CN102318335A - 摄像设备 - Google Patents

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Abstract

摄像设备包括：具有第一像素组和第二像素组的图像传感器；焦点调节单元，用于基于来自第二像素组的信号进行摄像镜头的焦点调节；读出单元，具有第一间隔剔除读出模式和第二间隔剔除读出模式，第一间隔剔除读出模式以预定的间隔剔除比率和间隔剔除相位、间隔剔除读出多个像素的信号，第二间隔剔除读出模式以间隔剔除比率和间隔剔除相位至少之一与第一间隔剔除读出模式不同、间隔剔除读出多个像素的信号；以及选择单元，用于根据摄像设备的状态、从第一间隔剔除读出模式和第二间隔剔除读出模式中选择操作读出单元的模式。

Description

摄像设备
技术领域
本发明涉及一种用于读出在图像传感器的一部分中具有焦点检测像素的摄像设备的像素信号的控制技术。
背景技术
具有诸如CCD或CMOS传感器的固态图像传感器的一些当前的摄像装置具有实时取景功能。实时取景功能为以下功能：能够通过将连续从图像传感器读出的图像信号顺次输出至设置在照相机的背面或其它位置上的诸如液晶显示器等的显示装置上，来确认被摄体图像。而且，作为在摄像装置的自动焦点检测/调节方法中使用通过摄像镜头的光束的一般方法，存在对比度检测方法(称为模糊方法)和相位差检测方法(称为偏移方法)。
对比度检测方法为通常在运动图像拍摄视频装置(便携式摄像机)或数字静态照相机中使用的方法，其中，图像传感器用作焦点检测传感器。在该方法中，图像传感器的输出信号，特别是高频成分的信息(对比度信息)被关注，并且将评价值最大的摄像透镜位置设置为聚焦位置。然而，因为在少量地移动摄像透镜时确定评价值，并且因为需要移动透镜直到确定评价值为最大，因此，该方法不适于高速焦点调节操作，并且还称为爬山方法。
另一方面，相位差方法通常用在使用卤化银胶卷的单镜头反光照相机中，并且是对自动焦点检测(自动调焦：AF)单镜头反光照相机的实际使用贡献最大的技术。在相位差方法中，通过摄像镜头的出射光瞳的光束被分割成两束，并且通过一对焦点检测传感器分别接收各分割后的光束。然后，通过检测基于接收光量所输出的信号的偏移量，即，分割光束的方向上的相对位置偏移量，来直接确定摄像镜头的聚焦方向上的偏移量。因此，可以通过由焦点检测传感器执行一次累积操作来获得聚焦偏移的量和方向，并且高速焦点调节操作变为可能。然而，为了将通过摄像镜头的出射光瞳的光束分割成两束，并获得与各光束相对应的信号，通常在摄像光路中设置诸如快速回位镜或半镜等的光路分割部件，并在前面设置焦点检测光学系统和AF传感器。为此，存在设备变得大和昂贵的缺点。还存在以下缺点：由于退避快速回位镜，因而不能在实时取景期间进行操作。
为了消除上述缺点，提出一种设置有相位差检测功能的图像传感器并在不需要专用AF传感器的情况下实现高速相位差AF的技术。例如，在日本特开2000-156823中，通过使光接收单元的感光度区域从片上微透镜的光轴偏心来对图像传感器的一部分感光器(像素)设置光瞳分割功能。然后，通过在摄像像素组之间以预定间隔配置这些像素作为焦点检测像素来进行相位差焦点检测。因为配置焦点检测像素的位置与摄像像素的缺陷部分相对应，因此通过从周围的摄像像素信息进行插值来创建图像信息。
此外，在日本特开2000-292686中，通过将图像传感器的一部分像素的光接收单元分割成两部分来提供光瞳分割功能。然后，通过在摄像像素组之间以预定间隔配置这些像素作为焦点检测像素来进行相位差焦点检测。同样，在该技术中，因为配置焦点检测像素的位置与摄像像素的缺陷部分相对应，因此通过从周围的摄像像素信息进行插值来创建图像信息。
然而，因为在上述的日本特开2000-156823和日本特开2000-292686中，在配置了焦点检测像素并作为摄像像素的缺陷部分的位置处，通过从周围的摄像像素进行插值来创建图像信息，因而存在根据被摄体可能不能正确地进行插值的情况。为此，尽管在焦点检测像素的数量比普通摄像像素的数量小的情况下，图像质量的劣化小，但存在图像质量的劣化随着焦点检测像素的比例增大而变大的问题。
