本發(fā)明涉及在攝像面上配置有用于通過相位差方式進行焦點檢測的焦點檢測用像素的攝像元件和具有該攝像元件的攝像裝置。

背景技術(shù)：

以往已知在攝像元件的一部分上配置有用于通過相位差方式進行焦點檢測的焦點檢測用像素的攝像元件。例如，專利文獻1公開了如下的攝像元件：在該攝像元件上，作為焦點檢測用像素而沿水平方向配置有使得來自右側(cè)的被攝體光束入射到像素的右開口像素(簡稱為R像素)、以及使得來自左側(cè)的被攝體光束入射到像素的左開口像素(簡稱為L像素)。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國公開專利2013-257494號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明欲解決的課題

專利文獻1中，焦點檢測用像素的遮光圖案的特性僅有1種，因此遮光圖案被設(shè)計為焦點精度在對焦附近變高。然而，在攝影鏡頭的位置從對焦位置大幅偏離，成為大散焦狀態(tài)(也稱作大模糊狀態(tài))的情況下，被攝體像的亮度圖案不清晰，無法檢測散焦量。特別在攝影鏡頭的開口F值小的明亮鏡頭中容易發(fā)生這種情況。

在AF動作中，如果縮小攝影鏡頭的光圈，則雖然能夠使被攝體像的亮度圖案變得清晰，然而由于進行光圈驅(qū)動，所以耗費時間，使得AF時間變長。此外，可以考慮通過配置大散焦狀態(tài)檢測用的焦點檢測用像素的遮光圖案和對焦附近檢測用的焦點檢測用像素的遮光圖案來解決上述的課題。然而，在配置多個遮光圖案的焦點檢測用像素時，難以確保畫質(zhì)性能。尤其當在配置于G像素(配置有綠色濾色器的像素)的位置上的焦點檢測用像素中配置多個遮光圖案時，無法進行焦點檢測用像素的校正處理。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠確保畫質(zhì)性能，并且在大散焦狀態(tài)下能夠迅速地進行焦點檢測的攝像元件和攝像裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明第1方面的攝像裝置具有：多個攝像用像素；多個焦點檢測用像素，該多個焦點檢測用像素的受光部的開口位置相對于該攝像用像素偏離；以及多個濾色器，該多個濾色器對應(yīng)于上述攝像用像素和焦點檢測用像素配置，開口位置在第1方向上偏離的第1焦點檢測用像素配置于上述攝像用像素的與第1濾色器對應(yīng)的位置上，開口位置在上述第1方向上偏離，并且開口率與上述第1焦點檢測用像素不同的第2焦點檢測用像素配置于與上述第1濾色器對應(yīng)的位置上。

本發(fā)明第2方面的攝像裝置具有攝像元件，該攝像元件包含多個攝像用像素和受光部的開口位置相對于該攝像用像素偏離的多個焦點檢測用像素，該攝像裝置具有在攝影畫面內(nèi)設(shè)定焦點檢測區(qū)域的焦點檢測區(qū)域設(shè)定部，上述攝像元件中，開口位置在第1方向上偏離的第1焦點檢測用像素配置于上述攝像用像素的與第1濾色器對應(yīng)的位置上，開口位置在上述第1方向上偏離并且開口率與上述第1焦點檢測用像素不同的第2焦點檢測用像素配置于與上述第1濾色器對應(yīng)的位置上，在與上述焦點檢測區(qū)域相當?shù)纳鲜鰯z像元件的區(qū)域中不配置上述第2焦點檢測用像素。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，可提供一種確保畫質(zhì)性能，并且在大散焦狀態(tài)下能夠迅速地進行焦點檢測的攝像元件和攝像裝置。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件的像素排列的俯視圖。

圖2是表示在本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件中RL像素與BT像素的配置關(guān)系的俯視圖。

圖3是表示在本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件中，通常的焦點檢測用像素和大散焦狀態(tài)時的焦點檢測用像素的配置和開口部的形狀的圖。

圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件的焦點檢測用像素的特性的曲線圖。

圖5是表示本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件中像素的配置的圖。

圖6是說明本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件中混合讀出的圖。

圖7是表示本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件中大散焦狀態(tài)時的焦點檢測用像素的配置的圖。

圖8是表示應(yīng)用了本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件的數(shù)字相機的主要電氣結(jié)構(gòu)的框圖。

圖9是表示應(yīng)用了本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件的數(shù)字相機的動作的流程圖。

具體實施方式

以下，作為本發(fā)明的一個實施方式說明用于攝像元件的示例。本實施方式的攝像元件基本具備像素遮光型的像面相位差A(yù)F功能，將水平像素列(RL像素列)按照4像素間距以上的間隔配置(具體參見圖1等)，并且將垂直像素列(TB像素列)也按照4像素間距以上的間隔配置。該TB像素列以將RL像素列正好旋轉(zhuǎn)90度后的間隔配置(具體參見圖2(b))。

此外，在配置于G像素以外的像素(例如參見圖1-3所示的Bb像素或Rr像素)上的焦點檢測用像素中，使遮光率存在2種以上的不同遮光率(具體參見圖3、圖4等)。該2種遮光率中的一種遮光率是用于確保對焦附近的性能的像素，而另一種遮光率是用于在大散焦狀態(tài)下檢測散焦量的像素。此外，焦點檢測用像素配置于攝像面的有效區(qū)域的整體的面上，以同一間距配置焦點檢測用像素，將其中一部分的像素(T2像素、B2像素)作為大散焦用的像素，并配置為線狀(具體參見圖3(e)、圖7等)。

此外，進行控制以在混合讀出時將配置有大散焦用的焦點檢測用像素(例如參見圖3(c)的T2像素、B2像素)的AF像素列跳過而進行讀出(關(guān)于混合讀出參見圖6)。大散焦用的焦點檢測用像素(參照T2像素、B2像素)配置于AF測距區(qū)域的間隙或邊界附近(具體參見圖7)。大散焦用的焦點檢測用像素細密配置于畫面的中央附近，還配置于畫面內(nèi)的外側(cè)(具體參見圖7)。在配置于G像素以外的焦點檢測用像素中配置大散焦用的焦點檢測用像素。

