本發(fā)明涉及一種圖像傳感器和攝像設(shè)備，尤其涉及一種包括具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能的像素的圖像傳感器以及攝像設(shè)備。

背景技術(shù)：

提出了下面的技術(shù)：在可以記錄運(yùn)動(dòng)圖像和靜止圖像的電子照相機(jī)中，使用用于記錄圖像的圖像傳感器通過相位差檢測(cè)方法來實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)檢測(cè)。在這種攝像平面相位差檢測(cè)方法中，通過一對(duì)用于焦點(diǎn)檢測(cè)的光接收元件組接收穿過攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的光束，并且檢測(cè)根據(jù)所接收到的光量所輸出的兩個(gè)成對(duì)圖像的信號(hào)波形之間的偏移量，即，所生成的光束在光瞳分割方向上的相對(duì)位置偏移量。然后根據(jù)所檢測(cè)到的相對(duì)位置偏移量，獲得攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)偏移量(離焦量)。使用這樣的攝像平面相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)的特征，在于依賴于焦點(diǎn)檢測(cè)像素的排列和像素的光瞳分割特性形狀，因此，提出了用于提高焦點(diǎn)檢測(cè)的特性的、與像素結(jié)構(gòu)和像素排列有關(guān)的各種技術(shù)。

日本特開2009-015164號(hào)進(jìn)行了以下說明：通過設(shè)置光電轉(zhuǎn)換部的分割位置不同的多個(gè)像素列、并且根據(jù)微透鏡的偏心誤差或者依賴于可更換鏡頭的種類和圖像高度的光瞳變化來選擇最佳像素列，從而降低像素輸出的不平衡。

然而，在如日本特開2009-015164號(hào)那樣實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換部的分割位置根據(jù)圖像高度而不同的結(jié)構(gòu)的情況下，由于用于從光電轉(zhuǎn)換部向浮置擴(kuò)散區(qū)域傳送電荷的傳送柵電極是由遮光材料形成的，因而作為像素，造成了新的光學(xué)特性的不平衡。

這里說明由傳送柵電極所造成的像素的光學(xué)特性的不平衡。圖8a～8e是示出日本特開2009-015164號(hào)所述的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)和通過該像素結(jié)構(gòu)所形成的光瞳面上的狀態(tài)的示意圖，其中，該像素結(jié)構(gòu)具有光電轉(zhuǎn)換部的分割位置不同的像素組。

圖8a示出由兩個(gè)行和兩個(gè)列所構(gòu)成的像素排列，并且通過采用分割中心位置在第一行(像素組a)和第二行(像素組b)之間是不同的這樣的結(jié)構(gòu)，來降低用于焦點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)的光接收量的不平衡。圖8a所示的、分別對(duì)應(yīng)于分割中心位置不同的光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b的傳送柵電極803，被配置成部分覆蓋光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b。傳送柵電極803控制傳送柵電極803和相鄰浮置擴(kuò)散區(qū)域804之間的信號(hào)電荷的電勢(shì)。

考慮到傳送效率，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b的寬度來設(shè)計(jì)傳送柵電極803。傳送柵電極803是遮光構(gòu)件，因而對(duì)光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域進(jìn)行光學(xué)遮光。對(duì)于分割中心位置不同的光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b的結(jié)構(gòu)，在分割中心位置不同的像素組a和像素組b之間，傳送柵電極803光學(xué)限制光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b的區(qū)域是不同的。

圖8b是示出中央圖像高度處的像素組a的像素在光瞳面分離光束的狀態(tài)的示意圖，并且圖8c是示出中央圖像高度處的像素組b的像素在光瞳面分離光束的狀態(tài)的示意圖，其中，在這兩個(gè)附圖的上部，均示出圖8a所示的像素被投影在光瞳面上的形狀。在圖8b和8c中，區(qū)域820表示像素接收光的光瞳區(qū)域的范圍。另外，區(qū)域821a、821b、822a和822b分別表示光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b接收光的光瞳區(qū)域的范圍。此外，區(qū)域823表示受傳送柵電極803的遮光影響的光瞳區(qū)域的范圍。

配置在中央的圓810表示通過被安裝至圖像傳感器的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈框所形成的范圍。因此，實(shí)際上，圓810內(nèi)部區(qū)域是像素接收光的范圍。為了簡(jiǎn)化，在圖8b和8c中，安裝至圖像傳感器的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離d1，大致等于圖像傳感器的設(shè)置光瞳距離ds，并且圓810表示從中央圖像高度處的像素所觀察的光圈框。如圖8b和8c所示，在像素組a和像素組b之間，在其中傳送柵電極803對(duì)光電轉(zhuǎn)換部進(jìn)行光學(xué)遮光的區(qū)域是不同的，因而，通過光圈框所形成的像素組a和像素組b中的光可接收區(qū)域的形狀是不同的。因此，在像素組a和像素組b之間，光可接收區(qū)域的重心是不同的，從而使得在拍攝圖像中發(fā)生不期望的水平條紋。

此外，圖8d是示出在根據(jù)微透鏡的收縮率所設(shè)置的圖像傳感器的設(shè)置光瞳距離ds0處的平面上，周邊圖像高度處的像素組a中的像素分離光束的狀態(tài)的示意圖，并且圖8e是示出在根據(jù)微透鏡的收縮率所設(shè)置的圖像傳感器的設(shè)置光瞳距離ds0處的平面上，周邊圖像高度處的像素組b中的像素分離光束的狀態(tài)的示意圖。與圖8b和8c相同，區(qū)域820表示像素接收光的范圍，并且區(qū)域821a、821b、822a和822b分別表示光電轉(zhuǎn)換部801a、801b、802a和802b接收光的分割光瞳區(qū)域的范圍。在攝像時(shí)，區(qū)域821a、821b、822a和822b的信號(hào)分別形成拍攝圖像。區(qū)域823表示受由傳送柵電極803所造成的光接收率變化的影響的范圍。如圖8d和8e所示，對(duì)于各像素來說，光接收率因傳送柵電極803而變化的區(qū)域都是不同的。因此，像素組a接收光的范圍的形狀和像素組b接收光的范圍的形狀是不同的，從而使得在拍攝圖像中發(fā)生不期望的水平條紋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮到上述情況做出本發(fā)明，并且在降低對(duì)拍攝圖像進(jìn)行遮光的傳送柵電極的形狀的影響的同時(shí)，提出適于焦點(diǎn)檢測(cè)的光電轉(zhuǎn)換部的多種分割模式。