而且，在进行实时取景的情况下，为了实现目标帧频，需要以高速从图像传感器进行读出，并且已知一种通过间隔剔除图像传感器的一部分像素并以高速进行读出来实现以上需求的方法。然而，当进行像素配置以使得在读出的像素信号中包括焦点检测像素时，与读取全部像素的情况相比，焦点检测像素相对于摄像像素的比例增大，并且对图像质量的影响变大。
针对上述问题，日本特开2000-156823给出以下建议。即，当间隔剔除读出时，在没有读出焦点检测像素的情况下进行实时取景，并且当进行自动焦点调节时，实时取景中断，并读出焦点检测像素。然而，日本特开2000-156823具有以下问题：因为当间隔剔除并以高速读出图像传感器的一部分像素时，没有读出焦点检测像素，因而在进行实时取景的同时不能进行自动焦点调节。
发明内容
考虑上述问题做出本发明，并且本发明在从具有离散配置的焦点检测像素的图像传感器的摄像设备的图像传感器中间隔剔除读出像素信号时，抑制由焦点检测像素引起的图像质量的劣化。
根据本发明的第一方面，一种摄像设备，包括：图像传感器，在所述图像传感器中在水平方向和垂直方向上二维地排列有多个像素，并且所述图像传感器包括第一像素组和离散地配置在构成所述第一像素组的数个像素之间的第二像素组，所述第一像素组用于对由摄像镜头形成的被摄体图像进行光电转换并生成图像生成用的第一信号，所述第二像素组用于分割所述摄像镜头的光瞳区域，对来自分割后的光瞳区域的被摄体图像进行光电转换，并生成相位差检测用的第二信号；焦点调节部件，用于基于来自所述第二像素组的第二信号来检测所述摄像镜头的焦点状态，并进行所述摄像镜头的焦点调节；读出部件，其具有第一间隔剔除读出模式和第二间隔剔除读出模式，所述第一间隔剔除读出模式以预定的间隔剔除比率和间隔剔除相位、对在水平方向和垂直方向上排列的所述多个像素的信号进行间隔剔除读出，所述第二间隔剔除读出模式以间隔剔除比率和间隔剔除相位至少之一与所述第一间隔剔除读出模式不同的方式、对所述多个像素的信号进行间隔剔除读出；以及选择部件，用于根据所述摄像设备的状态，从所述第一间隔剔除读出模式和所述第二间隔剔除读出模式中选择操作所述读出部件的模式。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明实施例的照相机的结构图。
图2是本发明实施例的固态图像传感器的框图。
图3A、3B是本发明实施例的用于读出所有像素的说明图。
图4A、4B是本发明实施例的用于间隔剔除读出的说明图。
图5A、5B是本发明实施例的图像传感器的摄像像素的平面图和截面图。
图6A、6B是本发明实施例的图像传感器的焦点检测像素的平面图和截面图。
图7是本发明实施例的焦点检测像素的配置图案的说明图。
图8是示出本发明实施例的操作流程的说明图。
图9是示出本发明实施例的实时取景期间的摄像操作序列的时序图。
图10A是示出本发明实施例的间隔剔除读出图案的说明图。
图10B是示出本发明实施例的间隔剔除读出图案的说明图。
图10C是示出本发明实施例的间隔剔除读出图案的说明图。
图11是本发明实施例的焦点检测像素的配置图案的说明图。
图12A是示出本发明实施例的间隔剔除读出图案的说明图。
图12B是示出本发明实施例的间隔剔除读出图案的说明图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例的作为摄像装置的照相机的结构图，并示出结合具有图像传感器的照相机主体与摄像镜头作为一个单元的数字照相机。在图1中，附图标记101为配置在摄像光学系统(图像形成光学系统)的前端的第一透镜组，并被保持为可在光轴的方向上移动。附图标记102为光圈和快门两用构件，并且除了通过调节其开口的直径来调节摄像期间的光量以外，还在静止图像拍摄期间作为用于调节曝光时间的快门而移动。附图标记103为第二透镜组。光圈和快门两用构件102以及第二透镜组103作为一个单元在光轴的方向上移动，并通过随着第一透镜组101的移动而工作来实现变倍作用(变焦功能)。
附图标记105为第三透镜组，并通过在光轴的方向上移动来进行焦点调节。附图标记106为光学低通滤波器，并且是用于减少所拍摄图像的伪色和波纹的光学元件。附图标记107为包括CMO S传感器及其外围电路的图像传感器。图像传感器107为二维单板颜色传感器，其中在水平方向上具有m个像素并且垂直方向上具有n个像素的二维阵列中排列的光接收像素上、在片上形成以拜耳阵列排列的原色马赛克滤波器。附图标记111为变焦致动器，用于通过转动未示出的凸轮筒在光轴方向上驱动第一透镜组101、第二透镜组103以及它们之间的构件，以进行变倍操作。附图标记112为光圈快门致动器，其除了控制光圈和快门两用构件102的开口直径以调节摄像光量以外，还进行静止图像拍摄时的曝光时间控制。附图标记114为调焦致动器，用于驱动第三透镜组105在光轴的方向上移动以进行焦点调节。