圖1表示攝像元件21的攝像用像素和焦點檢測用像素的配置。圖1是將右側(cè)開口的焦點檢測用像素(R像素)和左側(cè)開口的焦點檢測用像素(L像素)在橫向(水平方向)上以4像素間距的間隔配置的示例。另外，圖1中采用了4像素間距的間隔，而只要具有4像素間距以上的間隔即可。其原因在于，如果將焦點檢測用像素配置為小于4像素間距，則難以保證畫質(zhì)性能。

圖1中，在不包含焦點檢測用像素的通常的拜耳排列的攝像元件的情況下R像素或L像素配置于配置有G像素(具有G濾色器的攝像用像素)的位置的一部分位置上。在不配置R像素或L像素的情況下，在2×2像素的范圍內(nèi)，沿斜向配置2個G像素(配置有綠色濾色器的攝像用像素)，而在其他的斜向的位置上配置有1個Bb像素(配置有藍色濾色器的攝像用像素)和1個Rr像素(配置有紅色濾色器的攝像用像素)。

并且，圖1中，在不包含焦點檢測用像素的通常的拜耳排列的攝像元件的情況下，在配置有G像素的位置(x1，y1)、(x5，y1)、(x9，y1)、(x13，y1)、···、(x3，y9)、(x7，y9)、(x11，y9)、(x15，y9)、···上配置有R像素，并且在位置(x1，y5)、(x5，y5)、(x9，y5)、(x13，y5)、···、(x3，y13)、(x7，y13)、(x11，y13)、(x15，y13)、···上配置有L像素。這樣，R像素和L像素沿橫向(水平方向)每隔4像素配置于不包含焦點檢測用像素的通常的攝像元件的配置G像素的一部分位置上。

此外，在進行焦點檢測時，可以分別使用R像素和L像素的各1個來計算相位差，而在本實施方式中，將攝像元件21的縱向(垂直方向)的規(guī)定范圍內(nèi)(Rsumarea內(nèi))的R像素的輸出相加，作為1個像素的圖像數(shù)據(jù)來處理。同樣地，將攝像元件21的縱向(垂直方向)的規(guī)定范圍內(nèi)(Lsumarea內(nèi))的L像素的輸出相加，作為1個像素的圖像數(shù)據(jù)來處理。根據(jù)該規(guī)定范圍內(nèi)的R像素的相加值和L像素的相加值的橫向(水平方向)的變化計算相位差。

此外，在規(guī)定的范圍內(nèi)(Rsumarea和Lsumarea)，將y方向上不同位置的R像素在x方向上錯開2個像素來配置。即，相對于位置(x，y1)、(x5，y1)、···的R像素，在橫向上錯開2個像素的(x3，y9)、(x7，y9)、···也配置R像素。其原因在于，相對于取樣間距(圖1的示例為4像素)更細密地配置焦點檢測用像素，能夠確保AF精度。對于L像素也采用同樣的配置。

接著，使用圖2，說明T像素和B像素的配置。圖2(a)與圖1所示的像素排列相同。當以該圖2(a)的右下角O為中心順時針旋轉(zhuǎn)90度，并在Bb像素的位置配置B像素和T像素時，可得到圖2(b)的像素配置。并且，當將圖2(a)所示的R像素和L像素與圖2(b)所示的T像素和B像素重合時，如圖2(c)所示，可得到RL像素(表示R像素和L像素的雙方時的簡稱)和TB像素(表示T像素和B像素的雙方時的簡稱)的像素配置。

例如，當將位置(x1，y1)的R像素以位置O為中心旋轉(zhuǎn)90度(位置(x16，y1))，為使其對應(yīng)于圖2(a)的配置的Bb像素而向左斜下方移動1個像素的距離時，成為(x15，y2)的位置，將B像素配置于該位置處。另外，當將位置(x1，y5)的L像素以位置O為中心旋轉(zhuǎn)90度(位置(x12，y1))，為使其對應(yīng)于圖2(a)的配置的Bb像素而向左斜下方移動1個像素的距離時，成為(x11，y2)的位置，將T像素配置于該位置處。

這樣，本實施方式的像素配置(圖2(c)所示)以4像素間距以上的間隔配置RL像素的水平像素列，并且，TB像素的垂直像素列是與RL像素列相同的像素間距，以將RL像素列正好旋轉(zhuǎn)90度后的間隔配置。此外，TB像素的位置原本位于Bb像素的位置，代替藍色濾色器而置換為綠色或透明的濾色器。

下面，使用圖3，說明在通常時使用的焦點檢測用像素和在大散焦狀態(tài)時使用的焦點檢測用像素。圖3(a)表示通常時使用的焦點檢測用像素(RL像素、TB像素)的配置。圖3(a)中的通常的焦點檢測用像素的配置與圖2(c)的像素配置實質(zhì)上相同，而為了便于說明，變更了坐標系。圖3(a)與圖2(c)的坐標的對應(yīng)如下所示。將從圖3(a)到圖2(c)的對應(yīng)利用→表示時，(x1，y1)→(x9，y1)、(x1，y16)→(x9，y16)、(x8，y1)→(x16，y1)、(x8，y16)→(x16，y16)。

圖3(b)表示通常的焦點檢測用像素內(nèi)的T像素和B像素的遮光部件的形狀。遮光部件21a表示B像素的開口形狀(遮光形狀)。即，遮光部件21a遮擋來自上側(cè)的被攝體光束，以使得來自下側(cè)的被攝體光束入射到焦點檢測用像素(B像素)。另一方面，圖3(b)所示的遮光部件21b表示T像素的開口(遮光形狀)。即，遮光部件21b遮擋來自下側(cè)的被攝體光束，以使得來自上側(cè)的被攝體光束入射到焦點檢測用像素(T像素)。

圖3(c)表示大散焦狀態(tài)時使用的焦點檢測用像素(RL像素、T2像素、B2像素)的配置。圖3(c)中的大散焦時使用的焦點檢測用像素的配置對于RL像素而言與圖3(a)相同。然而，如圖3(c)所示，在圖3(a)的B像素和T像素的位置上配置B2像素和T2像素。

