專利名稱：圖像拍攝元件和圖像拍攝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有對焦檢測功能的圖像拍攝元件以及與該圖像拍攝元件相關(guān)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)在圖像拍攝元件(固態(tài)圖像拍攝元件)中結(jié)合了使用相差檢測方法的對焦檢測功能。
例如，在日本未審查的專利申請公開No.2000-156823所公開的圖像拍攝元件中，設(shè)有多個光接收元件和多個微透鏡，每個微透鏡布置在相應(yīng)的光接收元件的入射側(cè)。多個光電接收元件包括用于圖像拍攝的光接收元件和用于相差檢測的光接收元件，這兩種類型的光接收元件都布置在相同布置表面(平面)上。
用于相差檢測的光接收元件設(shè)有光屏蔽膜(光屏蔽板)，光屏蔽膜在微透鏡與光接收元件之間帶有在預(yù)定方向上偏移的開口 ，使得來自預(yù)定方向的對象光由光接收元件接收，所述預(yù)定方向是在光瞳劃分(pupiledivision)的情況下光被接收的方向。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)的上述圖像拍攝元件中，由于帶有開口的光屏蔽板的數(shù)量是一個，所以不僅從預(yù)定方向進入的對象光穿過開口，而且從與該預(yù)定方向相反的方向進入的光也穿過開口。因此，存在這樣的情況來自與該預(yù)定方向相反的方向的對象光被光接收元件接收到。在這樣的情況下，對焦檢測精度降低了。
因此，希望提供一種技術(shù)，能夠在光瞳劃分的情況下避免來自與預(yù)定方向相反的方向的對象光被光接收元件接收，并能夠提髙具有對焦檢測功能的圖像拍攝元件中的對焦檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，提供了一種圖像拍攝元件，包括 一對光 電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出測 距信號，所述第一方向和所述第二方向彼此不同，其中，所述一對光電轉(zhuǎn) 換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都包括光接收元件，其被設(shè)置成接收所述 對象光并產(chǎn)生測距信號；具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一 光屏蔽層布置在所述光接收元件上方；具有第二光透射區(qū)域的第二光屏蔽 層，所述第二光屏蔽層布置在所述光接收元件與所述第一光屏蔽層之間， 并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一 光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一 方向偏移，并且所述第二光透射區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第二方 向偏移；第二光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透
射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光透射 區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第一方向偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，提供了一種圖像拍攝元件，包括 一對 光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出 測距信號，所述第一方向和所述第二方向彼此不同，其中，所述一對光電 轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都包括光接收元件，其被設(shè)置成接收所 述對象光并產(chǎn)生測距信號;具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第 一光屏蔽層布置在所述光接收元件上方；第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽
層布置在所述光電接收元件與所述第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一
對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中，
所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所 述第二光屏蔽層布置的位置使得當(dāng)與所述圖像拍攝元件的光接收表面垂直 的光束向所述第一光屏蔽層照射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的
光束中的光被屏蔽；第二光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所
述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述 第二光屏蔽層布置的位置使得當(dāng)與所述光接收表面垂直的光束向所述第一 光屏蔽層照射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被屏蔽。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，提供了一種圖像拍攝設(shè)備，包括圖像拍 攝元件，其中，所述圖像拍攝元件包括 一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方 向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出測距信號，所述第一方向和 所述第二方向彼此不同，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個廣的 那轉(zhuǎn)換單元都包括光接收元件，其設(shè)置成接收所述對象光并產(chǎn)生測距信 號；具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一光屏蔽層布置在所述 光接收元件上方；具有第二光透射區(qū)域的第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽
層布置在所述光電接收元件與所述第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一
對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中， 所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所 述第二光透射區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第二方向偏移；第二光電
轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述第一 光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光透射區(qū)域在所述第二光 屏蔽層上向所述第一方向偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，提供了一種圖像拍攝設(shè)備，包括圖像拍