附图标记115为用于在摄像期间照明被摄体的电子闪光灯，尽管优选为使用氙管的闪光灯照明装置，但也可以使用设置有连续发光的LED的照明装置。附图标记116为AF辅助光装置，其通过投影镜头将具有预定开口图案的掩模图像投影到被摄体区域上，并提高针对暗的被摄体或具有低对比度的被摄体的焦点检测能力。附图标记121为照相机内的用于管理照相机主体的各种控制的CPU。CPU 121具有计算单元、ROM、RAM、A/D转换器、D/A转换器和通信接口电路等，基于存储在ROM中的预定程序来驱动照相机中的各电路，并进行诸如AF、图像拍摄、图像处理和记录等的一系列操作。
附图标记122为电子闪光灯控制电路，用于控制与图像拍摄操作同步的电子闪光灯115的点亮。附图标记123为辅助光驱动电路，用于控制与焦点检测操作同步的AF辅助光装置116的点亮。附图标记124为图像传感器驱动电路，用于控制图像传感器107的摄像操作，并且还对所获得的图像信号进行A/D转换，并将图像信号发送至CPU 121。附图标记125为图像处理电路，用于对由图像传感器107所获得的图像进行诸如γ转换、颜色插值、JPEG压缩等的处理。附图标记126为调焦驱动电路，用于基于焦点检测结果进行调焦致动器114的驱动控制，并通过驱动第三透镜组105在光轴的方向上移动来进行焦点调节。附图标记128为光圈快门驱动电路，用于进行光圈快门致动器112的驱动控制以控制光圈和快门两用构件102的开口。附图标记129为变焦驱动电路，用于根据拍摄者的变焦操作来驱动变焦致动器111。
附图标记131为诸如LCD等的显示装置，用于显示与照相机的图像拍摄模式相关的信息、图像拍摄之前的预览图像和拍摄之后的确认图像、以及焦点检测期间的聚焦状态下的显示图像等。附图标记132为操作开关组，包括电源开关、释放(图像拍摄触发器)开关、变焦操作开关和摄像模式选择开关等。附图标记133为记录所拍摄图像的可拆卸闪速存储器。
图2示出根据本发明实施例的图像传感器的框图。此外，图2中的框图示出说明后述的读出操作所需的最小结构，并且省略了像素复位信号等。在图2中，附图标记201为光电转换器(以下称为PDmn，m为X方向上的地址，其中，m＝0，1，...，m-1，以及n为Y方向上的地址，其中，n＝0，1，...，n-1)。光电转换器201包括光电二极管、像素放大器和复位用的开关等。而且，本实施例的图像传感器包括以二维m×n阵列配置的光电转换器。由于配置的复杂，仅将附图标记给予左上方的光电转换器PD00。
附图标记202为用于选择光电转换器PDmn的输出的开关，并且由后述的垂直扫描电路208选择各行。附图标记203为用于临时存储光电转换器PDmn的输出的线存储器，并存储由垂直扫描电路所选择的一行光电转换器201的输出。通常使用电容器。附图标记204为连接至水平输出线的、用于将水平输出线复位至预定电位VHRST的开关，并由信号HRST控制。附图标记205为用于将存储在上述线存储器203中的光电转换器PDmn的输出顺次输出至水平输出线的开关，并通过由后述的水平扫描电路206顺次扫描开关H0～Hm-1来读出一行光电转换器的输出。
附图标记206为水平扫描电路，用于顺次扫描存储在线存储器中的光电转换器的输出，并将其输出至水平输出线。信号PHST为输入至水平扫描电路的数据，而PH1和PH2为偏移时钟输入，并且当PH1＝H时设置数据，并在PH2的情况下锁存数据。可以通过将偏移时钟输入PH1、PH2来顺次偏移PHST，并顺次接通开关H0～Hm-1。SKIP为在后述的间隔剔除读出期间进行设置的控制端子输入。通过将SKIP端子设置为H水平，可以以预定间隔跳过水平扫描电路。后面将说明与读出操作有关的细节。
附图标记207为放大器，用于放大由水平扫描电路读出的信号。另外，附图标记208为垂直扫描电路，可以通过进行顺次扫描并输出V0～Vn-1来选择光电转换器PDmn的选择开关202。与水平扫描电路相似，通过数据输入PVST、偏移时钟PV1和PV2、以及间隔剔除读出设置SKIP来控制控制信号。因为操作与在水平扫描电路中的相同，所以省略其详细说明。而且，在图中没有示出上述的控制信号。