圖3(d)示出作為大散焦狀態(tài)時使用的焦點檢測用像素的T2像素和B2像素的開口形狀。遮光部件21c表示B2像素的開口形狀(遮光形狀)。即，遮光部件21c遮擋來自上側(cè)的被攝體光束和來自偏離了光軸的下側(cè)的被攝體光束，以使得從下側(cè)通過了光軸中心附近的被攝體光束入射到焦點檢測用像素(B2像素)。如圖所示，在上側(cè)的一半和下側(cè)的一部分設(shè)有遮光部。后面使用圖4說明基于該遮光部件21c的B2像素的感光度特性。

另一方面，圖3(d)所示的遮光部件21d表示T2像素的開口(遮光形狀)。即，遮光部件21d遮擋來自下側(cè)的被攝體光束和來自偏離了光軸的上側(cè)的被攝體光束，以使得從上側(cè)通過了光軸中心附近的被攝體光束入射到焦點檢測用像素(T2像素)。如圖所示，在下側(cè)的一半和上側(cè)的一部分設(shè)有遮光部。后面使用圖4說明基于該遮光部件21d的T2像素的感光度特性。

圖3(e)表示配置有通常時的焦點檢測用像素(RL像素、TB像素)的區(qū)域和配置有大散焦狀態(tài)時檢測用的焦點檢測用像素(RL像素、T2像素、B2像素)的區(qū)域。即，圖3(e)表示攝像元件21的攝像面的整個區(qū)域。并且，區(qū)域21m上配置有將TB像素配置于垂直像素列的通常時用的焦點檢測用像素。此外，區(qū)域21n上配置有將T2像素、B2像素配置于垂直像素列(圖3(e)的示例為6列)的大散焦用的焦點檢測用像素。另外，后面使用圖7說明配置有焦點檢測用像素的區(qū)域21n與AF測距區(qū)域的關(guān)系。

本實施方式中，通常時的焦點檢測用像素(T像素、B像素)和大散焦時的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)以相同間距、相同周期配置。因此，如后所述，在從攝像元件21進行混合讀出時，易于跳過。此外，大散焦時的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)在攝像元件21的攝像面的大致中央附近細密地配置，而在周邊部稀疏配置。其原因在于，如后所述，在將攝像元件21組裝入攝像裝置時，通常AF區(qū)域集中于攝影畫面中央附近，而通過將大散焦時的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)在中央部比在周邊部配置得更細密，能夠提高其與AF區(qū)域的一致度。

下面，使用圖4，說明通常時的焦點檢測用像素(R像素、L像素)和大散焦時的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)的特性。首先，圖4(a)表示通常的攝像用像素的感光度變化和焦點檢測用像素(R像素、L像素)的感光度變化。在該曲線圖中，橫軸表示被攝體光束的入射角度，入射角度0度是垂直于攝像面的入射角度。另外，縱軸表示歸一化感光度(a.u.：arbitrary unit)。

根據(jù)圖4(a)可知，通常的攝像用像素的感光度N在入射角度的全域具有感光度，并且以入射角度0度為中心而大致左右對稱。另外，作為焦點檢測用像素的R像素的感光度R1在入射角度為負側(cè)時具有感光度，而在入射角度θr1附近成為感光度的最大值。此外，攝像用像素的感光度N在與R像素的感光度成為最大值的角度相比更靠負側(cè)的角度時差較小。進而，R像素的感光度在入射角度為正側(cè)時較小，而在入射角度為大于θr0的角度時感光度可視作最小值。

此外，作為焦點檢測用像素的L像素的感光度L1在入射角度為正側(cè)時具有感光度，并且在入射角度θl1附近成為感光度的最大值。此外，攝像用像素的感光度N在與L像素的感光度為最大值的角度相比更靠正側(cè)的角度時差較小。進而，L像素的感光度在入射角度為負側(cè)時較小，而在入射角度為小于θl0的角度時感光度可視作最小值。

這樣，R像素和L像素的感光度特性以入射角度0度附近作為中心，在R像素和L像素的感光度的峰值間的范圍PL1內(nèi)呈左右對稱。此外，兩個像素的感光度值在入射角度0度附近相交叉，在圖4(a)的示例中，交叉點角度時的感光度值為0.5左右，并且交叉點附近的兩個感光度的斜率的絕對值大致相等。

圖4(b)表示通常的攝像用像素的感光度變化和大散焦時的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)的感光度變化。在該曲線圖中，與圖4(a)同樣地，橫軸表示被攝體光束的入射角度，入射角度0度是像素的大致中心。另外，縱軸表示歸一化感光度(a.u.：arbitrary unit)。

圖4(b)中，通常的攝像用像素的感光度N示出與圖4(a)同樣的形狀。作為大散焦時的焦點檢測用像素的B2像素的感光度B2在入射角度為負側(cè)時具有感光度，而在入射角度θb2附近感光度值成為峰值。此外，作為大散焦時的焦點檢測用像素的T2像素的感光度T2在入射角度為正側(cè)時具有感光度，而在入射角度θt2附近感光度值成為峰值，與B2像素的峰值大致相同。

這樣，B2像素和T2像素的感光度特性以入射角度0度附近為中心，在B2像素和T2像素的感光度的峰值間的范圍PL2內(nèi)呈左右對稱。此外，兩個像素的感光度值在入射角度0度附近相交叉，在圖4(b)的示例中，交叉點處的感光度值小于0.5，與通常時相比，交叉點角度的感光度值變低。此外，交叉點附近的兩個感光度的斜率的絕對值大致相等，該角度與通常時相比變小。

因此，大散焦時，與通常時相比，峰值間的角度范圍變小，峰值感光度值變低，交叉點角度的感光度值也變低，進而交叉點角度的斜率也變小。因此，在大散焦狀態(tài)下，通過使用來自T2像素和B2像素的信號，而容易產(chǎn)生來自上側(cè)的被攝體光束與來自下側(cè)的被攝體光束之差，能夠計算散焦量。

下面，使用圖5，說明本實施方式的攝像用像素、焦點檢測用像素(R像素、L像素、T像素、B像素、T2像素、B2像素)的配置的一例。圖5的示例中，示出了縱向(垂直方向)16個像素、橫向(水平方向)64個像素的配置例(圖5的示例中，上段的右端與下段的左端連接，在附圖中為了方便而劃分為上下來記載)。焦點檢測用像素如使用圖3(e)所說明的那樣，以相同間距配置于畫面整體的面上(圖5的示例為4像素間距)，并將其中一部分的像素(T像素和B像素)置換為大散焦用的像素(T2像素、B2像素)且配置于行上。