另外，本發(fā)明使得在支持通過攝像平面相位差方法的焦點(diǎn)檢測(cè)的圖像傳感器中，能夠在降低傳送柵電極對(duì)拍攝圖像的影響的同時(shí)，在更寬范圍的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳距離上適當(dāng)進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種圖像傳感器，其包括：像素部，其由多個(gè)像素構(gòu)成，并且包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及所述第一像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的平均位置和所述第二像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的平均位置，在所述像素中處于相互不同的位置。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種圖像傳感器，其包括：像素部，其由多個(gè)像素構(gòu)成，并且包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；分割帶，其分離所述光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及所述第一像素組所包括的分割帶相對(duì)于所述第一像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的位置、以及所述第二像素組所包括的分割帶相對(duì)于所述第二像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的位置，在所述像素中處于相互不同的位置。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種圖像傳感器，其包括：像素部，其由多個(gè)像素構(gòu)成，并且包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及在所述第一像素組和所述第二像素組中，所述光電轉(zhuǎn)換部的分割邊界根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部的分割方向的圖像高度而變化，從而使得不管所述圖像高度如何，都大致均等地分割相互不同的預(yù)定光瞳距離處的光瞳區(qū)域。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種圖像傳感器，其包括：像素部，其由多個(gè)像素構(gòu)成，并且包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中相同大小的部分區(qū)域的傳送柵電極，所述像素部具有多個(gè)存儲(chǔ)部，其中，所述多個(gè)存儲(chǔ)部用于存儲(chǔ)經(jīng)由所述傳送柵極從所述光電轉(zhuǎn)換部所傳送的電荷，所述多個(gè)存儲(chǔ)部中的各個(gè)存儲(chǔ)部存儲(chǔ)從多個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部所傳送的電荷，其中所述多個(gè)存儲(chǔ)部與所述多個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部以?shī)A持有所述傳送柵極的方式相互面對(duì)，以及在所述第一像素組和所述第二像素組中，所述光電轉(zhuǎn)換部的分割邊界根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部的分割方向的圖像高度而變化，從而使得不管所述圖像高度如何，都大致均等地分割相互不同的預(yù)定光瞳距離處的光瞳區(qū)域。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種圖像傳感器，其包括：像素部，其由多個(gè)像素構(gòu)成，并且包括第一像素組和第二像素組，其中，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，其中，在預(yù)定分割邊界處，在預(yù)定分割方向上分割所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的光接收面；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及所述第一像素組和所述第二像素組所包括的分割邊界在所述光接收面上根據(jù)圖像高度而相對(duì)于所述分割方向在相反方向上變化。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，其包括：圖像傳感器，所述圖像傳感器包括像素部，其中，所述像素部由多個(gè)像素構(gòu)成并且包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及所述第一像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的平均位置和所述第二像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的平均位置，在所述像素中處于相互不同的位置；以及鏡頭，其用于將來自被攝體的光收集至所述圖像傳感器。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，其包括：圖像傳感器，所述圖像傳感器包括像素部，其中，所述像素部由多個(gè)像素構(gòu)成并且包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；分割帶，其分離所述光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及所述第一像素組所包括的分割帶相對(duì)于所述第一像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的位置、以及所述第二像素組所包括的分割帶相對(duì)于所述第二像素組的各像素所包括的光電轉(zhuǎn)換部的各個(gè)光可接收區(qū)域的重心的位置，在所述像素中處于相互不同的位置；以及鏡頭，其用于將來自被攝體的光收集至所述圖像傳感器。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，其包括：圖像傳感器，所述圖像傳感器包括像素部，其中，所述像素部由多個(gè)像素構(gòu)成并且包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及在所述第一像素組和所述第二像素組中，所述光電轉(zhuǎn)換部的分割邊界根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部的分割方向的圖像高度而變化，從而使得不管所述圖像高度如何，都大致均等地分割相互不同的預(yù)定光瞳距離處的光瞳區(qū)域；以及鏡頭，其用于將來自被攝體的光收集至所述圖像傳感器。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，其包括：圖像傳感器，所述圖像傳感器包括像素部，其中，所述像素部由多個(gè)像素構(gòu)成并且包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同大小的部分區(qū)域的傳送柵電極，所述像素部具有多個(gè)存儲(chǔ)部，其中，所述多個(gè)存儲(chǔ)部用于存儲(chǔ)經(jīng)由所述傳送柵極從所述光電轉(zhuǎn)換部所傳送的電荷，所述多個(gè)存儲(chǔ)部中的各個(gè)存儲(chǔ)部存儲(chǔ)從多個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部所傳送的電荷，其中所述多個(gè)存儲(chǔ)部與所述多個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部以?shī)A持有所述傳送柵極的方式相互面對(duì)，以及在所述第一像素組和所述第二像素組中，所述光電轉(zhuǎn)換部的分割邊界根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部的分割方向的圖像高度而變化，從而使得不管所述圖像高度如何，都大致均等地分割相互不同的預(yù)定光瞳距離處的光瞳區(qū)域；以及鏡頭，其用于將來自被攝體的光收集至所述圖像傳感器。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，其包括：圖像傳感器，所述圖像傳感器包括像素部，其中，所述像素部由多個(gè)像素構(gòu)成并且包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組和所述第二像素組所包括的各個(gè)像素包括：多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，其中，在預(yù)定分割邊界處，在預(yù)定分割方向上分割所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的光接收面；以及多個(gè)傳送柵極，其分別對(duì)應(yīng)于所述光電轉(zhuǎn)換部，并且具有覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部中的相同部分區(qū)域的傳送柵電極，以及所述第一像素組和所述第二像素組所包括的分割邊界在所述光接收面上根據(jù)圖像高度而相對(duì)于所述分割方向在相反方向上變化；以及鏡頭，其用于將來自被攝體的光收集至所述圖像傳感器。

通過以下(參考附圖)對(duì)典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其他特征將顯而易見。

附圖說明

包含在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖，示出本發(fā)明的實(shí)施例，并且與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。

圖1a～1c是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)和攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的狀態(tài)的示意圖；

圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像高度x1處的像素和攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的狀態(tài)的示意圖；

圖3是示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4a～4c是示出根據(jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)和攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的狀態(tài)的示意圖；

圖5是根據(jù)第四實(shí)施例的圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6a和6b是示出根據(jù)第四實(shí)施例的由于圖像傳感器的傳送柵電極的不同位置而造成的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的不同狀態(tài)的示意圖；

圖7是示出第五實(shí)施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及

圖8a～8e是示出傳統(tǒng)圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的典型實(shí)施例。

第一實(shí)施例

圖1a～1c是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像傳感器1的像素結(jié)構(gòu)、以及攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的狀態(tài)的示意圖。圖1a是當(dāng)從光入射側(cè)觀察時(shí)，構(gòu)成圖像傳感器1的多個(gè)像素10(像素部)配置于上的二維平面的平面圖，并且僅示出由2行×2列二維排列的像素10所構(gòu)成的4個(gè)像素。將上面行的像素10稱為像素組a，并且將下面行的像素10稱為像素組b。