图3A和3B是在读出图2中的图像传感器的所有像素的情况下的说明图。图3A是示出m×n个光电转换器的配置的部分。图中标记的R、G、B信号表示涂布在光电转换器上的颜色滤波器。将使用拜耳阵列来说明本实施例，其中，在以2行×2列配置的4个像素中，对角地配置具有G(绿色)感光度的两个像素，并且在其它两个像素中配置各自具有R(红色)和B(蓝色)感光度的像素。图中上侧和左侧的编号为X和Y的编号。画有斜线的像素为读出的对象(所有像素将被读出，所以所有像素都画有斜线)。通常，还配置用于检测黑色水平的遮光的OB(光学黑色)像素等，并且也读出这些OB像素；然而，因为这些使得说明复杂，所以从本实施例省略。
图3B示出在读出图像传感器的所有像素的数据的情况下的时序图，并通过由CPU 121控制图像传感器驱动电路124，并将脉冲发送至图像传感器来进行控制。将使用图3说明读出所有像素的操作。
首先，驱动垂直扫描电路，并激活V0。此时，将第0行的像素的输出分别输出至各自的垂直输出线。在这种状态下，激活MEM信号，并且将各像素的数据采样保持在线存储器单元中。接着，激活PHST，输入PH1和PH2的移位时钟，顺次激活H0～Hm-1，并将像素信号输出至水平输出线。所输出的像素信号通过放大器207被输出为VOUT，并且通过未示出的A/D转换器被转换成数字数据，并在图像处理电路125中进行预定的图像处理。接着，在垂直扫描电路中，激活V1，将第一行的像素信号输出至垂直输出线，并同样地利用MEM信号将像素信号临时存储在线存储器中。激活PHST，输入PH1和PH2的移位时钟，顺次激活H0～Hm-1，并且将像素信号输出至水平输出线的操作相同。以上述方式顺次进行读出直到第n-1行。
图4A和4B是说明图2的图像传感器的间隔剔除读出的例子的图。图4A是示出m×n个光电转换器的配置的部分，并与图3A中的图像传感器相同。画有斜线的像素单元为用于间隔剔除读出期间进行读出的对象像素。在本实施例中，针对X和Y都间隔剔除读出1/3的像素。
图4B示出间隔剔除读出期间的时序图，并将使用图4B的时序图说明间隔剔除读出操作。通过激活水平扫描电路206的SKIP端子来进行间隔剔除读出设置。通过激活SKIP端子将水平和垂直读取电路的操作从各像素的顺次扫描改变为每3个像素的顺次扫描。其具体的方法为公知的技术，并省略其细节。
在该间隔剔除操作期间，首先，驱动垂直扫描电路，并激活V0。此时，将第0行像素的输出输出至各自的垂直输出线。在该状态下，激活MEM信号，并将各像素的数据采样保持在线存储器单元中。接着，激活PHST，并输入PH1和PH2的移位时钟。此时，通过将SKIP端子设置为激活来改变移位寄存器路径，并将各三个像素的组的像素信号顺次输出至水平输出线作为H0、H3、H6、...、Hm-3。所输出的像素信号通过放大器207被输出为VOUT，通过未示出的A/D转换器被转换成数字数据，并在图像处理电路125中进行预定的图像处理。接着，与水平扫描电路相同，垂直扫描电路跳过V1和V2，激活V3，并将第三行的像素信号输出至垂直输出线。之后，利用MEM信号将像素信号临时存储在线存储器中。激活PHST，输入PH1和PH2的移位时钟，顺次激活H0、H3、H6、...、Hm-3，并且将像素输出输出至水平输出线的操作相同。以上述方式，顺次进行读取直到第n-3行。以上述方式，水平地和垂直地进行1/3的间隔剔除读出。
图5A、5B、6A和6B是说明摄像像素(输出用于图像生成的第一图像信号的第一像素组)和焦点检测像素(输出相位差检测用的第二信号的第二像素组)的结构的图。本实施例采用拜耳阵列，其中，在以2行×2列配置的4个像素中，对角地配置具有G(绿色)感光度的两个像素，并且在其它两个像素中配置各自具有R(红色)和B(蓝色)感光度的像素。根据拜耳阵列的预定规则来分散配置焦点检测像素。
图5A和5B示出摄像像素的位置和结构。图5A是2×2摄像像素的平面图。如公知的，在拜耳阵列中，相互对角配置G像素，而在其它两个像素中配置R和B像素。重复配置该2行×2列结构。图5B示出图5A中的截面A-A。附图标记ML为配置在各像素的最前面的片上微透镜，而附图标记CFR为R(红色)滤波器，附图标记CFG为G(绿色)滤波器。附图标记PD为使用图3A说明的CMOS传感器的光电转换器的模式表示，以及附图标记CL为用于形成用于传送CMOS传感器内的各种信号的信号线的布线层。附图标记TL为摄像光学系统的模式表示。