即，在圖5所示的例子中，T像素和B像素例如配置于彼此相離4個像素的x3列和x7列、x11列和x15列、x51列和x55列、x59列和x63列。另外，T2像素和B2像素配置于彼此相離4個像素的x19列和x23列、x27列和x31列、x35列和x39列、x43列和x47列。在圖5所示的垂直方向上配置的T2像素和B2像素設(shè)有多列，在圖3(e)所示的區(qū)域21n的1個區(qū)域內(nèi)配置有這些多個像素列。

下面，說明焦點檢測用像素的讀出。焦點檢測用像素在以下2點與通常的攝像用像素相比特性不同，因此進行校正處理以確保靜態(tài)圖像的畫質(zhì)。

(i)焦點檢測用像素與通常的攝像用像素相比，被遮擋住30％～80％左右的光，因此與攝像用像素相比光量不同(光量減少30％～80％左右)；

(ii)如果焦點偏離的被攝體像入射到攝像元件面，則相位會偏離(使用該特性來檢測散焦量，而基于畫質(zhì)的觀點而言，則相位偏離會成為問題)。

基本而言，關(guān)于RL像素和TB像素，針對上述的2個不同特性需要進行校正處理。該校正方法已在日本國公開專利2013-257494號公報和日本國公開專利2013-106124號公報中詳細描述，因而在此省略說明。

如上所述，針對靜態(tài)圖像攝影時的像素數(shù)據(jù)進行校正處理，而在實時取景顯示中或動態(tài)圖像記錄中的像素數(shù)據(jù)的讀出時，進行混合讀出，執(zhí)行與靜態(tài)圖像攝影的情況不同的處理。使用圖6說明該混合讀出。

如上所述，在本實施方式中，TB像素配置于不包含焦點檢測用像素的攝像元件的情況下的Bb像素的位置。在進行混合讀出時，跳過焦點檢測用像素的TB像素進行讀出。其原因在于，Bb像素作為顏色信息的貢獻度高，而作為亮度信息的貢獻度低，因此即使缺失了一部分的Bb像素信息，在動態(tài)圖像的情況下畫質(zhì)也足夠成立。這樣，RL像素作為混合讀出的對象，而TB像素在像素讀出時跳過，從而不必進行復(fù)雜的校正處理，就能夠確保動態(tài)圖像的畫質(zhì)。

圖6所示的例子表示用于說明像素混合讀出時的像素混合的像素配置和混合的像素塊。另外，圖6(a)所示的像素配置與圖3(a)所示的像素配置實質(zhì)上相同，而為了便于說明，變更了坐標系。圖6(a)與圖3(a)的坐標的對應(yīng)如下所述。如果將從圖6(a)到圖3(a)的對應(yīng)利用→表示，則(x1，y1)→(x1，y16)、(x1，y16)→(x1，y1)、(x8，y1)→(x8，y16)、(x8，y16)→(x8，y1)。4像素混合讀出是將相鄰的垂直方向的同色的2行的水平方向的同色2像素共計4像素混合而讀出1行的量的像素列的方式。另外，圖6所示的例子中，示出讀出圖的下側(cè)的行(像素)的情況。

圖6(a)示出用于說明4像素混合讀出動作的攝像元件21的一部分的區(qū)域的像素配置。在將攝像元件21的像素如圖6(a)所示劃分為區(qū)域A、B、C、D時，在各區(qū)域內(nèi)，與通常的不包含焦點檢測用像素的攝像元件的配置相比，RL像素的配置和TB像素的配置不同。

圖6(b)是圖6(a)中的區(qū)域A(被位置(x1，y13)、(x4，y13)、(x1，y16)、(x4，y16)圍起來的矩形范圍)的放大圖。在進行4像素混合讀出的情況下，關(guān)于該范圍的像素(像素塊)，通過下式(1)～(4)求出各RGB像素(拜耳排列的情況下的紅色、綠色、藍色像素)的數(shù)據(jù)。

另外，如圖6(b)所示，作為各區(qū)域內(nèi)的坐標的顯示，將左下角的像素位置設(shè)定為Gr(0、0)，朝向水平方向右側(cè)按順序設(shè)定為Rr(1、0)、Gr(2、0)、Rr(3、0)，將垂直方向的上方表示為Bb(0、3)。另外，該坐標的獲取方式在圖6(c)、(d)、(e)中也相同。

Gr_mix1＝{Gr(0，0)：R+Gr(2，0)+Gr(0，2)+Gr(2，2)}/4···(1)

Rr_mix1＝{Rr(1，0)+Rr(3，0)+Rr(1，2)+Rr(3，2)}/4···(2)

Gb_mix1＝{Gb(1，1)+Gb(3，1)+Gb(1，3)+Gb(3，3)}/4···(3)

Bb_mix1＝{Bb(0，1)+Bb(0，3)+Bb(2，3)}/3···(4)

根據(jù)圖6(b)可知，對于Gr混合像素(綠色混合像素)、Gb混合像素(綠色混合像素)和Rr混合像素(紅色混合像素)，將區(qū)域A內(nèi)的同色的4個像素的像素數(shù)據(jù)相加并除以4，從而計算混合值(參見式(1)～(3))。這種情況下，如式(1)所示，在求出Gr混合像素數(shù)據(jù)時，R像素(位置Gr(0、0))也成為相加對象。另一方面，如式(4)所示，對于Bb混合像素(藍色混合像素)，將區(qū)域A內(nèi)的同色3個像素的像素數(shù)據(jù)相加，而不將位于Bb(2、1)的T像素作為相加對象，僅利用其他的3個同色像素計算混合值。

圖6(c)是圖6(a)中的區(qū)域B(被位置(x5，y13)、(x8，y13)、(x5，y16)、(x8，y16)圍起來的矩形范圍)的放大圖。在對該范圍的像素進行混合讀出的情況下，各RGB像素(拜耳排列的情況下的紅色、綠色、藍色像素)的數(shù)據(jù)可通過下式(5)～(8)求出。

