CN102213893A - 摄像设备和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像设备和摄像装置。摄像设备包括：第1摄像元件，其接收通过了光学系统的被拍摄体光中被分割后的一个光束，具有生成第1彩色信号的多个第1摄像用像素、生成第2彩色信号的多个第2摄像用像素及输出表示光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第1焦点检测用像素；和第2摄像元件，其接收被拍摄体光中被分割后的另一个光束，具有生成第3彩色信号的多个第3摄像用像素及输出表示光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第2焦点检测用像素，设第1摄像用像素的数量为n时，第2摄像用像素的数量为n，第3摄像用像素的数量为2n，第1焦点检测用像素的数量为2n，第2焦点检测用像素的数量为2n。

Description

摄像设备和摄像装置

下述在先申请的公开在此引入作为参考：2010年4月8日申请的日本专利申请2010-089671。

技术领域

本发明涉及一种包括具有焦点检测用像素的摄像元件的摄像设备、和包括该摄像元件的摄像装置。

背景技术

JP特开2007-233032号公报公开的摄像装置，通过半反射镜将来自摄像光学系统的光束一分为二，将一个光束引导到摄像兼焦点检测构件，将另一个光束引导到焦点检测构件，根据该摄像兼焦点检测构件的焦点检测结果和焦点检测构件的焦点检测结果，进行摄像光学系统的焦点调节。该摄像兼焦点检测构件由如下的摄像元件构成：该摄像元件在二维配置的多个摄像用像素中配置有多个焦点检测用像素。配置有该焦点检测用像素的位置下的图像信号根据周围的摄像用像素的图像信号进行插补。

发明内容

但是，在上述现有的摄像装置中，由于摄像兼焦点检测构件在摄影视野内的大范围中设定焦点检测区域，因此需要替代更多的摄像用像素而配置为焦点检测用像素。这种情况下，需要将更多的摄像用像素置换成焦点检测用像素，因此会导致摄像图像的劣化。

本发明的第1方式的摄像设备，包括：第1摄像元件，其接收通过了光学系统的被拍摄体光中被分割后的一个光束，该第1摄像元件具有生成第1彩色信号的多个第1摄像用像素、生成第2彩色信号的多个第2摄像用像素以及输出表示光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第1焦点检测用像素；和第2摄像元件，其接收被拍摄体光中被分割后的另一个光束，该第2摄像元件具有生成第3彩色信号的多个第3摄像用像素以及输出表示光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第2焦点检测用像素，设第1摄像用像素的数量为n时，第2摄像用像素的数量为n，第3摄像用像素的数量为2n，第1焦点检测用像素的数量为2n，第2焦点检测用像素的数量为2n。

根据本发明的第2方式，在第1方式的摄像设备中，优选，第1摄像元件中第1焦点检测用像素相对于第1及第2摄像用像素的配置、和第2摄像元件中第2焦点检测用像素相对于第3摄像用像素的配置，彼此具有对应关系。

根据本发明的第3方式，在第1方式的摄像设备中，优选，第1及第2摄像用像素和第1焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列，第3摄像用像素和第2焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列。

根据本发明的第4方式，在第1～3方式中的任一方式的摄像设备中，优选，第1彩色为红色，第2彩色为蓝色，第3彩色为绿色。

根据本发明的第5方式，在第1～3方式中的任一方式的摄像设备中，优选，具有焦点检测部，其利用第1焦点检测用像素输出的焦点检测信号和第2焦点检测用像素输出的焦点检测信号这两者，检测光学系统的焦点检测状态。

根据本发明的第6方式，在第1方式的摄像设备中，优选，第1焦点检测用像素包含第1摄像用像素和第2摄像用像素，第2焦点检测用像素包含第3摄像用像素。

根据本发明的第7方式，在第6方式的摄像设备中，优选，排列了多个第1摄像用像素的行和排列了多个第2摄像用像素的行，在第1摄像元件的列方向上交替排列。

根据本发明的第8方式，在第6方式的摄像设备中，优选，排列了多个第1摄像用像素的列和排列了多个第2摄像用像素的列，在第1摄像元件的行方向上交替排列。

根据本发明的第9方式，摄像装置包括：光束分割部件，将通过了摄影光学系统的被拍摄体光分割为两个光束；第1摄像元件，其接收分割后的一个光束，该第1摄像元件具有生成第1彩色信号的多个第1摄像用像素、生成第2彩色信号的多个第2摄像用像素以及输出表示摄影光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第1焦点检测用像素；第2摄像元件，其接收分割后的另一个光束，该第2摄像元件具有生成第3彩色信号的多个第3摄像用像素以及输出表示摄影光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第2焦点检测用像素；图像数据生成部，根据第1摄像用像素的第1彩色信号、第2摄像用像素的第2彩色信号和第3摄像用像素的第3彩色信号，生成图像数据；和焦点调节部，根据第1焦点检测用像素的焦点检测信号和第2焦点检测用像素的焦点检测信号，进行摄影光学系统的焦点调节，设第1摄像用像素的数量为n时，第2摄像用像素的数量为n，第3摄像用像素的数量为2n，第1焦点检测用像素的数量为2n，第2焦点检测用像素的数量为2n。

根据本发明的第10方式，在第9方式的摄像装置中，优选，第1摄像元件中第1焦点检测用像素相对于第1及第2摄像用像素的配置、和第2摄像元件中第2焦点检测用像素相对于第3摄像用像素的配置，彼此具有对应关系。