攝元件，其中，所述圖像拍攝元件包括 一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方 向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出測距信號，所述第一方向和 所述第二方向彼此不同，其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換 單元都包括光接收元件，其被設(shè)置成接收所述對象光并產(chǎn)生測距信號； 具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一光屏蔽層布置在所述光電 接收元件上方；第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽層布置在所述光電接收元 件與所述第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元包括第 一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所 述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所述第二光屏蔽層布置的位 置使得當(dāng)與所述圖像拍攝元件的光接收表面垂直的光束向所述第一光屏蔽 層照射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被屏蔽；第二 光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述 第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光屏蔽層布置的位置使得當(dāng)與所述光接收表面垂直的光束向所述第一光屏蔽層照射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被屏蔽。
根據(jù)本發(fā)明的這些實施例，由于來自與使光被接收的方向相反的方向的對象光被第二光屏蔽層屏蔽，所以可以抑制這部分對象光被光電接收元件接收，并可以提高對焦檢測精度。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像拍攝設(shè)備的外部構(gòu)造；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像拍攝設(shè)備的外部構(gòu)造；
圖3是圖像拍攝設(shè)備的縱剖視圖4是圖像拍攝設(shè)備的縱剖視圖5是示出圖像拍攝設(shè)備的電構(gòu)造的框圖6圖示了圖像拍攝元件的構(gòu)造；
圖7圖示了圖像拍攝元件的構(gòu)造；
圖8是AF像素llf的縱剖視圖9是AF像素的俯視圖IO示出了第二光屏蔽板的作用；
圖ll示出了 AF線的像素輸出；
圖12示出了像素輸出的移動量和失焦量；
圖13示出了具有第一光屏蔽板和第二光屏蔽板的AF像素；
圖14示出了對比示例中的AF像素的光接收元件能夠接收對象光的范
圍；
圖15示出了對比示例中的一對AF像素中的各個光接收元件的光接收
范圍與出射瞳中的與該光接收范圍相對應(yīng)的區(qū)域之間的關(guān)系；
圖16示出了第一 AF像素的光接收元件能夠接收對象光的范圍；
圖n示出了一對AF像素中的各個光接收元件的光接收范圍與出射瞳
中的與該光接收范圍相對應(yīng)的區(qū)域之間的關(guān)系；圖18示出了視角；
圖19示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的AF像素；
9圖20示出了第二光屏蔽板的作用。
具體實施方式
第一實施例
圖像拍攝設(shè)備1A的外部構(gòu)造
圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拍攝設(shè)備1A的外部 構(gòu)造。這里，圖l和圖2分別示出了正視圖和后視圖。
圖像拍攝設(shè)備1A被構(gòu)造成例如單鏡頭反光數(shù)碼相機，并包括相機體 10和用作圖像拍攝鏡頭的可更換鏡頭2，該鏡頭2能夠安裝到相機體10以 及從相機體10拆卸。
更具體而言，如圖1所示，相機體10的正面設(shè)有安裝單元301，其 中可更換鏡頭2安裝在正面的大體中心處；鏡頭釋放按鈕302，其布置在 安裝單元301的右側(cè)；握持單元303，可以通過該單元進行握持；模式設(shè) 定轉(zhuǎn)盤305，其布置在正面的左上區(qū)域；控制值設(shè)定轉(zhuǎn)盤306，布置在正 面的右上區(qū)域；快門按鈕307，其布置在握持單元303的頂表面上。
可更換鏡頭2用作鏡頭窗，也用作圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)，所述鏡頭窗用 于接收來自對象的光(對象光)，所述圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)用于將對象光導(dǎo) 向布置在相機體10內(nèi)部的圖像拍攝元件101。
更具體而言，可更換鏡頭2包括透鏡組21，透鏡組21由沿光軸LT以 串聯(lián)方式布置的多個透鏡形成(見圖5)。透鏡組21包括用于調(diào)節(jié)焦點的 對焦透鏡211 (圖5)以及用于執(zhí)行倍率變化的變焦透鏡212 (圖5)。由 于這些透鏡沿光軸LT的方向受到驅(qū)動，對焦調(diào)節(jié)和倍率變化分別得以執(zhí) 行?？筛鼡Q鏡頭2設(shè)有操作環(huán)，操作環(huán)可在鏡筒的適當(dāng)?shù)耐庵芪恢锰幯赝?周表面旋轉(zhuǎn)。根據(jù)手動操作或自動操作的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)量，變焦透鏡 212在光軸方向上移動，從而使變焦透鏡212被設(shè)定在與移動目的地的位 置對應(yīng)的變焦放大率(圖像拍攝放大率)。
安裝單元301設(shè)有連接器Ec (見圖5)和耦合器75 (圖5)，連接器 Ec用于與所安裝的可更換鏡頭2進行電連接，耦合器75用于進行機械連 接。鏡頭更換按鈕302是在要將安裝在安裝單元301中的可更換鏡頭2拆 卸時按壓的按鈕。
握持單元303是在圖像拍攝過程中由圖像拍攝者(用戶)對圖像拍攝 設(shè)備1A進行握持的部分。握持單元303設(shè)有表面槽，這些槽與手指形狀 相配以提高舒適度。電池艙和卡艙(未示出)設(shè)在握持單元303內(nèi)部。電 池艙容納有電池69B (見圖5)，電池69B作為用于圖像拍攝設(shè)備1A的 電源，卡艙以可安裝存儲卡67并可將存儲卡67拆卸的方式容納有存儲卡 67 (圖5)，存儲卡67用于記錄所拍攝圖像的圖像數(shù)據(jù)。握持單元303可 以設(shè)有握持傳感器，用于檢測用戶是否已經(jīng)握持了握持單元303。
模式設(shè)定轉(zhuǎn)盤305和控制值設(shè)定轉(zhuǎn)盤306由大體上盤狀、并能夠在與 相機體10的頂表面大體平行的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件制成。模式設(shè)定轉(zhuǎn)盤305 用于選擇各種模式(圖像拍攝設(shè)備1A中搭載的各種圖像拍攝模式(人像 圖像拍攝模式、風(fēng)景圖像拍攝模式、全自動圖像拍攝模式等)、對所拍攝 的圖像進行回放的回放模式、與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信的通信模式等)。 另一方面，控制值設(shè)定轉(zhuǎn)盤306用來設(shè)定在圖像拍攝設(shè)備1A中搭載的各 種功能的控制值。
快門按鈕307是按壓開關(guān)，能夠?qū)扉T按鈕307被按壓到半途的"半 按壓狀態(tài)"和快門按鈕307受到進一步按壓的"全按壓狀態(tài)"進行檢測。 在圖像拍攝模式中當(dāng)快門按鈕307被半按壓(Sl)時，執(zhí)行用于拍攝對象 的靜止圖像的預(yù)備操作(預(yù)備操作，例如設(shè)定曝光控制值和對焦檢測)。 當(dāng)快門按鈕307受到全按壓(S2)時，執(zhí)行圖像拍攝操作(用于對圖像拍 攝元件101 (見圖3)進行曝光、對通過曝光所獲得的圖像信號執(zhí)行預(yù)定 圖像處理、并將圖像信號記錄在存儲卡中等的一系列操作)。
如圖2所示，相機體IO的背面設(shè)有液晶顯示器(LCD) 311，其用 作顯示單元；取景器窗口 316，其布置在LCD 311上方；目罩321，其圍 繞取景器窗口 316;主開關(guān)317，其布置在取景器窗口 316的左側(cè)；曝光 校正按鈕323和AE鎖定按鈕324，其布置在取景器窗口 316的右側(cè)；閃 光單元318，其布置在取景器窗口 316上方；連接端子單元319，其布置 在取景器窗口316上方。相機體10的背面設(shè)有設(shè)定按鈕組312，其布置
ii在LCD311的左側(cè)；方向選擇鍵314，其布置在LCD 311的右側(cè)；按壓按鈕315，其布置在方向選擇鍵314的中央；顯示選擇器開關(guān)85，其布置在方向選擇鍵314的右下方。
LCD 311包括彩色液晶面板，該面板能夠執(zhí)行圖像顯示，從而顯示用圖像拍攝元件101 (見圖3)拍攝的圖像，或者回放和顯示所記錄的圖像，或者顯示用于對圖像拍攝設(shè)備1A中搭載的功能和模式進行設(shè)定的屏幕。也可以用有機EL顯示裝置或等離子體顯示裝置來代替LCD 311 。