这里，摄像像素的片上微透镜ML和光电转换器PD以尽可能有效地取入通过摄像光学系统TL的光束的方式来构成。换句话说，摄像光学系统TL的出射光瞳EP和光电转换器PD具有利用微透镜ML的共轭关系，并且光电转换器的有效面积被设计为大的面积。而且，尽管图5B中说明了入射到R像素的光束，但G像素和B(蓝色)像素也具有相同的结构。因此，与摄像用的各RGB像素相对应的出射光瞳EP具有大的直径，可以有效地取入来自被摄体的光束，并提高图像信号的S/N。
图6A和6B示出用于在摄像镜头的水平方向上进行光瞳分割(光瞳区域分割)的焦点检测像素的位置和结构。图6A是包括焦点检测像素的2行×2列的像素的平面图。在获得摄像信号的情况下，G像素形成亮度信息的主要成分。因为人的图像识别特性对亮度信息敏感，因而如果绿色像素丢失，则可以容易地识别出图像质量的劣化。另一方面，尽管R或B像素获得颜色信息，但人对于该颜色信息不敏感，即使获得颜色信息的像素稍微丢失，也不会容易地注意到图像质量的劣化。因此，在本实施例中，在2行×2列的像素中，G像素保持为摄像像素，而R和B像素成为焦点检测像素。这些由图6A中的SA和SB示出。
图6B示出图6A中的截面A-A。微透镜ML和光电转换器PD具有与图5B所示的摄像像素相同的结构。因为在本实施例中，在图像生成时不使用焦点检测像素的信号，因而代替颜色分离用的颜色滤波器而配置透明膜CFW(白色)。而且，布线层CL的开口部相对于微透镜ML的中心线在一个方向上偏移，以利用图像传感器进行光瞳分割。具体地，因为像素SA及其开口部EPHA朝向右侧偏移，因而接收到通过摄像镜头TL的左侧的出射光瞳EPHA的光束。同样，因为像素SB的开口部OPHB朝向左侧偏移，因而接收到通过摄像镜头TL的右侧的出射光瞳EPHB的光束。因此，将像素SA规则地排列在水平方向上，并且由该组像素获得的被摄体图像为A图像。而且，还将像素SB规则地排列在水平方向上，并且由该组像素获得的被摄体图像为B图像，可以通过检测A图像和B图像之间的相位差来检测被摄体图像的焦点变化量(散焦量)。而且，在要检测垂直方向上的焦点变化量的情况下，可以采用以下结构：SA及其开口部OPHA朝向上侧偏移，并且SB及其开口部OPHB朝向下侧偏移。
图7是示出根据本实施例的摄像像素和焦点检测像素的配置的图。在图7中，G为涂布有绿色滤波器的像素，R为涂布有红色滤波器的像素，以及B为涂布有蓝色滤波器的像素。而且，图中的SA是以像素的开口部在水平方向上偏移的方式形成的焦点检测像素，并且是用于检测相对于后述的SB像素组的在水平方向上的图像变化量的基准像素组。而且，SB是以像素的开口部在与SA像素相反的方向上偏移的方式形成的像素，并且是用于检测相对于SA像素组的在水平方向上的图像变化量的参考像素组。SA和SB像素的斜线部分示出偏移后的像素的开口部。
而且，尽管焦点检测像素组具有焦点检测像素配置，但考虑到不能使用焦点检测像素组来用于摄像，在本实施例中，在X和Y方向上以适度的间隔离散地配置焦点检测像素组。而且，为了防止注意到图像劣化，期望在G像素部分不进行配置。在本实施例中，在图中的粗黑框所示的24×24像素的块中配置5对SA像素和SB像素。图中的BLOCK_N(i，j)表示块名，并通过一个块完成像素配置图案。此外，可以通过根据需要而在图像传感器的任意位置处配置块单位来进行对整个图像画面的扩张。
将使用图8至图10来说明在具有上述结构的系统中的本实施例的操作。
在图8的步骤S101中，当开始实时取景(或运动图像记录)时，初始化各实时取景控制参数，并且处理进入步骤S102。在步骤S102中，进行用于连续从图像传感器读出信号并进行顺次显示或记录的所谓的实时取景操作。这里，将说明针对实时取景操作和运动图像记录的图像信号的读出控制。