根据本发明的第11方式，在第9方式的摄像装置中，优选，第1及第2摄像用像素和第1焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列，第3摄像用像素和第2焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列。

根据本发明的第12方式，在第9～11方式中的任一方式的摄像装置中，优选，第1彩色为红色，第2彩色为蓝色，第3彩色为绿色。

根据本发明的第13方式，在第9方式的摄像装置中，优选，第1焦点检测用像素包含第1摄像用像素和第2摄像用像素，第2焦点检测用像素包含第3摄像用像素。

根据本发明的第14方式，在第13方式的摄像装置中，优选，排列了多个第1摄像用像素的行和排列了多个第2摄像用像素的行，在第1摄像元件的列方向上交替排列。

根据本发明的第15方式，在第13方式的摄像装置中，优选，排列了多个第1摄像用像素的列和排列了多个第2摄像用像素的列，在第1摄像元件的行方向上交替排列。

本发明的摄像设备及摄像装置，即使在很多摄像用像素中配置多个焦点检测用像素，也可以使摄像像素的劣化充分减轻。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的摄像装置的简要构成的框图。

图2A～C是表示第1实施方式的第1摄像元件1的结构的示意图，图2A是局部俯视图，图2B是沿图2A的I-I线的局部剖视图，图2C是沿图2A的II-II线的局部剖视图。

图3A～C是表示第1实施方式的第2摄像元件2的结构的示意图，图3A是局部俯视图，图3B是沿图3A的III-III线的局部剖视图，图3C是沿图3A的IV-IV线的局部剖视图。

图4是表示根据第1实施方式的摄像元件1和2的输出信号生成图像信号和焦点检测信号的过程的示意图。

图5是用于说明摄像元件1和2的图像信号运算的示意图。

图6A～C是表示第2实施方式的第1摄像元件1的结构的示意图，图6A是局部俯视图，图6B是沿图6A的V-V线的局部剖视图，图6C是沿图6A的VI-VI线的局部剖视图。

图7A、图7B是表示第2实施方式的第2摄像元件2的结构的示意图，图7A是局部俯视图，图7B是沿图7A的VII-VII线的局部剖视图。

图8是表示根据第2实施方式的摄像元件1和2的输出信号生成图像信号和焦点检测信号的过程的示意图。

具体实施方式

-第1实施方式-

<构成>

参照图1～图5对本发明的第1实施方式的摄像设备和摄像装置(例如数码相机)进行说明。

如图1所示，数码相机包括第1摄像元件1、第2摄像元件2、摄影透镜3、半反射镜4、图像处理部5、显示器6、焦点调节部7及透镜驱动马达8。摄像设备10由第1摄像元件1及第2摄像元件2等构成。摄影透镜3包括未图示的聚焦透镜、变焦透镜、光圈等，经由半反射镜4将被拍摄体像分别成像到第1及第2摄像元件1、2的摄像面。图1中为了简单，而用1枚透镜来表示摄影透镜3。

半反射镜4是在透明基板的表面形成预定厚度的反射膜、在背面形成防反射膜而成的物体，使入射光的一部分透过并将其余的反射，分割为波长分布同等的透过光和反射光。作为摄像设备10的主要构成配件的第1及第2摄像元件1、2，由CCD图像传感器、CMOS图像传感器等构成，任一元件均同时存在摄像用像素和焦点检测用像素并且将其规则地二维排列。第1及第2摄像元件1、2中，各摄像用像素输出图像信号，并且各焦点检测用像素输出表示摄影透镜3的焦点调节状态的焦点检测信号。

图像处理部5例如作为ASIC构成，对从第1及第2摄像元件1、2的摄像用像素输出的图像信号进行图像处理。图像处理例如包括轮廓强调、色温调整(白平衡调整)处理、对图像信号的格式变换处理。此外，图像处理部5制作用于使摄影图像显示到显示器6的图像数据。显示器6显示基于从图像处理部5输入的图像数据的重放图像。

焦点调节部7根据从第1及第2摄像元件1、2的焦点检测用像素分别输出的焦点检测信号来进行焦点检测运算，检测第1及第2摄像元件1、2的摄像面上的成像状态，即，计算散焦量。并且，焦点调节部7将该散焦量发送到透镜驱动马达8。透镜驱动马达8根据该输出信号在光轴方向上驱动摄影透镜3的聚焦透镜，从而进行焦点调节。

第1和第2摄像元件1、2分别输出焦点检测信号，而焦点调节部7可以利用摄像元件1和2中任一个的焦点检测信号来进行焦点调节，也可以利用两者的焦点检测信号，施加平均化等校正处理来进行焦点调节。此时，可以使用多个焦点检测信号，因此能够实现焦点检测精度的提高。

参照图2A～C和图3A～C来详细说明作为摄像设备的主要构成配件的第1和第2摄像元件1、2的结构。

如图2A的局部俯视图所示，在第1摄像元件1中规则地二维排列有：生成红色的彩色信号的红色的摄像用像素100R；生成蓝色的彩色信号的蓝色的摄像用像素100B；第1焦点检测用像素101；和第2焦点检测用像素102。第1焦点检测用像素101在图2A中在像素的右半部分具有开口、即受光部W11。第2焦点检测用像素102在图2A中在像素的左半部分具有开口、即受光部W12。红色的摄像用像素100R、蓝色的摄像用像素100B、以及第1和第2焦点检测用像素101、102彼此大小相等地设定。