Gr_mix2＝{Gr(0，0)：R+Gr(2，0)+Gr(0，2)+Gr(2，2)}/4···(5)

Rr_mix2＝{Rr(1，0)+Rr(3，0)+Rr(1，2)+Rr(3，2)}/4···(6)

Gb_mix2＝{Gb(1，1)+Gb(3，1)+Gb(1，3)+Gb(3，3)}/4···(7)

Bb_mix2＝{Bb(0，1)+Bb(0，3)+Bb(2，3)}/3···(8)

圖6(d)是圖6(a)中的區(qū)域C(被位置(x9，y13)、(x12，y13)、(x9，y16)、(x12，y16)圍起來的矩形范圍)的放大圖。在對該范圍的像素進行混合讀出的情況下，各RGB像素(拜耳排列的情況下的紅色、綠色、藍色像素)的數(shù)據(jù)可通過下式(9)～(12)求出。

Gr_mix3＝{Gr(0，0)：R+Gr(2，0)+Gr(0，2)+Gr(2，2)}/4···(9)

Rr_mix3＝{Rr(1，0)+Rr(3，0)+Rr(1，2)+Rr(3，2)}/4···(10)

Gb_mix3＝{Gb(1，1)+Gb(3，1)+Gb(1，3)+Gb(3，3)}/4···(11)

Bb_mix3＝{Bb(0，1)+Bb(0，3)+Bb(2，1)}/3···(12)

圖6(e)是圖6(a)中的區(qū)域D(被位置(x13，y13)、(x16，y13)、(x13，y16)、(x16，y16)圍起來的矩形范圍)的放大圖。在對該范圍的像素進行混合讀出的情況下，各RGB像素(拜耳排列的情況下的紅色、綠色、藍色像素)的數(shù)據(jù)可通過下式(13)～(16)求出。

Gr_mix4＝{Gr(0，0)：R+Gr(2，0)+Gr(0，2)+Gr(2，2)}/4···(13)

Rr_mix4＝{Rr(1，0)+Rr(3，0)+Rr(1，2)+Rr(3，2)}/4···(14)

Gb_mix4＝{Gb(1，1)+Gb(3，1)+Gb(1，3)+Gb(3，3)}/4···(15)

Bb_mix4＝{Bb(0，1)+Bb(0，3)+Bb(2，1)}/3···(16)

圖6(c)～(e)的情況也與圖6(b)同樣，對于Gr混合像素(綠色混合像素)、Gb混合像素(綠色混合像素)和Rr混合像素(紅色混合像素)，將區(qū)域B～D內(nèi)的同色的4個像素的像素數(shù)據(jù)相加并除以4，從而計算混合值。這種情況下，求出Gr混合像素數(shù)據(jù)時，R像素(位置Gr(0、0))也成為相加對象(參見式(5)、(9)、(13))。另一方面，對于Bb混合像素(藍色混合像素)，將區(qū)域B內(nèi)的同色3個像素的像素數(shù)據(jù)相加，而不將位于Bb(2、1)的B像素作為相加對象，僅利用其他的3個同色像素計算混合值(參見式(8))。此外，在區(qū)域C、D內(nèi)，對于Bb混合像素(藍色混合像素)，將同色3個像素的像素數(shù)據(jù)相加，而不將位于Bb(2、3)的T像素或B像素作為相加對象，僅利用其他的3個同色像素計算混合值(參見式(12)、(16))。

下面，使用圖7，說明AF測距區(qū)域和大散焦時的焦點檢測用像素的配置。在圖7(a)、(b)中，各矩形部分是AF測距區(qū)域，圖7(a)示出以21m(圖3(e))的左上為基準，從區(qū)域(1、1)到(11、11)將AF測距區(qū)域分割為11×11的情況，圖7(b)示出從區(qū)域(1、1)到(13、13)將AF測距區(qū)域分割為13×13的情況。

在圖7(a)所示的AF測距區(qū)域被分割為11×11的示例中，此外在圖7(b)所示的AF測距區(qū)域被分割為13×13的示例中，大散焦時的焦點檢測用像素(T2像素和B2像素)配置于在垂直方向上延伸的區(qū)域21n1～21n6。根據(jù)圖7(a)、(b)可知，這些區(qū)域21n1～21n6都位于AF測距區(qū)域的邊界附近。

通常用的焦點檢測用像素(T像素、B像素)被設(shè)計為在對焦點附近成為高精度，而大散焦時用的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)在對焦點附近檢測精度并不十分高。因此，優(yōu)選在AF測距區(qū)域內(nèi)盡量配置通常用的焦點檢測用像素。與此相對，大散焦時用的焦點檢測用像素只要能夠檢測大致的散焦量和散焦方向即可，因而在AF測距區(qū)域與AF測距區(qū)域之間的間隙或邊界附近也足夠了。另一方面，作為AF測距區(qū)域的劃分方式，可根據(jù)數(shù)字相機的設(shè)計思想來適當進行。即，將AF測距區(qū)域細微地進行劃分或大致劃分等，可根據(jù)各種設(shè)計思想進行劃分。

于是，在本實施方式中，AF測距區(qū)域為11×11、13×13等，在根據(jù)相機的機型而AF測距區(qū)域的劃分不同的情況下，大散焦時用的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)大致配置于成為AF測距區(qū)域的間隙或邊界附近的位置處。這種情況下，在攝像面的中央附近，通常AF測距區(qū)域細密地配置，因而配置大散焦時用的焦點檢測用像素的區(qū)域21n2～21n5的配置也變得細密，而在周邊變得稀疏。其原因在于，例如在將AF區(qū)域配置形成為11×11(圖7(a))或13×13(圖7(b))的情況下的任意的AF區(qū)域配置時，都將AF區(qū)域與大散焦檢測用的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)形成為適當?shù)奈恢藐P(guān)系。