图9是说明本实施例的实时取景期间的摄像操作序列的概要的时序图。如图9所示，在图像传感器107中，在进行了曝光操作之后，读出图像传感器107内的各像素的累积电荷作为图像信号。与作为控制脉冲的垂直同步信号VD和未示出的水平同步信号HD同步地进行该读出操作。VD信号为表示图像的一个帧的信号，并且在本实施例中，例如，每1/30秒从CPU 121接收命令(因此，在本实施例中，将在假定每秒以30帧拍摄运动图像的情况下进行说明)，并通过图像传感器驱动电路124将VD信号发送至图像传感器107。而且，控制脉冲HD为图像传感器107的水平同步信号，并且通过在一个帧的周期期间以预定间隔发送根据水平线数的脉冲数来进行水平线控制。而且，针对各水平线进行像素复位，以使得与水平脉冲HD同步地到达所设置的累积时间(图中的虚线所示)。
当利用VD和HD信号进行累积读出时，发送VD信号，并开始下一帧的累积操作。而且，将所读出的图像信号传送至图像处理电路125，进行缺陷像素插值等，进行图像处理，并将图像发送至安装在照相机的背面等的显示单元131。因为上述方式是公知的技术，所以将省略进一步的说明。而且，关于运动图像记录，在所读出的信号类似地经过图像处理之后，将信号发送至闪速存储器133并顺次记录该信号。而且，在本实施例的图像传感器107中，除了摄像像素以外，还对一部分像素组设置光瞳分割功能，因而可以进行所谓的相位差AF。将该焦点检测像素考虑为缺陷像素，进行缺陷插值，进行图像处理，并传送至显示电路。
此外，获得包括在图像数据中的焦点检测像素数据并将其传送至图像处理电路125中的未示出的相位差检测块，以检测摄像镜头的焦点状况。接着，在该电路块中进行光瞳分割的SA像素组和SB像素组的相关计算，并计算相位差AF评价值。利用相位差AF评价值，CPU 121控制调焦驱动电路126，操作调焦致动器114，并进行摄像镜头的焦点调节。而且，由包括图像处理电路125和CPU 121的测光检测部件来进行测光，并确定诸如累积时间、增益和光圈等的曝光条件。CPU 121通过基于所确定的光圈值操作光圈快门致动器112来驱动光圈。
而且，在进行普通实时取景的情况下，需要以高速从图像传感器间隔剔除读出信号以实现目标帧频。
这里，将使用图10A～图10C来说明本实施例的间隔剔除读出图案。
图10A～图10C为示出在水平方向上以1/3并在垂直方向上以1/3从如使用图7所述的图像传感器进行间隔剔除读出的情况下输出的信号的说明图。此外，图仅示出完成图7中的像素配置图案的一个块，以不使得图复杂。而且，图中的标记有SA、SB、R、G、B的像素表示在间隔剔除读出期间读出的像素，不具有记号的像素表示不读出的像素。
图10A示出图像质量优先AF模式(第一间隔剔除读出模式)中的间隔剔除读出图案，并且通过在水平方向上的1/3间隔剔除、以三个像素的周期从第一列开始读出信号，通过在垂直方向上的1/3间隔剔除、读出由垂直线周期0所示的线中的像素信号。尽管此时从一个块中读出64个像素(8×8个像素)，但从这些像素中读出焦点检测像素SA和SB的各自的一个像素。可以通过将这些焦点检测像素的信号传送至图像处理电路125中的未示出的相位差检测块来计算相位差AF评价值。而且，焦点检测像素被看作为图像传感器的缺陷像素，并在通过图像处理电路125进行插值之后显示并输出为记录图像。
而且，图10B示出高图像质量模式(第二间隔剔除读出模式)中的间隔剔除读出图案，并且通过在水平方向上的1/3间隔剔除、以三个像素的周期从第一行开始读出信号，通过在垂直方向上的1/3间隔剔除、读出由垂直线周期1所示的线中的像素信号。因为此时没有读出焦点检测像素SA和SB，所以不能获得AF评价值。另一方面，因为针对所显示和记录的图像信号，焦点检测像素不是图像信号的缺陷像素，所以对图像的质量没有影响，并可以获得具有高的图像质量的信号输出。
此外，图10C示出高精度AF模式中的间隔剔除读出图案，并且通过在水平方向上的1/3间隔剔除、以三个像素的周期从第一行开始读出信号，通过在垂直方向上的1/3间隔剔除、读出由垂直线周期2所示的线中的像素信号。尽管此时从一个块中读出64个像素(8×8个像素)，但从这些像素中读出焦点检测像素SA和SB的各自的4个像素。可以通过将这些焦点检测像素的信号传送至图像处理电路125中的未示出的相位差检测块来计算相位差AF评价值，并且与上述图像质量优先AF模式相比，可以具有较高精度的焦点检测。另一方面，因为与上述图像质量优先AF模式相比，成为图像传感器的缺陷像素的焦点检测像素数量大，所以对图像质量的影响变大。
这里将使用图8的步骤S103～S109说明间隔剔除读出图案之间的切换。
