)的兩個普通 像素線Ln的組合，或可以由不同種類的垂直線( 一個為Gr線Ll而另一個為Gb線L2)來 定義毗鄰每個AF線Lf的左側(cè)和右側(cè)的兩個普通像素線Ln的組合。 在描述普通像素IIO和AF傳感器部分llf之間的區(qū)別之前，首先將描述普通像素 110的配置。 圖7為用于解釋普通像素110的配置的縱截面圖。圖7中所示的普通像素110的 陣列對應(yīng)于Gr線Ll (圖6)，所述Gr線Ll為沿垂直方向(Y方向)形成的普通像素線Ln。
在每個普通像素線Ln中，沿垂直方向(Y方向)以間距a來排列為相應(yīng)的普通像素110提供的光電轉(zhuǎn)換部分(光電二極管)PD。在具有作為Y方向上的長度(寬度)的間 距a的每個普通像素110中，如圖8中所示，例如毗鄰上和下邊緣提供每個具有作為電路 的連線(wiring)圖案的連線區(qū)域We，并且提供在平面圖中具有矩形形狀的光電轉(zhuǎn)換部分 PD。布置該矩形光電轉(zhuǎn)換部分，以使其縱向與水平方向?qū)R，或換言之，其橫向與垂直方向 對齊。另外，如圖7中所示，相鄰的光電轉(zhuǎn)換部分PD在其間具有用于保證連線區(qū)域We的固 定間隙P 。類似地，在其中光電轉(zhuǎn)換部分PD被沿垂直方向排列的AF線Lf(見圖9)中的相 鄰的光電轉(zhuǎn)換部分PD之間提供該間隙13 。具體地，在用作光接收部分的圖像拾取面101f 中，沿與垂直方向(第一方向)正交的水平方向(第二方向)提供多個垂直陣列(垂直線)， 在所述垂直陣列(垂直線)中，沿垂直方向以間距a排列光電轉(zhuǎn)換部分PD，在光電轉(zhuǎn)換部 分PD之間保持間隙13 ，從而形成光電轉(zhuǎn)換部分PD的矩陣排列。 在圖像拾取面101f中的相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換部分PD上方提供微鏡頭ML。在微鏡頭 ML和光電轉(zhuǎn)換部分PD之間具有三個金屬層，所述三個金屬層按照從頂部開始的順序具體 為第一金屬層41、第二金屬層42和第三金屬層43。第二金屬層42和第三金屬層43具有 遮光性質(zhì)，并且用作用于傳送電信號的線路(wire)(線狀元件(linear member))。沿水平 方向(X方向)布置第二金屬層42和第三金屬層43 (沿圖7中的圖的平面的法線布置所述 線路)。第一金屬層41用作所述兩個金屬層的接地面。濾色器FL被布置在第一金屬層41 上，并且在濾色器FL上提供微鏡頭ML。關(guān)于例如在Gr線L1中排列的普通像素110的陣列 中的濾色器FL，如圖7中所示，交替地排列綠色過濾器Fg和紅色過濾器Fr。
為了防止光電轉(zhuǎn)換部分PD接收在微鏡頭ML之間穿過的不必要的光，由第一金屬 層41光學(xué)地遮擋每個普通像素線Ln中的微鏡頭ML之間的空間。換言之，第一金屬層41 充當(dāng)例如具有在微鏡頭ML正下方的八邊形開孔OP的遮光掩模層。
現(xiàn)在將描述AF傳感器部分llf的配置。
圖9和10分別為用于解釋AF傳感器部分llf中的一個的配置的縱截面圖和平面 圖。在AF線Lf(圖6)中的一個上提供圖9和10中所示的AF傳感器部分llf。
如圖9中所示，AF傳感器部分llf包括光電轉(zhuǎn)換部分PD1，其在通過上側(cè)(+Y方 向側(cè))微鏡頭MLl看可更換鏡頭2時，光學(xué)地接收出射光瞳的上段Qal中的光束Tal ;以及 光電轉(zhuǎn)換部分PD2，其在通過下側(cè)(-Y方向側(cè))微鏡頭ML2看可更換鏡頭2時，光學(xué)地接收 出射光瞳的下段Qb2中的光束Tb2。在這兩個光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2之間布置一個光電 轉(zhuǎn)換部分PDm。與前述普通像素線Ln(圖7)相似，因為在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部分PD之間具 有間隙P，所以考慮間隙P而排列微鏡頭ML。