详细地说，红色的摄像用像素100R和第1焦点检测用像素101在同一行、即在横向上交替配置，同样，蓝色的摄像用像素100B和第2焦点检测用像素102也在同一行交替配置。此外，红色的摄像用像素100R及第1焦点检测用像素101的横向排列、与蓝色的摄像用像素100B及第2焦点检测用像素102的横向排列，在图2A中在上下方向上交替配置。进而，红色的摄像用像素100R和蓝色的摄像用像素100B在行方向即横向上彼此错开1像素。换言之，红色的摄像用像素100R、蓝色的摄像用像素100B、第1和第2焦点检测用像素101、102这四种像素以满足以下的(1)和(2)的方式均匀排列。

(1)红色的摄像用像素100R和蓝色的摄像用像素100B彼此不直接相邻。

(2)第1焦点检测用像素101和第2焦点检测用像素102彼此不直接相邻。

在第1摄像元件1中，设红色的摄像用像素100R的像素数为n个时，蓝色的摄像用像素100B、第1焦点检测用像素101、第2焦点检测用像素102的像素数也均为n个。即，第1摄像元件1具有的四种像素各自的像素数彼此相等地设定。另外，第1焦点检测用像素101的列和第2焦点检测用像素102的列，构成光瞳分割方式、即相位差检测方式的一对焦点检测用像素列。

图2B是沿图2A的I-I线的剖视图，图2C是沿图2A的II-II线的局部剖视图，在任一个图中被拍摄体光均是从上向下行进。

在图2B中，红色的摄像用像素100R沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜11、红色滤波器12r、布线层14、15、形成有开口W10的遮光层16和光电二极管(PD)17。光电二极管17通过分离层18而电绝缘。红色滤波器12r仅透过被拍摄体光中红色的彩色成分的光，因此光电二极管17对红色的光进行光电变换而输出图像信号。另外，红色的摄像用像素100R的开口W10为了接收尽量多的光量，而设定为与一个像素的尺寸大致相等。

第1焦点检测用像素101沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜11、无色的透明滤波器13、布线层14、15、形成有开口W11的遮光层16和光电二极管17。光电二极管17通过分离层18而电绝缘。透明滤波器13透过入射光的红色、绿色和蓝色的波长的所有的光，因此光电二极管17对经由开口W11接收到的所有的彩色成分的光进行光电变换，并输出焦点检测信号。另外，箭头线110表示开口W10的宽度，箭头线111表示开口W11的宽度。第1焦点检测用像素101的开口W11的宽度或面积被设定为红色的摄像用像素100R的开口W10的宽度或面积的大致一半左右。

在图2C中，蓝色的摄像用像素100B沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜11、蓝色滤波器12b、布线层14、15、形成有开口W10的遮光层16和光电二极管17。光电二极管17通过分离层18而电绝缘。蓝色滤波器12b仅透过被拍摄体光中的蓝色光，因此光电二极管17对蓝色的光进行光电变换而输出图像信号。

第2焦点检测用像素102沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜11、无色的透明滤波器13、布线层14、15、形成有开口W12的遮光层16和光电二极管17。光电二极管17通过分离层18而电绝缘。第2焦点检测用像素102的透明滤波器13与第1焦点检测用像素101的透明滤波器13相同。另外，蓝色的摄像用像素100B的开口W10被设定为与红色的摄像用像素100R的开口W10相同的尺寸。箭头线112表示开口W12的宽度，开口W12的宽度或面积被设定为蓝色的摄像用像素100B的开口W10的宽度或面积的大致一半左右。

在这样构成的第1摄像元件1中，红色的摄像用像素100R使透过了红色滤波器12r的被拍摄体光的红色光，经由遮光层16的开口W10由光电二极管17接收，并输出红色成分光的图像信号。蓝色的摄像用像素100B使透过了蓝色滤波器12b的被拍摄体光的蓝色光，经由遮光层16的开口W10由光电二极管17接收，并输出蓝色成分光的图像信号。另外，在摄像用像素100R、100B中，以将尽量多的光引导到光电二极管17的方式，来设定微透镜11的曲率、折射率、微透镜11和光电二极管17之间的距离等。

第1焦点检测用像素101使透过了透明滤波器13的被拍摄体光，经由遮光层16的开口W11由光电二极管17接收。该光电二极管17接收的光束为通过了摄影透镜3的射出光瞳的一对区域中的一个区域的光束，光电二极管17输出与接收到的光的强度对应的焦点检测信号。同样，第2焦点检测用像素102使透过了透明滤波器13的被拍摄体光，经由遮光层16的开口W12由光电二极管17接收。该光电二极管17接收的光束为通过了摄影透镜3的射出光瞳的一对区域中的另一个区域的光束，光电二极管17输出与接收到的光的强度对应的焦点检测信号。

焦点调节部7根据来自第1焦点检测用像素列的焦点检测信号列和来自第2焦点检测用像素列的焦点检测信号列，计算散焦量。

如图2A～C所示，根据在像素的右半部分具有开口W11的焦点检测用像素101和在左半部分具有开口W12的焦点检测用像素102的输出信号，检测像偏离量时，能够检测视场的水平方向的焦点调节状态。

接下来参照图3A～C来详细说明摄像元件2的结构。

如图3A的局部俯视图所示，在第2摄像元件2中规则地二维排列有：生成绿色的彩色信号的绿色的摄像用像素200G；第3焦点检测用像素201；和第4焦点检测用像素202。第3焦点检测用像素201在图3A中在像素的右半部分具有开口W21。第4焦点检测用像素202在图3A中在像素的左半部分具有开口W22。第2摄像元件2的绿色的摄像用像素200G、以及第3和第4焦点检测用像素201、202被设定为，其大小与第1摄像元件1的像素100R、101、102的大小相等。