各像素10均具有一個(gè)微透鏡100，并且具有在圖1a的z方向上被配置在下面的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部101a和101b或者102a和102b?？拷怆娹D(zhuǎn)換部101a和101b以及光電轉(zhuǎn)換部102a和102b配置浮置擴(kuò)散區(qū)域104。作為傳送晶體管的柵極的傳送柵電極103，分別將在光電轉(zhuǎn)換部101a、101b、102a和102b中所生成的電荷傳送至所連接的浮置擴(kuò)散區(qū)域104。各浮置擴(kuò)散區(qū)域104均被配置成由光電轉(zhuǎn)換部101a和101b或者102a和102b共享。傳送柵電極103及光電轉(zhuǎn)換部101a和101b或者102a和102b被配置成當(dāng)從z方向上觀察時(shí)，在像素排列平面上具有重疊區(qū)域。此時(shí)，不管像素組a還是像素組b，將重疊區(qū)域設(shè)計(jì)成在像素10中具有相同形狀、并且處于相同位置。注意，浮置擴(kuò)散區(qū)域104相當(dāng)于用于保持光電轉(zhuǎn)換部中所生成的電荷的存儲(chǔ)部。

接著說明第一實(shí)施例的圖像傳感器1的像素組。如圖1a所示，像素組a的光電轉(zhuǎn)換部101a和101b的形狀是不同的，并且像素組b的光電轉(zhuǎn)換部102a和102b的形狀也是不同的。具體地，構(gòu)成像素組a的光電轉(zhuǎn)換部101a和101b的分割邊界相對(duì)于像素中心(虛線)在-x側(cè)偏移dx。另一方面，構(gòu)成像素組b的光電轉(zhuǎn)換部102a和102b的分割邊界相對(duì)于像素中心在+x側(cè)偏移dx。因此，在像素組a中，相對(duì)于出射光瞳的中心在-x側(cè)分割各像素，并且在像素組b中，相對(duì)于出射光瞳的中心在+x側(cè)分割各像素，并且在分割光電轉(zhuǎn)換部中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。這表示在像素組之間，光電轉(zhuǎn)換部101a、101b、102a和102b的重心在相互相反的方向上偏移，并且表示下面的結(jié)構(gòu)：在該結(jié)構(gòu)中，在像素組之間，以像素為單位合計(jì)的光接收面的重心是相同的。注意，在本實(shí)施例中，分割光電轉(zhuǎn)換部101a和101b的分割邊界相當(dāng)于分割帶。特別地，重疊區(qū)域附近的分割帶相當(dāng)于第一分割帶，并且分割邊界偏移的區(qū)域附近的分割帶相當(dāng)于第二分割帶。

圖1b是示出像素組a的像素在光瞳面上分離光束的狀態(tài)的示意圖，并且圖1c是示出像素組b的像素在光瞳面上分離光束的狀態(tài)的示意圖，其中，各附圖均在其上部示出圖1a所示的像素被投影在光瞳面上的形狀。在圖1b和1c中，區(qū)域120表示像素10接收光的光瞳區(qū)域的范圍。另外，區(qū)域121a、121b、122a和122b分別表示光電轉(zhuǎn)換部101a、101b、102a和102b接收光的光瞳區(qū)域的范圍。此外，區(qū)域123表示受由傳送柵電極103所造成的遮光的影響光瞳區(qū)域的范圍。

配置在中央的圓110表示通過被安裝至圖像傳感器1的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈框所形成的范圍。因此，實(shí)際上，圓110內(nèi)部區(qū)域用作為像素10接收光的范圍。為了簡(jiǎn)化，在圖1b和1c中，安裝至圖像傳感器1的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離d1，大致等于圖像傳感器1的設(shè)置光瞳距離ds，并且圓110示出從中央圖像高度處的像素所觀察的光圈框。

可以認(rèn)為，如果采用上述圖像傳感器1的像素結(jié)構(gòu)，則由于傳送柵電極103所造成的遮光狀態(tài)在下面的區(qū)域中是相同的：通過相加分割光電轉(zhuǎn)換部101a和101b所獲得的、并被用作為拍攝圖像的區(qū)域和通過相加分割光電轉(zhuǎn)換部102a和102b所獲得的、并被用作為拍攝圖像的區(qū)域。因此，在像素組a和像素組b中，通過光圈框所形成的光可接收區(qū)域的形狀是相同的，因此，可以排除拍攝圖像中的水平條紋的起因。

圖2是示出在第一實(shí)施例中作為被安裝至圖像傳感器1的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離d1短于圖像傳感器1的設(shè)置光瞳距離ds的情況下，像素組a的像素10在-x方向上圖像高度x1處的光圈框和光瞳分離的狀態(tài)的示意圖。如該附圖所示，在-x側(cè)的圖像高度處，通過像素組a的像素10的光瞳分離可以降低分離的兩個(gè)圖像的光量平衡損失，因此使得可以進(jìn)行更精確的焦點(diǎn)檢測(cè)。另一方面，對(duì)于+x方向，像素組b的像素10的狀態(tài)與像素組a相同，因此使得可以通過根據(jù)圖像高度選擇適當(dāng)像素組以適合于出射光瞳距離d1短的攝像光學(xué)系統(tǒng)。出射光瞳距離d1長(zhǎng)于圖像傳感器1的設(shè)置光瞳距離ds的情況下的關(guān)系(未示出)，與上述關(guān)系相反，并且，另外，在這種情況下，可以通過選擇適當(dāng)像素組來提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。

如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，可以在降低對(duì)于拍攝圖像進(jìn)行遮光的傳送柵電極的形狀的影響的同時(shí)，提供適用于焦點(diǎn)檢測(cè)的光電轉(zhuǎn)換部的多種分割模式。

第二實(shí)施例

圖3是示出本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像傳感器2的像素結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是當(dāng)從光入射側(cè)觀察時(shí)，構(gòu)成圖像傳感器2的多個(gè)像素20配置于上的二維平面的平面圖，并且僅示出像素20的二維排列中被配置在±x軸方向上圖像高度最高的位置和中央圖像高度的位置處的總共10個(gè)像素。上面行的像素20被配置為像素組a，并且下面行的像素20被配置為像素組b。

各像素20均具有一個(gè)微透鏡200，并且光電轉(zhuǎn)換部201a和201b或者202a和202b在圖3的z方向上被配置在下面。鄰接光電轉(zhuǎn)換部201a和201b或者202a和202b配置浮置擴(kuò)散區(qū)域204。作為傳送晶體管的柵極的傳送柵電極203將分別在光電轉(zhuǎn)換部201a、201b、202a和202b中所生成的電荷，傳送至浮置擴(kuò)散區(qū)域204。多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，即，201a和201b或者202a和202b共享浮置擴(kuò)散區(qū)域204。傳送柵電極203及各光電轉(zhuǎn)換部201a、201b、202a和202b被配置成當(dāng)從z方向上觀察時(shí)，在像素排列平面上具有重疊部分。這里，不管像素組a還是像素組b，在相同方向上配置重疊部分。換句話說，重疊部分被設(shè)計(jì)成在像素20中具有相同形狀、并且處于相同位置。