取景器窗口 (目鏡窗口) 316形成光學(xué)取景器(OVF)，并且經(jīng)過可更換鏡頭2而形成對象圖像的光(對象光)被導(dǎo)向取景器窗口 316。通過觀看取景器窗口 316，用戶可以目視識別由圖像拍攝元件101實際拍攝的對象圖像。
主開關(guān)317由橫向滑動的兩點接觸式滑動開關(guān)形成。當(dāng)主開關(guān)317被設(shè)定到左側(cè)時，圖像拍攝設(shè)備1A的電源被接通；當(dāng)主開關(guān)317被設(shè)定到右側(cè)時，電源被關(guān)斷。
閃光單元318被構(gòu)造為彈出式內(nèi)置閃光燈。另一方面，在要將外部閃光燈等安裝在相機體10中時，用連接端子單元319進行連接。
目罩321是U形的光屏蔽部件，該部件對外部光入侵取景器窗口 316進行抑制。
曝光校正按鈕323是用于對曝光值(光圈值和快門速度)進行手動調(diào)節(jié)的按鈕。AE鎖定按鈕324是用于對曝光進行固定的按鈕。
設(shè)定按鈕組312包括用于針對圖像拍攝設(shè)備1A中搭載的各種功能執(zhí)行操作的按鈕。設(shè)定按鈕組312的示例包括菜單按鈕和菜單切換按鈕，菜單按鈕用于在LCD 311上顯示菜單屏幕，菜單切換按鈕用于在菜單屏幕上顯示的內(nèi)容之間進行切換。
方向選擇鍵314具有環(huán)形部件，該環(huán)形部件包括沿周向以固定間隔布置的多個按壓單元(圖中的三角形標(biāo)記)，從而利用以與各個按壓單元對應(yīng)的方式設(shè)置的觸點(開關(guān))(未示出)來檢測按壓單元的按壓操作。按壓按鈕315布置在方向選擇鍵314的中心。方向選擇鍵314和按壓按鈕315用于輸入指令，以改變圖像拍攝放大率(變焦透鏡212 (見圖5)在廣
12角方向或增距方向上的移動)、使LCD 311等上回放的記錄圖像的圖幀前
進、以及設(shè)定圖像拍攝條件(光圈值、快門速度、是否存在閃光燈照明 等)。
顯示選擇器開關(guān)85由兩點式滑動開關(guān)形成。當(dāng)觸點被設(shè)定在上部區(qū) 域中的"光學(xué)"位置時，選擇光學(xué)取景器模式(也稱為"OVF模式")， 并在光學(xué)取景器的視場內(nèi)顯示對象圖像。結(jié)果，用戶可以經(jīng)由取景器窗口 316，通過目視識別顯示在光學(xué)取景器的視場內(nèi)的對象圖像來執(zhí)行構(gòu)圖確 定操作(取景)。
另一方面，當(dāng)顯示選擇器開關(guān)85的觸點被設(shè)定在下部區(qū)域中的"監(jiān) 視器"位置時，選擇電子取景器模式(也稱為"EVF模式"或"實時取景 模式")，并以類似于電影的模式在LCD 311上顯示與對象圖像相關(guān)的實 時圖像。由此，用戶可以通過目視識別顯示在LCD 311上的實時圖像來執(zhí) 行取景。
如上所述，用戶可以通過對顯示選擇器開關(guān)85進行操作來切換取景 器模式。在圖像拍攝設(shè)備1A中，可以通過電子取景器或光學(xué)取景器來執(zhí) 行對象的構(gòu)圖確定，其中在電子取景器中執(zhí)行的是實時取景顯示。 圖像拍攝設(shè)備1A的內(nèi)部構(gòu)造
下面將說明圖像拍攝設(shè)備1A的內(nèi)部構(gòu)造，圖3和圖4是圖像拍攝設(shè) 備1A的縱剖視圖。如圖3所示，相機體10內(nèi)部設(shè)有圖像拍攝元件101、 取景器單元102 (取景器光學(xué)系統(tǒng))、反射鏡單元103、相差A(yù)F模塊(也 簡稱為"AF模i央")107等。
在相機體10中安裝了可更換鏡頭2的情況下，圖像拍攝元件101與可 更換鏡頭2中設(shè)置的透鏡組21的光軸LT垂直地布置在光軸LT上。對于 圖像拍攝單元101，例如使用CMOS彩色面?zhèn)鞲衅?CMOS圖像拍攝元 件)，在該傳感器中，多個像素以二維方式布置成陣列，每個像素都具有 光電二極管。圖像拍攝元件101產(chǎn)生R (紅色)、G (綠色)和B (藍 色)各個色彩成分的模擬電信號(圖像信號)，并輸出R、 G、 B各個色 彩的圖像信號，這些色彩分量與穿過可更換鏡頭2后形成為圖像的對象圖 像相關(guān)。此外，圖像拍攝元件101具有用于對圖像拍攝平面上的相差進行檢測 的像素，其詳細情況將在下文中說明。
在光軸LT中，反射鏡單元103布置在使對象光朝向取景器單元102 反射的位置。穿過可更換鏡頭2的對象光由反射鏡單元103 (主反射鏡 1031 (下文中將說明))向上反射，另外，對象光中的一部分透射穿過反 射鏡單元103。
取景器單元102包括五棱鏡105、目鏡106和取景器窗口 316。五棱 鏡105是截面具有五邊形狀的棱鏡，利用該棱鏡，由進入棱鏡底面的光形 成的對象圖像的上下和左右通過內(nèi)部的反射而翻轉(zhuǎn)，并形成倒像。目鏡 106把由五角棱鏡105形成倒像的對象圖像的光導(dǎo)向取景器窗口 316的外 部。通過這樣的構(gòu)造，取景器單元102用作光學(xué)取景器，用于在實際圖像 拍攝之前的圖像拍攝等待時間確認對象視野。
反射鏡單元iU3包括主反射鏡1031和副反射鏡1032。在主反射鏡 1031的背面，以可朝向主反射鏡1031的背面倒下的方式旋轉(zhuǎn)地設(shè)置副反 射鏡1032。穿過主反射鏡1031的對象光的一部分由副反射鏡1032反射， 所反射的對象光進入AF模塊107。
反射鏡單元103被構(gòu)造成所謂的快速返回反射鏡。例如，在曝光時間 過程中(在實際圖像拍攝過程中)(參見圖4)，反射鏡單元103通過利 用作為支點的旋轉(zhuǎn)軸1033向上跳起，并到達從對象光的光路退避的狀態(tài) (反射鏡升起狀態(tài))。此時，當(dāng)反射鏡單元103停在五棱鏡105下方的位 置時，副反射鏡1032折疊成與主反射鏡1031大體平行。由此，來自可更 換鏡頭2的對象光在不受反射鏡單元103阻擋的情況下到達圖像拍攝單元 101，圖像拍攝元件101受到曝光。當(dāng)圖像拍攝元件101中的圖像拍攝操 作完成時，反射鏡單元103返回初始位置(圖3所示的位置)并到達反射 鏡落下狀態(tài)。
此外，通過在實際圖像拍攝(用于圖像記錄的圖像拍攝)之前使反射 鏡單元103到達反射鏡升起狀態(tài)，圖像拍攝設(shè)備1A可以執(zhí)行實時取景 (預(yù)覽)顯示，在這種顯示中，根據(jù)由圖像拍攝單元101依次產(chǎn)生的圖像 信號而以像電影一樣的模式在LCD 311上顯示對象。AF模塊被構(gòu)造成由測距元件形成的所謂AF傳感器(也稱為"測距傳
感器")，以檢測對象的對焦信息。AF模塊布置在反射鏡單元103的底部，并具有相差檢測功能，該功能產(chǎn)生與對象圖像的對焦程度相對應(yīng)的相差檢測信號。即，在圖像拍攝等待時間期間用戶要通過取景器窗口 316確認對象的情況下，如圖3所示，以主反射鏡1031和副反射鏡1032落下的狀態(tài)將對象光導(dǎo)向AF模塊107，并從AF模塊107輸出相差檢測信號。
在圖像拍攝元件101的沿光軸方向的前方，布置有快門單元40?？扉T單元40包括沿上下方向移動的幕簾，并被構(gòu)造成機械式焦平面快門，用于對沿光軸LT導(dǎo)向圖像拍攝元件101的對象光執(zhí)行光路打開操作和光路屏蔽操作。在圖像拍攝元件101是允許完全電子式快門的圖像拍攝元件的情況下，可以省略快門單元40。圖像拍攝設(shè)備1A的電構(gòu)造
圖5是示出圖像拍攝設(shè)備1A的電構(gòu)造的框圖。這里，與圖1至圖4中相同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示。為了說明目的，將說明可更換鏡頭2的電構(gòu)造。
可更換鏡頭2除了組成上述圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)的透鏡組21之外，還包括透鏡驅(qū)動機構(gòu)24、透鏡位置檢測器25、鏡頭控制器26和光圈驅(qū)動機構(gòu)27。
在透鏡組21中，對焦透鏡211、變焦透鏡212和用于對進入圖像拍攝元件101的光量進行調(diào)節(jié)的光圈23在光軸LT (圖3)的方向上保持在鏡筒內(nèi)。由透鏡組21接收的對象光在圖像拍攝元件101中形成為圖像。在自動對焦(AF)控制中，由對焦透鏡211執(zhí)行對焦調(diào)節(jié)，由可更換鏡頭2內(nèi)部的AF致動器71M沿光軸LT的方向驅(qū)動對焦透鏡211 。