摄像用像素200G中，将在图3A的左右方向上在同一行、即在横向上与第3焦点检测用像素201交替配置的像素，为了方便而称呼为摄像用像素200G1。同样，将与第4焦点检测用像素202交替配置的像素为了方便而称呼为摄像用像素200G2。然而，该摄像用像素200G1、200G2实质上相同。

绿色的摄像用像素200G以及第3和第4焦点检测用像素201、202如下排列：摄像用像素200G之间彼此不直接相邻，且第3和第4焦点检测用像素201、202彼此不直接相邻。此外，设绿色的摄像用像素200G的像素数为2n个时，第3焦点检测用像素201和第4焦点检测用像素202的像素数均为n个。摄像用像素200G1和摄像用像素200G2的像素数也为n个，其数量相同。

图3B是沿图3A的III-III线的剖视图，图3C是沿图3A的IV-IV线的局部剖视图，在任一个图中被拍摄体光均是从上向下行进。

在图3B中，摄像用像素200G1沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜21、绿色滤波器22g、布线层24、25、具有开口W20的遮光层26和光电二极管27。光电二极管27通过分离层28而电绝缘。

第3焦点检测用像素201沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜21、无色的透明滤波器23、布线层24、25、具有开口W21的遮光层26和光电二极管27。光电二极管27通过分离层28而电绝缘。

箭头线210表示摄像用像素200G1的遮光层26的开口W20的宽度，箭头线211表示第3焦点检测用像素201的遮光层26的开口W21的宽度。开口W21的宽度为摄像用像素200G1的遮光层26的开口W20的宽度大致一半。

在图3C中，绿色的摄像用像素200G2沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜21、绿色滤波器22g、布线层24、25、具有开口W20的遮光层26和光电二极管17。光电二极管27通过分离层28而电绝缘。

第4焦点检测用像素202沿着被拍摄体光的行进路线而层叠配置有：微透镜21、无色的透明滤波器23、布线层24、25、具有开口W22的遮光层26和光电二极管27。光电二极管27通过分离层28而电绝缘。

箭头线212表示第4焦点检测用像素202的遮光层26的开口W22的宽度。开口W22的宽度为绿色的摄像用像素200G2的遮光层26的开口W20的宽度的大致一半。

绿色的摄像用像素200G1、200G2，使透过了红色滤波器22g的被拍摄体光的绿色光，经由遮光层26的开口W20由光电二极管27接收，并输出绿色成分光的图像信号。第3和第4焦点检测用像素201、202分别输出焦点检测信号。根据这些焦点检测信号，与第1摄像元件1的第1和第2焦点检测用像素101、102同样地，由焦点调节部7计算散焦量。

第1摄像元件1和第2摄像元件2相对于半反射镜4的相对位置如下设定。即，第1摄像元件1和第2摄像元件2被彼此定位成：第2摄像元件2的绿色摄像用像素200G的位置与第1摄像元件1的第1和第2焦点检测用像素101、102的位置相对应。

关于第1和第2摄像元件1、2的相对位置关系，若着眼于彼此的摄像元件的摄像用像素，则绿色摄像用像素200G、红色摄像用像素100R和蓝色摄像用像素100B相对于被拍摄体像被配置成拜尔(Bayer)排列状。即，通过这样将两个摄像元件1、2相对定位，而组合两个摄像元件彼此的摄像用像素的输出时，能够获得与从拜尔排列的摄像元件得到图像信号同等的输出。结果，从摄像元件1的红色摄像用像素100R和蓝色摄像用像素100B、以及摄像元件2的绿色摄像用像素200G1和200G2总计4像素，获得假想的拜尔排列的图像信号。

<动作>

对如上构成的数码相机的摄影动作的一例进行说明。

在图4中，接通相机的电源后，第1和第2摄像元件1、2起动。在第1摄像元件1中，红色的摄像用像素100R和蓝色的摄像用像素100B分别生成红色和蓝色的图像信号。进而，在第1摄像元件1中，第1和第2焦点检测用像素101、102分别生成焦点检测信号。同样，在第2摄像元件2中，绿色的摄像用像素200G生成绿色的图像信号，第3和第4焦点检测用像素201、202分别生成焦点检测信号。

在图4中，用“R”表示第1摄像元件1的红色的摄像用像素100R生成的红色的图像信号，用“B”表示蓝色的摄像用像素100B生成的蓝色的图像信号，用“M”、“N”表示第1和第2焦点检测用像素101、102分别生成的焦点检测信号。同样，用“Gr”、“Gb”表示第2摄像元件2的绿色的摄像用像素200G1、200G2分别生成的绿色的图像信号，用“M”、“N”表示第3和第4焦点检测用像素201、202分别生成的焦点检测信号。

第1摄像元件1生成的图像信号R、B和焦点检测信号M、N由开关SW1、SW2分离，图像信号R、B存储到缓冲存储器310中，焦点检测信号M、N存储到缓冲存储器320中。同样，第2摄像元件2生成的图像信号Gr、Gb和焦点检测信号M、N由开关SW3、SW4分离，图像信号Gr、Gb存储到缓冲存储器330中，焦点检测信号M、N存储到缓冲存储器340中。存储于缓冲存储器310、330中的图像信号R、B、Gr、Gb被分别读出，并在构成图像处理部5的一部分的图像信号生成部5A中被合成为构成拜尔排列。