接著說明第二實(shí)施例的圖像傳感器2的像素組。如圖3所示，像素組a的光電轉(zhuǎn)換部201a和201b的形狀相互不同，并且像素組b的光電轉(zhuǎn)換部202a和202b的形狀也相互不同。作為例子說明最左側(cè)列。像素組a的光電轉(zhuǎn)換部201a和201b的分割邊界，相對(duì)于像素20的中心(點(diǎn)劃線)在-x側(cè)偏移dx1，并且像素組b的光電轉(zhuǎn)換部202a和202b的分割邊界相對(duì)于像素中心在+x側(cè)偏移dx1。在下一列中采用±dx2的偏移關(guān)系，并且在中央圖像高度(第三列)處消除偏移，其中，分割邊界相一致。

使得偏移關(guān)系相對(duì)于中央圖像高度(第三列)對(duì)稱，并且在最右側(cè)列中，像素組a的光電轉(zhuǎn)換部201a和201b的分割邊界，相對(duì)于像素20的中心(點(diǎn)劃線)在+x側(cè)偏移dx1。另一方面，像素組b的光電轉(zhuǎn)換部202a和202b的分割邊界，相對(duì)于像素中心在-x側(cè)偏移dx1。因此，在像素組a和像素組b中，根據(jù)圖像高度的增大，分割光電轉(zhuǎn)換部201a和201b的光接收面的重心的平均位置和分割光電轉(zhuǎn)換部202a和202b的光接收面的重心的平均位置相互分開。利用這一結(jié)構(gòu)，對(duì)于各圖像高度，配置用于根據(jù)圖像高度來分割更加適當(dāng)?shù)墓馔珔^(qū)域的焦點(diǎn)檢測(cè)像素，從而使得對(duì)于諸如攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳距離在可更換鏡頭系統(tǒng)等中變化量大的情況，可以采用靈活多樣的方法。

注意，如圖3所示，光電轉(zhuǎn)換部201a和201b的分割位置及光電轉(zhuǎn)換部202a和202b的分割位置各自都包括分割邊界從像素中心偏移的地方和分割邊界沒有偏移的地方。分割邊界沒有偏移的地方在與傳送柵電極203鄰近的區(qū)域中。此外，傳送柵電極203均被配置成具有相同形狀。如上所述，光電轉(zhuǎn)換部201a、201b、202a和202b各自的一部分被傳送柵電極203覆蓋。傳送柵電極203不是由透光材料制成的，因此，被傳送柵電極203所覆蓋的光電轉(zhuǎn)換部201a、201b、202a和202b的區(qū)域會(huì)被遮光。此時(shí)，構(gòu)成像素組a的光電轉(zhuǎn)換部201a和201b的合計(jì)區(qū)域以及構(gòu)成像素組b的光電轉(zhuǎn)換部202a和202b的合計(jì)區(qū)域，被傳送柵電極203均等地遮光。因此，如上所述，克服了用于對(duì)于各像素組形成不同光瞳區(qū)域的傳統(tǒng)技術(shù)的問題。

作為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像傳感器2，使得可以在能夠進(jìn)行不會(huì)對(duì)拍攝圖像產(chǎn)生不利影響的拍攝的同時(shí)，提供適用于焦點(diǎn)檢測(cè)的光電轉(zhuǎn)換部的多種分割模式。

注意，在上述第一和第二實(shí)施例中，在均是直線的邊界上分割光電轉(zhuǎn)換部，但是本發(fā)明不局限于此，而且可以使用曲線用于該分割。此外，在上述第一和第二實(shí)施例中，光瞳分割被限制成分割成兩個(gè)，但是本發(fā)明不局限于此，并且例如，可以使用諸如分割成四個(gè)等的三個(gè)以上的區(qū)域的分割。即使在這種情況下，如果在所有像素組中的傳送柵電極和光電轉(zhuǎn)換部的重疊部分具有相同形狀、并且處于相同的相對(duì)位置，則可以獲得相同效果。

注意，在上述第一和第二實(shí)施例中，兩種類型的像素組被描述為像素組a和像素組b，但是本發(fā)明不局限于此。例如，如果包括拜耳陣列中的顏色濾波器，則可以通過配置有相同顏色的濾波器的像素構(gòu)成像素組。

第三實(shí)施例

圖4a～4c是示出本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像傳感器3的像素結(jié)構(gòu)、以及攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的狀態(tài)的示意圖。圖4a是當(dāng)從光入射側(cè)觀察時(shí)，構(gòu)成圖像傳感器3的多個(gè)像素30配置于上的二維平面(像素部)的平面圖。圖4a僅示出像素30的二維排列中由被配置在圖像高度在-x方向上高的區(qū)域a中的2個(gè)行和2個(gè)列所構(gòu)成的4個(gè)像素、由被配置在圖像傳感器3的中央附近的區(qū)域b中的2個(gè)行和1個(gè)列所構(gòu)成的2個(gè)像素、以及由被配置在圖像高度在+x方向上高的區(qū)域c中的2個(gè)行和2個(gè)列所構(gòu)成的4個(gè)像素。

各像素30均具有一個(gè)微透鏡300，并且在圖4a的z方向的下方，將光電轉(zhuǎn)換部301a和301b配置在像素組i中，并且將光電轉(zhuǎn)換部302a和302b配置在像素組ii中。在x方向上分割各光電轉(zhuǎn)換部301a、301b、302a和302b以用于使用攝像平面上的相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)。在攝像時(shí)，使用各像素的光電轉(zhuǎn)換部301a和301b的合計(jì)區(qū)域的信號(hào)和各像素的光電轉(zhuǎn)換部302a和302b的合計(jì)區(qū)域的信號(hào)。不管像素組或者圖像高度如何，該合計(jì)區(qū)域的重心大致位于像素中心處。