根據(jù)從中央控制器62經(jīng)鏡頭控制器26供應(yīng)的AF控制信號，對焦驅(qū)動控制器71A產(chǎn)生使對焦透鏡211移動到對焦位置所需的驅(qū)動控制信號，并用該驅(qū)動控制信號控制AF致動器71M。 AF致動器71M由步進電機等形成，并向透鏡驅(qū)動機構(gòu)24供應(yīng)透鏡驅(qū)動力。
透鏡驅(qū)動機構(gòu)24例如由螺紋件(helicoid)和使螺紋件旋轉(zhuǎn)的齒輪(未示出)形成。通過從AF致動器71M接收力，透鏡驅(qū)動機構(gòu)24使對焦透鏡211等沿與光軸LT平行的方向受到驅(qū)動。對焦透鏡211的移動方 向和移動量分別與AF致動器71M的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)量相對應(yīng)。
透鏡位置檢測器25包括編碼板和編碼器刷，并在透鏡組21要受到調(diào) 節(jié)時檢測移動量，其中，在編碼板上，在透鏡組21的移動范圍內(nèi)沿光軸 LT的方向以預(yù)定節(jié)距形成有多個編碼圖案，編碼器刷隨著透鏡一體移動 并同時以可滑動方式接觸編碼板。透鏡位置檢測器24檢測到的透鏡位置 例如以脈沖數(shù)的形式輸出。
鏡頭控制器26由微計算機構(gòu)成，在微計算機中結(jié)合有例如存儲控制 程序的ROM或存儲與狀態(tài)信息相關(guān)的數(shù)據(jù)的存儲器(例如閃存)。
鏡頭控制器26具有經(jīng)由連接器Ec而與相機體10的中央控制器62執(zhí) 行通信的通信功能。由此，例如，可以向中央控制器62傳送狀態(tài)信息數(shù) 據(jù)(例如焦距、光圈值、合焦(in-focus)距離、或透鏡組21的周圍光量 狀態(tài))、以及由鏡頭位置檢測器25檢測到的與對焦透鏡211相關(guān)的位置 信息。另外，例如，可以從中央控制器62接收與對焦透鏡211的驅(qū)動量 相關(guān)的數(shù)據(jù)。
在通過耦合器75從光圈驅(qū)動致動器76M接收到驅(qū)動力時，光圈驅(qū)動 機構(gòu)27改變光圈23的光圈直徑。
下面將說明相機體10的電構(gòu)造。相機體10除了上述圖像拍攝元件 101、快門單元40等之外，還包括模擬前端(AFE) 5、圖像處理器61、 圖像存儲器614、中央控制器62、閃光電路63、操作單元64、 VRAM 65、卡I/F 66、存儲卡67、通信I/F 68、電源電路69、電池69B、反射鏡 驅(qū)動控制器72A、快門驅(qū)動控制器73A和光圈驅(qū)動控制器76A。 . 如前所述，圖像拍攝元件101由CMOS彩色面?zhèn)鞲衅餍纬伞６〞r控制 電路519 (下文中說明)控制圖像拍攝操作，例如圖像拍攝元件101的曝 光操作的開始(和結(jié)束)、對圖像拍攝元件101中設(shè)置的各個像素的輸出 的選擇、以及像素信號的讀取。
AFE 5具有向圖像拍攝元件101供應(yīng)定時脈沖(在該定時脈沖時執(zhí)行 預(yù)定操作)、對從圖像拍攝元件101輸出的圖像信號執(zhí)行預(yù)定信號處理使 該圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號、并向圖像處理器61輸出該數(shù)字信號的功能。AFE 5被構(gòu)造成具有定時控制電路51、信號處理器52、 A/D轉(zhuǎn)換器 53等。
定時控制電路51根據(jù)來自中央控制器62的基準(zhǔn)時鐘輸出而產(chǎn)生預(yù)定 的定時脈沖(用于產(chǎn)生垂直掃描脈沖())Vn、水平掃描脈沖())Vm、復(fù)位信號 ([)Vr等)，并向圖像拍攝元件101輸出定時信號，從而控制圖像拍攝元件 101的圖像拍攝操作。通過向信號處理器52和A/D轉(zhuǎn)換器53分別輸出預(yù) 定的定時脈沖，來控制信號處理器52和A/D轉(zhuǎn)換器53的操作。
信號處理器52對從圖像拍攝元件101輸出的模擬圖像信號執(zhí)行預(yù)定 的模擬信號處理。信號處理器52包括相關(guān)雙取樣(CDS)電路、自動增益 控制(AGC)電路、箝位電路等。根據(jù)從定時控制電路51輸出的定時脈 沖，A/D轉(zhuǎn)換器53將從信號處理器52輸出的R、 G、 B模擬圖像信號轉(zhuǎn)換 成由多個位(例如12位)組成的數(shù)字信號。
圖像處理器61通過對從AFE 5輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的信號處理 而創(chuàng)建圖像文件。圖像處理器61被構(gòu)造成具有黑水平(black level)校正 電路611、白平衡控制電路612、伽馬校正電路613等。由圖像處理器61 接收的圖像數(shù)據(jù)以與圖像拍攝元件101的讀取同步的方式被一次寫入圖像 存儲器614中。隨后，對寫入圖像存儲器614中的圖像數(shù)據(jù)進行訪問，并 在圖像處理器61的各個組成部分中執(zhí)行處理。
黑水平校正電路611將受到A/D轉(zhuǎn)換器53的A/D轉(zhuǎn)換的R、 G、 B的 各個數(shù)字圖像信號的黑水平校正到基準(zhǔn)黑水平。
根據(jù)與光源相應(yīng)的白色的基準(zhǔn)，白平衡控制電路612對R (紅色)、 G (綠色)和B (藍色)各個色彩分量的數(shù)字信號執(zhí)行水平(level)轉(zhuǎn)換 (白平衡(WB)調(diào)節(jié))。更具體而言，根據(jù)從中央控制器62供應(yīng)的WB 調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，白平衡控制電路612根據(jù)亮度數(shù)據(jù)、色飽和數(shù)據(jù)等識別圖像拍 攝對象中估計原本為白色的部分，確定該部分的R、 G、 B各個成分的平 均值、G/R比、G/B比，并用這些比作為R和B的校正增益來執(zhí)行水平校 正。
伽馬校正電路613對經(jīng)過WB調(diào)節(jié)的圖像數(shù)據(jù)的灰度特性進行校正。 更具體而言，利用預(yù)設(shè)的伽馬校正表，伽馬校正電路613對于各個色彩成分執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的非線性水平轉(zhuǎn)換以及偏移調(diào)節(jié)(offset adjustment)。
圖像存儲器614是用作工作區(qū)域的存儲器，在圖像拍攝模式期間，從 圖像處理器61輸出的圖像數(shù)據(jù)被臨時存儲在所述工作區(qū)域中，并且由中 央處理器62在所述工作區(qū)域中對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定處理。此外，在回放 模式期間，從存儲卡67讀取的圖像數(shù)據(jù)被臨時存儲。
中央控制器62被構(gòu)造成微計算機，該微計算機主要包括CPU、存儲 器、ROM等。中央控制器62讀取存儲在ROM中的程序并使CPU執(zhí)行該 程序，從而實施圖像拍攝設(shè)備1A的各種功能。
通過執(zhí)行這些程序，中央控制器62以功能性的方式實現(xiàn)了顯示控制 器62A、相差A(yù)F控制器62B和對比AF控制器62C。
顯示控制器62A對LCD311上的顯示內(nèi)容進行控制。例如，顯示控制 器62A使由圖像拍攝元件101連續(xù)獲得的多個圖像中的每個以實時取景圖 像的形式在LCD 311上順序地顯示。
此外，顯示控制器62A還將用于獲取對焦信息(其用于AF操作)的 區(qū)域(也稱為"AF區(qū)域"、"測距區(qū)域"或"對焦區(qū)域")Ef (見圖6) 與實時取景圖像合并，使它們以重疊方式顯示，其細節(jié)將在下文中說明。
相差A(yù)F控制器62B通過利用相差檢測方法執(zhí)行對焦位置檢測，并執(zhí) 行自動對焦操作。更具體而言，根據(jù)由AF模塊107獲得的相差檢測信號 或來自相差A(yù)F計算電路77 (下文中說明)的輸出信號，相差A(yù)F控制器 62B執(zhí)行對焦透鏡位置指定操作，該操作指定了合焦期間圖像拍攝透鏡 (更具體地說，對焦透鏡)的位置(對焦透鏡位置)。
對比AF控制器62C通過利用對比檢測方法執(zhí)行對焦位置檢測，來執(zhí) 行自動對焦操作(也稱為"對比AF操作")。更具體而言，對比AF控 制器62C執(zhí)行評估值計算操作和對焦透鏡位置指定操作，其中，評估值計 算操作用于分別對不同鏡頭位置處獲得的多個拍攝圖像根據(jù)對象圖像的對 比度來確定評估值，而對焦透鏡位置指定操作用于將使評估值最優(yōu)化(例 如最小化)的透鏡位置指定為對焦透鏡位置。