图5表示由图像信号生成部5A合成为拜尔排列状的图像信号R、B、Gr、Gb。图像处理部5对由图像信号生成部5A合成的图像信号R、B、Gr、Gb进行预定的处理并生成图像数据，将与生成的图像数据对应的重放图像(取景图像)显示到显示器6。此外，根据相机的摄影动作，将由图像处理部5进行了图像处理的图像信号R、B、Gr、Gb记录到未图示的记录介质中。另外，图像处理部5在对基于图像信号R、B、Gr、Gb的图像数据进行图像处理时，使用被拍摄体像的亮度信号，但作为该亮度信号也可以使用焦点检测信号。尤其是，该焦点检测信号与透过了无色的透明滤波器的光束的光强度相对应，因此作为亮度信号非常合适。

存储于缓冲存储器320、340中的焦点检测信号M、N被分别读出，并被发送到构成焦点调节部7的一部分的焦点检测信号生成部7A。焦点调节部7作为焦点调节的方式而具有第1模式、第2模式和第3模式。在第1模式中，根据来自第1摄像元件1的焦点检测信号来进行焦点调节。在第2模式中，根据来自第2摄像元件2的焦点检测信号来进行焦点调节。在第3模式中，根据来自第1和第2摄像元件1、2的焦点检测信号来进行焦点调节。

选择了第1模式时，焦点检测信号生成部7A将来自缓冲存储器320的焦点检测信号M、N发送到焦点调节部7。焦点调节部7根据该焦点检测信号计算出散焦量，驱动图1的透镜驱动马达8来进行摄影透镜的焦点调节。

选择了第2模式时，焦点检测信号生成部7A将来自缓冲存储器340的焦点检测信号M、N发送到焦点调节部7。焦点调节部7根据该焦点检测信号计算出散焦量，并根据该散焦量来进行摄影透镜的焦点调节。

选择了第3模式时，焦点检测信号生成部7A将来自缓冲存储器320和340的焦点检测信号M、N合成，将合成的焦点检测信号(合成焦点检测信号)发送到焦点调节部7。焦点调节部7根据该合成焦点检测信号计算出散焦量，并进行摄影透镜的焦点调节。该合成例如通过焦点调节部7将与缓冲存储器320和340的位置对应的焦点检测信号(与被拍摄体像的同一部分相关的焦点检测信号)相加来进行。具体地说，焦点调节部7将图4的缓冲存储器320的最上行的焦点检测信号M、M、…和缓冲存储器340的最上行的M、M、…相加。

此外，在第3模式中，焦点调节部7也可以如下进行焦点调节。首先，焦点调节部7根据来自缓冲存储器320的焦点检测信号M、N计算散焦量，并且根据来自缓冲存储器340的焦点检测信号M、N计算散焦量。并且，焦点调节部7对算出的两个散焦量的平均进行计算，并根据平均散焦量进行摄影透镜的焦点调节。

在第1摄像元件1的制造中，在半导体电路基板1上形成光电二极管17和分离层18，在其上顺次形成遮光层16、布线层15、布线层14，在其上图案状地形成红色滤波器12r、蓝色滤波器12b和透明滤波器13，在最上部形成微透镜11。微透镜11在涂敷了透明树脂后通过蚀刻和热处理而形成为希望的形状。第1摄像元件1通过半导体图像传感器的制造工序(硅加工之一)而被一体制作。第2摄像元件2也通过相同的加工被制作。

如上所述，第1摄像元件1的四种像素的像素结构中的不同点如下。对红色的摄像用像素100R和蓝色的摄像用像素100B进行比较，其差别仅在于红色滤波器12r和蓝色滤波器12b。对第1焦点检测用像素101和第2焦点检测用像素102进行比较，其差别仅在于开口W11的位置和开口W12的位置。摄像用像素100R、100B与第1、第2焦点检测用像素101、102相比，其差别仅在于颜色滤波器12r、12b和无色的透明滤波器13之间、以及开口W10、W11、W12之间。四种像素的结构非常类似，因此第1摄像元件1尽管存在四种像素，也能用比较简单的工序来制造。第2摄像元件2也同样，三种像素的结构非常类似，因此能够用比较简单的工序来制造。

根据第1实施方式的摄像设备10、数码相机，起到如下的作用效果。

(1)第1摄像元件1的第1和第2焦点检测用像素101、102的位置下的被拍摄体像的图像信号，能够由第2摄像元件2的摄像用像素200G获得，第2摄像元件2的第3和第4焦点检测用像素201、202的位置下的被拍摄体像的图像信号，能够由第1摄像元件1的摄像用像素100R、100B获得。即，如上所述，通过组合两个摄像元件1、2的输出，等同于具有整个摄像面为拜尔排列的假想的摄像元件。因此，通过组合使用这两个摄像元件1、2的输出，即使不进行用于获得焦点检测用像素的配置部分的图像信号的插补运算处理，也可以获得与通常的图像信号同等的图像信号。因此，可以防止因在摄像元件中配置有焦点检测用像素而引起的摄像图像的劣化。

(2)第1摄像元件1和第2摄像元件2具有同样的层叠结构，因此可以使制造工序、质量管理共同化，可以大幅降低制造成本。

(3)两个摄像元件1、2的性能类似，因此输出平衡调整容易，从组装成本的角度来说非常有效。

(4)第2摄像元件2仅具有摄像用像素200G和焦点检测用像素201、202，摄像用像素200G1和200G2的输出差非常小。结果，可以省略摄像用像素200G1和200G2的输出级差的调整。