在步骤S103中，根据设置在未示出的镜头或照相机上的AF和MF开关的状态进行间隔剔除读出模式的选择。当选择MF时，处理进入步骤S109，并且将间隔剔除读出模式设置为高图像质量模式。当选择AF时，处理进入步骤S104。这里，可以通过菜单或通过移动焦点调节环来半自动地进行AF/MF模式切换，但不限于物理开关。
在步骤S104中，根据自动焦点调节功能(AF)是否正在工作(工作状况)来进行间隔剔除读出模式选择。在不进行AF的情况下，处理进入步骤S109，并且将间隔剔除读出模式设置为高图像质量模式。在正在进行AF的情况下，处理进入步骤S105。
在步骤S105中，根据设置为当前曝光控制的光圈的状态来进行间隔剔除读出模式选择。这是因为，当将光圈缩小至预定量以上时，期望光量没有到达焦点检测像素SA和SB，这使得不能进行焦点检测。在将光圈缩小至F8.0以上的情况下，处理进入步骤S109，并将间隔剔除读出模式设置为高图像质量模式，以及在将光圈控制为在F8.0的开放侧的情况下，处理进入步骤S106。尽管这里阈值光圈量为F8.0，但不限于此。
在步骤S106中，根据是否正在记录运动图像来进行间隔剔除读出模式选择。在正在记录运动图像的情况下，处理进入步骤S108，并将间隔剔除读出模式设置为图像质量优先AF模式。在没有正在记录运动图像的情况下(实时取景正在工作)，处理进入步骤S107，并将间隔剔除读出模式设置为高精度AF模式。这基于以下事实：图像质量在运动图像记录期间比在实时取景期间更重要，并且在实时取景时，作为静止图像拍摄的预览图像的静止图像所需的焦点检测精度很重要。而且，在运动图像记录期间，可以将间隔剔除读出模式设置为高图像质量模式，并且可以不读出焦点检测像素。
在步骤S110中，当给出实时取景和运动图像记录结束的通知时，在进行了实时取景和运动图像记录的结束处理之后，照相机进入待机状态。另一方面，在没有给出结束通知的情况下，处理继续进入步骤S102，并继续实时取景和运动图像记录处理。
此外，尽管在本实施例中，在间隔剔除读出期间读出的焦点检测像素相对于普通摄像像素的像素比率在高图像质量模式时为0％，在图像质量优先AF模式时为3.125％，以及在高精度AF模式时为12.5％，但不限于此，自不待言，可以任意调整混合比率。
而且，尽管在本实施例中，存在三种类型的间隔剔除读出模式，但不限于三种类型，可以有四种以上的类型。
而且，尽管在本实施例中，在水平方向和垂直方向上的间隔剔除比率为1/3，但不限于1/3。还可以根据间隔剔除读出模式来改变该比率。
图11示出根据间隔剔除读出模式来改变间隔剔除比率，并改变焦点检测像素的读出的例子。
图11是示出在根据间隔剔除读出模式改变间隔剔除比率，并改变焦点检测像素的读出的情况下、摄像像素和焦点检测像素的配置的图。在图11中，G为涂布有绿色滤波器的像素，R为涂布有红色滤波器的像素，以及B为涂布有蓝色滤波器的像素。而且，图中的SA是以像素部的开口在水平方向上偏移的方式形成的焦点检测用的像素，并且是用于检测相对于上述的SB像素组的在水平方向上的图像偏移量的基准像素组。此外，SB是以像素的开口部在与SA像素相反的方向上偏移的方式形成的像素，并且是用于检测相对于SA像素组的在水平方向上的图像偏移量的参考像素组。SA和SB像素的斜线部分示出偏移像素的开口部。
此外，考虑到焦点检测像素组不能用于摄像，本实施例的焦点检测像素配置使得在X和Y方向上以某间隔离散地配置焦点检测像素组。而且，期望在G像素部分不配置焦点检测像素组，以使得不会注意到图像的劣化。在本实施例中，在图中的粗黑框所示的30×30个像素的块中配置两对SA像素和SB像素，并在一个块中完成像素配置图案。此外，可以通过根据需要而在图像传感器的任意位置处配置块单位来进行对整个图像画面的扩张。
这里，将使用图12A和图12B说明在包括图11所示的像素配置的图像传感器中，通过改变间隔剔除读出期间的间隔剔除比率来改变读出的焦点检测像素相对于普通摄像像素的像素比率的方法。