浮置擴(kuò)散區(qū)域304(存儲(chǔ)部)被配置在-y方向上鄰近光電轉(zhuǎn)換部301a和301b的區(qū)域、以及在-y方向上鄰近光電轉(zhuǎn)換部302a和302b的區(qū)域中。作為傳送晶體管的柵極的傳送柵電極303將在光電轉(zhuǎn)換部301a、301b、302a和302b中所生成的電荷，傳送至所連接的浮置擴(kuò)散區(qū)域304。浮置擴(kuò)散區(qū)域304被配置成由光電轉(zhuǎn)換部301a和301b或者302a和302b共享，并且保持經(jīng)由所連接的傳送柵極所傳送的電荷。傳送柵電極303及各光電轉(zhuǎn)換部301a、301b、302a和302b被配置成當(dāng)從z方向上觀察時(shí)，具有重疊部分s，其中，在重疊部分s中，該區(qū)域的一部分重疊。此時(shí)，重疊部分s被設(shè)計(jì)成：對(duì)于所有像素組，在各像素的像素中心處，在ξηζ坐標(biāo)系中具有相同形狀、并且處于相同位置。這是用于對(duì)于各像素組來抑制下面的水平條紋：由于由傳送柵電極303造成光接收率變化的區(qū)域的變化而發(fā)生的水平條紋。

接著說明第三實(shí)施例的圖像傳感器3的像素組。如圖4a所示，像素組i的光電轉(zhuǎn)換部301a和301b的形狀相互不同，并且像素組ii的光電轉(zhuǎn)換部302a和302b的形狀相互不同。因此，在區(qū)域a的左列中，構(gòu)成像素組i的光電轉(zhuǎn)換部301a和301b的分割邊界相對(duì)于像素中心在-x側(cè)偏移dx1。另一方面，構(gòu)成像素組ii的光電轉(zhuǎn)換部302a和302b的分割邊界相對(duì)于像素中心在+x側(cè)偏移dx1。因此，光電轉(zhuǎn)換部301a和301b或者302a和302b的合計(jì)光接收面的重心ct大致在像素中心處，并且對(duì)于各像素來說都相同。相反，光電轉(zhuǎn)換部301a和301b的光接收面的重心的平均位置ca和光電轉(zhuǎn)換部302a和302b的光接收面的重心的平均位置cb，是在x方向上相對(duì)于像素中心軸對(duì)稱的相互不同的位置。換句話說，在像素組i和像素組ii之間，分割邊界偏移的方向相反。注意，在本實(shí)施例中，在x方向上在分割邊界上分割光接收面，并且該x方向相當(dāng)于分割方向。

該偏移關(guān)系是區(qū)域a的右列中偏移±dx2(dx2<dx1)的關(guān)系。相同地，偏移量隨著接近圖像傳感器3的中央而逐漸減小，并且在中央附近的區(qū)域b中消除偏移。此外，替換偏移關(guān)系以使得相對(duì)于中央圖像高度對(duì)稱，并且在區(qū)域c的右列中，在像素組i中，分割邊界相對(duì)于像素中心在+x側(cè)偏移dx1，并且在像素組ii中，分割邊界在-x側(cè)偏移dx1。因此，像素組i的像素以及像素組ii的像素中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的重心在分割方向上的平均位置，根據(jù)圖像高度的增大，相互在相反方向上與像素中心分離。利用這一結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于各像素組來說設(shè)置光瞳距離都不同的圖像傳感器。注意，稍后將參考圖4b和4c說明各像素組的設(shè)置光瞳距離的差異。

注意，在傳送柵電極303附近，分割邊界位于像素中心附近，以使得重疊部分s具有相同形狀、并且處于相同位置。因此，如果考慮重疊部分s來合計(jì)各像素所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，則對(duì)于像素組i和像素組ii，該形狀(投影)是相同的。因此，變得可以抑制由于發(fā)生光接收率變化的區(qū)域的不同而造成的水平條紋。

圖4b和4c是示出第三實(shí)施例中，通過圖像傳感器3的像素組i和像素組ii在光瞳面上分離光束的狀態(tài)的示意圖。圖4b和4c分別示出像素組i和像素組ii的像素在光瞳面上分離區(qū)域a、b和c中的光束的狀態(tài)。距離ds0表示通過被配置成相對(duì)于圖像高度中心具有收縮率的微透鏡300所設(shè)置的圖像傳感器3的設(shè)置光瞳距離(基準(zhǔn)光瞳距離)。

如上所述，通過在作為光電轉(zhuǎn)換部301a和301b或者302a和302b的分割方向的x方向上改變各區(qū)域的偏移量，入射至區(qū)域a、b和c中的像素的光束的主光線在距離ds1處與光軸相交(圖4b)。這意為像素組i相當(dāng)于具有設(shè)置光瞳距離ds1的傳感器，其中，設(shè)置光瞳距離ds1短于基于上述收縮率所確定的圖像傳感器3的設(shè)置光瞳距離ds0。在這種情況下，不管圖像高度如何，像素組i的光電轉(zhuǎn)換部301a和301b在設(shè)置光瞳距離ds1處大致均等地分割光瞳區(qū)域。

另一方面，像素組ii相當(dāng)于具有設(shè)置光瞳距離ds2的傳感器，其中，設(shè)置光瞳距離ds2長(zhǎng)于基于上述收縮率所確定的圖像傳感器3的設(shè)置光瞳距離ds0，如圖4c所示。在這種情況下，不管圖像高度如何，像素組ii的光電轉(zhuǎn)換部302a和302b在設(shè)置光瞳距離ds2處大致均等地分割光瞳區(qū)域。

這樣，在對(duì)于各像素組具有不同的設(shè)置光瞳距離的圖像傳感器中，通過選擇適用于所安裝的攝像光學(xué)系統(tǒng)的像素組，可以實(shí)現(xiàn)提高在±x方向上從畫面中心分離的高圖像高度區(qū)域中的焦點(diǎn)檢測(cè)精度。

注意，在第三實(shí)施例中，在x方向上分割光電轉(zhuǎn)換部301a和301b以及302a和302b，但是本發(fā)明不局限于此，并且即使在與x方向垂直的y方向上分割的情況下，在y方向上的高圖像高度區(qū)域中也可以提高焦點(diǎn)檢測(cè)精度。另外，說明了圖像傳感器3設(shè)置有兩個(gè)像素組，即，像素組i和像素組ii的情況，但是可以采用圖像傳感器3設(shè)置有具有不同的設(shè)置光瞳區(qū)域的三個(gè)以上的像素組的結(jié)構(gòu)。

接著說明設(shè)置光瞳距離與同圖像傳感器3組合的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的最小值d11和最大值d12之間的理想關(guān)系。首先，這兩個(gè)像素組的最小光瞳距離ds1和最大光瞳距離ds2滿足下面的條件(1)，以使得能夠適合于所安裝的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離從d11～d12的變化。

ds2>ds0>ds1…(1)