閃光電路63控制閃光單元318或連接到連接端子單元319的外部閃光 燈的發(fā)光量，以將其設(shè)定為由中央控制器62設(shè)定的發(fā)光量。操作單元64包括模式設(shè)定轉(zhuǎn)盤305、控制值設(shè)定轉(zhuǎn)盤306、快門按鈕307、設(shè)定按鈕組312、方向選擇鍵314、按壓按鈕315、主開關(guān)317等，
并用于向中央控制器62輸入操作信息。
VRAM 65是中央控制器62與LCD 311之間的緩沖存儲器，并具有與LCD 311的像素數(shù)相對應(yīng)的圖像信號存儲容量?？↖/F 66是用于使存儲卡67與中央控制器62之間能夠進行信號發(fā)送和接收的接口 。存儲卡67是用于對由中央控制器62產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)進行存儲的記錄介質(zhì)。通信I/F 68是用于使圖像數(shù)據(jù)等能夠傳送到個人計算機或其他外部設(shè)備的接口。
電源電路69例如由恒壓電路等形成，并產(chǎn)生用于對整個圖像拍攝設(shè)備1A (例如控制器(例如中央控制器62)、圖像拍攝元件101、以及其他各種驅(qū)動單元)進行驅(qū)動的電壓。向圖像拍攝元件101供電的控制是根據(jù)從中央控制器62向電源電路69供應(yīng)的控制信號來執(zhí)行的。電池69B是由原電池(例如堿性干電池)或二次電池(例如鎳金屬氫化物可充電電池)形成的電源，并向整個圖像拍攝設(shè)備1A供應(yīng)電能。
反射鏡驅(qū)動控制器72A根據(jù)取景器模式的切換或圖像拍攝操作的定時來產(chǎn)生用于對反射鏡驅(qū)動致動器72M進行驅(qū)動的驅(qū)動信號。反射鏡驅(qū)動致動器72M是使反射鏡單元103 (快速返回反射鏡)旋轉(zhuǎn)到水平姿態(tài)或傾斜姿態(tài)的致動器。
快門驅(qū)動控制器73A根據(jù)從中央控制器62供應(yīng)的控制信號，產(chǎn)生用于快門驅(qū)動致動器73M的驅(qū)動控制信號?？扉T驅(qū)動致動器73M是用于對快門單元40的打開/關(guān)閉進行驅(qū)動的致動器。
光圈驅(qū)動控制器76A根據(jù)從中央控制器62供應(yīng)的控制信號，產(chǎn)生用于光圈驅(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)由耦合器75向光圈驅(qū)動機構(gòu)27供應(yīng)驅(qū)動力。
相機體10包括相差A(yù)F計算電路77，該電路用于根據(jù)從黑水平校正電路611輸出的、已經(jīng)經(jīng)過黑水平校正的圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行自動對焦(AF)控制時所需的計算。
下面將詳細說明使用來自相差A(yù)F計算電路77的輸出信號進行的相差A(yù)F操作，還將說明能夠由圖像拍攝設(shè)備1A執(zhí)行的AF操作。圖像拍攝元件101
圖像拍攝設(shè)備1A以這樣的方式構(gòu)造由圖像拍攝元件101接收從圖 像拍攝鏡頭的出射瞳內(nèi)的不同部分經(jīng)過(透射穿過)的光，從而可以進行
相差A(yù)F。下面首先說明圖像拍攝元件101的構(gòu)造和利用圖像拍攝元件101 的相差A(yù)F的原理。圖6和圖7圖示了圖像拍攝元件101的構(gòu)造。
如圖6所示，圖像拍攝元件101以這樣的方式構(gòu)造在其圖像拍攝平 面101f中具有以陣列形式界定的AF區(qū)域Ef，使得可以對每個AF區(qū)域Ef 進行相差檢測方法的對焦檢測。
在每個AF區(qū)域Ef中，設(shè)有由R像素111、 G像素112和B像素113 形成的常規(guī)像素110 (其中R (紅色)、G (綠色)和B (藍色)各自的色 彩濾波器布置在光電二極管中)，并設(shè)有用于執(zhí)行相差A(yù)F的像素(下文 中也稱為"AF像素"或"光電轉(zhuǎn)換單元")(圖7)。
這樣，在AF區(qū)域Ef中形成了作為常規(guī)像素的水平線的Gr線Ll和 Gb線L2，在Gr線Ll中，G像素112和R像素111在水平方向上交替布 置，而在Gb線L2中，B像素113和G像素112在水平方向上交替布置。 通過使Gr線Ll和Gb線L2在豎直方向上交替布置，形成了 Bayer布局。
此外，在AF區(qū)域Ef中，例如形成有AF線Lf，在AF線Lf中，在水 平方向上每隔常規(guī)像素的六個水平線布置AF像素llf。
下面將詳細說明利用AF線Lf進行的相差A(yù)F的原理。
圖8是AF像素llf的縱剖視圖。圖9是AF像素llf (這里是第一 AF 像素lla (下文中說明))的俯視圖。在圖9中，略去了用于在光接收元 件PD中聚集對象光的微透鏡ML以及光屏蔽板AS1和AS2的光屏蔽區(qū) 域，而示出了光屏蔽板AS1和AS2的開口 (也稱為"光透射區(qū)域")0P1 和OP2。圖IO示出了第二光屏蔽板AS2的作用。在圖10中，為了簡化附 圖，示出了其中略去微透鏡ML的AF像素llf。
在AF線Lf中， 一對像素lla和lib (見圖8)沿水平方向布置，接 收對于可更換鏡頭2而言來自出射瞳的右側(cè)部分Qa的光通量Ta和來自其 左側(cè)部分Qb的光通量Tb。更具體地說，AF像素(也稱為"第一 AF像 素")lla包括第一光屏蔽板(也稱為"第一光屏蔽膜")AS1和第二光屏蔽板(也稱為"第二光屏蔽膜")AS2，第一光屏蔽板AS1具有用于把來自出射瞳的光通量分開的狹縫(矩形)形狀的第一開口 0P1，第二光屏
蔽板AS2布置在第一光屏蔽板AS1下方并具有狹縫(矩形)形狀的第二開口 OP2。如圖9所示，第一開口 OP1 (圖9中由傾斜線所示陰影區(qū)域)設(shè)置在以光電轉(zhuǎn)換器(也稱為"光接收元件"或"光電二極管")的中心CP作為基準(zhǔn)(原點)向指定方向(這里是右側(cè)方向(+X方向))偏移的位置處。第二開口 OP2 (圖9中由水平線所示的陰影區(qū)域)設(shè)置在以光接收元件PD的中心作為基準(zhǔn)向與所述指定方向相反的方向(這里是左側(cè)方向(一X方向))偏移的位置處。更具體而言，在第一 AF像素lla中，在第一開口 OPl和第二開口 OP2沿Z軸方向投影在光接收元件PD的頂面上的情況下，以光接收元件PD的中心CP為基準(zhǔn)，第一開口 OP1設(shè)置在指定方向上，而第二開口 OP2設(shè)置在與所述指定方向相反的方向上。
另一方面，AF像素(下文中也稱為"第二 AF像素")llb包括第一光屏蔽板AS1和第二光屏蔽板AS2，在第一光屏蔽板AS1中，以光接收元件PD的中心為基準(zhǔn)，第一開口 0P1設(shè)置在向與所述指定方向相反的方向偏移的位置處，而在第二光屏蔽板AS2中，以光接收元件PD的中心為基準(zhǔn)，第二開口 OP2設(shè)在向指定方向偏移的位置處。更具體而言，在第二AF像素llb中，在第一開口 0P1和第二開口 OP2沿Z軸方向投影在光電接收元件PD的頂面上的情況下，以光接收元件PD的中心CP為基準(zhǔn)，第一開口 0P1設(shè)置在與所述指定方向相反的方向上，而第二開口 OP2設(shè)置在所述指定方向上。
艮口，在這對AF像素lla和llb中，第一開口 OPl和第二開口 OP2以
向彼此不同的方向偏移的方式設(shè)置。
AF像素llf中的第二光屏蔽板AS2也可以表示為布置在如下所述的乂5晉々h, :jfcj^E U象始寧i/f生101的l旌lMr表而恭畝的,市W図像站攝云^t
101的光接收表面向第一光屏蔽板AS1照射的情況下，把已透射經(jīng)過第一開口OPl的全部光PLl屏蔽的位置(見圖10)。
在這對AF像素lla和lib中，來自出射瞳的右側(cè)部分Qa的光通量Ta經(jīng)過微透鏡ML和第一光屏蔽板AS1的第一開口 OPl。此外，光通量Ta在其受到第二光屏蔽板AS2的限制之后，由第一 AF像素lla的光接收 元件PD接收。來自出射瞳的左側(cè)部分Qb的光通量Tb經(jīng)過微透鏡ML和 第二光屏蔽板AS2的第一開口 0P1。此外，光通量Tb在其受到第二光屏 蔽板AS2的限制之后，由第二AF像素llb的光接收元件PD接收。
如上所述，在這對AF像素1 la和1 lb中的每個光接收元件PD中，已 經(jīng)穿過可更換鏡頭2的出射瞳的右側(cè)部分Qa和左側(cè)部分Qb (—對部分區(qū) 域)透射的對象光的光通量Ta和Tb分別被接收，并產(chǎn)生與所接收的光通 量Ta和Tb對應(yīng)的測距信號。