詳細(xì)地講，在AF傳感器部分llf中，微鏡頭 ML1的光軸AX1與光電轉(zhuǎn)換部分PD1的上邊緣Ha對齊，并且微鏡頭ML2的光軸AX2與光電 轉(zhuǎn)換部分PD2的下邊緣Hb對齊。換言之，微鏡頭ML1的光軸AX1被布置在從光電轉(zhuǎn)換部分 PD1和上側(cè)相鄰光電轉(zhuǎn)換部分PD之間的間隙13的中心線Cl移位了預(yù)定移位距離La的位 置。另一方面，微鏡頭ML2的光軸AX2被布置在從光電轉(zhuǎn)換部分PD2和下側(cè)相鄰光電轉(zhuǎn)換 部分PD之間的間隙13的中心線C2移位了預(yù)定移位距離Lb的位置。具有這樣的配置的AF 傳感器部分llf允許通過分別光學(xué)地接收穿過微鏡頭ML1和ML2的光束Tal和Tb2的兩個 光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2來進(jìn)行出射光瞳分割。 在其中排列了前述AF傳感器部分llf的每個AF線Lf中，將被布置在光電轉(zhuǎn)換部 分PD上方的組件(即，第一至第三金屬層、濾色器和微鏡頭)相對于圖7中所示的普通像素線Ln而沿垂直方向(Y方向)移位半個間距(a/2)，并且還向內(nèi)移位所述微鏡頭對。例 如，關(guān)于每對微鏡頭ML1和ML2，通過將光軸AX1和AX2相對于普通像素線Ln移位半個間距 來將其光軸AX1和AX2分別與間隙13的中心線CI和C2對齊，隨后將光軸AX1和AX2朝向 中間的光電轉(zhuǎn)換部分PDm移位所述移位距離La和Lb (向內(nèi))。 具體地，每個AF傳感器部分llf中的兩個光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2與兩個微鏡頭 ML1和ML2之間的排列關(guān)系等于通過以下方式獲得的排列配置，所述方式即相對于光電轉(zhuǎn) 換部分PD，將對應(yīng)于AF傳感器部分llf中的微鏡頭ML1和ML2的普通像素線Ln中的特定 的微鏡頭ML沿垂直方向相對地移位半個間距a ，然后將前述微鏡頭ML進(jìn)一步向內(nèi)移位預(yù) 定移位距離La和Lb。將微鏡頭進(jìn)一步移位預(yù)定移位距離La和Lb的原因為如果只將微 鏡頭移位半個間距，則穿過每個出射光瞳的中心附近的攝影主體光將進(jìn)入連線區(qū)域We，因 而降低與光瞳分割相關(guān)的光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2將接收的光量。在上述排列配置中，在 每對相鄰的微鏡頭ML1和ML2之間提供遮光部分LS (LSp)，從而形成AF傳感器部分llf的 陣列(AF線Lf)。每個AF線Lf中的相鄰的AF傳感器部分llf具有在其之間提供的遮光 部分LSq，所述遮光部分LSq在垂直方向(Y方向)上的寬度小于遮光部分LSp在垂直方向 (Y方向)上的寬度。以此方式，可以通過略微改變普通像素線Ln的設(shè)許來形成AF線Lf， 從而簡化和便利AF線Lf的設(shè)計和制造。以下為在每個AF線Lf中的相鄰微鏡頭ML之間 提供的遮光部分LS的詳細(xì)描述。 如圖9中所示，在每個AF線Lf中，相對于在普通像素線Ln中形成的第一金屬層 41中的開孔0P(圖7)，第一金屬層44遮擋遮光部分LSp處的光。詳細(xì)地講，與形成圖7所 示的普通像素線Ln中的開孔OP所在的位置相對應(yīng)的兩個部分0Q1和0Q2(圖9)被第一 金屬層44遮擋，并且將具有約等于兩個像素的寬度的黑濾色器(黑色過濾器)Fbp放置在 第一金屬層44上。以此方式將黑色過濾器Fbp放置在第一金屬層44上以最小化重影眩光 (ghost flare)的出現(xiàn)。具體地，如果第一金屬層44的上表面被暴露，則從可更換鏡頭2進(jìn) 入的光被第一金屬層44反射，以至于使重影眩光出現(xiàn)。因此，使用黑色過濾器Fbp來吸收 該反射光。通過使用黑色過濾器Fbp和第一金屬層44來遮擋每個遮光部分LSp中的光，可 以恰當(dāng)?shù)睾腿菀椎卣趽踉摴?。