此外，說明用于確定圖像傳感器3的設(shè)置光瞳距離ds0的方法。圖4b中的區(qū)域310表示設(shè)置光瞳距離ds1可以適合于焦點(diǎn)檢測(cè)的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的范圍，并且圖4c中的區(qū)域320表示設(shè)置光瞳距離ds2可以適合于焦點(diǎn)檢測(cè)的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的范圍。注意，“攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的范圍……可以適合于……”意為：與光電轉(zhuǎn)換部301a和301b及302a和302b相對(duì)應(yīng)的光瞳區(qū)域的大小的比在預(yù)定范圍內(nèi)，并且是指能夠以足夠精度進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的范圍。如果設(shè)置光瞳距離對(duì)于各像素組都不同，則可以實(shí)現(xiàn)圖像傳感器3可以覆蓋寬的出射光瞳距離范圍。理想的是進(jìn)行設(shè)置，以使得所安裝的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的變化范圍(d11～d12)大致在該適合出射光瞳距離范圍內(nèi)。具體地，基于下面的條件(2)確定設(shè)置光瞳距離ds0。

(1/ds1+1/ds2)/2＝1/ds0…(2)

因此，設(shè)置ds0以使得基于微透鏡300的收縮率所設(shè)置的設(shè)置光瞳距離ds0的倒數(shù)1/ds0與攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳距離的最小值和最大值(ds1和ds2)的倒數(shù)平均值大致相一致。另外，區(qū)域330表示可以適合于使用在像素中央處分割光電轉(zhuǎn)換部的傳統(tǒng)像素的焦點(diǎn)檢測(cè)的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離的范圍。假定這些像素的組是像素組iii(未示出)，并且配置在像素中央處分割光電轉(zhuǎn)換部的傳統(tǒng)像素，從而作為可以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)的區(qū)域而覆蓋該區(qū)域。因此，變得可以實(shí)現(xiàn)下面的圖像傳感器：該圖像傳感器以廣泛的平衡方式覆蓋包括設(shè)置光瞳距離ds0的、變化的攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳距離d11～d12的范圍。

如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例，在圖像傳感器3中，在降低對(duì)拍攝圖像進(jìn)行遮光的傳送柵電極的形狀的影響的同時(shí)，可以基于適用于焦點(diǎn)檢測(cè)的光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)分割模式來提供多個(gè)設(shè)置光瞳距離。

第四實(shí)施例

接著說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖5是示出作為本發(fā)明第四實(shí)施例的圖像傳感器4的像素結(jié)構(gòu)的示意圖，并且是示出每?jī)尚械南袼氐膫魉蜄烹姌O403相互面對(duì)的例子的平面圖。圖5僅示出二維排列像素中由圖像高度在-x方向上高的區(qū)域a中的4列×2行所構(gòu)成的8個(gè)像素(4個(gè)像素對(duì))、由圖像傳感器4中央附近的區(qū)域b中的由4列×1行所構(gòu)成的4個(gè)像素(2個(gè)像素對(duì))和由圖像高度在+x方向上高的區(qū)域c中的4列×2行所構(gòu)成的8個(gè)像素(4個(gè)像素對(duì))。

各像素40具有一個(gè)微透鏡400，并且在圖5中的z方向上的下面，在像素組i中配置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部401a和401b，并且在像素組ii中配置光電轉(zhuǎn)換部402a和402b。浮置擴(kuò)散區(qū)域404(存儲(chǔ)部)被配置在在y方向上與光電轉(zhuǎn)換部401a和401b以及402a和402b相鄰的區(qū)域中。作為傳送晶體管的柵極的傳送柵電極403，將在光電轉(zhuǎn)換部401a、401b、402a和402b中所生成的電荷傳送至浮置擴(kuò)散區(qū)域404。在圖像傳感器4中，構(gòu)成同一像素組的兩個(gè)行的傳送柵電極403被配置成相互面對(duì)，并且在傳送柵電極403相互面對(duì)的位置處，兩個(gè)行共享浮置擴(kuò)散區(qū)域404。換句話說，采用下面的結(jié)構(gòu)：像素對(duì)的4個(gè)光電轉(zhuǎn)換部401a、401b、402a和402b共享各浮置擴(kuò)散區(qū)域404。注意，在第四實(shí)施例中，采用下面的結(jié)構(gòu)：4個(gè)光電轉(zhuǎn)換部共享浮置擴(kuò)散區(qū)域404，但是本發(fā)明不局限于此。

傳送柵電極403及各光電轉(zhuǎn)換部401a、401b、402a和402b被配置成當(dāng)從z方向上觀察時(shí)，相對(duì)于像素排列平面具有重疊部分s。此時(shí)，對(duì)于所有像素組，重疊部分s被設(shè)計(jì)成在像素組中的像素對(duì)中具有相同形狀、并且處于相同位置。不同于第三實(shí)施例的圖像傳感器3，在單位像素中，傳送柵電極403相互面對(duì)的兩個(gè)行中的重疊部分s的形狀和位置是不同的。這樣可能導(dǎo)致在通過利用多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部所進(jìn)行的合計(jì)所獲得的拍攝圖像中產(chǎn)生條紋。然而，通過在顯影時(shí)對(duì)拍攝圖像進(jìn)行去馬賽克處理，下面的結(jié)構(gòu)使得可以解決在像素組中的重疊部分s之間形狀和位置的不同：在該結(jié)構(gòu)中，像素組的周期和由r、gr、gb和b顏色濾波器所構(gòu)成的拜耳陣列的周期是相同的。

注意，第四實(shí)施例中用于分割圖像傳感器4的光電轉(zhuǎn)換部的方法與第三實(shí)施例中用于分隔圖像傳感器3的光電轉(zhuǎn)換部的方法相同，因此這里省略對(duì)其的說明。

接著參考圖6a和6b，說明通過將構(gòu)成同一像素組的兩個(gè)行的傳送柵電極403配置成相互面對(duì)所獲得的優(yōu)點(diǎn)。圖6a和6b示意性示出在圖5中的像素組i的第一行和像素組i的第二行中-x側(cè)的圖像高度處的區(qū)域中的光瞳分離的狀態(tài)。像素組i是根據(jù)其設(shè)置光瞳距離為ds1的像素組。對(duì)于第一行(圖6a)，受傳送柵電極403影響的區(qū)域r(以下稱為“影響區(qū)域”)在光瞳區(qū)域的+y側(cè)。另一方面，對(duì)于第二行(圖6b)，相同的影響區(qū)域r在光瞳區(qū)域的-y側(cè)。在影響區(qū)域r附近，在該附圖的右方向和左方向上，均等地分割光電轉(zhuǎn)換部，從而使得通過合計(jì)多個(gè)光接收部所獲得的形狀在同一行中是相同的。因此，對(duì)于通過光瞳區(qū)域的影響區(qū)域r附近形成其圖像的被攝體，由于在光瞳距離ds1處不是均等地分割光瞳區(qū)域，因而焦點(diǎn)檢測(cè)性能劣化。換句話說，在影響區(qū)域r附近，設(shè)置光瞳距離不是理想的ds1。考慮到此，通過將構(gòu)成同一像素組的兩個(gè)行的傳送柵電極403配置成相互面對(duì)、相加這兩個(gè)行的信號(hào)、并且進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，這樣使得可以降低影響區(qū)域r附近的焦點(diǎn)檢測(cè)性能的劣化。因此，可以降低影響區(qū)域r對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)的影響。