图12A和12B是示出从使用图11所述的图像传感器、在水平方向和垂直方向上进行间隔剔除读出的情况下输出的信号的说明图。此外，在图中，仅示出完成图11中的图像配置图案的一个块，以不使得图复杂。而且，图中标记有SA、SB、R、G、B的像素表示间隔剔除读出期间读出的像素，不具有记号的像素表示不读出像素。图12A示出图像质量优先AF模式中的间隔剔除读出图案，并且通过在水平方向上的1/3间隔剔除、以三个像素的周期从第一列开始读出信号，通过在垂直方向上的1/3间隔剔除、以三线的周期从第一行开始读出像素信号。尽管此时从一个块中读出100个像素(10×10个像素)，但从这些像素中读出焦点检测像素SA和SB的各自的一个像素。可以通过将这些焦点检测像素的信号传送至图像处理电路125中的未示出的相位差检测块来计算相位差AF评价值。而且，焦点检测像素被看作为图像传感器的缺陷像素，并在通过图像处理电路125进行插值之后显示并输出为记录图像。
此外，图12B示出高精度AF模式中的间隔剔除读出图案，并且通过在水平方向上的1/3间隔剔除、以三个像素的周期从第一列开始读出信号，通过在垂直方向上的1/5间隔剔除、以五线的周期从第一行开始读出像素信号。尽管此时从一个块中读出60个像素(6×10个像素)，但从这些像素中读出焦点检测像素SA和SB的各自的两个像素。可以通过将这些焦点检测像素的信号传送至图像处理电路125中的未示出的相位差检测块来计算相位差AF评价值，并且与上述图像质量优先AF模式相比，可以具有较高精度的焦点检测。另一方面，因为与上述图像质量优先AF模式相比，成为图像传感器的缺陷像素的焦点检测像素数量大，所以对图像质量的影响变大。
如上所述，当实时取景或运动图像记录期间的间隔剔除读出时，可以通过根据照相机的状态而改变间隔剔除读出线周期以及间隔剔除比率，来改变包括在读出的像素信号中的焦点检测像素的比率。为此，可以在不导致图像质量的不必要的劣化的情况下简单地进行适当的读出控制。
此外，可以通过对焦点检测像素进行插值并生成图像信号，来在不中断实时取景显示或运动图像记录的情况下进行AF操作。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
本申请要求于2009年2月6日提交的日本专利申请2009-026688的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (4)

1.一种摄像设备，包括：
图像传感器，在所述图像传感器中在水平方向和垂直方向上二维地排列有多个像素，并且所述图像传感器包括第一像素组和离散地配置在构成所述第一像素组的数个像素之间的第二像素组，所述第一像素组用于对由摄像镜头形成的被摄体图像进行光电转换并生成图像生成用的第一信号，所述第二像素组用于分割所述摄像镜头的光瞳区域，对来自分割后的光瞳区域的被摄体图像进行光电转换，并生成相位差检测用的第二信号；
焦点调节部件，用于基于来自所述第二像素组的第二信号来检测所述摄像镜头的焦点状态，并进行所述摄像镜头的焦点调节；
读出部件，其具有第一间隔剔除读出模式和第二间隔剔除读出模式，所述第一间隔剔除读出模式以预定的间隔剔除比率和间隔剔除相位、对在水平方向和垂直方向上排列的所述多个像素的信号进行间隔剔除读出，所述第二间隔剔除读出模式以间隔剔除比率和间隔剔除相位至少之一与所述第一间隔剔除读出模式不同的方式、对所述多个像素的信号进行间隔剔除读出；以及
选择部件，用于根据所述摄像设备的状态，从所述第一间隔剔除读出模式和所述第二间隔剔除读出模式中选择操作所述读出部件的模式。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述选择部件根据所述焦点调节部件的工作状况，从所述第一间隔剔除读出模式和所述第二间隔剔除读出模式中选择操作所述读出部件的模式。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括运动图像记录部件，所述运动图像记录部件用于顺次记录从所述图像传感器读出的图像信号，并且所述选择部件根据所述运动图像记录部件是否正在记录运动图像的状态，从所述第一间隔剔除读出模式和所述第二间隔剔除读出模式中选择操作所述读出部件的模式。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述选择部件根据设置在所述摄像镜头处的光圈的状态，从所述第一间隔剔除读出模式和所述第二间隔剔除读出模式中选择操作所述读出部件的模式。
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