此外，在這對AF像素lla和llb中，由于來自出射瞳的光通量能夠 被恰當(dāng)?shù)胤蛛x(光瞳劃分)和接收，所以提高了對焦檢測精度，其具體情 況將在下文中說明。
下面，第一 AF像素lla的像素輸出將被稱為"序列a的像素輸 出"，第二 AF像素lib的像素輸出將被稱為"序列b的像素輸出"。例 如，將說明序列a的像素輸出與序列b的像素輸出之間的關(guān)系，這些像素 輸出是由布置在圖7中的一條AF線Lfl中的AF像素llf的像素布局獲得 的。圖11示出了 AF線Lfl的像素輸出。圖12示出了像素輸出的移動量 Sf和失焦(defocus)量Df。
在AF線Lfl中，來自出射瞳兩側(cè)的光通量Ta和Tb分別由第一 AF 像素lla和第二 AF像素lib接收。這樣，包括序列a的像素al至a3的 AF線Lfl中的序列a的像素輸出由圖11中的圖線Ga (用實線示出)表 示。另一方面，包括序列b的像素bl至b3的AF線Lfl中的序列b的像 素輸出由圖線Gb (用虛線示出)表示。
將圖11所示圖線Ga和圖線Gb相比可以看到，對于序列a的像素輸 出和序列b的像素輸出，在AF線Lfl的線方向(即AF像素llf的交替布 置方向)上的偏移量(移動量)Sf中產(chǎn)生了相差。
另一方面，上述移動量Sf與焦平面相對于圖像拍攝元件101的圖像拍 攝平面失焦的量(失焦量)Df之間的關(guān)系由圖12所示基函數(shù)的圖線Gc表 示。圖線Gc的斜率可以預(yù)先通過工廠測試等方式獲得。
因此，在根據(jù)來自圖像拍攝元件101的AF線Lf的輸出由相差A(yù)F計算電路77確定了移動量Sf之后，相差A(yù)F控制器62B根據(jù)圖12的圖線 Gc計算失焦量Df，并向?qū)雇哥R211提供與所計算出的失焦量Df對應(yīng)的 驅(qū)動量，使得能夠使對焦透鏡211移動到合焦位置的相差A(yù)F成為可能。
如上所述，利用來自圖像拍攝元件101的光接收表面上所帶的AF像 素llf的輸出信號，圖像拍攝設(shè)備1A可以執(zhí)行相差檢測方法的自動對焦 操作(也稱為圖像拍攝元件101的"相差A(yù)F操作")。 關(guān)于AF像素llf
下面將詳細說明AF像素llf。圖13示出了分別具有第一光屏蔽板 AS1和第二光屏蔽板AS2的AF像素llf (第一 AF像素lla和第二AF像 素llb)。
如上所述，圖像拍攝元件101中包括的AF像素llf具有第一光屏蔽 板AS1和第二光屏蔽板AS2 (見圖13)。
來自圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)的對象光進入第一 AF像素1 la的微透鏡ML， 該對象光受到第一光屏蔽板AS1的限制。更具體而言，第一光屏蔽板AS1 對進入第一光屏蔽板AS1的光屏蔽區(qū)域的對象光進行屏蔽，并允許進入第 一開口 0P1的對象光通過。第一開口 0P1以在第一光屏蔽板AS1中向指 定方向(AF像素llf的交替布置方向之一)偏移的方式設(shè)置。因此，透射 通過第一開口 0P1的對象光的大部分將穿過出射瞳中的在所述指定方向上 的區(qū)域。
然后，已經(jīng)穿過第一開口 0P1的對象光受到第二光屏蔽板AS2進一 步限制，穿過第二光屏蔽板AS2的第二開口 OP2的對象光由光接收元件 PD接收。更具體而言，由于第二開口 OP2以在第二光屏蔽板AS2中向與 所述指定方向相反的方向偏移的方式設(shè)置，所以穿過第一開口 0P1的對象 光中的、已經(jīng)穿過出射瞳中的在與所述指定方向相反的方向上的區(qū)域的對 象光FL1被第二光屏蔽板AS2的光屏蔽區(qū)域屏蔽(圖13)。相比而言， 穿過出射瞳中的在所述指定方向上的區(qū)域的對象光FL2將穿過第二開口 OP2。
在第二 AF像素llb中，由于第一開口 OPl和第二開口 OP2各自以與 第一 AF像素lla相反的方向偏移的方式設(shè)置，所以穿過第一開口 0P1的對象光中的、已經(jīng)穿過出射瞳中的在所述指定方向上的區(qū)域的對象光FL3 將被第二光屏蔽區(qū)域AS2的光屏蔽區(qū)域屏蔽。然后，穿過第一開口 0P1 的對象光中的、已經(jīng)穿過出射瞳中的在與所述指定方向相反的方向上的區(qū) 域的對象光FL4穿過第二開口 OP2并由光接收元件PD接收。
如上所述，第一光屏蔽板AS1和第二光屏蔽板AS2布置在已經(jīng)穿過 微透鏡ML透射的對象光的光路中，并且第二光屏蔽板AS2中設(shè)有第二開 口 OP2，第二開口 OP2向著與第一光屏蔽板AS1中的第一開口 OP1的偏 移方向相反的方向偏移。根據(jù)以上情況，由于己經(jīng)穿過與期望方向(接收 的光在出射瞳中所處的方向)(期望方向也被稱為"光接收目標(biāo)方向") 相反的方向上的區(qū)域的對象光FL1和對象光FL3能夠被屏蔽，所以可以恰 當(dāng)?shù)貙碜猿錾渫墓馔糠蛛x。即，在形成一對的AF像素lla和lib 的各自的光接收元件PD中，可以接收經(jīng)過圖像拍攝鏡頭的出射瞳內(nèi)的不 同部分的對象光。
此外，兩個光屏蔽板AS1和AS2還可以表示為具有對使光能夠由光 接收元件PD接收的范圍(也稱為"光接收范圍")進行限制的功能。下 面將說明這樣的情況具有一個光屏蔽板ASr的AF像素llr用作比較示 例，并與本實施例的AF像素llf進行比較；還將說明對使光由兩個光屏 蔽板AS1和AS2接收的范圍進行限制的功能。圖14示出了比較示例中的 AF像素llr的光接收元件PD能夠接收對象光的范圍。圖15示出了比較 示例中的一對AF像素llr中各個光接收元件PD的光接收范圍與出射瞳中 的與該光接收范圍相對應(yīng)的區(qū)域之間的關(guān)系。圖16示出了第一 AF像素 lla的光接收元件PD能夠接收對象光的范圍。圖17示出了一對AF像素 llf中的各個光接收元件PD的光接收范圍與出射瞳中的與該光接收范圍相 對應(yīng)的區(qū)域之間的關(guān)系。
如圖14所示，在僅具有光屏蔽板ASr的AF像素llr (這里是第一AF 像素llm)中，光接收元件PDr的光接收范圍是由雙向箭頭LMr表示的范 圍。更具體而言，光接收范圍是由平面Frl和平面Fr2界定的范圍，所述 平面Frl包括光屏蔽板ASr的右側(cè)RHr和光接收元件PDr的左側(cè)LP，所 述平面Fr2包括光屏蔽板ASr的左側(cè)LHr和光電接收元件PDr的右側(cè)RP。
這里，形成一對的第一 AF像素llra和第二 AF像素llrb的各個光接收元件PD的光接收范圍與出射瞳EY之間的關(guān)系如圖15所示。更具體而言，第一 AF像素lira的光接收元件PD可以接收經(jīng)過出射瞳EY中向指定方向偏移的區(qū)域Ea2的對象光。第二 AF像素llrb的光電接收元件PD可以接收經(jīng)過向與所述指定方向相反的方向偏移的區(qū)域Eb2的對象光。但是，如圖15所示，在出射瞳EY中，與第一 AF像素llra的光接收范圍相對應(yīng)的區(qū)域Ea2的大部分和與第二 AF像素llrb的光接收范圍相對應(yīng)的區(qū)域Eb2重疊。因此，這對AF像素1 lra和1 lrb的各個光接收元件PD接收了經(jīng)過出射瞳EY的共同部分的大部分對象光，而不能以高精度對已經(jīng)進入這對AF像素1 lra和1 lrb的光通量中的相差進行檢測。
另一方面，如圖16所示，在本實施例的具有兩個光屏蔽板AS1和AS2的AF像素llf (這里是第一 AF像素lla)中，光接收元件PD的光接收范圍是用雙向箭頭LM表示的范圍。更具體而言，光接收范圍是由平面FK1和平面FK2界定的范圍，所述平面FK1包括第一開口 0P1的右側(cè)RH1 (見圖9)和第二開口 OP2的左側(cè)LH2，所述平面FK2包括第一開口OP1的左側(cè)LH1和第二開口 OP2的右側(cè)RH2。
這里，形成一對的第一 AF像素lla和第二 AF像素llb的各個光接收元件PD的光接收范圍與出射瞳EY之間的關(guān)系如圖17所示。第一 AF像素lla的光接收元件PD可以接收經(jīng)過出射瞳EY中指定方向的區(qū)域Eal的對象光，第二AF像素llb的光電接收元件PD可以接收經(jīng)過出瞳EY中的在與所述指定方向相反的方向上的區(qū)域Ebl的對象光。即，這對AF像素lla和lib的各個光接收元件PD接收經(jīng)過出射瞳EY中不同區(qū)域(部分)的對象光。
如上所述，在本實施例的AF像素llf中，從與第一光屏蔽板AS1中的第一開口 OP1的偏移方向相反的方向進入的對象光被第二光屏蔽板AS2的光屏蔽區(qū)域屏蔽，光接收元件PD的光接收范圍得到了限制。