在第四實(shí)施例中，圖像傳感器4的多個(gè)像素組被設(shè)置成對(duì)應(yīng)于兩個(gè)光瞳距離ds1和ds2，但是本發(fā)明不局限于此，并且圖像傳感器4可以包括與更多光瞳距離相對(duì)應(yīng)的更多像素組。這樣可以包括與同設(shè)置光瞳距離ds0相同的光瞳距離相對(duì)應(yīng)的像素組，即，均等地分割多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部中的每一個(gè)的像素組。

如上所述，根據(jù)第四實(shí)施例，在圖像傳感器4中，可以在降低影響區(qū)域?qū)ε臄z圖像的影響的同時(shí)，提供適用于焦點(diǎn)檢測(cè)的、光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)分割模式。通過將像素組中的傳送柵電極配置成相互面對(duì)，這樣還可以降低影響區(qū)域?qū)裹c(diǎn)檢測(cè)的影響。

注意，在上述第三和第四實(shí)施例中，邊界均表現(xiàn)為直線，但是本發(fā)明不局限于此，并且可以包括曲線。此外，通過在x方向上分割成兩個(gè)，進(jìn)行光瞳分離，但是本發(fā)明不局限于此，并且例如，可以使用向三個(gè)以上區(qū)域的分割，例如分割成四個(gè)區(qū)域等。即使在這種情況下，如果所有像素組中的像素的傳送柵電極和光電轉(zhuǎn)換部的重疊部分s具有相同形狀、并且處于相同位置，則也可以獲得相同效果。

注意，在第三實(shí)施例中，像素組i和像素組ii的配置可以是除圖4a～4c所示以外的配置。例如，可以重復(fù)下面的模式：在該模式中，像素組i被配置在多個(gè)行上，并且像素組ii同樣被配置在多個(gè)行上。另外，可以采用下面的配置：在該配置中，利用像素組ii替換連續(xù)被配置在多個(gè)行上的像素組i的一部分，并且反之亦然。此外，可以采用下面的結(jié)構(gòu)：在該結(jié)構(gòu)中，將僅由進(jìn)行均等分割的像素所構(gòu)成的、圖4a的區(qū)域b中所示的行，設(shè)置為與像素組i和像素組ii組合所配置的像素組iii。

第五實(shí)施例

接著說明本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖7示出作為具有本發(fā)明的第一～第四實(shí)施例的圖像傳感器1～4中任一個(gè)的攝像設(shè)備700的照相機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)。在圖7中，攝像設(shè)備700是設(shè)置有照相機(jī)機(jī)體和可更換鏡頭(攝像光學(xué)系統(tǒng))的數(shù)字照相機(jī)系統(tǒng)，其中，可更換鏡頭可被安裝至照相機(jī)機(jī)體或者可從照相機(jī)機(jī)體拆卸掉。然而，本實(shí)施例不局限于此，并且還可應(yīng)用于下面的攝像設(shè)備：在該攝像設(shè)備中，照相機(jī)機(jī)體和收集來自被攝體的光的鏡頭被集成一體。

第一透鏡組701被配置在構(gòu)成攝像鏡頭(攝像光學(xué)系統(tǒng))的多個(gè)透鏡組中的最前面(被攝體側(cè))，并且以能夠在光軸oa的方向(光軸方向)上前進(jìn)/縮回的狀態(tài)通過鏡筒來保持。還用作為光圈的快門702(光圈)通過調(diào)節(jié)光圈的開口直徑，來調(diào)節(jié)進(jìn)行拍攝期間的光量，并且在靜止圖像拍攝期間發(fā)揮曝光期調(diào)節(jié)快門的功能。第二透鏡組703與還用作為光圈的快門702一體在光軸方向上前進(jìn)/縮回，并且具有用于與第一透鏡組701的前進(jìn)/縮回操作聯(lián)合進(jìn)行變倍操作的變焦功能。第三透鏡組705是通過在光軸方向上前進(jìn)/縮回來進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)(變焦操作)的透鏡組。光學(xué)低通濾波器706是用于降低拍攝圖像的偽色和摩爾紋的光學(xué)元件。

圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))經(jīng)由攝像光學(xué)系統(tǒng)對(duì)被攝體圖像(光學(xué)圖像)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并且例如由cmos傳感器或者ccd傳感器及其周圍電路構(gòu)成。

變焦致動(dòng)器711通過轉(zhuǎn)動(dòng)(驅(qū)動(dòng))凸輪筒(未示出)在光軸方向上移動(dòng)第一透鏡組701和第二透鏡組703來進(jìn)行變倍操作。光圈快門致動(dòng)器712控制還用作為光圈的快門702的開口直徑以調(diào)節(jié)光量(拍攝光量)，并且控制靜止圖像拍攝期間的曝光期。調(diào)焦致動(dòng)器714在光軸方向上移動(dòng)第三透鏡組705以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。

電子閃光燈715是照明被攝體所使用的照明設(shè)備。使用設(shè)置有氙燈的閃光照明設(shè)備或者設(shè)置有連續(xù)發(fā)射光的led(發(fā)光二極管)的照明設(shè)備，作為電子閃光燈715。af輔助光發(fā)光單元716經(jīng)由光投影透鏡將具有預(yù)定開口模式的掩膜圖像投影至被攝體上。因此，可以提高對(duì)于暗被攝體和低對(duì)比度被攝體的焦點(diǎn)檢測(cè)能力。

cpu721是用于進(jìn)行攝像設(shè)備700的各種類型的控制的控制設(shè)備。攝像設(shè)備700具有計(jì)算單元、rom、ram、a/d轉(zhuǎn)換器、d/a轉(zhuǎn)換器和通信接口電路(未示出)等。cpu721讀出并執(zhí)行存儲(chǔ)在rom中的預(yù)定程序，從而驅(qū)動(dòng)攝像設(shè)備700的各種電路以控制諸如焦點(diǎn)檢測(cè)(af)、拍攝、圖像處理或者記錄等的一系列操作。

電子閃光燈控制電路722與拍攝操作同步進(jìn)行電子閃光燈715的照明控制。輔助光驅(qū)動(dòng)電路723與焦點(diǎn)檢測(cè)操作同步進(jìn)行af輔助光發(fā)光單元716的照明控制。圖像傳感器驅(qū)動(dòng)電路724控制圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))的攝像操作，a/d轉(zhuǎn)換所獲得的圖像信號(hào)，并且將圖像信號(hào)發(fā)送至cpu721。