另外，如上所述，优选红色的摄像用像素的像素数、蓝色的摄像用像素的像素数以及第1、第2、第3、第4焦点检测用像素的像素数，彼此数量相同，绿色的摄像用像素的像素数为其他像素的像素数的2倍。但是，这些像素数的关系并非必须严密地设定为数量相同或2倍，只要数量大致相同或大致为2倍即可。

-第2实施方式-

参照附图说明第2实施方式。在以下的说明中，对于与第1实施方式相同的构成要素标以相同的标号，以不同点为主进行说明。关于没有特别说明的内容，与第1实施方式相同。在本实施方式中，第1摄像元件1和第2摄像元件2的像素的构成与第1实施方式不同。

图6A～图6C表示第1摄像元件1的结构。第1摄像元件1具有第1摄像像素401和第2摄像像素402。如图6A的局部俯视图所示，第1摄像像素401在图中的像素的右半部分具有开口、即受光部W41，第2摄像像素402在图中的像素的左半部分具有开口、即受光部W42。多个第1摄像像素401和第2摄像像素402二维状地排列。并且，第1摄像像素401和第2摄像像素402在第1摄像元件1的摄像面上在同一行即在横向上彼此交替排列。进而，在第1摄像元件1的摄像面上的同一列、即上下方向上，仅排列第1摄像像素401或第2摄像像素402中的一方。

在本实施方式中，在第1摄像元件1中，对红色的光进行光电变换并输出摄像信号的第1摄像像素401和第2摄像像素402被排列在同一行，对蓝色的光进行光电变换并输出摄像信号的第1摄像像素401和第2摄像像素402被排列在同一行。并且，排列了输出红色摄像信号的第1摄像像素401和第2摄像像素402的行、以及排列了输出蓝色摄像信号的第1摄像像素401和第2摄像像素402的行，交替设置。另外，也可以是第1摄像像素401输出红色的摄像信号，第2摄像像素402输出蓝色的摄像信号。即，也可以将排列了输出红色摄像信号的像素的列和排列了输出蓝色摄像信号的像素的列交替配置。另外，在以后的说明中，设输出红色的摄像信号的第1摄像像素401为第1摄像像素401R、输出蓝色的摄像信号的第1摄像像素401为第1摄像像素401B。同样，设输出红色的摄像信号的第2摄像像素402为第2摄像像素402R、输出蓝色的摄像信号的第2摄像像素402为摄像像素402B。

图6B是沿图6A的V-V线的剖视图，图6C是沿图6A的VI-VI线的剖视图。如图6B所示，在第1摄像像素401R和第2摄像像素402R中设置有红色滤波器12r。因此，构成第1摄像像素401R和第2摄像像素402R的光电二极管17，对红色的光进行光电变换并输出包含红色的颜色信息的摄像信号。如图6C所示，在第1摄像像素401B和第2摄像像素402B中设置有蓝色滤波器12b。因此，构成第1摄像像素401B和第2摄像像素402B的光电二极管17，对蓝色的光进行光电变换而输出包含蓝色的颜色信息的摄像信号。另外，构成第1摄像像素401R、401B的部件中、红色滤波器12r或蓝色滤波器12b之外的部件，与构成第1实施方式的第1焦点检测用像素101的部件相同。另外，构成第2摄像像素402R、402B的部件中、红色滤波器12r或蓝色滤波器12b之外的部件，与构成第1实施方式的第2焦点检测用像素102的部件相同。

根据从第1摄像像素401输出的摄像信号和从第2摄像像素402输出的摄像信号，如下文所述，由图像信号生成部5A生成红色的图像信号和蓝色的图像信号。焦点调节部7根据从第1摄像像素401输出的摄像信号和从第2摄像像素402输出的摄像信号，计算散焦量。焦点检测部7，根据在像素的右半部分具有开口W41的第1摄像像素401和在左半部分具有开口W42的第2摄像像素402的输出信号来检测像偏离量时，能够检测视场的水平方向的焦点调节状态。如上所述，从第1摄像像素401和第2摄像像素402输出的摄像信号用于图像数据的生成和散焦量的计算。换言之，第1摄像像素401和第2摄像像素402包含摄像用像素和焦点检测用像素。

图7A、图7B表示第2实施方式的第2摄像元件2的结构。第2摄像元件2具有第3摄像像素403和第4摄像像素404。如图7A的局部俯视图所示，第3摄像像素403在图中的像素的右半部分具有开口、即受光部W43，第4摄像像素404在图中的像素的左半部分具有开口、即受光部W44。多个第3摄像像素403和第4摄像像素404二维状地排列。并且，第3摄像像素403和第4摄像像素404在第2摄像元件2的摄像面上在同一行即在横向上彼此交替排列。进而，在第2摄像元件2的摄像面上的同一列、即上下方向上，仅排列第3摄像像素403或第4摄像像素404中的一方。

图7B是沿图7A的VII-VII线的剖视图。如图7B所示，在构成第2摄像元件2的所有的第3摄像像素403和第4摄像像素404中设置有绿色滤波器22g。因此，构成第3摄像像素403和第4摄像像素404的光电二极管27，对绿色的光进行光电变换并输出摄像信号。另外，构成第3摄像像素403的部件，除了绿色滤波器22g之外，与构成第1实施方式的第2焦点检测用像素102的部件相同。此外，构成第4摄像像素404的部件，除了绿色滤波器22g之外，与构成第1实施方式的第1焦点检测用像素101的部件相同。