AF像素llf中的光接收元件PD的光接收范圍可以用視角(staringangle) AG來表示。圖18示出了視角AG。更具體而言，如圖18所示，視角AG的大小e可以如表達式(1)中那
樣，用第一開口 0P1對于光接收目標(biāo)方向的寬度與第二開口對于光接收目
標(biāo)方向的寬度之和(開口寬度之和)DW、以及第一光屏蔽板AS1和第二 光屏蔽板AS2之間的距離(也稱為"光屏蔽板間距")DT來表示。 6 = tan 1 - ... ( 1 )
如表達式(1)所示，可以通過改變開口寬度之和DW和/或光屏蔽板 間距DT，來調(diào)節(jié)視角AG，即光接收元件PD的光接收范圍。
第二實施例
下面將說明本發(fā)明的第二實施例。在根據(jù)第二實施例的圖像拍攝設(shè)備 1B中，兩個光屏蔽板AH1和AH2中的開口 OH1和OH2的相對位置與第 一實施例中開口 OP1和OP2的相對位置不同。圖19示出了根據(jù)第二實施 例的AF像素llh。圖20示出了第二光屏蔽板AH2的作用。在圖20中， 為了簡化附圖，示出了其中略去微透鏡ML的AF像素llh。
除了開口 0H1和OH2的相對位置方面不同之外，根據(jù)第二實施例的 圖像拍攝設(shè)備1B具有與根據(jù)第一實施例的圖像拍攝設(shè)備1A幾乎相同的構(gòu) 造和功能(見圖1至圖5)。共同的元件由相同的附圖標(biāo)記表示，并將略 去其說明。
如圖19所示，圖像拍攝設(shè)備1B的AF像素llh (更具體而言，第一 AF像素11Ha和第二 AF像素11Hb)具有包括第一開口 OH1的第一光屏 蔽板AH1和包括第二開口 OH2的第二光屏蔽板AH2。以光接收元件PD 的中心CP為基準(zhǔn)，第一開口 OHl設(shè)在向指定方向(這里是右側(cè))偏移的 位置處。以光接收元件PD的中心為基準(zhǔn)，第二開口 OH2設(shè)在向與所述指 定方向相反的方向(這里是左側(cè))偏移的位置處。
這里，在根據(jù)第一實施例的AF像素llf中，第一開口OPl和第二開 口 OP2設(shè)在這樣的位置處所述位置使得在第一開口 OP1和第二開口 OP2沿Z軸方向投影在光接收元件PD的頂面上的情況下，這些開口彼此 不重疊。相比之下，在第二實施例的AF像素llh中，第一開口OHl和第 二開口 OH2設(shè)在這樣的位置處所述位置使得在第一開口 OHl和第二開口 OH2沿Z軸方向投影在光接收元件PD的頂面上的情況下，這些開口彼
此部分地重疊。
更具體而言，在第一 AF像素11Ha中，第一開口 OH1以這樣的方式 設(shè)置以光接收元件PD的中心附近為基準(zhǔn)(原點)向指定方向偏移；第 二開口 OH2以這樣的方式設(shè)置以光電接收元件PD的中心附近為基準(zhǔn) (原點)向與所述指定方向相反的方向偏移。此外，在第二AF像素llHb 中，第一開口 OH1以這樣的方式設(shè)置以光接收元件PD的中心附近為基 準(zhǔn)，其向與所述指定方向相反的方向偏移；第二開口 OH2以這樣的方式設(shè) 置以光接收元件PD的中心附近為基準(zhǔn)，其向所述指定方向偏移。
在具有上述構(gòu)造的第一 AF像素11Ha中，經(jīng)過第一開口 OHl的對象 光中的、己經(jīng)經(jīng)過出射瞳中的在與所述指定方向相反的方向上的區(qū)域的對 象光HL1被第二光屏蔽板AH2的光屏蔽區(qū)域屏蔽的可能性較高。相比之 下，經(jīng)過第一開口 OH1的對象光中的、已經(jīng)經(jīng)過出射瞳中的在所述指定方 向上的區(qū)域的對象光HL2由光接收元件PD接收。
此外，在第二 AF像素11Hb中，經(jīng)過第一開口 OH1的對象光中的、 已經(jīng)經(jīng)過出射瞳中的在所述指定方向上的區(qū)域的對象光HL3被第二光屏蔽 板AH2的光屏蔽區(qū)域屏蔽的可能性較高。相比之下，經(jīng)過第一開口 OH1 的對象光中的、已經(jīng)經(jīng)過出射瞳中的在與所述指定方向相反的方向上的區(qū) 域的對象光HL4由光電接收元件PD接收。
如上所述，在AF像素llh中，從與使光被接收的期望方向(光接收 目標(biāo)方向)相反的方向進入的對象光被第二光屏蔽板AH2屏蔽的可能性較 高。因此，在到達光接收元件PD的對象光中，可以增大經(jīng)過出射瞳的在 光接收目標(biāo)方向上的區(qū)域的對象光的比率。
第二光屏蔽板AH2可以表示為布置在這樣的位置在與圖像拍攝元件 101的光接收表面垂直的光束從圖像拍攝元件101的光接收表面向第一光 屏蔽板AH1照射的情況下，所述位置使已經(jīng)經(jīng)過第一開口 OH1透射的光 PL1中在光接收目標(biāo)方向上的透射光PL2被屏蔽(見圖20)。
修改方案已經(jīng)說明了本發(fā)明的實施例。但是本發(fā)明不限于上述情況。
例如，在每種實施例中，第一開口 OPl和OHl以及第二開口 OP2和
OH2的位置是用光接收元件PD的中心CP為基準(zhǔn)來定義的。不限于上述情況，第一開口 OP1和OH1以及第二開口 OP2和OH2的位置也可以用微透鏡ML的光學(xué)中心或AF像素llf的中心為基準(zhǔn)(原點)來定義。
在每種上述實施例中，采用了具有第二開口 OH2的第二光屏蔽板AS2和AH2，但是這些實施例不限于此。更具體而言，第二光屏蔽板可以布置在這樣的位置處在用不具有開口的光屏蔽板作為第二光屏蔽板、并且與圖像拍攝元件101的光接收表面垂直的光束從圖像拍攝元件101的光接收表面向第一光屏蔽板AS1和AH1照射的情況下，所述位置使得已經(jīng)經(jīng)過第一開口 OP1和OH1透射的光被屏蔽。更具體而言，第二光屏蔽板AS2禾B AH2中存在于與光接收目標(biāo)方向相反那側(cè)的光屏蔽區(qū)域?qū)τ趶呐c光接收目標(biāo)方向相反的方向進入的對象光的光屏蔽沒有貢獻。因此，也可以用只在光接收目標(biāo)方向上具有光屏蔽區(qū)域的光屏蔽板作為第二光屏蔽板AS2禾卩AH2。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在所附權(quán)利要求及其等同含義的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計需求和其他因素，可以有各種變更、組合、子組合和替換形式。
本申請包含與2007年12月11日遞交給日本專利局的日本專利申請JP 2007-319665相關(guān)的主題，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1. 一種圖像拍攝元件，包括一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出測距信號，所述第一方向和所述第二方向彼此不同，其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都包括光接收元件，其被設(shè)置成接收所述對象光并產(chǎn)生測距信號，具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一光屏蔽層布置在所述光接收元件上方，和具有第二光透射區(qū)域的第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽層布置在所述光接收元件與所述第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所述第二光透射區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第二方向偏移，和第二光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光透射區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第一方向偏移。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拍攝元件，其中，在所述第一光電轉(zhuǎn)換 單元中，所述第一光透射區(qū)域以將所述光電轉(zhuǎn)換單元的中心附近作為原點 向所述第一方向偏移的方式設(shè)置，并且所述第二光透射區(qū)域以將所述中心 附近作為原點向所述第二方向偏移的方式設(shè)置，并且在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域以將所述光電轉(zhuǎn)換 單元的中心附近作為原點向所述第二方向偏移的方式設(shè)置，并且所述第二 光透射區(qū)域以將所述中心附近作為原點向所述第一方向偏移的方式設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拍攝元件，其中，在所述第一光電轉(zhuǎn)換 單元中，所述第一光透射區(qū)域以將所述光接收元件的中心作為原點向所述 第一方向偏移的方式設(shè)置，并且所述第二光透射區(qū)域以將所述中心作為原 點向所述第二方向偏移的方式設(shè)置，并且在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域以將所述光接收元 件的中心作為原點向所述第二方向偏移的方式設(shè)置，并且所述第二光透射 區(qū)域以將所述中心作為原點向所述第一方向偏移的方式設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拍攝元件，其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都還包括透鏡，所述透鏡被設(shè)置成在所述第一光 屏蔽層上方聚集所述對象光。