在相鄰的AF傳感器部分llf之間的每個遮光部分中，布置具 有小于一個像素寬度的寬度的黑色過濾器Fbq。作為結(jié)果，如圖10中所示，在每個AF線Lf 中，交替地和重復(fù)地排列具有相對大寬度的黑色過濾器Fbp和具有相對小寬度的黑色過濾 器Fbq。 此外，在每個AF線Lf中，利用透明過濾器Ft作為在第一金屬層44中的開孔0P1 和0P2上方提供的濾色器。這允許將由每個AF傳感器部分llf接收的光量的增加，從而實 現(xiàn)更高的感光度。 在每個AF傳感器部分llf中，與微鏡頭ML1的光軸AX1最接近的、第二金屬層45 和第三金屬層46的上連線部分45a和46a被朝向光軸AXl更近地定位，以盡可能多地防止 來自出射光瞳的下段Qbl的光束Tbl進(jìn)入連線區(qū)域We。同樣，與微鏡頭ML2的光軸AX2最 接近的、第二金屬層45和第三金屬層46的下連線部分45b和46b被朝向光軸AX2更近地 定位，以盡可能多地防止來自出射光瞳的上段Qa2的光束Ta2進(jìn)入連線區(qū)域We。換言之， 如圖9中所示，在線段Ja(具有實線的箭頭)的沿Y方向的外側(cè)附近、以及在線段Jb (具 有虛線的箭頭)的沿Y方向的外側(cè)附近，提供沿水平方向(X方向)排列的連線部分45a、45b、46a和46b。具體地，線段Ja和Jb分別將圖9所示的微鏡頭ML1和ML2的最遠(yuǎn)端與光 電轉(zhuǎn)換部分PDl和PD2的邊緣Ha和Hb連接，所述最遠(yuǎn)端為在垂直方向(Y方向)上離彼此 最遠(yuǎn)的端，即上端Ma和下端Mb。以此方式排列連線部分45a、45b、46a和46b，以最小化對 光瞳分割的負(fù)面影響。具體地，如果入射在連線區(qū)域We上的光被連線區(qū)域We反射，則該反 射光可以被光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2光學(xué)地接收，這可能導(dǎo)致對光瞳分割的負(fù)面影響。除 連線部分45a、45b、46a和46b之外，可以提供用于使連線區(qū)域We上的入射光最少的虛連線 (dummywiring)。 利用具有以上配置的AF傳感器部分llf，來自出射光瞳的光瞳段(即出射光瞳的 上段Qal)的光束Tal穿過微鏡頭MLl和透明濾色器Ft，以被光電轉(zhuǎn)換部分PDl光學(xué)地接 收，并且來自出射光瞳的下段Qb2的光束Tbl穿過微鏡頭ML2和過濾器Ft，以被光電轉(zhuǎn)換部 分PD2光學(xué)地接收。換言之，在被形成在圖像拾取面lOlf中的光電轉(zhuǎn)換部分PD的矩陣排 列中，向特定的垂直陣列(即每個AF線Lf)提供多對光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2。每對的光 電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2經(jīng)由一對微鏡頭ML1和ML2光學(xué)地接收穿過上段Qal和下段Qb2的 攝影主體的光束Tal和Tb2，所述上段Qal和下段Qb2為在可更換鏡頭2的出射光瞳中在垂 直方向上沿彼此相反的方向偏斜地布置的一對分割區(qū)域。 在以下的描述中，在光電轉(zhuǎn)換部分PD1中獲得的光學(xué)接收數(shù)據(jù)將被稱作"a系列 數(shù)據(jù)"，而在光電轉(zhuǎn)換部分PD2中獲得的光學(xué)接收數(shù)據(jù)將被稱作"b系列數(shù)據(jù)"。例如，將在 下面參考圖11至圖15描述相位差A(yù)F的原理，所述圖ll至15示出從被排列在某個AF線 Lf (圖6)中的一組AF傳感器部分llf獲得的a系列數(shù)據(jù)和b系列數(shù)據(jù)。