根据从第3摄像像素403输出的摄像信号和从第4摄像像素404输出的摄像信号，如下文所述，由图像信号生成部5A生成绿色的图像信号。焦点调节部7根据从第3摄像像素403输出的摄像信号和从第4摄像像素404输出的摄像信号，计算散焦量。焦点检测部7，根据在像素的右半部分具有开口W43的第3摄像像素403和在左半部分具有开口W44的第4摄像像素404的输出信号来检测像偏离量时，能够检测视场的水平方向的焦点调节状态。如上所述，从第3摄像像素403和第4摄像像素404输出的摄像信号用于图像数据的生成和散焦量的计算。换言之，第3摄像像素403和第4摄像像素404包含摄像用像素和焦点检测用像素。

<动作>

接下来对第2实施方式的数码相机的摄影动作的一例进行说明。

在图8中，接通相机的电源后，第1摄像元件1和第2摄像元件2起动。第1摄像元件1生成红色和蓝色的摄像信号。进而，第2摄像元件2生成绿色的摄像信号。

由第1摄像元件1生成的红色和蓝色的摄像信号由开关SW1或SW2分离，并存储到缓冲存储器310或320中。此时，存储于缓冲存储器310中的红色和蓝色的摄像信号，通过后述图像信号生成部5A作为红色和蓝色的图像信号而用于图像数据的生成。此外，存储于缓冲存储器320中的红色和蓝色的摄像信号，通过后述焦点检测信号生成部7A而作为焦点检测信号使用。

由第2摄像元件2生成的绿色的摄像信号由开关SW3或SW4分离，并存储到缓冲存储器330或340中。此时，存储于缓冲存储器330中的绿色的摄像信号，通过后述图像信号生成部5A作为绿色的图像信号而用于图像数据的生成。此外，存储于缓冲存储器340中的绿色的摄像信号，通过后述焦点检测信号生成部7A而作为焦点检测信号使用。

在图8中，将由第1摄像像素401R生成的红色的摄像信号表示为R1，由第1摄像像素401B生成的蓝色的摄像信号表示为B1，由第2摄像像素402R生成的红色的摄像信号表示为R2，由第2摄像像素402B生成的蓝色的摄像信号表示为B2。此外，将由第3摄像像素403生成的摄像信号表示为G1，由第4摄像像素404生成的摄像信号表示为G2。

由第1摄像元件1生成的摄像信号R1、R2经由开关SW1存储到缓冲存储器310时，将由在同一行彼此相邻的第1摄像像素401R和第2摄像像素402R生成的摄像信号R1和R2相加，而作为图像信号(R1+R2)存储。由第1摄像元件1生成的摄像信号B1、B2经由开关SW1存储到缓冲存储器310时，将由在同一行彼此相邻的第1摄像像素401B和第2摄像像素402B生成的摄像信号B1和B2相加，而作为图像信号(B1+B2)存储。

由第1摄像元件1生成的摄像信号R1、R2经由开关SW2存储到缓冲存储器320时，对由在同一行彼此相邻的第1摄像像素401R和第2摄像像素402R生成的摄像信号R1和R2进行预定的运算，并作为焦点检测信号F1(R1，R2)存储。由第1摄像元件1生成的摄像信号B1、B2经由开关SW2存储到缓冲存储器320时，对由在同一行彼此相邻的第1摄像像素401B和第2摄像像素402B生成的摄像信号B1和B2进行预定的运算，并作为焦点检测信号F2(B1，B2)存储。

由第2摄像元件2生成的摄像信号G1、G2经由开关SW3存储到缓冲存储器330时，将由在同一行彼此相邻的第3摄像像素403和第4摄像像素404生成的摄像信号G1和G2相加，而作为图像信号(G1+G2)存储。此外，由第2摄像元件2生成的摄像信号G1、G2经由开关SW4存储到缓冲存储器340时，对由在同一行彼此相邻的第3摄像像素403和第4摄像像素404生成的摄像信号G1和G2进行预定的运算，并作为焦点检测信号F3(G1，G2)存储。

存储于缓冲存储器310、330中的图像信号(G1+G2)、(R1+R2)、(B1+B2)被分别读出，与第1实施方式的情况同样，在图像信号生成部5A中被合成为构成拜尔排列。存储于缓冲存储器320、340中的焦点检测信号F1(R1，R2)、F2(B1，B2)、F3(G1，G2)被分别读出，并被输出到构成焦点调节部7的一部分的焦点检测信号生成部7A。

选择了第1模式时，焦点检测信号生成部7A利用存储于缓冲存储器340中的焦点检测信号F3(G1，G2)，进行焦点调节。选择了第2模式时，焦点检测信号生成部7A利用存储于缓冲存储器320中的焦点检测信号F1(R1，R2)和F2(B1，B2)，进行焦点调节。选择了第3模式时，焦点检测信号生成部7A利用存储于缓冲存储器340中的焦点检测信号F3(G1，G2)、以及存储于缓冲存储器320中的焦点检测信号F1(R1，R2)和F2(B1，B2)，进行焦点调节。另外，焦点检测信号生成部7A与第1实施方式的情况同样地计算各模式中的散焦量。

在以上说明的第2实施方式的摄像设备10、数码相机1中，也获得了与第1实施方式的摄像设备10、数码相机1中获得的作用效果相同的作用效果。

另外，如上所述，优选红色的摄像用像素的像素数和蓝色的摄像用像素的像素数，彼此数量相同，绿色的摄像用像素的像素数为其他像素的像素数的2倍。但是，这些像素数的关系并非必须严密地设定为数量相同或2倍，只要数量大致相同或大致为2倍即可。