5. —種圖像拍攝元件，包括一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃 分并輸出測距信號，所述第一方向和所述第二方向彼此不同，其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都包括光接收元件，其被設(shè)置成接收所述對象光并產(chǎn)生測距信號， 具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一光屏蔽層布置在 所述光接收元件上方，和 第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽層布置在所述光接收元件與所述 第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透 射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所述第二光屏蔽 層布置的位置使得當(dāng)與所述圖像拍攝元件的光接收表面垂直的光束向所述 第一光屏蔽層照射時，己經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被 屏蔽，和第二光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透 射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光屏蔽 層布置的位置使得當(dāng)與所述光接收表面垂直的光束向所述第一光屏蔽層照 射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被屏蔽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像拍攝元件，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換單 元的所述第二光屏蔽層布置在使得所述透射的光全部被屏蔽的位置，并且所述第二光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二光屏蔽層布置在使得所述透射的光 全部被屏蔽的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像拍攝元件，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二光屏蔽層布置在使得所述透射的光中在所述第一方向上的透射光被屏蔽的位置，并且所述第二光電轉(zhuǎn)換單元的所述第二光屏蔽層布置在使得所述透射的光中在所述第二方向上的透射光被屏蔽的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像拍攝元件，其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都還包括透鏡，所述透鏡被設(shè)置成在所述第一光屏蔽層上方聚集所述對象光。
9. 一種圖像拍攝設(shè)備，包括圖像拍攝元件，其中，所述圖像拍攝元件包括一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出測距信號，所述第一方向和所述第二方向彼此不同，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都包括光接收元件，其被設(shè)置成接收所述對象光并產(chǎn)生測距信號，具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一光屏蔽層布置在所述光接收元件上方，和具有第二光透射區(qū)域的第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽層布置在所述光電接收元件與所述第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所述第二光透射區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第二方向偏移，和第二光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光透射區(qū)域在所述第二光屏蔽層上向所述第一方向偏移。
10. —種圖像拍攝設(shè)備，包括圖像拍攝元件，其中，所述圖像拍攝元件包括一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃 分并輸出測距信號，所述第一方向和所述第二方向彼此不同，其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元中的每個光電轉(zhuǎn)換單元都包括 光接收元件，其設(shè)置成接收所述對象光并產(chǎn)生測距信號， 具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層，所述第一光屏蔽層布置在 所述光接收元件上方，和第二光屏蔽層，所述第二光屏蔽層布置在所述光接收元件與所述 第一光屏蔽層之間，并且其中，所述一對光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透 射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第一方向偏移，并且所述第二光屏蔽 層布置的位置使得當(dāng)與所述圖像拍攝元件的光接收表面垂直的光束向所述 第一光屏蔽層照射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被 屏蔽，和第二光電轉(zhuǎn)換單元，在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，所述第一光透 射區(qū)域在所述第一光屏蔽層上向所述第二方向偏移，并且所述第二光屏蔽 層布置的位置使得當(dāng)與所述光接收表面垂直的光束向所述第一光屏蔽層照 射時，已經(jīng)透射經(jīng)過所述第一光透射區(qū)域的光束中的光被屏蔽。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像拍攝元件和圖像拍攝設(shè)備。圖像拍攝元件包括一對光電轉(zhuǎn)換單元，其在第一方向和第二方向上對對象光進行光瞳劃分并輸出測距信號。光電轉(zhuǎn)換單元包括光接收元件，其被設(shè)置成接收對象光并產(chǎn)生測距信號；具有第一光透射區(qū)域的第一光屏蔽層；以及具有第二光透射區(qū)域的第二光屏蔽層。光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元，在第一光電轉(zhuǎn)換單元中，第一光透射區(qū)域在第一光屏蔽層上向第一方向偏移，并且第二光透射區(qū)域在第二光屏蔽層上向第二方向偏移，在第二光電轉(zhuǎn)換單元中，第一光透射區(qū)域在第一光屏蔽層上向第二方向偏移，并且第二光透射區(qū)域在第二光屏蔽層上向第一方向偏移。
文檔編號H04N101/00GK101459786SQ200810185179
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者柳生玄太, 勝田恭敏, 藤井真一 申請人:索尼株式會社