圖11圖示了在將焦平面從圖像拾取元件101的圖像拾取面101f向近側(cè)散焦 200 ii m時獲得的模擬結(jié)果。圖12圖示了在將焦平面從圖像拾取面101f向近側(cè)散焦100 y m 時獲得的模擬結(jié)果。圖13圖示了其中焦平面與圖像拾取面101f—致的焦點對準(zhǔn)狀態(tài)的模 擬結(jié)果。圖14圖示了在將焦平面從圖像拾取面101f向遠(yuǎn)側(cè)散焦100 ii m時獲得的模擬結(jié) 果。圖15圖示了在將焦平面從圖像拾取面101f向遠(yuǎn)側(cè)散焦200 ii m時獲得的模擬結(jié)果。在 圖11至15中，橫軸代表光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2在AF線Lf方向上的位置，而縱軸代表來 自光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2的輸出。在圖11至15中，圖形Gal至Ga5 (用實線示出)每個 代表a系列數(shù)據(jù)，而圖形Gbl至Gb5 (用虛線示出)每個代表b系列數(shù)據(jù)。
在將由圖11至15中的a系列圖形Gal至Ga5所代表的a系列圖像序列與b系列 圖形Gal至Ga5所代表的b系列圖像序列比較時，明顯地，隨著散焦量增加，a系列圖像序 列和b系列圖像序列之間在AF線Lf方向上出現(xiàn)的移位量(位移量)增加。
在將一對圖像序列(即a系列圖像序列和b系列圖像序列)之間的移位量和散焦 量之間的關(guān)系畫進(jìn)圖形中時，獲得圖16中所示的圖形Gc。在圖16中，橫軸代表a系列圖像 序列的重心位置和b系列圖像序列的重心位置之間的差(像素間距)，而縱軸代表散焦位置 (ym)。例如可以通過以下方程(1)來確定每個圖像序列的重心位置Xg: Xg=- …(1 )
S Yrf丫2十"…十Yn 在方程(1)中，&至Xn每個代表例如從對應(yīng)的AF線Lf的上端起的光電轉(zhuǎn)換部分 PD1和PD2的位置，而l至Yn每個代表在位置&至Xn中的每一個處來自光電轉(zhuǎn)換部分PD1 或PD2的輸出值。
13
如圖16中的圖形Gc所示，一對圖像序列的重心位置的差和散焦量具有比例關(guān)系。 可以由以下方程(2)表達(dá)該關(guān)系，其中用DF(ym)表示散焦量，并且用C(ym)表示重心位 置的差。DF = kXC (2) 在方程(2)中，系數(shù)k代表關(guān)于圖16中的圖形Gc的斜率(gradient)Gk(用虛線 示出)，并且可以預(yù)先從例如工廠測試獲得所述斜率Gk。 據(jù)此，在使用相位差A(yù)F計算電路77來確定關(guān)于由AF傳感器部分llf獲得的a系 列數(shù)據(jù)和b系列數(shù)據(jù)的重心位置的差(相位差)之后，使用方程(2)來計算散焦量。通過 向聚焦鏡頭211施加與所計算的散焦量相等的驅(qū)動量，可以執(zhí)行用于將聚焦鏡頭211移動 至所檢測的焦位置(focal position)的自動聚焦(AF)控制?？梢曰诒谎b配到照相機機 身10的可更換鏡頭2的設(shè)計值來唯一地確定前述散焦量和用于聚焦鏡頭211的驅(qū)動量之 間的關(guān)系。 在圖像拾取設(shè)備1中，向圖像拾取元件101提供用于相位差A(yù)F操作的AF傳感器 部分llf，并且所述AF傳感器部分llf每個包括具有與普通像素線Ln中的光電轉(zhuǎn)換部分 PD相同的尺寸的一對光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2、一對微鏡頭ML1和ML2、以及具有在微鏡頭 ML1和ML2正下方的開孔0P1和0P2的第一金屬層44，所述開孔0P1和0P2具有與微鏡頭 ML1和ML2相同的尺寸。因而，圖像拾取元件(即具有相位差檢測功能的圖像拾取元件)IOI 能夠精確地執(zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測，并且即使在像素變得小型化時仍然能夠 被令人滿意地制造。與日本未審查專利申請公開No. 2005-303409中討論的具有相位差檢 測功能的圖像拾取元件(其中通過使用金屬層(遮光掩模)中的小開孔限制攝影主體光來 實施光瞳分割)相比，在本實施例中，可以最小化對需要的光束的遮擋，從而減小光電轉(zhuǎn)換 部分PD1和PD2的感光度的降低。