在上述第1和第2实施方式中，利用半反射镜4分割为两个同等的光束，但不限于半反射镜，例如也可以使用半棱镜。

也可以不是利用半反射镜4将来自被拍摄体的光束分割为两个同等的光束。即，可以制造半反射镜4以使被引导到第1摄像元件1和第2摄像元件2的各自的光束的透过率彼此不同。此时优选，通过降低向具有设置了绿色滤波器的像素的第2摄像元件2引导的光束的透过率，增加向具有设置了红色滤波器和蓝色滤波器的像素的第1摄像元件1引导的光束。

在上述第1和第2实施方式中，对于数码相机内的摄像元件1和摄像元件2的位置精度，当然优选以低于1像素的尺寸来配置摄像元件1和摄像元件2。但是，同时兼顾组装成本，也可以通过具有1像素的尺寸以上的偏离的较低的精度来进行对位。此时，可以通过信号处理进行校正。

上述实施方式不过是示例，只要不脱离本发明的范畴，可以进行各种变形或变更。

Claims (15)

1.一种摄像设备，其特征在于，

包括：第1摄像元件，其接收通过了光学系统的被拍摄体光中被分割后的一个光束，该第1摄像元件具有生成第1彩色信号的多个第1摄像用像素、生成第2彩色信号的多个第2摄像用像素以及输出表示上述光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第1焦点检测用像素；和

第2摄像元件，其接收上述被拍摄体光中被分割后的另一个光束，该第2摄像元件具有生成第3彩色信号的多个第3摄像用像素以及输出表示上述光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第2焦点检测用像素，

设上述第1摄像用像素的数量为n时，上述第2摄像用像素的数量为n，上述第3摄像用像素的数量为2n，上述第1焦点检测用像素的数量为2n，上述第2焦点检测用像素的数量为2n。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

上述第1摄像元件中上述第1焦点检测用像素相对于上述第1及上述第2摄像用像素的配置、和上述第2摄像元件中上述第2焦点检测用像素相对于上述第3摄像用像素的配置，彼此具有对应关系。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

上述第1及第2摄像用像素和上述第1焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列，

上述第3摄像用像素和上述第2焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的摄像设备，其中，

上述第1彩色为红色，上述第2彩色为蓝色，上述第3彩色为绿色。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的摄像设备，其中，

具有焦点检测部，其利用上述第1焦点检测用像素输出的焦点检测信号和上述第2焦点检测用像素输出的焦点检测信号这两者，检测上述光学系统的焦点检测状态。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

上述第1焦点检测用像素包含上述第1摄像用像素和上述第2摄像用像素，

上述第2焦点检测用像素包含上述第3摄像用像素。

7.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，

排列了上述多个第1摄像用像素的行和排列了上述多个第2摄像用像素的行，在上述第1摄像元件的列方向上交替排列。

8.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，

排列了上述多个第1摄像用像素的列和排列了上述多个第2摄像用像素的列，在上述第1摄像元件的行方向上交替排列。

9.一种摄像装置，其特征在于，

包括：光束分割部件，将通过了摄影光学系统的被拍摄体光分割为两个光束；

第1摄像元件，其接收上述分割后的一个光束，该第1摄像元件具有生成第1彩色信号的多个第1摄像用像素、生成第2彩色信号的多个第2摄像用像素以及输出表示上述摄影光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第1焦点检测用像素；

第2摄像元件，其接收上述分割后的另一个光束，该第2摄像元件具有生成第3彩色信号的多个第3摄像用像素以及输出表示上述摄影光学系统的焦点检测状态的焦点检测信号的多个第2焦点检测用像素；

图像数据生成部，根据上述第1摄像用像素的上述第1彩色信号、上述第2摄像用像素的上述第2彩色信号和上述第3摄像用像素的上述第3彩色信号，生成图像数据；和

焦点调节部，根据上述第1焦点检测用像素的焦点检测信号和上述第2焦点检测用像素的焦点检测信号，进行上述摄影光学系统的焦点调节，

设上述第1摄像用像素的数量为n时，上述第2摄像用像素的数量为n，上述第3摄像用像素的数量为2n，上述第1焦点检测用像素的数量为2n，上述第2焦点检测用像素的数量为2n。

10.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，

上述第1摄像元件中上述第1焦点检测用像素相对于上述第1及上述第2摄像用像素的配置、和上述第2摄像元件中上述第2焦点检测用像素相对于上述第3摄像用像素的配置，彼此具有对应关系。

11.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，

上述第1及第2摄像用像素和上述第1焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列，

上述第3摄像用像素和上述第2焦点检测用像素中，彼此不同的两个像素二维地相邻并均匀地排列。

12.根据权利要求9～11中任一项所述的摄像装置，其中，

上述第1彩色为红色，上述第2彩色为蓝色，上述第3彩色为绿色。

13.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，

上述第1焦点检测用像素包含上述第1摄像用像素和上述第2摄像用像素，

上述第2焦点检测用像素包含上述第3摄像用像素。

14.根据权利要求13所述的摄像装置，其中，

排列了上述多个第1摄像用像素的行和排列了上述多个第2摄像用像素的行，在上述第1摄像元件的列方向上交替排列。

15.根据权利要求13所述的摄像装置，其中，

排列了上述多个第1摄像用像素的列和排列了上述多个第2摄像用像素的列，在上述第1摄像元件的行方向上交替排列。

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