一般地，AF區(qū)域以畫面中心為基準而確定配置，因此在畫面中央附近處，不同配置的AF區(qū)域的大小之差如果變小至某種程度，則AF區(qū)域的邊界與T2像素、B2像素的位置偏差就小。例如，圖7的2種AF區(qū)域配置的情況下，如果T2像素、B2像素都為共通的配置，則在從21n2到21n5，AF區(qū)域的橫側(cè)的邊界與T2像素、B2像素的位置偏差小，適當?shù)奈恢藐P(guān)系成立。然而，在從21n1至21n2之間、從21n5至21n6之間，在不同的AF區(qū)域配置之間由于AF區(qū)域的大小之差而使得AF區(qū)域的橫側(cè)的邊界偏離變大。

因此，如果按照其中的一個AF區(qū)域配置來配置T2像素、B2像素，則在另一個AF區(qū)域配置中，T2像素、B2像素位于從21n1至21n2之間或從21n5至21n6之間的AF區(qū)域的內(nèi)部的中央附近。于是，會發(fā)生位于從21n1至21n2之間或從21n5至21n6之間的AF區(qū)域的AF精度降低的問題。為了消除這種問題，在圖7的從21n1至21n2之間、從21n5至21n6之間不配置T2像素、B2像素。此外，由于T2像素、B2像素是大散焦檢測用的像素，因此細密配置于畫面整個表面上并不具備效果。

這樣，在本實施方式中，在不包含焦點檢測用像素的通常的攝像元件的Bb像素的位置上作為焦點檢測用像素的T像素和B像素，在該T像素和B像素的位置上配置大散焦檢測用的T2像素和B2像素。配置于G像素以外的Bb像素或Rr像素的位置上的焦點檢測用像素如使用圖6所說明的那樣，由于在混合讀出時跳過而進行讀出，因此即使遮光率發(fā)生變化也不存在問題。于是，對于在Bb像素或Rr像素上配置的焦點檢測用像素而言，通過使遮光率不同，從而在大散焦的情況下也能夠檢測散焦量或散焦方向。

下面，使用圖8，說明組裝入了本實施方式的攝像元件21的數(shù)字相機。圖8是表示本發(fā)明的一個實施方式的相機的主要電氣結(jié)構(gòu)的框圖。本實施方式的相機通過更換鏡頭鏡筒10和相機主體20構(gòu)成。本實施方式中，將更換鏡頭鏡筒10和相機主體20分體構(gòu)成，然而也可以如一般的緊湊型相機那樣構(gòu)成為一體。

更換鏡頭鏡筒10內(nèi)配置有攝影鏡頭11。攝影鏡頭11由用于形成被攝體S的光學(xué)像的多個光學(xué)鏡頭構(gòu)成。此外，更換鏡頭鏡筒10內(nèi)設(shè)置有致動器12和鏡頭控制部13。鏡頭控制部13從相機主體20內(nèi)的AF運算部23接收焦點偏離方向和焦點偏離量，并根據(jù)這些信息，進行致動器12的控制。致動器12使攝影鏡頭11在光軸方向上移動，進行焦點對準。

在相機主體20內(nèi)設(shè)置有攝像元件21、圖像處理部22、AF運算部23、記錄部24和顯示部25。另外，圖像處理部22或AF運算部23內(nèi)除了硬件電路之外，還設(shè)置有CPU(Central Processor Unit：中央處理單元)，圖像處理部22和AF運算部23的處理的一部分通過軟件執(zhí)行。

攝像元件21配置在攝影鏡頭11的光軸上的、被攝體像的成像位置附近。攝像元件21具有多個像素，該多個像素具有將被攝體像(光學(xué)像)變換為電氣信號的光電變換部。即，攝像元件21的構(gòu)成各像素的光電二極管二維地配置為矩陣狀，各光電二極管產(chǎn)生對應(yīng)于受光量的光電變換電流，該光電變換電流的電荷被連接于各光電二極管的電容器蓄積。各像素的前表面上配置有拜耳排列的RGB濾色器。這些多個光電二極管對應(yīng)于前述的多個像素。

此外，如使用圖1至圖7所說明的那樣，攝像元件21的多個像素包含：構(gòu)成為限制入射到像素的光束的入射方向的焦點檢測用像素(RL像素、TB像素、T2像素和B2像素)；以及構(gòu)成為與焦點檢測用像素相比，對入射到像素的光束不受限制的攝像用像素。攝像元件21將從焦點檢測用像素和攝像用像素輸出的像素值輸出給圖像處理部22和AF運算部23。

圖像處理部22輸入來自攝像用像素和焦點檢測用像素(其中，不包含TB像素、T2像素和B2像素，僅為RL像素)的混合像素值，進行用于實時取景顯示用圖像和動態(tài)圖像記錄用圖像的圖像處理。此外，輸入來自攝像用像素和焦點檢測用像素的像素值，進行靜態(tài)圖像記錄用的圖像處理。此外，圖像處理部22將為了記錄用而進行了處理的圖像數(shù)據(jù)輸出給記錄部24，并將為了實時取景顯示用而進行了圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出給顯示部25。

記錄部24具有可電改寫的非易失性存儲器，輸入記錄用的圖像數(shù)據(jù)并記錄。顯示部25輸入實時取景顯示用的圖像數(shù)據(jù)或再現(xiàn)用的圖像數(shù)據(jù)，在LCD或有機EL等的顯示面板上進行基于圖像數(shù)據(jù)的實時取景圖像或再現(xiàn)圖像的顯示。

AF運算部23輸入像素值中的來自焦點檢測用像素(RL像素、TB像素、T2像素和B2像素)的像素值，通過相位差A(yù)F法運算焦點偏離方向和焦點偏離量。

另外，關(guān)于像素值的混合，既可以在從攝像元件21讀出時進行像素混合，也可以使用從攝像元件21讀出的像素值，在圖像處理部22或AF運算部23通過數(shù)字運算進行像素混合。

本實施方式設(shè)置了像素混合讀出部的功能，由攝像元件21、圖像處理部22或AF運算部23等中的任意一個或任意的各部協(xié)作，將像素信號混合讀出。該像素混合讀出部在將對應(yīng)于第1濾色器的攝像用像素的輸出混合讀出的情況下(例如，將Bb像素或Rr像素混合讀出的情況)，不混合第1焦點檢測用像素(例如，T像素或B像素)與第2焦點檢測用像素(例如，T2像素或B2像素)的輸出而進行讀出(例如參見圖3、圖4A、圖4B)。

此外，本實施方式中對AF運算部23等設(shè)置了焦點檢測區(qū)域設(shè)定部的功能，以在攝影畫面內(nèi)設(shè)定焦點檢測區(qū)域。作為焦點檢測區(qū)域設(shè)定部，既可以由攝影者通過操作部而手動設(shè)定焦點檢測區(qū)域(參見圖7的AF測距區(qū)域)，也可以將最近處的存在被攝體的區(qū)域或人物的臉部等自動設(shè)定為焦點檢測區(qū)域。

下面，使用圖9所示的流程圖，說明相機的動作。該流程圖通過按照在設(shè)置于相機主體20內(nèi)的非易失性的存儲器(未圖示)中存儲的程序，通過設(shè)置于圖像處理部22或AF運算部23內(nèi)的CPU(Central Processor Unit：中央處理單元)等的控制部控制相機內(nèi)的各部而執(zhí)行。

在相機的電源接通時，圖9所示的流程圖開始。開始流程后，首先進行實時取景圖像(實時取景顯示用圖像數(shù)據(jù))的取入(S1)。這里，如使用圖6所說明的那樣，由攝像元件1從通常的攝像用像素和焦點檢測用像素(除TB像素、T2像素、B2像素)進行混合讀出。

進行了實時取景圖像取入后，接著進行AF像素校正處理(S3)。這里，對焦點檢測區(qū)域的焦點檢測用像素的RL像素進行校正處理。即，由于焦點檢測用像素的開口被限制，因而像素值變小。進行校正以成為與通常的攝像用像素同等程度的等級。作為焦點檢測用像素的RL像素的輸出值包含于G像素的像素混合輸出值中，因此使用未混合未圖示的RL像素的G像素的混合像素輸出值或基于與攝影鏡頭11的光學(xué)特性對應(yīng)的像高位置的校正數(shù)據(jù)等進行校正處理。

進行了AF像素校正處理后，接著進行實時取景圖像顯示(實時取景顯示)(S5)。這里，使用在步驟S1中讀出，并在步驟S3進行了校正處理的圖像數(shù)據(jù)，由圖像處理部22在顯示部25上進行實時取景圖像顯示。

進行了實時取景圖像顯示后，接著進行是否進行了第1釋放按下的判定(S7)。這里，根據(jù)基于釋放按鈕的半按操作而接通斷開的開關(guān)的狀態(tài)來判定是否進行了釋放按鈕的半按操作、即第1釋放按下。在該判定的結(jié)果為第1釋放未被按下的情況下，返回步驟S1。

另一方面，在步驟S7的判定結(jié)果為第1釋放已被按下的情況下，進行AF用曝光(S9)。這里，對焦點檢測區(qū)域的焦點檢測用像素(RL像素、TB像素、T2像素、B2像素)進行曝光控制以使其成為適當曝光，并從攝像元件21讀出RL像素、TB像素、T2/B2像素的像素值的相加值(參見圖1)。

當進行了AF用曝光時，接著進行焦點偏離量的檢測(S11)。這里，使用焦點檢測區(qū)域的焦點檢測用像素(RL像素和TB像素)的像素值的相加值(Rsumarea內(nèi)的R像素的輸出的相加值、Lsumarea內(nèi)的L像素的輸出的相加值)，計算攝影鏡頭11的焦點偏離方向(散焦方向)和焦點偏離量(散焦量)。另外，在大散焦的情況下，首先使用大散焦用的焦點檢測用像素(T2像素、B2像素)，計算大致的焦點偏離方向(散焦方向)和焦點偏離量(散焦量)。

檢測到了焦點偏離量時，接著判定是否為對焦狀態(tài)(S13)。這里，根據(jù)在步驟S11計算的焦點偏離量是否進入規(guī)定范圍內(nèi)(視作對焦的范圍)來判定。

在步驟S13的判定結(jié)果并非對焦狀態(tài)的情況下，進行對焦鏡頭驅(qū)動(S15)。這里，根據(jù)在步驟S11計算的焦點偏離量、焦點偏離方向，由鏡頭控制部13通過致動器12使攝影鏡頭11移動至對焦位置。進行了對焦鏡頭驅(qū)動后，返回步驟S1。

在步驟S13的判定結(jié)果為對焦狀態(tài)的情況下，判定是否進行了第2釋放按下(S17)。攝影者觀察實時取景圖像，在判斷為快門時機的情況下進行釋放按鈕的全按、即第2釋放按下。于是，在該步驟中，根據(jù)基于釋放按鈕的全按操作而接通斷開的開關(guān)狀態(tài)來判定。在該判定的結(jié)果為第2釋放開關(guān)未被按下的情況下，返回步驟S1。

在步驟S17的判定結(jié)果為進行了第2釋放按下的情況下，進行正式曝光(S19)。這里，根據(jù)預(yù)先確定的曝光控制值來進行攝像元件21的曝光動作。在該曝光結(jié)束時，從攝像元件21中讀出所有像素(通常的攝像用像素和焦點檢測用像素)的像素值，并由圖像處理部22生成靜態(tài)圖像的圖像數(shù)據(jù)。在該圖像數(shù)據(jù)的生成時，對來自焦點檢測用像素的像素值進行校正處理。圖像數(shù)據(jù)在生成后被記錄于記錄部24。

正式曝光結(jié)束后，接著判定相機電源是否斷開(S21)。這里，根據(jù)相機的電源開關(guān)的狀態(tài)進行判定。在該判定的結(jié)果為電源未斷開的情況下，返回步驟S1。另一方面，在電源斷開的情況下，進行了結(jié)束處理后成為電源斷開狀態(tài)。