此外，在日本未審查專利申請公開No. 2005-303409中討 論的具有相位差檢測功能的圖像拾取元件中，因為具有小開孔的金屬層從光電轉(zhuǎn)換部分上 方凸出從而被暴露，所以暴露的金屬層可能可以導(dǎo)致出現(xiàn)重影眩光。相比之下，因為在根據(jù) 本實施例的圖像拾取元件101中，在第一金屬層44上布置黑色過濾器Fb，所以可以防止重 影眩光的出現(xiàn)。 如圖9中所示，布置每個AF傳感器部分llf中的微鏡頭ML1和ML2，以使其相應(yīng)的 光軸AX1和AX2延伸經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2的邊緣Ha和Hb，所述邊緣Ha和Hb為在 垂直方向(Y方向)上最遠(yuǎn)離彼此的邊緣。作為結(jié)果，即使在對應(yīng)的AF線Lf中在其間具有 間隙P的情況下布置光電轉(zhuǎn)換部分PD以保證連線區(qū)域We，穿過出射光瞳中心附近的光束 仍然可以被光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2光學(xué)地接收，從而使光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2的輸出 減小最小，并且允許高度可靠的相位差A(yù)F操作。 因為如圖9中所示，每個AF傳感器部分llf中的光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2是在對 應(yīng)的AF線Lf中具有被布置在它們之間的一個光電轉(zhuǎn)換部分PDm的兩個相鄰的光電轉(zhuǎn)換部 分PD，所以即使利用其中排列了光電轉(zhuǎn)換部分PD(在它們之間保持間隙13)的圖像拾取元 件101的像素線，仍然可以恰當(dāng)?shù)匦纬葾F傳感器部分1 lf 。在提供沿與AF線Lf (在下文中 有時被稱作"第一AF線")的方向不同的方向(例如水平方向(X方向))延伸的不同的AF 線(在下文中有時被稱作"第二AF線")時，可以在第一AF線和第二AF線之間的交叉點處 布置前述光電轉(zhuǎn)換部分PDm，使得可以不必劃分AF線而獲得連續(xù)的線輸出。
修改 作為如圖6所示的、采用具有AF線Lf(其包括具有與普通像素110中的微鏡頭相 同的配置的微鏡頭ML1和ML2)的AF區(qū)域Ef的以上實施例的替代，可以采用如圖17所示 的、具有AF線Lfa的AF區(qū)域Efa，所述AF線Lfa包括具有比普通像素110中的微鏡頭的 直徑更大的直徑的微鏡頭MLa和MLb。在該情況中，向第一金屬層44提供具有根據(jù)微鏡頭 MLa和MLb的直徑而設(shè)置的尺寸的開孔，具體地，比圖9中所示的開孔0P1和0P2稍大的開 孔。利用這些微鏡頭MLa和MLb (和第一金屬層44中的開孔)，可以增強AF線Lfa中的AF 傳感器部分llfa的感光度。 作為如圖6所示的、采用具有AF線Lf (其包括遮光部分LS，每個遮光部分LS占據(jù) 每對彼此分開等于一個像素或更多的距離的微鏡頭ML1和ML2之間的整個區(qū)域)的AF區(qū) 域Ef的以上實施例的替代，可以采用如圖18所示的、具有AF線Lfb的AF區(qū)域Efb，所述 AF線Lfb每個具有被插入在一對微鏡頭ML1和ML2之間的諸如G像素112之類的普通像 素110。在該情況中，在一對微鏡頭ML1和ML2與普通像素IIO之間的區(qū)域中形成遮光部分 LSa和LSb。利用該配置，可以通過被插入在AF線Lfb中的普通像素IIO來減少AF線中的 攝影主體的缺失圖像信息，并且可以通過使用由這些普通像素110獲取的圖像信息的補充 處理來實現(xiàn)改善的圖像質(zhì)量。 作為如圖6所示的、采用具有只由AF傳感器部分llf構(gòu)成的AF線Lf的AF區(qū)域 Ef的以上實施例的替代，可以采用如圖19所示的、具有AF線Lf c的AF區(qū)域Ef c ，在AF線 Lfc中，在相鄰的AF傳感器部分llf之間插入普通像素110。