圖像處理電路725(圖像處理設(shè)備)對(duì)從圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))所輸出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如γ(伽馬)轉(zhuǎn)換、顏色插值或者jpeg(聯(lián)合圖像專家組)壓縮等的處理。在第五實(shí)施例中，圖像處理電路725具有獲得單元725a和圖像處理電路725b。獲得單元725a從圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))獲得攝像像素以及至少一個(gè)視差圖像。攝像像素形成通過組合光電轉(zhuǎn)換部101a和101b、102a和102b、201a、201b、202a和202b、301a和301b、302a和302b、401a和401b或者402a和402b的多個(gè)信號(hào)所生成的圖像，其中，光電轉(zhuǎn)換部101a、101b、102a、102b、201a、201b、202a、202b、301a、301b、302a、302b、401a、401b、402a和402b接收穿過相互不同的、攝像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳部區(qū)域的光束。以下，將光電轉(zhuǎn)換部101a、102a、201a、202a、301a、302a、401a和402a稱為光電轉(zhuǎn)換部a，并且將光電轉(zhuǎn)換部101b、102b、201b、202b、301b、302b、401b和402b稱為光電轉(zhuǎn)換部b。視差圖像是根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部101a和101b、102a和102b、201a、201b、202a和202b、301a和301b、302a和302b、401a和401b或者402a和402b的信號(hào)所生成的圖像。

調(diào)焦驅(qū)動(dòng)電路726基于焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)調(diào)焦致動(dòng)器714，并且沿光軸方向移動(dòng)第三透鏡組705以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。光圈快門驅(qū)動(dòng)電路728驅(qū)動(dòng)光圈快門致動(dòng)器712以控制還用作為光圈的快門702的開口直徑。變焦驅(qū)動(dòng)電路729根據(jù)通過拍攝者的變焦操作來驅(qū)動(dòng)變焦致動(dòng)器711。

顯示裝置731被配置成包括例如lcd(液晶顯示設(shè)備)。顯示裝置731顯示與攝像設(shè)備700的拍攝模式有關(guān)的信息、拍攝前的預(yù)覽圖像、用于在拍攝之后進(jìn)行檢查的圖像或者焦點(diǎn)檢測(cè)期間的聚焦?fàn)顟B(tài)的顯示圖像等。操作單元732(操作開關(guān)組)被配置成包括電源開關(guān)、釋放(拍攝觸發(fā)器)開關(guān)、變焦操作開關(guān)和拍攝模式選擇開關(guān)等。釋放開關(guān)是兩階段開關(guān)，即，半按下狀態(tài)(sw1處于on的狀態(tài))和完全按下狀態(tài)(sw2處于on的狀態(tài))。記錄介質(zhì)733是例如可從攝像設(shè)備700移除的閃存，并且記錄拍攝圖像(圖像數(shù)據(jù))。

接著說明第五實(shí)施例的攝像設(shè)備700中的焦點(diǎn)檢測(cè)操作。如上所述，圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))的像素組包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部(光電轉(zhuǎn)換部a和光電轉(zhuǎn)換部b)。因此，在光接收面上，通過來自相互不同的光瞳區(qū)域的一對(duì)光束，可以獲得具有視差的一對(duì)被攝體圖像。這一對(duì)被攝體圖像分別相當(dāng)于圖像數(shù)據(jù)1和圖像數(shù)據(jù)2。另外，圖像數(shù)據(jù)1和圖像數(shù)據(jù)2的視差根據(jù)攝像鏡頭的焦點(diǎn)位置等而變化。具體地，視差在聚焦?fàn)顟B(tài)下被消除，并且視差根據(jù)與聚焦?fàn)顟B(tài)的偏移量而增大。換句話說，視差量根據(jù)焦點(diǎn)狀態(tài)而不同。因此，使用在圖像數(shù)據(jù)之間所生成的視差量，可以獲得適當(dāng)焦點(diǎn)位置，并且可以獲得與圖像數(shù)據(jù)中的被攝體的距離。

說明用于使用公式(3)來獲得視差量的方法。

注意，ax和bx是圖像數(shù)據(jù)中所指定的行的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部的輸出信號(hào)值。s是偏移量，并且q和p是預(yù)定列編號(hào)。因此，使用光電轉(zhuǎn)換部a的信號(hào)和在行方向上偏移s像素的光電轉(zhuǎn)換部b的信號(hào)值之間的差，可以獲得相關(guān)值c。偏移量s在預(yù)定范圍內(nèi)變化，并且獲得相關(guān)值c，而且最小的偏移量s相當(dāng)于視差量。然后，通過將最小的偏移量s乘以預(yù)定系數(shù)，可以計(jì)算焦點(diǎn)位置。通過基于該焦點(diǎn)位置來控制調(diào)焦驅(qū)動(dòng)電路726，可以對(duì)被攝體進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。

注意，在第五實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換部b的信號(hào)被偏移，但是可以偏移光電轉(zhuǎn)換部a的信號(hào)。此外，可以使用除公式(3)以外的公式來計(jì)算視差量。

這樣，通過使用根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部a和b的信號(hào)所生成的、具有視差的圖像數(shù)據(jù)1和2，可以獲得與畫面上的任意位置處的被攝體的距離。另外，通過相加圖像數(shù)據(jù)1和2，可以獲得圖像數(shù)據(jù)3。也就是說，圖像數(shù)據(jù)3相當(dāng)于圖像數(shù)據(jù)1和圖像數(shù)據(jù)2的合成圖像。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))可以獲得焦點(diǎn)檢測(cè)操作所使用的圖像數(shù)據(jù)和拍攝被攝體圖像所使用的圖像數(shù)據(jù)。另外，作為實(shí)施例，組合圖像數(shù)據(jù)1和圖像數(shù)據(jù)2以獲得圖像數(shù)據(jù)3，但是本發(fā)明不局限于此。例如，可以采用下面的結(jié)構(gòu)：在該結(jié)構(gòu)中，從圖像傳感器1(或者圖像傳感器2～4中的任一個(gè))獲得圖像數(shù)據(jù)1和圖像數(shù)據(jù)3，并且通過從圖像數(shù)據(jù)3減去圖像數(shù)據(jù)1來獲得圖像數(shù)據(jù)2。此外，在第五實(shí)施例中，說明了將光接收面分割成兩個(gè)的例子，但是可以將光接收面分割成分成三個(gè)以上。注意，在組合圖像數(shù)據(jù)1和圖像數(shù)據(jù)2以生成圖像數(shù)據(jù)3的情況下，可以進(jìn)行預(yù)定加權(quán)，并且可以在處理圖像中的一個(gè)之后進(jìn)行該加法。

其他實(shí)施例

注意，本發(fā)明可應(yīng)用于由多個(gè)裝置所構(gòu)成的系統(tǒng)、或者由一個(gè)裝置所構(gòu)成的設(shè)備。

盡管參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。