如上所述，本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件21具有：多個攝像用像素；多個焦點檢測用像素(RL像素、TB像素、T2/B2像素)，它們的受光部的開口位置相對于該攝像用像素偏離；以及多個濾色器，它們對應(yīng)于攝像用像素和焦點檢測用像素配置。此外，該攝像元件21將開口位置在第1方向(例如，圖3(a)、(c)的縱向)上偏離的第1焦點檢測用像素(例如，TB像素)配置于攝像用像素的與第1濾色器(例如，藍色濾色器或紅色濾色器)對應(yīng)的位置上，將開口位置在第1方向上偏離并且開口率與第1焦點檢測用像素不同的第2焦點檢測用像素(例如，T2/B2像素)配置于與第1濾色器對應(yīng)的位置上。因此，能夠確保畫質(zhì)性能，并且在大散焦狀態(tài)下也能夠迅速地進行焦點檢測。即，由于在與第1濾色器對應(yīng)的位置處配置焦點檢測用像素，因而能夠確保畫質(zhì)性能，并且由于配置了與第1焦點檢測用像素開口率不同的第2焦點檢測用像素，因而在大散焦狀態(tài)下也能夠迅速地進行焦點檢測。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，第2焦點檢測用像素(T2/B2像素)的開口率小于第1焦點檢測用像素(TB像素)的開口率(例如，參見圖3(b)、(d))。因此，通過使用第2焦點檢測用像素，在大散焦狀態(tài)下也能夠易于進行散焦量的檢測。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，第2焦點檢測用像素(T2/B2像素)以規(guī)定的像素間距列狀配置(例如，參見圖3(c)、圖5等)。因此，在讀出像素時，不必進行特別的處理，就能夠與其他的焦點檢測用像素同樣地進行讀出。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，將開口位置在與第1方向(例如，圖3(a)、(c)的縱向)垂直的第2方向(例如，圖3(a)、(c)的橫向)上偏離的第3焦點檢測用像素(例如，RL像素)配置于攝像用像素的與不同于第1濾色器的第2濾色器(例如，綠色濾色器)對應(yīng)的位置上。因此，能夠?qū)υ诘?方向上易于檢測散焦量的被攝體也進行焦點對準。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，第1濾色器是藍色或紅色。本實施方式中，將第1和第2焦點檢測用像素配置于藍色或紅色濾色器的位置上，這些濾色器的人類視覺感光度較低，不易對畫質(zhì)帶來影響，因而在這種位置上配置焦點檢測用像素也能夠確保畫質(zhì)。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，攝像元件21將開口位置在第1方向上偏離的第1焦點檢測用像素(例如，TB像素)配置于攝像用像素的與第1濾色器(例如，藍色濾色器或紅色濾色器)對應(yīng)的位置上，將開口位置在第1方向上偏離并且開口率與第1焦點檢測用像素不同的第2焦點檢測用像素(例如，T2/B2像素)配置于與第1濾色器對應(yīng)的位置上，而在相當于焦點檢測區(qū)域的攝像元件的區(qū)域(例如，參見圖7)不配置第2焦點檢測用像素。因此，能夠在焦點檢測區(qū)域的對焦點附近配置高精度的第1焦點檢測用像素。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，攝像元件21以攝影畫面的中央部相比周邊部更高的密度配置第2焦點檢測用像素(例如，參見圖7)。中央部設(shè)定了較多的焦點檢測區(qū)域，通過采用這種結(jié)構(gòu)，能夠進行對應(yīng)于所設(shè)定的焦點檢測區(qū)域的測距。

另外，本發(fā)明的一個實施方式中，本發(fā)明的一個實施方式的攝像元件的像素間距為4像素間距，然而不限于此。此外，像素沿垂直的2個方向配置，然而不限于此。此外，RL像素、TB像素、T2/B2像素配置于RGB像素中的哪一方也不限于圖示的例子。

此外，本發(fā)明的一個實施方式中，作為用于攝影的設(shè)備，使用數(shù)字相機進行了說明，而作為相機，既可以是數(shù)字單反相機或緊湊型數(shù)字相機，也可以是攝像機、攝影機等的動態(tài)圖像用的相機，還可以是在移動電話、智能手機、便攜信息終端(PDA：Personal Digital Assist：個人數(shù)字助理)、個人計算機(PC)、平板型計算機、游戲設(shè)備等中內(nèi)置的相機。無論何種情況，只要是組入了攝像元件的設(shè)備即可。

此外，本實施方式中，作為用于攝影的設(shè)備，使用數(shù)字相機進行了說明，而作為相機，既可以是數(shù)字單反相機或緊湊型數(shù)字相機，也可以是攝像機、攝影機等的動態(tài)圖像用的相機，還可以是在移動電話、智能手機、便攜信息終端(PDA：Personal Digital Assist：個人數(shù)字助理)、個人計算機(PC)、平板型計算機、游戲設(shè)備等中內(nèi)置的相機。無論何種情況，只要是在攝像元件的一部分具有用于根據(jù)相位差方式進行焦點檢測的焦點檢測用像素的攝像元件或具有該攝像元件的設(shè)備，就能夠應(yīng)用本發(fā)明。

此外，關(guān)于在本說明書中說明的技術(shù)中的主要根據(jù)流程圖說明的控制，大多可通過程序進行設(shè)定，有些可收納于記錄介質(zhì)或記錄部。作為在這種記錄介質(zhì)、記錄部中的記錄方式，既可以在產(chǎn)品出廠時進行記錄，也可以使用所發(fā)布的記錄介質(zhì)，還可以經(jīng)由因特網(wǎng)下載。

此外，關(guān)于專利權(quán)利要求書、說明書和附圖中的動作流程，為了方便起見而使用“首先”、“下面”等的表現(xiàn)順序的用語進行了說明的情況下，只要沒有特別說明，則不表示必須按照這種順序?qū)嵤?/p>

本發(fā)明不僅限于上述實施方式，可以在實施階段在不脫離其主旨的范圍內(nèi)使結(jié)構(gòu)要素變形并具體實現(xiàn)。此外，通過在上述實施方式中公開的多個結(jié)構(gòu)要素的適當組合，能夠形成各種的發(fā)明。例如，可以刪除實施方式所示的全部結(jié)構(gòu)要素中的若干結(jié)構(gòu)要素。進而，還可以適當組合不同實施方式中的結(jié)構(gòu)要素。

標號說明

10：更換鏡頭鏡筒，11：攝影鏡頭，12：致動器，13：鏡頭控制部，20：相機主體，21：攝像元件，21a～21d：遮光部件，21m/21n：區(qū)域，21n1～21n6：區(qū)域，22：圖像處理部，23：AF運算部，24：記錄部，25：顯示部。