在該情況中，AF線Lfc中的 普通像素110的圖像信息可以被用作對AF傳感器llf中的攝影主體的缺失圖像信息的補 充，從而實現(xiàn)改善的圖像質(zhì)量。 在以上實施例中，可替代地，可以省略圖9所示的、被插入在每個AF傳感器部分 llf中的一對光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2之間的中央光電轉(zhuǎn)換部分PDm。詳細(xì)地講，如圖20 中所示的AF傳感器部分llfd中那樣，被布置在一對微鏡頭ML1和ML2之間的遮光部分LSr 可以相對于圖9中所示的遮光部分LSp被縮短與一個像素相等的長度，而不提供一對光電 轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2之間的光電轉(zhuǎn)換部分。作為結(jié)果，如圖21中所示的AF區(qū)域Efd中那 樣，形成AF線Lfd，使得每對微鏡頭ML1和ML2之間的距離減小，從而提高光瞳分割的精度。
作為對如圖9所示的、采用AF傳感器部分llf(其中第一金屬層44覆蓋黑色過濾 器Fbp的下側(cè))的根據(jù)以上實施例的圖像拾取元件IOI的替代，可以采用如圖22所示的AF 傳感器部分llfe，其每個具有在第一金屬層44a的、在黑色過濾器Fbp正下方的部分中的開 孔0Pm。在該情況中，黑色過濾器Fbp優(yōu)選地具有低透射率(例如3%或更低)以減少穿過 黑色過濾器Fbp以至于被布置在其正下方的光電轉(zhuǎn)換部分PDm光學(xué)地接收的光量。
另一方面，在以上實施例中，可以省略圖9中所示的配置中的黑色過濾器Fbp和 Fbq。在該情況中，雖然前述第一金屬層被暴露，并且存在可能出現(xiàn)重影眩光的擔(dān)憂，但是這 可以通過例如將第一金屬層的上表面涂為黑色或使用由黑色導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電層作為 第一金屬層來避免。 雖然在以上實施例中在單反射型數(shù)字照相機中提供具有AF線Lf的圖像拾取元件 IOI，但可以替代地在緊湊型數(shù)字照相機中提供圖像拾取元件IOI。 雖然以上實施例中的AF傳感器部分每個被提供有第一金屬層44中的開孔0P1和0P2上方的透明濾色器，但可替換地，考慮到更好的聚焦精度，可以向AF傳感器部分提供具
有高可視性的綠色濾色器，或可以向AF傳感器部分提供紅色或藍(lán)色濾色器。 雖然如圖9中所示，以上實施例中的每個AF傳感器部分中的微鏡頭ML1和ML2的
光軸AX1和AX2分別與光電轉(zhuǎn)換部分PD1的上邊緣Ha和光電轉(zhuǎn)換部分PD2的下邊緣Hb精
確地對齊，但光軸AX1和AX2可以與邊緣Ha和Hb略微不對齊。換言之，可以布置微鏡頭ML1
和ML2的光軸AX1和AX2以延伸經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換部分PD1和PD2的上邊緣Ha和下邊緣Hb的附近。 本申請包含與2009年1月8日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2009-002326中公開的主題相關(guān)的主題，所述申請的整體內(nèi)容通過引用而被合并于此。
以上描述的本發(fā)明的實施例僅僅是例子，并且不意圖限制本發(fā)明。以上未描述的 無數(shù)修改是可允許的，只要它們在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種圖像拾取元件，包括具有光電轉(zhuǎn)換部分的矩陣排列的光接收部分，通過沿與第一方向正交的第二方向布置多個第一方向陣列來形成所述矩陣排列，每個所述第一方向陣列具有沿第一方向排列的光電轉(zhuǎn)換部分，在所述光電轉(zhuǎn)換部分之間保持預(yù)定間隙；以及在光接收部分上方所提供的多個微鏡頭，其中光電轉(zhuǎn)換部分的矩陣排列中的某個第一方向陣列被提供有一對光電轉(zhuǎn)換部分，所述一對光電轉(zhuǎn)換部分經(jīng)由一對微鏡頭光學(xué)地接收穿過攝影光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的一對分割區(qū)域的攝影主體光束，所述一對分割區(qū)域在第一方向上被沿彼此相反的方向偏斜地布置，并且其中所述一對微鏡頭被布置為使得其光軸延伸經(jīng)過所述一對光電轉(zhuǎn)換部分的邊緣附近，所述邊緣為在第一方向上離彼此最遠(yuǎn)的各邊緣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取元件，其中所述預(yù)定間隙具有在其中形成的電連線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的圖像拾取元件，其中所述一對光電轉(zhuǎn)換部分包括被布置在所述某 個第一方向陣列中的一個光電轉(zhuǎn)換部分的相反側(cè)上的兩個相鄰的光電轉(zhuǎn)換部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取元件，其中在所述矩陣排列中排列的光電轉(zhuǎn)換部分在平 面圖中具有矩形形狀，并且其中所述第一方向為每個光電轉(zhuǎn)換部分的橫向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像拾取元件，其中，在分別將所述一對微鏡頭的、作為在第一方 向上離彼此最遠(yuǎn)的端的各端與所述最遠(yuǎn)的各邊緣連接的線段的沿第一方向的外側(cè)附近，提 供具有遮光性質(zhì)且被沿第二方向布置的線狀元件。
6. —種圖像拾取設(shè)備，包括 攝影光學(xué)系統(tǒng)；禾口圖像拾取元件，被配置為光學(xué)地接收穿過攝影光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的攝影主體光， 其中所述圖像拾取元件包括具有光電轉(zhuǎn)換部分的矩陣排列的光接收部分，通過沿與第一方向正交的第二方向布置 多個第一方向陣列來形成所述矩陣排列，每個所述第一方向陣列具有沿第一方向排列的光 電轉(zhuǎn)換部分，在所述光電轉(zhuǎn)換部分之間保持預(yù)定間隙；以及在光接收部分上方所提供的多個微鏡頭，其中光電轉(zhuǎn)換部分的矩陣排列中的某個第一方向陣列被提供有一對光電轉(zhuǎn)換部分，所 述一對光電轉(zhuǎn)換部分經(jīng)由一對微鏡頭光學(xué)地接收穿過出射光瞳中的一對分割區(qū)域的攝影 主體光束，所述一對分割區(qū)域在第一方向上被沿彼此相反的方向偏斜地布置，并且其中所述一對微鏡頭被布置為使得其光軸延伸經(jīng)過所述一對光電轉(zhuǎn)換部分的邊緣附 近，所述邊緣為在第一方向上離彼此最遠(yuǎn)的各邊緣。
全文摘要
一種圖像拾取元件包括具有矩陣排列的光接收部分，通過沿與第一方向正交的第二方向布置第一方向陣列來形成所述矩陣排列，每個第一方向陣列具有沿第一方向排列的光電轉(zhuǎn)換部分，在光電轉(zhuǎn)換部分之間保持預(yù)定間隙；以及在光接收部分上方所提供的多個微鏡頭。矩陣排列中的某個第一方向陣列被提供有一對光電轉(zhuǎn)換部分，所述一對光電轉(zhuǎn)換部分經(jīng)由一對微鏡頭光學(xué)地接收穿過攝影光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的一對分割區(qū)域的攝影主體光束，所述一對分割區(qū)域在第一方向上被沿彼此相反的方向偏斜地布置。所述一對微鏡頭被布置為使得其光軸延伸經(jīng)過所述一對光電轉(zhuǎn)換部分的邊緣附近，所述邊緣為在第一方向上離彼此最遠(yuǎn)的各邊緣。
文檔編號G03B13/36GK101794797SQ201010001539
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者下田和人, 宇井博貴, 勝田恭敏, 藤井真一, 西村豐 申請人:索尼公司